基于飲料瓶材質的自動分類回收裝置研究

錢曉琳 張冉 王坤

摘 ?要：現代化社會背景下由于丟棄的飲料瓶造成的環境污染問題愈發嚴重，合理地處理并回收丟棄的飲料瓶，一方面可以降低對環境的污染，另一方面可實現資源的二次利用，因此開展了基于飲料瓶材質的自動分類回收裝置研究。結合電阻式傳感器的識別功能及PLC的轉換功能實現質量識別裝置結構的設計，采用尖刺刺破飲料的方式對投入的飲料瓶進行放氣、擠壓，滿足飲料瓶回收裝置整體工作流程的設計，通過對比試驗，證明設計的回收裝置對飲料瓶識別的準確性，為構建環保型生活環境貢獻一種技術手段。

關鍵詞：飲料瓶 ?自動分類 ?回收裝置 ?材質

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

在可持續發展戰略的實施下，人們的環保意識愈發強烈，直接改變了人們傳統的生活方式。隨著現代化經濟對人們生活造成的影響，瓶裝或罐裝等飲料成為人們日常生活的常見消費品，且消費量相對較高。隨著不可降解塑料制飲料瓶數量的增多，在各個街區、公園等區域隨意被丟棄的飲料瓶隨處可見[1]。一方面對自然環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重的浪費。因此提出一種基于飲料瓶的材質進行自動分類回收裝置的設計，降低了垃圾分類浪費的人力物力，提高了分類材質飲料瓶的回收效率。

1 ?基于飲料瓶材質的自動分類回收裝置設計

1.1 飲料瓶回收裝置整體工作流程

當人們將丟棄飲料瓶放入回收裝置中時，進瓶口處設置對應的材料感應裝置，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裝置對飲料的整體重量進行感應，根據不同材質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，設備顯示飲料瓶材質異常，重量感應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，若感應裝備識別飲料瓶材質合格，重量感應裝置控制操作臺進入后續的放氣、擠壓、歸類及入庫等環節，實現基于飲料瓶材質的自動分類回收。當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號碼，領取一定的獎勵積分，當獎勵積分達到一定數值時，投入者可選擇屏幕上“換取硬幣”按鈕，進而獲得一定報酬，給與人們獎勵。

1.2 質量識別裝置結構設計

若飲料瓶中有剩余飲料但沒有對其進行有效識別，在后續的擠壓環節中，飲料瓶破裂液體流出，污染回收裝置影響裝置正常工作，因此設置質量識別裝置，主要用于識別投入的飲料瓶中是否含有剩余飲料，該設備主要采用電阻式傳感器對瓶體重量進行稱重，結合其主要性能參數設計裝置結構[3]。

由于設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程度。

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

由于飲料瓶材質主要分為塑料材質和金屬材質兩種，在重量識別設備上設置電感式金屬識別開關，對投入的飲料瓶材質進行識別，當投入鋁制、鐵制或其他金屬制品的飲料瓶時，觸發金屬感應開關，產生電流效應，進而有效地識別飲料瓶材質并進行合理分類。

1.3 放氣擠壓裝置結構設計

基于上述對質量識別裝置的結構設計，以下將進行對應的放氣擠壓裝置、整理入庫裝置的結構設計。經過質量檢測合格后的塑料瓶由裝置內傳輸帶傳送至擠壓槽，需對塑料瓶進行抽真空或放氣擠壓處理，減小塑料瓶所占體積，具體結構圖如圖1所示。

圖1為放氣擠壓裝置的結構示意圖，由壓縮動力機對飲料并進行有效的壓縮，中部設有尖刺，當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刺破飲料瓶，避免由于瓶內壓力過大出現爆炸的現象出現。

2 ?對比實驗

為確保設計的基于飲料瓶材質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行了多次對比試驗，為確保整體實驗的準確性，多次試驗使用的回收裝置均在同一電壓下進行。在指定時間內，首先在傳統的回收裝置內隨機投放50個廢棄飲料瓶，再對文章設計的回收裝置進行同樣操作，采集5組對比數據，進行回收裝置的飲料瓶識別準確率的對比，對數據進行分析，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確率，可以得出結論：確保裝置正常運行的條件下，經過多次對投入飲料瓶的識別準確性的對比，文章設計的自動分類回收裝置對飲料瓶識別的準確率比傳統的回收裝置對飲料瓶設別的準確率高出約10%。

3 ?結語

開展了基于飲料瓶材質的自動分類回收裝置的研究，通過對質量識別裝置、放氣擠壓裝置結構的設計，實現對飲料瓶回收裝置整體流程的設計。并通過設置獎勵機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現了對環境的優化，體現出現代化生活為人們帶來的便利。

參考文獻

[1] 江健，安軻，彭宇林.基于UG造型的一種硬幣自動分類清點裝置的設計與實現[J].廣西職業技術學院學報， 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].數據分析與知識發現，2017，1（8）：108-121.

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