CN104160256A - 用于确定物体的特性的系统和方法以及阀 - Google Patents

用于确定物体的特性的系统和方法以及阀 Download PDF

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Abstract

一种用于确定物体(106)的特性的系统(100)，包括诱导装置(102)、检测器(104)和处理器。诱导装置(102)被配置为产生流体脉冲并且用于引导流体脉冲朝向物体，从而诱导物体(106)的物理振动。诱导装置(102)在诱导物体(106)的物理振动时不接触物体106。检测器(104)被配置为检测物体(106)的物理振动。检测器(104)在检测物体(106)的物理振动时不接触物体106。处理器被联接到检测器(104)用于至少基于被检测到的物理振动确定物体(106)的特性。

Description

用于确定物体的特性的系统和方法以及阀
技术领域
本发明涉及用于确定物体的特性的无损系统和方法。本发明的实施例提供用于确定物体的硬度和/或刚度的系统和方法。物体可为例如水果、蔬菜、肉类产品或任何实心、空心和/或加压物体。
本发明还涉及用于阀，其能够用在用于确定物体特性的无损系统和方法中可例如适于产生无损流体脉冲。阀可具有其它应用，例如用作脉冲回波深度计、群体控制设备等。
背景技术
自动水果分级机被用于将全部新鲜水果和其它新鲜产品评估和分级成不同的种类，以产生一致质量的水果线，例如均匀的尺寸和颜色。然而在过去，趋向于基于诸如尺寸、形状、颜色和外部瑕疵的外部特性来分级产品，现在越来越多的趋势在于在由自动分级机评估的特性中包括产品的内部质量，例如的成熟度、口味和硬度。
园艺分级技术的全球市场被估计目前为每年十亿美元，并且随着世界水果生产率的提高而增加。水果供应商需要改进的分级技术以便应对来自三方面的增加的压力。(i)针对大型市场链的优质的供应商状态，(ii)提供能够要求价格溢价的水果和(iii)由于最小化地下调水果价格和人力成本而导致成本降低。随着对水果质量的消费期望，对分级技术增加了特别强大的驱动。消费者持续期望他们购买的水果与制造的食物相一致。如果新鲜产品的特别的质量关系到消费者，则生产者进行测量是有利的，由此控制质量。零售商通过利用严格的分级标准进行响应，他们的供应商必须满足这些分级标准。
产品的硬度(例如苹果的“脆度”)在消费者选择产品时是重要的因素。已经有大量的现有的自动水果分级机被设计用于测量单个水果或产品的硬度。然而，还不存在足够确定水果硬度的方案。这些问题要解决是困难的，因为传感技术对于水果必须是无损的，能够集成到现有系统中而不会显著降低系统的总体吞吐量，而且精度与水果的尺寸、表面表现和形态特点无关。
现有的用于确定水果硬度的系统，例如由Aweta提供的简单声学硬度传感器和由Greefa和Sinclair提供的传感器。然而，这些现有的系统需要接触水果。这种需求直接对测量施加了很多限制，最显著的限制是速度，而且要克服该问题则经常具有可观的机械复杂性。例如，Sinclair IQ硬度测试仪使用一组波纹管来使硬度传感器下降在水果上。Greefa iFD使用复杂的机械组件将传感器与水果传送带同步。另外，这些现有的系统不能与高速度传送水果的系统协作。例如，Greefa iFD的最大吞吐量是每秒每通道5个水果。
用于测量产品硬度的分级设备大体上为两个大类：变形方法和声学方法。这两种方法都具有一些缺点：
变形方法涉及到测量水果的表面对在一个地点施加的压力或冲击的反应。这种方法通常要求系统物理接触水果。变形方法的一个缺点是系统从单个点测量开始而进行测量，并且因此易产生软斑点。这些弱点包括在软斑点处测量并低估了硬度、错过可能表现出缺点的软斑点、或者对水果周围的大范围的变化不敏感(例如在暗面更硬)。该缺点可通过绕水果在不同的位置进行多次测量而克服。然而，这种方案耗时且甚至进一步减小了系统的吞吐量。变形方法的另一缺点是这种技术对于变形小的硬水果相对不敏感。
美国专利5,372,030(Prussia等)中已经描述了一种通过使用不要求物理接触的单点硬度测量来实施变形方法的系统和方法。Prussia中描述的系统使用空气喷射来挤压水果的表面并且使用激光位移计来测量水果的最终变形。该设备要求大体积的加压空气，而这在商业上费用过高。另外，变形技术可能对于硬的苹果不敏感。
实施声学方法的系统使用一构件，其物理敲击水果以便振动水果，并且测量振动的共振频率从而估计水果果肉的刚度。声学方法的一个缺点是水果的尺寸和形状都影响共振频率。这两个参数必须在果肉硬度能够推测出之前随同共振频率一起被知道。水果的尺寸和形状通常由分级机测量，并且能够用于估计果肉刚度。声学方案的另一缺点是从振动的水果发射的声音非常小，并且拾音器必须适当地与环境噪音屏蔽。这通常必须通过握持捡起的苹果才能实现，这在短时间内和对于移动的水果难以实现。声学方法的再一缺点是难以执行对水果的物理撞击，这与变形方法的原因相同。水果在传送带上的速度和对水果表面损坏的风险使得难以利用物理撞击头精确地冲击水果。
使用受训人员手动分离是进行硬度和表面缺陷的仅有的可替代途径。尽管在一些环境中是精确的，根据产品和/或缺陷，手动分级是众所周知的不可靠并且仅在劳动力便宜的国家是经济上可行的。
本发明的实施例寻求克服现有系统的缺点并且提供一种改进的系统和方法用于无损确定物体的特性，或者至少向公众提供一种有用的选择。本发明的可替代的目标是提供一种阀，适于输送流体的短时间爆破，或者至少向公众提供一种有用的选择。
在已经引用专利文件、其它外部文件或其它信息源的本说明书中，通常用于提供讨论本发明特征的来龙去脉的目的。除非特别指出之外，对这些外部文件的引用不被解释为承认这些文件或这些信息源在任何权限下为现有技术，或者形成现有技术中公知常识的一部分。
发明内容
根据本发明第一方面，提供一种用于确定物体的特性的系统，所述系统包括：
诱导装置，用于产生流体脉冲并且用于引导所述流体脉冲朝向所述物体以便诱导所述物体的物理振动，其中当诱导所述物体的振动时所述诱导装置不接触所述物体；
检测器，用于检测所述物体的物理振动，其中所述检测器在检测所述物体的物理振动时不接触所述物体；和
处理器，被联接到所述检测器，用于至少基于检测到的物理振动确定所述物体的特性。
本说明书和权利要求中使用的术语“包括”的含义是“至少部分由…构成”。当解释本说明书和权利要求中包括术语“包括”的陈述时，除了在每个陈述中由该术语引出的特征之外也可出现其它特征。相关的术语例如“包含”和“被包括”以类似的方式解释。
优选地，系统适于或者被配置为确定物体的硬度和/或刚度特性。
另外或可替代地，系统可适于或被配置为确定具有壳状壳体(例如鸡蛋、罐、瓶子等等)的物体的完整性，以便通过检测基本靠近物体的缺陷位置处的物理振动来确定物体是否被划分在不同的机械区域中、是否破裂、破碎和/或具有足以影响被流体脉冲诱发的物体的共振行为的表面缺陷。在一个实施例中，系统可适于或被配置为确定软壳容器的完整性。在物体为加压物体的情况下，系统可被用于查找加压物体中的泄露和/或物体的加压状态的改变。在一个实施例中，系统可适于或被配置为确定容器的被填充容积。
另外或可替代地，系统可适于或被配置为在已知物体的硬度和/或刚度时确定物体的密度、尺寸和/或形状。
优选地，所述诱导装置是发射器，用于发射所述流体脉冲，所述流体脉冲撞击所述物体的表面，从而诱导所述物体的物理振动。优选地，所述诱导装置被配置为以共振频率振动所述物体。
优选地，所述诱导装置包括阀，所述阀包括：
壳体，具有：
孔；
入口端口，其中来自流体源的流体能够通过所述入口端口被输送到所述孔中；和
出口端口，其中来自所述孔内的流体能够被输送通过所述出口端口；以及
阀构件，所述阀构件在所述壳体的所述孔内能够在第一基本闭合配置、打开配置和第二基本闭合配置之间移动，其中在打开配置，所述阀构件基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口，并且在所述第一基本闭合配置和所述第二基本闭合配置中，所述阀构件基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口，所述阀构件在所述孔内能够沿所述阀构件的单个移动方向从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。
优选地，所述阀构件是往复短管阀构件，并且所述短管阀构件在所述孔内能够在所述短管阀构件的单个线性冲程中从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。优选地，所述短管阀构件具有：两个限流区段，每个限流区段的尺寸为当所述短管阀构件处于任一基本闭合配置时基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口；和位于所述两个限流区段之间的输送区段，所述输送区段的尺寸为当所述短管阀构件处于打开配置时基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口。
可替代地，所述阀构件为可旋转短管阀构件，并且所述可旋转短管阀构件在所述孔内能够在所述可旋转短管阀构件的单次旋转中从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。
优选地，所述入口端口和所述出口端口基本上彼此相反。优选地，所述入口端口和所述出口端口彼此直接相反。可替代地，所述入口端口偏离所述出口端口。优选地，所述流体进入所述入口端口的方向基本平行于来自出口端口的流体的方向。可替代地，入口端口可与出口端口成不平行角度，其中进入入口端口的流体的方向与来自出口端口的流体的方向成不平行角度。优选地，出口端口相对于入口端口成角度，使得来自出口端口的流体的方向与进入入口端口的流体的方向成大约90度至180度之间的角度。优选地，出口端口相对于入口端口成角度，使得来自出口端口的流体的方向与进入入口端口的流体的方向成大约130度的角。
优选地，阀构件在孔内沿单个移动方向从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置的移动需要大约30毫秒至大约70毫秒的时间。优选地，阀构件沿单个移动方向从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置的移动需要大约50毫秒的时间。
