Přihlásit

Nano IA7

Zařízení pro třídění materiálů

V rámci projektu: Rozvoj řešitelských týmů projektů VaV na Technické univerzitě v Liberci
Registrační číslo projektu: CZ.1.07/2.3.00/30.0024

Problémem recyklace se v dnešní době zabývá čím dál více subjektů. Je to dáno jednak tlakem veřejnosti na trvale udržitelný rozvoj a také tím, že surovinové zdroje přestávají dostačovat. Recyklace se tak stává vítaným zdrojem poměrně levných surovinových zdrojů. Tento vývoj dosvědčuje i sklářský segment.
Systém se dá použít především pro tříděni střepů, což je velice významné z hlediska šetření zdrojů a ochrany přírody.

Stroj má využití i v dalších odvětvích průmyslu.

Popis produktu
Třídič skleněných střepů má primárně za úkol pomocí odfuku nežádoucích příměsi (kamínky, kovové částice) vytřídit sklo od příměsí. Perspektivně se dá předpokládat použití třídícího mechanizmu i pro jiné podobné účely. Princip je na bázi fotozávor s následným odfukem nežádoucí příměsí.
Technologie pracuje na principu odfuku jiných než skleněných střepů (KSP) z proudu směsi skleněných střepů a KSP.

Výhody produktu

Komerční řešení sice existuje, ale je velice drahé. Velkými výhodami tohoto řešení jsou cena, spolehlivost, jednoduchost a možná implementace dalších senzorů.

Parametry

Je nutné důkladně posoudit vliv různých aspektů: velikost a tvar střepů, barvu střepů, rychlost toku materiálu, nastavení délky a sklonu přívodního skluzu, vzájemné pozice jednotlivých částí stroje, vliv zašpinění atd.

Optimalizace by se měla týkat jak elektronické části (především parametru hranice detekce) tak hlavně konstrukční části. Zde bude, zásadní správná pozice jednotlivých částí stroje a správné časování odfuku. Pokud se ukáže, že technologie na principu kamer s vysokým rozlišením bude výrazně lepší než současná, bude se optimalizace týkat seřízení takové kamery v kontextu celého zařízení.

Řešitelé:
Petr Tůma - vedoucí
Jaroslav Buchta – FPGA kamera
Ivan Doležal – detektor železa
Václav Kopecký – styk s průmyslem
Igor Kopetschke
David Krčmařík – testy s kamerou
Lubomír Slavík – řízení komunikace
Oldřich Hlavatý – mechanické provedení

Řešená problematika:
Zmenšení velikosti detekovatelného střepu
Detekce barev
Detekce kovových nečistot (drátosklo)

Výhody technologie:
Ekonomická výhodnost recyklace
Snížení ekologické zátěže
Možnost uplatnění i pro jiné obory

Laboratorní testy
Souhrnný doc. dokument o laboratorních testech - zde

1) Byl sestrojen dočasný pokusný stojan pro kameru s FPGA deskou, osvětlení a se skluzem. Šířka zorného pole je cca 31cm při vzdálenosti kamery od skluzu cca 1m – viz Obr. 1. Na 0.5 cm připadá tak 32 pixelů kamery.

2) Řádková kamera spL4096-39kc (http://www.baslerweb.com/products/sprint.html?model=257) byla nastavena do barevného režimu (2048 pixelů, dekódování Bayer) a řízena pomocí prostředí Labview s dobou uzávěrky 50µs a řádkovou periodou 52µs. Při tomto nastavení bylo z důvodů velké záznamové rychlosti nutné snímat několik řádků najednou (konkrétně 48). Čelní panel řízení je na Obr. 2. Pro ovládání kamery byla použita deska NI PCIe-1473R (http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/cs/nid/210038).

3) Byla provedena detailní analýza získaných snímků jednotlivých střepů (čiré sklo, zelinkavé sklo, zelené sklo, hnědé sklo, hnědé sklo typu „Deaf leave“, CSP neboli keramika-kamínky-porcelán). Analyzovala se především možnost jednoznačné detekce v RGB oblasti a poté i v YUV oblasti. Zkoušeli se i poměry těchto složek. Nakonec se jevilo jako nejvýhodnější detekování v YUV oblasti.

Vývoj prototypu

V současné době byl vytvořen prototyp, na kterém probíhají testy třídění střepů. Prototyp je řízen FPGA programem s vysokorychlostní kamerou. Celý systém je připojen na tlakový vzduch a jednotlivé trysky jsou řízeny silovým typem plošné desky.

Byl vytvořen algoritmus, který spolehlivě dokáže rozpoznat hledaný objekt (zelené sklo, bílé sklo, umělohmotná víčka, CSP atd.) na základě rozložení do YUV prostoru a hledání mezních hodnot. Příklad pro hledání CSP je uveden níže.

Byl také upraven řídící program, který v reálném čase vyhodnocuje tříděné sklo a rozhoduje, která tryska bude aktivovaná - viz obrázek výseku uživatelského rozhraní.

Výsledná funkcionalita prototypu je pak předvedena na ilustračním videu odfuku kovové nečistoty.