專(zhuān)利名稱(chēng)：用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)用于挑選谷粒，塑料小球，咖啡豆和其它顆粒物質(zhì)的機(jī)器，而且更特別的是涉及對(duì)用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器中的光電檢測(cè)裝置或光檢測(cè)器的一個(gè)改進(jìn)。
在這里所談到的這類(lèi)用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器包括有一個(gè)原料供給裝置，一個(gè)將由供給裝置輸入的原料以一個(gè)基本固定的軌跡或路徑拋下的傳送裝置，一個(gè)沿著原料顆粒的下落路徑安放的采用光學(xué)的方法對(duì)下落的原料顆粒進(jìn)行檢測(cè)的光學(xué)檢測(cè)裝置，和一個(gè)用于將不好的顆粒分離出去的分選裝置。該機(jī)器利用光學(xué)檢測(cè)裝置檢測(cè)出從沿下降路徑通過(guò)的不好的顆粒所接收的光的大小的變化，其中不好的顆粒即為有顏色的顆粒和異物比如玻璃、礫石等，該機(jī)器還根據(jù)檢測(cè)信號(hào)的值將不好的顆粒從原料顆粒中分選出來(lái)，例如可利用噴氣裝置或類(lèi)似的裝置將其吹走。
已知的這種類(lèi)型的光學(xué)檢測(cè)裝置用光將原料顆粒照亮，將反射的光分離成紅、綠或紅、綠、藍(lán)不同波長(zhǎng)的光，然后利用可見(jiàn)光檢測(cè)器從光學(xué)上檢測(cè)出每個(gè)波長(zhǎng)，并基于所得到的檢測(cè)值，將帶有特定顏色的不好的顆粒分辨出來(lái)。
將參考圖5對(duì)一個(gè)這種光學(xué)檢測(cè)裝置的例子進(jìn)行說(shuō)明。圖中所示的光學(xué)檢測(cè)裝置有一個(gè)光學(xué)檢測(cè)單元300，該單元包括一個(gè)聚光透鏡350，一個(gè)分色棱鏡360和二個(gè)可見(jiàn)光檢測(cè)器330和330。分色棱鏡360適用于對(duì)從原料顆粒G反射來(lái)的光進(jìn)行分離，它將反射來(lái)的光分離為紅色波長(zhǎng)和綠色波長(zhǎng)，并使其中一個(gè)波長(zhǎng)的光，例如說(shuō)紅色波長(zhǎng)，與另一個(gè)波長(zhǎng)的光的方向垂直。由棱鏡360所分離的不同波長(zhǎng)的光被入射到可見(jiàn)光檢測(cè)器330上，并由該檢測(cè)器對(duì)其波長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)，這兩個(gè)檢測(cè)器分別安放在這兩種不同波長(zhǎng)的光的傳播路徑上，其中可見(jiàn)光檢測(cè)器330檢測(cè)綠色波長(zhǎng)的光，可見(jiàn)光檢測(cè)器330檢測(cè)紅色波長(zhǎng)的光。根據(jù)所檢測(cè)到的紅色波長(zhǎng)和綠色波長(zhǎng)的值進(jìn)行比值計(jì)算，即顏色分析，當(dāng)這些比值計(jì)算的值落在預(yù)定的閾值之外時(shí)，起動(dòng)一個(gè)噴氣嘴裝置，從而將紅色的壞顆粒分離出來(lái)。這種光學(xué)檢測(cè)裝置可在，例如，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)Nos.3-62532和3-78634中看到。
此外，在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.8-229517中可看到一個(gè)顆粒分選機(jī)器，該機(jī)器利用近紅外光和可見(jiàn)光從待分選的物質(zhì)中將不好的顆粒，例如有色顆粒和無(wú)機(jī)雜質(zhì)石子和玻璃，選出來(lái)。如圖6中所示，這種用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器利用一個(gè)二向色鏡310將所檢測(cè)的光分為近紅外和可見(jiàn)光兩種波長(zhǎng)，并且使其中一個(gè)波長(zhǎng)的光與另一個(gè)波長(zhǎng)的光的方向垂直。利用近紅外光檢測(cè)器340和可見(jiàn)光檢測(cè)器330對(duì)被二向色鏡310分離的不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行檢測(cè)，這兩個(gè)檢測(cè)器被安放在不同波長(zhǎng)的光的傳播路徑上。一個(gè)噴氣嘴裝置根據(jù)對(duì)檢測(cè)器檢測(cè)到的值和事先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較的結(jié)果進(jìn)行操作而分選出不好的顆粒。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.8-229517中還展示了一種如圖7中所示的光學(xué)檢測(cè)單元300。這個(gè)單元包括一個(gè)檢測(cè)器部分380，該部分有一個(gè)可見(jiàn)光檢測(cè)器330和一個(gè)近紅外光檢測(cè)器340，這個(gè)近紅外光檢測(cè)器和前面的可見(jiàn)光檢測(cè)器構(gòu)成一個(gè)整體。光學(xué)檢測(cè)單元300利用可見(jiàn)光檢測(cè)器330檢測(cè)在待分選物質(zhì)下落路徑的上部的一個(gè)光學(xué)檢測(cè)位置F1，同時(shí)利用近紅外檢測(cè)器340檢測(cè)在待分選物質(zhì)下路路徑的下部的一個(gè)光學(xué)檢測(cè)位置F2。
