【手続補正書】
【提出日】令和3年11月12日(2021.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
LIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類及び回収システムであって、サンプル供給ユニット（１）、表面処理ユニット（２）、材料配置ユニット（３）、LIBS解析及び検出ユニット（４）、移動ユニット（５）、並びに分類及び回収ユニット（６）を備え、前記サンプル供給ユニット（１）が、傾斜台を介して前記移動ユニット（５）に連結され、配置されたサンプルが、前記移動ユニット（５）上に位置付けられたコンベヤベルト上にスライドされ、前記移動ユニット（５）が、前記システムの様々な部分を共に直列で連結し前記システムの前記様々な部分における前記サンプルの移動運動を実現するために、ステッパモータを使用することによって前記コンベヤベルトを駆動するように構成され、前記表面処理ユニット（２）が、前記サンプル供給ユニット（１）の後端部に配置されていることで、前記サンプルの表面は表面処理ユニット（２）によって素早く処理され、次いで、前記サンプルが、前記移動ユニット（５）によって前記材料配置ユニット（３）に移動され、前記材料配置ユニット（３）が、三次元形態走査センサによって前記サンプルのプロファイル情報を走査するように構成され、当該情報をケーブルを介して前記LIBS解析及び検出ユニット（４）に送信し、前記サンプルが、前記移動ユニット（５）によって前記LIBS解析及び検出ユニット（４）に更に移動され、前記LIBS解析及び検出ユニット（４）は、前記サンプルが通過するときに前記材料配置ユニット（３）から同期信号を受信するとともに前記コンベヤベルトの速度に従ってレーザーを放出して、処理された前記サンプルの前記表面を照射し、前記サンプルのグレード情報を特定するため、スペクトル信号が収集及び処理のために光ファイバによって分光計の中に導入され、検出された前記サンプルが、前記移動ユニット（５）によって前記分類及び回収ユニット（６）に移動され、検出された前記サンプルの前記グレード情報に基づいて、前記サンプルが、種々のバスケットを通過するときに、傾斜台を介してそれぞれのバスケットの中にスライドされる、システム。
【請求項２】
前記サンプル供給ユニットが、重なりを避けるために廃棄航空機アルミニウムのサンプルを連続的に配置するように構成され、前記サンプル供給ユニットが、振動プレートと前記振動プレートの出口位置に取り付けられた傾斜台とから成り、材料供給プロセス中に、前記サンプルが前記振動プレートの中に配置され、振動によって前記振動プレートの出口に移動し、前記サンプルが、前記振動プレートの効果で一列に配置され、前記振動プレートの出口と前記傾斜台の出口とにはそれぞれバッフルが設けられており、前記サンプルが前記振動プレートの出口を通って前記傾斜台の中に入った後で、前記バッフルは、後続サンプルの更なる進入を防止するために閉じられ、前記コンベヤベルト上のトレイが前記傾斜台の底部に到達したときに、前記傾斜台のバッフルが、前記サンプルの落下のために開かれ次いで閉じられ、その後、材料供給プロセスの次のラウンドが開始し、前記材料供給プロセス中に、前記振動プレートが常に振動状態にあり、前記出口のバッフルが閉じられたときに、前記サンプルが、前記材料供給プロセスを継続するために、前記振動プレート上に掃き落とされることとなり、前記傾斜台内に前記サンプルがあるときには前記振動プレートの前記出口のバッフルが常に閉じられた状態にあり、前記傾斜台内にサンプルがなく且つ前記傾斜台のバッフルが閉じているときにのみ、前記振動プレートの前記出口のバッフルが開かれるように、２つの前記バッフルがチェーン制御される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記表面処理ユニットが、滑らかで清浄な検出表面を得るために、油、塗料、コーティングなどを有する前記航空機アルミニウムのサンプルの前記表面を素早く処理するように構成され、前記表面処理ユニットが、光電スイッチ、締め付けデバイス、及び高速グラインディングデバイスから成り、前記光電スイッチが、前記締め付けデバイスの上流の前記コンベヤベルトの両側に取り付けられ、サンプルが通過するときに、前記光電スイッチがブロックされ、かかる情報が信号ラインを介して前記締め付けデバイスに供給され、前記締め付けデバイスが、前記サンプルが到着したときに移動トレイの中央にある前記サンプルを固定するように構成され、同時に、前記締め付けデバイスの直上の前記高速グラインディングデバイスが、下に降りて、前記サンプルの表面上の前記塗料又は前記コーティングを５００μm以上の研削厚さで研削することによって、検出される前記サンプルの表面が、滑らかで清浄な金属表面となり、研削後に、前記締め付けデバイスが前記サンプルを解放し、前記サンプルが次の作業手順に運ばれる、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