基于饮料瓶材质的自动分类回收装置研究

钱晓琳 张冉 王坤

摘  要：现代化社会背景下由于丢弃的饮料瓶造成的环境污染问题愈发严重，合理地处理并回收丢弃的饮料瓶，一方面可以降低对环境的污染，另一方面可实现资源的二次利用，因此开展了基于饮料瓶材质的自动分类回收装置研究。结合电阻式传感器的识别功能及PLC的转换功能实现质量识别装置结构的设计，采用尖刺刺破饮料的方式对投入的饮料瓶进行放气、挤压，满足饮料瓶回收装置整体工作流程的设计，通过对比试验，证明设计的回收装置对饮料瓶识别的准确性，为构建环保型生活环境贡献一种技术手段。

關键词：饮料瓶  自动分类  回收装置  材质

中图分类号：TP368.1    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）01（c）-0071-02

在可持续发展战略的实施下，人们的环保意识愈发强烈，直接改变了人们传统的生活方式。随着现代化经济对人们生活造成的影响，瓶装或罐装等饮料成为人们日常生活的常见消费品，且消费量相对较高。随着不可降解塑料制饮料瓶数量的增多，在各个街区、公园等区域随意被丢弃的饮料瓶随处可见[1]。一方面对自然环境造成了一定程度上的影响，另一方面对自然资源造成了严重的浪费。因此提出一种基于饮料瓶的材质进行自动分类回收装置的设计，降低了垃圾分类浪费的人力物力，提高了分类材质饮料瓶的回收效率。

1  基于饮料瓶材质的自动分类回收装置设计

1.1 饮料瓶回收装置整体工作流程

当人们将丢弃饮料瓶放入回收装置中时，进瓶口处设置对应的材料感应装置，饮料瓶放置在操作台上，由于重力作用操作台下降，位于操作台下方的重量感应装置对饮料的整体重量进行感应，根据不同材质的密度判断瓶中是否剩余饮料或其他液体，若瓶中剩余液体超出称重范围，设备显示饮料瓶材质异常，重量感应装置控制操作台将饮料瓶投入“不合格”出口，将饮料瓶退还给投入者[2]。反之，若感应装备识别饮料瓶材质合格，重量感应装置控制操作台进入后续的放气、挤压、归类及入库等环节，实现基于饮料瓶材质的自动分类回收。当分类回收工作完成后，投入者可通过回收装置的显示屏输入自己的手机号码，领取一定的奖励积分，当奖励积分达到一定数值时，投入者可选择屏幕上“换取硬币”按钮，进而获得一定报酬，给与人们奖励。

1.2 质量识别装置结构设计

若饮料瓶中有剩余饮料但没有对其进行有效识别，在后续的挤压环节中，饮料瓶破裂液体流出，污染回收装置影响装置正常工作，因此设置质量识别装置，主要用于识别投入的饮料瓶中是否含有剩余饮料，该设备主要采用电阻式传感器对瓶体重量进行称重，结合其主要性能参数设计装置结构[3]。

由于设备输入输出的电压单位为伏特，不能被PLC直接识别，因此需要转换器将微小的伏特电压方法，放大到PLC可识别的信号，同时将信号输出端与PLC端相连接。提升整体回收装备的灵敏程度及识别精准程度。

由于单个空饮料瓶的质量通常为3～8g，半瓶水的质量约为250g，通过质量识别装置读取的数值判断瓶中剩余饮料含量，自定义当瓶中液体超过1/4时，即超过125g时，判断该饮料瓶材质不合格，同时外部屏幕将为投入者显示剩余饮料质量。

由于饮料瓶材质主要分为塑料材质和金属材质两种，在重量识别设备上设置电感式金属识别开关，对投入的饮料瓶材质进行识别，当投入铝制、铁制或其他金属制品的饮料瓶时，触发金属感应开关，产生电流效应，进而有效地识别饮料瓶材质并进行合理分类。

1.3 放气挤压装置结构设计

基于上述对质量识别装置的结构设计，以下将进行对应的放气挤压装置、整理入库装置的结构设计。经过质量检测合格后的塑料瓶由装置内传输带传送至挤压槽，需对塑料瓶进行抽真空或放气挤压处理，减小塑料瓶所占体积，具体结构图如图1所示。

图1为放气挤压装置的结构示意图，由压缩动力机对饮料并进行有效的压缩，中部设有尖刺，当饮料瓶靠近挤压装置时，尖刺开始工作，刺破饮料瓶挤压多余空气，确保在挤压过程中尖刺已经刺破饮料瓶，避免由于瓶内压力过大出现爆炸的现象出现。

2  对比实验

为确保设计的基于饮料瓶材质的自动分类回收装置的有效性，对于回收装置的饮料瓶回收问题进行了多次对比试验，为确保整体实验的准确性，多次试验使用的回收装置均在同一电压下进行。在指定时间内，首先在传统的回收装置内随机投放50个废弃饮料瓶，再对文章设计的回收装置进行同样操作，采集5组对比数据，进行回收装置的饮料瓶识别准确率的对比，对数据进行分析，如表1所示。

表1为两种不同回收装置下对饮料瓶识别的准确率，可以得出结论：确保装置正常运行的条件下，经过多次对投入饮料瓶的识别准确性的对比，文章设计的自动分类回收装置对饮料瓶识别的准确率比传统的回收装置对饮料瓶设别的准确率高出约10%。

3  结语

开展了基于饮料瓶材质的自动分类回收装置的研究，通过对质量识别装置、放气挤压装置结构的设计，实现对饮料瓶回收装置整体流程的设计。并通过设置奖励机制的方式提升人们对垃圾分类的积极性，有效地改善了传统的条形码回收装置由于条形码破损对塑料瓶回收造成的影响，为人们的生活提供便利条件的同时实现了对环境的优化，体现出现代化生活为人们带来的便利。

参考文献

[1] 江健，安轲，彭宇林.基于UG造型的一种硬币自动分类清点装置的设计与实现[J].广西职业技术学院学报， 2017，15（5）：13-15.

[2] 贾杉杉，刘畅，孙连英，等.基于多特征多分类器集成的专利自动分类研究[J].数据分析与知识发现，2017，1（8）：108-121.

[3] 徐颖，葛新权，王伟.城市垃圾分类回收逆向物流三方主体进化博弈行为分析——基于垃圾分类回收市场化运作模式的探索[J].经济研究参考，2017，23（40）：79-88.