优选地，所述诱导装置进一步包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述阀构件在所述孔内从一个基本闭合配置到打开配置再到另一基本闭合配置。
优选地，在具有往复短管阀构件的实施例中，所述短管阀构件被气动地驱动，并且所述驱动装置为连接到所述孔的至少一端的气动阀。驱动装置可替代地为螺线管。可替代地，所述驱动装置可为使所述短管阀构件机械式往复的机械器械。所述机械器械可包括电动推杆或凸轮。所述机械器械可包括弹簧以便在所述阀已经被沿一个方向气动地或者机械地驱动之后使所述阀沿另一方向返回。
优选地，所述诱导装置被设置为产生通过所述出口端口的流体脉冲，所述脉冲的持续时间对应于在所述冲程期间所述短管阀构件保持在打开配置的时间量。优选地，流体脉冲具有基本上短的持续时间。优选地，所述脉冲的持续时间小于大约5毫秒。优选地，所述流体脉冲的持续时间小于大约3毫秒。优选地，所述流体脉冲的持续时间为大约1毫秒。
优选地，所述流体脉冲朝向所述物体的传播方向基本垂直于在所述检测器与所述物体之间通信的信号方向。优选地，所述诱导装置与被测量的所述物体水平分开，使得来自所述诱导装置的所述流体脉冲撞击所述物体的侧表面。可替代地，所述诱导装置与被测量所述物体竖直分开，使得来自所述诱导装置的所述流体脉冲撞击所述物体的上表面。优选地，所述诱导装置与被测量的所述物体分开大于大约1毫米。优选地，所述诱导装置与被测量的所述物体分开大约10毫米至大约500毫米。优选地，所述诱导装置与被测量的所述物体分开大约50毫米至大约200毫米。
可替代地，所述流体脉冲朝向所述物体的传播方向可与在所述检测器和所述物体之间通信的信号方向大体一致。优选地，所述传播方向和所述信号方向在所述物体上彼此大体一致。优选地，传播方向和信号方向在物体的上表面上基本上彼此一致。
优选地，系统包括脉冲引导件，用于引导来自所述诱导装置的所述流体脉冲和在所述检测器和所述物体之间的信号沿相同的方向朝向所述物体。优选地，所述脉冲引导件包括主体，所述主体具有：第一臂，来自所述诱导装置的所述流体脉冲通过所述第一臂被引导；第二臂，通过所述第二臂，信号在所述检测器和所述物体之间被通信；和第三臂，在所述第一臂和所述第二臂之间通信，其中被所述第一臂接收到的所述流体脉冲被配置为穿过所述第一臂和所述第三臂朝向所述物体，并且所述检测器和所述物体之间的信号被配置为穿过所述第二臂和所述第三臂。优选地，所述第一臂与所述第二臂成大约90度和大约180度之间的角度。优选地，所述第一臂与所述第二臂成大约130度的角度。可替代地，第一臂基本上垂直于第二臂。优选地，所述第三臂与所述第二臂基本共线。可替代地，第三臂与第一臂可基本上共线。优选地，脉冲引导件与诱导装置分开。可替代地，脉冲引导件可与诱导装置成整体。
优选地，所述流体为基本上无腐蚀性或温和的。优选地，流体为气体。可替代地，流体可为液体或液体和气体的混合物。可替代地，流体可为气体和一个或多个粉末固体的混合物。优选地，气体脉冲可为加压空气。优选地，气体被加压在大约0.2MPa和3.0MPa之间。
优选地，所述检测器包括基于激光的检测器。优选地，所述检测器包括被设置为向所述物体发射信号和从所述物体接收信号的激光多普勒振动仪。优选地，所述检测器包括光学引导件，用于在所述检测器与在多个传送带中的一个上的所述物体之间选择性地通信信号，每个传送带适于传送一系列物体。优选地，在具有多个传送带的情况下，系统包括多个诱导装置，每个诱导装置被分配给所述多个传送带中的一个。优选地，所述光学引导件为电子可移动偏转镜。
优选地，检测器与物体之间的信号具有与物体被传送的移动方向基本垂直的方向。优选地，所述检测器与所述物体之间的信号方向与所述物体被传送的移动方向成大约89.5度与大约90.5度之间的角。优选地，所述检测器与所述物体之间的信号方向与所述物体被传送的移动方向成基本上90度。
优选地，系统被配置为每秒确定多于大约5个以上物体的特性。优选地，系统被配置为每秒确定大约10个物体的特性。优选地，系统被配置为每秒确定大约15个物体的特性。在多传送带或通道配置中，系统优选被配置为每秒确定每个传送带或通道上的指定数量的物体的特性。
根据本发明第二方面，提供一种用于确定物体的特性的方法，所述方法包括：
由诱导装置诱导所述物体的物理振动，所述诱导装置被配置为产生流体脉冲并且引导所述流体脉冲朝向所述物体，其中所述诱导装置在诱导所述物体的振动时不接触所述物体；
由检测器检测所述物体的物理振动，其中所述检测器在检测振动时不接触所述物体；以及
至少基于检测到的物理振动确定所述物体的特性。
优选地，所述方法包括确定物体的硬度和/或刚度特性。
另外或可替代地，所述方法可包括确定具有壳状壳体(例如鸡蛋、罐、瓶子等等)的物体的完整性，以便通过检测基本靠近物体的缺陷位置处的物理振动来确定物体是否被划分在不同的机械区域中、是否破裂、破碎和/或具有足以影响被流体脉冲诱发的物体的共振行为的表面缺陷。在一个实施例中，所述方法包括确定软壳容器的完整性。在物体为加压物体的情况下，所述方法可被用于查找加压物体中的泄露和/或物体的加压状态的改变。在一个实施例中，所述方法包括确定容器的被填充容积。
另外或可替代地，所述方法可包括在已知物体的硬度和/或刚度时确定物体的密度、尺寸和/或形状。
优选地，所述诱导装置为发射器，并且所述方法包括使用所述发射器发射所述流体脉冲，所述流体脉冲撞击所述物体的表面，从而诱导所述物体的物理振动。优选地，所述方法包括使用所述诱导装置以共振频率振动所述物体。
优选地，所述诱导装置包括阀，所述阀包括：
壳体，具有：
孔；
入口端口，其中来自流体源的流体能够通过所述入口端口被输送到所述孔中；和
出口端口，其中来自所述孔内的流体能够被输送通过所述出口端口；以及
阀构件，所述阀构件在所述壳体的所述孔内能够在第一基本闭合配置、打开配置和第二基本闭合配置之间移动，其中在打开配置，所述阀构件基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口，并且在所述第一基本闭合配置和所述第二基本闭合配置中，所述阀构件基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口，所述短管阀构件在所述孔内能够沿所述阀构件的单个移动方向从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。
优选地，所述阀构件是往复短管阀构件，并且所述方法包括将短管阀构件在所述孔内在所述短管阀构件的单个线性冲程中从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。优选地，所述短管阀构件具有：两个限流区段，每个限流区段的尺寸为当所述短管阀构件处于任一基本闭合配置时基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口；和位于所述两个限流区段之间的输送区段，所述输送区段的尺寸为当所述短管阀构件处于打开配置时基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口。
可替代地，所述阀构件为可旋转短管阀构件，并且所述方法包括将所述可旋转短管阀构件在所述孔内在所述可旋转短管阀构件的单次旋转中从一个基本闭合配置旋转到打开配置再到另一基本闭合配置。
优选地，所述入口端口和所述出口端口基本上彼此相反。优选地，所述入口端口和所述出口端口彼此直接相反。可替代地，所述入口端口可偏离所述出口端口。优选地，所述方法包括沿基本平行于来自出口端口的流体的方向的方向引导所述流体进入所述入口端口。可替代地，入口端口可与出口端口成不平行角度，所述方法包括以与来自出口端口的流体的方向成角度地引导流体进入入口端口。优选地，出口端口相对于入口端口成角度，使得来自出口端口的流体的方向与进入入口端口的流体的方向成大约90度至大约180度之间的角度。优选地，出口端口相对于入口端口成角度，使得来自出口端口的流体的方向与进入入口端口的流体的方向偏离大约130度的角。
优选地，所述方法包括使用所述诱导装置产生通过所述出口端口的所述流体脉冲，所述脉冲的持续时间对应于在所述冲程期间所述短管阀构件保持在打开配置的时间量。优选地，流体脉冲具有基本上短的持续时间。优选地，所述脉冲的持续时间小于大约5毫秒。优选地，所述流体脉冲的持续时间小于大约3毫秒。优选地，所述流体脉冲的持续时间为大约1毫秒。
优选地，所述方法包括沿朝向所述物体的传播方向引导所述流体脉冲，所述传播方向基本垂直于在所述检测器与所述物体之间通信的信号方向。优选地，所述诱导装置与被测量的所述物体水平分开，所述方法包括引导来自所述诱导装置的所述流体脉冲撞击所述物体的侧表面。可替代地，所述诱导装置与被测量的所述物体竖直分开，所述方法包括引导来自所述诱导装置的所述流体脉冲撞击所述物体的上表面。优选地，所述诱导装置与被测量的所述物体分开大于大约1毫米。优选地，所述诱导装置与被测量的所述物体分开大约10毫米至大约500毫米。优选地，所述诱导装置与被测量的所述物体分开大约50毫米至大约200毫米。
优选地，所述方法包括沿朝向所述物体的传播方向引导所述流体脉冲，所述传播方向与在所述检测器和所述物体之间通信的信号方向大体一致。优选地，方法包括引导所述流体脉冲，使得所述传播方向和所述信号方向在所述物体上彼此大体一致。优选地，所述方法包括引导所述流体脉冲，使得所述传播方向和所述信号方向在所述物体的上表面上彼此大体一致。
优选地，所述方法包括通过使用脉冲引导件脉冲引导来自所述诱导装置的所述流体脉冲和在所述检测器和所述物体之间的信号沿基本相同的方向朝向所述物体。优选地，所述脉冲引导件包括主体，所述主体具有：第一臂，来自所述诱导装置的所述流体脉冲通过所述第一臂被引导；第二臂，通过所述第二臂，信号在所述检测器和所述物体之间被通信；和第三臂，在所述第一臂和所述第二臂之间通信，其中所述方法包括使所述流体脉冲穿过所述第一臂和所述第三臂朝向所述物体，并且使所述检测器和所述物体之间的信号穿过所述第二臂和所述第三臂。优选地，所述第一臂与所述第二臂成大约90度和大约180度之间的角度。优选地，所述第一臂与所述第二臂成大约130度的角度。可替代地，第一臂可基本上垂直于第二臂。优选地，所述第三臂与所述第二臂基本共线。可替代地，第三臂与第一臂可基本上共线。优选地，脉冲引导件与诱导装置分开。可替代地，脉冲引导件可与诱导装置成整体。
