檢查設備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于檢查物質(zhì)流(10)的設備(100)，包括：第一光源和第二光源(101；102)，用于發(fā)出第一光束和第二光束(111；112)；第一檢測器和第二檢測器(131；132)；第一掃描元件(151)，適于橫跨所述流從一側向另一側重新定向第二檢測器的檢測區(qū)域(137)；以及分束元件(140)，設置成在所述第一光束(111)和所述第二光束已被所述物質(zhì)反射之后接收所述第一光束和所述第二光束，其中所述分束元件(140)適于朝向所述第一檢測器(131)引導反射的所述第一光束(111)并朝向所述第二檢測器(132)引導反射的所述第二光束(112)。
【專利說明】檢查設備
[0001]本發(fā)明涉及用于檢查物質(zhì)流的設備以及包括這種設備的系統(tǒng)。
[0002]EP1185854公開了一種包括豎直指向下的攝像機和檢測單元的檢測站，該檢測站具有在基本水平的傳送帶上通過檢測站行進至橫向空氣噴嘴陣列的廢物流。相機的矩形圖像區(qū)域跨越皮帶的整個寬度，從而跨越廢物流的整個寬度。來自相機的數(shù)據(jù)用于識別廢物流中的各個物體的位置(就物體在廢物流中占據(jù)的大致區(qū)域而言)。檢測單元沿直線路徑P對廢物流進行掃描，直線路徑P同樣延伸皮帶的整個寬度，從而延伸廢物流的整個寬度，路徑P與皮帶的縱向方向D垂直，S卩，與廢物流的供給方向垂直。通過紅外光譜分析，檢測單元檢測廢物流中的至少一些物體的成分。來自相機和檢測單元的數(shù)據(jù)用于控制用于電磁閥的控制器，該控制器控制對各個噴嘴的壓縮空氣的供應。在該系統(tǒng)中，檢測單元檢測每個物體的成分和/或顏色，同時攝像機用于監(jiān)控掃描區(qū)域及其數(shù)據(jù)輸出，該數(shù)據(jù)輸出自動用于檢測物體的位置并校正從檢測單元中的檢測器接收的與那些物體相關的數(shù)據(jù)。
[0003]與上述系統(tǒng)相關的一個問題是，例如小物體在由檢測單元與相機測量之間在傳送帶上可能改變位置。因此，可能難以確定哪些讀數(shù)屬于哪一項。
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于檢查物質(zhì)流的改進設備。在獨立權利要求中限定了本發(fā)明，且在所附從屬權利要求中闡述了實施方式。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于檢查物質(zhì)流的設備，其包括第一光源和第二光源、第一檢測器和第二檢測器以及第一掃描元件和第一分束器。所述第一光源適于發(fā)出包括在第一波長范圍(Ala-Alb)內(nèi)的波長的第一光束，以用于從一側向另一側照亮所述物質(zhì)流;且第一檢測器設置成在所述第一光束已被所述物質(zhì)流反射之后在第一檢測區(qū)域接收所述第一光束。
[0006]第二光源適于發(fā)出包括在第二波長范圍(A2a-A2b)內(nèi)的波長的第二光束，以用于在照亮區(qū)域照亮所述物質(zhì)流，其中所述第一波長范圍內(nèi)的任何波長(A1)與所述第二波長范圍內(nèi)的任何波長02)不同0^〈\23或\%〈\13)。第二檢測器設置成在所述第二光束已被所述物質(zhì)流反射之后在第二檢測區(qū)域接收所述第二光束。
[0007]此外，第一掃描元件設置在所述物質(zhì)流與所述第二檢測器之間，并適于橫跨所述物質(zhì)流從一側向另一側重新定向所述第二檢測區(qū)域。最后，分束元件設置成在所述第一光束已沿第一光軸被所述物質(zhì)反射之后接收所述第一光束;并設置成在所述第二光束同樣已沿所述第一光軸被所述物質(zhì)反射之后接收所述第二光束。所述分束元件進一步適于通過沿與所述第一光軸不平行的第二光軸重新定向反射的所述第一光束和反射的所述第二光束中的至少一個而朝向所述第一檢測器引導所述反射的第一光束并朝向所述第二檢測器引導所述反射的第二光束。更具體地，所述掃描元件設置在所述分束元件與所述第二檢測器之間以僅接收反射的所述第一光束和反射的所述第二光束中的反射的所述第二光束。
[0008]關于本發(fā)明，由設備檢查的物質(zhì)流可由任何適合光學檢查的物體組成，例如但不限于，礦石和礦物、食品和農(nóng)作物以及收集的廢物和碎片。
[0009]根據(jù)一個實例，所述第一光源可選自包括激光器、超連續(xù)光譜激光器、鹵素燈、發(fā)光二極管、熒光管及其組合的組。
[0010]根據(jù)一個實例，所述第二光源可選自包括鹵素燈、發(fā)光二極管、激光、超連續(xù)光譜激光器及其組合的組。
[0011]根據(jù)一個實例，所述分束元件為二向色分束器，例如但不限于，二向色鏡、二向色反射器、或立方體分束器。
[0012]所述第一光源和所述第二光源基于所述物質(zhì)流中的物體的光學屬性選擇，且更詳細地是基于物質(zhì)流中的感興趣的物體的光學屬性選擇。
