專利名稱：用于辨別和揀選產(chǎn)品、由此確定這些產(chǎn)品的成分的濃度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光學(xué)地揀選優(yōu)選為顆粒狀的產(chǎn)品的方法，特別是涉及用于辨別具有特定濃度的成分的適當(dāng)產(chǎn)品與具有異常濃度的所述成分的異常產(chǎn)品并揀選這些產(chǎn)品的方法。根據(jù)該方法，光束照射在寬的產(chǎn)品流中移動的產(chǎn)品，并測量被產(chǎn)品反射的光的強度，以便產(chǎn)生使得可辨別適當(dāng)產(chǎn)品與異常產(chǎn)品的檢測信號。為了揀選產(chǎn)品，通過所述檢測信號控制移除設(shè)備，以便從產(chǎn)品流中分離出異常產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
根據(jù)按當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)已知的方法，使光束朝向產(chǎn)品，并檢測被產(chǎn)品散射和/或被產(chǎn)品直接反射的光的強度。這樣的檢測使得可基于產(chǎn)品的顏色或產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)來揀選產(chǎn)品。 這樣的方法例如在文檔US46;34881、US 4723659或US 6864970中描述。這些方法使用光束，特別是波長位于380nm與750nm之間的激光束，由此被產(chǎn)品散射或直接反射的光被對擊中產(chǎn)品的光束的波長敏感的檢測器檢測到。然而，如果需要檢測具有與適當(dāng)產(chǎn)品相同的顏色和幾乎相同的結(jié)構(gòu)的異常產(chǎn)品，則這些現(xiàn)存方法被證明不足以進行精確揀選。因此，難以例如辨別綠色蔬菜與某些綠色合成材料。文檔US 6734383描述了一種揀選機器，由此通過熒光檢測產(chǎn)品中的某些成分、諸如葉綠素或黃曲霉毒素的存在。事實上，它表現(xiàn)為，每當(dāng)這些成分被具有某一波長的光激發(fā)時，它們將發(fā)射具有另一波長的光。然而，由于熒光在用于揀選目的的光的波長上對于許多成分不發(fā)生，或者由于熒光太弱以至于不能獲得可靠的產(chǎn)品揀選，所以基于熒光的揀選對于許多成分不可行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在通過提供下述方法來補救這些缺點，該方法使得能夠以可靠的方式辨別產(chǎn)品和揀選它們，并且?guī)缀跖c結(jié)構(gòu)無關(guān)，尤其是與產(chǎn)品對光的散射、產(chǎn)品的顏色無關(guān)。而且，本發(fā)明使得能夠獲得適當(dāng)產(chǎn)品的檢測信號與異常產(chǎn)品的檢測信號之間的高反差，以使得能夠以非常可靠的和精確的方式辨別和揀選產(chǎn)品。為此，使光束照射產(chǎn)品，并通過至少在位于900nm與2500nm之間的波長上或者至少在位于900nm與2500nm之間的波長帶內(nèi)測量被產(chǎn)品反射的光的強度來檢測產(chǎn)品中的所述成分對該光束的吸收，以便基于所述吸收來產(chǎn)生檢測信號。如果所述檢測信號超過閾值， 則據(jù)此將把產(chǎn)品識別為異常產(chǎn)品。實際上，在所述光束的下述波長或波長帶內(nèi)檢測所述吸收，在所述波長或波長帶內(nèi)，所述成分對于該光束的光具有吸收峰。有利的是，所述光束至少具有位于900nm與2500nm之間的波長或波長帶。根據(jù)按本發(fā)明方法的有益實施例，所述光束具有至少兩個不同的波長，在這兩個不同的波長上檢測產(chǎn)品對該光束的吸收，由此根據(jù)產(chǎn)品在這些波長上對光束的吸收的變化來產(chǎn)生所述檢測信號。優(yōu)選地，通過與在光束的第二波長上檢測到的所述成分的吸收可比較的、在第一波長上檢測到的光束的吸收來產(chǎn)生所述檢測信號，在所述第一波長上，適當(dāng)產(chǎn)品和異常產(chǎn)品幾乎顯示出所述成分對光束的相同吸收，在所述第二波長上，適當(dāng)產(chǎn)品和異常產(chǎn)品具有所述成分(對光束)的不同吸收。