(57)【要約】  物体を前進させるための前進手段（１０１）、前進している物体により変化される放射線を放射するように働く放射手段（１０７）、変化される放射線を検出するように働く検出手段（１０３）、及び、変化される放射線を分析するように働く分析手段（１０６）を包含する、物体を識別及び／又は選別する装置。スペクトル解析器（１０４）は、物体の色及び／又は組成を決定するため可視スペクトル中の複数の狭波長帯域における変化される放射線を検出するように働く。システムは、また、物体により変化され不可視波長スペクトル中にある放射線を分析するために不可視波長スペクトルにおいて作動できるスペクトル解析器（１０５）をさらに含んでいてよい。システムは、さらに、カラーカメラ（１０２）、及び物体により変化されている放射線にカメラ画像解釈を適用する手段を含んでいてよい。分析手段（１０６）は、前進手段（１０１）から必要な又は不要な物体を放出するために圧縮空気ノズル（１０９）のための空気弁の作動を制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の混合物から、肉眼又はカラーカメラでは検出できない、物体の色に関する特定の特性を呈する物体を分ける方法であって、前記混合物を前進させること、放射線を使用して、前記混合物の部分が前記特性を呈するかを決定すること、そして、混合物の所定の部分として前記特性を呈する物体を混合物から分けることを包含する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記決定することが、可視スペクトル中の複数の狭波長帯域において前記部分により変化される放射線を分析することを含んでいる方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記複数が少なくとも５である方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の方法において、各波長帯域がわずか５０ナノメータの幅である方法。
【請求項５】
前記物体の色そしてそれにより前記物体がＣＭＹＫ印刷物であるか否かを決定する、請求項２ないし４のいずれか１項に記載の方法において、前記帯域が５５０ナノメータの領域における帯域及び６５０ナノメータの領域における帯域を含んでいる方法。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれか１項に記載の方法において、変化される放射線にカメラ画像解釈をさらに適用する方法。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれか１項に記載の方法において、不可視波長スペクトル中の変化される放射線をさらに分析する方法。
【請求項８】
物体の混合物の前進を生じさせる手段、放射線を使用して、混合物の部分が、肉眼又はカラーカメラでは検出できない、物体の色に関する特定の特性を呈する物体であるかを決定する決定手段、及び、混合物の所定の部分として前記特性を呈する物体を混合物から分ける分離手段を包含する装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置において、前記決定手段が、前記部分により変化される放射線を検出するように働く検出手段、及び、可視スペクトル中の複数の狭波長帯域において変化される放射線を分析するように働く分析手段を包含する装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、前記複数が少なくとも５である装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の装置において、各波長帯域がわずか５０ナノメータの幅である装置。
【請求項１２】
前記物体の色そしてそれにより前記物体がＣＭＹＫ印刷物であるか否かを決定するのに使用される、請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の装置において、前記帯域が５５０ナノメータの領域における帯域及び６５０ナノメータの領域における帯域を含んでいる装置。
【請求項１３】
請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の装置において、前記検出手段が、狭帯域フィルタを備えた光センサを包含する装置。
【請求項１４】
請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の装置において、前記検出手段が、スペクトル発生・光分散性要素、及び、発生時に前記スペクトルに沿って分配されるように分配された光センサを包含する装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の装置において、前記要素が格子又はプリズムである装置。
【請求項１６】
請求項９ないし１５のいずれか１項に記載の装置において、前記分析手段が、不可視波長スペクトル中の変化される放射線をさらに分析するように働く装置。
【請求項１７】
請求項８ないし１６のいずれか１項に記載の装置において、カラーカメラ、及び、前記カメラからの出力を受けてカメラ画像解釈を行うようになっている手段をさらに包含する装置。
【請求項１８】
物体がＣＭＹＫ印刷されていない場合よりも物体がＣＭＹＫ印刷されている場合に物体によって異なって変化される放射線を、物体に照射することによってＣＭＹＫ印刷物を識別する方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、前記決定が、可視スペクトル中の複数の狭波長帯域において前記変化される放射線を分析することを含んでいる方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、前記複数が少なくとも５である方法。