如圖5和6中所示的用于粒狀物質(zhì)的顏色分選機(jī)器利用單個(gè)光學(xué)檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)在近紅外范圍內(nèi)的一個(gè)波長(zhǎng)和在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的一個(gè)波長(zhǎng)的檢測(cè)，或是一個(gè)紅色波長(zhǎng)和一個(gè)綠色波長(zhǎng)或紅色、綠色和藍(lán)色波長(zhǎng)的檢測(cè)。該顏色分選機(jī)器通過(guò)以上描述過(guò)的二向色鏡或分色棱鏡將來(lái)自于被分選的物質(zhì)的光分成二個(gè)或三個(gè)波長(zhǎng)，并使它們?nèi)肷涞窖b配在不同波長(zhǎng)的傳播方向上的光學(xué)檢測(cè)器上。采用這種光學(xué)檢測(cè)結(jié)構(gòu)，在二向色鏡或分色棱鏡的周?chē)惭b有二個(gè)或三個(gè)彼此成直角的光接收檢測(cè)器，于是整個(gè)光檢測(cè)單元的體積變得很大。而且，該裝置需要使從待分選物質(zhì)的同一顆粒的同一位置檢測(cè)到的光入射到不同的檢測(cè)器上。但是，正如以上所說(shuō)，這些不同的光接收檢測(cè)器被安放在彼此成直角的位置上，因此布放這些不同的檢測(cè)器，以使被檢測(cè)的光能準(zhǔn)確地入射到相應(yīng)的二個(gè)或三個(gè)檢測(cè)器中的一個(gè)之上是困難的。
另一方面，圖7中所示的包括有檢測(cè)部分380的光檢測(cè)單元300能夠?yàn)橐陨纤岬降脑龃蟮捏w積和布放的問(wèn)題提供一種解決的辦法；其中檢測(cè)部分380包括有形成一個(gè)整體的可見(jiàn)光檢測(cè)器330和近紅外光檢測(cè)器340。然而，當(dāng)檢測(cè)器部分380的光接收檢測(cè)器由，例如，一個(gè)用于檢測(cè)紅色波長(zhǎng)的可見(jiàn)光檢測(cè)器和一個(gè)用于檢測(cè)綠色波長(zhǎng)的可見(jiàn)光檢測(cè)器構(gòu)成，并且被用于基于不同波長(zhǎng)的所謂顏色分選時(shí)，不能完成顏色分選。原因是紅色波長(zhǎng)和綠色波長(zhǎng)是分別在不同的光檢測(cè)位置F1和F2測(cè)得的，而且不可能確認(rèn)從F1和F2檢測(cè)到的光是來(lái)自于一個(gè)顆粒的紅色波長(zhǎng)的光和綠色波長(zhǎng)的光。
考慮到以上的問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器，該機(jī)器裝配有一個(gè)可以進(jìn)行顏色分選的小型光學(xué)檢測(cè)裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于顆粒物質(zhì)的可進(jìn)行顏色分選并將不好的顆粒準(zhǔn)確地分離出去的顏色分選機(jī)器。
為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，本發(fā)明的目的在于將多個(gè)光接收檢測(cè)器并排地安放使之成為一個(gè)整體，同時(shí)也整體提供從聚光透鏡到不同的光接收檢測(cè)器之間的多條光路，從而使裝置小型化，并且可用多個(gè)檢測(cè)器同時(shí)從光學(xué)上檢測(cè)到在同一個(gè)位置上的同一個(gè)顆粒。
根據(jù)本發(fā)明，所提供的一個(gè)用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器包括一個(gè)原料顆粒供給裝置，一個(gè)將從供給裝置輸入的原料以一個(gè)基本固定的軌跡或路徑拋下的傳送裝置，至少一個(gè)沿著原料顆粒的下落軌跡安放的采用光學(xué)的方法對(duì)下落的原料顆粒進(jìn)行檢測(cè)并輸出檢測(cè)信號(hào)的光學(xué)檢測(cè)裝置，一個(gè)根據(jù)來(lái)自光學(xué)檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)將不好的顆粒從正在下降的原料顆粒中分離出去的分選裝置，和一個(gè)與供給裝置、光學(xué)檢測(cè)裝置和分選裝置相連用來(lái)控制操作的控制裝置。光學(xué)檢測(cè)裝置包括一個(gè)光學(xué)檢測(cè)單元，該單元包括一個(gè)用于收集來(lái)自下落的原料顆粒的光的聚光透鏡，多個(gè)用于將通過(guò)透鏡的光進(jìn)行分離的濾光器，和多個(gè)與濾光器相對(duì)應(yīng)的光接收檢測(cè)器；一個(gè)背景；和多個(gè)照明單元。這些光接收檢測(cè)器并排安放在同一平面上形成一個(gè)單元體。該光檢測(cè)裝置還包括有一個(gè)安放于聚光透鏡和光接收檢測(cè)器之間的一個(gè)棱鏡。該棱鏡的表面將光路分解，分解后的光路數(shù)與光接收檢測(cè)器的數(shù)目同樣多，這樣這些光接收檢測(cè)器就接收到同一觀察點(diǎn)的光。
在這個(gè)用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器中，來(lái)自于相同的光檢測(cè)位置的光穿過(guò)聚光透鏡后被濾光器分離，并且通過(guò)棱鏡的光路分解表面被準(zhǔn)確地入射到不同的光接收檢測(cè)器上。
