TWI592273B - 廢塑膠容器回收系統及其方法 - Google Patents

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陳俊宏
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Description

廢塑膠容器回收系統及其方法
本發明提供一種回收系統及其方法，特別是指一種廢塑膠容器回收系統及其方法。
現行的自動化廢容器回收系統大多為以下組成結構及工作原理。廢容器回收系統之機體設置有一個或多個不同類別的容器投入口。當使用者投入欲回收容器以後，機體內部即以多個感測器檢測容器之重量、體積、透明程度、導電/磁度、外型或其他分類標籤(如條碼、感應標籤)，以據此判斷欲回收容器之類別。
現行的廢容器回收系統通常以密度、透明度來判斷塑膠類別。然而，現行的廢容器回收系統並無準確判別物理/化學特性相近的廢塑膠容器(如PET、PP、PE、PVC等塑膠材質)的機制。此外，若廢塑膠容器內殘留液體，更會提高錯誤判別的機率。
因此，若廢容器回收系統能有自動排除廢塑膠容器內的殘留液體，且能準確判別不同塑膠材質的廢塑膠容器，將可達到細緻分類的目標。
本發明實施例提供一種廢塑膠容器回收系統，用以判斷一廢容器是否為複數個塑膠材質其中之一，以據此回收廢容器。廢塑膠容器回收系統包括一作動件、一光源產生器、一感測探頭、一 光譜分析器與一控制器。作動件具有一延伸部，且延伸部插設在廢容器之一容置空間之中。光源產生器設置於廢容器之周圍，且用以發射一光源至廢容器。感測探頭設置於廢容器之周圍。感測探頭用以吸收光源入射廢容器所產生之一光訊號，或者吸收光源入射廢容器所反射之光訊號。光譜分析器電連接感測探頭。光譜分析器用以接收光訊號，且根據光訊號產生廢容器之光譜。控制器電連接光譜分析器。控制器儲存有每一塑膠材質之一特定光譜，且判斷廢容器之光譜是否為多個特定光譜其中之一。其中，若控制器判斷廢容器之光譜為多個特定光譜其中之一，控制作動件進行回收廢容器的運作。
本發明實施例提供一種廢塑膠容器回收方法，適用於一廢塑膠容器回收系統，用以判斷插設在一作動件之一延伸部上的一廢容器是否為複數個塑膠材質其中之一，以據此回收廢容器。廢塑膠容器回收方法包括如下步驟：發射一光源至廢容器；吸收光源入射廢容器所產生之一光訊號，或者吸收光源入射廢容器所反射之光訊號；接收光訊號，且根據光訊號產生廢容器之光譜；以及於廢塑膠容器回收系統儲存有每一塑膠材質之一特定光譜，且判斷廢容器之光譜是否為多個特定光譜其中之一，其中若廢容器之光譜為多個特定光譜其中之一，進行回收廢容器的運作。
綜合以上所述，本發明實施例提供一種廢塑膠容器回收系統及其方法，其透過光譜的分析技術來判斷不同塑膠材質的廢塑膠容器，且在判斷之前預先排除廢塑膠容器內的殘留液體。據此，本發明實施例之廢塑膠容器回收系統及其方法將可準確地判斷出物理/化學特性相近的多種廢塑膠容器，以達到高準度、細緻分類之目的。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
50‧‧‧廢容器
52‧‧‧容置空間
54‧‧‧開口
100、200‧‧‧廢塑膠容器回收系統
110、210‧‧‧作動件
115、215‧‧‧延伸部
115a‧‧‧頂部
120、220‧‧‧感測探頭
125‧‧‧清潔噴頭
130、230‧‧‧光源產生器
140、240‧‧‧光譜分析器
142、242‧‧‧光接收器
144、244‧‧‧光譜儀
150、250‧‧‧控制器
160、260‧‧‧影像辨識裝置
