CN111907978A - 一种家用智能垃圾分类处理一体机及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家用智能垃圾分类处理一体机及其操作方法，该产品包括摄像头、舵机、超声波感应装置、载物台、粉碎机、打包装置、杀毒消菌处理装置、垃圾桶容量显示装置、语音提示装置以及后方大数据处理中心。本发明还提供了一种家用智能垃圾分类处理一体机的操作方法。本发明安装在厨房洗碗盆下面，和洗碗盆共用上水和下水管道，自带杀菌除臭功能。通过对湿垃圾的粉碎处理，可以极大的减少垃圾质量。采用计算机图像识别分类技术，解决了人们对垃圾不会分，不想分的难题。对可回收垃圾回收，提高资源利用效率；对有害垃圾进行分类后处理，可减少对环境的污染。

Description

一种家用智能垃圾分类处理一体机及其操作方法

技术领域

本发明属于垃圾分类技术领域，涉及一种家用智能垃圾分类处理一体机及其操作方法。

背景技术

生活垃圾的分类处理问题是目前人们关注的热点，目前上海已经开展垃圾的强制分类，重庆市也是试点城市之一。家庭垃圾中，厨余垃圾占总质量的50%以上，且水份含量大，处理难度大。

为了克服上述缺陷，相关的现有技术有，发明名称：一种全自动垃圾袋打包装置以及智能垃圾桶，申请号: 202010198590.9，申请日: 2020.03.19，该发明公开一种全自动垃圾袋打包装置以及智能垃圾桶，该打包装置包括收拢机构、捆扎机构和分离机构，所述收拢机构包括收拢杆和收拢驱动机构，所述收拢杆包括相互垂直在垃圾袋投放口的两侧的第一收拢杆和第二收拢杆；所述捆扎机构包括捆扎钉、捆扎上料机构和捆扎成型机构；两组捆扎机构的捆扎钉分别位于捆扎工位的两侧，用于对正在装载着垃圾的垃圾袋的上开口进行捆扎的捆扎钉所处的位置低于用于对下一个垃圾袋的下开口进行捆扎的捆扎钉所处的位置；所述分离机构在两个捆扎钉之间将一体的垃圾袋分离。该发明采用全新的封口方式，不会受到垃圾袋最终收拢的形态影响，能够获得稳定且合格的封口效果，具有封口质量好，密封性高，不易漏水等优点。

虽然上述现有技术能够达到一定的技术效果，但是，该智能垃圾桶成本高、结构复杂且维修困难的问题，并且不适合家庭使用，为了解决家庭垃圾分类难以及环境保护问题，现有技术中，急需一种家用智能垃圾分类处理一体机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种基于计算机自主图像识别的家用智能垃圾分类处理一体机，运用计算机自主图像识别技术对垃圾进行分类，然后通过机械设计对不同种类的垃圾进行处理。厨余垃圾（湿垃圾）通过垃圾粉碎机进行粉碎后，直排入下水管道。有害垃圾、可回收垃圾和其他垃圾通过机械传输装置分类到不同的垃圾桶，自动打包后，进行回收或处理。

