一種塑料材質(zhì)在線識別的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材質(zhì)識別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種塑料材質(zhì)在線識別的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國塑料工業(yè)的發(fā)展和消費水平的提高，塑料制品在我國的應用從工農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)到衣食住行無處不在。在給人們帶來巨大物質(zhì)文明的同時，塑料廢棄物的產(chǎn)生也帶來了 一系列社會和環(huán)境問題。城市生活垃圾中的廢舊塑料通常由多品種塑料混雜組成，常見 類型包括：聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚乙烯（PE)、聚丙烯（PP)、聚苯乙烯（PS)、丙烯 腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS)、聚酰胺（PA)、聚碳酸酯樹脂（PC)、聚氯乙烯（PVC)等。
[0003] 其中，PVC工業(yè)化生產(chǎn)已經(jīng)七十多年，其原料豐富易得，與各類助劑混合后可以獲 得形式豐富、性能各異的制品，具有優(yōu)越的性價比，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、建筑材料、日常生活中被 廣泛應用，帶來的環(huán)境壓力也特別顯著。由于PVC材料中含氯高，純PVC聚合樹脂中氯元 素約占總質(zhì)量的57%，為提高材料的熱穩(wěn)定性和力學性能，在生產(chǎn)過程中需添加含金屬鹽 (如鉛、鋇、鈣、鎘或有機錫化合物）的穩(wěn)定劑及以鄰苯二甲酸酯為主的增塑劑，對PVC廢棄 物的不當處理會引發(fā)多種環(huán)境問題。
[0004] 目前，我國常見的廢舊塑料的處理手段包括填埋處理、焚燒回收熱能、回收再生處 理等途徑。在填埋條件下，PVC廢棄物所含穩(wěn)定劑及增塑劑分解會析出重金屬鹽和有害氣 體，對土壤和水源造成污染。采用焚燒手段處理廢舊塑料垃圾時，釋放氣體中不僅含大量氯 化物，導致大氣和水體酸化，還有較大風險生成高毒性致癌物質(zhì)二惡英。此外，PVC材質(zhì)熱 解過程產(chǎn)生的鹽酸，對再生設備也就較大危害。由于PVC廢棄物帶來一系列的污染問題，識 別并分離廢舊塑料中的PVC材料是實現(xiàn)垃圾無害化、資源化處理的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0005] 目前，識別廢舊塑料材質(zhì)的方法包括人工識別、靜電分選、重力浮選、X射線譜分 析、紅外光譜分析等手段，其中紅外光譜分析是較為先進，運用廣泛的技術(shù)。紅外輻射與物 質(zhì)發(fā)生相互作用時，與分子振動頻率的倍頻或組合頻相近的波長位置會存在較強的吸收， 由于化學成份及官能基團的不同，不同種類塑料對在近紅外范圍的吸收特征存在明顯差 異，通過測量材料在近紅外區(qū)域的透射或反射光譜，可以對塑料類型進行識別。
[0006] 基于紅外光譜方法分析進行塑料材質(zhì)識別時，廣泛使用的技術(shù)分為兩類。第一類 技術(shù)在近紅外區(qū)域內(nèi)測量物質(zhì)的二維光譜曲線，通過主成份分析及模式識別等手段與已知 材料的特征曲線進行對比，判斷被測物質(zhì)成分；此類技術(shù)識別材質(zhì)時僅依賴于單一材料固 有的光譜特征，同時可對多種材質(zhì)進行識別分類，但由于需要的測量及處理的數(shù)據(jù)量大，系 統(tǒng)實現(xiàn)較復雜，識別速度慢，難以滿足處理廢舊塑料垃圾時對識別速度的要求。第二類技術(shù) 通過測量塑料樣品在近紅外范圍內(nèi)不同波長位置透射或反射的輻射強度，實現(xiàn)對材質(zhì)的識 另IJ，但是，此類技術(shù)對組分復雜多變的垃圾原料適應性較差，尤其由于塑料垃圾中包含多種 類型的塑料材質(zhì)，采用此方案無法實現(xiàn)對塑料垃圾原料中特定塑料材質(zhì)的識別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種塑料材質(zhì)在線識別的方法及裝置，簡化了數(shù)據(jù)處理的復 雜度，可以快速準確的實現(xiàn)特定塑料材質(zhì)的識別。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0009] -種塑料材質(zhì)在線識別的方法，該方法包括：
