一种智能垃圾分拣系统的制作方法

1.本实用新型涉及垃圾处理技术领域，特别涉及一种智能垃圾分拣系统。


背景技术：

2.随着我国城镇化的发展以及居民生活水平的提高，居民生活所产生的垃圾也逐年上升，以往对于垃圾处理方式多是焚烧或者掩埋，既污染环境又浪费资源。对于城市生活垃圾处理以及资源合理利用越来越受到重视，垃圾分类处理将降低我们的整个垃圾处理能耗，湿垃圾可以用来发酵或者制作喂养饲料，但是在我们生活中往往做不到百分百区分，在湿垃圾中，往往伴随着没有完全分离的干垃圾或者有害垃圾，在回收利用时，需要人工挑拣出来，费事费力，而在目前市场现有的垃圾分拣装置仅适用于待分拣垃圾量较少的场景，在分拣量较大时常常出现漏拣，分拣不彻底的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型目的在于针对湿垃圾中混入的有害垃圾、干垃圾，影响后续处理的问题，提供一种智能垃圾分拣系统，自动的将不合格的，错误分类的垃圾从湿垃圾中挑拣出来，同时智能控制分拣速度，减少漏拣。
4.为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：
5.一种智能垃圾分拣系统，包括：
6.输送系统，包括传送带与驱动电机，所述传送带用于放置并输送待分拣物，所述驱动电机输出轴与传送带内部传送辊轴相连；
7.视觉系统，用于采集待分拣物图像，发现目标物，识别目标物种类并确定目标物位置，所述视觉系统设置于所述传送带起始端；
8.机器人系统，用于抓取被所述视觉系统定位的目标物并投掷到指定位置；
9.数据处理系统，所述数据处理系统与所述视觉系统通信连接，所述数据处理系统与所述机器人系统电连接，所述数据处理系统与所述驱动电机电连接，所述数据处理系统接收视觉系统的目标物信息，对目标物的位置信息进行坐标系转换、确定目标物投掷位置并将指令传输至机器人系统；所述数据处理系统根据所述视觉系统识别的目标物数量，计算驱动电机转速与机器人系统抓取速度，并将指令传输至驱动电机与机器人系统。
10.待分拣物由输送系统放置与输送，视觉系统采集待分拣物图像，识别并定位目标物，数据处理系统接收视觉系统目标物信息，对目标物的位置信息进行坐标系转换、确定目标物投掷位置并将指令传输至机器人系统抓取目标物，整个过程无需人工，自动分拣，保证工作效率；与此同时，数据处理系统根据接收视觉系统目标物数量，计算驱动电机转速与机器人系统抓取速度，并将指令传输至驱动电机与机器人系统，在识别到目标物数量超过设定的阈值后，会同时发送信号给驱动电机和机器人系统，让驱动电机的速度变慢，机器人系统抓取物体的速度变快，当数量下降到设定的阈值，驱动电机和机器人系统速度恢复正常，这样就大大降低了漏拣数量，实现智能化调节。
11.进一步的，所述视觉系统包括工业相机和视觉服务器，所述工业相机用于采集待分拣物图像并传输至视觉服务器，所述视觉服务器从待分拣物图像中发现并定位目标物。
12.进一步的，所述视觉系统还包括led光源，用于为工业相机采集区域提供光源。
13.所述led光源配合工业相机的使用，保证工作效率的同时提升识别质量。
14.进一步的，所述机器人系统设置于所述传送带中部，所述机器人系统抓取范围覆盖所述传送带。
15.所述所述机器人系统抓取范围覆盖所述传送带保证了机器人系统抓取质量，减少漏拣。
16.进一步的，所述机器人系统包括六轴机械臂、机械臂夹爪和机器人控制系统，所述机械臂夹爪安装于六轴机械臂端部，用于抓取目标物，所述机器人控制系统控制六轴机械臂与机械臂夹爪的运动轨迹。
17.进一步的，所述机械臂夹爪可拆卸安装于机械臂端部。
18.对于机械臂夹爪使用可拆卸结构，对于长时间使用，对于磨损的机械臂夹爪及时更换，保证工作质量，延长使用寿命。
19.进一步的，所述的智能垃圾分拣系统还包括存储装置，用于存储所述机器人系统抓取出的目标物。
20.进一步的，所述存储装置设有识别芯片，所述识别芯片与所述机器人系统通信连接，用于标记目标物投掷位置。
21.有益效果：