270‧‧‧反光件
LI‧‧‧光源
SL‧‧‧光訊號
圖1是本發明一實施例之廢塑膠容器回收系統的示意圖。
圖2A是本發明一實施例之1號塑膠(PET)透明亮面的光譜圖。
圖2B是本發明一實施例之2號塑膠(HDPE)白色霧面的光譜圖。
圖3是本發明另一實施例之廢塑膠容器回收系統的示意圖。
圖4是本發明另一實施例之廢塑膠容器回收方法的流程圖。
在下文中，將藉由圖式說明本發明之各種例示實施例來詳細描述本發明。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。此外，在圖式中相同參考數字可用以表示類似的元件。
本發明實施例提供一種廢塑膠容器回收系統及其方法，其利用物理/化學特性相近的多個塑膠材質具有不同的光譜特性來判斷欲回收的廢容器之光譜是否為多個塑膠材質之光譜的其中之一，以準確地區分不同塑膠材質的廢容器。此外，廢容器往地面的方向傾斜，並插設在廢塑膠容器回收系統之一作動件的延伸部，以排除廢容器內的殘留液體，使得廢塑膠容器回收系統可以取得更準確的廢容器的光譜，近而達到高準度、細緻分類之目的。以下將進一步介紹本發明揭露之廢塑膠容器回收系統及其方法。
首先，請參考圖1，其顯示本發明一實施例之廢塑膠容器回收系統的示意圖。如圖1所示，廢塑膠容器回收系統100為用來判斷一廢容器50是否為複數個塑膠材質其中之一，並在判斷廢容器50為複數個塑膠材質其中之一時，回收廢容器50。在本實施例中，多個塑膠材質為1-7號的塑膠材質，其分別為PET材質、HDPE 材質、PVC材質、LDPE材質、PP材質、PS材質與其他類材質。當然，多個塑膠材質亦可為至少一種1-7號的塑膠材質，本發明對此不作限制。
廢塑膠容器回收系統100包括一作動件110、一感測探頭120、一光源產生器130、一光譜分析器140與一控制器150。作動件110設置在廢塑膠容器回收系統100內部之一處，且具有一延伸部115。而延伸部115則插設在廢容器50之一容置空間52之中。更進一步來說，廢容器50具有一開口54。開口54與容置空間52連通，且開口54與一地面之間夾有一銳角。意即，當廢容器50插設至延伸部115時，廢容器50的開口54往地面的方向傾斜一角度，使得容置空間52中的殘留液體從開口54排出，不會因殘留異體而影響廢容器50是否為塑膠材質的判定。而作動件110固定設置在廢塑膠容器回收系統100內部之一處，遂可進一步固定廢容器50的擺放位置，即定位廢容器50，以避免因其擺放位置不固定而影響廢容器50是否塑膠材質的判定。
此外，作動件110之延伸部115上可設置有一清潔噴頭125，以清潔廢容器50之內部表面。更進一步來說，清潔噴頭125係連接到一噴氣(噴水)裝置(未繪於圖式中)。因此，當廢容器50插設至延伸部115時，清潔噴頭125可以透過噴氣(噴水)的方式清潔廢容器50之內部表面，以提升判定廢容器50是否為塑膠材質的準確度。在本實施例中，清潔噴頭125為環設在延伸部115之周圍，以均勻地清潔廢容器50之內部表面。而清潔噴頭125亦可設置在延伸部115的其他地方，本發明對此不作限制。
光源產生器130設置於廢容器50之周圍，且用以發射一光源LI至廢容器50。感測探頭120設置於廢容器50之周圍且與光源產生器130對應設置，以吸收光源LI入射廢容器50所產生之一光訊號SL。意即，光源產生器130發射光源LI並入射至廢容器50時，將形成代表折射光的光訊號SL。而感測探頭120將吸收光 訊號SL，以傳送光訊號SL至光譜分析器140產生所需波長範圍的光譜。在本實施例中，感測探頭120係組設在延伸部115上，且較佳為設置在延伸部115之頂部115a，以吸收到較佳的光訊號SL。而感測探頭120亦可設置在廢容器50之容置空間52中可以吸收到光訊號SL的其他位置，本發明對此不作限制。