根據(jù)按本發(fā)明方法的優(yōu)選實施例，使所述產(chǎn)品在具有大約單個產(chǎn)品的厚度的寬流中移動，由此使所述光束在產(chǎn)品流的寬度上、與產(chǎn)品流的移動方向交叉地移動，以使得它掃描產(chǎn)品。產(chǎn)品的所述成分對光束的所述吸收例如通過砷化銦鎵光電檢測器來檢測。此外，所述成分可由水、油、糖、蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素和/尼古丁構(gòu)成。如果該成分由例如水構(gòu)成，則優(yōu)選地將在760nm、970nm、1200nm、1450nm、1940nm和/或1970nm的波長上檢測產(chǎn)品對所述光束的吸收。


從根據(jù)本發(fā)明的方法的幾個特定實施例的以下描述，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點將變得清楚。該描述僅作為示例而給出，并不以任何方式限制要求保護的范圍；以下所使用的參照圖指的是附圖。圖1是應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法的揀選機器的透視示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于揀選機器的檢測設(shè)備的示意性圖示。在不同的圖中，相同的參照圖形表示相同或相似的元件。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的方法使得能夠根據(jù)產(chǎn)品中的特定成分的存在來辨別或揀選產(chǎn)品。這樣的成分可包括例如水、油、糖、蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素或尼古丁。適當(dāng)產(chǎn)品據(jù)此含有特定濃度的該成分，而不含有該成分或者含有異常濃度的該成分的產(chǎn)品被認(rèn)為是需要在揀選期間從產(chǎn)品流移除的異常產(chǎn)品。為了如此檢測異常產(chǎn)品，使光束照射這些產(chǎn)品，并測量被產(chǎn)品反射的光的強度。據(jù)此選擇具有下述波長的光束，對于所述波長，所述成分具有吸收峰。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法，通過在有關(guān)波長上或者包括該波長的波長帶中確定所述光束的光的吸收來檢測產(chǎn)品中的有關(guān)成分的存在或不存在。為此目的，根據(jù)例如存在于適當(dāng)產(chǎn)品中的有關(guān)成分的最小或最大濃度來選擇反射光或吸收光的強度的閾值。當(dāng)如此確定被產(chǎn)品反射的光的強度不同于被期望產(chǎn)品反射的光的強度，并因此超過所述閾值時，將該產(chǎn)品辨別為異常產(chǎn)品，并且將把該產(chǎn)品從產(chǎn)品流移除。成分的吸收峰被理解為這樣的波長或波長帶，在該波長或波長帶中，該成分的吸收光譜具有該吸收光譜中的兩個連續(xù)最小值之間的最大值。根據(jù)本發(fā)明，因此，在與吸收峰的最大值對應(yīng)的波長上或者在位于該光譜中的所述連續(xù)最小值之間的波長上，檢測成分對光束的吸收。還可在至少主要位于所述連續(xù)最小值之間的波長帶中檢測有關(guān)成分對光束的吸收，由此該波長帶優(yōu)選地，但不是必要地，包括與吸收峰的最大值對應(yīng)的波長。根據(jù)本發(fā)明，在900至2500nm的波長帶中選擇所述吸收峰，因此在該帶中檢測反射光。該波長帶的選擇確保光的吸收不受產(chǎn)品顏色的影響。事實上，如果選擇位于可見光中的吸收峰，則光束的吸收和反射將主要取決于產(chǎn)品的顏色，結(jié)果是，不能以可靠的方式通過光束的吸收來檢測這些產(chǎn)品的成分的濃度。因此，所述光束至少具有位于900nm與2500nm之間的波長或波長帶。