优选地，所述流体为基本上无腐蚀性或温和的。优选地，流体为气体。可替代地，流体可为液体或液体和气体的混合物。可替代地，流体可为气体和一个或多个粉末固体的混合物。优选地，流体脉冲可为加压空气。优选地，气体被加压在大约0.2MPa和3.0MPa之间。
优选地，所述检测器包括基于激光的检测器。优选地，所述检测器包括激光多普勒振动仪(LDV)，所述方法包括通过使用LDV向所述物体发射信号并从所述物体接收信号的。优选地，所述检测器包括光学引导件，所述方法包括在所述检测器与在多个传送带中的一个上的所述物体之间选择性地通信信号，每个传送带适于传送一系列物体。优选地，在具有多个传送带的情况下，系统包括多个诱导装置，每个诱导装置被分配给所述多个传送带中的一个。优选地，所述光学引导件为电子可移动偏转镜。
优选地，所述方法包括引导检测器与物体之间的信号沿与物体被传送的移动方向基本垂直的方向。优选地，所述方法包括引导所述检测器与所述物体之间的信号方向与所述物体被传送的移动方向成大约89.5度与大约90.5度之间的角。优选地，所述方法包括引导所述检测器与所述物体之间的信号方向与所述物体被传送的移动方向成基本上90度。
优选地，所述方法包括每秒确定多于大约5个以上物体的特性。优选地，所述方法包括每秒确定大约10个物体的特性。优选地，所述方法包括每秒确定大约15个物体的特性。在多传送带或通道配置中，所述方法优选每秒确定每个传送带或通道上的指定数量的物体的特性。
根据本发明第三方面，提供一种阀，包括：
壳体，具有：
孔；
入口端口，其中来自流体源的流体能够通过所述入口端口被输送到所述孔中；和
出口端口，基本上靠近所述入口端口，其中来自所述孔内的流体能够被输送通过所述出口端口；以及
阀构件，所述阀构件在所述壳体的所述孔内能够在第一基本闭合配置、打开配置和第二基本闭合配置之间移动，其中在打开配置，所述阀构件基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口，并且在所述第一基本闭合配置和所述第二基本闭合配置中，所述阀构件基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口，所述阀构件在所述孔内能够沿所述阀构件的单个移动方向从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置，以便产生通过所述出口端口的具有小于大约5毫秒持续时间的流体脉冲。
优选地，所述脉冲的持续时间小于大约3毫秒。优选地，所述脉冲的持续时间为大约1毫秒。
优选地，所述阀构件是往复短管阀构件，并且所述短管阀构件在所述孔内能够在所述短管阀构件的单个线性冲程中从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。优选地，所述短管阀构件具有：两个限流区段，每个限流区段的尺寸为当所述短管阀构件处于任一基本闭合配置时基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口；和位于所述两个限流区段之间的输送区段，所述输送区段的尺寸为当所述短管阀构件处于打开配置时基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口。
可替代地，所述阀构件为可旋转短管阀构件，并且所述可旋转短管阀构件在所述孔内能够在所述可旋转短管阀构件的单次旋转中从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。
优选地，所述入口端口和所述出口端口基本上彼此相反。优选地，所述入口端口和所述出口端口彼此直接相反。可替代地，所述入口端口偏离所述出口端口。
优选地，阀构件在孔内沿单个移动方向从一个基本闭合配置到打开配置再到另一基本闭合配置的移动需要大约30毫秒至大约70毫秒的时间。优选地，阀构件沿单个移动方向从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置的移动需要大约50毫秒的时间。
优选地，所述阀进一步包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述阀构件在所述孔内从一个基本闭合配置到打开配置再到另一基本闭合配置。
优选地，在具有往复短管阀构件的实施例中，所述短管阀构件被气动地驱动，并且所述驱动装置为连接到所述孔的至少一端的气动阀。驱动装置可为螺线管。可替代地，所述驱动装置可为使所述短管阀构件机械式往复的机械器械。
根据本发明第四方面，提供一种阀，包括：
壳体，具有：
孔；
入口端口，其中来自流体源的流体能够通过所述入口端口被输送到所述孔中；和
出口端口，基本上靠近所述入口端口，其中来自所述孔内的流体能够被输送通过所述出口端口；和
往复短管阀构件，所述短管阀构件在所述壳体的所述孔内能够在第一基本闭合配置、打开配置和第二基本闭合配置之间移动，所述短管阀构件在所述孔内能够沿所述短管阀构件的单个线性移动方向从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置，所述短管阀构件具有：
两个限流区段，每个限流区段的尺寸为当所述短管阀构件处于任一基本闭合配置时基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口；和位于所述两个限流区段之间的输送区段，所述输送区段的尺寸为当所述短管阀处于打开配置时基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口。
优选地，所述入口端口和所述出口端口基本上彼此相反。优选地，所述入口端口和所述出口端口彼此直接相反。可替代地，所述入口端口偏离所述出口端口。
优选地，短管阀构件在孔内的单个冲程需要大约30毫秒至大约70毫秒。优选地，短管阀构件的单个冲程需要大约50毫秒。
优选地，所述阀进一步包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述短管阀构件在所述孔内从一个基本闭合配置到打开配置再到另一基本闭合配置。
优选地，所述短管阀构件被气动地驱动，并且所述驱动装置为连接到所述孔的至少一端的气动阀。所述驱动装置可为螺线管。可替代地，所述驱动装置可为机械器械，以便使所述短管阀构件机械地往复。
优选地，所述阀被设置为在所述短管阀构件在所述短管阀构件的在所述孔中的单个冲程中产生通过所述出口端口的所述流体脉冲，所述脉冲的持续时间对应于在所述冲程期间所述短管阀构件保持在打开配置的时间量。优选地，所述脉冲具有基本上短的持续时间。优选地，所述脉冲的持续时间小于大约5毫秒。优选地，所述脉冲的持续时间小于大约3毫秒。优选地，所述流体脉冲的持续时间为大约1毫秒。
优选地，根据本发明第一方面的所述系统的诱导装置和根据本发明第二方面的方法包括根据本发明第三或者第四方面的任一阀。可替代地，所述阀可用在其他应用中，例如应力波速度测量系统中、脉冲回声系统中或者在群体控制设备中。
这里提到的具体的整数具有和本发明相关的现有技术中已知的等同替换，如果单独提到这些的话，这种已知的等同替换被认为是合并于此。
本发明包括前述，以及由下面仅给出的示例设想的结构。
附图说明
现在将通过仅为非限制性的示例并且参照附图描述本发明，附图中：
图1示出本发明实施例的系统的透视图；
图2示出图1中所示的系统的主视图；
图3示出图1中所示的系统的侧视图；
图4示出根据本发明可替代实施例的系统的视图；
图5示出本发明的实施例的诱导装置的前部截面视图，其时短管阀构件处于第一基本闭合配置；
图6示出图5中所示的诱导装置的前部截面视图，其时短管阀构件处于打开配置；
图7示出图5中所示的诱导装置的前部截面视图，其时短管阀构件处于第二基本闭合配置；
图8A示出图5的诱导装置的壳体的截面透视图；
图8B示出图5的诱导装置的壳体的俯视图；
图8C示出图5的诱导装置的壳体的主视图；
图8D示出图5的诱导装置的壳体的侧视图；
图8E示出图5的诱导装置的壳体的仰视图；
图9A示出图5的诱导装置的短管阀构件的透视图；
图9B示出图5的诱导装置的短管阀构件的主视图；
图10示出根据本发明可替代实施例的诱导装置的前部截面视图，其时短管阀构件处于第一基本闭合配置；
图11示出图10中所示的诱导装置的前部截面视图，其时短管阀构件处于打开配置；
图12示出图10中所示的诱导装置的前部截面视图，其时短管阀构件处于第二基本闭合配置；
图13A示出图10的诱导装置的截面透视图；
图13B示出图10的诱导装置的壳体的俯视图；
图13C示出图10的诱导装置的壳体的主视图；
图13D示出图10的诱导装置的壳体的侧视图；
图13E示出图10的诱导装置的壳体的仰视图；
图14A示出图10的诱导装置的短管阀构件的透视图；
图14B示出图10的诱导装置的短管阀构件的主视图；
图15示出根据本发明另一可替代实施例的诱导装置的前部截面视图，其时短管阀构件处于打开配置；
图16示出图15中所示的诱导装置的前部截面视图，其时短管阀构件处于第一基本闭合配置；
图17为图15中所示的诱导装置的截面透视图，其时短管阀构件处于第二基本闭合配置；
图18为图15中所示的诱导装置的侧视图，其时短管阀构件处于基本闭合配置之一；
图19示出具有多传送通道的本发明的可替代实施例的系统。
图20示出图19的系统的端视图。
图21示出通过使用本发明第一实施例的系统对由气体脉冲施加在奇异果上的表面振动的典型LDV记录；
图22示出针对10个苹果的Aweta测量与通过使用本发明第一实施例的系统的测量之间的峰值频率关系；
图23比较地示出通过使用本发明第一实施例的系统由两个LDV检测器得到的频率响应；和
图24示出通过使用本发明第一实施例阀的系统由两个LDV检测器得到的时间和频率响应；
图25A示出通过使用本发明第一实施例的系统针对塑料瓶在全压力下在四个不同的位置进行测量以及在减小压力下在四个不同位置进行测量的LDV记录；
图25B示出图25A中LDV记录的频谱；
图26示出本发明第二实施例的系统的透视图；
图27示出图26中所示的系统的主视图；
图28示出图26中所示的系统的侧视图；
图29A示出用于图26中所示的系统的根据本发明第一实施例的脉冲引导件的透视图；
