废弃塑料瓶分拣系统运动仿真开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1目的及意义

在社会发展的不断推动下,人民对高水平生活的追求日益增加,这使得塑料瓶使用量也在急剧增加。但是,塑料瓶大部分使用一次后就被废弃,如果将这些塑料瓶直接暴露在自然环境下,将近 200~400 年才能够降解,并且这样处理给土地和环境都会带来严重污染;如果对这些塑料瓶直接进行焚烧处理,大多会在燃烧过程中生成有毒有害的物质,如二恶英、氯化氢等,这些物质不但对人的身体有害还会造成空气污染。目前,面对各类资源短缺问题,再生资源已经成为解决问题的关键和国家支持重点产业,并且其产业规模在迅速扩大,在我国乃至全球都是快速发展的绿色新兴的朝阳产业。“十三五规划”指出“加强生活垃圾分类回收和再生资源回收的衔接”。因此,将回收的塑料瓶分类后作为原材料进行在加工,可以节约资源并减低对自然的污染,从经济效益和社会效益上来说都具有非常高的价值。

目前,塑料瓶的成分相对来说还是单一的,尤其是装饮料的塑料瓶大多使用的是 PET 瓶,但它们的颜色却各有不同,直接将其进行再加工并不能得到品质优良的塑料,如此限制了再生塑料的使用范围,降低了回收带来的经济效益。而将回收的塑料瓶按其颜色进行分类后,得到成分和颜色都单一的塑料,将其进行再加工,所能生产的塑料制品种类增多、用途较广,其所获得的高回收效益也会促进回收产业和再生产业的发展。因此,对回收塑料瓶的颜色进行分类势在必行。

1.2.国外研究现状

在21世纪初,在国外就将以图像处理和模式识别为基础的计算机技术使用到了回收塑料的自动化生产线中,对回收塑料瓶自动分类的研究也在快速的进行,国外对回收塑料瓶的图像处理、特征提取和分类识别等都进行了相关研究,这为回收塑料瓶的自动分拣设备提供了理论依据。

2007 年 Y Tachwali等人从塑料瓶的化学成分和颜色两方面进行分类识别。化学成分分类方面,以近红外反射率的测量方法来识别瓶子的成分。颜色分类方面,使用基于灰度直方图的阈值分割对图像进行分割,在 HSI(色度(hue,H)、饱和度(saturation,S)、光强度(intensity,I))颜色空间分别获取瓶身上 10 个感兴趣区域的 H 和 S 分量像素的均值和标准差,作为特征值,使用树分类器用来检测瓶子的颜色。

2015 年 Ouml;zkan K 等人对回收塑料瓶图像进行各种预处理后,用形态学进行图像分割,依据图像的像素分别用主成分分析、核主成分分析、Fisher 线性判别分析法、奇异值分解法和拉普拉斯特征映射法进行特征提取,之后用支持向量机实现分类任务。 2016 年欧洲 PET 回收率接近 62%,并且这个比例正在逐年提高,有这样的成果与上述的研究是密不可分的。

1.3.国内研究现状

目前国内在回收塑料瓶分类方面的研究,相对比较薄弱,相关系统大都还是在实验研究阶段,因此我国主要还是依靠人工对回收的塑料瓶进行分拣。如果采购国外的自动分拣设备,无论成本还是后期的维护费用都会增加企业的成本,如此一来又限制了我国多数中小型企业在塑料瓶回收分类方面发展的可能性。国内对回收塑料瓶自动分拣设备也有理论研究。

2010 年王文君等为了对回收塑料瓶的颜色进行分选,依据图像的颜色差异,在 RGB(红(red,R)、绿(green,G)、蓝(blue,B))模型的基础上对塑料瓶颜色进行分选,并由此开发设计了自动颜色分选系统,但是并没有发现该系统已投入实际生产中。

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