(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の経路に沿って粒子の流れを移動させる手段と、前記経路上の粒子から反射された複数の波長範囲の光を分析する主走査システムと、この主走査システムの下流側に配置されて前記経路から粒子を排出するエジェクタと、上記主走査システムからの信号によりエジェクタを作動させて不合格の粒子を前記流れから排出させる手段とを含む選別装置であって、さらに他の波長範囲の光を放射するように適合された背景部分から前記経路を横切って送られる光を受け取るように配置された補助走査システムと、この補助走査システムに結合され、前記他の波長範囲の光が背景部分から該補助走査システムに直接送られて選別すべき粒子のないことが検知された領域内での、主走査システムによる光の分析及びエジェクタの作動を抑止することにより、前記経路中におけるすき間のある領域を走査機構エリアから有効に除外する手段と、を含むことを特徴とする選別装置。
【請求項２】
前記補助走査システムに対する背景を作成するための光源および反射手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の選別装置。
【請求項３】
前記反射手段が回転シリンダの表面であることを特徴とする請求項２に記載の選別装置。
【請求項４】
シリンダを連続的にクリーニングする手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の選別装置。
【請求項５】
前記主走査システムが、複数の反射光を分析するマルチクロマチックシステムであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の選別装置。
【請求項６】
マルチクロマチックシステムが、「赤」、「緑」および「青」の波長範囲からなる３つの波長範囲のうちの２つの反射光を分析するように適合されたバイクロマチックシステムであり、補助走査システムに対する背景が、前記３つの波長範囲のうちの３番目の光を放射するように適合されていることを特徴とする請求項５に記載の選別装置。
【請求項７】
バイクロマチックおよび補助走査システムが、粒子の経路との間にレンズと赤外線ブロッキングフィルタとを備えた１つのカメラを含み、このカメラが、経路に対して、該経路内の連続した複数の場所から光を受け取るように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の選別装置。
【請求項８】
走査システムから受け取った情報を記憶、分析してエジェクタに指示するコンピュータを含むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の選別装置。
【請求項９】
主走査システムと補助走査システムトが、可視波長範囲の光に応答して動作するように設置され、さらに他の追加の走査システムが、赤外線光を放射する背景から前記経路を横切って送られる光を受け取るように設置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の選別装置。
【請求項１０】
補助走査システムと追加の走査システムとが、同じ背景からの光を受け取るように設置されていることを特徴とする請求項９に記載の選別装置。
【請求項１１】
前記経路を横切って送られた他の波長範囲の光と、前記経路の粒子に反射した追加の波長範囲の光とを受け取るように設置された追加の走査システムを含み、この追加の走査システムが、前記追加の波長範囲で検出された光と前記のさらに他の波長範囲で検出された光との比較に応じてエジェクタを作動させるように適合されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の選別装置。
【請求項１２】
前記経路を横切って送られる光が可視光範囲であり、前記経路の粒子に反射される光が赤外線光範囲であり、エジェクタが、前記経路を横切って送られた光に対して赤外線における暗い光を受け取ったことに応答することを特徴とする請求項第１１項に記載の選別装置。
【請求項１３】
移動手段が、材料自体のもつ運動量によって維持される粒子の流れを生成するように設置されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の選別装置。
【請求項１４】
移動手段が、コンベヤ・ベルトを備えたコンベヤと、ベルトを駆動し流れにおけるコンベヤの終端から材料を投入する手段を含むことを特徴とする請求項１３に記載の選別装置。
【請求項１５】
所定の経路に沿った流れの中を移動する粒子を選別するための方法であって、