图29B示出图29A中所示的脉冲引导件的俯视图；
图29C示出图29A中所示的脉冲引导件的主视图；
图29D示出图29A中所示的脉冲引导件的侧视图；
图29E示出沿图29D的线B-B截取的图29A中所示的脉冲引导件的前部截面视图；
图30A示出用于图26中所示的系统的根据本发明第二实施例的脉冲引导件的透视图；
图30B示出图30A中所示的脉冲引导件的俯视图；
图30C示出图30A中所示的脉冲引导件的主视图；
图30D示出图30A中所示的脉冲引导件的侧视图；
图30E示出沿图30D的线C-C截取的图30A中所示的脉冲引导件的前部截面视图；
图31示出本发明可替代实施例的系统，具有图29A的引导件和具有多个传送通道；
图32示出图31的系统的端视图；
图33示出通过使用本发明第二实施例阀的系统对10个苹果由气体脉冲引起表面振动的LDV记录；
图34示出通过使用本发明第二实施例的系统对图33中所示的LDV记录的频谱；
图35示出针对10个苹果的Aweta测量与通过使用本发明第二实施例的系统的测量之间的峰值频率关系。
具体实施方式
图1至图3示出根据本发明实施例用于确定物体106的特性的系统100。对于描述的实施例，被检查的物体106是水果(例如，苹果、桃子、鳄梨和奇异果)。然而，应该理解的是，物体106可为任何其它物体，例如蔬菜(例如番茄)、肉类产品(例如鱼排)或任何实心、空心和/或加压物体。特别地，物体106可为其重量依赖于结构刚度、硬度、弹性和/或内部压力(皮层/鼓效应)的任何物体。物体106可为软壳容器。物体106可为玻璃瓶、加压罐或箱(例如气罐)。系统100可应用在加压体育用品上(例如具有硬的橡胶外壳的球，像网球、壁球等)。系统还可用在鸡蛋上。在此情况下，共振行为将极大地依赖于蛋黄或壳的完整性的条件而变化。
系统100被特别配置为确定物体106的硬度特性，物体106例如为在传输线108上传输的支撑物107中的水果。另外或可替代地，系统100可用于确定具有壳状外壳的物体106(例如鸡蛋、罐、瓶等)的完整性，以便确定物体106是否被划分在不同的机械区域中、是否破裂、断裂和/或具有表面缺陷。系统100可被用于检测物体106是否具有足以影响被流体脉冲诱发的物体106的共振行为的不同的机械区域、裂纹、断口和/或表面缺陷。在物体106为刚性的情况下，如果测量靠近缺陷位置，系统100能够确定物体106的完整性。在物体106为加压物体的情况下，系统100可被用于查找加压物体中的裂缝和/或确定物体106中的加压状态的变化。另外或可替代地，系统100可被用于在已知物体106的硬度的情况下确定物体106的密度、尺寸和/或形状。另外或可替代地，系统100可适于或被配置为确定容器的填充容积。
系统100通常包括诱导装置102和检测器104。系统100另外包括联接到检测器104的处理器P(图2中所示)。处理器P被配置为基于从检测器104接收的测量确定物体106的特性。
系统100通过沿第一路径G在物体106上施加由诱导装置102产生的短暂、急破的压缩空气并且沿第二路径H由检测器104感应(或检测)物体106的最终振动而确定物体的硬度。第一路径G基本上垂直于第二路径H。进一步，第一路径G和第二路径H为基本线性的。根据可替代实施例，第一路径可平行于第二路径，或者第一路径和/或第二路径在诱导装置102或检测器104分别与物体106之间可基本为非线性的。在整个过程中，诱导装置102和检测器104与被测量的物体106不物理接触。该方法在下文中通常被称为“流体轻击(Fluid Tap)”方法。
通过使用空气(或任何其它气体、液体或液体和空气的混合物)用于迅速和鲁棒机械力联接以及使用非接触光学传感器用于快速响应测量，系统能够实现快速分级，每秒超过10个物体。
诱导装置102、检测器104和处理器P将在下面更进一步详细描述。
诱导装置
仍然参见图1至图3，诱导装置102的功能是产生流体脉冲并且引导流体脉冲朝向物体106，以在物体106中诱导物理振动。当在物体106中诱导振动时，诱导装置102不物理接触物体106。流体脉冲为具有短持续时间的加压空气。除了加压空气之外，流体脉冲可为包括基本为无腐蚀或温和流体的脉冲。流体可为气体、液体、液体和气体的混合物，或者可替代地为气体与一个或多个粉末固体的混合物。
诱导装置102与被测量的物体106水平分开，使得来自诱导装置的流体脉冲沿路径G冲击物体106的侧表面，如图1-3中所示。可替代地，参见图4，诱导装置102与被测物体106竖直分开，使得来自诱导装置102的流体脉冲冲击在传送带108上被传送的支撑物107中的物体106的上表面。在图4所示的实施例中，检测器106被联接到处理器P，并且与物体106水平分开。在任一设置中，诱导装置102与被测量的物体106分开大约50mm至大约200mm。
图5至图9B示出诱导装置在操作时的根据本发明的第一实施例阀300的示例。阀300包括壳体302，壳体302具有孔304、入口端口306和基本上靠近入口端口306的出口端口308。阀300进一步包括在孔304内可移动的往复短管阀构件301。
来自诸如加压气体源的流体源的流体能够通过入口端口306被输送到孔304中，并且孔306内的流体能够通过出口端口308被输送。入口端口306和出口端口308被定位为彼此基本相反。根据图5，入口端口306和出口端口308彼此直接相反。
阀300产生大约0.2MPa与大约3.0MPa之间的流体脉冲。
阀300的出口端口308可具有装配的喷嘴310，例如50mm的管。
仍然参见图5至图7，短管阀构件301能够在壳体302的孔304内在第一基本闭合配置(图5)、打开配置(图6)和第二基本闭合配置(图7)之间可移动。短管阀构件301可在孔304内在短管阀构件301的单个线性冲程中从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。短管阀构件301的单个冲程对应于短管阀构件301在孔304内沿单个线性/横向方向从孔的一端移动到孔304的另一端，这导致短管阀构件301从一个基本闭合配置推进到打开配置再到另一基本闭合配置。阀构件301沿与入口端口306和出口端口308的轴线正交的方向移动。
在单个冲程中，短管阀构件301短时间(毫秒级)内处于打开配置并且得到的空气脉冲冲击在物体上，导致物体物理振动。短管阀构件301在孔304内的单个冲程需要大约30毫秒至大约70毫秒。具体地，短管阀构件301的单个冲程需要50毫秒，由阀300每50毫秒产生流体脉冲。与具有短管阀的现有诱导装置相比，本发明的阀300具有长的周期时间，但短管阀构件301处于打开配置下的打开时间短。
诱导装置包括用于使短管阀构件301在孔304内移动的驱动装置(图中未示出)。在优选实施例中，短管阀构件301被气动地驱动并且驱动装置为连接到孔304的至少一端的气动阀。气动阀300相应地操作以便驱动短管阀构件301从一个基本闭合配置移动到另一个基本闭合配置并且返回。具体地，短管阀构件301被两个次级端口中任意一个处提供的适中压力空气驱动，其中每个端口位于孔304的任一端处。适中压力空气可典型地由传统的五端口气动阀提供，而不必是快速作用的阀。来自入口端口306的高压空气在短管阀构件301处于打开配置时缝隙相邻的短时间内能够穿行到出口端口308和喷嘴(‘筒’)310。
优选地，阀300被设置为在短管阀构件301的在孔304中的单个冲程中产生流体脉冲通过出口端口。脉冲的持续时间对应于短管阀构件301在冲程期间保持在打开配置的时间量。优选地，脉冲具有基本上短的持续时间。优选地，脉冲的持续时间小于大约5毫秒。优选地，脉冲的持续时间小于大约3毫秒。优选地，脉冲的持续时间大约为1毫秒。
图8A至图8E示出阀300的壳体302的视图。壳体302具有大约22mm的宽度，大约44mm的长度和大约38mm的高度。入口端口306和出口端口308分别基本上横贯到孔304。孔304基本为圆柱形，直径大约10mm，长度为延伸通过壳体302的长度。入口端口306和出口端口308也基本上为圆柱形。入口端口306具有通向孔304中的入口孔320。出口端口308具有也通向孔304中的出口孔340。入口孔320和出口孔340基本上分别为入口端口306和出口端口308的最窄部分。入口孔320基本上比出口孔340更窄。入口孔320是具有宽度为2mm且长度为10mm的缝隙。出口孔340为具有宽度为4mm且长度为10mm的缝隙。入口孔320和出口孔340基本上彼此相反，并且彼此分开大约14mm的距离。
参见图9A和图9B，短管阀构件301具有两个限流区段321和322。每个限流区段321、322的尺寸为当短管阀构件301处于任一基本闭合配置下时基本限制流体从入口端口306流动到出口端口308。限流区段321、322为基本圆柱形，每个的直径大约为10mm，长度大约为7mm。当短管阀构件301在基本闭合配置下被名义上闭合时，温和的空气泄露是可接受的，因为这不显著干涉在阀打开时对物体的冲击。泄露可接受就意味着阀部件的容差将不需要如传统气动阀中那么严格，并且因此将降低制造成本。
短管阀构件301具有位于两个限流区段321、322之间的输送区段323。输送区段323的尺寸为当短管阀构件301处于打开配置时基本上允许流体从入口端口306流动到出口端口308。在图9A和图9B示出的实施例中，输送区段323为基本上圆柱形，直径大约为6mm，长度大约为2mm。输送区段323可为定位在两个限流区段321、322之间的窄缝隙。输送区段323具有与入口端口的入口孔320的宽度基本相等的宽度。
在该阀300或下面描述的阀400、500的可替代实施例中，短管阀构件可在短管阀构件处于任一基本闭合配置时防止流体通过短管阀构件从入口端口流动到出口端口。
图10至图12示出本发明系统的诱导装置的第二实施例阀400的操作。除了下面描述的之外，阀400的特征和操作基本与上面针对阀300描述的相同，并且相似的部件被标以增加100的相似附图标记。第二实施例阀400具有被类似地驱动的短管阀构件401(其具有比前一短管阀构件更宽的输送区段)，该短管阀构件401行进通过偏离的入口端口406和出口端口408(并不一定窄)。图11示出处于打开配置的短管阀构件，图10和图12示出处于基本闭合配置的短管阀构件。与前一阀300类似，从入口端口406至出口端口408的流动将在短管阀构件401处于打开配置时仅持续发生短时间。