22.由以上技术方案可知，本实用新型的技术方案提供了一种智能垃圾分拣系统，由输送系统放置与输送待分拣物，视觉系统采集待分拣物图像，识别并定位目标物，数据处理系统接收视觉系统目标物信息，对目标物的位置信息进行坐标系转换、确定目标物投掷位置并将指令传输至机器人系统抓取目标物，整个过程无需人工，自动分拣，保证工作效率；与此同时，数据处理系统根据接收视觉系统目标物数量，计算驱动电机转速与机器人系统抓取速度，并将指令传输至驱动电机与机器人系统，在识别到目标物数量超过设定的阈值后，会同时发送信号给驱动电机和机器人系统，让驱动电机的速度变慢，机器人系统抓取物体的速度变快，当数量下降到设定的阈值，驱动电机和机器人系统速度恢复正常，这样就大大降低了漏拣数量，实现智能化调节；所述led光源配合工业相机的使用，保证工作效率的同时提升识别质量；所述所述机器人系统抓取范围覆盖所述传送带保证了机器人系统抓取质量，减少漏拣；对于机械臂夹爪使用可拆卸结构，对于长时间使用，对于磨损的机械臂夹爪及时更换，保证工作质量，延长使用寿命。
23.应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。
24.结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
25.附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组
成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：
26.图1为本技术的智能垃圾分拣系统的结构示意图；
27.图2为本技术的数据处理系统的坐标系转换方法流程图；
28.图3为本技术的智能垃圾分拣系统的机器人系统抓取流程图。
29.附图标记含义：
30.1、输送系统，2、视觉系统，3、机器人系统，4、数据处理系统。
具体实施方式
31.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图,对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
32.本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件,并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
33.本实用新型是针对目前垃圾分类领域，在对湿垃圾进行后续处理使用前，需要人工将错误分类，混入湿垃圾中的有害垃圾、干垃圾等挑选出来，这样的工作方式，费时费力，工作效率低下。
34.本实用新型的发明构思是通过视觉系统对于输送系统上的待分拣物进行图像采集，并识别定位出目标物，定位信心传送至数据处理系统中进行坐标系转换，再由机器人系统接收到数据对目标物进行抓取，从而实现无需人工，即可完成垃圾分拣，自动运行，提高工作效率。
35.实施例
36.如图1所示，一种智能垃圾分拣系统，包括：
37.输送系统1，包括传送带与驱动电机，所述传送带用于放置并输送待分拣物，所述驱动电机输出轴与传送带内部传送辊轴相连；
38.视觉系统2，用于采集待分拣物图像，发现目标物，识别目标物种类并确定目标物位置，所述视觉系统2设置于所述传送带起始端；
39.机器人系统3，用于抓取被所述视觉系统2定位的目标物并投掷到指定位置；
40.数据处理系统4，所述数据处理系统4与所述视觉系统2通信连接，所述数据处理系统4与所述机器人系统3电连接，所述数据处理系统4与所述驱动电机电连接，所述数据处理
系统4接收视觉系统2的目标物信息，对目标物的位置信息进行坐标系转换、确定目标物投掷位置并将指令传输至机器人系统3；所述数据处理系统4根据视觉系统2识别到的目标物数量，计算驱动电机转速与机器人系统3抓取速度，并将指令传输至驱动电机与机器人系统3。
41.在所述智能垃圾分拣系统工作时，将待分拣垃圾放置于输送系统1的传送带上，驱动电机带动传送带运转，视觉系统2采集待分拣垃圾图像，识别并定位混入湿垃圾中的干垃圾，有害垃圾和可回收物，数据处理系统4接收视觉系统2的目标物信息，对目标物的位置信息进行坐标系转换、确定目标物投掷位置并将指令传输至机器人系统3抓取目标物，并且投掷到对应的回收储物箱中，整个过程无需人工，自动分拣，保证工作效率；与此同时，数据处理系统4根据接收视觉系统2目标物数量，计算驱动电机转速与机器人系统3抓取速度，并将指令传输至驱动电机与机器人系统3，在识别到目标物数量超过设定的阈值后，会同时发送信号给驱动电机和机器人系统3，让驱动电机的速度变慢，机器人系统3抓取物体的速度变快，当数量下降到设定的阈值，驱动电机和机器人系统3速度恢复正常，这样就大大降低了漏拣数量，实现智能化调节。