記材料配置ユニットが、三次元形態走査センサを使用して前記サンプルの表面プロファイル情報を走査することによって、前記サンプルの形状及び高さ情報を特定し、前記サンプルのプロファイル及び高さ情報を記録し、かかる情報をケーブルを介して前記LIBS解析及び検出ユニット（４）に送るように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記LIBS解析及び検出ユニットが、前記サンプルの前記グレードを素早く検出し特定するように構成され、パルスレーザー、レーザー光路、光ファイバ分光計、及びLIBS解析ソフトウェアが設けられたコンピュータなどから成り、前記サンプルが前記コンベヤベルトによって検出エリアに搬送された後で、前記パルスレーザーからのレーザーパルスが、前記レーザー光路を通って集中され、処理された前記サンプルの前記表面を励起し、前記分光計が、前記光ファイバを介して特性要素を励起することによって生成されたスペクトル情報を受信し、前記分光計の出力信号が、ネットワークケーブルを介して前記コンピュータに通信され、前記LIBS解析ソフトウェアが設けられた前記コンピュータが、受信した前記スペクトル情報をリアルタイムで解析し、前記スペクトル情報を分類及び特定し、前記分類及び特定の結果をサンプルトレイ上で運ばれる電子ラベルに書き込む、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記移動ユニットは、前記システムが自動的な伝達を実現することを可能にし、ステッパモータ、コンベヤベルト、及びトレイから成り、前記コンベヤベルトが、ループ形状に配置され、安定的で信頼できる搬送を確実にするために、前記ステッパモータと前記コンベヤベルトの間でチェーン伝達が利用され、前記トレイが、前記コンベヤベルト上に配置され、複数のステップで移動し、各移動するステップの長さが、前記トレイの長さであり、電子ラベルが前記トレイ上に設けられ、前記LIBS解析及び検出ユニット（４）が、前記トレイ内の前記サンプルの分類情報を前記電子ラベルに書き込むことになっている、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記分類及び回収ユニットが、種々のグレードのアルミニウムサンプルの自動的な分類及び回収を実行し、種々のサンプル分類情報を含む幾つかの搬送デバイス、及びガス圧デバイスから成り、搬送システムが、バッフル、傾斜台、及びバスケットを含み、各搬送ポートにバッフルが設けられ、各搬送ポートが傾斜台を介してそれぞれのバスケットに連結され、搬送ポートにおける特定デバイスが、トレイ上の電子ラベルの内容に従って搬送を実行するべきか否かを決定することができ、搬送ポート情報と一致した情報を有する前記トレイが通過したときに、前記バッフルが開かれ、前記ガス圧デバイスが押し上げられて、前記サンプルを前記バスケットの中に搬送する、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
１ブロック／秒の検出速度で９０％以上の分類及び回収の正確率が実現される、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
油、塗料、又はコーティングを含み得る、検出される航空機アルミニウムのサンプルの前記表面に対する特定の要件が存在しない、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
非限定的に、航空機アルミニウム合金の分類及び回収において使用される、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】レーザー誘起ブレークダウン（ＬＩＢＳ）技術に基づく自動化された航空機アルミニウムスクラップ分類システム
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2017年11月16日に出願された中国特許出願第201711139983.7号からの優先権を主張する、2018年11月14日に出願された国際出願番号第PCT/US2018/060932号の日本国内移行出願である。
【０００２】
本発明は、航空機アルミニウム合金分類及び回収技術の分野に属し、特に、LIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類及び回収システムを提供する。該システムは、航空機アルミニウムの大きなバッチの自動分類、検出、及び回収に適している。
【背景技術】
【０００３】
アルミニウム合金は、航空産業で最も広く使用される非鉄金属構造材料の一種であり、合金組成の追加とその物理的特性の違いにより、グレードの異なるアルミニウム合金は、航空機の用途において比較的大きな違いを有する。例えば、2XXXシリーズのアルミニウム銅合金は、航空機の構造物において広く使用され、7XXXシリーズのアルミニウム合金は、超高強度を有し、したがって、航空機のフレーム及び高強度アクセサリに非常に適している。
