(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質（１０）の流れを検査する装置（１００）であって：
第１の波長範囲（λ１ａ〜λ１ｂ）内の波長を含む第１の光ビーム（１１１）を放出して、前記物質の流れを端から端まで照明するように適用された第１の光源（１０１）と、
前記第１の光ビーム（１１１）を、第１の検出領域（１３６）で前記物質（１０）の流れから反射された後に受けるように配置された第１の検出器（１３１）と、
第２の波長範囲（λ２ａ〜λ２ｂ）内の波長を含む第２の光ビーム（１１２）を放出して、照明領域（１１７）で前記物質の流れを照明するように適用され、ここで、前記第１の波長範囲内のいずれの波長（λ１）も、前記第２の波長範囲内のいずれの波長（λ２）とも異なる、第２の光源（１０２）と、
前記第２の光ビーム（１１２）を、第２の検出領域（１３７）で前記物質（１０）の流れから反射された後に受けるように配置された第２の検出器（１３２）と、
前記物質（１０）の流れと前記第２の検出器（１３２）との間に配置され、前記物質の流れを横切って前記第２の検出領域（１３７）を端から端まで方向変換するように適用された第１の走査要素（１５１）とを含み、
前記第１の光ビームが第１の光軸（１２１）に沿って前記物質から反射された後に前記第１の光ビーム（１１１）を受けるように配置され、前記第２の光ビームがやはり前記第１の光軸（１２１）に沿って前記物質から反射された後に前記第２の光ビーム（１１２）を受けるように配置されたビームスプリッティング要素（１４０）をさらに含み、
ここで、前記ビームスプリッティング要素（１４０）は、前記反射した第１の光ビームおよび前記反射した第２の光ビームの１つを、前記第１の光軸（１２１）と平行でない第２の光軸（１２２）に沿って方向変換することによって、前記反射した第１の光ビーム（１１１）を前記第１の検出器（１３１）の方へ案内し、前記反射した第２の光ビーム（１１２）を前記第２の検出器（１３２）の方へ案内するように適用され、
ここで、前記走査要素（１５１）は、前記反射した第１および第２の光ビームのうち前記反射した第２の光ビームのみを受けるように、前記ビームスプリッティング要素（１４０）と前記第２の検出器（１３２）との間に配置され、ここで、前記ビームスプリッティング要素（１４０）は、ダイクロイックミラーである、前記装置。
【請求項２】
前記第２の光源（１０２）は、前記物質（１０）の流れを端から端まで同時に照明する
ように適用される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２の光源（１０２）から前記第２の光ビーム（１１２）を受けるように配置され、前記流れを端から端まで掃引式に照明するように前記第２の光ビームを方向変換するように適用された第１の方向変換要素をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記方向変換要素および前記第１の走査要素は同一のものである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記物質（１０）の流れと前記第１の検出器（１３１）との間に配置された第２の走査要素をさらに含み、前記第２の走査要素は、前記物質の流れを横切って前記第１の検出領域（１３６）を端から端まで方向変換するように適用される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の光源（１０１）から前記第１の光ビーム（１１１）を受け、前記流れを端から端まで掃引式に照明するように前記第１の光ビームを方向変換するように適用された第２の方向変換要素をさらに含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の光源（１０１）は、前記物質（１０）の流れを端から端まで同時に照明するように適用される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記ビームスプリッティング要素（１４０）は、前記反射した第２の光ビーム（１１２）を第２の光軸に沿って前記第２の検出器（１３２）の方へ案内し、前記反射した第１の光ビーム（１１１）を第３の光軸に沿って前記第１の検出器（１３１）の方へ案内するように適用され、前記第２の光軸（１２２）と前記第３の光軸（１２１）との間の角度は、２０°〜１６０°、または６０°〜１２０°、または８０°〜１００°である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記走査要素は、多角形ミラーおよび傾斜ミラーの１つである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の光源は、レーザ、スーパコンティニュームレーザ、ハロゲンランプ、発光ダイオード、蛍光管、およびこれらの組合せを含む群から選択される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２の光源は、ハロゲンランプ、発光ダイオード、レーザ、およびスーパコンティニュームレーザ、ならびにこれらの組合せを含む群から選択される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
第１の光源は、前記第１の光ビームを含む第１のスペクトルを放出するように適用され、前記第２の光源は、前記第２の光ビームを含む第２のスペクトルを放出するように適用され、前記第１および第２のスペクトルは、部分的に重複する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置は、前記第２の光源（１０２）と選別すべき前記物質（１０）との間に配置されたフィルタリング要素（１４１）をさらに含み、該フィルタリング要素は、前記第１の波長範囲（λ１ａ〜λ１ｂ）内の波長を阻止するように適用される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の検出器は、ライン検出器およびエリア検出器の１つである、請求項１〜１３
のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
各々請求項１に記載の第１および第２の装置を含むシステムであって、前記第１の装置は、前記流れの第１の部分を検査するように適用され、前記第２の装置は、前記流れの第２の部分を検査するように適用され、前記第１および第２の部分は、部分的にのみ重複する、前記システム。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置と、物質の流れを輸送するための輸送手段とを含むシステムであって、前記輸送手段は、好ましくは、コンベアベルト、シュート、および自由落下経路の少なくとも１つを含む、前記システム
【請求項１７】
各々請求項１に記載の第１および第２の装置を含むシステムであって、前記第１の装置は、前記流れの第１の面を検査するように適用され、前記第２の装置は、前記流れの第２の面を検査するように適用され、前記第１および第２の面は、前記流れの反対側の面である、前記システム。
【請求項１８】
前記第１および第２の装置によって検査される領域は、互いに隣接する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
請求項１に記載の装置を含むシステムであって、前記物質の流れは物体（１０）を含み、前記システムは、
前記第１の検出器および前記第２の検出器（１３１、１３２）から検出データを受け、前記検出データを選別データに変換するように適用された処理手段（４１０）と；
前記処理手段から選別データを受け、前記選別データに応じて前記物質の流れから物体を除去するように適用された除去手段（４２０）とをさらに含む、前記システム。
【請求項２０】
前記第１の波長範囲（λ1a〜λ1b）は、前記ビームスプリッティング要素（１４０）により反射され、および前記第２の波長範囲（λ2a〜λ2b）は、前記ビームスプリッティング要素（１４０）により伝送される、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１の波長範囲内の波長は、前記第２の波長範囲内の波長よりも短い（λ1b＜λ2a）、請求項１〜１４および２０のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質の流れを検査する装置、ならびにそのような装置を含むシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、垂直に下向きのビデオカメラおよび検出ユニットを含む検出ステーションを開示しており、このステーションを通って廃棄物の流れが、実質的に水平のコンベアベルト上を空気ジェットノズルの横断方向のアレイへ進む。カメラの方形の画像領域は、ベルト、したがって廃棄物の流れの幅全体に及ぶ。カメラからのデータは、廃棄物流中の個々の物体の位置を識別するために使用される（廃棄物の流れの中で物体が占めるおおよそ領域の意味で）。このユニットは、やはりベルト、したがって廃棄物流の幅全体に延びる直線の経路Ｐに沿って、廃棄物の流れを走査する。経路Ｐは、ベルトの長手方向Ｄ、すなわち廃棄物流の送り方向に対して直角である。ユニットは、赤外スペクトル分析によって、廃棄物流中の物体の少なくともいくつかの組成を検出する。カメラおよびユニットからのデータは、それぞれのノズルへの圧縮空気の供給を制御する電磁弁用のコントローラを制御するために使用される。このシステムでは、各物体の組成および／または色がユニットによって検出され、一方、ビデオカメラは、走査された領域を監視するために使用され、そのデータ出力は、物体の位置を検出し、ユニット内の検出器から受けたそれらの物体に関連するデータを補正するために、自動的に用いられる。
【０００３】
上記のシステムに関係する１つの問題は、たとえば小さい物体が、検出ユニットとカメラとの間でこれらによって測定されるコンベアベルト上の位置を変化させる可能性があることである。したがって、どの読取りがどの物品に属するかを判定することが困難になる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＥＰ１１８５８５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、物質の流れを検査する改善された装置を提供することである。本発明は、独立請求項に定義され、実施形態は、添付の従属請求項に記載される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、物質の流れを検査する装置が提供され、この装置は、第１および第２の光源、第１および第２の検出器、ならびに第１の走査要素および第１のビームスプリッタを含む。前記第１の光源は、第１の波長範囲（λ１ａ〜λ１ｂ）内の波長を含む第１の光ビームを放出して、前記物質の流れを端から端まで照明するように適用され；第１の検出器は、前記第１の光ビームを、第１の検出領域で前記物質の流れから反射された後に受けるように配置される。
【０００７】
第２の光源は、第２の波長範囲（λ２ａ〜λ２ｂ）内の波長を含む第２の光ビームを放出して、照明領域で前記物質の流れを照明するように適用され、前記第１の波長範囲内のいずれの波長（λ１）も、前記第２の波長範囲内のいずれの波長（λ２）とも異なる（λ１ｂ＜λ２ａまたはλ２ｂ＜λ１ａ）。第２の検出器は、前記第２の光ビームを、第２の検出領域で前記物質の流れから反射された後に受けるように配置される。
【０００８】