第二实施例阀400的短管阀构件401可比第一实施例阀300的短管阀301更容易制造。可替代的阀400的短管阀构件401具有比阀构件301的缝隙更宽的缝隙。通过使用传统的加工工具更容易地多地产生更宽的缝隙。另外，较宽的缝隙不易被阻塞。
图13A至图13E示出阀400的壳体402的视图。壳体402具有大约22mm的宽度，大约52mm的长度和大约38mm的高度。入口端口406和出口端口408分别基本上横贯孔404。孔404为基本圆柱形，直径大约10mm，且长度为延伸通过壳体402的长度的长度。入口端口406和出口端口408也为基本圆柱形。入口端口406具有通向孔404的入口孔420。出口端口408具有也通向孔404的出口孔440。入口孔420和出口孔440分别为入口端口406和出口端口408的基本上最窄部分。入口孔420基本上比出口孔440更窄。入口孔420为具有宽度为2mm且长度为10mm的缝隙。出口孔340为具有宽度为3mm且长度为10mm的缝隙。入口孔420和出口孔440彼此分开的高度大约为14mm，并且它们的轴线分开大约8mm的距离。
参见图14A和图14B，短管阀构件401具有两个限流区段421、422。每个限流区段421、422的尺寸为当短管阀构件401处于任一基本闭合配置时限制流体从入口端口406流动到出口端口408。限流区段421、422为基本圆柱形，每个的直径为大约10mm，长度大约为9.25mm。类似于图9A和图9B中示出的实施例，当短管阀构件401在基本闭合配置下被名义上闭合时，温和的空气泄露是可接受的，因为这不显著干涉在阀打开时对物体的冲击。泄露可接受就意味着阀部件的容差将不需要如传统气动阀中那么严格，并且因此将降低制造成本。
短管阀构件401具有位于两个限流区段421、422之间的输送区段423。输送区段423的尺寸为当短管阀构件401处于打开配置时基本上允许流体从入口端口406流动到出口端口408。在图14A和图14B示出的实施例中，输送区段423为基本上圆柱形，直径大约为6mm，长度大约为5.5mm。输送区段423可为定位在两个限流区段421、422之间的窄缝隙。
图15至图18示出本发明的诱导装置的第三实施例阀500的操作。除了下面描述的之外，诱导装置的特征和操作基本与上面针对阀300描述的相同，并且相似的部件被标以增加200的相似附图标记。在该实施例中，不是线性往复短管阀，而是短管阀构件501在壳体502的孔504内可旋转。短管阀构件501的旋转轴线与入口端口和出口端口506、508的轴线正交。
短管阀构件501包括中空圆柱形区段501a，其在圆柱形部分的外壁中具有相反的缝隙523a、523b。图18中所示的贯通通道523c联接两个缝隙523a、523b。中空圆柱形区段501a定位在两个中间直径减小部分501b、501c之间，这两个中间直径减小部分501b、501c将短管阀构件501可旋转地安装在壳体502的轴承507中。轴501d从一个轴承伸出，使得可旋转短管阀构件501在诸如电动机或螺线管等合适的机构驱动下能够旋转。
当可旋转短管阀构件501处于图15所述的打开配置下时，流体可从入口端口506流动到出口端口508。当短管阀构件501处于图16和图17中所示的基本闭合配置中的一个时，流体从入口端口506到出口端口508的流动被基本限制。如阀300和400那样，当短管阀构件501处于基本闭合配置时温和的空气泄漏是可接受的，因为这不显著干涉当阀打开时对物体的冲击。
再次，如上面描述的实施例300和400那样，短管阀构件501在壳体502的孔内沿短管阀构件501在孔504内沿单个方向能够在第一基本闭合配置(例如图16)、打开配置(图15)和第二基本闭合配置(例如图17)之间移动。在该实施例中，该移动能够沿单个方向在可旋转短管阀构件501的单次旋转内发生。
阀500优选被配置为提供通过出口端口508的持续小于大约5毫秒优选小于大约3毫秒的流体脉冲。优选地，脉冲持续时间为大约1毫秒。由于具有相反的开口缝隙523a、523b，针对短管阀构件501的给定移动速度的脉冲之间的延迟可比上面针对阀300、400所描述的更快。在短管阀构件501的单次旋转内，短管阀构件501能够从第一基本闭合配置移动通过第一基本打开配置、通过第二基本闭合配置、达到第二基本打开配置。
上面描述的阀300、400、500将产生仅毫秒的脉冲长度或者甚至具有大的空气容积。它们不涉及到缓慢加速阀机构以便开始空气流动：短管阀构件已经被加速到足够的速度，并且在优选实施例中接近满速度，此时在入口端口和出口端口之间能够进行流体连通，并且流体连通再次被失效时仍然以满速度行进。与涉及到快速控制源以产生期望宽度的脉冲的传统快速阀不同，本发明的阀通过使源在足够的速度下操作并且通过使阀构件相对于源和出口可移动而产生短脉冲，通过使源操作在足够的速度下并且通过使阀构件相对于源和出口可移动，切断或者短暂使能流体从源流动到出口，因此产生依赖于速度和阀构件的缝隙的宽度的期望宽度。在已经提供了诱导装置的尺寸的情况下，那些尺寸仅为可适用于诱导装置的示例尺寸，并且其它尺寸也是可能的。
导致的震动随后能够通过使用例如聚焦在物体上的激光多普勒振动仪(LDV)等检测器104被检测到。
检测器
参见图1至图3，检测器104远程检测物体106的物理振动。检测器104在检测物体106的振动时不接触物体106。
根据本发明的实施例，检测器104为激光多普勒振动仪(LDV)。处理来自LDV的信号允许计算出振动的频谱并且确定物体的共振频率。通过将共振频率与物体质量和形状信息组合，能够确定肉面刚度(硬度)。
在多通道或传送系统中的配置
参见图19和图20，其中系统被实施在多通道或传送系统中，该系统被设置为使得检测器104与物体106之间的信号具有与被传送的物体106的移动方向基本垂直的方向。检测器104与物体106之间的信号方向与被传送的物体106的移动方向基本成的90°±0.5°角度。
在本发明的多通道或传送实施例中，检测器104包括用于选择性地在检测器104与多个传送带108中的一个上的一个支撑物107中的物体106之间进行信号通信的光学引导件104a。每个传送带108适于传送一系列物体106。在该设置中，系统包括多个诱导装置102。每个诱导装置102被分配到多个传送带108中的一个。根据优选实施例，光学引导件104a为电子可移动偏转镜。
将认识到本发明的其它实施例可被实施用于不同数量的通道或传送带，例如一个、两个或更多的通道或传送带。
处理器
从检测器104收集的测量被通信到处理器P(图1和图4)，处理器P被配置为确定物体的特性。处理器P可为能够执行指定了有待被操作的动作的一组指令的任何合适的计算设备。术语“计算设备”包括任何收集设备，该收集设备独立地或组合地执行一组或多组指令以便基于由检测器接收到的信号执行确定物体的特性的任何一个或多个方法。
处理器P包括或接口连接到机器可读介质，一组或多组计算机可执行指令和/或数据结构保存在该机器可读介质上。指令实施基于检测器接收到的信号确定物体的特性的一个或多个方法。指令在执行期间也全部或至少部分存在处理器P上。在该情况下，处理器P包括机器可读有形存储介质。
计算机可读介质在示例中被描述为单个介质。该术语包括单介质或多介质。术语‘计算机可读介质’还可包括能够保存、编码或携带一组被处理器执行的指令的任何介质，所述指令导致处理器P基于检测器接收到的信号执行确定物体的特性的方法。计算机可读介质还能够保存、编码或携带由指令使用或者与指令有关的数据结构。
当系统在多通道或传送带系统中实施时，处理器P可与光导件104a(示出在图19和图20中)电连通，以便在多个位置之间选择性地移动导件104a，从而引导在检测器与对应的一个通道上的物体之间检测信号。
结果
现在将参照图21至图25B讨论使用了参照图1至图3描述的系统100的流体轻击方法的结果，其中第一实施例装置102的诱导包括参照图5至图9B描述的第一实施例阀300。系统100包括已经在之前描述过的检测器104和处理器P。
图21示出由检测器104检测得到的受来自阀装置102的气体脉冲冲击的奇异果的表面振动的典型的LDV记录。如图21所示，奇异果中的物理振动的持续时间小于大约10毫秒。
图22示出针对10个苹果从Aweta系统得到的测量与从流体轻击系统得到的测量之间的峰值频率关系。Aweta测量是通过使用标准实验室方法在静态水果上进行的。流体轻击测量是通过使用本发明的流体轻击方法进行的，并且杆端LDV测量是在水果在传送带上以每秒1米的速度行进时进行的。根据该图，使用Aweta方法得到的结果与使用本发明的流体轻击方法得到的结果之间具有强关联。
因为物体的物理振动能够在不物理接触水果并且在物体移动的同时被诱导和检测，因此流体轻击方法适合于在传送带上快速移动的水果。
与在Prussia中描述的系统相比，流体轻击方法能够得到整个水果的声学共振测量，并且这消耗少得多的压缩空气。下面的表比较了Prussia方法和本发明的流体轻击方法。
在实际中，流体轻击方法看起来不损伤水果。将手放在气体脉冲中仅导致手的轻微振动，而没有不舒服。
表1 PRUSSIA与流体轻击方法的操作参数(作为优选范围)比较
图23示出在每秒0.9、1.2和1.5米(接近每秒16个水果)的变化级速度下测量的示例。针对4个苹果有三组频谱，通过使4个苹果行进通过优选实施例系统三次收集得到，每次以不同的分级速度进行。左边和右边的面板为来自同时操作的两个分开的振动仪的频谱，这示出仪器之间的测量一致性。在相同的苹果上的连续的测量之间的重复性(轨迹1、5、6针对苹果1；轨迹2、6、10针对苹果2；等等)高。轨迹1-4在每秒0.9米的分级速度下记录；轨迹5-8在每秒1.2米下记录；轨迹9-12在每秒1.5下记录。随着速度的增加，位置和理论频谱峰值的清楚度几乎没有变化。
系统100能够对于每个通道108仅用大约10毫秒实现相等质量的信号。图24中示出这样的示例。该图示出同时在相同物体上操作的两个不同的LDV(LDV1和LDV2)的时间和频率响应。针对四个苹果具有三组频谱。每个响应通过使四个苹果通过分级机三次而收集。