最好是將這多個(gè)濾光器并排地固定在棱鏡的光接收表面上。此外，光路分解表面最好做成使棱鏡的與聚光透鏡相反的表面是凹的。采用這種結(jié)構(gòu)，通過(guò)棱鏡的光被匯聚，并且光接收檢測(cè)器的布置也變得更緊湊了。
最好該光學(xué)檢測(cè)單元在棱鏡的相鄰光路分解表面的邊界和相應(yīng)的相鄰光接收檢測(cè)器的邊界之間有一個(gè)隔板。該隔板將從棱鏡的一個(gè)分解表面到相應(yīng)的檢測(cè)器之間的光路與相鄰的光路分離，這樣每個(gè)光接收檢測(cè)器的光學(xué)檢測(cè)值不會(huì)被任何射向其它的光接收檢測(cè)器的光所影響，從而提高了檢測(cè)的精度。
最好該傳送裝置被做成以一個(gè)帶狀流的形式扔下原料顆粒，在該流中多個(gè)原料顆粒橫向地并排排列，且該分選裝置由一個(gè)噴氣嘴單元構(gòu)成，該單元有多個(gè)對(duì)應(yīng)于帶狀流中的原料顆粒的噴氣嘴，且每個(gè)光接收檢測(cè)器都有與帶狀流中的原料顆粒和噴氣嘴的數(shù)目相等的光接收元件。在帶狀流中的不好的顆粒被在相應(yīng)的位置上的光接收元件檢測(cè)出來(lái)，并且被在相應(yīng)位置上的空氣噴嘴準(zhǔn)確無(wú)誤地分離出來(lái)。
從實(shí)施例的說(shuō)明中可明顯地看出本發(fā)明的以上的及其它的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，下面將參考附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，在附圖中

圖1是一個(gè)原理圖，圖中所示的是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器，尤其是其中的一個(gè)光學(xué)檢測(cè)裝置；
圖1B所示的是圖1的裝置中的二個(gè)光檢測(cè)器的平面圖；圖1C所示的是圖1的裝置中的聚光透鏡的改進(jìn)；圖2所示的是一個(gè)與圖1的裝置相連的光接收信號(hào)處理單元的原理圖；圖3是一個(gè)原理圖，圖中所示的是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器，尤其是其中的一個(gè)光學(xué)檢測(cè)裝置；圖4所示的是一個(gè)與圖3的裝置相連的光接收信號(hào)處理單元的原理圖；圖5所示的是一個(gè)用于顆粒物質(zhì)的傳統(tǒng)的顏色分選機(jī)器中的光檢測(cè)裝置；圖6所示的是一個(gè)用于顆粒物質(zhì)的另一個(gè)傳統(tǒng)的顏色分選機(jī)器中的光檢測(cè)裝置；圖7所示的是一個(gè)用于顆粒物質(zhì)的第三種傳統(tǒng)的顏色分選機(jī)器中的光檢測(cè)裝置；將參考圖1到4對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖1和圖2所示的是根據(jù)第一實(shí)施例的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器的關(guān)鍵部分。
用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器通常用參考序號(hào)1來(lái)標(biāo)注，該機(jī)器包括一個(gè)用于供給原料顆粒的裝置501，一個(gè)用于將由供給裝置輸入的原料以一個(gè)基本固定的軌跡或路徑拋下的傳送裝置，一個(gè)用于對(duì)原料顆粒G進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的裝置3，一個(gè)用于分離不好的顆粒的裝置，一個(gè)用于收集好顆粒的管22和與原料供給裝置，光學(xué)檢測(cè)裝置3和分離裝置相連的用來(lái)控制操作的裝置502。
原料供給裝置是，例如，一個(gè)存放顆粒的給料箱和一個(gè)在給料箱下方的送料閥或輥。原料傳送裝置包括一個(gè)傾斜的M型(trough-like)槽，該槽用來(lái)使顆粒均勻分布并以一個(gè)窄帶的形式落下。分離裝置包括一個(gè)噴氣嘴單元25，該裝置被做成可從多個(gè)噴嘴口25a中噴射氣體，在圖中只畫(huà)出了一個(gè)。此外，收集管22作為一個(gè)用于接收下落的顆粒并將它們運(yùn)出機(jī)器的裝置。
光學(xué)檢測(cè)裝置3由二個(gè)元件組構(gòu)成，這二個(gè)元件組對(duì)向放置，從傳送裝置的尾部的槽2中落下的原料顆粒G的下降或下落路徑A從它們之間穿過(guò)。
在下降路徑A的一邊，圖的左邊的那組包括一個(gè)背景4，該背景包括一個(gè)第一反射器4a和一個(gè)第二反射器4b，一個(gè)熒光燈6a和一個(gè)鹵燈6b。第一反射器4a和第二反射器4b是分開(kāi)的，且垂直放置。熒光燈6a被安放在第一反射器4a的上方，并對(duì)該反射器進(jìn)行照射，同時(shí)鹵燈6b被安放在第二反射器4b的下方，并對(duì)該反射器進(jìn)行照射。在反射器4a和4b之間安放了一塊隔離板5。這塊板防止了兩個(gè)反射器之間的光的干擾。第一反射器4a和第二反射器4b被調(diào)整到使光射到檢測(cè)位置F的原料顆粒G的角度。