光譜分析器140電連接感測探頭120，以接收光訊號SL，且根據光訊號SL產生廢容器50之光譜。更進一步來說，光譜分析器140包括一光接收器142與一光譜儀144。光接收器142蒐集感測探頭120所吸收的光訊號SL，並量測光訊號SL相關資訊，如光通量、顏色等相關資訊。而光譜儀144接著將透過本身的光柵(Grating)接收光訊號SL相關資訊以據此產生廢容器50之光譜。在本實施例中，光接收器142為積分球(integrating sphere)。而光接收器142亦可為其他可量測光訊號SL相關資訊的裝置，本發明對此不作限制。
而由於物理/化學特性相近的1-7號塑膠材質，其在200nm-800nm波長範圍的光譜中(即紫外光至可見光的波長範圍)具有可區別性。舉例來說，如圖2A與2B所示，其分別顯示本發明一實施例之1號塑膠(PET)透明亮面與2號塑膠(HDPE)白色霧面的光譜圖。在200nm-800nm波長範圍的光譜中，1號塑膠(PET)透明亮面在波長為240-250nm時的吸光度(Absorbance)最高，且其為1.5465。2號塑膠(HDPE)白色霧面在波長205-260nm時的吸光度最高，且其為2.4492。而其他塑膠材質亦可在同樣的波長範圍下計算出最高的吸光度，再此不再贅述。
因此，在本實施例中，光譜儀144將設定為產生光訊號SL在200nm-800nm波長範圍之光譜作為廢容器50之光譜。當然，光譜儀144亦可設定為產生光訊號SL在其他波長範圍之光譜，且欲判斷的塑膠材質(如欲判斷1-3號的塑膠材質)在此波長範圍中具有可區別性，本發明同樣對此不作限制。有關光譜分析器140之光接 收器142與光譜儀144為一般產生光譜會使用到的元件，所屬技術領域具通常知識者應知光接收器142與光譜儀144之內部結構與個別運作，故在此不再贅述。
控制器150電連接光譜分析器140，且儲存有每個塑膠材質之一特定光譜。意即，若控制器150欲判斷廢容器50是否為例如1號塑膠(PET)透明亮面或2號塑膠(HDPE)白色霧面的塑膠材質，則控制器150需儲存有1號塑膠(PET)透明亮面塑膠材質以及2號塑膠(HDPE)白色霧面塑膠材質的特定光譜。而在本實施例中，每個塑膠材質之特定光譜可以光譜的前數個最高吸光度作表示，故控制器150將儲存每個塑膠材質之前數個最高吸光度。
接下來，控制器150將判斷廢容器50之光譜是否為上述特定光譜其中之一。更進一步來說，控制器150將接收光譜分析器140產生光訊號SL在200nm-800nm波長範圍之光譜，並擷取對應的最高吸光度，以判斷代表廢容器50之光譜的最高吸光度是否為多個塑膠材質之最高吸光度其中之一。
若控制器150判斷廢容器50之光譜為多個特定光譜其中之一，即廢容器50之光譜的最高吸光度參數與某個塑膠材質之最高吸光度參數相同/相似，表示廢容器50為此種塑膠材質。接著控制器150將控制作動件110進行回收廢容器50的運作，以回收廢容器50。而若控制器150判斷廢容器50之光譜不為多個特定光譜其中之一，即廢容器50之光譜的最高吸光度參數不與某個塑膠材質之最高吸光度參數相同/相似，表示廢容器50並非欲判斷的塑膠材質其中之一。接著控制器150將控制作動件110進行不回收廢容器50的運作，而不回收廢容器50。
據此，廢塑膠容器回收系統100將可利用利用物理/化學特性.相近的多個塑膠材質具有不同的光譜特性來判斷欲回收的廢容器之光譜是否為多個塑膠材質之光譜的其中之一。
