專利名稱：用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個用于挑選谷粒，塑料小球，咖啡豆和其它顆粒物質(zhì)的機器，而且更特別的是涉及對用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器中的光電檢測裝置或光檢測器的一個改進。
在這里所談到的這類用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器包括有一個原料供給裝置，一個將由供給裝置輸入的原料以一個基本固定的軌跡或路徑拋下的傳送裝置，一個沿著原料顆粒的下落路徑安放的采用光學(xué)的方法對下落的原料顆粒進行檢測的光學(xué)檢測裝置，和一個用于將不好的顆粒分離出去的分選裝置。該機器利用光學(xué)檢測裝置檢測出從沿下降路徑通過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，該機器還根據(jù)檢測信號的值將不好的顆粒從原料顆粒中分選出來，例如可利用噴氣裝置或類似的裝置將其吹走。
已知的這種類型的光學(xué)檢測裝置用光將原料顆粒照亮，將反射的光分離成紅、綠或紅、綠、藍不同波長的光，然后利用可見光檢測器從光學(xué)上檢測出每個波長，并基于所得到的檢測值，將帶有特定顏色的不好的顆粒分辨出來。
將參考圖5對一個這種光學(xué)檢測裝置的例子進行說明。圖中所示的光學(xué)檢測裝置有一個光學(xué)檢測單元300，該單元包括一個聚光透鏡350，一個分色棱鏡360和二個可見光檢測器330和330。分色棱鏡360適用于對從原料顆粒G反射來的光進行分離，它將反射來的光分離為紅色波長和綠色波長，并使其中一個波長的光，例如說紅色波長，與另一個波長的光的方向垂直。由棱鏡360所分離的不同波長的光被入射到可見光檢測器330上，并由該檢測器對其波長進行檢測，這兩個檢測器分別安放在這兩種不同波長的光的傳播路徑上，其中可見光檢測器330檢測綠色波長的光，可見光檢測器330檢測紅色波長的光。根據(jù)所檢測到的紅色波長和綠色波長的值進行比值計算，即顏色分析，當這些比值計算的值落在預(yù)定的閾值之外時，起動一個噴氣嘴裝置，從而將紅色的壞顆粒分離出來。這種光學(xué)檢測裝置可在，例如，日本專利申請公開Nos.3-62532和3-78634中看到。
此外，在日本專利申請公開No.8-229517中可看到一個顆粒分選機器，該機器利用近紅外光和可見光從待分選的物質(zhì)中將不好的顆粒，例如有色顆粒和無機雜質(zhì)石子和玻璃，選出來。如圖6中所示，這種用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器利用一個二向色鏡310將所檢測的光分為近紅外和可見光兩種波長，并且使其中一個波長的光與另一個波長的光的方向垂直。利用近紅外光檢測器340和可見光檢測器330對被二向色鏡310分離的不同波長的光進行檢測，這兩個檢測器被安放在不同波長的光的傳播路徑上。一個噴氣嘴裝置根據(jù)對檢測器檢測到的值和事先設(shè)置的標準值進行比較的結(jié)果進行操作而分選出不好的顆粒。
日本專利申請公開No.8-229517中還展示了一種如圖7中所示的光學(xué)檢測單元300。這個單元包括一個檢測器部分380，該部分有一個可見光檢測器330和一個近紅外光檢測器340，這個近紅外光檢測器和前面的可見光檢測器構(gòu)成一個整體。光學(xué)檢測單元300利用可見光檢測器330檢測在待分選物質(zhì)下落路徑的上部的一個光學(xué)檢測位置F1，同時利用近紅外檢測器340檢測在待分選物質(zhì)下路路徑的下部的一個光學(xué)檢測位置F2。
如圖5和6中所示的用于粒狀物質(zhì)的顏色分選機器利用單個光學(xué)檢測器實現(xiàn)在近紅外范圍內(nèi)的一個波長和在可見光范圍內(nèi)的一個波長的檢測，或是一個紅色波長和一個綠色波長或紅色、綠色和藍色波長的檢測。該顏色分選機器通過以上描述過的二向色鏡或分色棱鏡將來自于被分選的物質(zhì)的光分成二個或三個波長，并使它們?nèi)肷涞窖b配在不同波長的傳播方向上的光學(xué)檢測器上。采用這種光學(xué)檢測結(jié)構(gòu)，在二向色鏡或分色棱鏡的周圍安裝有二個或三個彼此成直角的光接收檢測器，于是整個光檢測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到的光入射到不同的檢測器上。但是，正如以上所說，這些不同的光接收檢測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器，以使被檢測的光能準確地入射到相應(yīng)的二個或三個檢測器中的一個之上是困難的。