其具体技术方案为：

一种家用智能垃圾分类处理一体机，从上往下分别为垃圾桶顶盖1、摄像头2、垃圾投入口3、垃圾接收平台4、支撑框架5、机械传动装置6、湿垃圾投入口7、厨余垃圾桶8、可回收垃圾桶12、其他垃圾桶13、有害垃圾桶14、垃圾桶大外桶17、垃圾粉碎机9、进水口10、出水口11、底座15、电源供电***16。其中，所述厨余垃圾桶8内置一个垃圾粉碎机9以及连接进水口10和出水口11对厨余垃圾进行处理；所述垃圾桶大外桶17内右侧上还设有树莓派系列系列芯片18、单片机开发板19、超声波模块20、电源供电***16；所述垃圾桶大外桶17内左侧上设有容量显示模块21、杀菌消毒装置22、语音提示模块23。还包括后端管理***，所述后端管理***使用了 Python3+Django 框架+itcha 库+ECharts 库进行开发，使用 itcha库 通过微信给用户推送垃圾桶满信息，利用 ECharts 库对数据进行了可视化，所述管理***主要包含以下几个部分：垃圾容量监测、垃圾类型统计、垃圾数据统计管理数据图、推送信息管理，所述后台管理***和主控芯片之间通过无线通讯装置连接，大致图像处理过程如下：opencv获取图像，当投放垃圾至垃圾投入口3时，摄像头2获取投入垃圾接收平台4垃圾的图片后由垃圾桶大外桶17内侧的树莓派系列系列芯片18的内置网络模块把图像数据上传至网络的图像识别服务器，通过无线/有线通讯装置传入主控***后，主控***接收信号后通过无线网络访问后台管理服务器、图像识别服务器，获取识别垃圾的具体结果和垃圾桶容量等信息返回主控***（18/19），主控***通过相应的代码驱动相应的机械传送装置6运行将垃圾准确送入垃圾桶内。当送入的是厨余垃圾时，通过以上的识别过程获取放入垃圾为厨余垃圾的信息后主控***驱动机械传送装置6运行将厨余垃圾送至湿垃圾投入口7将厨余垃圾投入厨余垃圾箱8，这时垃圾进入了装有小型粉碎机9的厨余垃圾箱8，启动粉碎机将装入粉碎机的厨余垃圾进行粉碎和清洗处理，最后启动杀毒消菌装置22进行消毒处理。当放入其他垃圾时，通过以上识别过程获取放入垃圾是可回收、有害、其他垃圾的哪一种类型的信息，获取正确的信息后主控***驱动舵机运行将垃圾运送到相应的箱体，再启动杀毒消菌装置22进行消毒处理。在以上过程中，超声波模块20监测到垃圾桶已满，主控***会实时获取垃圾桶的容量信息并驱动容量显示模块21进行实时显示，待垃圾桶满会驱动打包装置将垃圾打包好，会驱动语音提示模块23发出桶满提示音同时也会发送信息给单片机开发板19，由单片机开发板输出信号给树莓派系列芯片18，再由树莓派芯片通过芯片内置的wifi模块将容量信息通过微信后台向用户发送垃圾桶满信息。后期优化会在使用过程中优化打包装置让用户可以根据自己的需求来对垃圾桶容量、垃圾桶使用时间以及垃圾打包时间间隔进行设置，人性化设计以便于提升用户的使用感。

进一步，所述摄像头为T3200免驱摄像头。

进一步，Raspberry Pi 3b+作为数据处理主控芯片，树莓派系列芯片能够对垃圾分类数据进行记录，并通过芯片内置网络模块上传至后端管理***，便于后台进行大数据分析。STM32F407ZGT6来负责传感器数据采集和控制***器件，能够进行图像数据处理上传及与所述后端管理***和图像识别服务器的联动。

进一步，所述机械传送装置采用数字双向扭转舵机，所述舵机驱动板采用数字舵机驱动板。

进一步，所述电源供电***采用可充电的锂电池3.3V~4.7V作为电源，经2路升压稳压芯片转到5V,其中一路给舵机驱动板供电，另一路给Raspberry Pi 系列芯片供电，并再通过降压稳压芯片转到3.3V给单片机开发板供电。

进一步，所述超声波模块，能监测垃圾内桶是否已满，并发送信号给单片机开发板。

一种家用智能垃圾分类处理一体机的操作方法，包括以下步骤：

步骤1、打开垃圾桶大外桶外右侧的电源盖板，接入电源。

步骤2、使用前应先确认垃圾桶中摄像头无干扰污渍或者表面有无划痕或损伤，能否得到清晰的物品图像，然后对本品进行调试，检查各个设备是否工作正常。

步骤3、打开桶后部电源开关，红色指示灯“亮”（约3秒钟），该指示灯每3秒闪烁一次，说明电路***已进入工作状态。

步骤4、投入垃圾时，将单个物品放置投入口（垂直方向）即可。

步骤5、指示灯在平时等待状态时，呈现红色闪烁信号。指示灯在开盖时呈红色常亮状态，指示灯在关盖后进入待机状态。

步骤6、垃圾容量满时，待打包完成后，驱动语音提示模块发出桶满提示音的同时，垃圾桶向用户发出微信提示信息，用户拉出垃圾箱打开垃圾储存室，取出垃圾，换上新垃圾袋即可。

步骤7、垃圾桶需要常开、常关或手动状态的时候可以关闭电源开关来实现，垃圾桶长期不用时应关闭电源开关，以免损坏电路。

步骤8、在自动工作状态时严禁用手或外力强提压桶盖及筒侧；桶侧内有精密电路，不得擅自拆卸，以免造成电路或结构损坏；清洁垃圾桶时，不得用水直接冲洗，只能用湿摸布擦拭，以免损坏电路。