さらに、第１の走査要素は、前記物質の流れと前記第２の検出器との間に配置され、前記物質の流れを横切って前記第２の検出領域を端から端まで方向変換するように適用される。最後に、ビームスプリッティング要素（ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）は、前記第１の光ビームが第１の光軸に沿って前記物質から反射された後に前記第１の光ビームを受けるように配置され；前記第２の光ビームがやはり前記第１の光軸に沿って前記物質から反射された後に前記第２の光ビームを受けるように配置される。前記ビームスプリッティング要素は、前記反射した第１の光ビームおよび前記第２の反射した光ビームの少なくとも１つを、前記第１の光軸に平行でない第２の光軸に沿って方向変換することによって、前記反射した第１の光ビームを前記第１の検出器の方へ案内し、前記反射した第２の光ビームを前記第２の検出器の方へ案内するようにさらに適用される。より具体的には、前記走査要素は、前記反射した第１および第２の光ビームのうち前記反射した第２の光ビームのみを受けるように、前記ビームスプリッティング要素と前記第２の検出器との間に配置される。
【０００９】
本発明に関して、装置によって検査される物質の流れは、それだけに限定されるものではないが、鉱石および鉱物、食品および作物、ならびに収集された廃棄物および廃物など、光学検査に適した任意の物体からなることができる。
【００１０】
一例によれば、前記第１の光源は、レーザ、スーパコンティニュームレーザ、ハロゲンランプ、発光ダイオード、蛍光管、およびこれらの組合せを含む群から選択することができる。
【００１１】
一例によれば、前記第２の光源は、ハロゲンランプ、発光ダイオード、レーザ、およびスーパコンティニュームレーザ、ならびにこれらの組合せを含む群から選択することができる。
【００１２】
一例によれば、前記ビームスプリッティング要素は、それだけに限定されるものではないが、ダイクロイックミラー、ダイクロイックリフレクタ、またはキューブビームスプリッタなどのダイクロイックビームスプリッタである。
【００１３】
前記第１および第２の光源は、前記物質の流れの中の物体の光学特性に基づいて、より詳細には、物質の流れの中の物体のどの光学特性に関心があるかに基づいて選択される。
【００１４】
一例によれば、前記第１の光源と前記第２の光源はどちらもライン照明であり、物質の流れを端から端まで同時に照明する。そのような照明の例には、適した光学系を備えるハロゲンランプ、ＬＥＤパネル、またはレーザがある。
【００１５】
別の例によれば、前記第１の光源と前記第２の光源はどちらもスポット照明であり、前記物質の流れを端から端まで掃引式に照明する。そのような照明の例には、適した光学系を備えるＬＥＤまたはレーザがある。本明細書では、スポット照明および点照明という用語は区別なく使用される。
【００１６】
さらに別の例によれば、前記第１および第２の光源の一方はライン照明であり、前記第１および第２の光源の他方は点照明である。
【００１７】
第１の特有の例によれば、前記ライン照明は、たとえば３列のＬＥＤを含むＬＥＤパネルである。外側の２列は、たとえば、並列に配置された緑色ＬＥＤからなる。中央の列は、たとえば、２つの赤外および１つの赤色ＬＥＤのグループからなり、各グループ間に間隙が設けられる。さらに、赤色ＬＥＤの各対の間には、２つの赤外ＬＥＤが設けられる。各ＬＥＤは、物質の流れ上に光を集束させる光学系を備える。
【００１８】
第２の特有の例によれば、前記点照明は、赤色、緑色、および赤外などの異なる波長を有するレーザの組合せであり、レーザからのビームは、レーザビームが物質の流れを照明する前に、レーザビームの偏光を位置合わせするように、偏光ビームスプリッタによって組み合わされる。より詳細には、第１および第２のレーザビーム（たとえば、赤色および緑色）が、第１の偏光ビームスプリッタによって組み合わされて中間ビーム（赤色／緑色）になり、この中間ビーム（赤色／緑色）は、第２の偏光ビームスプリッタによって第３のレーザビーム（赤外）と組み合わされて、その結果得られるビーム（赤色／緑色／赤外）になる。これらのレーザは、たとえば、同時に、または１つずつ、または対で点灯させることができる。
【００１９】
さらに、一例によれば、前記第１の光源は、前記第１の特有の例に従って配置され、前記第２の光源は、前記第２の特有の例に従って配置される。
【００２０】
本発明に関して、光源の波長範囲という用語は、ＨｅＮｅレーザからの６３２．８ｎｍの単一の波長；またはＩｎＧａＮ青色ＬＥＤからの３８０〜４０５ｎｍの第１の波長帯域；またはＧａＮもしくはＩｎＧａＮ青色ソースがＣｅ：ＹＡＧ蛍光体を励起する白色光ＬＥＤからの約４５０〜６５０ｎｍのより広い波長帯域；または３３００Ｋのタングステンハロゲンランプからの約５００〜１５００ｎｍのさらに広い波長帯域とすることができる。
【００２１】
本発明に関して、たとえば５００〜１５００ｎｍの範囲の全スペクトルを放出するように適用された第１の光源の場合、第１の光源の第１の波長範囲は、この全スペクトルのうち第１の検出器によって受けられる部分、たとえば５００〜９００ｎｍに対応する。同様に、たとえば５００〜１５００ｎｍの範囲の全スペクトルを放出するように適用された第２の光源の場合、第２の光源の第２の波長範囲は、この全スペクトルのうち第２の検出器によって受けられる部分、たとえば１１００〜１５００ｎｍに対応する。
【００２２】
本発明に関して、第１の波長範囲内のいずれの波長（λ１）も、第２の波長範囲内のいずれの波長（λ２）とも異なるという表現は、前記第１の波長範囲内のすべての波長が、第２の波長範囲内のいずれの波長（λ２）よりも短いこと、または前記第１の波長範囲内のすべての波長が、第２の波長範囲内のいずれの波長（λ２）よりも長いことを意味する。
【００２３】
本発明に関して、物質の流れは、少なくとも第１および第２の光源によって照明される。物質の流れは、正味の運動方向を有し、流れの幅は、前記正味の運動方向に直交する方向に測定される。これらの第１および第２の光源は各々、流れの幅全体を照明することができ、またはその一部分を照明することができる。より高い分解能を得るために、２つの装置を並列に使用することができ；各装置は、第１および第２の光源を有し、これらの光源は、それぞれの装置によって照明される領域が部分的に重複し、それにより両方の装置が使用されるときにのみ流れの幅全体が照明されるように配置される。これらの光源はすべて、流れの同じ側または同じ面を照明するように配置される。別の例によれば、３つ以上の装置が並列に配置され、それにより流れ全体が、異なる装置の重複する光源によって照明される。別の例によれば、たとえばサンプリングが十分なときは、流れの一部分のみが検査される。この場合、１つの装置を使用することができ、光源は、一部分、たとえば流れの幅の２０％〜８０％のみを照明する。
