利用声分析对玻璃物品进行分类的设备和方法技术

提出了一种用于通过分类设备经由声分析对玻璃物品进行分类的方法。该方法包括：通过处理器，接收通过对玻璃物品应用敲击操作而生成的敲击声音的声音数据；通过处理器，通过对声音数据进行敲击声音分析来确定玻璃物品的类型，其中玻璃物品的类型包括无机玻璃和有机玻璃；如果玻璃物品的类型被确定为无机玻璃，则通过处理器接收通过对玻璃物品应用超声回波操作而引发的回波的回波数据；和通过处理器，通过对回波数据进行回波衰减分析来确定玻璃物品的进一步类型，其中玻璃物品的进一步类型包括水晶玻璃、硼硅玻璃和钠钙玻璃。型包括水晶玻璃、硼硅玻璃和钠钙玻璃。型包括水晶玻璃、硼硅玻璃和钠钙玻璃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用声分析对玻璃物品进行分类的设备和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年4月21日提交的美国临时专利申请No.17/177,399和2022年3月7日提交的美国非临时专利申请No.17/688,845的优先权。通过引用的方式将上述申请的全部公开内容合并于此。


[0003]本专利技术总体上涉及分类方法和分类设备。特别地，涉及用于经由声分析对玻璃物品进行分类的方法、设备和系统。

技术介绍

[0004]理论上，由于玻璃化转变过程的特性，玻璃能够100％回收利用。然而在实践中，当处理不同类型相互混合的一批玻璃时，玻璃回收利用是无效的。例如，欧盟认识到该困难并且在2012年采用针对碎玻璃的废品处理标准的规则(Regulation for End
‑
of
‑
Waste Criteria for Glass Cullet)，其中严格强调了玻璃材料分离和净化。
[0005]在传统回收方法中，废玻璃通常通过形状拣选，其假定两大主要类别、即平面玻璃和容器玻璃主要包含钠钙玻璃。然而在目前市场上情况并非如此。玻璃回收公司已发现目前的玻璃回收范例导致混合的玻璃类型。这不利地影响熔化和成型工艺，因为将不同类型的玻璃在一起熔化导致仅少量材料形成低质量产品。由此，在玻璃能被处理之前混合的玻璃类型需要额外的手工拣选。
[0006]目前传统的玻璃自动分类和拣选的方案是光学感应和机器视觉方法。然而，由于废玻璃缺少光谱特征并且在每件玻璃上可包括多种颜色，使用这些光学感应和机器视觉方法对玻璃分类导致低精度和效率。
[0007]因此，本领域需要除形状、光学和机器视觉方法之外的新的分类方法，以降低手工分拣和分离玻璃所需的耗时费力的工作，并提高分类精度和效率。