【請求項２１】
請求項１９又は２０記載の方法において、各波長帯域がわずか５０ナノメータの幅である方法。
【請求項２２】
請求項１９ないし２１のいずれか１項に記載の方法において、前記帯域が５５０ナノメータの領域における帯域及び６５０ナノメータの領域における帯域を含んでいる方法。
【請求項２３】
ＣＭＹＫ印刷物を識別するのに使用される装置であって、物体がＣＭＹＫ印刷されていない場合よりも物体がＣＭＹＫ印刷されている場合に物体によって異なって変化される放射線を放射するように働く放射線放射手段、及び、変化される放射線がＣＭＹＫ印刷物に相当するかを決定するように働く決定手段を包含する装置。
【請求項２４】
請求項２３記載の装置において、前記決定手段が、前記物体から拡散して反射した変化される放射線を検出するように働く検出手段、及び、可視スペクトル中の複数の狭波長帯域において拡散して反射した放射線を分析するように働く分析手段を包含する装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の装置において、前記複数が少なくとも５である装置。
【請求項２６】
請求項２４又は２５記載の装置において、各波長帯域がわずか５０ナノメータの幅である装置。
【請求項２７】
前記物体の色そしてそれにより前記物体がＣＭＹＫ印刷物であるか否かを決定するのに使用される、請求項２４ないし２６のいずれか１項に記載の装置において、前記帯域が５５０ナノメータの領域における帯域及び６５０ナノメータの領域における帯域を含んでいる装置。
【請求項２８】
請求項２４ないし２７のいずれか１項に記載の装置において、前記検出手段が、狭帯域フィルタを備えた光センサを包含する装置。
【請求項２９】
請求項２４ないし２７のいずれか１項に記載の装置において、前記検出手段が、スペクトル発生・光分散性要素、及び、発生時に前記スペクトルに沿って分配されるように分配された光センサを包含する装置。
【請求項３０】
請求項２９記載の装置において、前記要素が格子又はプリズムである装置。
【請求項３１】
物体の混合物から、ＣＭＹＫ印刷物をＣＭＹＫ印刷されていない物体から分ける方法であって、前記混合物を前進させること、放射線を使用して、前記混合物の部分がＣＭＹＫ印刷物であるかを決定すること、そして、混合物の所定の部分としてＣＭＹＫ印刷物を混合物から分けることを包含する方法。
【請求項３２】
請求項３１記載の方法において、前記決定することが、可視スペクトル中の複数の狭波長帯域において前記部分から拡散して反射した放射線を分析することを含んでいる方法。
【請求項３３】
請求項３２記載の方法において、前記複数が少なくとも５である方法。
【請求項３４】
請求項３２又は３３記載の方法において、各波長帯域がわずか５０ナノメータの幅である方法。
【請求項３５】
前記物体の色そしてそれにより前記物体がＣＭＹＫ印刷物であるか否かを決定する、請求項３２ないし３４のいずれか１項に記載の方法において、前記帯域が５５０ナノメータの領域における帯域及び６５０ナノメータの領域における帯域を含んでいる方法。
【請求項３６】
ＣＭＹＫ印刷物とＣＭＹＫ印刷されていない物体との混合物の前進を生じさせる手段、放射線を使用して、混合物の部分がＣＭＹＫ印刷物であるかを決定する決定手段、及び、混合物の所定の部分としてＣＭＹＫ印刷物を混合物から分ける手段を包含する装置。
【請求項３７】
請求項３６記載の装置において、前記決定手段が、前記部分から拡散して反射した放射線を検出するように働く検出手段、及び、可視スペクトル中の複数の狭波長帯域において拡散して反射した放射線を分析するように働く分析手段を包含する装置。
【請求項３８】
請求項３７記載の装置において、前記複数が少なくとも５である装置。
【請求項３９】
請求項３７又は３８記載の装置において、各波長帯域がわずか５０ナノメータの幅である装置。
【請求項４０】
前記物体の色そしてそれにより前記物体がＣＭＹＫ印刷物であるか否かを決定するのに使用される、請求項３７ないし３９のいずれか１項に記載の装置において、前記帯域が５５０ナノメータの領域における帯域及び６５０ナノメータの領域における帯域を含んでいる装置。
【請求項４１】
請求項３７ないし４０のいずれか１項に記載の装置において、前記検出手段が、狭帯域フィルタを備えた光センサを包含する装置。
【請求項４２】
請求項３７ないし４０のいずれか１項に記載の装置において、前記検出手段が、スペクトル発生・光分散性要素、及び、発生時に前記スペクトルに沿って分配されるように分配された光センサを包含する装置。
【請求項４３】
請求項４２記載の装置において、前記要素が格子又はプリズムである装置。
【請求項４４】
画分に共通の１つ以上の特性をもつそれぞれの画分へ物体の混合物を選別する方法であって、物体により変化される放射線に物体を露出することによって、１つの物体が属する画分を決定すること、及び、変化される放射線をカメラ画像解釈及び可視波長スペクトルにおける分光分析にかけることを包含する方法。
【請求項４５】
請求項４４記載の方法において、変化される放射線を不可視波長スペクトルにおける分光分析にさらにかけることを含んでいる方法。
【請求項４６】
請求項４４又は４５記載の方法において、可視波長スペクトルにおける前記分光分析が可視スペクトル中の複数の狭波長帯域にある方法。
【請求項４７】