此外，廢塑膠容器回收系統100可更包括一影像辨識裝置 160。影像辨識裝置160電連接控制器150。影像辨識裝置160鄰近廢容器50，且設置在廢容器50之容置空間52的外部，以辨識廢容器50之形態是否為代表塑膠材質之一特定形態。較佳地，影像辨識裝置160辨識廢容器50的時間點為判斷廢容器50之光譜是否為多個特定光譜其中之一之前。舉例來說，影像辨識裝置160預先建立有多種回收物形態的資料庫，如鐵鋁罐形態、塑膠寶特瓶形態、紙盒形態、玻璃形態等。而廢容器50之形態為一般鋁罐之形態。
故當使用者將廢容器50插設並固定在延伸部115時，影像辨識裝置160將辨識出廢容器50之形態不具有代表塑膠材質之特定形態。此時控制器150將控制作動件110進行不回收廢容器50的運作。相反地，若廢容器50之形態為一般塑膠寶特瓶之形態。當使用者將廢容器50插設並固定在延伸部115時，影像辨識裝置160將辨識出廢容器50之形態具有代表塑膠材質之特定形態。此時控制器150將進一步控制光源產生器130、光譜分析器140與作動件110進行判斷廢容器50之光譜是否為代表塑膠材質的特定光譜其中之一的相關運作。有關控制器150進行判斷廢容器50之光譜是否為代表塑膠材質的特定光譜其中之一的相關運作已於上述作說明，故在此不再贅述。因此，影像辨識裝置160可利用影像辨識回收物形態的方式先行過濾不予回收的物件，以協助廢塑膠容器回收系統100判斷廢容器50是否為複數個塑膠材質其中之一。
接下來，請參考圖3，其顯示本發明另一實施例之廢塑膠容器回收系統的示意圖。廢塑膠容器回收系統200包括一作動件210、一感測探頭220、一光源產生器230、一光譜分析器240、一控制器250、一影像辨識裝置260與一反光件270。相較於前一實施例所述之感測探頭120為吸收光源LI入射廢容器50所產生的光訊號SL，本實施例不同的地方在於，廢塑膠容器回收系統200設置有反光件270。反光件270組設在延伸部215上，且用以反射 入射到廢容器50的光源LI。而感測探頭220則設置在容置空間52的外部，且電連接光譜分析器240之光接收器242，以吸收光源LI入射廢容器50所反射之光訊號SL。意即，光源產生器230發射光源LI並入射至廢容器50時，將形成代表反射光的光訊號SL。而感測探頭220將吸收光訊號SL，且經由光接收器242傳送光訊號SL至光譜分析器240之光譜儀244以產生所需波長範圍(如200nm-800nm)的光譜。
值得注意的是，若廢容器50為不透明容器，大部分的光源LI將直接被廢容器50的外部表面反射，此時感測探頭220將吸收被廢容器50反射的光訊號並傳送至光譜分析器240之光譜儀244以產生所需波長範圍的光譜。再者，若廢容器50為透明容器，大部分的光源LI將入射至廢容器50，並藉由反光件270反射而形成代表反射光的光訊號SL(如上述實施例所述)，此時感測探頭220將吸收光訊號SL並傳送至光譜分析器240之光譜儀244以產生所需波長範圍的光譜。
此外，廢塑膠容器回收系統200亦可移除反光件270，且其僅透過設置在容置空間52外部的感測探頭220吸收光源LI入射廢容器50所反射之光訊號SL。光譜分析器240仍然可以藉由代表廢容器50的光訊號SL產生所需波長範圍的光譜。
接著，電連接在光譜儀244之控制器250將可進一步判斷廢容器50之光譜是否為代表塑膠材質之特定光譜其中之一，並於控制器250判斷出廢容器50之光譜為多個特定光譜其中之一時，控制作動件210進行回收廢容器50的運作，以回收廢容器50。