在下降路徑A的另一邊，在圖的右邊的那組包括一個(gè)熒光燈7a，一個(gè)鹵燈7b和光學(xué)檢測(cè)單元21。光學(xué)檢測(cè)單元21包括一個(gè)聚光透鏡9，一個(gè)第一濾光器10a，一個(gè)第二濾光器10b，一個(gè)棱鏡11和一個(gè)檢測(cè)器部分14。檢測(cè)器部分14有一個(gè)近紅外檢測(cè)器12A和一個(gè)可見(jiàn)光檢測(cè)器13B，這兩個(gè)檢測(cè)器被豎直安放并且被固定成一個(gè)整體。聚光透鏡9，棱鏡11和檢測(cè)器部分14按以上次序從靠近下降路徑A的一邊到遠(yuǎn)離下降路徑A的一邊依次排成一行，從而可以依次接收來(lái)自檢測(cè)位置F的光。熒光燈7a被安放在聚光透鏡9的上方，鹵燈7b被安放在聚光透鏡9的下方，它們是照明裝置。
棱鏡11有一個(gè)帶有一個(gè)入射垂面的截面，光(波長(zhǎng))在光檢測(cè)位置的那一面被入射到該垂面上；在入射表面的對(duì)面有一對(duì)光路分解表面；上表面和下表面將入射表面與每個(gè)光路分解表面連起來(lái)。棱鏡11沿水平方向都具有這樣一種截面形狀，即該形狀在與圖的平面垂直的方向上延伸。在棱鏡11的光入射表面的那一側(cè)固定著只允許近紅外波段的波長(zhǎng)通過(guò)的第一濾光器10a和只允許可見(jiàn)光波段的波長(zhǎng)通過(guò)的第二濾光器10b。濾光器10a和10b有一個(gè)沿著棱鏡的入射表面延伸的形狀，而且在本實(shí)施例中，它們是以與上面的第一濾光器10a和下面的第二濾光器10b垂直的方式安放的。
在棱鏡11的入射面的相反的那面，即靠近檢測(cè)器部分14的那面形成了光路分解表面11a和11b，這兩個(gè)表面決定被分成近紅外波長(zhǎng)和可見(jiàn)光波長(zhǎng)的光的路徑。光路分解表面11a向左下方傾斜，從而使光射到近紅外檢測(cè)器12A上；而光路分解表面11b向右下方傾斜，從而使光射到可見(jiàn)光檢測(cè)器13B上。一個(gè)被測(cè)光分隔板15從光路分解表面11a和光路分解表面11b之間的邊界23伸到近紅外檢測(cè)器12A和可見(jiàn)光檢測(cè)器13B之間的邊界24，而且它將從不同的光路分解表面發(fā)出的可見(jiàn)光波段的光和近紅外波段的光分開(kāi)。
附帶提一下，盡管在本實(shí)施例中聚光透鏡9是一個(gè)單個(gè)的部件，但它可以由一個(gè)透鏡組9a構(gòu)成，該透鏡組將多個(gè)凹透鏡和凸透鏡組合在一起，如圖1C中所示。
現(xiàn)在將對(duì)檢測(cè)器部分14進(jìn)行說(shuō)明。檢測(cè)器部分14有一個(gè)帶狀的基底材料或組件16，一個(gè)近紅外檢測(cè)器12A和一個(gè)可見(jiàn)光檢測(cè)器13B，這兩個(gè)檢測(cè)器被固定在組件16上。檢測(cè)器12A和13B分別沿著組件16以帶狀方式延伸，且近紅外檢測(cè)器12A被安置在上面，可見(jiàn)光檢測(cè)器13B被安置在下面。然而，檢測(cè)器12A和13B的安排以及濾光器10a和10b的安排可以和以上相反。換句話說(shuō)，可見(jiàn)光檢測(cè)器13B可以被安置在上面，而近紅外光檢測(cè)器12A可以被安置在下面。
近紅外檢測(cè)器12A包括在一行中并排擺放的檢測(cè)器組A1-A12，這些檢測(cè)器組中的每一組檢測(cè)器由三個(gè)一組的光接收元件組成。類(lèi)似地，可見(jiàn)光檢測(cè)器13B由水平排列的檢測(cè)組B1-B12組成，且每個(gè)檢測(cè)器組由三個(gè)一套并排擺放的光接收元件組成。近紅外檢測(cè)器12A和可見(jiàn)光檢測(cè)器13B在組件16上的排列方式是這樣的，即檢測(cè)器組B1位于檢測(cè)器組A1的正下方，類(lèi)似地，其它的檢測(cè)器組A2-A12分別與檢測(cè)器組B2-B12相對(duì)應(yīng)。見(jiàn)圖1B。
濾光器10a，10b和棱鏡11的長(zhǎng)度，即與圖的平面垂直的方向上的尺寸，以及檢測(cè)器組A1-A12和B1-B12的個(gè)數(shù)被設(shè)定為與在同一時(shí)刻通過(guò)檢測(cè)位置F的原料顆粒的總數(shù)相對(duì)應(yīng)。換句話說(shuō)，檢測(cè)器組A1和B1對(duì)應(yīng)于一個(gè)在通過(guò)檢測(cè)位置F的帶狀流的一個(gè)邊緣的原料顆粒，而檢測(cè)器組A12和B12對(duì)應(yīng)于在相反的邊緣的原料顆粒。
現(xiàn)在參考圖2，近紅外檢測(cè)器12A和可見(jiàn)光檢測(cè)器13B與控制裝置502的一個(gè)光接收信號(hào)處理單元20相連，且噴氣嘴單元25與光接收信號(hào)處理單元20電連接。光接收信號(hào)處理單元20包括放大器17A和17B，比較電路18A和18B，以及一個(gè)噴射器操作電路19。噴氣嘴單元25有分別與多個(gè)噴嘴口25a對(duì)應(yīng)的噴氣閥門(mén)E1-E12，正如可從圖中看到的，噴氣閥門(mén)并排地排成一行。
順便說(shuō)一下，用于顆粒物質(zhì)的這種顏色分選機(jī)器1的結(jié)構(gòu)，除了光學(xué)檢測(cè)裝置，該裝置是本發(fā)明的改進(jìn)目標(biāo)，和相關(guān)的控制裝置之外，可以與傳統(tǒng)的這類(lèi)機(jī)器相同，在這里不再對(duì)原料供給裝置501，傳送裝置2和噴氣嘴單元25進(jìn)行更多的說(shuō)明。
接下來(lái)，將參考圖3和圖4對(duì)根據(jù)第二實(shí)施例的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器進(jìn)行說(shuō)明。
