CN105424730A - 树脂片的挑选方法以及树脂片的挑选装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及树脂片的挑选方法以及树脂片的挑选装置。该挑选方法具备:X射线检查工序,对树脂片照射包括能量范围不同的第一X射线和第二X射线的X射线,测定透射了树脂片的第一X射线的强度即第一透射强度、和透射了树脂片的第二X射线的强度即第二透射强度;第一判定工序,使用第一透射强度,判定树脂片是否为有用的树脂片的候选;第二判定工序,对于被第一判定工序判定为有用的树脂片的候选的树脂片,使用根据第一透射强度和第二透射强度所得到的差分值,判定是否为有用的树脂片;以及收集工序,收集根据第二判定工序的判定结果被判定为有用的树脂片。

Description

树脂片的挑选方法以及树脂片的挑选装置
技术领域
本发明涉及树脂片的挑选方法以及树脂片的挑选装置,特别是涉及为了从具有不特定的形状、各种种类的树脂混合存在的大量树脂片以及树脂以外的异物中去除含有特定元素的树脂片而挑选树脂片的方法以及使用了该方法的树脂片的挑选装置。
背景技术
在对由某种物质构成的物体照射了X射线时,该物体吸收的X射线的量由该物质含有的元素的种类和密度、以及物体的厚度而决定。在想要根据X射线的吸收特性来区分材质不同的多个物体时,需要考虑物体含有的元素对X射线的吸收所造成的影响、以及物体的厚度对X射线的吸收所造成的影响。在前者的影响比后者的影响大的情况下,能够以X射线的透射率来判断物体的材质。例如,在判定在食品中包含的金属异物的情况下,仅通过获取X射线的透射图像,就能够判定有无金属异物。
但是,在各个试样含有的元素的原子序数接近的情况下,相比于含有元素对X射线的吸收所造成的影响,无法忽略物体的厚度对X射线的吸收所造成的影响。因此,在原理上难以针对形状不同的大量物体,根据X射线的吸收量来区分在各个物体中含有的物质。
在内部包含X射线的吸收倾向接近的物质的情况下,作为用于能够通过X射线的吸收测定来进行例如身体组织中的骨的判定或者食品中的骨异物的判定的手法,已知能量减影法(energysubstractionmethod)。在能量减影法中,使用能量区域不同的两种X射线,测定各个X射线的吸收特性,并取其差分,从而能够高灵敏度地检测含有的物质的差异。具体而言,针对测定对象物,测定低能量X射线的吸收特性和高能量X射线的吸收特性,取所得到的各个透射率的自然对数,进行基于恰当地选择的参数的加权,之后,进行差分处理。如后所述,由于通过恰当地选择加权的系数,针对被测定物中的特定物质,差分值能够不依赖于被测定物的厚度而在理论上成为零,所以能够高灵敏度地判别特定物质和其以外的物质。
为了使用能量减影法,需要测定能量不同的两种X射线的吸收,以前使用两个X射线源和两个X射线传感器。当前,使用了能够使用产生连续X射线的X射线源来分别检测低能量的X射线和高能量的X射线的吸收的双能X射线传感器。通过使用一个X射线源和一个双能X射线传感器,能够利用能量减影法。
为了最大限度地利用能量减影法的效果,需要将加权参数设定为最佳。作为用于自动地设定参数的方法,提出了在获取了基于X射线透射强度的图像之后,进行独立分量分析的方法(例如参照日本特开2010-91483号公报)。根据该方法,经由获取图像、变换独立分量分析用的图像、根据变换而得的图像来设定参数、获取仅强调了异物的图像这一连串的流程,能够获取仅强调了想要判定的物质的图像。
另一方面,在废塑料的回收业务中,要求如下的技术:为了从各种各样的废塑料的树脂片中正确地区分成为去除对象的、含有成为回收的障碍的添加剂的树脂片以及金属异物,仅挑选适合于回收的有用的树脂片。
发明内容
在想要在从废家电产品等中产生的树脂材料的回收设备中应用上述能量减影法的方法,与包含不适合于回收的添加物的树脂材料区分而挑选有用的树脂材料的情况下,需要考虑以下那样的点。
1.成为挑选作业的对象物的树脂片是混合了将包含各种添加材料的树脂制零件破碎而得的树脂片的材料。在挑选作业中想要去除的添加材料的种类繁多。
2.因为对于在输送装置上不规则地排列的状态的大量树脂片独立地进行判定,所以需要同时高速地进行多个处理。
作为在树脂材料的回收利用中成为障碍的添加物,有例如玻璃纤维以及溴系阻燃剂。在工业上,需要在一个装置中判定含有这些性质不同的添加物的树脂并去除。