由上述可知，感測探頭不論是設置在廢容器50之容置空間52的內部(即感測探頭110吸收光源LI入射廢容器50所產生的光訊號SL)或外部(即感測探頭110吸收由廢容器50反射的光訊號SL)，光譜分析器240皆可根據代表廢容器50的光訊號SL產生所需波長範圍的光譜。
由上述的實施例，本發明可以歸納出一種廢塑膠容器回收方法，適用於上述實施例所述之廢塑膠容器回收系統。請參考圖4，並同時參考圖1、2A-2B。為方便說明，作動件之延伸部係插設在廢容器50之容置空間52之中，以供廢塑膠容器回收系統100判斷廢容器50是否為多種塑膠材質其中一種，並據此回收廢容器50。
首先，廢塑膠容器回收系統100之影像辨識裝置160辨識廢容器50之形態是否為代表塑膠材質之一特定形態(步驟S410)。若影像辨識裝置160辨識出廢容器50之形態不具有代表塑膠材質之特定形態，代表廢容器50可能是鐵鋁罐、紙盒或其他非塑膠寶特瓶的特定形態。此時，廢塑膠容器回收系統100之控制器150將控制作動件110進行不回收廢容器50的運作(如退回廢容器50給使用者)(步驟S420)。
反之，若影像辨識裝置160辨識出廢容器50之形態具有代表塑膠材質之特定形態，則廢塑膠容器回收系統100將進一步判斷廢容器50為哪一種塑膠材質。此時，廢塑膠容器回收系統100之光源產生器130發射一光源LI至廢容器50(步驟S430)。接著，廢塑膠容器回收系統100之感測探頭120將吸收光源LI入射廢容器50所產生之光訊號SL，而光訊號SL在此代表光源LI入射至廢容器50所形成的折射光(步驟S440)。此時，感測探頭120係組設在延伸部115上，且較佳為設置在延伸部115之頂部115a，以吸收到較佳的光訊號SL。而在其他的實施例中，廢塑膠容器回收系統100之感測探頭120為吸收光源LI入射廢容器50所反射的光訊號SL。此時，廢塑膠容器回收系統100設置有反光件(如圖3之反光件270)。反光件組設在延伸部115上，且用以反射光源LI入射廢容器50所產生之光訊號SL。而感測探頭120則設置在容置空間52的外部(如圖3之感測探頭220)，以吸收光源LI入射廢容器50所產生代表反射光的光訊號SL。
接著，廢塑膠容器回收系統100之光譜分析器140接收光訊號SL，且根據光訊號SL產生廢容器50之光譜(步驟S450)。再來，廢塑膠容器回收系統100之控制器150將判斷廢容器50之光譜是否為代表不同塑膠材質的多個特定光譜其中之一(步驟S460)。若控制器150判斷廢容器50之光譜為(即相同或相似)多個特定光譜其中之一，表示廢容器50為可回收的塑膠材質。控制器150將控制作動件110進行回收廢容器50的運作，以回收廢容器50至對應的塑膠材質區域(步驟S470)；反之，若控制器150判斷廢容器50之光譜不為多個特定光譜其中之一，表示廢容器50並非欲判斷的塑膠材質其中之一，即不回收的塑膠材質。控制器150將控制作動件110進行不回收廢容器50的運作，以退回廢容器50給使用者(步驟S420)。
綜上所述，本發明實施例提供一種廢塑膠容器回收系統及其方法，其利用物理/化學特性相近的多個塑膠材質具有不同的光譜特性來判斷欲回收的廢容器之光譜是否為多個塑膠材質之光譜的其中之一，以區分不同塑膠材質的廢容器。此外，廢容器往地面的方向傾斜，並插設在廢塑膠容器回收系統之一作動件的延伸部，以排除廢容器內的殘留液體，同時結合清潔噴頭以噴氣(噴水)的方式清潔廢容器內部表面，使得廢塑膠容器回收系統可以取得更準確的廢容器的光譜。據此，本發明實施例提供一種廢塑膠容器回收系統及其方法可準確地判斷不同塑膠材質的廢塑膠容器，且不會受到廢容器外觀或標籤毀損、變形或被遮罩而無法辨識。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。