[0013]根據(jù)一個實例，所述第一光源和所述第二光源均為同時從一側向另一側照亮物質(zhì)流的線照亮裝置。這種照亮裝置的實例為設有合適光學器件的鹵素燈、LED面板、或激光器。
[0014]根據(jù)另一個實例，所述第一光源和所述第二光源均為從一側向另一側掃掠地照亮所述物質(zhì)流的點照亮裝置。這種照亮裝置的實例為設有合適光學器件的LED或激光器。在本文中，術語光點(spot)照亮裝置和點(point)照亮裝置可互換使用。
[0015]根據(jù)再一個實例，所述第一光源和所述第二光源中的一個為線照亮裝置，且所述第一光源和所述第二光源中的另一個為點照亮裝置。
[0016]根據(jù)第一具體實例，所述線照亮裝置為包括例如三行LED的LED面板。外部的兩行由例如并排設置的綠色LED組成。中間一行由例如兩個IR LED和一個紅色LED的組組成，且每組之間均存在間隙。此外，每一對紅色LED之間存在兩個IR LED。每一個LED均設有將光聚焦在物質(zhì)流上的光學器件。
[0017]根據(jù)第二具體實例，所述點照亮裝置為具有不同波長(例如，紅色、綠色和IR)的激光器的組合，其中由偏振分束器將來自激光器的光束組合，以在激光束照亮物質(zhì)流之前使激光束的偏振對準。更詳細地，由第一偏振分束器將第一激光束和第二激光束(例如，紅色和綠色)組合成中間束(紅色/綠色)，且由第二偏振分束器將中間束(紅色/綠色)與第三激光束(IR)組合成最后得到的束(紅色/綠色/IR)。例如，可同時、或一個接一個、或成對點亮激光器。
[0018]此外，根據(jù)一個實例，所述第一光源根據(jù)所述第一具體實例設置，并且所述第二光源根據(jù)所述第二具體實例設置。
[0019]關于本發(fā)明，術語光源的波長范圍可以是單一波長，如來自HeNe激光的波長632.8nm；或第一波段，如來自InGaN藍色LED的380_405nm的波段;或更寬的波段，如來自白光LED的大約450-650nm的波段，其中GaN或InGaN藍光源栗激Ce: YAG磷光體;或甚至更寬的波段，如來自3300K的鹵化鎢燈的大約500-1500nm的波段。
[°02°]關于本發(fā)明，對于適于發(fā)出總光譜在例如500-1500nm的范圍內(nèi)的第一光源，第一光源的第一波長范圍與該總光譜中的由第一檢測器接收的部分(例如，500-900nm)對應。類似地，對于適于發(fā)出總光譜在例如500-1500nm的范圍內(nèi)的第二光源，第二光源的第二波長范圍與該總光譜中的由第二檢測器接收的部分(例如，1100-1500nm)對應。
[0021]關于本發(fā)明，第一波長范圍內(nèi)的任何波長(A1)不同于第二波長范圍內(nèi)的任何波長(λ2)的表述是指所述第一波長范圍內(nèi)的所有波長短于第二波長范圍內(nèi)的任何波長(λ2)或所述第一波長范圍內(nèi)的所有波長長于第二波長范圍內(nèi)的任何波長(入2)。
[0022]關于本發(fā)明，物質(zhì)流至少由第一光源和第二光源照亮。物質(zhì)流具有凈運動方向(net direct1n of mot1n)，且在與所述凈運動方向正交的方向上測量物質(zhì)流的寬度。這些第一光源和第二光源均可照亮流的整個寬度，或可照亮流的一部分。為了得到更高的分辨率，可并排使用兩個設備;每一個設備具有第一光源和第二光源，第一光源和第二光源設置成使得由各個設備照亮的區(qū)域部分地重疊，以便只有當使用兩個設備時可照亮流的整個寬度。光源都設置成照亮流的同一側或同一面。根據(jù)另一個實例，并排設置了三個或更多個設備，以便整個流被不同設備的重疊光源照亮。根據(jù)另一個實例，由于采樣已足夠，因此例如僅檢查流的一部分。在這種情況下，可使用其光源僅照亮流的寬度的一部分(例如，流的寬度的20%至80%)的一個設備。
[0023]換句話說，在所有情況下存在包括被檢查的物體的物質(zhì)流，且橫跨該被檢查的流從一側向另一側(即，從流的一側向流的另一側)照亮該流。被檢查的流可與總的物質(zhì)流或其一部分對應，且因此由所述設備從一側向另一側照亮總的物質(zhì)流或其一部分。
[0024]從一側向另一側照亮物質(zhì)流包括橫向于物質(zhì)流的供給方向照亮該流。此外，光源可設置成使得由光源照亮的區(qū)域與物質(zhì)流的凈運動方向正交(被稱為正交照亮)，或可設置成使得由光源照亮的區(qū)域偏離正交照亮+/-45°。
[0025]光源的照亮可以是同時的或是掃掠式的，S卩，可橫跨流同時從一側向另一側照亮由各個設備檢查的流的部分(以下稱為“經(jīng)檢查流”)，即，一次照亮被檢查的流的整個寬度；或可橫跨流從一側向另一側掃掠地照亮流，即，通過重新定向元件(例如，移動鏡等)使被檢查的流的照亮部分(也稱作照亮區(qū)域)從被檢查的流的一側移動至另一側。照亮區(qū)域可具有任何形狀，例如(但不限于)點、光點、圓、線、矩形、正方形或這些形狀的組合。換句話說，當從一側向另一側掃掠地照亮被檢查的流時，在每個時刻僅照亮流的寬度的一部分;而當同時從一側向另一側照亮被檢查的流時，至少在一個時刻照亮被檢查流的整個寬度。