另外,为了高速地执行多个树脂片的同时挑选,使用图像诊断那样的高度的处理并不恰当。因此,需要针对作为对象的树脂片的每个测定值,直接使用通过能量减影法计算出的差分值来挑选。本申请的发明人发现:在应去除的添加材料存在多个种类、且构成各个添加材料的元素针对X射线的吸收倾向不同的情况下,通过基于与预先设定的阈值的比较的判定,有时会无法正确地判别。
特别是,在树脂材料的回收工厂中的挑选作业中,应用能量减影法的情况下,由于还有作为被测定对象异物包含金属的情形,所以考虑为上述问题的影响更大。
本发明是为了解决上述那样的问题点而完成的,目的在于提供一种用于从混合了包含多种原材料的树脂片的材料中高速地区分可回收的树脂片、和不适于回收的树脂片以及树脂以外的异物来挑选可回收的树脂片的挑选方法、以及用于使用该方法来挑选树脂片的挑选装置。
另外,在此,挑选是指选出由于能够回收利用等理由而判断为有用的材料(有利材料)的行为。
本发明的树脂片的挑选方法具备:X射线检查工序,对树脂片照射包括能量范围不同的第一X射线和第二X射线的X射线,测定透射了树脂片的第一X射线的强度即第一透射强度、和透射了树脂片的第二X射线的强度即第二透射强度;第一判定工序,使用第一透射强度,判定树脂片是否为有用的树脂片的候选;第二判定工序,对于被第一判定工序判定为有用的树脂片的候选的树脂片,使用根据第一透射强度和第二透射强度所得到的差分值,判定是否为有用的树脂片;以及收集工序,收集根据第二判定工序的判定结果被判定为有用的树脂片。
另外,本发明的树脂片的挑选装置具备:输送部,输送树脂片;X射线照射部,对树脂片照射包括能量范围不同的第一X射线和第二X射线的X射线;透射X射线强度测定部,测定透射了树脂片的第一X射线的强度即第一透射强度、和透射了树脂片的第二X射线的强度即第二透射强度;第一判定部,使用第一透射强度,判定树脂片是否为有用的树脂片的候选;第二判定部,对于被第一判定部判定为有用的树脂片的候选的树脂片,使用根据第一透射强度和第二透射强度所得到的差分值,判定是否为有用的树脂片;以及挑选部,根据第二判定部的判定结果,挑选并收集树脂片。
根据本发明的树脂片的挑选方法,测定X射线的透射强度,作为第一阶段,通过第一判定工序进行判定,之后,作为第二个阶段,通过使用能量减影法的第二判定工序进行判定,从而能够高速地判别想要回收的树脂片、和想要去除的树脂片或金属等异物。另外,即使在树脂片中包含的元素是多个的情况下,也能够以高精度进行判定来挑选树脂片。
本发明的上述以及其它目的、特征、方面以及优点通过与附图关联地理解的与本发明相关的下面的详细说明将变得清晰。
附图说明
图1是本发明的实施方式1中的、用于判定有用的树脂片和去除对象物的判定流程图。
图2是示出本发明的实施方式1中的低能量X射线的透射强度与树脂片的厚度的关系的图。
图3是示出用于说明本发明的实施方式1的判定方法的、关于经过第一判定工序之后的测定对象物的差分值与厚度的关系的图。
图4是示出用于说明本发明的实施方式1的判定方法的、差分值S与测定对象物的厚度的关系的图。
图5是本发明的实施方式2中的、用于判定有用的树脂片和去除对象物的判定流程图。
图6是示出本发明的实施方式2中的、设定为低能量X射线的透射强度的区域1的例子的图。
图7是示出本发明的实施方式2中的、设定为差分值的区域2的例子的图。
图8是示出本发明的实施方式2中的、对于低能量X射线的透射强度的阈值1的调整方法的图。
图9是示出用于说明本发明的实施方式2中的差分值参数的自动调整的、低能量X射线的透射强度与差分值的关系的图。
图10是示出用于说明本发明的实施方式2中的差分值参数的自动调整的、低能量X射线的透射强度与差分值的关系的图。
图11是本发明的实施方式3中的、用于判定有用的树脂片和去除对象物的判定流程图。
图12是示出本发明的实施方式3中的、低能量X射线的透射强度与树脂片的厚度的关系的图。
图13是示出本发明的实施方式3中的、差分值S与树脂片的厚度的关系的图。
图14是示意地示出本发明的实施方式4的挑选装置的结构的图。
图15是示意地示出本发明的实施方式5的挑选装置的结构的图。
图16是示意地示出本发明的实施方式6的挑选装置的结构的图。
具体实施方式
以下,使用附图,对发明的实施方式进行说明。另外,由于本发明在用于作为挑选对象从废塑料中挑选在回收中利用的树脂片的情况下特别有效,所以以下说明使用废塑料的树脂片作为挑选对象的情况的例子。
实施方式1.