另一方面，圖7中所示的包括有檢測部分380的光檢測單元300能夠為以上所提到的增大的體積和布放的問題提供一種解決的辦法；其中檢測部分380包括有形成一個整體的可見光檢測器330和近紅外光檢測器340。然而，當檢測器部分380的光接收檢測器由，例如，一個用于檢測紅色波長的可見光檢測器和一個用于檢測綠色波長的可見光檢測器構(gòu)成，并且被用于基于不同波長的所謂顏色分選時，不能完成顏色分選。原因是紅色波長和綠色波長是分別在不同的光檢測位置F1和F2測得的，而且不可能確認從F1和F2檢測到的光是來自于一個顆粒的紅色波長的光和綠色波長的光。
考慮到以上的問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器，該機器裝配有一個可以進行顏色分選的小型光學(xué)檢測裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于顆粒物質(zhì)的可進行顏色分選并將不好的顆粒準確地分離出去的顏色分選機器。
為了實現(xiàn)以上目標，本發(fā)明的目的在于將多個光接收檢測器并排地安放使之成為一個整體，同時也整體提供從聚光透鏡到不同的光接收檢測器之間的多條光路，從而使裝置小型化，并且可用多個檢測器同時從光學(xué)上檢測到在同一個位置上的同一個顆粒。
根據(jù)本發(fā)明，所提供的一個用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器包括一個原料顆粒供給裝置，一個將從供給裝置輸入的原料以一個基本固定的軌跡或路徑拋下的傳送裝置，至少一個沿著原料顆粒的下落軌跡安放的采用光學(xué)的方法對下落的原料顆粒進行檢測并輸出檢測信號的光學(xué)檢測裝置，一個根據(jù)來自光學(xué)檢測裝置的輸出信號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，和一個與供給裝置、光學(xué)檢測裝置和分選裝置相連用來控制操作的控制裝置。光學(xué)檢測裝置包括一個光學(xué)檢測單元，該單元包括一個用于收集來自下落的原料顆粒的光的聚光透鏡，多個用于將通過透鏡的光進行分離的濾光器，和多個與濾光器相對應(yīng)的光接收檢測器；一個背景；和多個照明單元。這些光接收檢測器并排安放在同一平面上形成一個單元體。該光檢測裝置還包括有一個安放于聚光透鏡和光接收檢測器之間的一個棱鏡。該棱鏡的表面將光路分解，分解后的光路數(shù)與光接收檢測器的數(shù)目同樣多，這樣這些光接收檢測器就接收到同一觀察點的光。
在這個用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器中，來自于相同的光檢測位置的光穿過聚光透鏡后被濾光器分離，并且通過棱鏡的光路分解表面被準確地入射到不同的光接收檢測器上。
最好是將這多個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)，通過棱鏡的光被匯聚，并且光接收檢測器的布置也變得更緊湊了。
最好該光學(xué)檢測單元在棱鏡的相鄰光路分解表面的邊界和相應(yīng)的相鄰光接收檢測器的邊界之間有一個隔板。該隔板將從棱鏡的一個分解表面到相應(yīng)的檢測器之間的光路與相鄰的光路分離，這樣每個光接收檢測器的光學(xué)檢測值不會被任何射向其它的光接收檢測器的光所影響，從而提高了檢測的精度。
最好該傳送裝置被做成以一個帶狀流的形式扔下原料顆粒，在該流中多個原料顆粒橫向地并排排列，且該分選裝置由一個噴氣嘴單元構(gòu)成，該單元有多個對應(yīng)于帶狀流中的原料顆粒的噴氣嘴，且每個光接收檢測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出來，并且被在相應(yīng)位置上的空氣噴嘴準確無誤地分離出來。
從實施例的說明中可明顯地看出本發(fā)明的以上的及其它的特點和優(yōu)點，下面將參考附圖對實施例進行說明，在附圖中

圖1是一個原理圖，圖中所示的是一個根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器，尤其是其中的一個光學(xué)檢測裝置；