前記流れの中の粒子から反射された複数の波長範囲の光を主走査システムで分析して、合格の粒子と不合格の粒子を識別する段階と、
他の波長範囲の光を放射する背景部分から前記経路を横切って送られる光を補助走査システムにより監視して、粒子の経路に選別すべき粒子がないことを識別する段階と、
前記主走査システムにより不合格と識別された粒子を前記流れから排出するためにエジェクタを作動させる段階と、
背景から直接送られる光を認識することによって経路の特定の領域に粒子のないことを示す補助走査システムからの信号に応答して、前記経路の特定領域から受け取った光を主走査システムが分析するのを抑止すると共に、個々のエジェクタの作動を抑止する段階、
を含むことを特徴とする選別方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は選別方法及び装置に関するものである。本発明は、特に、流れの中の粒子をその色の特徴によって評価し、その評価に基づいて排出機構を作動させて不合格の粒子を流れから除去する選別方法及び装置に関するものである。
発明の背景
上記の型の特定の色選別装置は、イギリス、ロンドンのソルテックス社（Sortex Limited）からソルテックス（Sortex）5000という名称で入手可能である。この装置は、空気中を自由に流れる粒子材料を走査するバイクロマチックシステムを利用する。このシステムは、流れの中の各粒子を評価し、下流に配置されたエジェクタに、所定の合格基準を満たさない粒子を流れから取り出すように指示するものである。
米国特許第4203522号、4513868号、および4699273号には、粒子材料を様々な波長範囲の光を反射する性質によって評価する様々な選別装置が記載されており、それらの明示は参照という形で本明細書に組み込まれる。米国特許第4203522号に開示された装置では、検出器が、粒子から反射された異なる波長範囲の光に応答して、製品の様々な品質を示す信号を生成する。これらの信号は、比較、分析されて、製品の流れから関連する粒子を取り除くためにエジェクタを作動させることができる比較信号を生成する。
上記の一般的な型の選別装置では、製品の流れにおける個々の粒子のサイズが異なる場合に、問題が生じることがある。ある環境では、大きくて色の暗い製品は小さくて明るい物体よりも光を多く反射することがある。このような問題は、利用する背景色を注意深く選択することによってある程度まで解決できるが、この解決策は、通常、線走査システムを利用する場合でも、ある程度の複雑さを伴う。線走査システムにおける問題点の1つは、製品と製品の間の隙間が、たとえば黒っぽい欠陥に見える場合がある点である。走査線の全体にわたって一致した背景を得るためには、対応する粒子を横切る照明の変化を、背景に対して色と輝度の両方で修正しなければならない。これは達成可能でも、動作中に維持するのは困難である。バイクロマチック選別は、たとえば、合格部分と不合格部分に分けられた赤／緑デカルト・マップを作成することによってその性能と柔軟性をさらに高めることができる。背景はすべてそのような動作方法に関するものすべてを制限し複雑にする。したがって、最良の解決策は、背景を色の測定から排除することである。
発明の開示
本発明によれば、選別装置の主走査システムが、選別すべき粒子の流れの中に個々の製品粒子が存在することを確認する補助走査システムによって補足されている。この補助走査システムが、ある領域に製品粒子が存在しないことを検知した場合に、その領域に関してエジェクタの活動を抑止する信号が送られる。通常、そのような信号は、その領域に関する主走査システム自体からの出力を抑止する。製品の流れの中の隙間のある領域断面を走査機構エリアから有効に除外することによって、主走査システムを、背景を不合格製品として誤って認識するという選別エラーのおそれなしに明確にプログラムすることができる。主走査システムは、モノクロマチックやマルチクロマチックでもよいが、通常はバイクロマチックが最も使用される。
本発明による特定の装置は、所定の経路に沿って粒子の流れを移動させる手段と、移動経路上の粒子から反射された複数の波長範囲の光を分析する通常はバイクロマチックの主走査システムと、走査システムの下流に配置されて粒子の流れから粒子を取り除くエジェクタと、走査システムからの信号によりエジェクタを活動させて製品の流れから不合格粒子を除去する手段とを含む。主走査システムは、さらに異なる波長範囲の光を放射するように適合されて、背景部分から製品の流れを横切って送られる光を受け取るように配置された補助走査システムによって補足され、この補助走査システムは、前記主走査システムに結合され、光が背景部分から該補助システムに直接送られるときに通る製品の流れの領域において、エジェクタの活動または主走査システムの実際の動作を抑止する。この機構によって、分析する光がすべて、製品の流れにおける材料から反射された光であるという基準で主走査システムを動作することができることが理解されるであろう。