[0026]根據(jù)一個實例，提供了包括第一設備和第二設備的系統(tǒng)，每一個設備如上所述地設置，其中所述第一設備適于檢查所述流的第一部分，且所述第二設備適于檢查所述流的第二部分，所述第一部分和所述第二部分僅部分地重疊。所述第一設備和所述第二設備可并排設置。
[0027]根據(jù)一個實例，所述設備包括第一重新定向元件，第一重新定向元件設置成從所述第二光源接收所述第二光束并適于重新定向所述第二光束以從一側向另一側掃掠地照亮所述物質(zhì)流。
[0028]根據(jù)再一個實例，所述掃描元件和所述第一重新定向元件是同一個。
[0029]根據(jù)再一個實例，所述設備進一步包括第二掃描元件，所述第二掃描元件設置在所述物質(zhì)流與所述第一檢測器之間，所述第二掃描元件適于橫跨所述物質(zhì)流從一側向另一側重新定向所述第一檢測區(qū)域。
[0030]根據(jù)再一個實例，所述設備進一步包括第二重新定向元件，第二重新定向元件設置在所述第一光源與所述物質(zhì)流之間，并適于從所述第一光源接收所述第一光束并重新定向所述第一光束以從一側向另一側掃掠地照亮所述流。
[0031]關于本發(fā)明，術語截止波長(cuttingwavelength)或分束元件的截止波長用于描述劃分較短波長范圍和較長波長范圍的波長。換句話說，分束元件將從所述物質(zhì)流反射的光分成兩部分。一部分包括短于截止波長的波長，且另一部分包括長于或等于截止波長的波長。這些部分中的一部分此后被傳送至第一檢測器且其它部分被傳送至第二檢測器。
[0032]換句話說，所述第一掃描元件可在從所述物質(zhì)流反射的兩部分光中的任一部分光中設置在所述分束元件與所述第二檢測器之間。即，所述第一掃描元件可設置在包括短于截止波長的波長的部分中或設置在包括長于截止波長的波長的部分中。因此，在所述第一反射光束和第二反射光束中，第一掃描元件僅接收所述第二反射光束。
[0033]實踐中，由于例如分束元件的特征，在所述包括短于截止波長的波長的部分中，通常還存在長于所述截止波長的波長;而在所述包括長于截止波長的波長的部分中，通常還存在短于所述截止波長的波長。
[0034]然而，當著眼于所述包括短于截止波長的波長的部分的能含量時，能含量的大部分由短于截止波長的波長構成，而能含量的小部分由長于截止波長的波長構成。能含量利用公式E = hcA計算，其中E為光子的能量，h為普朗克常數(shù)，且c為光速。根據(jù)一個實例，能含量的80%以上、或90%以上、或95%以上由短于截止波長的波長構成。
[0035]此外，當著眼于所述包括長于截止波長的波長的部分的能含量時，能含量的大部分由長于截止波長的波長構成，而能含量的小部分由短于截止波長的波長構成。根據(jù)一個實例，能含量的80%以上、或90%以上、或95%以上由長于截止波長的波長構成。根據(jù)一個實例，所述分束元件適于沿第二光軸朝向所述第二檢測器引導所述反射的第二光束，并適于沿第三光軸朝向所述第一檢測器引導所述反射的第一光束，且其中所述第二光軸與所述第三光軸之間的角度在20°至160°之間、或在60°至120°之間、或在80°至100°之間。
[0036]第一光源可適于發(fā)出第一光譜(例如，632.8nm或450_650nm)，且第二光源可適于發(fā)出第二光譜(例如，500-1500nm)，第一光譜與第二光譜部分地重疊。當光譜部分地重疊時，這可有利于在光源之一與待分揀的所述物質(zhì)之間設置過濾元件，該過濾元件適于僅傳輸或傳送所述光源的波長范圍內(nèi)的波長。換句話說，當過濾元件設置在第一光源與待分揀的物質(zhì)之間時，過濾元件優(yōu)選傳輸或傳送所述第一波長范圍內(nèi)的波長。替代地或此外，當過濾元件設置在所述第二光源與所述物質(zhì)流之間時，過濾元件適于阻擋所述第一波長范圍內(nèi)的波長。替代地或此外，當過濾元件設置在所述第一光源與所述物質(zhì)流之間時，過濾元件適于阻擋所述第二波長范圍內(nèi)的波長。
[0037]根據(jù)一個實例，所述第一檢測器包括CCD，且此外或替代地，所述第一檢測器為線檢測器或面檢測器。在所述第一檢測器之前可設置用于濾掉期望的波長范圍的固定或可調(diào)過濾器。如果使用可調(diào)過濾器，則可連續(xù)地濾掉不同的波長范圍。此外或替代地，在檢測器的不同部分之前可設置不同的過濾器，以便檢測器的不同區(qū)域接收不同的波長。
[0038]根據(jù)一個實例，所述第二檢測器包括CCD，此外或替代地，所述第二檢測器為線檢測器或面檢測器。此外或替代地，所述第二檢測器可以是高光譜系統(tǒng)的分光儀或傳感器。在所述第二檢測器之前可設置用于濾掉期望的波長范圍的固定或可調(diào)過濾器。如果使用可調(diào)過濾器，則可連續(xù)地濾掉不同的波長范圍。此外或替代地，在檢測器的不同部分之前可設置不同的過濾器，以便檢測器的不同區(qū)域對不同的波長敏感。