超声波模块会探测箱体内的垃圾桶容量信息并送入主控***，主控***会实时获取垃圾桶的容量信息并驱动容量显示模块进行实时显示，待垃圾桶满会驱动打包装置将垃圾打包好，之后驱动提示模块进行语音提示以及向用户发出微信提示信息，用户拉出垃圾箱打开垃圾储存室取出垃圾。

在使用过程中让用户根据自己的需求来对垃圾桶容量、垃圾桶使用时间以及垃圾打包时间间隔进行设置。

与现有技术相比，本发明的技术方案的有益效果：

本发明安装在厨房洗碗盆下面，和洗碗盆共用上水和下水管道，自带杀菌除臭功能。通过对湿垃圾的粉碎处理，可以极大的减少垃圾质量。采用计算机图像识别分类技术，解决了人们对垃圾不会分，不想分的难题。对可回收垃圾回收，提高资源利用效率；对有害垃圾进行分类后处理，可减少对环境的污染。本发明具有以下优点：

1、精致的外观加小巧的体积适用于多种场景，不受地形限制。

2、由垃圾桶上方的利用摄像头图像处理，数据传回数据中心计算机自主判断垃圾类型，输出信息给云台，使云台旋转，对准相应角度，使物体进入相应垃圾桶，将垃圾倒入合适的垃圾桶，垃圾桶分为多个内筒，无须人工看守，可以实现垃圾投后不管。

3、底部安装粉碎机能对厨余垃圾进行粉碎处理，减少垃圾回收数量。

4、独立的垃圾打包***和消毒杀菌***，能把分类好的垃圾分开打包并进行杀毒消菌处理避免污染。

5、桶内置桶容量检测装置，在外置液晶屏上可实时观测垃圾桶空间以及当桶满时发出桶满提示信号，人性化设计会带给用户的体验感。

附图说明

图1为本发明的家用智能垃圾分类处理一体机的结构示意图；

图2为本发明的家用智能垃圾分类处理一体机外部结构示意图；

图3为本发明的家用智能垃圾分类处理一体机内部右侧面结构示意图；

图4为本发明的家用智能垃圾分类处理一体机内部左侧面结构示意图；

图5为本发明的家用智能垃圾分类处理一体机原理图；其中，1、顶盖；2、高清摄像头；3、垃圾投入口；4、垃圾接收平台；5、支撑框架；6、机械传送装置；7、湿垃圾投入口；8、厨余垃圾桶；9、垃圾粉碎机；10、进水口；11、出水口；12、可回收垃圾桶；13、其他垃圾桶；14、有害垃圾桶；15、底座；16、电源供电***；17、垃圾桶大外桶；18、树莓派系列芯片；19、单片机开发板；20、超声波模块；21、容量显示模块；22、消毒杀菌装置；23、语音提示模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