【０００４】
航空機の退役に際して、大量の航空機アルミニウム合金が、回収される必要がある。アルミニウムの多くのグレードが航空機で使用されており、それらの価格は大幅に異なっている。例えば、現在の市場では、2XXXシリーズのアルミニウム合金の価格は、約20,000元（RMB）／トンであり、6XXXシリーズのアルミニウム合金の価格は、約40,000から50,000元（RMB）／トンであり、一方で、7XXXシリーズのアルミニウム合金の価格は、約70,000元（RMB）／トンである。一般的な回収方法は、航空機から取り出された種々のシリーズのアルミニウム合金の全てを共に混合して、アルミニウムのインゴットを作製することであり、市場価格は、約20,000元（RMB）／トンに過ぎない。アルミニウムインゴットの価値が、大幅に低くなっている。
【０００５】
更に、風力分離、磁気分離、浮選分離、重力分離、渦流分離などの、廃棄金属に一般的に使用されている現在の分類及び回収技術では、廃棄金属の成分組成を特定できないため、合金の組成、シリーズ、又はグレードによる、異なる様々な廃棄金属の分類及び回収を実現することができない。
【０００６】
レーザー誘起ブレークダウン分光（LIBS）技術は、主としてパルスレーザーを使用して、金属表面を励起させる。それによって、原子内の電子が遷移を受け、プラズマ雲をもたらし、スペクトルを発し、次いで、種々の成分のスペクトル情報が、スペクトル検出器によって取得され得る。本技術は、金属組成を解析し、解析結果に従って、廃棄金属要素の種々の材料を正確に特定するために使用され得る。LIBS検出技術は、金属と直接接触することを必要としない。それは、オンライン試験及び大規模分類に適しており、高い検出効率を有する。
【発明の概要】
【０００７】
LIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類及び回収システムであって、６つの部分、すなわち、サンプル供給ユニット（１）、表面処理ユニット（２）、材料配置ユニット（３）、LIBS解析及び検出ユニット（４）、移動ユニット（５）、並びに分類及び回収ユニット（６）を備え、サンプル供給ユニット（１）が、傾斜台を介して移動ユニット（５）に連結され、配置されたサンプルが、移動ユニット（５）上に位置付けられたコンベヤベルト上にスライドされ、移動ユニット（５）が、システムの様々な部分を共に直列で連結しシステムの様々な部分におけるサンプルの移動運動を実現するために、ステッパモータを使用することによってコンベヤベルトを駆動するように構成され、表面処理ユニット（２）が、サンプル供給ユニット（１）の後端部に配置され、それによって、サンプルの表面が、表面処理デバイスによって素早く処理され、次いで、サンプルが、移動ユニット（５）によって材料配置ユニット（３）に移動され、材料配置ユニット（３）が、三次元形態走査センサによってサンプルのプロファイル情報を走査するように構成され、この情報をケーブルを介してLIBS解析及び検出ユニット（４）に送信し、サンプルが、移動ユニット（５）によってLIBS解析及び検出ユニット（４）に更に移動され、LIBS解析及び検出ユニット（４）は、サンプルが通過するときに、材料配置ユニット（３）から同期信号を受信するとともにコンベヤベルトの速度に従ってレーザーを放出し、処理されたサンプルの表面を照射し、スペクトル信号が、サンプルのグレード情報を特定するため、収集及び処理のために光ファイバによって分光計の中に導入され、検出されたサンプルが、移動ユニット（５）によって分類及び回収ユニット（６）に移動され、検出されたサンプルのグレード情報に基づいて、サンプルが、種々のバスケットを通過するときに、傾斜台を介してそれぞれのバスケットの中にスライドされる、システム。
【０００８】
本開示の航空機アルミニウム分類及び回収システムの他の態様が、以下の詳細な説明、添付の図面、及び別記の特許請求の範囲により、明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】LIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類及び回収システムのブロック図であり、該システムのユニット間の連結関係を示す。
【図２】LIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類及び回復システムの構造図であり、振動プレート１０１、傾斜台１０２、光電スイッチ２０１、締め付けデバイス２０２、高速グラインディングデバイス２０３、三次元形態走査センサ３０１、パルスレーザー４０１、レーザー光路４０２、光ファイバ分光計４０３、LIBS解析ソフトウェアが設けられたコンピュータ４０４、ステッパモータ５０１、コンベヤベルト５０２、トレイ５０３、バッフル６０１、傾斜台６０２、バスケット６０３、及びガス圧デバイス６０４を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、LIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類及び回収システムを提供する。該システムは、自動的な供給及び表面処理を実現することができ、LIBS解析を通じてサンプルが属するグレードに関してサンプルを素早く検出及び特定し、最後に、種々のサンプルのグレードに従ってサンプルを完全に自動的に分類及び回収する。該システムは、速い検出速度及び高い検出精度を有する。それは、航空機アルミニウムの自動的なオンラインの検出及び分類に適している。