[0039]關于本發(fā)明，術語第一檢測區(qū)域是指物質(zhì)流的由所述第一檢測器在一個時刻觀察到的一部分;術語第二檢測區(qū)域是指物質(zhì)流的由所述第二檢測器在一個時刻同時觀察到的一部分。檢測區(qū)域可覆蓋被檢查的流的整個寬度，或可僅覆蓋其一部分。當所述檢測區(qū)域僅覆蓋被檢查的流的一部分時，通過重新定向元件(例如，移動鏡等)使檢測區(qū)域從被檢查的流的一側向另一側移動或掃掠。移動鏡為例如多面鏡或傾斜鏡。
[0040]根據(jù)一個實例，所述第一光源和所述第二光源均同時橫跨流或被檢查的流的整個寬度從一側向另一側照亮該流，第一檢測區(qū)域同時從一側向另一側覆蓋被檢查的流，而第二檢測區(qū)域僅覆蓋被檢查的流的整個寬度的一部分，因此從一側向另一側掃掠地覆蓋被檢查的流。
[0041]根據(jù)另一個實例，所述第一光源同時從一側向另一側照亮被檢查的流，第二光源從一側向另一側掃掠地照亮被檢查的流，第一檢測區(qū)域同時從一側向另一側覆蓋被檢查的流，而第二檢測區(qū)域僅覆蓋被檢查的流的一小部分并從一側向另一側掃掠地覆蓋被檢查的流。在本文中，可使用兩個不同的重新定向元件，一個重新定向元件重新定向照亮區(qū)域，且一個重新定向元件重新定向檢測區(qū)域。替代地，相同的重新定向元件用于既重新定向照亮區(qū)域又重新定向檢測區(qū)域。
[0042]根據(jù)一個實例，來自點亮的光源的照亮隨著時間為同一個，其包括由于老化、電源的變化等而導致的自然變化。根據(jù)另一個實例，來自光源的照亮隨著時間根據(jù)預定模式變化，例如可存在顏色或強度分布的變化。例如，三種顏色可循環(huán)。顏色的變化可通過使用不同的光源或通過在具有寬光譜的光源之前使用旋轉過濾器實現(xiàn)。
[0043]此外，所述光源可以是脈沖的或連續(xù)的。
[0044]物質(zhì)流可通過任何方式輸送，例如但不限于在自由下落路徑中，在滑槽內(nèi)或傳送帶上輸送。
[0045]根據(jù)一個實例，提供了一種包括如上所述地設置的設備和用于輸送物質(zhì)流的輸送裝置的系統(tǒng)，所述輸送裝置優(yōu)選包括傳送帶、滑槽和自由下落路徑中的至少一個。
[0046]根據(jù)一個實例，提供了包括第一設備和第二設備的系統(tǒng)，每一個設備如上所述地設置，其中所述第一設備適于檢查所述流的第一面，且所述第二設備適于檢查所述流的第二面，所述第一面和所述第二面為所述流的相對面。換句話說，物質(zhì)流設置成從所述第一設備與所述第二設備之間通過，例如自由下落或在透明傳送帶上。設備可設置成檢查流的基本相同的部分，然而是從相對的兩側檢查。這些部分可彼此分離、重疊或重合。換句話說，由所述第一設備和所述第二設備檢查的區(qū)域可彼此相鄰。
[0047]設備可以是測量在流中通過的物體的不同性能的檢查設備。設備也可以是基于測得的性能決定是否保留或揀出物質(zhì)流中的特定物體的分揀設備。
[0048]根據(jù)一個實例，提供了一種包括一個或多個如上所述地設置的設備的系統(tǒng)。進一步地，待檢查的物質(zhì)流包括物體，且所述系統(tǒng)進一步包括:處理裝置，處理裝置適于從所述第一檢測器和所述第二檢測器接收檢測數(shù)據(jù)并將所述檢測數(shù)據(jù)轉換成分揀數(shù)據(jù)；以及去除裝置，去除裝置適于從所述處理裝置接收分揀數(shù)據(jù)并根據(jù)所述分揀數(shù)據(jù)從所述物質(zhì)流去除物體。可根據(jù)檢測數(shù)據(jù)將去除的物體引導至一個公共點，或如果需要可引導至幾個不同的點。去除裝置或用于揀出物體的裝置的實例為噴嘴和噴射器。
[0049 ] 在本領域中熟知有關可如何處理檢測數(shù)據(jù)以確定物體是否應去除、可如何處理檢測數(shù)據(jù)以獲得分揀數(shù)據(jù)以及可如何形成并控制去除裝置的細節(jié)，且因此在本申請中不再進一步描述。
[0050]現(xiàn)在將參考示出本發(fā)明的實施方式的附圖更詳細地描述本發(fā)明。
[0051]圖1a是根據(jù)本發(fā)明的設備的示意性透視圖，其中所述第一光源和所述第二光源為線照亮裝置。
[0052]圖1b是圖示了結合圖1a描述的設備的照亮區(qū)域和視場的示意性俯視圖。
[0053]圖2a是根據(jù)本發(fā)明的設備的示意性透視圖，其中所述第一光源為線照亮裝置，且所述第二光源通過多面鏡掃掠。
[0054]圖2b是圖示了結合圖2a描述的設備的照亮區(qū)域和視場的示意性俯視圖。
[0055]圖3圖示了照亮區(qū)域和視場的替代定向。
[0056]圖4示意性地圖示了用于分揀傳送帶上的物質(zhì)流的設備的使用。
[0057]圖5例示了不同鹵素燈的光譜。
[0058]圖6例示了過濾器的透射率。
[0059]圖7例示了分束器的透射率。
[0060]圖1示意性地圖示了用于檢查物質(zhì)流10的設備100。圖1a和圖1b中的箭頭圖示了物質(zhì)流的輸送方向、或所述物質(zhì)的凈運動方向、或供給方向。