第二實(shí)施例的該機(jī)器是第一實(shí)施例的改進(jìn)型。在此與第一實(shí)施例類(lèi)似的部件將被標(biāo)注成同樣的參考序號(hào)，并略去對(duì)其的說(shuō)明。這個(gè)機(jī)器的光學(xué)檢測(cè)裝置30與第一實(shí)施例類(lèi)似，包括兩個(gè)部件組，從槽2中落下的原料顆粒G的下降或下落路徑A位于這兩個(gè)部件組之間。
在下降路徑A的一邊，圖的左邊有一個(gè)背景40，該背景包括第一、第二和第三反射器40a，40b和40c。第一，第二和第三反射器彼此分開(kāi)且角度可調(diào)。此外，一個(gè)發(fā)射紅色照明光的照明裝置80a被安置在第一反射器40a的斜上方，一個(gè)發(fā)射綠色照明光的照明裝置80b被安置在第二反射器40b的斜上方，和一個(gè)發(fā)射藍(lán)色照明光的照明裝置被安置在第三反射器40c的斜上方。在第一和第二反射器之間以及第二反射器和第三反射器之間安放了隔離板50a和50b，這樣用于一個(gè)反射器的照明光不會(huì)入射到另一個(gè)反射器上。
另一方面，在下降路徑A的另一邊，圖的右邊有一個(gè)熒光燈70和一個(gè)光學(xué)檢測(cè)單元230。光學(xué)檢測(cè)單元230有一個(gè)聚光透鏡90，一個(gè)棱鏡110和一個(gè)檢測(cè)器部分120，它們從靠近下降路徑A的一邊開(kāi)始依次排成一行。熒光燈70分別被安放在聚光透鏡90的上方和下方的位置上。
檢測(cè)器部分120有第一、第二和第三可見(jiàn)光檢測(cè)器120a，120b和120c，而且這些檢測(cè)器被豎直安放，且形成一個(gè)整體。此外，棱鏡110適于將來(lái)自于光檢測(cè)位置F的穿過(guò)聚光透鏡90入射到棱鏡上的待檢測(cè)的光投射到第一、第二和第三可見(jiàn)光檢測(cè)器120a-120c上。
更具體地說(shuō)，棱鏡110有一個(gè)帶有一個(gè)入射垂面的截面形狀，該垂面接收在光檢測(cè)位置的那一面的光(波長(zhǎng))；在入射表面的對(duì)面是光路分解表面；上平面和下平面將入射表面和光路分解表面連起來(lái)。棱鏡110是以這種截面用帶狀方式橫向延伸形成的。只通過(guò)藍(lán)光的第一濾光器100a，只通過(guò)綠光的第二濾光器100b和只通過(guò)紅光的第三濾光器以該次序豎直地固定在棱鏡110的入射表面上。在棱鏡100與入射表面相對(duì)的那一面或靠近檢測(cè)器部分120的那一面形成了光路分解表面110a，110b和110c，這三個(gè)表面決定被濾光器100a，100b和100c分成的藍(lán)色，綠色和紅色的光的路徑。光路分解表面110a向左下方傾斜，而光路分解表面110c向右下方傾斜，光路分解表面110b形成了一個(gè)將以上兩個(gè)表面連起來(lái)的曲面。
一個(gè)被檢測(cè)光分隔板150a被安放在光路分解表面110a與光路分解表面110b之間的邊界110d和可見(jiàn)光檢測(cè)器120a與可見(jiàn)光檢測(cè)器120b之間的邊界120d之間。類(lèi)似地，一個(gè)被檢測(cè)光分隔板150b被安裝在光路分解表面110b與光路分解表面110c之間的邊界110e和可見(jiàn)光檢測(cè)器120b與可見(jiàn)光檢測(cè)器120c之間的邊界120e之間。被檢測(cè)光分隔板150a和150b將從光路分解平面110a，110b和110c發(fā)出的藍(lán)色，綠色和紅色的光分隔開(kāi)。
第一，第二和第三可見(jiàn)光檢測(cè)120a-120c每個(gè)都有多個(gè)并排橫向排列的檢測(cè)器組，且每個(gè)檢測(cè)器組由多個(gè)光接收元件構(gòu)成。第一、第二和第三可見(jiàn)檢測(cè)器120a-120c的每組檢測(cè)器，與第一實(shí)施例中的檢測(cè)器組類(lèi)似，被安放在一個(gè)組件中，以便與其它的檢測(cè)組相對(duì)應(yīng)。
正如圖4中所示，檢測(cè)器部分120與控制裝置512的光接收信號(hào)處理單元210相連。光接收信號(hào)處理單元210包括放大器170A，170B和170C，一個(gè)比率計(jì)算電路180，一個(gè)比較電路190和一個(gè)噴射器操作電路200。噴射器操作電路200與一個(gè)噴氣嘴單元220相連。
現(xiàn)在將對(duì)第一和第二實(shí)施例的機(jī)器的操作進(jìn)行說(shuō)明。
首先，再次參考圖1和圖2，將對(duì)第一實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。從原料供給裝置501輸入的原料顆粒G順著槽2滑下，然后從槽2的傳送末端以幾乎筆直的下降或降落軌跡或路徑A被釋放出來(lái)。
在工作的過(guò)程中，鹵燈6b的照明光被分隔板5堵住，不讓它入射到第一反射器4a上，而其入射到第二反射器4b上被反射成背景光b1。背景光b1穿過(guò)光檢測(cè)位置F，入射到聚光透鏡9上，然后入射到第一濾光器10a上。第一濾光器10a只允許近紅外波段的波長(zhǎng)為1,400-1,600納米的光通過(guò)。這條近紅外波段的入射到棱鏡11上的背景光b1由光路分解表面11a改變其光路，然后入射到近紅外檢測(cè)器12A上。類(lèi)似地，來(lái)自熒光燈6a的照明光被分隔板5堵住，不讓它入射到第二反射器4b上，而只入射到第一反射器4a上被反射成背景光a1。背景光a1穿過(guò)光檢測(cè)位置F，被入射到聚光透鏡9上，而且只有可見(jiàn)光波段的波長(zhǎng)為420-490納米的光穿過(guò)第二濾光器10b，入射到棱鏡11上。這條光由光路分解表面11b改變其光路，然后入射到可見(jiàn)光檢測(cè)器13B上。