【００１１】
本発明は、LIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類及び回収システムであって、６つの部分、すなわち、サンプル供給ユニット１、表面処理ユニット２、材料配置ユニット３、LIBS解析及び検出ユニット４、移動ユニット５、並びに分類及び回収ユニット６を備える、システムを提供する。
【００１２】
サンプル供給ユニット１が、傾斜台を介して移動ユニット５に連結され、配置されたサンプルが、移動ユニット５上に位置付けられたコンベヤベルト上にスライドされ、移動ユニット５が、システムの様々な部分を共に直列で連結しシステムの様々な部分内のサンプルの移動運動を実現するために、ステッパモータを使用することによってコンベヤベルトを駆動するように構成され、表面処理ユニット２が、サンプル供給ユニット１の後端部に配置され、それによって、サンプルの表面が、表面処理デバイスによって素早く処理され、次いで、サンプルが、移動ユニット５によって材料配置ユニット３に移動され、材料配置ユニット３が、三次元形態走査センサによってサンプルのプロファイル情報を走査するように構成され、この信号をLIBS解析及び検出ユニット４に送信し、サンプルが、移動ユニット５によってLIBS解析及び検出ユニット４に更に移動され、LIBS解析及び検出ユニット４は、サンプルが通過するときに材料配置ユニット３から同期信号を受信するとともにレーザーを放出して、処理されたサンプルの表面を照射し、スペクトル信号が、サンプルのグレード情報を特定するため、収集及び処理のために光ファイバによって分光計の中に導入され、検出されたサンプルが、移動ユニット５によって分類及び回収ユニット６に移動され、検出されたサンプルのグレード情報に基づいて、サンプルが、種々のバスケットを通過するときに、傾斜台を介してそれぞれのバスケットの中にスライドされる。
【００１３】
図１は、本発明のユニット間の連結関係を示し、図２は、本発明のユニットのレイアウトを示している。
【００１４】
本発明におけるサンプル供給ユニット１は、重なりを避けるために廃棄航空機アルミニウムのサンプルを連続的に配置するように構成され、材料供給ユニットは、振動プレートと振動プレートの出口位置に取り付けられた傾斜台とから成り、材料供給プロセス中に、サンプルは、振動プレートの中に配置され、振動によって振動プレートの出口に移動し、それと同時に、材料は、振動プレートの効果で一列に配置され、振動プレートの出口と傾斜台の出口とにはそれぞれバッフルが設けられ、それによって、材料が振動プレートの出口を通って傾斜台の中に入った後で、バッフルが、材料の更なる進入を防止するために閉じられ、コンベヤベルト上のトレイが傾斜台の底部に到達したときに、傾斜台のバッフルは、材料の落下のために開かれ次いで閉じられ、その後、材料供給プロセスの次のラウンドが開始し、材料供給プロセス中に、振動プレートは常に振動状態にあり、出口のバッフルが閉じられたときに、材料は、材料供給プロセスを継続するために、振動プレート上に掃き落とされることとなり、傾斜台内に材料があるときに、振動プレートの出口のバッフルが常に閉じられた状態にあり、傾斜台内に材料がなく且つ傾斜台のバッフルが閉じているときにのみ、振動プレートの出口のバッフルが開かれるように、２つのバッフルはチェーン制御される。
【００１５】
本発明における表面処理ユニット２は、滑らかで清浄な検出表面を得るために、油、塗料、コーティングなどを有する航空機アルミニウムのサンプルの表面を素早く処理するように構成され、表面処理ユニットは、光電スイッチ、締め付けデバイス、及び高速グラインディングデバイスから成り、光電スイッチは、締め付けデバイスの上流のコンベヤベルトの両側に取り付けられ、サンプルが通過するときに、光電スイッチがブロックされ、かかる情報が信号ラインを介して締め付けデバイスに供給され、締め付けデバイスは、サンプルが到着したときに移動トレイの中央にあるサンプルを固定するように構成され、それと同時に、締め付けデバイスの直上の高速グラインディングデバイスが、下に降りて、サンプルの表面上の塗料又はコーティングを研削し、研削厚さは５００μm以上であり、研削面積は１mm2以上であり、それによって、検出されるサンプルの表面は、滑らかで清浄な金属表面となり、研削後に、締め付けデバイスはサンプルを解放し、サンプルは、次の作業手順に運ばれる。
【００１６】