[0061 ] 設備100包括第一光源101，該第一光源適于發(fā)出包括第一波長范圍(Xia-Aib)內(nèi)的波長的第一光束111，以用于從一側向另一側照亮所述物質(zhì)流。第一光源為線照亮裝置，該線照亮裝置同時從一側13向另一側14照亮所述物質(zhì)流10。
[0062]設備100還包括第二光源102，該第二光源適于發(fā)出包括第二波長范圍(A2a-A2b)內(nèi)的波長的第二光束112，以用于在第二照亮區(qū)域117照亮所述物質(zhì)流。第二光源為線照亮裝置，該線照亮裝置同時從一側13向另一側14照亮所述物質(zhì)流10。
[0063]進一步地，所述第一光源的所述第一波長范圍內(nèi)的任何波長(A1)與所述第二光源的所述第二波長范圍內(nèi)的任何波長(入2)不同。
[0064]第一光束111被所述物質(zhì)流朝向分束元件140反射。分束元件140設置成在所述第一光束111已沿第一光軸121被所述物質(zhì)反射之后接收所述第一光束111;并設置成在所述第二光束112同樣已沿所述第一光軸121被所述物質(zhì)反射之后接收所述第二光束112。分束元件140(例如，二向色鏡)進一步適于通過沿與所述第一光軸121不平行的第二光軸122重新定向反射的所述第一光束和反射的所述第二光束中的至少一個而朝向第一檢測器131引導反射的所述第一光束111;并適于朝向所述第二檢測器132引導反射的所述第二光束112。更具體地，所述掃描元件151設置在所述分束元件140與所述第二檢測器132之間以僅接收反射的所述第一光束和反射的所述第二光束中的反射的所述第二光束。
[0065]此外，所述第一檢測器131適于在所述第一光束111已被所述物質(zhì)流10反射之后在第一檢測區(qū)域136接收所述第一光束111;所述第二檢測器132適于在所述第二光束112已被所述物質(zhì)流10反射之后在第二檢測區(qū)域137接收所述第二光束112。此外，第一掃描元件151設置在所述物質(zhì)流10與所述第二檢測器132之間，并適于橫跨所述物質(zhì)流從一側向另一側重新定向所述第二檢測區(qū)域137。
[0066]圖1b圖示了由所述第一光源101照亮的區(qū)域116或第一照亮區(qū)域116。根據(jù)本實例，第一光源為包括LED燈的線照亮裝置，該線照亮裝置同時照亮流的整個寬度，且第一照亮區(qū)域為橫跨物質(zhì)流從一側向另一側延伸的矩形。LED燈可以是脈沖的或連續(xù)的。進一步地，根據(jù)本實例，第一檢測器131為適于同時檢測物質(zhì)流的整個寬度的線檢測器或面檢測器(檢測器中的傳感器設置成線或矩陣)。所述第一檢測器的視場136或第一檢測區(qū)域136與橫跨物質(zhì)流從一側向另一側延伸的矩形對應。第一檢測區(qū)域136位于所述第一照亮區(qū)域116內(nèi)。
[0067]此外，圖1b還指出了由所述第二光源102照亮的區(qū)域117或第二照亮區(qū)域117。根據(jù)本實例，第二光源為包括激光器的線照亮裝置，且第二照亮區(qū)域為橫跨物質(zhì)流從一側向另一側延伸的線。激光器可以是脈沖的或連續(xù)的。進一步地，根據(jù)本實例，第二檢測器132為適于掃掠地檢測物質(zhì)流的整個寬度的分光儀。所述第二檢測器的視場137或第二檢測區(qū)域137與點對應。通過掃描元件151(在本文中為傾斜鏡)橫跨物質(zhì)流從一側向另一側移動所述第二檢測器的視場137或第二檢測區(qū)域137。
[0068]根據(jù)第一實例，所述第一光源和所述第二光源適于同時照亮物質(zhì)流。根據(jù)第二示例，所述第一光源和所述第二光源適于連續(xù)地照亮物質(zhì)流，即，首先點亮所述第一光源且之后點亮所述第二光源，并且此后反復重復該點亮順序。根據(jù)第三實例，使用第一實例和第二實例的組合，即，有時同時點亮光源，且有時根據(jù)預定照亮順序連續(xù)點亮光源。
[0069]第一光源可以是任何合適的照亮裝置，且包括例如激光器、發(fā)光二極管、熒光管或這些的組合。第一光源可發(fā)出紫外范圍(UV)、可見范圍(VIS)、近紅外范圍(NIR)、中紅外范圍(MIR)或這些范圍的組合內(nèi)的輻射。
[0070]第二光源可以是任何合適的照亮裝置，且包括例如鹵素燈。第二光源可發(fā)出紫外范圍(UV)、可見范圍(VIS)、近紅外范圍(NIR)、中紅外范圍(MIR)或這些范圍的組合內(nèi)的輻射。
[0071]可選擇地，過濾元件可設置在第一光源與物質(zhì)流之間，該過濾元件選擇成使得例如其去除由干擾第二檢測器的所述第一光源發(fā)出的波長;此外或替代地，過濾元件可設置在第一光源與物質(zhì)流之間，該過濾元件選擇成使得例如其去除由干擾第二檢測器的所述第一光源發(fā)出的波長。
