基于飲料瓶材質(zhì)的自動分類回收裝置研究

錢曉琳 張冉 王坤

摘 ?要：現(xiàn)代化社會背景下由于丟棄的飲料瓶造成的環(huán)境污染問題愈發(fā)嚴(yán)重，合理地處理并回收丟棄的飲料瓶，一方面可以降低對環(huán)境的污染，另一方面可實(shí)現(xiàn)資源的二次利用，因此開展了基于飲料瓶材質(zhì)的自動分類回收裝置研究。結(jié)合電阻式傳感器的識別功能及PLC的轉(zhuǎn)換功能實(shí)現(xiàn)質(zhì)量識別裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計，采用尖刺刺破飲料的方式對投入的飲料瓶進(jìn)行放氣、擠壓，滿足飲料瓶回收裝置整體工作流程的設(shè)計，通過對比試驗，證明設(shè)計的回收裝置對飲料瓶識別的準(zhǔn)確性，為構(gòu)建環(huán)保型生活環(huán)境貢獻(xiàn)一種技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：飲料瓶 ?自動分類 ?回收裝置 ?材質(zhì)

中圖分類號：TP368.1 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）01（c）-0071-02

在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施下，人們的環(huán)保意識愈發(fā)強(qiáng)烈，直接改變了人們傳統(tǒng)的生活方式。隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)對人們生活造成的影響，瓶裝或罐裝等飲料成為人們?nèi)粘Ｉ畹某Ｒ娤M(fèi)品，且消費(fèi)量相對較高。隨著不可降解塑料制飲料瓶數(shù)量的增多，在各個街區(qū)、公園等區(qū)域隨意被丟棄的飲料瓶隨處可見[1]。一方面對自然環(huán)境造成了一定程度上的影響，另一方面對自然資源造成了嚴(yán)重的浪費(fèi)。因此提出一種基于飲料瓶的材質(zhì)進(jìn)行自動分類回收裝置的設(shè)計，降低了垃圾分類浪費(fèi)的人力物力，提高了分類材質(zhì)飲料瓶的回收效率。

1 ?基于飲料瓶材質(zhì)的自動分類回收裝置設(shè)計

1.1 飲料瓶回收裝置整體工作流程

當(dāng)人們將丟棄飲料瓶放入回收裝置中時，進(jìn)瓶口處設(shè)置對應(yīng)的材料感應(yīng)裝置，飲料瓶放置在操作臺上，由于重力作用操作臺下降，位于操作臺下方的重量感應(yīng)裝置對飲料的整體重量進(jìn)行感應(yīng)，根據(jù)不同材質(zhì)的密度判斷瓶中是否剩余飲料或其他液體，若瓶中剩余液體超出稱重范圍，設(shè)備顯示飲料瓶材質(zhì)異常，重量感應(yīng)裝置控制操作臺將飲料瓶投入“不合格”出口，將飲料瓶退還給投入者[2]。反之，若感應(yīng)裝備識別飲料瓶材質(zhì)合格，重量感應(yīng)裝置控制操作臺進(jìn)入后續(xù)的放氣、擠壓、歸類及入庫等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)基于飲料瓶材質(zhì)的自動分類回收。當(dāng)分類回收工作完成后，投入者可通過回收裝置的顯示屏輸入自己的手機(jī)號碼，領(lǐng)取一定的獎勵積分，當(dāng)獎勵積分達(dá)到一定數(shù)值時，投入者可選擇屏幕上“換取硬幣”按鈕，進(jìn)而獲得一定報酬，給與人們獎勵。

1.2 質(zhì)量識別裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

若飲料瓶中有剩余飲料但沒有對其進(jìn)行有效識別，在后續(xù)的擠壓環(huán)節(jié)中，飲料瓶破裂液體流出，污染回收裝置影響裝置正常工作，因此設(shè)置質(zhì)量識別裝置，主要用于識別投入的飲料瓶中是否含有剩余飲料，該設(shè)備主要采用電阻式傳感器對瓶體重量進(jìn)行稱重，結(jié)合其主要性能參數(shù)設(shè)計裝置結(jié)構(gòu)[3]。

由于設(shè)備輸入輸出的電壓單位為伏特，不能被PLC直接識別，因此需要轉(zhuǎn)換器將微小的伏特電壓方法，放大到PLC可識別的信號，同時將信號輸出端與PLC端相連接。提升整體回收裝備的靈敏程度及識別精準(zhǔn)程度。