42.具体的，所述视觉系统2包括工业相机和视觉服务器，所述工业相机用于采集待分拣物图像并传输至视觉服务器，所述视觉服务器从待分拣物图像中发现并定位目标物。
43.具体的，所述视觉系统2还包括led光源，用于为工业相机采集区域提供光源。
44.具体的，所述机器人系统3设置于所述传送带中部，所述机器人系统3抓取范围覆盖所述传送带。
45.具体的，所述机器人系统3包括六轴机械臂、机械臂夹爪和机器人控制系统，所述机械臂夹爪安装于六轴机械臂端部，用于抓取目标物，所述机器人控制系统控制六轴机械臂与机械臂夹爪的运动轨迹。
46.具体的，所述机械臂夹爪可拆卸安装于机械臂端部。
47.具体的，所述的智能垃圾分拣系统还包括存储装置，用于存储所述机器人系统抓取出的目标物。
48.具体的，所述存储装置设有识别芯片，所述识别芯片与所述机器人系统3通信连接，用于标记目标物投掷位置。
49.如图2所示，由识别系统确定目标物定位信息，数据处理系统4将相机视野中的异物坐标转换为机器人系统3坐标中的位置信息的步骤为：
50.首先，世界坐标系中的一点，为了将其投影到成像平面上，需要首先将其转换到相机坐标系中。从世界坐标系到相机坐标系的变换由平移和旋转组成。
51.pc＝r*pw t
52.其中，pw是世界坐标系中的点，pc是相机坐标系中的点，t＝(tx,ty,tz)是一个平移向量，即将世界坐标系的原点平移到相机坐标系的原点，r＝r(α,β,γ)是一个旋转矩阵。r和t的6个参数即为相机的外参。
53.其次，将三维空间点从相机坐标系中投影到成像平面坐标系中，这个投影就是透视投影，公式为：
[0054][0055]
其中f是焦距。
[0056]
投影到成像平面之后，相机镜头的畸变会导致(u,v)发生变化，需要进行校正，不过此时不需要三维信息了，畸变参数向量kc＝(k1,k2,k3,p1,p2)，前三个是径向，后两个是切向。
[0057]
最后，将校正后的(u,v)从成像平面转换到图像坐标系中，坐标为(r,c)，公式为：
[0058][0059]
其中(cx,cy)是图像主点，sx和sy是指图像传感器水平和垂直方向上相邻像素之间的距离。
[0060]
所以总结来说，标定内参6个参数(f,kc,cx,cy,sx,sy)，确定相机如何实现三维空间点到二维图像点的映射。标定外参6个参数(α,β,γ,tx,ty,tz),决定了相机坐标系与世界坐标系之间的相对位置关系。
[0061]
如图3所示，所述智能垃圾分拣系统的机器人系统3抓取流程：
[0062]
视觉系统2需要配合机械臂夹爪示教抓取位。在传送带上放置待分拣物，传送带开始转动。当异物经过视觉系统2时，视觉系统2通过算法寻找到异物的轮廓以及异物的种类，视觉系统2将此异物定为目标物，视觉系统2将目标物轮廓中心点的坐标与角度通过矩阵关系转换为传送坐标系下的机器人坐标值，在传送带上的目标物到达机器人的传送坐标系位置后，将机器人系统3的机械臂夹爪位置摇动至异物的正上方。
[0063]
设置机械臂夹爪的抓取姿态，并记录当前pick点的位置坐标和角度信息，机械臂夹爪示教完成。
[0064]
当设备开始运行的时候，视觉系统2通过算法寻找到异物的轮廓和种类时，视觉系统2将此异物定为目标物，将目标物轮廓中心点的坐标与角度通过矩阵关系转换为传送坐标系下的机械臂夹爪坐标值以及目标物的种类，发送至机器人控制系统，在传送上的异物到达机器人的传送坐标系位置后，机器人系统3根据当前坐标值将随传送带运动而实时的改变机器人系统3机械臂夹爪的坐标位置。
[0065]
当机械臂夹爪到达目标物上方之后，根据pick点的坐标和角度信息与实际坐标点角度信息的差值，机械臂夹爪通过偏移量旋转至合适的角度开始抓取目标物，并将抓取到的目标物根据视觉系统2给出的目标物种类进行分类投掷到拥有相应识别芯片的存储装置中，从而达到智能分拣的效果。
[0066]
虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。