CN111112127A - 一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统及方法。利用可见光和近红外光同时透射饮料瓶时，不同颜色的饮料瓶对可见光(红、绿、蓝三基色)吸收率不同及不同材质的饮料瓶对近红外光不同波长的透射率不同的原理，再利用相应的传感器直接、同步识别饮料瓶的颜色和材质，达到分类回收、资源重复利用。
Description
技术领域
本发明属于废物处理与综合利用领域，具体涉及一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统及方法。
背景技术
由于使用后的饮料瓶的价值低，人们随意抛弃饮料瓶的行为造成了较严重的环境污染。上世纪七十年代，在挪威等欧美国家率先推出了饮料瓶押金体系，在这个押金体系的支持下，相应推出了饮料瓶回收机。该饮料瓶回收机多安装在人流集中地，如超市、学校等地。人们将使用后的饮料瓶投入设备后，设备通过扫描瓶身的条形码，识别饮料瓶的身份，可以返回投瓶者代金券或积分。回收后的饮料瓶再根据它们的颜色（如无色、蓝色、绿色等）和材质（如PET、PE、PP、PVT等）加以分选，作为二次料，回收再利用。现国内部分厂商也已经借鉴此方法，开发了适合国内使用的饮料瓶回收机，并在此基础上开发了具有无线支付、互联网大数据统计、广告营销等多功能整合的智能回收机。如中国发明专利CN 104361681B（一种用于智能回收机的饮料瓶识别回收方法和装置）；CN 104408820B （一种用于智能回收机的饮料瓶识别系统及其识别方法）； CN 106846621A （“互联网+”包装瓶智能回收系统及方法）和CN106296997A（E环保智能回收机）。这些设备对饮料瓶的识别均基于饮料瓶标上的条形码，通过扫描条形码，识别饮料瓶身份，再配以后端分选设备对饮料瓶颜色、材质进行分步筛选，成本较高但效率不高。
通过分析、运行现有回收饮料瓶的设备，发现其识别饮料瓶的方法存在以下主要缺陷或不便。
1、设备投入市场前，需要将饮料瓶条形码资料事先输入设备；由于整个市场上饮料厂商众多，需要花费巨额资金和许多人力收集到所有饮料瓶数据；当不同国家的不同市场上饮料产品升级或新产品推出后，不能及时更新数据，设备就会拒收饮料瓶，产生客户投诉，并增加运营成本；
2、不能接受条形码遗失、损坏、脏污或没有在设备上做条形码备案的饮料瓶；
3、将不同塑料材质、颜色的饮料瓶子混装在一起，需要人工再挑选或配以其他后端设备进行分选。且后端的分选设备不能同时区分瓶子的材质及颜色，需分步进行，效率不高。
因此本申请提出一种新的识别方法，此方法不依靠饮料瓶标签，直接、同步识别饮料瓶颜色和材料，达到饮料瓶固体废物分类回收、资源重复利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统及方法，不依靠饮料瓶标签，直接、同步识别饮料瓶颜色和材料，达到饮料瓶固体废物分类回收、资源重复利用。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统，通过处理分析光源发出的可见光和预定波段的近红外光透射待识别饮料瓶后形成的含有饮料瓶颜色和材质信息光束，实现饮料瓶的颜色、材质识别。
在本发明一实施例中，包括可见光光源、近红外光光源、第一分光件、第一透镜系统、第二透镜系统、第二分光件、RGB颜色传感器、近红外光谱传感器、后端处理系统；可见光光源、近红外光光源分别发出可见光、近红外光经第一分光件形成只具有可见光和预定波段近红外光的光束，再经过第一透镜系统，形成平行光束透射待识别饮料瓶后，形成含有饮料瓶颜色和材质信息的平行光束照射至第二透镜系统，进行聚焦，而后经由第二分光件形成两路光束，一路为含有待测饮料瓶颜色信息的可见光束，另外一路为预定波段的含有待测饮料瓶材质信息的近红外光束，并分别经RGB颜色传感器、近红外光谱传感器接收传输给后端处理系统处理，进而得出饮料瓶的颜色、材质识别结果。
在本发明一实施例中，所述第一分光件、第二分光件可采用分光片或分光棱镜。
在本发明一实施例中，所述可见光光源包括白光LED灯。
在本发明一实施例中，所述近红外光光源包括卤素灯、钨灯。
在本发明一实施例中，所述RGB颜色传感器包括Si光电二极管、彩色CCD/CMOS。
在本发明一实施例中，所述近红外光谱传感器包括InGaAs光电二极管、CCD或CMOS电荷耦合元件。
在本发明一实施例中，所述近红外光束经近红外光谱传感器接收后，经去噪、放大处理后，通过比较不同材质对近红外光不同波长透射率的不同，得出饮料瓶的材质识别结果。