当然ながら、補助走査システムによって生成される信号が正確なものとなるように、背景部分の照明を適度な強さにすることが重要である。このため、本発明による装置では、背景を、連続的にクリーニングされる回転シリンダの表面で反射された光ビームの形に作成することが好ましい。
本発明による装置は、一般に、可視波長範囲の、通常は「赤」と「緑」の反射光を分析するように適合されたバイクロマチック走査システムを含む。また、補助走査システムのための背景は、異なる波長範囲の可視光を使って生成することが好ましく、したがって、この事例では「青」を使用することができる。この場合、バイクロマチック走査システムは、製品の流れとの間に赤外線フィルタを備えた可視光カメラを含むことがある。これは、たとえばコダック（ＫＯＤＡＫ）ＫＬ１２１０３において、三原色配列が感応しやすい赤外線を排除する通常の方法である。コダックの配列における「赤」、「緑」および「青」の検出器は、製品の流れの複数の場所から出された光が、移動方向に互いに離間されるように配置される。この装置には、通常、コンピュータまたはマイクロプロセッサ等の制御手段が含まれ、走査システムにおける色反応ピクセル列の出力の順次タイミングを記憶、補正して、エジェクタに指示する前に処理の適切な調整を行う。
また、すでに説明した主走査システムと補助走査システムと組み合わせて、追加の赤外線走査アセンブリを含むこともある。これは、可視光放射に関して説明したシステムと類似のシステムを利用することができ、また、そこで使用された赤外線ブロッキングフィルタの代わりに可視光ブロッキングフィルタを使用することが好ましい。赤外線走査アレイにおいては、通常組み込まれているカラー・フィルタを省くことができる。上記のように、様々な波長範囲の光を混合して背景を作成することができ、赤外線レンジの光も簡単に入れることができる。この赤外線走査アセンブリは、前に参照した米国特許第４２０３５２２号に記載されたものと同じように、「暗色」と「光」の選別として広く利用される。他の選択肢として、赤外線走査システムにおけるセンサを、たとえば「青」の背景に応答するように作成することができる。この場合、「暗色」専用選別では背景の赤外線の照明が必要なくなる。
次に、本発明を、例として、添付の概略図を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明による選別装置の動作を模式的に示す構成図であり、図２は図１の装置の変形例を示す。
好ましい実施例の説明
図１は、ホッパ４からシュート６に落とされた粒子材料を搬送するコンベヤ２を示す。コンベヤ・ベルトは、その上側面が、製品の流れ８の中の材料を容器１０に投入するのに十分な速度（たとえば、３ｍ／秒）で、図のように右から左に移動するように駆動される。材料は、コンベヤ２の終端から容器１０まで移動する間、それ自体の運動量によってのみ製品の流れ８の中に保持される。エジェクタ１２は、製品の流れ８の幅全体に広がり、不合格品容器１４の方に向けた高圧エアのジェットによって、製品の流れ８の特定ゾーンから粒子を除去するように動作する。通常、製品の流れの横方向の幅は２０インチであり、その上に４０個のエジェクタ・ノズルが等間隔で配置される。エジェクタ１２は、コンピュータまたはマイクロプロセッサ等の制御手段１６によって個々に制御され、この制御手段１６は、後で説明する走査システム１８および２０から入力データを受け取る。
参照数字２２は、製品の流れ８において製品を走査する領域を示す。領域２２は、青色ブロッキングフィルタ５０を備えた光源２４によって照明され、領域２２内の粒子は、走査システム１８に受け取られる光を反射する。走査システム１８は、本質的に、可視光カメラ２６、レンズ２８、および赤外線ブロッキングフィルタ３０を含む。カメラ２６は、この事例では「赤」、「緑」および「青」（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の３つの特定の可視光波長範囲の受け取った光を監視する電荷結合素子を含む。カメラ２６内の電荷結合素子はそれぞれ、製品の流れの横方向全体に延びる列に配置される。