参照图1-图5，一种家用智能垃圾分类处理一体机，从上往下分别为垃圾桶顶盖1、摄像头2、垃圾投入口3、垃圾接收平台4、支撑框架5、机械传动装置6、湿垃圾投入口7、厨余垃圾桶8、可回收垃圾桶12、其他垃圾桶13、有害垃圾桶14、垃圾桶大外桶17、垃圾粉碎机9、进水口10、出水口11、底座15、电源供电***16。其中，所述厨余垃圾桶8内置一个垃圾粉碎机9以及连接进水口10和出水口11对厨余垃圾进行处理；所述垃圾桶大外桶17内右侧上还设有树莓派系列系列芯片18、单片机开发板19、超声波模块20、电源供电***16；所述垃圾桶大外桶17内左侧上设有容量显示模块21、杀菌消毒装置22、语音提示模块23。还包括后端管理***，所述后端管理***使用了 Python3+Django 框架+itcha 库+ECharts 库进行开发，使用 itcha 库 通过微信给用户推送垃圾桶满信息，利用 ECharts 库对数据进行了可视化，所述管理***主要包含以下几个部分：垃圾容量监测、垃圾类型统计、垃圾数据统计管理数据图、推送信息管理，所述后台管理***和主控芯片之间通过无线通讯装置连接，大致图像处理过程如下：opencv获取图像，当投放垃圾至垃圾投入口3时，摄像头2获取投入垃圾接收平台4垃圾的图片后由垃圾桶大外桶17内侧的树莓派系列系列芯片18的内置网络模块把图像数据上传至网络的图像识别服务器，通过无线/有线通讯装置传入主控***后，主控***接收信号后通过无线网络访问后台管理服务器、图像识别服务器，获取识别垃圾的具体结果和垃圾桶容量等信息返回主控***（18/19），主控***通过相应的代码驱动相应的机械传送装置6运行将垃圾准确送入垃圾桶内。当送入的是厨余垃圾时，通过以上的识别过程获取放入垃圾为厨余垃圾的信息后主控***驱动机械传送装置6运行将厨余垃圾送至湿垃圾投入口7将厨余垃圾投入厨余垃圾箱8，这时垃圾进入了装有小型粉碎机9的厨余垃圾箱8，启动粉碎机将装入粉碎机的厨余垃圾进行粉碎和清洗处理，最后启动杀毒消菌装置22进行消毒处理。当放入其他垃圾时，通过以上识别过程获取放入垃圾是可回收、有害、其他垃圾的哪一种类型的信息，获取正确的信息后主控***驱动舵机运行将垃圾运送到相应的箱体，再启动杀毒消菌装置22进行消毒处理。在以上过程中，超声波模块20监测到垃圾桶已满，主控***会实时获取垃圾桶的容量信息并驱动容量显示模块21进行实时显示，待垃圾桶满会驱动打包装置将垃圾打包好，会驱动语音提示模块23发出桶满提示音同时也会发送信息给单片机开发板19，由单片机开发板输出信号给树莓派系列芯片18，再由树莓派芯片通过芯片内置的wifi模块将容量信息通过微信后台向用户发送垃圾桶满信息。后期优化会在使用过程中优化打包装置让用户可以根据自己的需求来对垃圾桶容量、垃圾桶使用时间以及垃圾打包时间间隔进行设置，人性化设计以便于提升用户的使用感。

所述摄像头为T3200免驱摄像头。

Raspberry Pi 3b+作为数据处理主控芯片，树莓派系列芯片能够对垃圾分类数据进行记录，并通过芯片内置网络模块上传至后端管理***，便于后台进行大数据分析。STM32F407ZGT6来负责传感器数据采集和控制***器件，能够进行图像数据处理上传及与所述后端管理***和图像识别服务器的联动。

所述机械传送装置采用数字双向扭转舵机，所述舵机驱动板采用数字舵机驱动板。

所述电源供电***采用可充电的锂电池3.3V~4.7V作为电源，经2路升压稳压芯片转到5V,其中一路给舵机驱动板供电，另一路给Raspberry Pi 系列芯片供电，并再通过降压稳压芯片转到3.3V给单片机开发板供电。

所述超声波模块，能监测垃圾内桶是否已满，并发送信号给单片机开发板。

一种家用智能垃圾分类处理一体机的操作方法，包括以下步骤：

步骤1、打开垃圾桶大外桶外右侧的电源盖板，接入电源。

步骤2、使用前应先确认垃圾桶中摄像头无干扰污渍或者表面有无划痕或损伤，能否得到清晰的物品图像，然后对本品进行调试，检查各个设备是否工作正常。

步骤3、打开桶后部电源开关，红色指示灯“亮”（约3秒钟），该指示灯每3秒闪烁一次，说明电路***已进入工作状态。

步骤4、投入垃圾时，将单个物品放置投入口（垂直方向）即可。

步骤5、指示灯在平时等待状态时，呈现红色闪烁信号。指示灯在开盖时呈红色常亮状态，指示灯在关盖后进入待机状态。

步骤6、垃圾容量满时，待打包完成后，驱动语音提示模块发出桶满提示音的同时，垃圾桶向用户发出微信提示信息，用户拉出垃圾箱打开垃圾储存室，取出垃圾，换上新垃圾袋即可。