有利的是， 該光束的波長或波長帶位于大約1150nm與2500nm之間。因此，例如，通過使用具有數(shù)量級為1450nm的波長的光束，可在含水產(chǎn)品(例如蔬菜)與非含水產(chǎn)品(例如合成材料)之間進行區(qū)分。在該波長上，含水產(chǎn)品強勁地吸收光束，而至于非含水產(chǎn)品，則幾乎不吸收光束。圖1中表示應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明方法的揀選機器的可能實施例。該揀選機器設(shè)有振動臺1，待被揀選的產(chǎn)品2被供給到振動臺1上。這些產(chǎn)品包括適當(dāng)產(chǎn)品10以及異常產(chǎn)品11。 作為所述振動臺1的振動的結(jié)果，產(chǎn)品2被引導(dǎo)到托板(drop plate) 30作為重力的結(jié)果， 產(chǎn)品2在厚度為大約一個產(chǎn)品的寬的產(chǎn)品流中、幾乎在該產(chǎn)品流的整個寬度上、在托板3的表面上移動，由此它們在托板3的下緣離開托板3。接著，產(chǎn)品2在產(chǎn)品流中以自由落體的方式移動通過檢測區(qū)4，在檢測區(qū)4處，它們被在產(chǎn)品流上交叉地移動的光束5掃描。如以上已經(jīng)提及的那樣，該光束5具有與下述成分的吸收峰對應(yīng)的波長，所述成分的濃度或者其存在或不存在確定，是將產(chǎn)品辨別為適當(dāng)產(chǎn)品還是異常產(chǎn)品。在檢測區(qū)4中，產(chǎn)品流在背景元件6上移動，背景元件6在產(chǎn)品流的整個寬度上延伸。背景元件6被放置為使得每當(dāng)在光束5的路徑中不存在產(chǎn)品2時掃描產(chǎn)品流的光束5 都將擊中所述背景元件6。在檢測區(qū)4的下游，來自產(chǎn)品流的產(chǎn)品2沿著移除設(shè)備7移動，移除設(shè)備7使得能夠從產(chǎn)品流移除異常產(chǎn)品。移除設(shè)備7由位于彼此緊鄰的一行壓縮空氣閥8構(gòu)成，空氣閥 8與產(chǎn)品流平行地且與產(chǎn)品流的移動方向9交叉地延伸。每個壓縮空氣閥8設(shè)有朝向產(chǎn)品流的吹氣噴嘴。當(dāng)產(chǎn)品2如此被視為異常產(chǎn)品11時，壓縮空氣閥8將在與異常產(chǎn)品11的位置對應(yīng)的位置打開，以使得此異常產(chǎn)品11在如此產(chǎn)生的壓縮空氣流的影響下將被吹出產(chǎn)品流。如此產(chǎn)生幾乎沒有異常產(chǎn)品11的產(chǎn)品流10和與產(chǎn)品流10分離的幾乎僅具有異常產(chǎn)品11的流。進一步，揀選機器包括檢測設(shè)備12，該檢測設(shè)備12使得能夠產(chǎn)生所述光束5和在所述檢測區(qū)4中檢測被產(chǎn)品2反射的光。如圖2中示意性地表示的那樣，檢測設(shè)備包括光源13，用于產(chǎn)生具有900至 2500nm的波長的光束5。該光源13優(yōu)選地由激光源構(gòu)成，因此產(chǎn)生具有位于900與2500nm 之間的波長的激光束。光束5從光源13起通過鏡14反射到多面鏡15，多面鏡15圍繞其中心軸線16旋轉(zhuǎn)。該多面鏡15在其周邊上具有連續(xù)鏡面17。光束5據(jù)此擊中多面鏡15，并通過其鏡面 17被引向產(chǎn)品流和所述背景元件6。作為多面鏡旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，光束5如箭頭18所指示的那樣在產(chǎn)品流的整個寬度上移動，因此掃描將被揀選的產(chǎn)品2。當(dāng)光束5擊中將被揀選的產(chǎn)品2時，光的至少一部分將如箭頭19所指示的那樣被所述產(chǎn)品2反射。如此反射的光19通過多面鏡15和光束分離器20被發(fā)送到檢測器21。檢測器21由對大約900nm與2500nm之間的波長敏感的、例如砷化銦鎵的光電檢測器構(gòu)成。