关于在家电产品等中所使用的塑料原材料,多使用为了提高强度而含有玻璃纤维的材料、或者为了赋予阻燃性而添加有阻燃剂的材料。为了从废家电产品等中回收废塑料并再次用作塑料原材料,需要排除由含有这些添加物的塑料构成的树脂片,仅挑选由有用的塑料材料构成的树脂片。在此,将不含有在回收中成为障碍的添加剂等、为了用于回收而期望挑选的树脂片称为“有用的树脂片”。另外,本说明书中的“添加剂”是指具有作为树脂的主要构成要素的、原子序数小的元素(在此设为氢(H)、碳(C)、氮(N)、氧(O))以外的元素的添加剂。另外,由于如果添加剂的含有量是微量则能够用于回收,所以也可以作为有用的树脂片来处理。
在树脂片含有玻璃纤维的情况下,含有相对高能量的X射线的吸收率比相对低能量的X射线的吸收率低的硅(Si)那样的元素。以下,将这样的树脂片称为X射线吸收小异物。
另外,由于阻燃剂含有溴(Br)那样的元素作为添加剂,所以相比于相对低能量X射线的吸收率,相对高能量X射线的吸收率也不降低。另外,关于由金属自身构成的异物,当然X射线吸收也大。以下,将添加了溴的树脂片和金属片总称为X射线吸收大异物。将X射线吸收小异物和X射线吸收大异物总称为去除对象物。
图1是示出用于实施本发明的实施方式1中的、用于判定有用的树脂片和去除对象物的判定流程图的图。
首先,在步骤S11中,X射线照射部对被测定对象照射能量范围互不相同的低能量X射线和高能量X射线,通过X射线传感器获取各个透射强度IH、IL。即,步骤S11是X射线检查工序。在此,关于低能量X射线和高能量X射线,能够使用连续X射线谱中的不同的波长区域。理想的是,期望在同一点、相同定时,进行各个X射线的透射强度的测定。通过使用能够利用X射线照射部、使用产生连续X射线的X射线源来照射X射线、同时测定低能量的X射线的透射强度IL和高能量的X射线的透射强度IH的X射线传感器,能够进行上述测定。作为这样的X射线传感器,有具有上下两级地组合了例如带两种闪烁体的光电二极管阵列的构造的例子。上级的阵列检测低能量X射线,下级的阵列检测透射了上级的高能量X射线。
接下来,在步骤S12中,序列产生器等控制装置将低能量X射线的透射强度IL与预先设定的阈值1进行比较(第一判定工序)。在此,作为阈值1的设定方法,使用如下的方法:对于具有已知的有用的树脂片可取的最大的厚度的有用的树脂片群,预先测定X射线透射强度,将比所有有用的树脂片的X射线透射强度更低的值设定为阈值1。当使用像这样设定的阈值1时,对于所有有用的树脂片,X射线透射强度取比阈值1更高的值。
控制装置比较X射线透射强度IL与阈值1,其结果是,如果X射线透射强度IL小于阈值1(S12:“是”),则处理进入到步骤S31。
在步骤S31中,控制装置将被测定对象判定为去除对象物。
如果X射线透射强度IL在阈值1以上(S12:“否”),则控制装置将被测定对象判定为有用的树脂片的候选。由于不含有添加剂的树脂片由原子序数小的元素构成,所以在相同的厚度的树脂片间进行比较的情况下,在添加剂中包含其以外的元素的树脂吸收更多的X射线。
图2是示出低能量X射线的透射强度与树脂片的厚度的关系的图,示出对于阈值1的判定方法。图2示出为了进行原理验证而进行的实验的结果。图2的横轴表示成为测定对象物的树脂片的厚度,图2的纵轴表示低能量X射线的透射强度。在此,将没有被测定对象时的X射线的透射强度(入射强度)设定为4095。用圈示出的点表示有用的树脂片下的结果,用三角示出的点表示X射线吸收小异物下的结果,用四边形示出的点表示X射线吸收大异物下的结果。各个点表示对于各种被测定对象使厚度逐次增加1mm时的值,将相同种类的测定对象物的结果用实线连结。