画分に共通の１つ以上の特性をもつそれぞれの画分へ物体の混合物を選別するのに使用される装置であって、カラーカメラ、物体により変化されている放射線にカメラ画像解釈を適用する手段、及び、物体により変化され可視波長スペクトル中にある放射線を分析するために可視波長スペクトルにおいて作動できるスペクトル解析器を包含する装置。
【請求項４８】
請求項４７記載の装置において、物体により変化され不可視波長スペクトル中にある放射線を分析するために不可視波長スペクトルにおいて作動できるスペクトル解析器をさらに包含する装置。
【請求項４９】
請求項４７又は４８記載の装置において、可視波長スペクトルにおいて作動できるスペクトル解析器が、可視スペクトル中の複数の狭波長帯域において分析を行う装置。
【請求項５０】
物体を選別する方法であって、物体を前進させること、物体により変化される放射線を物体に照射することによって、前進している物体の色及び／又は組成を決定すること、及び、変化される放射線を可視スペクトル中の少なくとも５つの狭波長帯域において分析することを包含する方法。
【請求項５１】
請求項５０記載の方法において、各波長帯域がわずか５０ナノメータの幅である方法。
【請求項５２】
前記物体の色そしてそれにより前記物体がＣＭＹＫ印刷物であるか否かを決定する、請求項５０又は５１記載の方法において、前記帯域が５５０ナノメータの領域における帯域及び６５０ナノメータの領域における帯域を含んでいる方法。
【請求項５３】
肉眼又はカラーカメラによって検出できない色及び／又は組成を決定する、請求項５０ないし５２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５４】
変化される放射線にカメラ画像解釈をさらに適用する、請求項５０ないし５３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５５】
請求項５４記載の方法において、被覆されていない褐色セルロース系材料が識別され、及び／又は、被覆されていない灰色セルロース系材料が識別される方法。
【請求項５６】
請求項５４又は５５記載の方法において、有色又は染色された紙又はボードが識別される方法。
【請求項５７】
不可視波長スペクトル中の変化される放射線をさらに分析する、請求項５０ないし５６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５８】
請求項５４に従属する請求項５７記載の方法において、被覆された褐色セルロース系材料が識別され、及び／又は、被覆された灰色セルロース系材料が識別される方法。
【請求項５９】
請求項５４に従属する請求項５７記載の方法において、印刷ボール紙が識別される方法。
【請求項６０】
物体を選別するのに使用される装置であって、物体を前進させる前進手段、前進している物体により変化される放射線を放射するように働く放射手段、変化される放射線を検出するように働く検出手段、及び、物体の色及び／又は組成を決定するために、変化される放射線を可視スペクトル中の少なくとも５つの狭波長帯域において分析するように働く分析手段を包含する装置。
【請求項６１】
請求項６０記載の装置において、各波長帯域がわずか５０ナノメータの幅である装置。
【請求項６２】
前記物体の色そしてそれにより前記物体がＣＭＹＫ印刷物であるか否かを決定するのに使用される、請求項６０又は６１記載の装置において、前記帯域が５５０ナノメータの領域における帯域及び６５０ナノメータの領域における帯域を含んでいる装置。
【請求項６３】
請求項６０ないし６２のいずれか１項に記載の装置において、前記検出手段が、狭帯域フィルタを備えた光センサを包含する装置。
【請求項６４】
請求項６０ないし６２のいずれか１項に記載の装置において、前記検出手段が、スペクトル発生・光分散性要素、及び、発生時に前記スペクトルに沿って分配されるように分配された光センサを包含する装置。
【請求項６５】
請求項６４記載の装置において、前記要素が格子又はプリズムである装置。
【請求項６６】
請求項６０ないし６５のいずれか１項に記載の装置において、カラーカメラ、及び、前記カメラからの出力を受けてカメラ画像解釈を行うようになっている手段をさらに包含する装置。
【請求項６７】
請求項６０ないし６６のいずれか１項に記載の装置において、前記分析手段がまた不可視波長スペクトル中の変化される放射線を分析するように働く装置。
【請求項６８】
インク除去可能な種類の再生可能な紙を不要材料から分ける方法であって、前記インク除去可能な種類の再生可能な紙及び前記不要材料から成る混合物を前進させること、放射線を使用して、前記混合物の部分が前記インク除去可能な種類であるかを決定すること、そして、混合物の所定の部分として前記インク除去可能な種類の再生可能な紙を混合物から分けることを包含する方法。
【請求項６９】
請求項６８記載の方法において、前記決定することが、可視スペクトル中の複数の狭波長帯域において前記部分から拡散して反射した放射線を分析することを含んでいる方法。
【請求項７０】
請求項６９記載の方法において、前記複数が少なくとも５である方法。
【請求項７１】
請求項６９又は７０記載の方法において、各波長帯域がわずか５０ナノメータの幅である方法。
【請求項７２】
前記部分の色そしてそれにより前記部分が前記インク除去可能な種類であるか否かを決定する、請求項６９ないし７１のいずれか１項に記載の方法において、前記帯域が５５０ナノメータの領域における帯域及び６５０ナノメータの領域における帯域を含んでいる方法。
【請求項７３】
インク除去可能な種類の再生可能な紙と不要材料との混合物の前進を生じさせる手段、放射線を使用して、混合物の部分が前記インク除去可能な種類であるかを決定する決定手段、及び、混合物の所定の部分として前記インク除去可能な種類の再生可能な紙を混合物から分ける手段を包含する装置。