根據(jù)按本發(fā)明方法的有益實施例，所述光束具有至少兩個不同的波長，在這些不同波長上檢測產(chǎn)品對光束的吸收。然后根據(jù)在這些波長之間產(chǎn)品對光束的吸收的變化來產(chǎn)生檢測信號。就僅在單個波長上檢測光束的吸收的情形而論，這使得能夠改進適當(dāng)產(chǎn)品的檢測信號與異常產(chǎn)品的檢測(信號)之間的反差。尤其是，通過將在第一波長上檢測到的吸收與在第二波長上檢測到的所述成分的吸收進行比較來產(chǎn)生所述檢測信號，在所述第一波長上，適當(dāng)產(chǎn)品和異常產(chǎn)品表現(xiàn)出所述成分對光束的吸收的程度幾乎相同，在所述第二波長上，適當(dāng)產(chǎn)品和異常產(chǎn)品表現(xiàn)出所述成分的不同吸收。如果所述成分由例如水構(gòu)成，則例如將選擇1335nm作為第一波長。在該第一波長上，含水產(chǎn)品和非含水產(chǎn)品以類似的方式吸收光。然后選擇例如1500nm作為第二波長，由此對于含水產(chǎn)品和非含水產(chǎn)品，該光的吸收存在明顯差異。然后以有益的方式產(chǎn)生所述檢測信號，S卩，計算在所述第一波長上檢測到的吸收或強度與在所述第二波長上檢測到的吸收或強度之間的差值，并將該差值除以在所述第一波長和所述第二波長上檢測到的吸收或強度的總和。下表表示與可能的產(chǎn)品成分的吸收峰的最大值對應(yīng)的、以納米為單位表達(dá)的波長的一些示例。
權(quán)利要求
1.一種用于辨別和揀選產(chǎn)品流中的有一定濃度的成分的適當(dāng)產(chǎn)品與有異常濃度的該成分的異常產(chǎn)品的方法，其中光束照射這些產(chǎn)品，并且通過至少在位于900nm與2500nm之間的波長上或者至少在位于900nm與2500nm之間的波長帶中測量被所述產(chǎn)品反射的光的強度來檢測所述產(chǎn)品中的所述成分對該光束的吸收，以便基于所述吸收產(chǎn)生檢測信號，由此如果所述檢測信號超過閾值，則將把產(chǎn)品識別為異常產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述成分由蛋白質(zhì)構(gòu)成，并且所述適當(dāng)產(chǎn)品含有無濃度或特定濃度的蛋白質(zhì)并且被與含有異常濃度的蛋白質(zhì)的所述異常產(chǎn)品辨別開來， 由此所述光束包括這樣的光，所述光具有大約1018nm、1143nm、1187nm、1485nm、1690nm、 1972nm、2055nm、2162nm、2265nm、2300nm、2345nm 或 2462nm 的波長，或者具有下述波長，對于該波長可辨別蛋白質(zhì)的吸收峰，所述蛋白質(zhì)的吸收峰與所述波長中的至少一個對應(yīng)，由此通過在所述光束的所述波長上測量被所述產(chǎn)品反射的光的強度來檢測所述產(chǎn)品中的該光束的吸收，以便基于所述吸收產(chǎn)生所述檢測信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述成分由糖構(gòu)成，并且所述適當(dāng)產(chǎn)品含有無濃度或特定濃度的糖并且被與含有異常濃度的糖的所述異常產(chǎn)品辨別開來，由此所述光束包括這樣的光，所述光具有大約2080nm的波長，或者具有下述波長，對于該波長可辨別為大約2080nm的糖的吸收峰，由此通過在所述光束的所述波長上測量被所述產(chǎn)品反射的光的強度來檢測所述產(chǎn)品中的該光束的吸收，以便基于所述吸收產(chǎn)生所述檢測信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的方法，其中，所述成分由尼古丁構(gòu)成，并且所述適當(dāng)產(chǎn)品含有無濃度或特定濃度的尼古丁并且被與含有異常濃度的尼古丁的所述異常產(chǎn)品辨別開來，由此所述光束包括這樣的光，所述光具有大約1419nm或2270nm的波長，或者具有下述波長，對于該波長可辨別為大約1419nm或大約2270nm的尼古丁的吸收峰，并且由此通過在所述光束的所述波長上測量被所述產(chǎn)品反射的光的強度來檢測所述產(chǎn)品中的該光束的吸收，以便基于所述吸收產(chǎn)生所述檢測信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項所述的方法，其中，所述成分由淀粉構(gòu)成，并且所述適當(dāng)產(chǎn)品含有無濃度或特定濃度的淀粉并且被與含有異常濃度的淀粉的所述異常產(chǎn)品辨別開來，由此所述光束包括這樣的光，所述光具有大約918nm、979nm、1430nm、1700nm、 