在图2的测定中,有用的树脂片不含有添加剂。作为X射线吸收小异物,使用含有玻璃纤维(作为元素含有Si)作为添加剂的树脂,作为X射线吸收大异物,使用含有5wt%的溴系阻燃剂(作为元素含有Br)的树脂。另外,对X射线源使用钨靶的X射线管,在管电压50kV下产生X射线。钨靶能够产生高强度的连续X射线,是适合于本申请的用途的X射线源。另外,在考虑了测定对象物的吸收带的基础之上,还能够利用在管电压50kV以下不仅产生连续X射线而且还产生特性X射线那样的、铑(Rh)、钼(Mo)、铬(Cr)等的靶。
在图2中,在横轴方向上记载的虚线表示事先设定的阈值1。控制装置将具有比阈值1低的X射线透射强度的被测定对象判断为去除对象物,将具有阈值1以上的X射线透射强度的被测定对象判断为挑选对象物的候选。另外,也可以将具有阈值1的X射线透射强度的被测定对象判断为去除对象物。
在将废塑料作为原料的树脂片的情况下,由于树脂片的尺寸不均匀,作为原材料的塑料的种类也有好几种,所以实际的透射强度值具有基于各种原因的偏差。因此,如果将阈值1设定得较低,则成为如下结果:虽然有用的树脂片的回收率上升,但会混入X射线透射强度高的、厚度小的去除对象物。另一方面,当提高阈值1时,虽然有用的树脂片的回收率降低,但能够去除很多去除对象物。
即,如从图2可知,存在在X射线透射强度的判定中无法去除的去除对象物。其原因为,X射线的吸收不仅受测定对象物的含有元素的影响,而且还受到测定对象物的厚度的影响。当被测定对象在步骤S12中未被判定为去除对象的情况下,处理进入到步骤S13的差分值的计算步骤。
在步骤S13中,控制装置使用在步骤S11中所获取的低能量的X射线透射强度IL和高能量的X射线透射强度IH,计算基于能量减影法的差分值S。在此,将具体地说明差分值的计算方法。
如果将测定对象物的低能量X射线透射强度设为IL、将高能量X射线透射强度设为IH、将对于低能量X射线的衰减系数设为μL、将对于高能量X射线的衰减系数设为μH、将照射X射线的强度设为I0、将测定对象物的厚度设为t,则下式(1)、式(2)的关系成立。在图2中,将式(1)中的t表示为横轴、将IL表示为纵轴。
I L = I 0 e ( - μ L t ) ... ( 1 )
I H = I 0 e ( - μ H t ) ... ( 2 )
如果对式(1)、式(2)的两边取自然对数,则成为下述式(3)、式(4)。
loge(IL/I0)=μLt…(3)
loge(IH/I0)=-μHt…(4)
将对式(3)、式(4)各自的值乘以作为任意常数的差分值参数而取差分时的值称为差分值。如果将差分值参数设为k、将差分值设为S,则通过下述式(5)求出差分值。
S=loge(IL/I0)-k·loge(IH/I0)=-(μL-k·μH)t…(5)
为了实际地计算差分值S,需要事先设定差分值参数k。根据式(5)可知,差分值S是根据取决于测定对象物的密度、含有元素这样的材质的衰减系数计算的项(μL-k·μH)和厚度t的项之积,是基本上与X射线透射强度同样地受到厚度t的影响的值。但是,关于设定了(μL-k·μH)成为0的k的值时,不论测定对象物的厚度t是多少,都能够使S=0。关于有用的树脂片,通过以使S=0的方式设定k,能够将理论上取S=0以外的值的部分判定为去除对象物。作为差分值参数k的设定方法的例子,可以举出如下的方法:预先对于已知的有用的树脂片测定多个低能量X射线透射强度和多个高能量X射线透射强度,设定差分值S的平均值最接近0时的值。
