废旧电子产品回收装置设计研究.doc

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1、废旧电子产品回收装置设计研究摘要：废旧电子产品的自动拆解是一个比较棘手的问题，物理机械法对废旧电子产品的自动拆解是现有技术的发展趋势。搭建系统主要机械结构，在分析了解机械传动的前提下，设计一款自动拆解装置。利用视觉传感器和加热夹持装置实现图像处理、空气加热、自动拆解的动能，最后通过实验表明该装置拆解电子产品高效、可靠，且损坏率低。关键词：废旧电子产品；元器件；自动拆解；视觉图像处理1引言随着电子产品更新换代的速度加快，每年有大量的电子废弃物产生并丢弃，废旧电路板（PrintedCircuitBoard，简称PCB）属于典型的电子废弃物，其中含有大量的具有回收价值的元器件金属非金属

2、，近年来也受到了研究者的广泛关注。然而，到目前为止，尽管电子产品的组装和装配过程已经实现了很高的自动化，但在拆解方面，仍然处于低技术含量的手工拆解状态。如何有效地进行废旧电子产品的资源合理化处理回收，已经成为当前极为关注和亟待解决的问题之一。对于废旧电子产品，可回收资源主要为外壳塑料、电池以及电路板上的元器件。对于电路板上的元器件，性能完好且价值高的芯片类器件可以直接重复利用，其他元器件可以经分类处理后提取有用物质加以回收利用。本文着重介绍了一种自动拆解电子产品外壳以及拆解电路板芯片的装置的组成以及工作原理。2设计方案3学海无涯自动拆解装置主体结构如图1所示，主要分为两大部分，分

3、别为主机拆解装置和电路板元器件拆解装置。主机拆解装置主要负责将电子产品的外壳、电池和主板自动拆解分离。位于底部的滑槽伺服传动机构是两部分装置的纽带，主要负责将拆卸下来的主板进行传送。机器视觉传感器主要负责匹配和定位高价值芯片，以及对外壳螺丝位置进行定位识别。加热机构主要负责加热焊锡使其融化，并保证在夹持机构再分离芯片与主板时焊锡是融化状态。夹持机构主要负责将高价值元器件从主板上夹取出来。该设备的工作原理是：当废旧电子产品位于底板上固定时，机器视觉传感器获取电子产品外壳固定螺钉位置信息，利用伺服传动系统，控制拆解装置分离电子产品外壳、电池和主板，分离完成后，底部滑槽将主板传送至元器

4、件拆解子装置，视觉传感器对主板上高价值元器件进行定位匹配，结合加热机构，使待拆解元器件区域焊锡加热融化，再利用夹持装置，对目标元器件进行夹取，完成一次拆卸。2.1主机拆解装置主机拆解装置主要由底板滑槽、机器视觉传感器、伺服传动机构、拆解机构组成，其结构如图2所示。机器视觉传感器安装于拆解机构内，对废旧电子产品进行图像获取，并将图像传回控制系统，控制系统对图像进行二值化处理、特征识别和边缘化处理，获得外壳固定螺钉坐标位置。当收到控制系统发出的运动命令后，伺服传动机构将带动拆解机构，运行到指定坐标位置。拆解机构由一个直流电机和可更换处理末端的螺丝刀组成，当拆解机构到达指定位置时，触发

5、其执行命令，对外壳螺丝进行拆解，分离主板、外壳以及电池。底板位于滑槽上部，可以沿底部滑槽作平移运动，并在滑轨两端分别安装有限位开关，使底板在滑动过程中不与边界发生碰撞，当电子产品被自动拆解后，底板滑槽将主板传送至元器件拆解装置，完成后又回到起始位置，迎接下一个废旧电子产品。2.2电路板元器件拆解装置电路板元器件拆解装置主要由加热机构、机器视觉传感器、伺服传动机构、夹持机构组成，其结构如图3所示。机器视觉传感器固定在顶部横梁上，对电路板固定台上的主板进行信息采集，通过模板匹配，获取可利用芯片大致位置，对图像采取二值化处理，提取边缘，确定待取芯片边缘及其大小，获取精确位置。伺服传动机

6、构是整个装置的链接纽带，负责全部的运动连接，当接收到运动控制命令时，带动加热机构和夹持机构运动到指定目标位置。加热机构对电路板进行预热、加热，直至焊锡融化并使其保持融化状态，此时夹持机构对待取芯片进行夹取，分离元器件与主板。当夹具随传动机构运行到右端收集处时，夹具慢慢松开，利用芯片自身重力，落入收集装置中。电路板元器件的自动拆解是在高温下（210～240℃3学海无涯）完成，因此夹具的材料选取是经过特殊处理的。加热机构和夹持机构是电路板元器件拆解装置设计的关键，直接决定着能否完成自动拆卸，其结构如图4所示。考虑到贴片式芯片一般以双排或矩形引脚为主，通过焊锡固定于电路板上，拆解时无需

7、拆除力。如图4所示，加热机构由1个环形夹持架和4个小型热风枪构成，热风枪固定于环形夹持架上，每个热风枪可以由控制系统控制张开角度以及高度，以适应不同尺寸的目标芯片。夹持机构由1个竖直连杆和1个真空吸盘组成。竖直连杆安装于加热机构环形夹持架中间，可保证加热和拆除同步进行。真空吸盘固定于竖直连杆底端，当加热机构对元器件引脚进行加热时，竖直连杆下移，通过挤压力排除吸盘内部空气，大气压力将元器件固定于吸盘上。当元器件引脚焊锡融化后，竖直连杆上移，分离元器件和电路板。3实验3.1主机拆解实