圖1B所示的是圖1的裝置中的二個光檢測器的平面圖；圖1C所示的是圖1的裝置中的聚光透鏡的改進；圖2所示的是一個與圖1的裝置相連的光接收信號處理單元的原理圖；圖3是一個原理圖，圖中所示的是一個根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器，尤其是其中的一個光學(xué)檢測裝置；圖4所示的是一個與圖3的裝置相連的光接收信號處理單元的原理圖；圖5所示的是一個用于顆粒物質(zhì)的傳統(tǒng)的顏色分選機器中的光檢測裝置；圖6所示的是一個用于顆粒物質(zhì)的另一個傳統(tǒng)的顏色分選機器中的光檢測裝置；圖7所示的是一個用于顆粒物質(zhì)的第三種傳統(tǒng)的顏色分選機器中的光檢測裝置；將參考圖1到4對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明。
圖1和圖2所示的是根據(jù)第一實施例的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器的關(guān)鍵部分。
用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器通常用參考序號1來標注，該機器包括一個用于供給原料顆粒的裝置501，一個用于將由供給裝置輸入的原料以一個基本固定的軌跡或路徑拋下的傳送裝置，一個用于對原料顆粒G進行光學(xué)檢測的裝置3，一個用于分離不好的顆粒的裝置，一個用于收集好顆粒的管22和與原料供給裝置，光學(xué)檢測裝置3和分離裝置相連的用來控制操作的裝置502。
原料供給裝置是，例如，一個存放顆粒的給料箱和一個在給料箱下方的送料閥或輥。原料傳送裝置包括一個傾斜的M型(trough-like)槽，該槽用來使顆粒均勻分布并以一個窄帶的形式落下。分離裝置包括一個噴氣嘴單元25，該裝置被做成可從多個噴嘴口25a中噴射氣體，在圖中只畫出了一個。此外，收集管22作為一個用于接收下落的顆粒并將它們運出機器的裝置。
光學(xué)檢測裝置3由二個元件組構(gòu)成，這二個元件組對向放置，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。
在下降路徑A的一邊，圖的左邊的那組包括一個背景4，該背景包括一個第一反射器4a和一個第二反射器4b，一個熒光燈6a和一個鹵燈6b。第一反射器4a和第二反射器4b是分開的，且垂直放置。熒光燈6a被安放在第一反射器4a的上方，并對該反射器進行照射，同時鹵燈6b被安放在第二反射器4b的下方，并對該反射器進行照射。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熒光燈7a，一個鹵燈7b和光學(xué)檢測單元21。光學(xué)檢測單元21包括一個聚光透鏡9，一個第一濾光器10a，一個第二濾光器10b，一個棱鏡11和一個檢測器部分14。檢測器部分14有一個近紅外檢測器12A和一個可見光檢測器13B，這兩個檢測器被豎直安放并且被固定成一個整體。聚光透鏡9，棱鏡11和檢測器部分14按以上次序從靠近下降路徑A的一邊到遠離下降路徑A的一邊依次排成一行，從而可以依次接收來自檢測位置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有一個帶有一個入射垂面的截面，光(波長)在光檢測位置的那一面被入射到該垂面上；在入射表面的對面有一對光路分解表面；上表面和下表面將入射表面與每個光路分解表面連起來。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通過的第一濾光器10a和只允許可見光波段的波長通過的第二濾光器10b。濾光器10a和10b有一個沿著棱鏡的入射表面延伸的形狀，而且在本實施例中，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，即靠近檢測器部分14的那面形成了光路分解表面11a和11b，這兩個表面決定被分成近紅外波長和可見光波長的光的路徑。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，從而使光射到可見光檢測器13B上。一個被測光分隔板15從光路分解表面11a和光路分解表面11b之間的邊界23伸到近紅外檢測器12A和可見光檢測器13B之間的邊界24，而且它將從不同的光路分解表面發(fā)出的可見光波段的光和近紅外波段的光分開。
附帶提一下，盡管在本實施例中聚光透鏡9是一個單個的部件，但它可以由一個透鏡組9a構(gòu)成，該透鏡組將多個凹透鏡和凸透鏡組合在一起，如圖1C中所示。