【００２４】
言い換えれば、すべての場合において、物体を含む物質の流れが検査され、この検査される流れは、端から端まで照明され、すなわち流れを横切って流れの一方の端から他方の端まで照明される。検査される流れは、物質の流れ全体またはその一部分に対応することができ、したがって流れ全体またはその一部分は、前記装置によって端から端まで照明される。
【００２５】
物質の流れが端から端まで照明されることは、物質の流れがその送り方向に対して横断方向に照明されることを含む。さらに、光源は、光源によって照明される領域が物質の流れの正味の運動方向に直交するように配置することができ（直交照明と呼ぶ）、または光源によって照明される領域が直交照明から±４５°ずれるように配置することができる。
【００２６】
光源からの照明は、同時にまたは掃引式に行うことができ、すなわち流れのうちそれぞれの装置によって検査される部分（以下、「検査される流れ」と呼ぶ）は、流れを横切って端から端まで同時に照明することができ、すなわち検査される流れの幅全体が一度に照明され；または流れを横切って端から端まで掃引式に照明することができ、すなわち検査される流れの照明される部分（照明領域とも呼ぶ）は、可動ミラーなどの方向変換要素（ｒｅｄｉｒｅｃｔｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）によって、検査される流れの一方の端から他方の端まで動かされる。照明領域は、点、スポット、円、ライン、長方形、正方形、またはこれらの組合せなど（それだけに限定されるものではない）、任意の形状を有することができる。言い換えれば、検査される流れが端から端まで掃引式に照明されるとき、各瞬間（ｉｎｓｔａｎｃｅ  ｉｎ  ｔｉｍｅ）に流れの幅の一部分のみが照明され；検査される流れが端から端まで同時に照明されるとき、少なくとも１つの瞬間に、検査される流れの幅全体が照明される。
【００２７】
一例によれば、各々上記のように配置された第１および第２の装置を含むシステムが提供され、前記第１の装置は、前記流れの第１の部分を検査するように適用され、前記第２の装置は、前記流れの第２の部分を検査するように適用され、前記第１および第２の部分は、部分的にのみ重複する。前記第１および第２の装置は、並列に配置することができる。
【００２８】
一例によれば、前記装置は、前記第２の光源から前記第２の光ビームを受けるように配置され、前記物質の流れを端から端まで掃引式に照明するように前記第２の光ビームを方向変換するように適用された第１の方向変換要素を含む。
【００２９】
さらなる一例によれば、前記走査要素および前記第１の方向変換要素は同一のものである。
【００３０】
さらなる一例によれば、前記装置は、前記物質の流れと前記第１の検出器との間に配置された第２の走査要素をさらに含み、前記第２の走査要素は、前記物質の流れを横切って前記第１の検出領域を端から端まで方向変換するように適用される。
【００３１】
さらなる一例によれば、前記装置は、前記第１の光源と前記物質の流れとの間に配置され、前記第１の光源から前記第１の光ビームを受け、前記流れを端から端まで掃引式に照明するように前記第１の光ビームを方向変換するように適用された第２の方向変換要素をさらに含む。
【００３２】
本発明に関して、切断波長（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）またはビームスプリッティング要素の切断波長という用語は、より短い波長範囲およびより長い波長範囲への分割がどの波長で行われるかを説明するために使用される。
【００３３】
言い換えれば、ビームスプリッティング要素は、前記物質の流れから反射された光を２つの部分に分割する。一方の部分は、切断波長より低い波長を含み、他方の部分は、切断波長以上の波長を含む。その後、これらの部分の一方は第１の検出器へ送られ、他方は第２の検出器へ送られる。
【００３４】
言い換えれば、前記第１の走査要素は、前記物質の流れから反射された光の２つの部分のいずれかにおいて、前記ビームスプリッティング要素と前記第２の検出器との間に配置することができる。すなわち、前記第１の走査要素は、切断波長より短い波長を含む部分内または切断波長より長い波長を含む部分内に配置することができる。したがって、第１の走査要素は、前記第１および第２の反射した光ビームのうち、前記第２の反射した光ビームのみを受ける。
【００３５】
実際には、たとえばビームスプリッティング要素の特徴のため、通常は、切断波長より短い波長を含む前記部分内に、前記切断波長より長い波長も存在し、通常は、切断波長より長い波長を含む前記部分内に、前記切断波長より短い波長も存在する。
【００３６】
しかし、切断波長より短い波長を含む前記部分のエネルギー含量を見たとき、エネルギー含量の大部分が、切断波長より短い波長によって構成され、エネルギー含量のわずかな部分が、切断波長より長い波長によって構成される。エネルギー含量は、式Ｅ＝ｈｃ／λを使用して算出され、上式で、Ｅは光子のエネルギーであり、ｈはプランクの定数であり、ｃは光の速度である。一例によれば、エネルギー含量の８０％を超え、または９０％を超え、または９５％を超える部分が、切断波長より短い波長によって構成される。
【００３７】
さらに、切断波長より長い波長を含む前記部分のエネルギー含量を見たとき、エネルギー含量の大部分が、切断波長より長い波長によって構成され、エネルギー含量のわずかな部分が、切断波長より短い波長によって構成される。一例によれば、エネルギー含量の８０％を超え、または９０％を超え、または９５％を超える部分が、切断波長より長い波長によって構成される。一例によれば、前記ビームスプリッティング要素は、前記反射した第２の光ビームを第２の光軸に沿って前記第２の検出器の方へ案内し、前記反射した第１の光ビームを第３の光軸に沿って前記第１の検出器の方へ案内するように適用され、前記第２の光軸と前記第３の光軸との間の角度は、２０°〜１６０°、または６０°〜１２０°、または８０°〜１００°である。