1928nm,2IOOnm,2282nm,2320nm或M85nm的波長，或者具有下述波長，對于該波長可辨別淀粉的吸收峰，所述淀粉的吸收峰與所述波長中的至少一個對應(yīng)，由此通過在所述光束的所述波長上測量被所述產(chǎn)品反射的光的強度來檢測所述產(chǎn)品中的該光束的吸收，以便基于所述吸收產(chǎn)生所述檢測信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一項所述的方法，其中，所述成分由油、特別是植物油構(gòu)成，所述適當(dāng)產(chǎn)品含有無濃度或特定濃度的油并且被與含有異常濃度的油的所述異常產(chǎn)品辨別開來，由此所述光束包括這樣的光，所述光具有大約1161nm、1212nm、1387nm、1703nm、 1722nm、1760nm、2142nm、2306nm或2342nm的波長，或者具有下述波長，對于該波長可辨別油的吸收峰，所述油的吸收峰與所述波長中的至少一個對應(yīng)，由此通過在所述光束的所述波長上測量被所述產(chǎn)品反射的光的強度來檢測所述產(chǎn)品中的該光束的吸收，以便基于所述吸收產(chǎn)生所述檢測信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項所述的方法，其中，所述成分由水構(gòu)成，并且所述適當(dāng)產(chǎn)品含有無濃度或特定濃度的水并且被與含有異常濃度的水的所述異常產(chǎn)品辨別開來，由此所述光束包括這樣的光，所述光具有大約760nm、970nm、1190nm、1450nm、1550nm或 1940nm的波長，或者具有下述波長，對于該波長可辨別水的吸收峰，所述水的吸收峰與所述波長中的至少一個對應(yīng)，由此通過在所述光束的所述波長上測量被所述產(chǎn)品反射的光的強度來檢測所述產(chǎn)品中的該光束的吸收，以便基于所述吸收產(chǎn)生所述檢測信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一項所述的方法，其中，所述成分由纖維素構(gòu)成，并且所述適當(dāng)產(chǎn)品含有無濃度或特定濃度的纖維素并且被與含有異常濃度的水的所述異常產(chǎn)品辨別開來，由此所述光束包括這樣的光，所述光具有大約978nm、1363nm、1425nm、1460nm、 1702nm, 1825nm,2079nm,2103nm,2268nm,2335nm,2355nm 或 2480nm 的波長，或者具有下述波長，對于該波長可辨別纖維素的吸收峰，所述纖維素的吸收峰與所述波長中的至少一個對應(yīng)，由此通過在所述光束的所述波長上測量被所述產(chǎn)品反射的光的強度來檢測所述產(chǎn)品中的該光束的吸收，以便基于所述吸收產(chǎn)生所述檢測信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任何一項所述的方法，其中，在所述成分顯示吸收峰的波長上或波長帶中檢測所述吸收。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任何一項所述的方法，其中，所述光束至少具有位于900nm 與2500nm之間的波長或波長帶。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一項所述的方法，其中，所述產(chǎn)品在具有大約單個產(chǎn)品的厚度的寬流中移動，由此所述光束在所述產(chǎn)品流的寬度上交叉地移動，以使得所述光束掃描所述產(chǎn)品。