現(xiàn)在將對檢測器部分14進行說明。檢測器部分14有一個帶狀的基底材料或組件16，一個近紅外檢測器12A和一個可見光檢測器13B，這兩個檢測器被固定在組件16上。檢測器12A和13B分別沿著組件16以帶狀方式延伸，且近紅外檢測器12A被安置在上面，可見光檢測器13B被安置在下面。然而，檢測器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，可見光檢測器13B可以被安置在上面，而近紅外光檢測器12A可以被安置在下面。
近紅外檢測器12A包括在一行中并排擺放的檢測器組A1-A12，這些檢測器組中的每一組檢測器由三個一組的光接收元件組成。類似地，可見光檢測器13B由水平排列的檢測組B1-B12組成，且每個檢測器組由三個一套并排擺放的光接收元件組成。近紅外檢測器12A和可見光檢測器13B在組件16上的排列方式是這樣的，即檢測器組B1位于檢測器組A1的正下方，類似地，其它的檢測器組A2-A12分別與檢測器組B2-B12相對應(yīng)。見圖1B。
濾光器10a，10b和棱鏡11的長度，即與圖的平面垂直的方向上的尺寸，以及檢測器組A1-A12和B1-B12的個數(shù)被設(shè)定為與在同一時刻通過檢測位置F的原料顆粒的總數(shù)相對應(yīng)。換句話說，檢測器組A1和B1對應(yīng)于一個在通過檢測位置F的帶狀流的一個邊緣的原料顆粒，而檢測器組A12和B12對應(yīng)于在相反的邊緣的原料顆粒。
現(xiàn)在參考圖2，近紅外檢測器12A和可見光檢測器13B與控制裝置502的一個光接收信號處理單元20相連，且噴氣嘴單元25與光接收信號處理單元20電連接。光接收信號處理單元20包括放大器17A和17B，比較電路18A和18B，以及一個噴射器操作電路19。噴氣嘴單元25有分別與多個噴嘴口25a對應(yīng)的噴氣閥門E1-E12，正如可從圖中看到的，噴氣閥門并排地排成一行。
順便說一下，用于顆粒物質(zhì)的這種顏色分選機器1的結(jié)構(gòu)，除了光學(xué)檢測裝置，該裝置是本發(fā)明的改進目標，和相關(guān)的控制裝置之外，可以與傳統(tǒng)的這類機器相同，在這里不再對原料供給裝置501，傳送裝置2和噴氣嘴單元25進行更多的說明。
接下來，將參考圖3和圖4對根據(jù)第二實施例的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器進行說明。
第二實施例的該機器是第一實施例的改進型。在此與第一實施例類似的部件將被標注成同樣的參考序號，并略去對其的說明。這個機器的光學(xué)檢測裝置30與第一實施例類似，包括兩個部件組，從槽2中落下的原料顆粒G的下降或下落路徑A位于這兩個部件組之間。
在下降路徑A的一邊，圖的左邊有一個背景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且角度可調(diào)。此外，一個發(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，和一個發(fā)射藍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，這樣用于一個反射器的照明光不會入射到另一個反射器上。
另一方面，在下降路徑A的另一邊，圖的右邊有一個熒光燈70和一個光學(xué)檢測單元230。光學(xué)檢測單元230有一個聚光透鏡90，一個棱鏡110和一個檢測器部分120，它們從靠近下降路徑A的一邊開始依次排成一行。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。
檢測器部分120有第一、第二和第三可見光檢測器120a，120b和120c，而且這些檢測器被豎直安放，且形成一個整體。此外，棱鏡110適于將來自于光檢測位置F的穿過聚光透鏡90入射到棱鏡上的待檢測的光投射到第一、第二和第三可見光檢測器120a-120c上。
更具體地說，棱鏡110有一個帶有一個入射垂面的截面形狀，該垂面接收在光檢測位置的那一面的光(波長)；在入射表面的對面是光路分解表面；上平面和下平面將入射表面和光路分解表面連起來。棱鏡110是以這種截面用帶狀方式橫向延伸形成的。只通過藍光的第一濾光器100a，只通過綠光的第二濾光器100b和只通過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與入射表面相對的那一面或靠近檢測器部分120的那一面形成了光路分解表面110a，110b和110c，這三個表面決定被濾光器100a，100b和100c分成的藍色，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形成了一個將以上兩個表面連起來的曲面。