【請求項７４】
請求項７３記載の装置において、前記決定手段が、前記部分から拡散して反射した放射線を検出するように働く検出手段、及び、可視スペクトル中の複数の狭波長帯域において拡散して反射した放射線を分析するように働く分析手段を包含する装置。
【請求項７５】
請求項７４記載の装置において、前記複数が少なくとも５である装置。
【請求項７６】
請求項７４又は７５記載の装置において、各波長帯域がわずか５０ナノメータの幅である装置。
【請求項７７】
前記部分の色そしてそれにより前記部分が前記インク除去可能な種類であるか否かを決定するのに使用される、請求項７４ないし７６のいずれか１項に記載の装置において、前記帯域が５５０ナノメータの領域における帯域及び６５０ナノメータの領域における帯域を含んでいる装置。
【請求項７８】
請求項７４ないし７７のいずれか１項に記載の装置において、前記検出手段が、狭帯域フィルタを備えた光センサを包含する装置。
【請求項７９】
請求項７４ないし７７のいずれか１項に記載の装置において、前記検出手段が、スペクトル発生・光分散性要素、及び、発生時に前記スペクトルに沿って分配されるように分配された光センサを包含する装置。
【請求項８０】
請求項７９記載の装置において、前記要素が格子又はプリズムである装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の自動識別及び／又は選別に関する。
【背景技術】
【０００２】
不用のセルロース系材料は白色紙、有色紙、厚紙及び段ボールを含んでいる。
これら材料は、例えば新聞用紙、写真入り雑誌及び本のようなＣＭＹＫ又は黒インク印刷で印刷されているか、あるいは印刷されていないかもしれない。
【０００３】
今日、選別プロセスは大部分手動で実行されている。
【０００４】
ＷＯ−Ａ−０１／５７４９７は、紙の色、紙の光沢及び紙上の印刷物の存在に基づいて、古紙の高速流れの中で、個々の紙を選別する紙選別システムを開示している。このシステムは、赤外線ＬＥＤの行、赤色ＬＥＤの行、緑色ＬＥＤの行及び青色ＬＥＤの行から成り、古紙の流れに異なる波長の光を放射するように連続して閃く発光アレイを包含する。システムは、また、古紙から反射した光を受けるための複合レンズとフォトダイオードの対を含む受信アレイ及び紙分析システムを包含する。紙分析システムは色決定要素、光沢決定要素及び印刷物決定要素を含んでいる。色決定要素は、初めは赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤにより放射された反射光を示す受信アレイからの出力信号に基づいて紙の色を決定する。光沢決定要素は、初めは赤外線ＬＥＤにより放射された反射赤外線を示す受信アレイからの出力信号を採用する。紙印刷物決定要素は、個々の古紙上の隣接した目標領域間における色の彩度の差を測定することにより、選別される紙上の印刷物の存在を決定する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の様相によれば、物体を選別する方法であって、物体を前進させること、物体により変化される放射線を物体に照射することによって、前進している物体の色及び／又は組成を決定すること、及び、変化される放射線を可視スペクトル中の複数の狭波長帯域において分析することを包含する方法が提供される。
【０００６】
本発明の第２の様相によれば、物体を選別するのに使用される装置であって、物体を前進させる前進手段、前進している物体により変化される放射線を放射するように働く放射手段、変化される放射線を検出するように働く検出手段、及び、物体の色及び／又は組成を決定するために、変化される放射線を可視スペクトル中の複数の狭波長帯域において分析するように働く分析手段を包含する装置が提供される。
【０００７】
可視スペクトル中の複数の狭波長帯域における変化される放射線の分析は、物体の色及び／又は組成を自動的に正確に決定することを可能にしている。
【０００８】
好適には、可視スペクトル中の複数の狭波長帯域における変化される放射線の分析は、物体がＣＭＹＫ印刷物であるか否かを識別するのに使用することができる。
【０００９】
本発明の第３の様相によれば、物体の混合物から、肉眼又はカラーカメラでは検出できない、物体の色に関する特定の特性を呈する物体を分ける方法であって、前記混合物を前進させること、放射線を使用して、前記混合物の部分が前記特性を呈するかを決定すること、そして、混合物の所定の部分として前記特性を呈する物体を混合物から分けることを包含する方法が提供される。
【００１０】
本発明の第４の様相によれば、物体の混合物の前進を生じさせる手段、放射線を使用して、混合物の部分が、肉眼又はカラーカメラでは検出できない、物体の色に関する特定の特性を呈する物体であるかを決定する決定手段、及び、混合物の所定の部分として前記特性を呈する物体を混合物から分ける分離手段を包含する装置が提供される。
【００１１】
これらの２つの様相により、肉眼又はカラーカメラでは検出できない特定の色に関する特性を備えた物体を自動的に選別することが可能である。
【００１２】
本発明の第５の様相によれば、物体がＣＭＹＫ印刷されていない場合よりも物体がＣＭＹＫ印刷されている場合に物体によって異なって変化される放射線を、物体に照射することによってＣＭＹＫ印刷物を識別する方法が提供される。
【００１３】
本発明の第６の様相によれば、ＣＭＹＫ印刷物を識別するのに使用される装置であって、物体がＣＭＹＫ印刷されていない場合よりも物体がＣＭＹＫ印刷されている場合に物体によって異なって変化される放射線を放射するように働く放射線放射手段、及び、変化される放射線がＣＭＹＫ印刷物に相当するかを決定するように働く決定手段を包含する装置が提供される。