【００３８】
第１の光源は、第１のスペクトル、たとえば６３２．８ｎｍまたは４５０〜６５０ｎｍを放出するように適用することができ、第２の光源は、第２のスペクトル、たとえば５００〜１５００ｎｍを放出するように適用することができ、これらのスペクトルは、部分的に重複する。スペクトルが部分的に重複するとき、光源の一方と選別すべき前記物質との間にフィルタリング要素を配置することが有利になることがあり、このフィルタリング要素は、その光源の波長範囲内の波長のみを伝送しまたは送るように適用される。言い換えれば、フィルタリング要素が第１の光源と選別すべき物質との間に配置されるとき、このフィルタリング要素は、好ましくは、前記第１の波長範囲内の波長を伝送しまたは送る。別法としてまたは追加として、フィルタリング要素が前記第２の光源と前記物質の流れとの間に配置されるとき、このフィルタリング要素は、前記第１の波長範囲内の波長を阻止するように適用される。別法としてまたは追加として、フィルタリング要素が前記第１の光源と前記物質の流れとの間に配置されるとき、フィルタリング要素は、前記第２の波長範囲内の波長を阻止するように適用される。
【００３９】
一例によれば、前記第１の検出器は、ＣＣＤを含み、追加としてまたは別法として、前記第１の検出器は、ライン検出器またはエリア検出器（ａｒｅａ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。前記第１の検出器の前に、所望の波長範囲を遮断するための固定のまたは調整可能なフィルタを設けることができる。調整可能なフィルタが使用される場合、異なる波長範囲を連続して遮断することができる。追加としてまたは別法として、検出器の異なる部分の前に異なるフィルタを設けることができ、それにより検出器の異なる領域が異なる波長を受ける。
【００４０】
一例によれば、前記第２の検出器は、ＣＣＤを含み、追加としてまたは別法として、前記第２の検出器は、ライン検出器またはエリア検出器である。追加としてまたは別法として、前記第２の検出器は、ハイパースペクトルシステムの分光計またはセンサとすることができる。前記第２の検出器の前に、所望の波長範囲を遮断するための固定のまたは調整可能なフィルタを設けることができる。調整可能なフィルタが使用される場合、異なる波長範囲を連続して遮断することができる。追加としてまたは別法として、検出器の異なる部分の前に異なるフィルタを設けることができ、それにより検出器の異なる領域が異なる波長に反応する。
【００４１】
本発明に関して、第１の検出領域という用語は、物質の流れのうち１つの瞬間に前記第１の検出器によって観察される部分を指し；第２の検出領域という用語は、物質の流れのうち１つの瞬間に前記第２の検出器によって同時に観察される部分を指す。検出領域は、検査される流れの幅全体に及ぶことができ、またはその一部分にのみ及ぶことができる。前記検出領域が検査される流れの一部分にのみ及ぶとき、検出領域は、可動ミラーなどの方向変換要素によって、検査される流れの端から端まで動かされまたは掃引される。可動ミラーは、たとえば、多角形ミラーまたは傾斜ミラーである。
【００４２】
一例によれば、前記第１および第２の光源の両方が、検査される流れを、流れまたは検査される流れの幅全体を横切って端から端まで同時に照明し、第１の検出領域は、検査される流れに端から端まで同時に及び、第２の検出領域は、検査される流れの幅全体の一部分にのみ及び、したがって検査される流れに端から端まで掃引式に及ぶ。
【００４３】
別の例によれば、前記第１の光源は、検査される流れを端から端まで同時に照明し、第２の光源は、検査される流れを端から端まで掃引式に照明し、第１の検出領域は、検査される流れに端から端まで同時に及び、第２の検出領域は、検査される流れの小さい部分にのみ及び、検査される流れに端から端まで掃引式に及ぶ。ここで、２つの異なる方向変換要素のどちらも使用することもでき、１つは照明領域を方向変換し、１つは検出領域を方向変換する。別法として、照明領域と検出領域の両方を方向変換するために、同じ方向変換要素が使用される。
【００４４】
一例によれば、点灯された光源からの照明は、老朽化による自然のばらつき、電源のばらつきなどを含むが、ある期間にわたって同一である。別の例によれば、光源からの照明は、所定のパターンに応じて時間とともに変動し、たとえば色または強度分布を変動させることができる。たとえば、３つの色を繰り返すことができる。色の変動は、異なる光源の使用によって、または広いスペクトルを有する光源の前に位置する回転フィルタの使用によって、実現することができる。
【００４５】
さらに、前記光源は、パルス式または連続式とすることができる。
【００４６】
物質の流れは、それだけに限定されるものではないが、自由落下経路、シュート内の輸送、またはコンベアベルトなど、任意の手段によって輸送することができる。
【００４７】
一例によれば、上記のように配置された装置と、物質の流れを輸送するための輸送手段とを含むシステムが提供され、前記輸送手段は、好ましくは、コンベアベルト、シュート、および自由落下経路の少なくとも１つを含む。
【００４８】
一例によれば、各々上記のように配置された第１および第２の装置を含むシステムが提供され、前記第１の装置は、前記流れの第１の面を検査するように適用され、前記第２の装置は、前記流れの第２の面を検査するように適用され、前記第１および第２の面は、前記流れの反対側の面である。言い換えれば、物質の流れは、たとえば自由落下で、または透明のコンベア上で、前記第１および第２の装置間を通るように配置される。これらの装置は、流れの実質的に同じ部分を、２つの反対側から検査するように配置することができる。これらの部材は、互いに分離し、重複し、または一致することができる。言い換えれば、前記第１および第２の装置によって検査される領域は、互いに隣接することができる。
【００４９】