一個被檢測光分隔板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和可見光檢測器120a與可見光檢測器120b之間的邊界120d之間。類似地，一個被檢測光分隔板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和可見光檢測器120b與可見光檢測器120c之間的邊界120e之間。被檢測光分隔板150a和150b將從光路分解平面110a，110b和110c發(fā)出的藍色，綠色和紅色的光分隔開。
第一，第二和第三可見光檢測120a-120c每個都有多個并排橫向排列的檢測器組，且每個檢測器組由多個光接收元件構(gòu)成。第一、第二和第三可見檢測器120a-120c的每組檢測器，與第一實施例中的檢測器組類似，被安放在一個組件中，以便與其它的檢測組相對應(yīng)。
正如圖4中所示，檢測器部分120與控制裝置512的光接收信號處理單元210相連。光接收信號處理單元210包括放大器170A，170B和170C，一個比率計算電路180，一個比較電路190和一個噴射器操作電路200。噴射器操作電路200與一個噴氣嘴單元220相連。
現(xiàn)在將對第一和第二實施例的機器的操作進行說明。
首先，再次參考圖1和圖2，將對第一實施例進行說明。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。
在工作的過程中，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穿過光檢測位置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為1,400-1,600納米的光通過。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器12A上。類似地，來自熒光燈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穿過光檢測位置F，被入射到聚光透鏡9上，而且只有可見光波段的波長為420-490納米的光穿過第二濾光器10b，入射到棱鏡11上。這條光由光路分解表面11b改變其光路，然后入射到可見光檢測器13B上。
此時，被檢測光分隔板15將從每個光路分解表面發(fā)出的光分開，不允許光進入不是與它相對應(yīng)的光接收檢測器。
當原料顆粒G離開槽2來到下降路徑A上的光檢測位置F時被熒光燈7a和鹵燈7b照亮，它們將反射來自于熒光燈7a和鹵燈7b的光。被反射的光穿過聚光透鏡9，然后入射到第一和第二濾光器10a和10b上，從而被分成可見光波段和近紅外波段。通過棱鏡11的光路分解表面11b可見光波段的被反射光改變其光路，并入射到可見光檢測器13B上。此外，通過棱鏡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器12A上。
從近紅外檢測器12A檢測到的信號被送入放大器17A，放大之后，它被送入比較電路18A中。比較電路18A將放大后的被檢測信號值與一個事先貯存的閾值電壓相比較。如果被檢測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)送一個信號，于是噴氣嘴單元25被啟動。
以同樣的方式由可見光檢測器13B所測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將放大后的被檢測信號值與一個事先貯存的閾值電壓相比較，如果被檢測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)送一個信號來啟動噴氣嘴單元25。在本實施例中，通過判斷從原料顆粒G反射的光的量與背景光的量之差是否超出或在一個固定的閾值之內(nèi)來實現(xiàn)對不好顆粒的檢測。而且，這種檢測可采用通過原料顆粒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E1-E12的工作與近紅外檢測器12A的檢測器組A1-A12和可見光檢測器13B的檢測器組B1-B12相對應(yīng)。也就是說，例如，如果從檢測器組A1檢測到的值超出了比較器18A中預(yù)置的閾值時，噴射器操作電路19將啟動噴氣閥門E1。類似地，檢測器組A1-A12和B1-B12與噴氣閥門E1-E12相對應(yīng)，其對應(yīng)方式是噴氣閥E3與檢測器組B3對應(yīng)，而噴氣閥門E5與檢測器組A5相對應(yīng)。