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任何一項所述的方法，其中，所述光束具有至少兩個不同的波長，由此在這些不同的波長上檢測所述產(chǎn)品對所述光束的吸收，由此根據(jù)在這些波長上所述產(chǎn)品對光束的吸收的變化產(chǎn)生所述檢測信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過將在第一波長上檢測到的吸收與在第二波長上檢測到的所述成分的吸收進行比較來產(chǎn)生所述檢測信號，在所述第一波長上，適當(dāng)產(chǎn)品和異常產(chǎn)品表現(xiàn)出所述成分對所述光束的吸收的程度幾乎相同，在所述第二波長上， 適當(dāng)產(chǎn)品和異常產(chǎn)品表現(xiàn)出所述成分的不同吸收。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，通過下述方式產(chǎn)生所述檢測信號，S卩，計算在所述第一波長上檢測到的吸收與在所述第二波長上檢測到的吸收之間的差值，并將該差值除以在所述第一波長和所述第二波長上檢測到的吸收的總和。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任何一項所述的方法，其中，所述成分由水構(gòu)成，在至少 760nm、970nm、1200nm、1450nm、1550nm和/或1940nm的波長上檢測所述產(chǎn)品對所述光束的吸收。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任何一項所述的方法，其中，所述成分由水、油、糖、蛋白質(zhì)、 淀粉、纖維素和/或尼古丁構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任何一項所述的方法，其中，所述光束包括至少具有位于 900nm與2500nm之間的波長的激光束。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任何一項所述的方法，其中，所述光束通過超連續(xù)譜光源產(chǎn)生。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任何一項所述的方法，其中，基于所述檢測信號控制移除設(shè)備，以便從將被揀選的產(chǎn)品的流中分離異常產(chǎn)品。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任何一項所述的方法，其中，通過砷化銦鎵光電檢測器檢測所述吸收。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任何一項所述的方法，其中，通過為希望基于其揀選產(chǎn)品的每個成分選擇至少一個吸收峰來揀選含有不同成分的產(chǎn)品的混合物，由此檢測在不同成分的所選吸收峰上所述產(chǎn)品對所述光束的吸收，并且根據(jù)對于所述不同成分的吸收峰的波長或波長帶檢測到的所述產(chǎn)品對所述光束的吸收來產(chǎn)生所述檢測信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于辨別和揀選產(chǎn)品流中的適當(dāng)產(chǎn)品的方法，所述適當(dāng)產(chǎn)品具有與有異常濃度的成分的異常產(chǎn)品相對比的某一濃度的成分，由此光束照射這些產(chǎn)品，并通過至少在位于900nm與2500nm之間的波長上或者至少在位于900nm與2500nm之間的波長帶中測量被產(chǎn)品反射的光的強度來檢測產(chǎn)品中的所述成分對該光束的吸收，以便基于所述吸收來產(chǎn)生檢測信號，由此如果所述檢測信號超過閾值，則將把產(chǎn)品識別為異常產(chǎn)品。
文檔編號B07C5/342GK102458695SQ201080034388
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者C·菲維茲, J·斯派洛克, P·博格曼斯 申請人:貝斯特第二股份有限公司