本発明における材料配置ユニット３は、三次元形態走査センサを使用してサンプルの表面プロファイル情報を走査することによって、材料の形状及び高さ情報を特定し、サンプルのプロファイル及び高さ情報を記録し、かかる情報をケーブルを介してLIBS検出ユニット４に送るように構成されている。
【００１７】
本発明におけるLIBS解析及び検出ユニット４は、サンプルのグレードを素早く検出し特定するように構成され、パルスレーザー、レーザー光路、光ファイバ分光計、及びLIBS解析ソフトウェアが設けられたコンピュータなどから成り、サンプルがコンベヤベルトによって検出エリアに搬送された後で、パルスレーザーからのレーザーパルスが、レーザー光路を通って集中され、処理されたサンプルの表面を励起し、分光計が、光ファイバを介して特性要素を励起することによって生成されたスペクトル情報を受信し、分光計の出力信号が、ネットワークケーブルを介してコンピュータに通信され、LIBS解析ソフトウェアが設けられたコンピュータが、受信したスペクトル情報をリアルタイムで解析し、該スペクトル情報を分類及び特定し、分類及び特定の結果をサンプルトレイ上で運ばれる電子ラベルの中に書き込む。LIBS解析及び検出ユニットは、１ブロック／秒の検出速度で９０％以上の検出の正確率を実現することができる。
【００１８】
本発明における移動ユニット５は、該システムが自動的な伝達を実現することを可能にし、ステッパモータ、コンベヤベルト、及びトレイから成り、コンベヤベルトは、ループ形状に配置され、安定的で信頼できる搬送を確実にするために、ステッパモータとコンベヤベルトの間でチェーン伝達が利用され、トレイは、コンベヤベルト上に配置され、複数のステップで移動し、各移動するステップの長さは、トレイの長さであり、電子ラベルがトレイ上に設けられ、この電子ラベルの中に、LIBS解析及び検出ユニット４が、トレイ内のサンプルの分類情報を書き込むことになっている。
【００１９】
本発明における分類及び回収ユニット６は、種々のグレードのアルミニウムサンプルの自動的な分類及び回収を実行し、種々のサンプル分類情報を含む幾つかの搬送デバイス、及びガス圧デバイスから成り、搬送システムは、バッフル、傾斜台、及びバスケットを含み、各搬送ポートにバッフルが設けられ、各搬送ポートが傾斜台を介してそれぞれのバスケットに連結され、搬送ポートにおける特定デバイスが、トレイ上の電子ラベルの内容に従って搬送を実行するべきか否かを決定することができ、搬送ポート情報と一致した情報を有するトレイが通過したときに、バッフルが開かれ、ガス圧デバイスが押し上げられて、サンプルをバスケットの中に搬送する。
【００２０】
先行技術と比較して、本発明は、以下の利点を有する。すなわち、本発明は、LIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類及び回収システムを提供し、合金の組成又はグレードに従って正確で速いオンラインの分類解析を実現することができる。サンプル供給、移動、表面処理、解析、及び分類のプロセスが、自動的に実現され得る。該システムは、速い解析速度及び高い分類精度を有する。
【００２１】
図２は、本発明の具体的な実施形態であり、本発明の具体的な実施形態は、図２を参照しながら更に詳細に説明されることとなる。本発明の実施態様のプロセス及び効果が、例示的なやり方で説明されることとなる。他の同様な分類解析課題も、参照することによって解決され得るが、それらの実施例に限定されるものではない。
【００２２】
本実施形態では、廃棄航空機アルミニウムの３つのシリーズ、すなわち、2XXXシリーズ、7XXXシリーズ、及び鋳造アルミニウムA356が、分類向けに選択されている。実際の必要性に応じて、他の種類のシリーズも分類向けに追加されてよい。2XXXシリーズのアルミニウム合金は、主として、最高含有量の銅を含み、7XXXシリーズのアルミニウム合金は、主として、亜鉛成分及びマグネシウム成分を含み、A356合金は、典型的なアルミニウムシリコンマグネシウム合金である。サンプルの高さは、１cmから１０cmの範囲であり、形状は、比較的不規則である。表面は、５００μm以上の厚さの塗料又はコーティング層を有する。サンプルの数は、３１１２ブロックである。サンプルは、本発明のLIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類及び回収システムを使用することによって分類される。
【００２３】
本実施形態のLIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類及び回収システムは、サンプル供給ユニット１、表面処理ユニット２、材料配置ユニット３、LIBS解析及び検出ユニット４、移動ユニット５、並びに分類及び回収ユニット６を備える。
【００２４】