步骤7、垃圾桶需要常开、常关或手动状态的时候可以关闭电源开关来实现，垃圾桶长期不用时应关闭电源开关，以免损坏电路。

步骤8、在自动工作状态时严禁用手或外力强提压桶盖及筒侧；桶侧内有精密电路，不得擅自拆卸，以免造成电路或结构损坏；清洁垃圾桶时，不得用水直接冲洗，只能用湿摸布擦拭，以免损坏电路。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种家用智能垃圾分类处理一体机，其特征在于，从上往下分别为垃圾桶顶盖、摄像头、垃圾投入口、垃圾接收平台、支撑框架、机械传动装置、湿垃圾投入口、厨余垃圾桶、可回收垃圾桶、其他垃圾桶、有害垃圾桶、垃圾桶大外桶、垃圾粉碎机、进水口、出水口、底座、电源供电***所述垃圾桶大外桶内左侧上设有容量显示模块、杀菌消毒装置、语音提示模块；还包括后端管理***，所述后端管理***使用了 Python3+Django 框架+itcha 库+ECharts 库进行开发，使用 itcha 库 通过微信给用户推送垃圾桶满信息，利用 ECharts库对数据进行了可视化，所述管理***主要包含以下几个部分：垃圾容量监测、垃圾类型统计、垃圾数据统计管理数据图、推送信息管理，所述后台管理***和主控芯片之间通过无线通讯装置连接。

2.根据权利要求1所述的家用智能垃圾分类处理一体机，其特征在于，采用图像识别技术对垃圾种类进行识别，所述摄像头为免驱摄像头。

3.根据权利要求1所述的家用智能垃圾分类处理一体机，其特征在于，对湿垃圾进行粉碎后直排入下水道，减少垃圾回收处理的数量。

4.根据权利要求1所述的家用智能垃圾分类处理一体机，其特征在于，放置于厨房灶台面板或洗碗槽下面，与洗碗槽共用上水管和下水管。

5.根据权利要求1所述的家用智能垃圾分类处理一体机，其特征在于，放置于厨房灶台面板或洗碗槽下面，与洗碗槽共用上水管和下水管。

6.根据权利要求1所述的家用智能垃圾分类处理一体机，其特征在于，Raspberry Pi3b+作为数据处理主控芯片，树莓派系列芯片能够对垃圾分类数据进行记录，并通过芯片内置网络模块上传至后端管理***，便于后台进行大数据分析；STM32F407ZGT6来负责传感器数据采集和控制***器件，能够进行图像数据处理上传及与所述后端管理***和图像识别服务器的联动。

7.根据权利要求1所述的家用智能垃圾分类处理一体机，其特征在于，采用机械传动装置将不同种类的垃圾倾倒于不同垃圾桶内，所述机械传送装置采用数字双向扭转舵机，所述舵机驱动板采用数字舵机驱动板。

8.根据权利要求1所述的家用智能垃圾分类处理一体机，其特征在于，所述电源供电***采用220V交流电源，或者采用可充电的锂电池3.3V~4.7V作为电源，经2路升压稳压芯片转到5V,其中一路给舵机驱动板供电，另一路给Raspberry Pi 系列芯片供电，并再通过降压稳压芯片转到3.3V给单片机开发板供电。

9.根据权利要求1所述的家用智能垃圾分类处理一体机，其特征在于，所述超声波模块，能监测垃圾内桶是否已满，并发送信号给单片机开发板。

10.一种家用智能垃圾分类处理一体机的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、打开垃圾桶大外桶外右侧的电源盖板，接入电源；

步骤2、使用前应先确认垃圾桶中摄像头无干扰污渍或者表面有无划痕或损伤，能否得到清晰的物品图像，然后对本品进行调试，检查各个设备是否工作正常；

步骤3、打开桶后部电源开关，红色指示灯亮3秒钟，该指示灯每3秒闪烁一次，说明电路***已进入工作状态；

步骤4、投入垃圾时，将单个物品放置投入口；

步骤5、指示灯在平时等待状态时，呈现红色闪烁信号；指示灯在开盖时呈红色常亮状态，指示灯在关盖后进入待机状态；

步骤6、垃圾容量满时，待打包完成后，驱动语音提示模块发出桶满提示音的同时，垃圾桶向用户发出微信提示信息，用户拉出垃圾箱打开垃圾储存室，取出垃圾，换上新垃圾袋；

步骤7、垃圾桶需要常开、常关或手动状态的时候关闭电源开关来实现，垃圾桶长期不用时应关闭电源开关，以免损坏电路；

步骤8、在自动工作状态时严禁用手或外力强提压桶盖及筒侧；桶侧内有精密电路，不得擅自拆卸，以免造成电路或结构损坏；清洁垃圾桶时，不得用水直接冲洗，只能用湿摸布擦拭，以免损坏电路。

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