【００１４】
本発明のこれらの様相により、ＣＭＹＫ印刷物を自動的に識別することが可能である。
【００１５】
本発明の第７の様相によれば、物体の混合物から、ＣＭＹＫ印刷物をＣＭＹＫ印刷されていない物体から分ける方法であって、前記混合物を前進させること、放射線を使用して、前記混合物の部分がＣＭＹＫ印刷物であるかを決定すること、そして、混合物の所定の部分としてＣＭＹＫ印刷物を混合物から分けることを包含する方法が提供される。
【００１６】
本発明の第８の様相によれば、ＣＭＹＫ印刷物とＣＭＹＫ印刷されていない物体との混合物の前進を生じさせる手段、放射線を使用して、混合物の部分がＣＭＹＫ印刷物であるかを決定する決定手段、及び、混合物の所定の部分としてＣＭＹＫ印刷物を混合物から分ける手段を包含する装置が提供される。
【００１７】
本発明のこれらの様相により、他の物体からＣＭＹＫ印刷物を自動的に選別し、従って、高価なだけでなく魅力のない仕事である手動の選別を回避することが可能である。好適な実施例では、不用のセルロース系材料の流れを進めるコンベヤベルトは、ＣＭＹＫセンサでその全幅にわたって走査される。その後、印刷材料及びプロセスのタイプが確実に識別できる。印刷した灰色及び褐色の板紙及びボール紙は、３色あるいはより少ない色（通常予混合された色）だけでしばしば印刷されている。ＣＭＹＫセンサは、印刷層の数及び色の組成を確実に検出することができる。従って、雑誌のような所望の紙は、印刷した板紙及びボール紙から明確に弁別することができる。
【００１８】
分けることは、「肯定的」、すなわち所定の部分を流れから取り除くことであっても、あるいは、「否定的」、すなわち所定の部分が流れに残されるように不要な部分を流れから取り除くことであってもよい。
【００１９】
本発明の第９の様相によれば、画分に共通の１つ以上の特性をもつそれぞれの画分へ物体の混合物を選別する方法であって、物体により変化される放射線に物体を露出することによって、１つの物体が属する画分を決定すること、及び、変化される放射線をカメラ画像解釈及び可視波長スペクトルにおける分光分析にかけることを包含する方法が提供される。
【００２０】
本発明の第１０の様相によれば、画分に共通の１つ以上の特性をもつそれぞれの画分へ物体の混合物を選別するのに使用される装置であって、カラーカメラ、物体により変化されている放射線にカメラ画像解釈を適用する手段、及び、物体により変化され可視波長スペクトル中にある放射線を分析するために可視波長スペクトルにおいて作動できるスペクトル解析器を包含する装置が提供される。
【００２１】
本発明のこれらの様相により、可視波長スペクトルの分光分析及びカメラ画像解釈を組み合わせることによって、物体の混合物を個別の画分へ確実に選別することが可能である。
【００２２】
従って、不用物の流れ、例えば不用のセルロース系材料の流れにおける共通に生じる画分の１つ以上あるいはさらに大部分又はすべてを識別する必要がある場合、特にインク除去可能なパルプの生成に重要な、新聞用紙、雑誌、白色帳薄用紙及び本のような画分を識別し分離する必要がある場合、可視スペクトルの分光分析及びＣＣＤ（電荷結合素子）のようなカラー画像獲得手段が採用できる。カラー画像獲得手段は、不用物体の下記の画像特性のうちの１つ以上あるいはさらに大部分又はすべてを決定するのに使用することができる。
デバイスからのデータ信号のイメージ処理による
多色、
均質性、
テキスト及び印刷配分、
表面反射率、
表面積、
色濃度、
コーナー直線度、
エッジ関係、
エッジ特性。
このようなカメラ画像解釈はＤＥ−Ａ−１００５９０３４に記載されている。
【００２３】
このようなカメラが単独で使用されることになっていた場合、有色厚紙を写真入り雑誌から弁別することは、カメラではこれらが非常に似ているので、ほとんどできないであろう。同様に、褐色セルロース系材料から灰色セルロース系材料を分けることは、カメラ画像解釈だけに基づいては困難であると判明した。
【００２４】
今日までの他の主たる問題は、印刷していない灰色紙と白色紙を弁別することである。
【００２５】
可視波長スペクトル中の分光分析をカメラ画像解釈で補足することにより、前述の問題の多くを克服することが可能である。
【００２６】
混合物から問題の物体を分けることを目的としようともしなくとも、物体が可視波長スペクトル中の分光分析又はカメラ画像解釈を備えた分光分析によっては検出できないポリマー又はポリマー被覆材料のような材料で構成されているか否かを決定することがさらに要求される場合、ＮＩＲ（近赤外線）スペクトル検出が採用できる。こうして、不可視波長スペクトル中の分光分析によって、不要かもしれないしあるいは必要な材料の種類かもしれないポリマー又はポリマー被覆物体を識別することが可能となる。
【００２７】
従って、コンベヤベルトも、ＮＩＲセンサでその全幅にわたって走査されることとなる。このようなセンサは、ポリマー及びプラスチック選別から良く知られている。こうして、非セルロース系材料が識別され、飲料用カートン及びプラスチックはこの部類に属する。特に、セルロース系材料のポリマー被覆が識別できる。ＮＩＲセンサ技術で、多くの材料特性が検出され識別できる。
【００２８】
下記は、不用物選別においてＣＭＹＫ印刷物を検出し選別する際にカメラ画像解釈が可視波長スペクトル中の分光分析をどのように補足することができるかの多数の例である。前記画像特性は以下のように定義される。
「多色」は、赤、緑及び青のような色が生じている度合い及びそれらの表面積上の相対占有率を意味する。