図示したように、最初に、走査領域２２への入口にある粒子が、「赤」の波長範囲の反射光に関して走査される。次に、「緑」の波長範囲の反射光に関して検査され、最後に「青」の波長範囲の光に関して検査される。本発明による装置を利用するほとんどの選別プロセスでは、製品を「赤」と「緑」の波長範囲の反射光の基準で十分に評価することができる。「青」の検出器アレイは、評価プロセスの一部としては利用されず、製品の流れの領域に隙間がないかどうかを判定する。「青」の検出器アレイは、それ自体、図示したように、製品の流れ８の反対側にあるダイクロイック・ミラーまたは半透鏡３８を使って青色光源３４と赤外線光源３６によって照明されたシリンダ３２と位置合わせされる。この赤外線光源の目的は後で説明する。この代わりに、または追加として、背景の照明を、適切な色で光るLEDで提供することもできる。
上記走査システム中の「赤」と「緑」の光検出器で構成される主走査システムは、複数の反射光を分析するように適合されたマルチクロマチックシステムであり、好ましくは２つの反射光を分析するように適合されたバイクロマチックシステムであって、この型の装置において周知のように、製品の流れの中の粒子のダイクロマチック選別分析を行う制御手段１６に渡される信号を生成する。分析により粒子が不良であることがわかった場合、制御手段１６は、エジェクタ１２のバッテリに、除去領域４０内の適切に選択した流れに空気パルスを送ってその粒子を流れから除去するように指示する。そのように除去された粒子は、製品の流れの経路から外されて不合格品容器１４に入れられる。
製品の流れの粒子に隙間がないうちは、「青」の検出器で構成される補助走査システムは不活動状態のままである。しかし、隙間が現れると、シリンダ３２で反射された青色光源３４からの青い光が「青」検出器によって認識され、特定の領域に製品材料がないことを示す。この事象に応答して、青の検出器は、制御手段１６に送る信号を生成し、制御手段はその信号を受け取ると、その特定領域のバイクロマチッック分析とそのエジェクタの動作とを抑止する。
赤、緑および青の検出器の連携と、除去領域４０が走査領域２２よりも下流側にある配置のために、走査領域２２からの信号は、分析前に制御手段１６内のメモリに記憶される。また、これにより、赤と緑の検出器の信号よりも先に青の検出器からの信号を分析することができ、当然ながら、青の検出器からの信号の分析が、製品の流れの所与の領域に粒子がないことを示す場合は、赤および緑の検出器からの信号を無視または破棄することができる。したがって、青の検出器から「抑止」信号を受け取ると、赤と緑の検出器からの信号の分析が有効に中止される。
また、上記のように、シリンダ３２の回転面は赤外線波長範囲の光で照明されており、その反射光を観察するために、直線状の電荷結合素子アレイの形の追加の検出器４２が設けられている。この検出器４２は、シリンダ３２からの光を、製品の流れ８の走査領域の上流端、可視光ブロッキングフィルタ４４および集光レンズ４６を通る経路に沿って受け取る。この追加の走査システムにより、カメラ２６内の青の検出器の抑止機能とは全く独立した、赤外線光源３６の輝度に応じた追加の暗色選別及び／又は光選別を達成することができる。したがって、検出器４２によって生成された信号は、この場合も制御手段１６に送られて、エジェクタ１２を適切に指示するように全く別に分析される。
図２に示す変形例において、可視光カメラ２６は、図１のカメラ２６と同じように動作し、走査領域２２内の製品の流れ８の中にある粒子から反射光を受け取る。走査領域２２は、青色光ブロッキングフィルタ５０を備えた光源４８によって照明され、シリンダ３２から製品の流れ８を横切って送られる青色光は、カメラ２６内の「青」の検出器によって受け取られ監視される。しかしまた、光源４８は、赤外線波長範囲の光を放射し、赤外線カメラ５２が、青と赤外線の範囲の反射光を監視するために利用される。カメラ５２は、カメラ２６と同じ型であるが、「青」の波長範囲（４００〜５００ｎｍ）と赤外線波長範囲（７００〜１０００ｎｍ）で応答する青の検出器アレイだけを使用する。これにより、カメラ５２が、製品の流れ８の中の粒子から反射された明るい赤外線かまたは青の背景を映したときに「光」出力を生成し、これに対し、赤外線吸収粒子を映したときに暗色出力を提供する。また、カメラ５２によって生成された信号は制御手段１６によって処理され、製品の粒子がＩＲにおいて設定制限値よりも「青」の背景に対して暗い画像になるときに、適切なエジェクタを作動させる。これにより、カメラ２６を利用して行うバイクロマチック選別によって、ＩＲ「暗色」選別を同時に行うことができる。
前述の本発明の実施例は、例としてのみ示され、本発明を実現できる多くの方法のうちの１つを示す。本明細書の特許請求の範囲の精神および意図から逸脱しない範囲で変形を行うことができ代替装置を使用することができる。
【図１】
0003810795.tif 000002
【図２】
0003810795.tif 000003