第一振动仪(LDV1)并不对准分级线，直到被最左边面板中的第一竖直线(在0.012秒处)瞬间接近标记为止。在两个竖直线(在0.012秒和0.022秒处)之间，LDV1通过电子可移动偏转镜指向分级机上的苹果。在红线(在大于0.022秒处)之后，LDV1再次背离分级线指向。当其不指向分级线时，LDV1指向苹果线下方接近20cm处的扬声器中心。扬声器中心以大约1.8kHz振动，从而LDV1指向已定义位置(可以是分级机上的另一通道)的事实通过轨迹上的均匀振动清楚显示。当射束在两个目标之间偏移时，存在大约0.002秒或更小的间隔。用于傅里叶分析和频谱计算而收集的信号仅从两个分别在0.012秒和0.022秒处的竖直线之间的间隔处取得。
第二振动仪(LDV2)一直指向分级机。
从图24所示的响应可知，两个检测器(LDV1和LDV2)的响应基本类似。频谱在振动仪之间以及针对每个苹果高度可重复。该图例示出当LDV指向每个通道的时间仅为大约0.01秒时能够在不显著恶化信号的情况下获得从一个通道到另一通道的射束切换。在降低但仍然能够接受的精度下，通过逐渐扩大频谱峰值，甚至能够使用更短的间隔。
在每秒10个水果的分级速度下(针对典型的苹果分级机为每秒0.95米)，单个振动仪可被十个通道共享。这种振动仪模型的实际范围是大约2米，并且被偏转的射束能够穿过十通道分级机到达右边。
图25A示出针对瓶子的当瓶子处于全压下时在四个不同位置处进行测量以及当瓶子处于减小压力或不加压情况时在四个不同位置处进行测量LDV记录，图25B示出针对每个LDV记录的频谱。上面四个记录和频谱针对完全加压瓶子，而下面四个记录和频谱针对具有减小压力的瓶子。满瓶子的质量相同。通过在将流体返回到初始瓶子之前在两个容器之间重复洗涤(高达10次)而释放压力。加压瓶子的速度信号的幅值基本上较小，如图25A的上面四张图所示。减小压力的瓶子的速度信号较大，如图25A中下面四张图所示。这些图示出物体的加压状态能够通过流体轻击系统被确定。
系统的可替代实施例
图26至图28示出用于确定物体606的特性的第二实施例系统600。系统600可被用在前面标识的任何物体上。另外，系统600能够被配置为确定之前标识的特性。除了下面描述之外，系统600的特征和操作应该被认为与上面描述的那些相同，增加500的相似的附图标记指代相似的部件。
系统600通常包括诱导装置602和检测器604。诱导装置602和检测器604可类似于前面描述的诱导装置和检测器。诱导装置602可包括参照图5至图9B描述的第一实施例阀300、参照图10至图14B描述的第二实施例阀400和参照图15至图18描述的第三实施例阀500中任何一个。
系统600进一步包括脉冲引导件610，用于引导流体脉冲从诱导装置602以与检测器604和物体606之间的信号基本类似的方向朝向物体606。脉冲引导件610优选适于引导来自诱导装置602的流体脉冲和在检测器604与物体606之间的信号沿相同的方向朝向物体606。脉冲引导件610将在下面更详细地进行讨论。
系统600进一步包括联接到检测器604的处理器(图27中所示)。处理器P被配置为基于从检测器604接收到的测量确定物体601的特征。处理器P的特征已经在上面进行了描述。
系统600具体地被配置为确定物体606的硬度特性，物体606例如为在传送线608上传送的支撑物607中的水果。
与图1至图3中所示的前一实施例类似，系统600能够通过沿第一路径G在物体606的位置上施加由诱导装置602产生的短暂、急破的流体并且沿第二路径H由检测器604通过测量同一位置上的振动而感应(或检测)物体606的最终振动而确定物体606的硬度。根据另外的或可替代测量，系统600能够通过沿第一路径G在物体606的位置上施加由诱导装置602产生的流体脉冲并且沿第二路径H由检测器604通过在流体脉冲所冲击的位置上感应(或检测)物体606的变形而确定物体606的硬度。在该情况下，流体轻击方法基于物体606的最终振动和/或变形响应而确定物体606的特性。
第一路径G基本上收敛，第二路径H至少位于物体606的上表面上。第一路径G基本为非线性，而第二路径H为基本上线性的。在整个过程中。诱导装置602和检测器604不物理接触被测量的物体。
脉冲引导件
仍然参见图26至图28，脉冲引导件610引导流体脉冲沿通常与在检测器604与物体606之间通信的信号方向一致的传播方向朝向物体。具体地，脉冲引导件610适于使流体脉冲的路径G收敛于检测信号的路径H。传播方向和信号方向通常在物体606的上表面上一致。
图29A至图29E示出第一实施例脉冲引导件700的视图。脉冲引导件700包括主体702，主体702具有：第一臂704，流体脉冲通过该第一臂704从诱导装置被引导；第二臂706，信号通过该第二臂706在检测器与物体之间通信；和第三臂708，被配置为被引导朝向物体并且与第一臂704和第二臂706通信。第三臂708与第二臂706基本共线或共轴线。由第一臂704接收的流体脉冲被配置为穿过第一臂704和第三臂朝向物体，并且检测器与物体之间的信号被配置为穿过第二臂706和第三臂708。如图29B和图29E中所示，第二臂706和第三臂708基本共线或共轴线，使得检测器与物体之间的信号具有通过主体702的基本笔直的路径。根据图29A至图29E中所示的实施例，第一臂702基本垂直于第二臂706。从第一臂704至第三臂708的路径为基本上弯曲的，从而允许脉冲从诱导装置到物体进行平滑传播。
图30A至图30E示出第二实施例脉冲引导件800的视图。脉冲引导件800包括主体802，主体802具有：第一臂804，流体脉冲通过该第一臂804从诱导装置被引导；第二臂806，信号通过该第二臂806在检测器与物体之间通信；和第三臂808，被配置为被引导朝向物体并且与第一臂804和第二臂806通信。第三臂808与第二臂806基本共线或共轴线。由第一臂804接收的流体脉冲被配置为穿过第一臂804和第三臂朝向物体，并且检测器与物体之间的信号被配置为穿过第二臂806和第三臂808。如图30B和图30E中所示，第二臂806和第三臂808基本共线，使得检测器与物体之间的信号具有通过主体802的基本笔直的路径。根据图30A至图30E中所示的实施例，第一臂804与第二臂806成大约130度的角度。从第一臂804至第三臂808的路径为基本上弯曲的，从而允许脉冲从诱导装置到物体进行平滑传播，具有最小的摩擦损耗。
根据另一实施例，脉冲引导件的第一臂可与第三臂成在大约90度与小于大约180度之间的任何角度。根据其他实施例，第三臂与第一臂基本共线，第二臂与第一臂成在大约90度与大约180度之间的任何角度。脉冲引导件被示出为与诱导装置分开。然而，根据其它实施例，脉冲引导件与诱导装置为整体。例如，脉冲引导件可与第一实施例阀、第二实施例阀或第三实施例阀为一整体。
根据系统的可替代实施例的其它形式，没有脉冲引导件。在那些实施例中，诱导装置适于引导流体脉冲到达物体的适于被检测器检测的表面。例如，来自诱导装置的流体脉冲具有与在检测器和物体之间通信的信号方向大体一致的朝向物体的传播方向。流体脉冲和检测信号在物体的表面上可大体上一致，物体的该表面可为物体的上表面。
为了在没有脉冲引导件的情况下使流体脉冲与检测信号在物体的表面上一致，第一、第二或第三实施例阀中的任何一个可被定位为相对于物体成适当的角度。可替代地，可提供四个实施例阀，其中阀的入口端口可相对于出口端口成不平行的角度。在该实施例中，流体至入口端口中的方向与来自出口端口的流体的方向成不平行的角度。出口端口可相对于入口端口成角度，使得来自出口端口的流体的方向与进入入口端口的流体的方向成大约90度与大约180度之间的角度。根据一些实施例，出口端口相对于入口端口成角度，从而来自出口端口的流体的方向与进入入口端口的流体的方向成大约130度的角度。
图31和图32示出脉冲引导件610在多通道或传送带系统中使用的实施例。脉冲引导件610例如可为参照图29A描述和示出的脉冲引导件，或者可为参照图30A描述和示出的脉冲引导件。与图19和图20中所示的实施例类似，检测器604包括光学引导件604a，用于在检测器604与在多个传送带608中的一个上的一个支撑物607中的物体之间进行选择性地通信信号。与参照图19和图20描述的实施例类似，光学引导件604a可为电子可移动偏转镜。每个传送带608适于传送一系列物体606。在该设置中，系统包括多个诱导装置602和多个脉冲引导件610。每个诱导装置602和每个脉冲引导件610被分配给多个传送带608中的一个。
结果
现在将参照图33至图35讨论使用了参照图26至图28描述的系统600的流体轻击方法的结果，其中诱导装置602包括第二实施例阀400。系统600包括已经在之前描述过的第二实施例脉冲引导件800、检测器604和处理器P。
图33示出来自流体轻击方法的针对10个苹果的LDV速度频谱，其中来自诱导装置的气体脉冲的方向与检测器和物体之间的信号基本共线。传送带以1m/s操作，并且系统被配置为每秒确定10个水果的特性，其中空气压力为2MPa，LDV速度范围设置为0.1m/s。针对每个频谱的记录为50毫秒长，并且针对每个水果示出两个脉冲，分别为大约12毫秒和36毫秒。12毫秒和22毫秒之间的竖直线定义了用于确定来自脉冲的共振响应的10毫秒的窗口期。
图34示出针对图33中所示的每个水果在10秒窗口期期间从第一脉冲产生的频谱。针对10个苹果的共振峰值能够从频谱被确定。下面的表示出确定的共振峰值与使用Awata方法的结果之间的比较。
表2针对10个不同的苹果使用流体轻击方法与Aweta方法的共振频率比较
图35示出表2中所示的针对10个苹果从Aweta系统得到的测量与从流体轻击系统600得到的测量之间的峰值频率关系。根据该图，使用Aweta方法得到的结果与使用本发明的流体轻击方法得到的结果之间具有强关联。
从流体轻击系统的这些测量能够确定物体的硬度。例如，较硬的物体可能通常具有较高的峰值共振频率。
仅通过示例的方式描述了本发明的优选实施例，并且在不脱离本发明范围的情况下可对它们进行修改。
尽管描述了具体部件和参数，但应该认识到，这些可以改变，并且仍然工作在本发明范围内。
流体轻击概念建议可以使用其它类似的技术提供针对移动的水果的非接触刺激。除了上面描述的诱导装置的优选实施例之外，可使用其它诱导装置。例如，诸如用在自动漆弹枪中的自动重复机构等自动重复机构可被使用或者被修改以便提供快速重复的压缩空气爆破，或者例如氢氧点火系统的爆炸系统或适用的内燃机可提供规律的小股冲击气体。