正如以上所描述的，檢測器組A1-A12和B1-B12不僅彼此在豎直方向上相對應(yīng)，而且還與在檢測位置F的顆粒相對應(yīng)，進一步與噴氣嘴單元25的噴氣閥E1-E12對應(yīng)。因此，從光檢測位置F檢測到的光將被入射到相應(yīng)的檢測器組上，例如，A1和B1，A2和B2；而不會被入射到不相對的檢測器組上，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)的檢測器組和噴射器可靠地選出來。
現(xiàn)在將參考圖3和圖4對第二實施例進行說明。第二實施例的機器的操作與第一實施例的機器的操作幾乎一樣，下面僅對不相同的部件進行說明。
在工作的過程中，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，穿過光檢測位置F。背景光a1穿過聚光透鏡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光檢測器120c上。此時，從光路分解表面110發(fā)出的背景光a1由被檢測光分隔板150b隔開，這樣對第二可見光檢測器120b沒有影響，而入射到第三可見光檢測器120c上。照明裝置80b和80c的綠色和藍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，它們穿過光檢測位置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光檢測器120b，120a上。
另一方面，來自于熒光燈70的光照射在原料顆粒G上，并被反射回來。反射光穿過聚光透鏡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，第二和第三可見光檢測器120a，120b和120c上。
第一、第二和第三可見光檢測器120a，120b和120c檢測由入射的背景光a1，b1和c1及被原料顆粒G反射回的光組成的檢測光中的紅色，綠色和藍色波長。該檢測值被放大器170A，170B和170C放大，這三個放大器分別與不同的檢測器相連，放大后的檢測值被送入比率計算電路180。比率計算電路180根據(jù)各被測值進行比率計算，并將計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)出一個噴射器操作信號。于是，噴氣嘴單元220被噴射器操作電路200啟動，待分離的有色顆粒或不好的顆粒被分出來。與對第一實施例的說明一樣，在第二實施例中，與閾值相比較的檢測光也可以基于背景光和穿過原料顆粒G的光。
在這個實施例中，三個可見光檢測器的每個檢測器組也在豎直方向上與相應(yīng)的其它兩個檢測器組相對應(yīng)，并且來自于相同的光檢測位置F的被檢測光入射到相應(yīng)的三個檢測器組上。因此，可以從與待檢顆粒準確地對應(yīng)的檢測器組的檢測值準確地進行比率計算，并有可能將帶有目標或目的顏色的顆粒選出來。
本發(fā)明的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器不受以上實施例的限制，在所附的權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)有可能進行不同的改動。盡管沒有說明，但是可以裝備多個光檢測器，同類的檢測器可以有多個，且照明裝置和濾光器的類型取決于不同的檢測器。有可能，例如，裝配兩個可見光檢測器用來進行顏色分選，或裝配兩個可見光檢測器，例如分別用于紅色和綠色波長，和一個近紅外檢測器用來進行顏色分選并選出無機物。此外，盡管已對提供一組光學(xué)檢測裝置的例子進行了說明，不用說也可以裝配二套光學(xué)檢測裝置用來對原料顆粒的前方和后方進行光學(xué)檢測。
正如以上所說的，在根據(jù)發(fā)明的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器的光學(xué)檢測單元中，聚光透鏡、濾光器和固定在同一平面上的多個光接收檢測器以該順序排列，棱鏡被安放在聚光透鏡和光接收檢測器之間，且棱鏡的光路分解表面的個數(shù)與光接收檢測器的個數(shù)相等，這多個光接收檢測器接收來自同一觀察點的光。于是，來自于同一光檢測位置的光穿過聚光透鏡，并由濾光器所分離，每條光(波長)通過棱鏡的光路分解表面后入射到相應(yīng)的光接收檢測器上。