50‧‧‧廢容器
52‧‧‧容置空間
54‧‧‧開口
100‧‧‧廢塑膠容器回收系統
110‧‧‧作動件
115‧‧‧延伸部
115a‧‧‧頂部
120‧‧‧感測探頭
125‧‧‧清潔噴頭
130‧‧‧光源產生器
140‧‧‧光譜分析器
142‧‧‧光接收器
144‧‧‧光譜儀
150‧‧‧控制器
160‧‧‧影像辨識裝置
LI‧‧‧光源
SL‧‧‧光訊號

Claims (10)

  1. 一種廢塑膠容器回收系統，用以判斷一廢容器是否為複數個塑膠材質其中之一，以據此回收該廢容器，包括：一作動件，具有一延伸部，且該延伸部插設在該廢容器之一容置空間之中；一光源產生器，設置於該廢容器之周圍，且用以發射一光源至該廢容器；一感測探頭，設置於該廢容器之周圍且與該光源產生器對應設置，以吸收該光源入射該廢容器所產生之一光訊號，或者吸收該光源入射該廢容器所反射之該光訊號；一光譜分析器，電連接該感測探頭，用以接收該光訊號，且根據該光訊號產生該廢容器之光譜；以及一控制器，電連接該光譜分析器，儲存有每一該塑膠材質之一特定光譜，且判斷該廢容器之光譜是否為該些特定光譜其中之一，其中若該控制器判斷該廢容器之光譜為該些特定光譜其中之一，控制該作動件進行回收該廢容器的運作。
  2. 如請求項第1項之廢塑膠容器回收系統，其更包括一影像辨識裝置，且電連接該控制器，該影像辨識裝置鄰近該廢容器，且設置在該廢容器之該容置空間的外部，該影像辨識裝置用以辨識該廢容器之形態是否為代表該塑膠材質之一特定形態，其中若該影像辨識裝置辨識該廢容器之形態不具有代表該塑膠材質之該特定形態，該控制器控制該作動件進行不回收該廢容器的運作。
  3. 如請求項第1項之廢塑膠容器回收系統，其中，該廢容器具有一開口，該開口與該容置空間連通，且該開口與一地面之間夾有一銳角。
  4. 如請求項第1項之廢塑膠容器回收系統，其中，該感測探頭組設在該延伸部上。
  5. 如請求項第1項之廢塑膠容器回收系統，其更包括一反光件，該反光件組設在該延伸部上，且用以反射該光源入射該廢容器所產生之該光訊號。
  6. 如請求項第1或4項之廢塑膠容器回收系統，其中，該感測探頭設置在該容置空間的外部。
  7. 如請求項第1項之廢塑膠容器回收系統，其中，該延伸部上設置有一清潔噴頭，用以清潔該廢容器之內部表面。
  8. 一種廢塑膠容器回收方法，適用於一廢塑膠容器回收系統，用以判斷插設在一作動件之一延伸部上的一廢容器是否為複數個塑膠材質其中之一，以據此回收該廢容器，該廢塑膠容器回收方法，包括：發射一光源至該廢容器；吸收該光源入射該廢容器所產生之一光訊號，或者吸收該光源入射該廢容器所反射之該光訊號；接收該光訊號，且根據該光訊號產生該廢容器之光譜；以及於該廢塑膠容器回收系統儲存有每一該塑膠材質之一特定光譜，且判斷該廢容器之光譜是否為該些特定光譜其中之一，其中若該廢容器之光譜為該些特定光譜其中之一，進行回收該廢容器的運作。
  9. 如請求項第8項之廢塑膠容器回收方法，其中，於發射一光源至該廢容器之前，更包含步驟： 辨識該廢容器之形態是否為代表該塑膠材質之一特定形態，其中若該廢容器之形態不具有代表該塑膠材質之該特定形態，進行不回收該廢容器的運作。
  10. 如請求項第8項之廢塑膠容器回收方法，其中，於吸收該光源入射該廢容器所反射之該光訊號的步驟中，更包括透過一反光件反射該光源入射該廢容器所產生之該光訊號。
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