技术实现思路

[0008]根据本专利技术的一个方面，提出了一种用于通过分类设备经由声分析对玻璃物品进行分类的计算机实现的方法。该方法包括：通过所述分类设备的处理器，从所述分类设备的传感器接收通过敲击玻璃物品产生的敲击声音的声音数据；通过处理器，通过对所述声音数据进行敲击声音分析以确定玻璃物品的类型，其中玻璃物品的类型包括无机玻璃和有机玻璃；如果玻璃物品的类型被确定为无机玻璃，则通过所述处理器，从所述分类设备的收发器接收通过对玻璃物品应用超声回波操作引发的回波的回波数据；和通过所述处理器，通过对所述回波数据进行回波衰减分析以确定玻璃物品的进一步类型，其中玻璃物品的进一步类型包括水晶玻璃、硼硅玻璃和钠钙玻璃。
[0009]根据本专利技术的另一方面，提出了一种用于通过分类设备经由声分析对玻璃物品进行分类的计算机实现的方法。该方法包括：通过所述分类设备的处理器，从所述分类设备的
传感器接收通过敲击玻璃物品产生的敲击声音的声音数据；通过所述处理器，通过对所述声音数据进行敲击声音分析以确定玻璃物品的类型，其中玻璃物品的类型包括无机玻璃和有机玻璃；如果玻璃物品的类型被确定为无机玻璃，则通过所述处理器，从所述分类设备的收发器接收通过对玻璃物品应用超声回波操作引发的回波的回波数据；和通过对所述回波数据进行声速分析以确定玻璃物品的进一步类型，其中玻璃物品的进一步类型包括水晶玻璃、硼硅玻璃和钠钙玻璃。
[0010]根据本专利技术的又一方面，提出了一种用于经由声分析对玻璃物品进行分类的分类设备，该分类设备包括被配置为执行用以实现上述方法的机器指令的一个或多个处理器。
附图说明
[0011]下文将参考附图描述本专利技术的实施方式，其中：
[0012]图1示出了表明根据本专利技术的一个实施方式的经由声分析对玻璃物品进行分类的分类设备的方框图；
[0013]图2示出了经由声分析对玻璃物品进行分类的流程图；
[0014]图3示出了敲击声音声分析的流程图；
[0015]图4示出了敲击声音声分析的原理图；
[0016]图5示出了在敲击声音声分析中使用的不同玻璃类型的特征；
[0017]图6示出了回波衰减声分析的流程图；
[0018]图7示出了回波衰减声分析的原理图；
[0019]图8示出了用于回波衰减声分析的收发器设计的原理图；
[0020]图9A示出了根据专利技术的另一实施方式的经由声分析对玻璃物品进行分类的流程图；
[0021]图9B示出了声速声分析的流程图；
[0022]图10示出了声速声分析的原理图；和
[0023]图11示出了回波衰减分析和声速分析中使用的收发器设计优先要求的原理图。
具体实施方式
[0024]在以下说明中，作为优选的实施例提出了通过声分析等对玻璃物品进行分类的方法和分类设备。对于本领域技术人员显然的是在不偏离本专利技术的范围和精神的情况下可以做出包括增加和/或替换的变型。可省略特定细节。然而，公开能够使本领域技术人员在无需过度实验的情况下实施本文的教导。
[0025]根据本专利技术的各实施方式，图1示出了分类设备100。分类设备100包括处理器110、非暂时性存储器电路120、声音生成装置130、收发器140和传感器150。
[0026]声音生成装置130被配置为通过对玻璃物品200应用敲击操作生成敲击声音。收发器140是超声换能器。另外，收发器140还联接至声音生成装置130并且由声音生成装置130控制以产生超声波。也就是说，声音生成装置130能够通过对玻璃物品200应用超声回波操作而指示收发器140引发回波。在超声回波操作的过程中收发器140与玻璃物品接触。
[0027]传感器150被配置为接收敲击声音。收发器140还被配置为接收回波。
[0028]例如，在敲击操作的过程中，声音生成装置130控制硬物(例如棒或锤子)敲击玻璃
物品200的壁以产生敲击声音。与处理器110联接的传感器150接收敲击声音。传感器150根据接收到的敲击声音向处理器发送声音数据SD。
[0029]另外，在超声回波操作的过程中，声音生成装置130控制可附接至玻璃物品200的表面的收发器140，以生成并且向玻璃物品200输出超声波，从而接收相应的多个回波。收发器140根据接收到的回波生成回波数据。收发器140将回波数据ED发送至处理器110。
[0030]非暂时性存储器电路120被配置为存储声音数据SD、回波数据ED或其他种类的数据。
[0031]处理器110执行机器指令121以实现通过声分析对玻璃物品进行分类的方法。
[0032]实施方式1
[0033]参考图2，在步骤S210，处理器110从传感器150接收与玻璃物品200相对应的敲击声音的声音数据。接下来，在步骤S220，处理器110通过对声音数据进行敲击声音分析以确定玻璃物品的类型，其中玻璃物品的类型包括有机玻璃和无机玻璃。步骤S220包括步骤S221、S222、S223、S224、S225和S228。换句话说，“敲击声音分析”用于对有机玻璃物品和无机玻璃物品进行拣选。
[0034]在另一实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于通过分类设备经由声分析对玻璃物品进行分类的计算机实现的方法，包括：通过所述分类设备的传感器，从所述分类设备的传感器接收与玻璃物品相对应的敲击声音的声音数据；通过处理器，通过对所述声音数据进行敲击声音分析以确定玻璃物品的类型，其中玻璃物品的类型包括无机玻璃和有机玻璃；如果玻璃物品的类型被确定为无机玻璃，则通过所述处理器，从所述分类设备的收发器接收与玻璃物品相对应的回波的回波数据；和通过所述处理器，通过对所述回波数据进行回波衰减分析以确定玻璃物品的进一步类型，其中玻璃物品的进一步类型包括水晶玻璃、硼硅玻璃和钠钙玻璃。