装置は、検査装置とすることができ、流れの中を通る物体の異なる特性を測定する。装置はまた、選別装置とすることができ、測定される特性に基づいて、物質の流れの中の特有の物体を維持すべきか、それとも選別すべきかを決定する。
【００５０】
一例によれば、上記のように配置された１つまたはそれ以上の装置を含むシステムが提供される。さらに、検査すべき物質の流れは物体を含み、前記システムは、前記第１の検出器および前記第２の検出器から検出データを受け、前記検出データを選別データに変換するように適用された処理手段と；前記処理手段から選別データを受け、前記選別データに応じて前記物質の流れから物体を除去するように適用された除去手段とをさらに含む。除去された物体は、検出データに応じて、１つの共通のスポットへ、または所望する場合、いくつかの異なるスポットへ、誘導することができる。除去手段または物体を選別する手段の例は、ノズルおよびイジェクタである。
【００５１】
物体が除去されるべきか否かを判定するために検出データをどのように処理することができるか、選別データを得るために検出データをどのように処理することができるか、ならびに除去手段をどのように形成および制御することができるかに関する詳細は、当技術分野ではよく知られており、したがって本出願ではこれ以上記載しない。
【００５２】
本発明について、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、次により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１ａは、前記第１および第２の光源がライン照明である、本発明による装置の概略斜視図である。図１ｂは、図１ａに関連して記載する装置の照明領域および視野を示す概略上面図である。
【図２】図２ａは、前記第１の光源がライン照明であり、前記第２の光源が多角形ミラーによって掃引される、本発明による装置の概略斜視図である。図２ｂは、図２ａに関連して記載する装置の照明領域および視野を示す概略上面図である。
【図３】照明領域および視野の代替の向きを示す図である。
【図４】コンベアベルト上の物質の流れを選別するための装置の使用を概略的に示す図である。
【図５】異なるハロゲンランプのスペクトルを例示する図である。
【図６】フィルタの透過率を例示する図である。
【図７】ビームスプリッタの透過率を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図１は、物質１０の流れを検査する装置１００を概略的に示す。図１ａおよび図１ｂの矢印は、物質の流れの輸送方向、または前記物質の正味の運動方向、または送り方向を示す。
【００５５】
装置１００は、第１の光源１０１を含み、第１の光源１０１は、第１の波長範囲（λ１ａ〜λ１ｂ）内の波長を含む第１の光ビーム１１１を放出して、前記物質の流れを端から端まで照明するように適用される。第１の光源は、前記物質１０の流れを一方の端１３から他方の端１４まで同時に照明するライン照明である。
【００５６】
装置１００はまた、第２の光源１０２を含み、第２の光源１０２は、第２の波長範囲（λ２ａ〜λ２ｂ）内の波長を含む第２の光ビーム１１２を放出して、第２の照明領域１１７で前記物質の流れを照明するように適用される。第２の光源は、前記物質１０の流れを一方の端１３から他方の端１４まで同時に照明するライン照明である。さらに、前記第１の光源の前記第１の波長範囲内のいずれの波長（λ１）も、前記第２の光源の前記第２の波長範囲内のいずれの波長（λ２）とも異なる（λ１ｂ＜λ２ａまたはλ２ｂ＜λ１ａ）。
【００５７】
第１の光ビーム１１１は、前記物質の流れによってビームスプリッティング要素１４０の方へ反射される。ビームスプリッティング要素１４０は、前記第１の光ビーム１１１が第１の光軸１２１に沿って前記物質から反射された後に前記第１の光ビーム１１１を受けるように配置され；前記第２の光ビームがやはり前記第１の光軸１２１に沿って前記物質から反射された後に前記第２の光ビーム１１２を受けるように配置される。ビームスプリッティング要素１４０、たとえばダイクロイックミラーは、前記反射した第１の光ビームおよび前記反射した第２の光ビームの１つを、前記第１の光軸１２１と平行でない第２の光軸１２２に沿って方向変換することによって、前記反射した第１の光ビーム１１１を第１の検出器１３１の方へ案内し；前記反射した第２の光ビーム１１２を前記第２の検出器１３２の方へ案内するようにさらに適用される。より具体的には、前記走査要素１５１は、前記反射した第１および第２の光ビームのうち前記反射した第２の光ビームのみを受けるように、前記ビームスプリッティング要素１４０と前記第２の検出器１３２との間に配置される。
【００５８】
さらに、前記第１の検出器１３１は、前記第１の光ビーム１１１を、第１の検出領域１３６で前記物質１０の流れから反射された後に受けるように適用され；前記第２の検出器１３２は、前記第２の光ビーム１１２を、第２の検出領域１３７で前記物質１０の流れから反射された後にを受けるように適用される。さらに、前記物質１０の流れと前記第２の検出器１３２との間に第１の走査要素１５１が配置され、第１の走査要素１５１は、前記物質の流れを横切って前記第２の検出領域１３７を端から端まで方向変換するように適用される。
【００５９】
図１ｂは、第１の照明領域１１６、または前記第１の光源１０１によって照明される領域１１６を示す。この例によれば、第１の光源は、流れの幅全体を同時に照明するＬＥＤランプ含むライン照明であり、第１の照明領域は、物質の流れを横切って端から端まで延びる長方形である。ＬＥＤランプは、パルス式または連続式とすることができる。さらに、この例によれば、第１の検出器１３１は、物質の流れの幅全体を同時に検出するように適用されたライン検出器またはエリア検出器である（検出器内のセンサが一列にまたは行列で配置される）。前記第１の検出器の視野１３６または第１の検出領域１３６は、物質の流れを横切って端から端まで延びる長方形に対応する。第１の検出領域１３６は、前記第１の照明領域１１６の範囲内に位置する。
【００６０】