阀的优选实施例具有其它应用，这些应用中需要气体或其它流体的短脉冲。例如，阀可产生刺激用于在材料中产生压力波以便进行物体的应力波测试，其中材料中传播的声音脉冲的速度被测量并且被用于推断出物理条件，通常是材料或物体的刚度。另一示例中，阀可为基于脉冲回声方法(从表面反射的脉冲)的深度计的核心部件。声学脉冲在某些环境下可具有优于标准脉冲回声的优点。例如，离开粗糙表面的回声可能更强，比超声波减弱并分散的更少。另外，阀的重复破裂可能非常响，并且像机关枪，这适于群体控制设备用于使群体安静或疏散。
流体轻击方法和系统可与用于测量形状和尺寸和/或重量信息的可视系统(例如康柏的内视系统)组合以改进性能或者补偿尺寸和形状的变化。
其它示例修改描述在“发明内容”部分中。

Claims (94)

1.一种用于确定物体的特性的系统，所述系统包括：
诱导装置，用于产生流体脉冲并且用于引导所述流体脉冲朝向所述物体以便诱导所述物体的物理振动，其中当诱导所述物体的振动时，所述诱导装置不接触所述物体；
检测器，用于检测所述物体的物理振动，其中所述检测器在检测所述物体的物理振动时不接触所述物体；和
处理器，被联接到所述检测器，用于至少基于检测到的物理振动确定所述物体的特性。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述诱导装置是发射器，用于发射所述流体脉冲，所述流体脉冲撞击所述物体的表面，从而诱导所述物体的物理振动。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述诱导装置被配置为以共振频率振动所述物体。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述诱导装置包括阀，所述阀包括：
壳体，具有：
孔；
入口端口，其中来自流体源的流体能够通过所述入口端口被输送到所述孔中；和
出口端口，其中来自所述孔内的流体能够被输送通过所述出口端口；以及
阀构件，所述阀构件在所述壳体的所述孔内能够在第一基本闭合配置、打开配置和第二基本闭合配置之间移动，其中在打开配置，所述阀构件基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口，并且在所述第一基本闭合配置和所述第二基本闭合配置中，所述阀构件基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口，所述阀构件在所述孔内能够沿所述阀构件的单个移动方向从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述阀构件是往复短管阀构件，并且所述短管阀构件在所述孔内能够在所述短管阀构件的单个线性冲程中从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述短管阀构件具有：两个限流区段，每个限流区段的尺寸为当所述短管阀构件处于任一基本闭合配置时基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口；和位于所述两个限流区段之间的输送区段，所述输送区段的尺寸为当所述短管阀构件处于打开配置时基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口。
7.根据权利要求4所述的系统，其中所述阀构件为可旋转短管阀构件，并且所述可旋转短管阀构件在所述孔内能够在所述可旋转短管阀构件的单次旋转中从一个基本闭合配置旋转到打开配置再到另一基本闭合配置。
8.根据权利要求4至7所述的系统，其中所述入口端口和所述出口端口基本上彼此相反。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述入口端口和所述出口端口彼此直接相反。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述入口端口偏离所述出口端口。
11.根据权利要求4至10中任一项所述的系统，其中所述阀构件在所述孔内沿单个移动方向从一个基本闭合配置到打开配置再到另一基本闭合配置的移动需要大约30毫秒至大约70毫秒。
12.根据权利要求4至10中任一项所述的系统，其中所述阀构件沿单个移动方向从一个基本闭合配置到打开配置再到另一基本闭合配置的移动需要大约50毫秒。
13.根据权利要求4至12中任一项所述的系统，其中所述诱导装置进一步包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述阀构件在所述孔内从一个基本闭合配置到打开配置再到另一基本闭合配置。
14.根据引用权利要求5或6的权利要求13所述的系统，其中所述短管阀构件被气动地驱动，并且所述驱动装置为连接到所述孔的至少一端的气动阀。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述驱动装置包括螺线管。
16.根据权利要求13所述的系统，其中所述驱动装置包括使所述短管阀构件机械式往复的机械器械，其中所述机械器械包括电动推杆或凸轮和/或所述机械器械包括弹簧以便在所述阀已经被沿一个方向气动地或者机械地驱动之后使所述阀沿另一方向返回。
17.根据权利要求4至16中任一项所述的系统，其中所述诱导装置被设置为产生通过所述出口端口的流体脉冲，所述脉冲的持续时间对应于在所述冲程期间所述短管阀构件保持在打开配置的时间量。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述流体脉冲的持续时间小于大约5毫秒。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述流体脉冲的持续时间小于大约3毫秒。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述流体脉冲的持续时间为大约1毫秒。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的系统，其中所述流体脉冲朝向所述物体的传播方向基本垂直于在所述检测器与所述物体之间通信的信号方向。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述诱导装置与被测量的所述物体水平分开，使得来自所述诱导装置的所述流体脉冲撞击所述物体的侧表面。
23.根据权利要求21所述的系统，其中所述诱导装置与被测量所述物体竖直分开，使得来自所述诱导装置的所述流体脉冲撞击所述物体的上表面。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的系统，其中所述诱导装置与被测量的所述物体分开大于大约1毫米。
25.根据权利要求24中任一项所述的系统，其中所述诱导装置与被测量的所述物体分开大约10毫米至大约500毫米。
26.根据权利要求25中任一项所述的系统，其中所述诱导装置与被测量的所述物体分开大约50毫米至大约200毫米。
27.根据权利要求1至20中任一项所述的系统，其中所述流体脉冲朝向所述物体的传播方向与在所述检测器和所述物体之间通信的信号方向大体一致，其中所述传播方向和所述信号方向在所述物体的上表面上彼此大体一致。
28.根据权利要求1至20中任一项所述的系统，进一步包括脉冲引导件，用于引导来自所述诱导装置的所述流体脉冲和在所述检测器和所述物体之间的信号沿基本相同的方向朝向所述物体。
29.根据权利要求28所述的系统，其中所述脉冲引导件包括主体，所述主体具有：第一臂，来自所述诱导装置的所述流体脉冲通过所述第一臂被引导；第二臂，通过所述第二臂，信号在所述检测器和所述物体之间被通信；和第三臂，在所述第一臂和所述第二臂之间通信，其中被所述第一臂接收到的所述流体脉冲被配置为穿过所述第一臂和所述第三臂朝向所述物体，并且所述检测器和所述物体之间的信号被配置为穿过所述第二臂和所述第三臂。
30.根据权利要求29所述的系统，其中所述第一臂与所述第二臂成大约90度和大约180度之间的角度。
31.根据权利要求30所述的系统，其中所述第一臂与所述第二臂成大约130度的角度。
32.根据权利要求29至31中任一项所述的系统，其中所述第三臂与所述第二臂基本共线。
33.根据权利要求1至32中任一项所述的系统，其中所述流体为基本上无腐蚀性或温和的。
34.根据与权利要求1至33中任一项所述的系统，其中所述流体为气体、液体、液体和气体的混合物或者气体和一个或多个粉末固体的混合物。
35.根据权利要求1至34中任一项所述的系统，其中所述流体脉冲为被加压在大约0.2MPa和3.0MPa之间的加压空气。
36.根据与权利要求1至35中任一项所述的系统，其中所述检测器包括基于激光的检测器。
37.根据与权利要求36所述的系统，其中所述检测器包括被设置为向所述物体发射信号和从所述物体接收信号的激光多普勒振动仪。
38.根据权利要求1至37中任一项所述的系统，其中所述检测器包括光学引导件，用于在所述检测器与在多个传送带中的一个上的所述物体之间选择性地通信信号，每个传送带适于传送一系列物体。
39.根据权利要求38所述的系统，其中所述光学引导件为电子可移动偏转镜。
40.根据权利要求1至38中任一项所述的系统，包括多个传送带和多个诱导装置，每个诱导装置被分配给所述多个传送带中的一个。
41.根据权利要求1至40中任一项所述的系统，其中所述处理器被配置为每秒确定高达大约15个物体的特性。
42.一种用于确定物体的特性的方法，所述方法包括：
由诱导装置诱导所述物体的物理振动，所述诱导装置被配置为产生流体脉冲并且引导所述流体脉冲朝向所述物体，其中所述诱导装置在诱导所述物体的振动时不接触所述物体；
由检测器检测所述物体的物理振动，其中所述检测器在检测振动时不接触所述物体；以及
至少基于检测到的物理振动确定所述物体的特性。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述诱导装置为发射器，并且所述方法包括使用所述发射器发射所述流体脉冲，所述流体脉冲撞击所述物体的表面，从而诱导所述物体的物理振动。
44.根据权利要求43所述的方法，进一步包括使用所述诱导装置以共振频率振动所述物体。
45.根据权利要求42至44中任一项所述的方法，其中所述诱导装置包括阀，所述阀包括：
壳体，具有：
孔；
入口端口，其中来自流体源的流体能够通过所述入口端口被输送到所述孔中；和
出口端口，其中来自所述孔内的流体能够被输送通过所述出口端口；以及