本发明还提供了一种饮料瓶颜色和材质同步识别的方法，通过处理分析光源发出的可见光和预定波段的近红外光透射待识别饮料瓶后形成的含有饮料瓶颜色和材质信息光束，实现饮料瓶的颜色、材质识别。
在本发明一实施例中，所述饮料瓶颜色和材质同步识别的方法，包括如下步骤：
步骤S1、提供一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统，包括可见光光源、近红外光光源、第一分光件、第一透镜系统、第二透镜系统、第二分光件、RGB颜色传感器、近红外光谱传感器、后端处理系统；
步骤S2、将待识别饮料瓶置于第一透镜系统、第二透镜系统之间；
步骤S3、启动可见光光源、近红外光光源分别发出可见光、近红外光，经第一分光件形成只具有可见光和预定波段近红外光的光束，再经过第一透镜系统，形成平行光束透射待识别饮料瓶后，形成含有饮料瓶颜色和材质信息的平行光束照射至第二透镜系统，进行聚焦，而后经由第二分光件形成两路光束，一路为含有待测饮料瓶颜色信息的可见光束，另外一路为预定波段的含有待测饮料瓶材质信息的近红外光束，并分别经RGB颜色传感器、近红外光谱传感器接收；
步骤S4、RGB颜色传感器、近红外光谱传感器将接收的光信号传输给后端处理系统处理，进而得出饮料瓶的颜色、材质识别结果。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明不依靠饮料瓶标签，直接、同步识别饮料瓶颜色和材料，达到饮料瓶固体废物分类回收、资源重复利用。
附图说明
图1为本发明基于可见光和近红外光光谱识别系统原理简图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明提供了一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统，通过处理分析光源发出的可见光和预定波段的近红外光透射待识别饮料瓶后形成的含有饮料瓶颜色和材质信息光束，实现饮料瓶的颜色、材质识别。所述系统包括可见光光源、近红外光光源、第一分光件、第一透镜系统、第二透镜系统、第二分光件、RGB颜色传感器、近红外光谱传感器、后端处理系统；可见光光源、近红外光光源分别发出可见光、近红外光经第一分光件形成只具有可见光和预定波段近红外光的光束，再经过第一透镜系统，形成平行光束透射待识别饮料瓶后，形成含有饮料瓶颜色和材质信息的平行光束照射至第二透镜系统，进行聚焦，而后经由第二分光件形成两路光束，一路为含有待测饮料瓶颜色信息的可见光束，另外一路为预定波段的含有待测饮料瓶材质信息的近红外光束，并分别经RGB颜色传感器、近红外光谱传感器接收传输给后端处理系统处理，进而得出饮料瓶的颜色、材质识别结果。
本发明还提供了一种饮料瓶颜色和材质同步识别的方法，通过处理分析光源发出的可见光和预定波段的近红外光透射待识别饮料瓶后形成的含有饮料瓶颜色和材质信息光束，实现饮料瓶的颜色、材质识别。包括如下步骤：
步骤S1、提供一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统，包括可见光光源、近红外光光源、第一分光件、第一透镜系统、第二透镜系统、第二分光件、RGB颜色传感器、近红外光谱传感器、后端处理系统；
步骤S2、将待识别饮料瓶置于第一透镜系统、第二透镜系统之间；
步骤S3、启动可见光光源、近红外光光源分别发出可见光、近红外光，经第一分光件形成只具有可见光和预定波段近红外光的光束，再经过第一透镜系统，形成平行光束透射待识别饮料瓶后，形成含有饮料瓶颜色和材质信息的平行光束照射至第二透镜系统，进行聚焦，而后经由第二分光件形成两路光束，一路为含有待测饮料瓶颜色信息的可见光束，另外一路为预定波段的含有待测饮料瓶材质信息的近红外光束，并分别经RGB颜色传感器、近红外光谱传感器接收；
步骤S4、RGB颜色传感器、近红外光谱传感器将接收的光信号传输给后端处理系统处理，进而得出饮料瓶的颜色、材质识别结果。
以下为本发明的具体实现过程。
本发明基于可见光和近红外光光谱识别系统原理简图，如图1所示。可见光光源1（如白光LED灯）和近红外光光源2（能发出包含1600nm-1800nm波段的近红外光光源，如卤素灯、钨灯、特制的LED灯等）工作时，发出的可见光和近红外光通过分光件3（如分光片或分光棱镜）的反射或过滤透射，形成只具有可见光和1600nm-1800nm波段的近红外光的光束；这个光束通过透镜系统4，形成平行光束；平行光束透射待识别饮料瓶后，形成含有饮料瓶颜色和材质信息的平行光束；该平行光束经过透镜系统5，进行聚焦，再通过分光件6的反射或过滤透射，形成两路光束，一路为含有待测饮料瓶颜色信息的可见光束，另外一路为波长1600nm-1800nm的含有待测饮料瓶材质信息的近红外光束。