さらに、前記第２の光源１０２によって照明される領域１１７、または第２の照明領域１１７もまた、図１ｂに示す。この例によれば、第２の光源は、レーザを含むライン照明であり、第２の照明領域は、物質の流れを横切って端から端まで延びる線である。レーザは、パルス式または連続式とすることができる。さらに、この例によれば、第２の検出器１３２は、物質の流れの幅全体を掃引式に検出するように適用された分光計である。前記第２の検出器の視野１３７または第２の検出領域１３７は、スポットに対応する。前記第２の検出器の視野１３７または第２の検出領域１３７は、走査要素１５１、ここでは傾斜ミラーによって、物質の流れを横切って端から端まで動かされる。
【００６１】
第１の例によれば、前記第１および第２の光源は、物質の流れを両方同時に照明するように適用される。第２の例によれば、前記第１および第２の光源は、物質の流れを連続して照明するように適用され、すなわち前記第１の光源がまず点灯され、その後、前記第２の光源が点灯され、その後、この点灯シーケンスが何度も再び繰り返される。第３の例によれば、例１および例２の組合せが使用され、すなわち光源は、所定の照明シーケンスに応じて、時として同時に点灯され、時として連続して点灯される。
【００６２】
第１の光源は、任意の適した照明とすることができ、たとえばレーザ、発光ダイオード、蛍光管、またはこれらの組合せを含む。第１の光源は、紫外範囲（ＵＶ）、可視範囲（ＶＩＳ）、近赤外範囲（ＮＩＲ）、もしくは中赤外範囲（ＭＩＲ）、またはこれらの範囲の組合せ内の放射を放出することができる。
【００６３】
第２の光源は、任意の適した照明とすることができ、たとえばハロゲンランプを含む。第２の光源は、紫外範囲（ＵＶ）、可視範囲（ＶＩＳ）、近赤外範囲（ＮＩＲ）、もしくは中赤外範囲（ＭＩＲ）、またはこれらの範囲の組合せ内の放射を放出することができる。
【００６４】
場合により、第１の光源と物質の流れとの間にフィルタ要素を配置することができ、このフィルタ要素は、たとえば、第２の検出器を妨げる前記第１の光源によって放出される波長を除去するように選択され；追加としてまたは別法として、第１の光源と物質の流れとの間にフィルタ要素を配置することができ、このフィルタ要素は、たとえば、第２の検出器を妨げる前記第１の光源によって放出される波長を除去するように選択される。
【００６５】
一例によれば、前記第１の波長範囲の波長は、前記第２の波長範囲の波長より短い。さらに、前記第２の光源は、前記第２の波長範囲内だけではなく前記第１の波長範囲および前記ビームスプリッタの切断波長の間隔内の波長を放出し、これらの波長は、前記第１の検出器を使用することによって実行される測定を妨げる。前記第２の光源と前記物質の流れとの間にフィルタ要素を配置することができ、このフィルタ要素は、前記切断波長より短い前記第２の光源によって放出される波長を除去し、または前記フィルタ要素は、前記第１の波長範囲および前記ビームスプリッタの切断波長の間隔内の波長を除去する。したがって、第２の光源は、第１の検出器を妨げない。
【００６６】
一例によれば、前記第１の波長範囲の波長は、前記第２の波長範囲の波長より短い。さらに、前記第１の光源は、前記第１の波長範囲内だけではなく前記第２の波長範囲および前記ビームスプリッタの切断波長の間隔内の波長を放出し、これらの波長は、前記第２の検出器を使用することによって実行される測定を妨げる。前記第１の光源と前記物質の流れとの間にフィルタ要素を配置することができ、このフィルタ要素は、前記切断波長以上の前記第１の光源によって放出される波長を除去し、または前記フィルタ要素は、前記第２の波長範囲および前記ビームスプリッタの切断波長の間隔内の波長を除去する。したがって、第１の光源は、第２の検出器を妨げない。
【００６７】
前記第１の波長範囲の波長が前記第２の波長範囲の波長より長いとき、類似の解決策を適用することができる。
【００６８】
図２ａおよび図２ｂに示す装置は、後述する詳細を除いて、図１ａおよび図１ｂに関連して記載する装置に等しい。傾斜ミラーは、多角形ミラー１５１に置き換えられ、多角形ミラー１５１は、たとえばモータ（図示せず）によってその中心軸の周りを回転するように配置される。第２の照明は、ライン照明ではなくスポット照明である。第１の光源１０１は、２つの別個のランプ１０１ａ、１０１ｂを含み、ランプ１０１ａ、１０１ｂは、物質の流れの各側に１つずつ配置される。両ランプは、物質の流れ上の実質的に同じ第１の照明領域１１６を照明する。第２の光源１０２は、２つの別個の光源１０２ａ、１０２ｂを含む。前記第２の光源１０２によって照明される領域１１７ａ、１１７ｂ、または第２の照明領域１１７ａ、１１７ｂを、図１ｂに示す。この例によれば、第２の光源は、レーザを含む点照明であり、前記物質の流れの一部分のみを照明する。レーザは、パルス式または連続式とすることができる。方向変換要素１５１は、前記物質の流れを横切って第２の照明領域１１７ａ、１１７ｂを端から端まで掃引式に動かすように配置される。
【００６９】
さらに、この例によれば、第２の検出器１３２は、物質の流れの幅全体を掃引式に検出するように適用された分光計である。前記第２の検出器の視野１３７または第２の検出領域１３７は、スポットに対応する。前記第２の検出器の視野１３７または第２の検出領域１３７は、走査要素１５１、ここでは多角形ミラーによって、物質の流れを横切って端から端まで動かすことができる。第２の検出領域１３７は、前記第２の光源１１７ａ、１１７ｂによって照明される領域内に位置する。
【００７０】
言い換えれば、前記第２の光源１０２は、前記物質の流れの幅の一部分にのみ及ぶ第２の照明領域１１７ａ、１１７ｂで前記物質１０の流れを照明し、方向変換要素１５１が、前記第２の光源１０２から前記第２の光ビーム１１２ａ、１１２ｂを受けるように配置され、前記物質の流れを横切って前記第１の照明領域１１７ａ、１１７ｂを端から端まで動かすように前記第２の光ビームを方向変換するように適用され、好ましくは、図１ａに関連して記載する前記方向変換要素および前記第１の走査要素は、同一のものである。
【００７１】