材料供給ユニット１は、振動プレート１０１と振動プレートの出口位置に取り付けられた傾斜台１０２から成る。材料供給プロセス中に、サンプルが、振動プレートの中に配置され、振動によって振動プレートの出口に移動し、それと同時に、材料が、振動プレートの効果で一列に配置される。振動プレートの出口と傾斜台の出口には、それぞれ、バッフルが設けられ、それによって、材料が振動プレートの出口を通って傾斜台の中に入った後で、振動プレートのバッフル１０３は、材料の更なる進入を防止するために閉じられる。コンベヤベルト上のトレイが傾斜台の底部に到達したときに、傾斜台のバッフル１０４は、材料の落下のために開かれ、次いで閉じられ、その後に、材料供給プロセスの次のラウンドが開始する。材料供給プロセス中に、振動プレートは、常に振動状態にあり、振動プレートのバッフルが閉じられたときに、材料は、材料供給プロセスを継続するために、振動プレート上に掃き落とされることとなる。傾斜台内に材料があるときに、振動プレートの出口のバッフルは常に閉じられた状態にあり、傾斜台内に材料がなく且つ傾斜台のバッフルが閉じているときにのみ、振動プレートの出口のバッフルが開かれるように、２つのバッフルはチェーン制御される。
【００２５】
表面処理ユニット２は、光電スイッチ２０１、締め付けデバイス２０２、及び高速グラインディングデバイス２０３（この実施例では、高速フライス盤）から成る。光電スイッチは、締め付けデバイスの上流のコンベヤベルトの両側に取り付けられている。サンプルが通過したときに、光電スイッチがブロックされ、かかる情報が、信号ラインを介して締め付けデバイスに供給される。サンプルが到着したときに、締め付けデバイスは、移動トレイの中央にあるサンプルを固定するように構成され、それと同時に、締め付けデバイスの直上の高速グラインディングデバイスが、下に降りて、サンプル表面上の塗料又はコーティングを研削し、研削厚さは５００μm以上であり、研削面積は１mm2以上である。それによって、検出されるサンプルの表面は、滑らかで清浄な金属表面となる。研削後に、締め付けデバイスは、サンプルを解放し、サンプルは、次の作業手順に運ばれる。
【００２６】
材料配置ユニット３は、三次元形態走査センサ３０１を使用してサンプルの表面プロファイル情報を走査することによって、材料の形状及び高さ情報を特定し、サンプルのプロファイル及び高さ情報を記録し、かかる情報をケーブルを介してLIBS検出ユニット４に送る。
【００２７】
LIBS解析及び検出ユニット４は、パルスレーザー４０１、レーザー光路４０２、光ファイバ分光計４０３、及びLIBS解析ソフトウェアが設けられたコンピュータ４０４から成る。コンベヤベルトによってサンプルが検出エリアに搬送された後で、パルスレーザーからのレーザーパルスが、レーザー光路を通って集中され、処理されたサンプルの表面を励起させ、分光計が、光ファイバを介して特性要素を励起させることによって生成されたスペクトル情報を受信し、分光計の出力信号が、ネットワークケーブルを介してコンピュータに通信される。LIBS解析ソフトウェアが設けられたコンピュータは、受信したスペクトル情報をリアルタイムで解析し、該スペクトル情報を分類及び特定し、分類及び特定の結果をサンプルトレイ上で運ばれる電子ラベルの中に書き込む。LIBS解析及び検出ユニットは、１ブロック／秒の検出速度で９０％以上の検出の正確率を実現することができる。
【００２８】
移動ユニット５は、ステッパモータ５０１、コンベヤベルト５０２、及びトレイ５０３から成り、コンベヤベルトは、ループ形状に配置されている。安定的で信頼できる搬送を確実にするために、ステッパモータとコンベヤベルトの間でチェーン伝達が利用される。トレイは、コンベヤベルト上に配置され、複数のステップで移動され、各移動ステップの長さは、トレイの長さである。電子ラベルがトレイ上に設けられ、この電子ラベルの中に、LIBS解析及び検出ユニット４が、トレイ内のサンプルの分類情報を書き込むことになっている。
【００２９】
分類及び回収ユニット６は、３つの異なるサンプル（2XXX、7XXX、A356）向けの搬送システム、及びガス圧デバイス６０４を備える。搬送システムは、バッフル６０１、傾斜台６０２、及びバスケット６０３を含む。各搬送ポートには、バッフルが設けられ、傾斜台を介してそれぞれのバスケットに連結されている。搬送ポートにおける特定デバイスが、トレイ上の電子ラベルの内容に従って搬送を実行するべきか否かを決定することができる。搬送ポート情報と一致した情報を有するトレイが通過したときに、バッフルが、開かれ、ガス圧デバイスが、押し上げられて、サンプルをバスケットの中に搬送する。
【００３０】