此時(shí)，被檢測(cè)光分隔板15將從每個(gè)光路分解表面發(fā)出的光分開(kāi)，不允許光進(jìn)入不是與它相對(duì)應(yīng)的光接收檢測(cè)器。
當(dāng)原料顆粒G離開(kāi)槽2來(lái)到下降路徑A上的光檢測(cè)位置F時(shí)被熒光燈7a和鹵燈7b照亮，它們將反射來(lái)自于熒光燈7a和鹵燈7b的光。被反射的光穿過(guò)聚光透鏡9，然后入射到第一和第二濾光器10a和10b上，從而被分成可見(jiàn)光波段和近紅外波段。通過(guò)棱鏡11的光路分解表面11b可見(jiàn)光波段的被反射光改變其光路，并入射到可見(jiàn)光檢測(cè)器13B上。此外，通過(guò)棱鏡11的光路分解表面11a的近紅外波段的被反射光也改變其光路，并入射到近紅外檢測(cè)器12A上。
從近紅外檢測(cè)器12A檢測(cè)到的信號(hào)被送入放大器17A，放大之后，它被送入比較電路18A中。比較電路18A將放大后的被檢測(cè)信號(hào)值與一個(gè)事先貯存的閾值電壓相比較。如果被檢測(cè)值不在閾值的范圍之內(nèi)，比較電路18A將向噴射器工作電路19發(fā)送一個(gè)信號(hào)，于是噴氣嘴單元25被啟動(dòng)。
以同樣的方式由可見(jiàn)光檢測(cè)器13B所測(cè)得的值也被送入放大器17，放大之后，它被送入比較電路18B中。比較電路18B將放大后的被檢測(cè)信號(hào)值與一個(gè)事先貯存的閾值電壓相比較，如果被檢測(cè)值不在閾值的范圍之內(nèi)，比較電路18向噴射器工作電路發(fā)送一個(gè)信號(hào)來(lái)啟動(dòng)噴氣嘴單元25。在本實(shí)施例中，通過(guò)判斷從原料顆粒G反射的光的量與背景光的量之差是否超出或在一個(gè)固定的閾值之內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不好顆粒的檢測(cè)。而且，這種檢測(cè)可采用通過(guò)原料顆粒G的光的數(shù)量與背景光的數(shù)量之差。
噴氣嘴單元25的噴氣閥門(mén)E1-E12的工作與近紅外檢測(cè)器12A的檢測(cè)器組A1-A12和可見(jiàn)光檢測(cè)器13B的檢測(cè)器組B1-B12相對(duì)應(yīng)。也就是說(shuō)，例如，如果從檢測(cè)器組A1檢測(cè)到的值超出了比較器18A中預(yù)置的閾值時(shí)，噴射器操作電路19將啟動(dòng)噴氣閥門(mén)E1。類(lèi)似地，檢測(cè)器組A1-A12和B1-B12與噴氣閥門(mén)E1-E12相對(duì)應(yīng)，其對(duì)應(yīng)方式是噴氣閥E3與檢測(cè)器組B3對(duì)應(yīng)，而噴氣閥門(mén)E5與檢測(cè)器組A5相對(duì)應(yīng)。
正如以上所描述的，檢測(cè)器組A1-A12和B1-B12不僅彼此在豎直方向上相對(duì)應(yīng)，而且還與在檢測(cè)位置F的顆粒相對(duì)應(yīng)，進(jìn)一步與噴氣嘴單元25的噴氣閥E1-E12對(duì)應(yīng)。因此，從光檢測(cè)位置F檢測(cè)到的光將被入射到相應(yīng)的檢測(cè)器組上，例如，A1和B1，A2和B2；而不會(huì)被入射到不相對(duì)的檢測(cè)器組上，例如A1和B2，A2和B1。相應(yīng)地，不好的顆粒例如異物和有色顆粒，將被相應(yīng)的檢測(cè)器組和噴射器可靠地選出來(lái)。
現(xiàn)在將參考圖3和圖4對(duì)第二實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。第二實(shí)施例的機(jī)器的操作與第一實(shí)施例的機(jī)器的操作幾乎一樣，下面僅對(duì)不相同的部件進(jìn)行說(shuō)明。
在工作的過(guò)程中，照明裝置80a的紅色照明光被分隔板50a堵住，只入射到第一反射器40a上，并且它被反射成背景光a1，穿過(guò)光檢測(cè)位置F。背景光a1穿過(guò)聚光透鏡90和第三濾光器100c入射到棱鏡110上，棱鏡110的光路分解表面110c改變了該光的光路，改變光路后的背景光入射到第三可見(jiàn)光檢測(cè)器120c上。此時(shí)，從光路分解表面110發(fā)出的背景光a1由被檢測(cè)光分隔板150b隔開(kāi)，這樣對(duì)第二可見(jiàn)光檢測(cè)器120b沒(méi)有影響，而入射到第三可見(jiàn)光檢測(cè)器120c上。照明裝置80b和80c的綠色和藍(lán)色照明光以同樣的方式分別被第二和第三反射器40b和40c反射成背景光b1和c1，它們穿過(guò)光檢測(cè)位置F，聚光透鏡90，第二和第一濾光器100b，100c和棱鏡110的光路分解表面110b，110a，然后入射到第二和第一可見(jiàn)光檢測(cè)器120b，120a上。
另一方面，來(lái)自于熒光燈70的光照射在原料顆粒G上，并被反射回來(lái)。反射光穿過(guò)聚光透鏡90，第一、第二和第三濾光器100a，100b和100c，和棱鏡110的光路分解表面110a，110b和110c，然后入射到相應(yīng)的第一，第二和第三可見(jiàn)光檢測(cè)器120a，120b和120c上。