１つの詳細な例によれば、第１の光源は、白色光を放出するＬＥＤ、たとえばＳｅｏｕｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ製の純白色光を放出するＺ−ＰｏｗｅｒのＬＥＤを含み；より詳細には、たとえば製品仕様により詳細に記載されているＡ０〜Ａ５、Ｂ０〜Ｂ５、またはＣ０〜Ｃ５ビニングに属し、すなわち大まかにはＣＩＥ座標（０．３０２８，０．３３０４）（０．３５５２，０．３７６０）（０．３５１４，０．３４８７）（０．３０６８，０．３１１３）（０．３０２８，０．３３０４）内のものである。これらのＬＥＤは、物質の流れを端から端まで同時に照明する。第２の光源は、ハロゲンランプの１つであり、そのスペクトルを図５に示す。最上部の線は、３３００Ｋのランプのスペクトル分布であり、１つ下の線は、３２００Ｋのランプのスペクトル分布であり、その１つ下の線は、３０００Ｋのランプのスペクトル分布であり、その１つ下の線は、２８００Ｋのランプのスペクトル分布であり、その１つ下の線は、２５００Ｋのランプのスペクトル分布であり、最下部の線は、２０００Ｋのランプのスペクトル分布である。第２の光源は、物質の流れを端から端まで同時に照明する。図６に示す透過率、すなわち約８５０ｎｍの切断波長を有するフィルタが、第２の光源と物質の流れとの間に配置される。図６に示す透過率、すなわち約１２００ｎｍの切断波長を有するダイクロイックミラーが、ビームスプリッティング要素として選択される。第１の検出器はＲＧＢカメラであり、第２の検出器はＮＩＲ分光計である。分光計の切断波長（約１２００ｎｍ）も図５に示す。
【００７２】
第１および第２の光源が同時に点灯されるとき、両光源からの光は、ビームスプリッタに到達し、実質的に前記切断波長より低い波長からなる第１の部分と、実質的に前記切断波長より長い波長からなる第２の部分とに分割される。第１の部分は、前記ビームスプリッタによって第１の検出器の方へ反射され、第２の部分は、前記ビームスプリッタによって前記第２の検出器の方へ伝送される。言い換えれば、実質的に前記第１の光源からの光のみが、前記第１の検出器へ伝送され、実質的に前記第２の光源からの光のみが、前記第２の検出器へ伝送される。
【００７３】
実際には、フィルタおよびビームスプリッタの特徴のため、前記第１の部分内に、前記切断波長より長い波長も存在し、前記第２の部分内に、前記切断波長より短い波長も存在する。
【００７４】
しかし、第１の部分のエネルギー含量を見たとき、エネルギー含量の大部分が、切断波長より短い波長によって構成され、エネルギー含量のわずかな部分が、切断波長より長い波長によって構成される。エネルギー含量は、式Ｅ＝ｈｃ／λを使用して算出され、上式で、Ｅは光子のエネルギーであり、ｈはプランクの定数であり、ｃは光の速度である。より詳細には、エネルギー含量の８０％を超え、または９０％を超え、または９５％を超える部分が、切断波長より短い波長によって構成される。
【００７５】
さらに、第２の部分のエネルギー含量を見たとき、エネルギー含量の大部分が、切断波長より長い波長によって構成され、エネルギー含量のわずかな部分が、切断波長より短い波長によって構成される。より詳細には、エネルギー含量の８０％を超え、または９０％を超え、または９５％を超える部分が、切断波長より長い波長によって構成される。
【００７６】
前記物質の流れを端から端まで照明することは、それだけに限定されるものではないが、前記物質の流れの輸送方向に直交して照明することを含む。図３に示すように、前記物質の流れを端から端まで照明することは、直交照明からたとえば２５°ずらすことができる。
【００７７】
図４は、上記の装置の一応用例を示す。物質の流れから反射された光は、ビームスプリッティング要素１４０によって受けられ、波長に応じて２つの部分に分割され、各部分は、それぞれの検出器１３１、１３２へ送られる。それぞれの検出器によって判定され、処理装置４１０によって分析される特性に基づいて；物質の流れの中の物体１０は、加圧空気を利用する選別装置４２０の使用によって、第１または第２の容器４３１、４３２に選別される。すなわち、物体が右の容器に入れられるとき、一吹きの空気が放出され、物体を右の容器に押し入れる。
【００７８】
言い換えれば、たとえば図１〜３に関連して記載するように配置された装置を含むシステムが提供される。さらに、検査すべき物質の流れは物体１０を含み、前記システムは、前記第１の検出器および前記第２の検出器１３１；１３２から検出データを受け、これを選別データに変換するように適用された処理手段４１０と；前記処理手段から選別データを受け、前記選別データに応じて前記物質の流れから物体を除去するように適用された除去手段４２０とをさらに含む。選別データは、たとえば、物体が左または右の容器４３１、４３２のどちらに入れられるかを示すことができる。さらに、除去された物体は、検出データに応じて、１つの共通のスポットへ、または別法としていくつかの異なるスポットへ、誘導することができる。
【００７９】
本発明は上記の実施形態に一切限定されないことが、当業者には理解されよう。逆に、添付の特許請求の範囲の範囲内で多くの修正および変更が可能である。
【００８０】
たとえば、照明は、コンベアが透明であるという条件で、物質の流れの上ではなく下に配置することができる。コンベアは、シュートまたは自由落下経路に置き換えることができる。走査要素は、前記ビームスプリッティング要素によって方向変換される光路内で、すなわち前記第１の光軸に対して平行でない光路内で、前記ビームスプリッタと前記第２の検出器との間に配置することができる。さらに、追加の光源および検出器を使用することができ、追加の光源および検出器は、上述したものに類似の設定を有し、すなわち光は、検出器に到達する前にダイクロイックミラーを通過する。さらに、光源および検出器の組合せは、本明細書に記載する原理が用いられる限り、自由に選ぶことができる。
【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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