分類及びリサイクルプロセス。すなわち、廃棄航空機アルミニウムのサンプル（本明細書で、以後、サンプルと称される）は、サンプル供給ユニット１上に放出され、サンプル供給ユニットは、サンプルを一列に配置し、サンプルは、傾斜台を通って、幾つかの移動トレイから成る移動ユニット５の中に入る。移動ユニットは、モータによって駆動され、一定の速度で回転し、サンプルを次の作業手順ユニットに運ぶ。表面処理ユニット２は、高速機械グラインディングによってサンプルの表面上の塗料又はコーティング層を研削し、それによって、検出されるサンプルの表面が、滑らかで清浄な金属表面になる。サンプルが、材料配置ユニット３を通過するときに、サンプルのプロファイル情報が、三次元形態走査センサによって走査され、LIBS解析及び検出ユニット４に送られ、サンプルが通過する時及びレーザーが検出のために放出される時を、LIBS解析ユニットに知らせる。LIBS解析及び検出ユニット４は、サンプル内の特性要素情報を解析し、種々のグレードのサンプルの成分組成内の差異に従ってサンプルを区別し、サンプルの分類を完了するように、そのグレードに対応するバスケットの中にサンプルを入れるために、そのサンプルがそのバスケットに移動された時を、分類及び回収ユニット６に知らせる。
【００３１】
全体で３１１２の航空機アルミニウムのサンプルのブロックが、LIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類システムによって分類され、各サンプルブロック用の試験時間は、１秒以下である。全体の分類結果は、以下の通りである。すなわち、
2021503604.tif 000001
【００３２】
さらに、本開示は以下の条項による実施例を含む。
【００３３】
条項１．
LIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類及び回収システムであって、サンプル供給ユニット（１）、表面処理ユニット（２）、材料配置ユニット（３）、LIBS解析及び検出ユニット（４）、移動ユニット（５）、並びに分類及び回収ユニット（６）を備え、前記サンプル供給ユニット（１）が、傾斜台を介して前記移動ユニット（５）に連結され、配置されたサンプルが、前記移動ユニット（５）上に位置付けられたコンベヤベルト上にスライドされ、前記移動ユニット（５）が、前記システムの様々な部分を共に直列で連結し前記システムの前記様々な部分における前記サンプルの移動運動を実現するために、ステッパモータを使用することによって前記コンベヤベルトを駆動するように構成され、前記表面処理ユニット（２）が、前記サンプル供給ユニット（１）の後端部に配置されていることで、前記サンプルの表面は表面処理ユニット（２）によって素早く処理され、次いで、前記サンプルが、前記移動ユニット（５）によって前記材料配置ユニット（３）に移動され、前記材料配置ユニット（３）が、三次元形態走査センサによって前記サンプルのプロファイル情報を走査するように構成され、当該情報をケーブルを介して前記LIBS解析及び検出ユニット（４）に送信し、前記サンプルが、前記移動ユニット（５）によって前記LIBS解析及び検出ユニット（４）に更に移動され、前記LIBS解析及び検出ユニット（４）は、前記サンプルが通過するときに前記材料配置ユニット（３）から同期信号を受信するとともに前記コンベヤベルトの速度に従ってレーザーを放出して、処理された前記サンプルの前記表面を照射し、前記サンプルのグレード情報を特定するため、スペクトル信号が収集及び処理のために光ファイバによって分光計の中に導入され、検出された前記サンプルが、前記移動ユニット（５）によって前記分類及び回収ユニット（６）に移動され、検出された前記サンプルの前記グレード情報に基づいて、前記サンプルが、種々のバスケットを通過するときに、傾斜台を介してそれぞれのバスケットの中にスライドされる、システム。
条項２．
前記サンプル供給ユニットが、重なりを避けるために廃棄航空機アルミニウムのサンプルを連続的に配置するように構成され、前記サンプル供給ユニットが、振動プレートと前記振動プレートの出口位置に取り付けられた傾斜台とから成り、材料供給プロセス中に、前記サンプルが前記振動プレートの中に配置され、振動によって前記振動プレートの出口に移動し、前記サンプルが、前記振動プレートの効果で一列に配置され、前記振動プレートの出口と前記傾斜台の出口とにはそれぞれバッフルが設けられており、前記サンプルが前記振動プレートの出口を通って前記傾斜台の中に入った後で、前記バッフルは、後続サンプルの更なる進入を防止するために閉じられ、前記コンベヤベルト上のトレイが前記傾斜台の底部に到達したときに、前記傾斜台のバッフルが、前記サンプルの落下のために開かれ次いで閉じられ、その後、材料供給プロセスの次のラウンドが開始し、前記材料供給プロセス中に、前記振動プレートが常に振動状態にあり、前記出口のバッフルが閉じられたときに、前記サンプルが、前記材料供給プロセスを継続するために、前記振動プレート上に掃き落とされることとなり、前記傾斜台内に前記サンプルがあるときには前記振動プレートの前記出口のバッフルが常に閉じられた状態にあり、前記傾斜台内にサンプルがなく且つ前記傾斜台のバッフルが閉じているときにのみ、前記振動プレートの前記出口のバッフルが開かれるように、２つの前記バッフルがチェーン制御される、条項１に記載のシステム。
条項３．