「均質性」は、物体を横切る色均一性及び輝度を意味する。
「テキスト及び印刷配分」は、黒白ピクセルの統計的分布、コラムテキストの存在、標題、写真及び挿絵のような表面上のパターンの決定を意味する。
「表面反射率」は、物体の表面から反射される入射光線の度合いを意味する。
「表面積」は、物体の平面寸法を意味する。
「色濃度」は、生じている色の数、それらの互いに対する表面関係、そしてまた互いに対する差（コントラスト）の度合いを意味する。これは、異なる色種類でピクセルを整えることを要求する。
「コーナー直線度」は、物体の形状が限定された長方形を逸脱する度合いを意味する。
「エッジ関係」は、限定された長方形の長辺と短辺の長さ関係を意味する。
「エッジ特性」は、主としてエッジの平滑を意味し、どれくらい均一且つ滑らかにエッジが伸びているかの尺度である。
【００２９】
不用のセルロース系材料の有効な選別のためにどのようにこれら特性を解釈できるかの例は、以下のとおりである。
【００３０】
「多色」特性から、識別された物体が有色紙であるか否かについて決定を下すことができる。高度の「均質性」を伴う「色濃度」の欠乏は、物体がボール紙、特に包装用の段ボール紙及び厚紙であることを指示する。補足の特性は、また、ほとんどすべてのボール紙及び厚紙では非常に低いと推測できる表面「反射率」であり得る。「テキスト及び印刷配分」は、テキスト、挿絵等の特性を含む。特に、標題、挿絵及び非印刷面積の特徴は、物体が新聞用紙であるか否かを決定する際に助けとなり得る。「多色」は、物体が写真入り雑誌であるか否かに関して指示を与える。「コーナー直線度」は、物体が雑誌か新聞用紙であることを確認できる。同様に、「エッジ関係」は、例えば雑誌が通常は標準フォーマット、例えばヨーロッパではＡ４フォーマットであることについて、可能な分類選択にさらなる制限をもたらすことができる。厚紙及びボール紙は、通常は「エッジ特性」に基づいて識別され、紙から弁別される。紙は通常は滑らかなエッジを有するのに対し、裂かれた厚紙及びボール紙はきざきざでほつれたエッジを有し得る。
【００３１】
印刷のない物体の領域の色は、多くの場合に紙のタイプの特性である。これは、しばしば新聞用紙のための紙における場合である。いくつかのタイプの厚紙及びボール紙も、まさに特有のベース色を有する。明色の（染色した）紙は、通常は低い飽和度でパステルタイプ（ピンク、イエロー）の色を有する。
【００３２】
カメラ画像解釈、ＮＩＲ検出及びＣＭＹＫ検出は単一システムで組み合わせることができる。これに関し、走査が同時に行われない場合、センサがどの順番で走査するかは重要ではない。１つの実施例では、すべての検出器（すなわちＮＩＲ及びＣＭＹＫセンサそして画像獲得手段）は、コンベヤベルトを横切って同じ横断ラインを走査する。
【００３３】
多種の検出器からのすべての情報は処理用高性能コンピュータに送られる。アルゴリズムが、物体を識別し且つそれぞれの部類及び画分を定義するのに適用される。
【００３４】
好適な実施例によれば、選別プロセスは通常は「否定的」（すなわち不要な物体を流れから取り除くこと）であり、次の３つのステップで構成される。
１．  物体の正確な位置が決定される。これは、走査ＣＭＹＫ又はＮＩＲセンサによって、あるいは使用されている場合にはカメラによって行うことができる。カラー画像解釈、ＣＭＹＫ及びＮＩＲセンサは必要な物体データを生成する。
２．  識別された物体は、異なる不用画分で特徴づけられ配列される。
３．  識別された不要な物体は、最終的に、コンベヤベルトの端に配設された制御空気ジェットのアレイにより自動的に流れから放出される。
【００３５】
コンベヤベルト上の物体の位置検出及び標的への空気ジェット放出は、プラスチック及びポリマーの選別から知られ、ＤＥ−Ｃ−１９７５１８６２に記載されており、この中で、１４００ｍｍ又は２８００ｍｍであるコンベヤベルトの幅にわたって機械的接触なしで、物体の識別が行われている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明を明白且つ完全に開示するために、例として添付図面を参照して説明する。
【００３７】
図１〜９において、我々は、ＣＭＹＫ色の可視領域のスペクトル特性に基づいて、例えばインク除去可能な種類のような異なる種類の再生紙と不要材料とを区別するために技術を提案する。ＣＭＹＫは、今日のほとんどの画像描写印刷工程で使用される色分解プロセスに起因する色のシアン、マゼンタ、イエロー及びカーボンブラックにちなんで称される。ＣＭＹＫ印刷プロセスにより得られた色は、予混合プロセスにより印刷された紙物体及び染色された紙材料の色から弁別される可視スペクトルの特性によって大部分識別することができる。この色弁別技術は、国際特許出願公開Ｗ０９６／０６６８９に記載されているようなシステムを採用してもよく、もちろん、可視光線はＩＲよりはむしろ使用されるであろう。さらに、この色弁別技術は、ＩＲ（赤外線）特性を使用する技術と結合して、ＣＭＹＫプロセスにより印刷されるが或る形式のプラスチック被覆を有する厚紙物体（主として食品容器）を取り除くことができ得る。後者の技術はＷ０９６／０６６８９に記載された技術であり得る。両方の技術を組み合わせた走査システムが、図１に示されている。図示のシステムにおいて、多種のセルロース系シート（Ｓ）の混合物が、コンベヤベルト１上で連続的に前進されて、スキャナ３を有する検出ステーションを通過し、このスキャナは、前進する混合物の流れをベルト１の横断方向に走査し、２つの分析ユニット４及び５を含んでいる。ベルト１及びシート（Ｓ）から反射したビームＢにおける放射線は、ユニット４によりＣＭＹＫ印刷セルロース系シートを識別するのに使用される可視光線スペクトルを有するとともに、ユニット５によりプラスチック被覆セルロース系シートのようなシートを識別するのに使用されるＩＲスペクトルを有する。このように、主たる流れとして、ＣＭＹＫ印刷紙シート、白黒紙シート及び白色紙シートだけを残すことが可能である。