[0072]根據(jù)一個實例，所述第一波長范圍的波長短于所述第二波長范圍的波長。進一步地，所述第二光源發(fā)出的波長不僅在所述第二波長范圍內(nèi)而且還在所述第一波長范圍與所述分束器的截止波長的區(qū)間(inverval)內(nèi)，這些波長干擾利用所述第一檢測器進行的測量。過濾元件可設置在所述第二光源與所述物質(zhì)流之間，該過濾元件去除由所述第二光源發(fā)出的短于所述截止波長的波長，或所述過濾元件去除在所述第一波長范圍與所述分束器的截止波長的區(qū)間內(nèi)的波長。因此，第二光源不干擾第一檢測器。
[0073]根據(jù)一個實例，所述第一波長范圍的波長短于所述第二波長范圍的波長。進一步地，所述第一光源發(fā)出的波長不僅在所述第一波長范圍內(nèi)而且還在所述第二波長范圍與所述分束器的截止波長的區(qū)間內(nèi)，這些波長干擾利用所述第二檢測器進行的測量。過濾元件可設置在所述第一光源與所述物質(zhì)流之間，該過濾元件去除由所述第一光源發(fā)出的長于或等于所述截止波長的波長，或所述過濾元件去除在所述第二波長范圍與所述分束器的截止波長的區(qū)間內(nèi)的波長。因此，第一光源不干擾第二檢測器。
[0074]當所述第一波長范圍的波長長于所述第二波長范圍的波長時，可應用類似的解決方案。
[0075]除了以下提到的細節(jié)外，圖2a和2b中圖示的設備等同于結合圖1a和Ib描述的設備。傾斜鏡被多面鏡151替代，該多面鏡設置成例如通過電機(未示出)繞其中心軸線旋轉。第二照亮裝置并非線照亮裝置，而是點照亮裝置。第一光源101包括兩個分離的燈101a、101b，在物質(zhì)流的每一側設置一個燈。兩個燈均在物質(zhì)流上照亮基本相同的第一照亮區(qū)域116。第二光源102包括兩個分離的光源102a、102b。圖1b還指出了由所述第二光源102照亮的區(qū)域117a、117b或第二照亮區(qū)域117a、117b。根據(jù)本實例，第二光源為包括激光器的點照亮裝置，該點照亮裝置僅照亮所述物質(zhì)流的一部分。激光器可以是脈沖的或連續(xù)的。重新定向元件151設置成橫跨所述物質(zhì)流從一側向另一側掃掠地移動所述第二照亮區(qū)域117a、117bo
[0076]進一步地，根據(jù)本實例，第二檢測器132為適于掃掠地檢測物質(zhì)流的整個寬度的分光儀。所述第二檢測器的視場137或第二檢測區(qū)域137與光點對應?？赏ㄟ^掃描元件151(在本文中為多面鏡)橫跨物質(zhì)流從一側向另一側移動所述第二檢測器的視場137或第二檢測區(qū)域137。第二檢測區(qū)域137位于由所述第二光源117a、117b照亮的區(qū)域內(nèi)。
[0077]換句話說，所述第二光源102在僅覆蓋所述物質(zhì)流的寬度的一部分的第二照亮區(qū)域117a、117b照亮所述物質(zhì)流10，且重新定向元件151設置成從所述第二光源102接收所述第二光束112a、112b并適于重新定向所述第二光束以便橫跨所述物質(zhì)流從一側向另一側移動所述第二照亮區(qū)域117a、117b，其中優(yōu)選所述重新定向元件和所述第一掃描元件(結合圖1a描述的)為同一個。
[0078]根據(jù)一個具體實例，第一光源包括發(fā)出白光的LED，例如由首爾半導體(SeolSemiconductor)制造且發(fā)出純白光的Z-Power LED；更詳細地，屬于例如在產(chǎn)品說明書中更詳細地描述的A0-A5、B0-B5或C0-C5分級，即，大概在色度坐標(0.3028，0.3304) (0.3552，
0.3760) (0.3514，0.3487) (0.3068，0.3113) (0.3028，0.3304)內(nèi)。LED同時從一側向另一側照亮物質(zhì)流。第二光源為鹵素燈中的一種，圖5圖示了其光譜。頂部的線為3300K的燈的光譜分布，下面的一條線為3200K的燈的光譜分布，再下面的一條線是3000K的燈的光譜分布，再下面的一條線是2800K的燈的光譜分布，再下面的一條線是2500K的燈的光譜分布，而底部的線為2000K的燈的光譜分布。第二光源同時從一側向另一側照亮物質(zhì)流。第二光源與物質(zhì)流之間設有具有如圖6圖示的透射率(S卩，截止波長大約為850nm)的過濾器。選擇具有如圖6圖示的透射率(即，截止波長大約為1200nm)的二向色鏡作為分束元件。第一檢測器為RGB相機，而第二檢測器為NIR分光儀。圖5還指出了分光儀的截止波長(大約為1200nm)。
[0079]當同時點亮第一光源和第二光源時，來自兩個光源的光到達分束器并被分成第一部分和第二部分，該第一部分基本由短于所述截止波長的波長組成，該第二部分基本由長于所述截止波長的波長組成。第一部分被所述分束器朝向第一檢測器反射，且第二部分被所述分束器朝向所述第二檢測器傳輸。換句話說，基本上僅來自所述第一光源的光被傳輸至所述第一檢測器，且基本上僅來自所述第二光源的光被傳輸至所述第二檢測器。
[0080]在實踐中，由于過濾器和分束器的特性，在所述第一部分中存在長于所述截止波長的波長，而在所述第二部分中存在短于所述截止波長的波長。