将这样计算出的差分值S与差分值用的阈值2进行比较的第二阶段的判定(第二判定工序)是步骤S14。作为阈值2的设定方法,使用如下的方法:与阈值1的情况同样地,对于预先已知的有用的树脂片,使用如上所述事先所设定的差分值参数k来进行差分值S的计算,将阈值2设定为比所有有用的树脂片的差分值S小的值。
图3是示出经过第一判定工序之后的关于测定对象物的差分值与厚度的关系的图,示出了在步骤S14中将测定对象物的差分值S与阈值2进行比较时的状况。在图3中,横轴为测定对象物的厚度,纵轴为差分值S。与图2同样地,用圈示出的点表示有用的树脂片下的结果,用三角示出的点表示X射线吸收小异物下的结果,用四边形示出的点表示X射线吸收大异物下的结果。由于对于X射线吸收小异物、X射线吸收大异物的点内的厚度厚的点,在步骤S12中判定已经结束,所以在图3中未记载。如有用的树脂片的点所示,当使用在上述方法中所设定的差分值参数时,有用的树脂片的差分值S不取决于有用的树脂片的厚度,而取0附近的值。因此,通过如在图3中虚线所示设定阈值2,能够高灵敏度地判定有用的树脂片和去除对象物。
在步骤S14中,控制装置比较测定对象物的差分值S与阈值2的结果,如果测定对象物的差分值S小于阈值2(S14:“是”),则处理进入到步骤S31。如果测定对象物的差分值S在阈值2以上(S14:“否”),则处理进入到步骤S32。
在步骤S31中,控制装置将被测定对象判定为去除对象物。
在步骤S32中,控制装置将被测定对象判定为有用的树脂片。另外,酌情决定如何区分等于阈值2的值即可。
在判定是否为有用的树脂之后,有用的树脂被收集而回收(收集工序)。关于去除对象物,与有用的树脂区分而被去除。
在此,对于为何不是在异物判定中仅使用差分值,而是需要经过实施方式1那样的两个阶段的判定来进行挑选作出详细说明。
以往,考虑为仅通过图1的步骤S13~S14、即基于差分值的判定,就能够判定有用的树脂片和去除对象物。但是,本申请发明人着眼于在测定对象物如以回收为目的的废塑料那样地、去除对象物含有的元素多样的情况下,利用仅基于差分值的判定会产生误判定。
图4是示出用于说明本实施方式1的判定方法的、差分值S与测定对象物的厚度的关系的图。在图4中,横轴表示测定对象物的厚度,纵轴表示根据测定对象物的低能量X射线透射强度IL和高能量X射线透射强度IH计算出的差分值S。另外,用圈示出的点表示有用的树脂片,用三角示出的点表示X射线吸收小异物,用四边形示出的点表示X射线吸收大异物的数据,用虚线表示阈值2的位置。
如从图4可知,X射线吸收小异物和X射线吸收大异物对于差分值的厚度的响应不同。因此,如果将测定对象物的差分值在阈值2以下的情况判定为去除对象物,则特别是关于X射线吸收大异物会产生误判定。在此,将说明产生误判定的原因。
根据式(5),差分值S是-(μL-k·μH)项与t项之积。因此,在-(μL-k·μH)的正负不同的情况下,产生图4那样的对于厚度t的响应的差异。-(μL-k·μH)项中的k的值是将有用的树脂片设定为基准的值。μ的值根据被测定对象而不同。将关于有用的树脂片的μ的值分别设为μ0L和μ0H。当对于有用的树脂片,以使-(μL-k·μH)项成为0的方式来设定k的值时,下式(6)成立。
k=μ0L0H…(6)