第一、第二和第三可見(jiàn)光檢測(cè)器120a，120b和120c檢測(cè)由入射的背景光a1，b1和c1及被原料顆粒G反射回的光組成的檢測(cè)光中的紅色，綠色和藍(lán)色波長(zhǎng)。該檢測(cè)值被放大器170A，170B和170C放大，這三個(gè)放大器分別與不同的檢測(cè)器相連，放大后的檢測(cè)值被送入比率計(jì)算電路180。比率計(jì)算電路180根據(jù)各被測(cè)值進(jìn)行比率計(jì)算，并將計(jì)算的比率值輸入比較電路190。比較電路190將比率值與事先設(shè)定的與特定的顏色相對(duì)應(yīng)的閾值電壓比率值相比較。如果該比率值不在閾值范圍之內(nèi)，比較電路190將向噴射器操作電路200發(fā)出一個(gè)噴射器操作信號(hào)。于是，噴氣嘴單元220被噴射器操作電路200啟動(dòng)，待分離的有色顆?；虿缓玫念w粒被分出來(lái)。與對(duì)第一實(shí)施例的說(shuō)明一樣，在第二實(shí)施例中，與閾值相比較的檢測(cè)光也可以基于背景光和穿過(guò)原料顆粒G的光。
在這個(gè)實(shí)施例中，三個(gè)可見(jiàn)光檢測(cè)器的每個(gè)檢測(cè)器組也在豎直方向上與相應(yīng)的其它兩個(gè)檢測(cè)器組相對(duì)應(yīng)，并且來(lái)自于相同的光檢測(cè)位置F的被檢測(cè)光入射到相應(yīng)的三個(gè)檢測(cè)器組上。因此，可以從與待檢顆粒準(zhǔn)確地對(duì)應(yīng)的檢測(cè)器組的檢測(cè)值準(zhǔn)確地進(jìn)行比率計(jì)算，并有可能將帶有目標(biāo)或目的顏色的顆粒選出來(lái)。
本發(fā)明的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器不受以上實(shí)施例的限制，在所附的權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)有可能進(jìn)行不同的改動(dòng)。盡管沒(méi)有說(shuō)明，但是可以裝備多個(gè)光檢測(cè)器，同類(lèi)的檢測(cè)器可以有多個(gè)，且照明裝置和濾光器的類(lèi)型取決于不同的檢測(cè)器。有可能，例如，裝配兩個(gè)可見(jiàn)光檢測(cè)器用來(lái)進(jìn)行顏色分選，或裝配兩個(gè)可見(jiàn)光檢測(cè)器，例如分別用于紅色和綠色波長(zhǎng)，和一個(gè)近紅外檢測(cè)器用來(lái)進(jìn)行顏色分選并選出無(wú)機(jī)物。此外，盡管已對(duì)提供一組光學(xué)檢測(cè)裝置的例子進(jìn)行了說(shuō)明，不用說(shuō)也可以裝配二套光學(xué)檢測(cè)裝置用來(lái)對(duì)原料顆粒的前方和后方進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。
正如以上所說(shuō)的，在根據(jù)發(fā)明的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器的光學(xué)檢測(cè)單元中，聚光透鏡、濾光器和固定在同一平面上的多個(gè)光接收檢測(cè)器以該順序排列，棱鏡被安放在聚光透鏡和光接收檢測(cè)器之間，且棱鏡的光路分解表面的個(gè)數(shù)與光接收檢測(cè)器的個(gè)數(shù)相等，這多個(gè)光接收檢測(cè)器接收來(lái)自同一觀察點(diǎn)的光。于是，來(lái)自于同一光檢測(cè)位置的光穿過(guò)聚光透鏡，并由濾光器所分離，每條光(波長(zhǎng))通過(guò)棱鏡的光路分解表面后入射到相應(yīng)的光接收檢測(cè)器上。因此，因?yàn)楸景l(fā)明采用了具有并排安放且形成在一個(gè)單元體中的多個(gè)光接收檢測(cè)器的小型的檢測(cè)器部分來(lái)檢測(cè)不同的波長(zhǎng)，而且因?yàn)槔美忡R的光路分解表面，相應(yīng)的光準(zhǔn)確地入射到每個(gè)光接收檢測(cè)器上，所以可以使光檢測(cè)裝置與以上所提到的接收檢測(cè)器彼此成直角的二向色鏡或分色棱鏡的系統(tǒng)相比體積小一些。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)檢測(cè)器中，由于光接收檢測(cè)器并排安放，該檢測(cè)器部分或單元可以容易地構(gòu)造以使一個(gè)檢測(cè)器的元件與另一個(gè)檢測(cè)器的相應(yīng)的元件匹配，而且有可能使預(yù)定的波長(zhǎng)的光作用于多個(gè)光接收檢測(cè)器的相應(yīng)部分，甚至不需要象在傳統(tǒng)的技術(shù)中那樣分別地對(duì)每個(gè)光接收檢測(cè)器的位置進(jìn)行調(diào)整。此外，由于傳統(tǒng)的光學(xué)檢測(cè)單元有多個(gè)集成在一起的光接收檢測(cè)器，每個(gè)可見(jiàn)光檢測(cè)器具有一個(gè)不同的光檢測(cè)位置，因此有可能從檢測(cè)到的光對(duì)同一個(gè)顆粒進(jìn)行鑒別，并進(jìn)行顏色分選。根據(jù)本發(fā)明，來(lái)自于同一個(gè)光檢測(cè)位置的光通過(guò)與不同的可見(jiàn)光檢測(cè)器相對(duì)應(yīng)的濾光器后被分開(kāi)，然后通過(guò)棱鏡的光路分解表面入射到相應(yīng)的可見(jiàn)光檢測(cè)器上。相應(yīng)地，顏色分選可以通過(guò)基于各被測(cè)光的比率計(jì)算或顏色分析來(lái)完成。例如，利用二個(gè)可見(jiàn)光檢測(cè)器和一個(gè)近紅外檢測(cè)器，并使濾光器和光路分解表面與這些光接收檢測(cè)器相對(duì)應(yīng)，可以使用單個(gè)小型的的光學(xué)檢測(cè)單元來(lái)完成顏色分選和諸如石子和玻璃等異物的分選。因此，光接收檢測(cè)器可以進(jìn)行不同的組合。