[0081]然而，當著眼于第一部分的能含量時，能含量的大部分由短于截止波長的波長構成，而能含量的小部分由長于截止波長的波長構成。能含量利用公式E = hc/A來計算，其中E為光子的能量，h為普朗克常數(shù)，且c為光速。更詳細地，能含量的80%以上、或90%以上、或95%以上由短于截止波長的波長構成。
[0082]此外，當著眼于第一部分的能含量時，能含量的大部分由長于截止波長的波長構成，而能含量的小部分由短于截止波長的波長構成。更詳細地，能含量的80%以上、或90%以上、或95%以上由長于截止波長的波長構成。
[0083]從一側向另一側的所述物質(zhì)流的照亮包括但不限于與所述物質(zhì)流的輸送方向正交的照亮。如圖3所指出的，從一側向另一側的所述物質(zhì)流的照亮可偏離正交照亮例如25°。
[0084]圖4圖示了以上描述的設備的一種應用。由分束元件140接收從物質(zhì)流反射的光線，并根據(jù)波長分成兩部分，且每一部分被傳送至相應的檢測器131、132?；谟筛鱾€檢測器確定以及由處理設備410分析的性能，通過使用利用壓縮空氣的分揀設備420將物質(zhì)流中的物體10分揀到第一容器431或第二容器432中。即，當將物體放入右側容器中時，放出一陣空氣，該空氣將物體推入右側容器內(nèi)。
[0085]換句話說，提供了包括如例如結合圖1-3描述地設置的設備的系統(tǒng)。進一步地，待檢查的物質(zhì)流包括物體10，且所述系統(tǒng)進一步包括:處理裝置410，該處理裝置適于從所述第一檢測器131和所述第二檢測器132接收檢測數(shù)據(jù)并將所述檢測數(shù)據(jù)轉換成分揀數(shù)據(jù)；以及去除裝置420，該去除裝置適于從所述處理裝置接收分揀數(shù)據(jù)并根據(jù)所述分揀數(shù)據(jù)去除所述物質(zhì)流中的物體。分揀數(shù)據(jù)可以是例如是否將物體放入左側容器431或右側容器432中的指示。此外，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)可將去除的物體引導至一個公共位置或替代地引導至幾個不同的位置。
[0086]本領域的技術人員將意識到本發(fā)明決不限于上述實施方式。相反，在所附權利要求的范圍內(nèi)可以做出許多修改和變型。
[0087]例如，如果傳送帶是透明的，則照亮裝置可設置在物質(zhì)流下方而非上方。傳送帶可被滑槽或自由下落路徑替代。掃描元件可在由所述分束元件重新定向的光路中(即，在與所述第一光軸不平行的光路中)設置在所述分束器與所述第二檢測器之間。此外，可使用具有與以上所述的相同的設置的附加光源和檢測器，即，光在到達檢測器之前先通過二向色鏡。此外，只要采用本文中描述的原理，可自由選擇光源和檢測器的組合。
【主權項】
1.一種用于檢查物質(zhì)流(10)的設備(100)，所述設備包括: -第一光源(101)，適于發(fā)出包括在第一波長范圍(Xla-Alb)內(nèi)的波長的第一光束(111)，以用于從一側向另一側照亮所述物質(zhì)流， -第一檢測器(131)，設置成在所述第一光束(111)已被所述物質(zhì)流(10)反射之后在第一檢測區(qū)域(136)接收所述第一光束， -第二光源(102)，適于發(fā)出包括在第二波長范圍(A2a-A2b)內(nèi)的波長的第二光束(112)，以用于在照亮區(qū)域(117)照亮所述物質(zhì)流，其中所述第一波長范圍內(nèi)的任何波長(A1)與所述第二波長范圍內(nèi)的任何波長(入2)不同， -第一檢測器(132)，設置成在所述第二光束(112)已被所述物質(zhì)流(10)反射之后在第二檢測區(qū)域(137)接收所述第二光束， -第一掃描元件(151)，設置在所述物質(zhì)流(10)與所述第二檢測器(132)之間，并適于橫跨所述物質(zhì)流從一側向另一側重新定向所述第二檢測區(qū)域(137)， 進一步包括: -分束元件(140)，設置成在所述第一光束(111)已沿第一光軸(121)被所述物質(zhì)反射之后接收所述第一光束，并設置成在所述第二光束(112)同樣已沿所述第一光軸(121)被所述物質(zhì)反射之后接收所述第二光束， 其中所述分束元件(140)適于通過沿與所述第一光軸(121)不平行的第二光軸(122)重新定向反射的所述第一光束和反射的所述第二光束中的一個而朝向所述第一檢測器(131)引導反射的所述第一光束(111)并朝向所述第二檢測器(132)引導反射的所述第二光束(112)，并且 其中所述掃描元件(151)設置在所述分束元件(140)與所述第二檢測器(132)之間以僅接收反射的所述第一光束和反射的所述第二光束中的反射的所述第二光束。2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述第二光源(102)適于同時從一側向另一側照亮所述物質(zhì)流(10)。3.