【００３８】
新聞用紙及び雑誌は大部分ＣＭＹＫ印刷されるか、あるいはカーボンブラックで印刷される。従って、これらは、ＣＭＹＫ印刷を検出することによって、ほとんどの他の有色紙物体から弁別することができ得る。前述したように、ＣＭＹＫは、可視領域におけるスペクトルの特性によりほとんどの他の色と弁別することができ得る。図２は、３つの塩基性色のシアン（破線）、イエロー（実線）及びマゼンタ（１点鎖線）のためのスペクトルを示している。図３及び４はＣＭＹＫ色により印刷された画像のスペクトルの例を示すのに対し、図５及び６は非ＣＭＹＫ色のスペクトルを示し、図７は褐色ボール紙の典型的なスペクトルを示し、そして図８は灰色ボール紙の典型的なスペクトルを示す。
【００３９】
色の「ＣＭＹＫ内容」の基準として、我々は、多くの狭い周波数帯域のチャネルのうちの２つ以上のスペクトル強さの差を検知する。チャネルは、狭帯域フィルタを取り付けた光センサにより、あるいは、格子又はプリズムのような分散性要素により発生されるスペクトルに沿った選択位置にセンサを置くことにより、生成され得る。チャネルの数は有益的には５，６又はそれ以上で、好適には１６である。図９は、典型的なＣＭＹＫ色スペクトル（破線）と有色紙の非ＣＭＹＫスペクトル（実線）とのスペクトルに重ねられた、５つのチャネルを備えた実際的な例のスペクトル反応を示す。
【００４０】
ＣＭＹＫ色と非ＣＭＹＫ色を区別する１つの基準は、例えば（Ｉｃｈ２−Ｉｃｈ１）、（Ｉｃｈ４―Ｉｃｈ３）及び（Ｉｃｈ５―Ｉｃｈ４）のようなチャネルの２つ以上の強さのレベルにおける差である。ここで、Ｉｃｈｎは、チャネルｎで測られた強さを意味する。チャネル強さの和及び差の他の組み合せは、選別される紙質のタイプ及び数に従って選ばれ得る。
【００４１】
ＮＩＲ検出及びＣＭＹＫ検出を使用する図１に示されるシステムは、非常に有利になり得る。しかしながら、このシステムは、不用セルロース系材料の選別要求の全範囲をカバーすることに制限がある。図１０に示されるシステムは、カラーカメラ、特にＣＣＤ（電荷結合素子）カメラを追加採用しているので、その全範囲を具合良くカバーできる。
【００４２】
図１０に示されるように、コンベヤベルト１０１は、ケーシング１０３内に収容されたＣＣＤカメラ１０２の下側に不用のセルロース系材料を移送し、ケーシングはまた、ＣＭＹＫセンサ１０４、ＮＩＲセンサ１０５及びコンピュータ１０６を収容しており、このコンピュータには要素１０２，１０４及び１０５からの出力が供給される。センサ１０４及び１０５は、ビームスプリッタ１０８を介して、不用物の流れで反射されたランプ１０７からの放射線を受ける。コンピュータ１０６は、ボール紙、色飽和物体及びプラスチックのような不要材料を流れから放出するために圧縮空気ノズル１０９のための空気弁の作動を制御し、この流れはインク除去可能な品質の必要な材料として持続する。
【００４３】
ＣＭＹＫ及びＮＩＲセンサ１０４及び１０５そしてカラーカメラ１０２は、コンベヤベルト１０１の全幅を走査する。この実施例では、カメラ１０２は、他の走査センサ１０４及び１０５の上流に配置され、物体上の印刷されたテキストを認識するのに十分な解像度を有する。
【００４４】
光学式カラーカメラ１０２として、３ＣＣＤラインカメラ（赤、緑及び青）が推奨される。解像度はここでは１行当り２０００ピクセルであり、理論上毎秒８０００行まで走査することができるが、走査速度は、画像解析コンピュータ１０６の制限された処理容量のために、多少低くなるかもしれない。この技術はまた、例として、通常は行うのが非常に難しい新聞用紙と灰色厚紙とを弁別することができる。基本は黒及び黒以外のピクセルの統計的分布であり、それにより、所定の分布を備えた領域が、テキスト領域として類別され得る。
【００４５】
図１０によるシステムは、不用物を高純度の多種の画分へ自動的に選別することができる。例として、システムの操作者は、選別されるべき新聞用紙、あるいは板紙及びボール紙、あるいは他の所望の画分だけを選択する機会もある。また、異なる品質及び純度基準を定めることが可能である。
【００４６】
図１０のシステムは次のセルロース系材料画分を識別することができる。
−  褐色セルロース系材料［カメラ及び／又はＣＭＹＫセンサ及び／又は（材料が被覆されている場合）ＮＩＲセンサを採用して、褐色、明褐色、暗褐色のような特定の色の識別］；
−  灰色セルロース系材料［カメラ及び／又はＣＭＹＫセンサ及び／又は（材料が被覆されている場合）ＮＩＲセンサを採用して、灰色、明灰色、暗灰色のような特定の色の識別。高解像度カメラで、新聞用紙を灰色セルロース系材料から弁別することができる。］；
−  新聞用紙［カメラ画像における白黒ピクセルの統計的分布は、新聞用紙の確実な検出を可能にする。カラー印刷が灰色印刷に加えて存在する場合、ＣＭＹＫセンサは明白にこのカラー印刷を識別し、それにより、カメラ画像解釈を補足することができる。この情報は、灰色板紙又はボール紙と新聞用紙とを明白に区別するのに適用される。操作者が望む場合、新聞用紙から成る画分だけを選別することができる。］；
−  印刷ボール紙［これは、カラーカメラ単独では識別できない印刷を備えたボール紙である。ＣＭＹＫセンサは、写真入り雑誌が４つの印刷色層を常に呈するという事実に基づいた補足情報を与えることができるので、雑誌はこの印刷ボール紙から弁別することができる。］；