[0010] 步驟A、從廢棄塑料原料中包含的各種材質(zhì)塑料制品分別選擇一個以上樣品，并按 照待檢測的塑料材質(zhì)a將樣品分為a類與非a類；對每一樣品進行光譜測量，并對獲得的光 譜測量結(jié)果數(shù)據(jù)進行預處理；
[0011] 步驟B、在光譜采集范圍以內(nèi)以一定的采樣間隔對每一樣品的預處理結(jié)果進行重 采樣得到一維的光譜數(shù)據(jù)序列，計算一維光譜序列中各數(shù)據(jù)點的相對比值，獲得每個樣品 的雙波長相對比值矩陣，再計算a類與非a類樣品相對比值矩陣的偏差，獲得偏差矩陣；
[0012] 步驟C、對于非a類的樣品，利用一預設的比例閾值與所述偏差矩陣進行比較，獲 得相應的標識矩陣；再根據(jù)每一非a類樣品的標識矩陣，分別按元素進行與運算及和運算， 獲得樣本總體標識矩陣和統(tǒng)計矩陣；從總體識別矩陣和/或統(tǒng)計矩陣中選取N對識別波長 及每一對識別波長對應的a類樣品在該波長處的波長比值心i = 1~N ;
[0013] 步驟D、將待測廢舊塑料原料放置在雙譜段探測器識別區(qū)域內(nèi)并按照步驟C中的 結(jié)果設置探測器工作波長，并測量待測廢舊塑料原料漫反射輻射在第一對識別波長處的強 度比值kS再根據(jù)比值P與比值 < 的差值與閾值的大小關(guān)系，判定當前待測廢舊塑料原料 為a類或非a類，從而實現(xiàn)塑料材質(zhì)在線識別。
[0014] 所述對每一樣品進行光譜測量，并對獲得的光譜測量結(jié)果數(shù)據(jù)進行預處理包括：
[0015] 對每一樣品以預設的光譜分辨率及波長范圍進行光譜測量，采集反射光譜，獲得 相應的光譜吸收曲線；
[0016] 利用光譜處理軟件對每一樣品的光譜吸收曲線進行預設點數(shù)的平滑及標準歸一 化處理；
[0017] 其中，預設的光譜分辨率為1~3nm，預設的波長范圍為llOOnm~2000nm，預設點 數(shù)為5~13個點。
[0018] 所述在光譜采集范圍以內(nèi)以一定的采樣間隔對每一樣品的預處理結(jié)果進行重采 樣得到一維的光譜數(shù)據(jù)序列，計算一維光譜序列中各數(shù)據(jù)點的相對比值，獲得每個樣品的 雙波長相對比值矩陣，再計算a類與非a類樣品相對比值矩陣的偏差，獲得偏差矩陣；包 括：
[0019] 每一樣品的預處理結(jié)果記為A(A)，重采樣結(jié)果記為A'（k);
[0020] 重采樣的結(jié)果的相對比值矩陣K(m，n)表示每一樣品光譜曲線在波長點m與n處 的光譜數(shù)據(jù)比值，表示為K(m，n) =A'（m)/A'（n);對所有a類樣品的相對比值矩陣按元素 求平均值，其結(jié)果記為Ka，每一個非a類樣品的相對比值矩陣記為K s;
[0021] 對每個非a類樣品，計算其相對比值矩陣&與a類樣品相對比值矩陣K 3間元素差 值的絕對值，記為該樣品的偏差矩陣Ds (m，n)，表示為：DS (m，n) = | Ks-Ka |。
[0022] 所述對于非a類的樣品，利用一預設的比例閾值與所述偏差矩陣進行比較，獲得 相應的標識矩陣；再根據(jù)每一非a類樣品的標識矩陣，分別按元素進行與運算及和運算，獲 得樣本總體標識矩陣和統(tǒng)計矩陣包括：
[0023] 對于每個非a類的樣品，利用一預設的比例閾值T與偏差矩陣Ds(m，n)進行比較， 獲得相應的標識矩陣Ms (m，n)，表示為：
【主權(quán)項】
1. 一種塑料材質(zhì)在線識別的方法，其特征在于，該方法包括： 步驟A、從廢棄塑料原料中包含的各種材質(zhì)塑料制品分別選擇一個W上樣品，并按照待 檢測的塑料材質(zhì)a將樣品分為a類與非a類；對每一樣品進行光譜測量，并對獲得的光譜測 量結(jié)果數(shù)據(jù)進行預處理； 步驟B、在光譜采集范圍W內(nèi)W-定的采樣間隔對每一樣品的預處理結(jié)果進行重采樣 得到一維的光譜數(shù)據(jù)序列，計算一維光譜序列中各數(shù)據(jù)點的相對比值，獲得每個樣品的雙 波長相對比值矩陣，再計算a類與非a類樣品相對比值矩陣的偏差，獲得偏差矩陣； 步驟C、對于非a類的樣品，利用一預設的比例闊值與所述偏差矩陣進行比較，獲得相 應的標識矩陣；再根據(jù)每一非a類樣品的標