可见光束被RGB颜色传感器7（如Si 光电二极管）接收,再经过一定的电路系统处理，从而得出饮料瓶的颜色识别结果；同时，近红外光束被近红外光谱传感器8（如InGaAs 光电二极管 、CCD或CMOS电荷耦合元件）接受，再经过一定的去噪、放大处理后，通过比较不同材质对近红外光不同波长透射率的不同，得出饮料瓶的材质的识别结果。从而实现脱离饮料瓶瓶标条形码，直接、同步识别饮料瓶颜色和材料的目的。随着技术的发展，可见光光源1、近红外光光源2可以整合为一个全光谱光源。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统，其特征在于，通过处理分析光源发出的可见光和预定波段的近红外光透射待识别饮料瓶后形成的含有饮料瓶颜色和材质信息光束，实现饮料瓶的颜色、材质识别。
2.根据权利要求1所述的一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统，其特征在于，包括可见光光源、近红外光光源、第一分光件、第一透镜系统、第二透镜系统、第二分光件、RGB颜色传感器、近红外光谱传感器、后端处理系统；可见光光源、近红外光光源分别发出可见光、近红外光经第一分光件形成只具有可见光和预定波段近红外光的光束，再经过第一透镜系统，形成平行光束透射待识别饮料瓶后，形成含有饮料瓶颜色和材质信息的平行光束照射至第二透镜系统，进行聚焦，而后经由第二分光件形成两路光束，一路为含有待测饮料瓶颜色信息的可见光束，另外一路为预定波段的含有待测饮料瓶材质信息的近红外光束，并分别经RGB颜色传感器、近红外光谱传感器接收传输给后端处理系统处理，进而得出饮料瓶的颜色、材质识别结果。
3.根据权利要求2所述的一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统，其特征在于，所述第一分光件、第二分光件可采用分光片或分光棱镜。
4.根据权利要求2所述的一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统，其特征在于，所述可见光光源包括白光LED灯。
5.根据权利要求2所述的一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统，其特征在于，所述近红外光光源包括卤素灯、钨灯。
6.根据权利要求2所述的一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统，其特征在于，所述RGB颜色传感器包括Si光电二极管、彩色CCD/CMOS。
7.根据权利要求2所述的一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统，其特征在于，所述近红外光谱传感器包括InGaAs光电二极管、CCD或CMOS电荷耦合元件。
8.根据权利要求2所述的一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统，其特征在于，所述近红外光束经近红外光谱传感器接收后，经去噪、放大处理后，通过比较不同材质对近红外光不同波长透射率的不同，得出饮料瓶的材质识别结果。
9.一种饮料瓶颜色和材质同步识别的方法，其特征在于，通过处理分析光源发出的可见光和预定波段的近红外光透射待识别饮料瓶后形成的含有饮料瓶颜色和材质信息光束，实现饮料瓶的颜色、材质识别。
10.根据权利要求9所述的一种饮料瓶颜色和材质同步识别的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、提供一种饮料瓶颜色和材质同步识别的系统，包括可见光光源、近红外光光源、第一分光件、第一透镜系统、第二透镜系统、第二分光件、RGB颜色传感器、近红外光谱传感器、后端处理系统；
步骤S2、将待识别饮料瓶置于第一透镜系统、第二透镜系统之间；
步骤S3、启动可见光光源、近红外光光源分别发出可见光、近红外光，经第一分光件形成只具有可见光和预定波段近红外光的光束，再经过第一透镜系统，形成平行光束透射待识别饮料瓶后，形成含有饮料瓶颜色和材质信息的平行光束照射至第二透镜系统，进行聚焦，而后经由第二分光件形成两路光束，一路为含有待测饮料瓶颜色信息的可见光束，另外一路为预定波段的含有待测饮料瓶材质信息的近红外光束，并分别经RGB颜色传感器、近红外光谱传感器接收；
步骤S4、RGB颜色传感器、近红外光谱传感器将接收的光信号传输给后端处理系统处理，进而得出饮料瓶的颜色、材质识别结果。
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