前記表面処理ユニットが、滑らかで清浄な検出表面を得るために、油、塗料、コーティングなどを有する前記航空機アルミニウムのサンプルの前記表面を素早く処理するように構成され、前記表面処理ユニットが、光電スイッチ、締め付けデバイス、及び高速グラインディングデバイスから成り、前記光電スイッチが、前記締め付けデバイスの上流の前記コンベヤベルトの両側に取り付けられ、サンプルが通過するときに、前記光電スイッチがブロックされ、かかる情報が信号ラインを介して前記締め付けデバイスに供給され、前記締め付けデバイスが、前記サンプルが到着したときに移動トレイの中央にある前記サンプルを固定するように構成され、同時に、前記締め付けデバイスの直上の前記高速グラインディングデバイスが、下に降りて、前記サンプルの表面上の前記塗料又は前記コーティングを５００μm以上の研削厚さで研削することによって、検出される前記サンプルの表面が、滑らかで清浄な金属表面となり、研削後に、前記締め付けデバイスが前記サンプルを解放し、前記サンプルが次の作業手順に運ばれる、条項１又は２に記載のシステム。
条項４．
前記材料配置ユニットが、三次元形態走査センサを使用して前記サンプルの表面プロファイル情報を走査することによって、前記サンプルの形状及び高さ情報を特定し、前記サンプルのプロファイル及び高さ情報を記録し、かかる情報をケーブルを介して前記LIBS解析及び検出ユニット（４）に送るように構成されている、条項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
条項５．
前記LIBS解析及び検出ユニットが、前記サンプルの前記グレードを素早く検出し特定するように構成され、パルスレーザー、レーザー光路、光ファイバ分光計、及びLIBS解析ソフトウェアが設けられたコンピュータなどから成り、前記サンプルが前記コンベヤベルトによって検出エリアに搬送された後で、前記パルスレーザーからのレーザーパルスが、前記レーザー光路を通って集中され、処理された前記サンプルの前記表面を励起し、前記分光計が、前記光ファイバを介して特性要素を励起することによって生成されたスペクトル情報を受信し、前記分光計の出力信号が、ネットワークケーブルを介して前記コンピュータに通信され、前記LIBS解析ソフトウェアが設けられた前記コンピュータが、受信した前記スペクトル情報をリアルタイムで解析し、前記スペクトル情報を分類及び特定し、前記分類及び特定の結果をサンプルトレイ上で運ばれる電子ラベルに書き込む、条項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
条項６．
前記移動ユニットは、前記システムが自動的な伝達を実現することを可能にし、ステッパモータ、コンベヤベルト、及びトレイから成り、前記コンベヤベルトが、ループ形状に配置され、安定的で信頼できる搬送を確実にするために、前記ステッパモータと前記コンベヤベルトの間でチェーン伝達が利用され、前記トレイが、前記コンベヤベルト上に配置され、複数のステップで移動し、各移動するステップの長さが、前記トレイの長さであり、電子ラベルが前記トレイ上に設けられ、前記LIBS解析及び検出ユニット（４）が、前記トレイ内の前記サンプルの分類情報を前記電子ラベルに書き込むことになっている、条項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
条項７．
前記分類及び回収ユニットが、種々のグレードのアルミニウムサンプルの自動的な分類及び回収を実行し、種々のサンプル分類情報を含む幾つかの搬送デバイス、及びガス圧デバイスから成り、搬送システムが、バッフル、傾斜台、及びバスケットを含み、各搬送ポートにバッフルが設けられ、各搬送ポートが傾斜台を介してそれぞれのバスケットに連結され、搬送ポートにおける特定デバイスが、トレイ上の電子ラベルの内容に従って搬送を実行するべきか否かを決定することができ、搬送ポート情報と一致した情報を有する前記トレイが通過したときに、前記バッフルが開かれ、前記ガス圧デバイスが押し上げられて、前記サンプルを前記バスケットの中に搬送する、条項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
条項８．
１ブロック／秒の検出速度で９０％以上の分類及び回収の正確率が実現される、条項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
条項９．
油、塗料、又はコーティングを含み得る、検出される航空機アルミニウムのサンプルの前記表面に対する特定の要件が存在しない、条項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
条項１０．
非限定的に、航空機アルミニウム合金の分類及び回収において使用される、条項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
【００３４】
航空機アルミニウム分類及び回復システムの様々な態様が示され説明されたが、当業者は、明細書を読むことで変更を想起し得る。本出願は、かかる変形例を含み、且つ特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。