阀构件，所述阀构件在所述壳体的所述孔内能够在第一基本闭合配置、打开配置和第二基本闭合配置之间移动，其中在打开配置，所述阀构件基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口，并且在所述第一基本闭合配置和所述第二基本闭合配置中，所述阀构件基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口，所述短管阀构件在所述孔内能够沿所述阀构件的单个移动方向从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述阀构件是往复短管阀构件，并且所述方法包括将短管阀构件在所述孔内在所述短管阀构件的单个线性冲程中从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。
47.根据权利要求46所述的方法，其中所述短管阀构件具有：两个限流区段，每个限流区段的尺寸为当所述短管阀构件处于任一基本闭合配置时基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口；和位于所述两个限流区段之间的输送区段，所述输送区段的尺寸为当所述短管阀构件处于打开配置时基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口。
48.根据权利要求45所述的方法，其中所述阀构件为可旋转短管阀构件，并且所述方法包括将所述可旋转短管阀构件在所述孔内在所述可旋转短管阀构件的单次旋转中从一个基本闭合配置旋转到打开配置再到另一基本闭合配置。
49.根据权利要求45至48所述的方法，其中所述入口端口和所述出口端口基本上彼此相反。
50.根据权利要求49所述的方法，其中所述入口端口和所述出口端口彼此直接相反。
51.根据权利要求49所述的方法，其中所述入口端口偏离所述出口端口。
52.根据权利要求45至51中任一项所述的方法，包括将所述阀构件在所述孔内沿单个移动方向在大约30毫秒至大约70毫秒内从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。
53.根据权利要求52所述的方法，包括将所述阀构件沿单个移动方向在大约50毫秒内从一个基本闭合配置到打开配置再到另一基本闭合配置。
54.根据权利要求45至53中任一项所述的方法，其中所述诱导装置进一步包括驱动装置，并且所述方法包括使用所述驱动装置驱动所述阀构件在所述孔内从一个基本闭合配置到打开配置再到另一基本闭合配置。
55.根据权利要求45至54中任一项所述的方法，包括使用所述诱导装置产生通过所述出口端口的流体脉冲，所述脉冲的持续时间对应于在所述冲程期间所述短管阀构件保持在打开配置的时间量。
56.根据权利要求55所述的方法，其中所述流体脉冲的持续时间小于大约5毫秒。
57.根据权利要求56所述的方法，其中所述流体脉冲的持续时间小于大约3毫秒。
58.根据权利要求57所述的方法，其中所述流体脉冲的持续时间为大约1毫秒。
59.根据权利要求42至58中任一项所述的方法，包括沿朝向所述物体的传播方向引导所述流体脉冲，所述传播方向基本垂直于在所述检测器与所述物体之间通信的信号方向。
60.根据权利要求42至58中任一项所述的方法，包括沿朝向所述物体的传播方向引导所述流体脉冲，所述传播方向与在所述检测器和所述物体之间通信的信号方向大体一致，其中所述传播方向和所述信号方向在所述物体的上表面上彼此大体一致。
61.根据权利要求42至58中任一项所述的方法，进一步包括使用脉冲引导件脉冲引导件引导来自所述诱导装置的所述流体脉冲和在所述检测器和所述物体之间的信号沿基本相同的方向朝向所述物体。
62.根据权利要求42至61中任一项所述的方法，其中所述流体为基本上无腐蚀性或温和的。
63.根据与权利要求42至62中任一项所述的方法，其中所述流体为气体、液体、液体和气体的混合物或者气体和一个或多个粉末固体的混合物。
64.根据权利要求42至63中任一项所述的方法，其中所述流体脉冲为被加压在大约0.2MPa和3.0MPa之间的加压空气。
65.根据权利要求42至64中任一项所述的方法，其中所述处理器确定每秒高达大约15个物体的特性。
66.一种阀，包括：
壳体，具有：
孔；
入口端口，其中来自流体源的流体能够通过所述入口端口被输送到所述孔中；和
出口端口，基本上靠近所述入口端口，其中来自所述孔内的流体能够被输送通过所述出口端口；以及
阀构件，所述阀构件在所述壳体的所述孔内能够在第一基本闭合配置、打开配置和第二基本闭合配置之间移动，其中在打开配置，所述阀构件基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口，并且在所述第一基本闭合配置和所述第二基本闭合配置中，所述阀构件基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口，所述阀构件在所述孔内能够沿所述阀构件的单个移动方向从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置，以便产生通过所述出口端口的具有小于大约5毫秒持续时间的流体脉冲。
67.根据权利要求66所述的阀，其中所述脉冲的持续时间小于大约3毫秒。
68.根据权利要求67所述的阀，其中所述脉冲的持续时间为大约1毫秒。
69.根据权利要求66至68中任一项所述的阀，其中所述阀构件是往复短管阀构件，并且所述短管阀构件在所述孔内能够在所述短管阀构件的单个线性冲程中从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。
70.根据权利要求69所述的阀，其中所述短管阀构件具有：两个限流区段，每个限流区段的尺寸为当所述短管阀构件处于任一基本闭合配置时基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口；和位于所述两个限流区段之间的输送区段，所述输送区段的尺寸为当所述短管阀构件处于打开配置时基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口。
71.根据权利要求66至68中任一项所述的阀，其中所述阀构件为可旋转短管阀构件，并且所述可旋转短管阀构件在所述孔内能够在所述可旋转短管阀构件的单次旋转中从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置。
72.根据权利要求66至71中任一项所述的阀，其中所述入口端口和所述出口端口基本上彼此相反。
73.根据权利要求72所述的阀，其中所述入口端口和所述出口端口彼此直接相反。
74.根据权利要求72所述的阀，其中所述入口端口偏离所述出口端口。
75.根据权利要求66至74中任一项所述的阀，其中所述阀构件在所述孔内沿单个移动方向从一个基本闭合配置到打开配置再到另一基本闭合配置的移动需要大约30毫秒至70毫秒。
76.根据权利要求75所述的方法，其中所述阀构件沿单个移动方向从一个基本闭合配置到打开配置再到另一基本闭合配置的移动需要大约50毫秒。
77.根据权利要求66至76中任一项所述的阀，进一步包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述阀构件在所述孔内从一个基本闭合配置到打开配置再到另一基本闭合配置。
78.根据引用权利要求69或70的权利要求77所述的阀，其中所述短管阀构件被气动地驱动，并且所述驱动装置为连接到所述孔的至少一端的气动阀。
79.根据权利要求77或78所述的阀，其中所述驱动装置包括螺线管。
80.根据权利要求78所述的阀，其中所述驱动装置为机械器械以便使所述短管阀构件机械地往复。
81.一种阀，包括：
壳体，具有：
孔；
入口端口，其中来自流体源的流体能够通过所述入口端口被输送到所述孔中；和
出口端口，基本上靠近所述入口端口，其中来自所述孔内的流体能够被输送通过所述出口端口；以及
往复短管阀构件，所述短管阀构件在所述壳体的所述孔内能够在第一基本闭合配置、打开配置和第二基本闭合配置之间移动，所述短管阀构件在所述孔内能够在所述短管阀构件的单个线性移动方向中从一个基本闭合配置移动到打开配置再到另一基本闭合配置，所述短管阀构件具有：两个限流区段，每个限流区段的尺寸为当所述短管阀构件处于任一基本闭合配置时基本上限制流体从所述入口端口流动到所述出口端口；和位于所述两个限流区段之间的输送区段，所述输送区段的尺寸为当所述短管阀构件处于打开配置时基本上允许流体从所述入口端口流动到所述出口端口。
82.根据权利要求81所述的阀，其中所述入口端口和所述出口端口基本上彼此相反。
83.根据权利要求82所述的阀，其中所述入口端口和所述出口端口彼此直接相反。
84.根据权利要求82所述阀，其中所述入口端口偏离所述出口端口。
85.根据权利要求81至84中任一项所述的阀，其中在所述孔内所述短管阀构件的单个冲程需要大约30毫秒至大约70毫秒。
86.根据权利要求85所述的阀，其中所述短管阀构件的单个冲程需要大约50毫秒。
87.根据权利要求81至86中任一项所述的阀，其中所述阀进一步包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述短管阀构件在所述孔内从一个基本闭合配置到打开配置再到另一基本闭合配置。
88.根据权利要求87所述的阀，其中所述短管阀构件被气动地驱动，并且所述驱动装置为连接到所述孔的至少一端的气动阀。
89.根据权利要求87所述的阀，其中所述驱动装置为螺线管。
90.根据权利要求87所述的阀，其中所述驱动装置为机械器械，以便使所述短管阀构件机械地往复。
91.根据权利要求81至90中任一项所述的阀，其中所述阀被配置为在所述孔中在所述短管阀构件的单个冲程中产生通过所述出口端口的流体脉冲，所述脉冲的持续时间对应于在所述冲程期间所述短管阀构件保持在打开配置的时间量。
92.根据权利要求91所述的阀，其中所述脉冲的持续时间小于大约5毫秒。
93.根据权利要求92所述的阀，其中所述脉冲的持续时间小于大约3毫秒。
94.根据权利要求93所述的阀，其中所述脉冲的持续时间为大约1毫秒。
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