由于單個空飲料瓶的質(zhì)量通常為3～8g，半瓶水的質(zhì)量約為250g，通過質(zhì)量識別裝置讀取的數(shù)值判斷瓶中剩余飲料含量，自定義當(dāng)瓶中液體超過1/4時，即超過125g時，判斷該飲料瓶材質(zhì)不合格，同時外部屏幕將為投入者顯示剩余飲料質(zhì)量。

由于飲料瓶材質(zhì)主要分為塑料材質(zhì)和金屬材質(zhì)兩種，在重量識別設(shè)備上設(shè)置電感式金屬識別開關(guān)，對投入的飲料瓶材質(zhì)進(jìn)行識別，當(dāng)投入鋁制、鐵制或其他金屬制品的飲料瓶時，觸發(fā)金屬感應(yīng)開關(guān)，產(chǎn)生電流效應(yīng)，進(jìn)而有效地識別飲料瓶材質(zhì)并進(jìn)行合理分類。

1.3 放氣擠壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于上述對質(zhì)量識別裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以下將進(jìn)行對應(yīng)的放氣擠壓裝置、整理入庫裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。經(jīng)過質(zhì)量檢測合格后的塑料瓶由裝置內(nèi)傳輸帶傳送至擠壓槽，需對塑料瓶進(jìn)行抽真空或放氣擠壓處理，減小塑料瓶所占體積，具體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1為放氣擠壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由壓縮動力機(jī)對飲料并進(jìn)行有效的壓縮，中部設(shè)有尖刺，當(dāng)飲料瓶靠近擠壓裝置時，尖刺開始工作，刺破飲料瓶擠壓多余空氣，確保在擠壓過程中尖刺已經(jīng)刺破飲料瓶，避免由于瓶內(nèi)壓力過大出現(xiàn)爆炸的現(xiàn)象出現(xiàn)。

2 ?對比實(shí)驗

為確保設(shè)計的基于飲料瓶材質(zhì)的自動分類回收裝置的有效性，對于回收裝置的飲料瓶回收問題進(jìn)行了多次對比試驗，為確保整體實(shí)驗的準(zhǔn)確性，多次試驗使用的回收裝置均在同一電壓下進(jìn)行。在指定時間內(nèi)，首先在傳統(tǒng)的回收裝置內(nèi)隨機(jī)投放50個廢棄飲料瓶，再對文章設(shè)計的回收裝置進(jìn)行同樣操作，采集5組對比數(shù)據(jù)，進(jìn)行回收裝置的飲料瓶識別準(zhǔn)確率的對比，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如表1所示。

表1為兩種不同回收裝置下對飲料瓶識別的準(zhǔn)確率，可以得出結(jié)論：確保裝置正常運(yùn)行的條件下，經(jīng)過多次對投入飲料瓶的識別準(zhǔn)確性的對比，文章設(shè)計的自動分類回收裝置對飲料瓶識別的準(zhǔn)確率比傳統(tǒng)的回收裝置對飲料瓶設(shè)別的準(zhǔn)確率高出約10%。

3 ?結(jié)語

開展了基于飲料瓶材質(zhì)的自動分類回收裝置的研究，通過對質(zhì)量識別裝置、放氣擠壓裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)對飲料瓶回收裝置整體流程的設(shè)計。并通過設(shè)置獎勵機(jī)制的方式提升人們對垃圾分類的積極性，有效地改善了傳統(tǒng)的條形碼回收裝置由于條形碼破損對塑料瓶回收造成的影響，為人們的生活提供便利條件的同時實(shí)現(xiàn)了對環(huán)境的優(yōu)化，體現(xiàn)出現(xiàn)代化生活為人們帶來的便利。

參考文獻(xiàn)

[1] 江健，安軻，彭宇林.基于UG造型的一種硬幣自動分類清點(diǎn)裝置的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報， 2017，15（5）：13-15.

[2] 賈杉杉，劉暢，孫連英，等.基于多特征多分類器集成的專利自動分類研究[J].數(shù)據(jù)分析與知識發(fā)現(xiàn)，2017，1（8）：108-121.

[3] 徐穎，葛新權(quán)，王偉.城市垃圾分類回收逆向物流三方主體進(jìn)化博弈行為分析——基于垃圾分類回收市場化運(yùn)作模式的探索[J].經(jīng)濟(jì)研究參考，2017，23（40）：79-88.