根據(jù)權利要求1所述的設備，進一步包括第一重新定向元件，所述第一重新定向元件設置成從所述第二光源(102)接收所述第二光束(112)并適于重新定向所述第二光束以從一側向另一側掃掠地照亮所述流。4.根據(jù)權利要求3所述的設備，其中所述重新定向元件和所述第一掃描元件為同一個。5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，進一步包括第二掃描元件，所述第二掃描元件設置在所述物質(zhì)流(10)與所述第一檢測器(131)之間，所述第二掃描元件適于橫跨所述物質(zhì)流從一側向另一側重新定向所述第一檢測區(qū)域(136)。6.根據(jù)權利要求5所述的設備，進一步包括第二重新定向元件，所述第二重新定向元件適于從所述第一光源(101)接收所述第一光束(111)并重新定向所述第一光束以從一側向另一側掃掠地照亮所述流。7.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的設備，其中所述第一光源(101)適于同時從一側向另一側照亮所述物質(zhì)流(10)。8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，其中所述分束元件(140)適于沿第二光軸朝向所述第二檢測器(132)引導反射的所述第二光束(112)并沿第三光軸朝向所述第一檢測器(131)引導反射的所述第一光束(111)，并且其中 所述第二光軸(122)與所述第三光軸(121)之間的角度在20°至160°之間、或在60°至120之間、或在80°至100°之間。9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，其中所述掃描元件為多面鏡和傾斜鏡中的一個。10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，其中所述第一光源選自包括激光器、超連續(xù)光譜激光器、鹵素燈、發(fā)光二極管、熒光管及它們的組合的組。11.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，其中所述第二光源選自包括鹵素燈、發(fā)光二極管、熒光管、激光器、超連續(xù)光譜激光器及它們的組合的組。12.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，其中所述第一光源適于發(fā)出第一光譜，且所述第二光源適于發(fā)出第二光譜，其中所述第一光譜和所述第二光譜部分地重疊。13.根據(jù)權利要求12所述的設備，其中所述設備進一步包括過濾元件(141)，所述過濾元件設置在所述第二光源(102)與待分揀的所述物質(zhì)(10)之間，所述過濾元件適于阻擋所述第一波長范圍(Xia-Aib)內(nèi)的波長。14.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，其中所述分束器為二向色鏡。15.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，其中所述第一檢測器為線檢測器和面檢測器中的一個。16.—種系統(tǒng)，包括每個均根據(jù)權利要求1所述的第一設備和第二設備，其中所述第一設備適于檢查所述流的第一部分，且所述第二設備適于檢查所述流的第二部分，所述第一部分和第二部分僅部分地重疊。17.—種系統(tǒng)，包括根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備以及用于輸送所述物質(zhì)流的輸送裝置，所述輸送裝置優(yōu)選地包括傳送帶、滑槽和自由下落路徑中的至少一個。18.—種系統(tǒng)，包括每個均根據(jù)權利要求1所述的第一設備和第二設備，其中所述第一設備適于檢查所述流的第一面，且所述第二設備適于檢查所述流的第二面，所述第一面和第二面為所述流的相對面。19.根據(jù)權利要求18所述的系統(tǒng)，其中由所述第一設備和所述第二設備檢查的區(qū)域彼此相鄰。20.—種系統(tǒng)，包括根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述物質(zhì)流包括物體(10)，并且所述系統(tǒng)進一步包括: -處理裝置(410)，適于從所述第一檢測器和所述第二檢測器(131、132)接收檢測數(shù)據(jù)并將所述檢測數(shù)據(jù)轉換成分揀數(shù)據(jù)；以及 -去除裝置(420)，適于從所述處理裝置接收分揀數(shù)據(jù)并根據(jù)所述分揀數(shù)據(jù)從所述物質(zhì)流中去除物體。
【文檔編號】G01N21/85GK105874321SQ201480068050
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年11月3日
【發(fā)明人】哈特穆特·哈貝克, 迪爾克·巴爾塔扎
【申請人】陶朗分選股份有限公司