−  有色紙［これらは、ピンク及びイエローのような典型的な色及びそれらの表面上での分布に起因してカメラで識別することができる。ＣＭＹＫセンサはまた、有色紙の明白な識別を与える。この識別は、カメラ及びＣＭＹＫセンサの組み合せで最良に行われる。］；
−  紙でないもの［ＮＩＲセンサの適用により、セルロースから作られておらず且つ紙画分に属さないすべての物体を識別することができる。この部類は、ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴ、ＰＳ、プラスチック箔、及びポリマー被覆を備えた食品包装用カートンや飲料用カートンのようなほとんどすべてのポリマーを含む。］
高い「ヒッティングレート」及び選別された画分における不純物の低い含有量を備えるシステムの最適性能を保証するために、入力材料は或る要件を満たす必要がある。入力流れはしばしば山及び束となって到着し、その場合には、流れは衝撃セパレータ、スタースクリーン、スクリーンドラム及び／又同様の機械を通過せしめられて、材料を単一の層で到着させるとともに、８０〜１００ｍｍ以下の不純物や断片、金属不純物及び６００ｍｍ以上の物体を機械的に予め取り除くことを確実にしている。理想的には、コンベヤベルト１０１上の物体の平面寸法は、インク除去画分の寸法範囲に一致するべきである。さらに、物体の流れは、物体の重なりを制限しながら単一の層でコンベヤベルト表面を横切って具合よく分配されるべきである。システムは、好適には約２.５ｍ／ｓのベルト速度で運転される。選別ステーションへの一定の入力送り速度は、高い「ヒッティングレート」及び選別された画分の高純度を備える最適なシステム機能にとって重要である。その上、ベルト１０１が振動外乱なしで作動するべきことは重要である。
【００４７】
これらの要件が満たされる場合、毎時約３〜４トンのシステム処理能力は、１４００ｍｍのベルト幅で期待できる。材料分配は、灰色及び褐色の板紙又はボール紙の取り出しが少なくとも８０％であるように、最適に近くなければならない。選別前の入力流れに関するインク除去可能な材料の損失は、約４〜５％であると予想できる。
【００４８】
図１１及び１２に関し、図１のユニット４あるいは図１０のユニット１０４のような、可視スペクトル中の放射線を分析するための分析ユニットは、ベルト及びベルト上の材料から反射した可視スペクトル中の光の形で放射線Ｒを受け、この放射線は対物凸レンズ２００を通過し、このレンズは、スリット２０４を有する障壁２０２に向けて放射線Ｒのビームを収斂させる。障壁２０２は、放射線Ｒのビームがレンズ２００の焦点Ｆでスリット２０４を通過するように、レンズ２００から焦点Ｆと同じ距離に位置されている。一旦放射線Ｒがスリット２０４を通過すると、放射線のビームは、ビームを平行にするコリメーティングレンズ２０６へ発散する。その後、平行のビームは、格子２０８の形をなす分散性要素に当たる。格子２０８は、互いに平行且つ可視スペクトルを横切って分配される複数の狭波長帯域ビーム２０９として放射線Ｒのビームを反射させ、個々の狭波長帯域ビーム２０９は僅かに異なる進路に沿って反射される。対物レンズ２００と格子２０８との間の距離は、およそ２００ｍｍである。
【００４９】
格子２０８から反射した放射線は、集束凸レンズ２１０を通過し、このレンズは光線を検出器２１２上に集束させる。検出器２１２は、図１２に示されるように、複数のセンサ２１４を包含する。個々の狭波長帯域ビーム２０９はレンズ２１０により個々のセンサ２１４上に集束され、各センサは、センサが受ける放射線の強さに一致する信号を生成する。センサ２１４からの信号は、図１０に関して記載したコンピュータ１０６のようなコンピュータに供給される。
【００５０】
スリット２０４はおよそ０.４ｍｍの最適の幅を有していて、２０ｎｍの検出分解能を生じさせ、すなわち、僅か２０ｎｍしか離れていない放射線の強さの差を識別することが可能である。より大きなスリット幅は分解能を低下させる結果となり、それにより材料の確実な検出を低減させる。反対に、より狭いスリットは検出分解能を高め、２０ｎｍ以下を離れた波長の間で放射線の強さの差を検知することができる。しかしながら、この例では、センサ２１４により受ける信号の強さに重大な低下がある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ＣＭＹＫ印刷されていない物体あるいは紙物体でない物体を分ける目的で、ＣＭＹＫ印刷された紙物体を識別するシステムの概略図である。
【図２】ＣＭＹＫ色範囲の塩基性色のシアン、イエロー及びマゼンタ用の可視光線吸収スペクトルを示す、波長に対して描いた標準の光強さのグラフである。
【図３】結合したＣＭＹＫ色のスペクトルの例を示すグラフである。
【図４】結合したＣＭＹＫ色のスペクトルの他の例を示すグラフである。
【図５】非ＣＭＹＫ色のスペクトルの例を示すグラフである。
【図６】非ＣＭＹＫ色のスペクトルの他の例を示すグラフである。
【図７】褐色ボール紙のスペクトルを示すグラフである。
【図８】灰色ボール紙のスペクトルを示すグラフである。
【図９】本発明方法の例によるスペクトル反応を示すグラフである。
【図１０】システムの変形例の概略図である。
【図１１】図１及び１０のシステムで使用され、可視スペクトル中の放射線を分析するための分析ユニットの概略図である。
【図１２】図１１のユニットの一部分の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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