一种废纸质量高效智能检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于废纸回收技术领域，具体涉及一种废纸质量高效智能检测系统及检测方法。

背景技术

部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

废纸作为一种重要的再生资源，其回收利用具有良好的经济及社会效益，对环境保护和资源利用都具有十分重要的意义，是解决我国森林资源匮乏、造纸原料短缺的有效途径之一。废纸的质量直接影响到原料的采购成本和后续成浆成纸的质量，为此需要对收集到的废纸的质量进行有效检测和监控。

目前，造纸企业主要按照国标方法检测废纸原料的水分含量、灰分含量，用常规方法检测——电热鼓风干燥箱烘干，马弗炉烧灰，耗费时间长，效率低下；原料中塑料的含量则根据检测人员经验判断，受人为主观因素影响大，不具客观性。国家知识产权局公开的关于废纸质量检测的专利，主要是应用微波技术测试废纸的水分含量，无法测试废纸原料的其他指标；专利《一种基于人工智能的废纸质量自动检测装置及检测方法》(公布号CN114669493A)使用微波水分测定仪测试废纸包的水分含量，采用废纸AI图像识别系统测算杂质占比，不仅需对废纸包散包处理，而且测试指标也不够具体。急需一套行之有效、智能便捷的废纸质量检测方案。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种废纸质量高效智能检测系统及检测方法。可检测废纸包的水分含量、灰分含量、塑料含量、纤维含量、机械浆和化学浆比例五种质量参数，包括一套废纸包钻孔装置，一套废纸质量检测装置，一套设备运动控制系统，一台主控计算机，一套检测光谱分析系统。还包括检测方法：废纸包置于合适的位置，无需散包，仅需要在废纸包上钻孔，然后伸入检测探头测试，测试结果回传至光谱分析系统分析，即可得出废纸包的各项指标。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

(1)一种废纸质量高效智能检测系统及检测方法，其特征在于，检测装置包括一套废纸包钻孔装置，一套废纸质量检测装置，一套设备运动控制系统，一台主控计算机，一套检测光谱分析系统；其中废纸包钻孔装置和废纸质量检测装置位于同一平台，平台可沿滑轨水平移动。

(2)进一步的，步骤(1)中一种废纸质量高效智能检测系统及检测方法，可检测废纸包的水分含量、灰分含量、塑料含量、纤维含量、机械浆和化学浆比例五种质量参数。

(3)进一步的，步骤(1)废纸包钻孔装置由一个钻头、一台钻孔主电机和一台钻孔进给电机组成；废纸质量检测装置，由一个检测探头和一台进给电机组成，且钻头与探头水平平行且高度平齐。

(4)进一步的，步骤(3)中废纸包钻孔装置的钻头直径为20～30mm，长度为500～800mm，型号为支罗钻或麻花钻，钻孔主电机为直流或交流电机中的一种，功率为5～15kW，钻孔进给电机为直流或交流电机中的一种，功率为300～500W；废纸质量检测装置的检测探头直径为20～25mm，长度为500～750mm，进给电机为直流或交流电机中的一种，功率为15～50W。

(5)进一步的，步骤(1)中设备运动控制系统为arm的单片机或PLC控制系统，与检测平台其他设备通过导线连接；检测光谱分析系统与废纸质量检测装置通过蓝牙5.0或以太网连接实现数据传输，通信距离可达150米。

(6)进一步的，步骤(1)中主控计算机可通过以太网管理设备运动控制系统；检测光谱分析系统为一套基于大量测试的算法模型，可安装在距离废纸质量检测探头150米范围内主控计算机上或者其他台式电脑或平板电脑上。