權(quán)利要求
1.一種用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器包括用來(lái)供給原料顆粒G的裝置(501)，用來(lái)將由供給裝置輸入的原料顆粒以一個(gè)基本固定的軌跡(A)拋下的傳送裝置(2)，至少一個(gè)沿著下降路徑安放的用來(lái)對(duì)下降的原料顆粒進(jìn)行檢測(cè)并輸出檢測(cè)信號(hào)的光學(xué)檢測(cè)裝置(3；30)，用來(lái)根據(jù)來(lái)自光學(xué)檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)將不好的顆粒從正在下降的原料顆粒中分離出去的分選裝置(25；220)，和與供給裝置，光學(xué)檢測(cè)裝置和分選裝置相連用來(lái)控制操作的控制裝置(502；512)，光學(xué)檢測(cè)裝置包括一個(gè)光學(xué)檢測(cè)單元(21；230)，該單元包括一個(gè)用于收集來(lái)自下落的原料顆粒的光的聚光透鏡(9；90)，多個(gè)用于將通過(guò)透鏡的光進(jìn)行分離的濾光器(10a，10b；100a，100b，100c)和多個(gè)與濾光器相對(duì)應(yīng)的光接收檢測(cè)器(12A，13B；120a，120b，120c)；一個(gè)背景(4；40)；和照明單元(6，7；70，80)，其特征在于上述的多個(gè)光接收檢測(cè)器(12A，13B；120a，120b，120c)形成為在同一個(gè)平面上并排排列的一個(gè)單元，上述的光檢測(cè)單元還包括一位于上述聚光透鏡(9；90)和上述光接收檢測(cè)器(12A，13B；120a，120b，120c)之間的棱鏡(11；110)，且上述棱鏡有與上述檢測(cè)器的個(gè)數(shù)相同的光路分解表面(11a，11b；110a，110b，110c)，使得上述的多個(gè)光接收檢測(cè)器接收到同一觀察點(diǎn)的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器，其特征在于上述的多個(gè)濾光器(10a，10b；100a，100b，100c)被并排固定在上述棱鏡(11；110)的入射表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器，其特征在于上述的光路分解表面(11a，11b；110a，110b，110c)形成于上述棱鏡(11；110)的與上述聚光透鏡(9；90)相反的那一面，上述棱鏡的該反面是凹的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任何之一的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器，其特征在于上述的光學(xué)檢測(cè)單元(21；230)有分隔板(15；150a，150b)，每塊板都安裝在上述棱鏡(11；110)的相鄰光路分解表面之間的邊界(23；110d，110e)和相應(yīng)的相鄰光接收檢測(cè)器的相應(yīng)邊界(24；120d，120e)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任何之一的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器，其特征在于其中上述的傳送裝置(2)被做成以一個(gè)帶狀流的形式投下原料顆粒，在該帶狀流中多個(gè)原料顆粒橫向并排排列，上述的分選裝置包括有一個(gè)噴氣嘴單元(25；220)，該單元裝配有多個(gè)與帶狀流中的原料顆粒對(duì)應(yīng)的噴氣嘴，且每個(gè)上述的光接收檢測(cè)器都有與帶狀流中的原料顆粒和噴氣嘴的數(shù)目相等的光接收元件(A1-A12，B1-B12)。
全文摘要
一種用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機(jī)器對(duì)沿著一個(gè)基本固定的路徑(A)下落的原料顆粒(G)進(jìn)行光學(xué)的檢測(cè),并根據(jù)顏色選出不好的顆粒。為了實(shí)現(xiàn)該目的的一個(gè)光學(xué)檢測(cè)單元(21;230)包括一個(gè)聚光透鏡(9;90),多個(gè)濾光器(10a,10b;100a,100b,100c),多個(gè)與濾光器相對(duì)應(yīng)的光接收檢測(cè)器(12A,13B;120a,120b,120c),棱鏡(11;110),和隔板(15;150a,150b)。
文檔編號(hào)B07C5/342GK1196982SQ9810638
公開(kāi)日1998年10月28日 申請(qǐng)日期1998年4月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月22日
發(fā)明者佐竹覺(jué), 伊藤隆文 申請(qǐng)人:株式會(huì)社佐竹制作所