2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，所述通过对所述声音数据进行敲击声音分析以确定玻璃物品的类型的步骤包括：识别所述声音数据的每个数据元素的强度信息和频率信息；根据所述强度信息在所述声音数据的数据元素的所有强度中识别具有最大强度的目标数据元素；根据所述频率信息识别所述目标数据元素的目标频率；确定所述目标频率是否高于预定频率阈值；如果所述目标频率不高于所述预定频率阈值，则确定玻璃物品的类型是有机玻璃；如果所述目标频率高于所述预定频率阈值，则确定所述玻璃物品的类型是无机玻璃。3.根据权利要求2所述的计算机实现的方法，其中玻璃物品的类型还包括钠钙玻璃，并且所述通过对所述声音数据进行敲击声音分析以确定玻璃物品的类型的步骤还包括：如果所述目标频率高于预定频率阈值，则确定所述目标数据元素是否与所述数据元素的一个或多个强度音高中的第一强度音高相对应；如果所述目标数据元素与所述第一强度音高相对应，则确定玻璃物品的类型是钠钙玻璃；和如果所述目标数据元素不与所述第一强度音高相对应，则确定玻璃物品的类型是无机玻璃。4.根据权利要求2所述的计算机实现的方法，其中所述预定频率阈值大约为2kHz。5.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中通过对所述回波数据进行回波衰减分析以确定玻璃物品的进一步类型的步骤包括：识别所述回波数据的每个数据元素的强度信息和时间信息；根据所述强度信息识别与所述回波数据的一个或多个强度音高相对应的一个或多个音高数据元素；针对音高数据元素的每个强度拟合强度函数，从而获得与所述回波数据相对应的强度函数的衰减系数；确定所述衰减系数是否在第一范围、第二范围或第三范围内；如果所述衰减系数在所述第一范围内，则确定玻璃物品的类型是钠钙玻璃；如果所述衰减系数在所述第二范围内，则确定玻璃物品的类型是硼硅玻璃；和如果所述衰减系数在所述第三范围内，则确定玻璃物品的类型是水晶玻璃。
6.根据权利要求5所述的计算机实现的方法，其中所述强度函数基于如下等式呈现：A(t)＝A(0)e
‑
B(t
‑
C)
其中A(t)表示作为时间的函数的音高强度；A(0)表示第一音高的强度；B表示衰减系数；并且C表示第一音高的定时，随机地设置为0。7.根据权利要求5所述的计算机实现的方法，其中所述收发器的要求包括：用于接收所述回波的所述收发器的直径小于3.5mm。8.一种用于通过分类设备经由声分析对玻璃物品进行分类的计算机实现的方法，包括：通过所述分类设备的处理器，从所述分类设备的传感器接收与玻璃物品相对应的敲击声音的声音数据；通过所述处理器，通过对所述声音数据进行敲击声音分析以确定玻璃物品的类型，其中玻璃物品的类型包括无机玻璃和有机玻璃；如果玻璃物品的类型被确定为无机玻璃，则通过所述处理器，从所述分类设备的收发器接收与玻璃物品相对应的回波的回波数据；和通过对所述回波数据进行声速分析以确定玻璃物品的进一步类型，其中玻璃物品的进一步类型包括水晶玻璃、硼硅玻璃和钠钙玻璃。9.根据权利要求8所述的计算机实现的方法，所述通过对所述声音数据进行敲击声音分析以确定玻璃物品的类型的步骤包括：识别所述声音数据的每个数据元素的强度信息和频率信息；根据所述强度信息在所述声音数据的数据元素的所有强度中识别具有最大强度的目标数据元素；根据所述频率信息识别所述目标数据元素的目标频率；确定所述目标频率是否高于预定频率阈值；如果所述目标频率不高于所述预定频率阈值，则确定玻璃物品的类型是有机玻璃；如果所述目标频率高于所述预定频率阈值，则确定所述玻璃物品的类型是无机玻璃。10.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中玻璃物品的类型还包括钠钙玻璃，并且所述通过对所述声音数据进行敲击声音分析以确定玻璃物品的类型的步骤还包括：如果所述目标频率高于预定频率阈值，则确定所述目标数据元素是否与所述数据元素的一个或多个强度音高中的第一强度音高相对应；如果所述目标数据元素与所述第一强度音高相对应，则确定玻璃物品的类型是钠钙玻璃；和如果所述目标数据元素不与所述第一强度音高相对应，则确定玻璃物品的类型是无机玻璃。11.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中所述预定频率阈值大约为2kHz。12.根据权利要求8所述的计算机实现的方法，其中通过对所述回波数据进行声速分析以确定玻璃物品的进一步类型的步骤包括：识别所述回波数据的每个数据元素的强度信息和时间信息；根据所述强度信息识别与所述回波数据的两个相邻强度音高相对应的两个音高数据元素，并且根据所述时间信息对识别出的两个音高数据元素之间的时间差进行识别；
识别玻璃物品的壁的厚度值；根据所述厚度值和识别出的时间差计算与所述回波数据相对应的声速；确定计算出的声速是否在第一范围、第二范围或第三范围内；如果所述计算出的声速在所述第一范围内，则确定玻璃物品的类型是钠钙玻璃；如果所述计算出的声速在所述第二范围内，则确定玻璃物品的类型是硼硅玻璃；和如果所述计算出的声速在所述第三范围内，则确定玻璃物品的类型是水晶玻璃。13.根据权利要求12所述的计算机实现的方法，其中所述声速基于如下等式计算：其中h表示厚度值；并且T
d
表示时间差。14.一种用于经由声分析对玻璃物品进行分类的分类设备，包括：声音生成装置，被配置为通过对玻璃物品应用敲击操作而生成敲击声音；收发器，与所述声音生成装置电联接，其中所述收发器被配置为通过对玻璃物品应用超声回波操作而生成回波，并且还被配置为接收所述回波，其中所述超声回波操作通过所述声音生成装置来指示；传感器，被配置为接收所述敲击声音；和处理器，与所述声音生成装置、所述收发器和所述传感器电联接，其中所述处理器被配置为执行机...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞智楠，陈振忠，
申请(专利权)人：香港应用科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：