因此，因為本發(fā)明采用了具有并排安放且形成在一個單元體中的多個光接收檢測器的小型的檢測器部分來檢測不同的波長，而且因為利用棱鏡的光路分解表面，相應(yīng)的光準確地入射到每個光接收檢測器上，所以可以使光檢測裝置與以上所提到的接收檢測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)檢測器中，由于光接收檢測器并排安放，該檢測器部分或單元可以容易地構(gòu)造以使一個檢測器的元件與另一個檢測器的相應(yīng)的元件匹配，而且有可能使預(yù)定的波長的光作用于多個光接收檢測器的相應(yīng)部分，甚至不需要象在傳統(tǒng)的技術(shù)中那樣分別地對每個光接收檢測器的位置進行調(diào)整。此外，由于傳統(tǒng)的光學(xué)檢測單元有多個集成在一起的光接收檢測器，每個可見光檢測器具有一個不同的光檢測位置，因此有可能從檢測到的光對同一個顆粒進行鑒別，并進行顏色分選。根據(jù)本發(fā)明，來自于同一個光檢測位置的光通過與不同的可見光檢測器相對應(yīng)的濾光器后被分開，然后通過棱鏡的光路分解表面入射到相應(yīng)的可見光檢測器上。相應(yīng)地，顏色分選可以通過基于各被測光的比率計算或顏色分析來完成。例如，利用二個可見光檢測器和一個近紅外檢測器，并使濾光器和光路分解表面與這些光接收檢測器相對應(yīng)，可以使用單個小型的的光學(xué)檢測單元來完成顏色分選和諸如石子和玻璃等異物的分選。因此，光接收檢測器可以進行不同的組合。
權(quán)利要求
1.一種用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器包括用來供給原料顆粒G的裝置(501)，用來將由供給裝置輸入的原料顆粒以一個基本固定的軌跡(A)拋下的傳送裝置(2)，至少一個沿著下降路徑安放的用來對下降的原料顆粒進行檢測并輸出檢測信號的光學(xué)檢測裝置(3；30)，用來根據(jù)來自光學(xué)檢測裝置的輸出信號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)檢測裝置和分選裝置相連用來控制操作的控制裝置(502；512)，光學(xué)檢測裝置包括一個光學(xué)檢測單元(21；230)，該單元包括一個用于收集來自下落的原料顆粒的光的聚光透鏡(9；90)，多個用于將通過透鏡的光進行分離的濾光器(10a，10b；100a，100b，100c)和多個與濾光器相對應(yīng)的光接收檢測器(12A，13B；120a，120b，120c)；一個背景(4；40)；和照明單元(6，7；70，80)，其特征在于上述的多個光接收檢測器(12A，13B；120a，120b，120c)形成為在同一個平面上并排排列的一個單元，上述的光檢測單元還包括一位于上述聚光透鏡(9；90)和上述光接收檢測器(12A，13B；120a，120b，120c)之間的棱鏡(11；110)，且上述棱鏡有與上述檢測器的個數(shù)相同的光路分解表面(11a，11b；110a，110b，110c)，使得上述的多個光接收檢測器接收到同一觀察點的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于顆粒物質(zhì)的顏色分選機器，其特征在于上述的多個濾光器(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)的顏色分選機器，其特征在于上述的光學(xué)檢測單元(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)的顏色分選機器，其特征在于其中上述的傳送裝置(2)被做成以一個帶狀流的形式投下原料顆粒，在該帶狀流中多個原料顆粒橫向并排排列，上述的分選裝置包括有一個噴氣嘴單元(25；220)，該單元裝配有多個與帶狀流中的原料顆粒對應(yīng)的噴氣嘴，且每個上述的光接收檢測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)的顏色分選機器對沿著一個基本固定的路徑(A)下落的原料顆粒(G)進行光學(xué)的檢測,并根據(jù)顏色選出不好的顆粒。為了實現(xiàn)該目的的一個光學(xué)檢測單元(21;230)包括一個聚光透鏡(9;90),多個濾光器(10a,10b;100a,100b,100c),多個與濾光器相對應(yīng)的光接收檢測器(12A,13B;120a,120b,120c),棱鏡(11;110),和隔板(15;150a,150b)。
文檔編號B07C5/342GK1196982SQ9810638
公開日1998年10月28日 申請日期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, 伊藤隆文 申請人:株式會社佐竹制作所