(7)进一步的，步骤(1)中一种废纸质量高效智能检测系统及检测方法，检测方法包括以下步骤：

a.操作人员确认废纸包处于合适位置，做好测试前准备工作；

b.设备启动，通过设备运动控制系统控制废纸包钻孔装置开始运行，钻孔完成后，钻孔装置退回到原来位置；

c.平台通过平台移动电机平移至合适位置，废纸质量检测装置的探头恰好可以伸入钻孔装置钻的孔中，开始进行扫描，同步回传光谱数据至检测光谱分析系统；

d.检测光谱分析系统分析光谱数据，代入模型计算，得出废纸包的的水分含量、灰分含量、塑料含量、纤维含量、机械浆和化学浆比例五个质量参数；

f.测试完成后，设备会自动返回初始位置并停止。

本发明有如下优势：

1.本发明所述方法与以上公开专利原理不同，是一种基于近红外光谱技术的废纸质量高效智能检测系统，测试指标范围更广，可同时检测废纸包的水分含量、灰分含量、塑料含量、纤维含量、机械浆和化学浆比例五种质量参数。

2.本发明测试仅需一名人员现场或远程操作(150米范围内)即可，也无需拆开废纸，仅需一键启动设备，便可实现钻孔、测试、分析、给出测试结果一系列操作，测试时间短，仅需3min，高效便捷；同时，也可减少测试人员工作强度，保证测试人员的健康和安全。

3.本发明测试精度高，重复性好；且测试过程，可实现操作人员与废纸包零接触，所有质量参数均由智能检测装置测得，避免了人工检测的主观因素影响，测试结果客观公正。

4.本发明测试效率高，且为电子数据，传输存储方便，可根据废纸质量参数对废纸原料进行分类，为实现不同产品对不同原料需求的准确匹配奠定了基础；同时，大量数据的积累，有助于企业实行生产过程精细化管理，加快企业从传统制造向智能制造转变，降低企业成本，提升企业竞争力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为实施例1中由废纸包钻孔装置和废纸质量检测装置组成的平台的主视图

图3为实施例1中由废纸包钻孔装置和废纸质量检测装置组成的平台的俯视图

图2和图3中：1、主体支撑框架；2、平台；3、钻孔主电机；4、钻孔进给电机；5、平台移动电机；6、检测探头进给电机；7、平台移动滑轨；8、钻头；9、测试探头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

本发明实施例公开了一种废纸质量高效智能检测系统及检测方法。参照图1～3，废纸质量高效智能检测系统包括一套废纸包钻孔装置，一套废纸质量检测装置，一套设备运动控制系统，一台主控计算机，一套检测光谱分析系统；其中废纸包钻孔装置和废纸质量检测装置位于同一平台2，平台可沿滑轨7水平移动。本检测装置可检测废纸包的水分含量、灰分含量、塑料含量、纤维含量、机械浆和化学浆比例五种质量参数。

废纸包钻孔装置由一个钻头8、一台钻孔主电机3和一台钻孔进给电机4组成；废纸质量检测装置，由一个检测探头9和一台进给电机6组成，且钻头与探头水平平行且高度平齐。

废纸包钻孔装置的钻头8直径为25mm，长度为700mm，型号为麻花钻，钻孔主电机3为交流电机中，功率为10kW，钻孔进给电机为交流电机，功率为500W；废纸质量检测装置的检测探头9直径为20mm，长度为600mm，进给电机6为直流电机，功率为30W。

设备运动控制系统为arm的单片机，与检测平台其他设备通过导线连接；检测光谱分析系统与废纸质量检测装置通过以太网接实现数据传输。

主控计算机可通过以太网管理设备运动控制系统；检测光谱分析系统为一套基于大量测试的算法模型，安装在距离废纸质量检测探头150米范围内主控计算机上。

一种废纸质量高效智能检测系统的检测方法包括以下步骤：

a.操作人员确认废纸包处于合适位置，做好测试前准备工作；

b.设备启动，通过设备运动控制系统控制废纸包钻孔装置开始运行，钻孔完成后，钻孔装置退回到原来位置；

c.平台2通过平台移动电机5沿滑轨7平移至合适位置，废纸质量检测装置的探头9由检测探头进给电机6推动，恰好可以伸入钻孔装置钻的孔中，开始进行扫描，同步回传光谱数据至检测光谱分析系统；

d.检测光谱分析系统分析光谱数据，代入模型计算，得出废纸包的的水分含量、灰分含量、塑料含量、纤维含量、机械浆和化学浆比例五个质量参数；

f.测试完成后，设备会自动返回初始位置并停止。

使用本发明装置测试已知各组分含量的废纸包，结果如下，准确度高。

表1 测试结果对比

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。