因此,-(μL-k·μH)成为-{μL-(μ0L0HH},所以在测定对象物为μLH0L0H的情况下,差分值S对于厚度t的变化的斜率成为负。这在图4中相当于X射线吸收小异物。另外,在某个被测定对象为μLH0L0H的情况下,差分值S对于厚度t的变化的斜率成为正。这相当于图4中的X射线吸收大异物。
X射线吸收小异物满足μLH0L0H的特性的意思是,在存在高能量X射线的吸收量与X射线吸收小异物相同的有用的树脂片时,X射线吸收小异物相比于有用的树脂片,低能量X射线的吸收量更多。如上所述,X射线吸收小异物还含有相比于在有用的树脂片中包含的含有元素的原子序数更大的元素。因此,在测定对象物在所照射的X射线中的、低能量X射线用的X射线传感器反应的区域中具有大的吸收,在高能量X射线用的X射线传感器反应的区域中吸收小的情况下,差分值S对于厚度t的变化的斜率成为负。
相反,X射线吸收大异物满足μLH0L0H的特性。该式意思是,在存在低能量X射线吸收量与X射线吸收大异物相同的有用的树脂片时,X射线吸收大异物的高能量X射线吸收量比有用的树脂片更多。X射线吸收大异物相比于X射线吸收小异物含有原子序数更大的元素,原子序数更大的元素对更大的能量的X射线呈现吸收。因此,在测定对象物在照射的X射线中的高能量X射线用的X射线传感器探测的X射线能量范围中具有大的吸收的情况下,差分值S对于厚度t的变化的斜率成为正。
实施方式1的异物的判定方法在异物中含有的元素多样的情况下是必要的,为了避免差分值S所致的误判定,能够通过低能量X射线的透射强度来进行特别是测定对象物的厚度t厚的区域处的判定,在此基础之上,能够通过基于差分值S的判定,从而提高挑选的精度。
在树脂的回收中,在想要区分希望回收的树脂和异物的情况下,作为异物,含有10wt%以上的玻璃纤维的树脂和含有1~10wt%的溴系阻燃剂的树脂混合存在。由于在废塑料中,除了硅(Si)、溴(Br)以外,氯(Cl)、钙(Ca)、钛(Ti)、锌(Zn)、锑(Sb)等有被含有的可能性的元素是多样的,所以本实施方式的方法对于提高挑选的精度是有效的。
进一步实验的结果,确认了通过该方法,即使在将氯乙烯树脂那样的氯系树脂等作为异物去除的情况下,也能够进行去除对象异物的判定。如上所述,本发明具有能够用一个装置对包含各种添加物的废塑料片进行挑选判定的优点。另外,挑选的精度提高,从而能够不损失回收量而提高回收物的质量。
实施方式2.
在本实施方式2中,除了实施方式1记载的判定方法以外,还使用进行阈值1、阈值2以及差分值参数k的逐次调整的判定方法。
图5是实施方式2中的、用于判定有用的树脂片和去除对象物的判定流程图。步骤S21、S23、S25、S30分别相当于在实施方式1中说明了的图1的步骤S11、S12、S13、S14,各自的功能是共同的。
在本实施方式2的方式中,控制装置除了在上述判定中使用的阈值1、阈值2、差分值参数k以外,对于X射线的透射强度新事先设定区域1,对于差分值S新事先设定区域2。区域1是设定为有用的树脂片可取的低能量X射线的透射强度的范围的区域。
图6是示出设定为低能量X射线的透射强度的区域1的例子的图,在与图2相同的曲线图上,用与X射线透射强度对应的两根虚线间的区域(箭头所示的范围)表示区域1的范围。区域1的范围是为了判断是有用的树脂片而设置的范围,是与阈值1类似的基准。但是,区域1是容许将比用阈值1判定的树脂片更多的树脂片判断为有用的树脂片的区域。例如,期望的是,在回收工厂的线上,即使由于树脂片的结构随着每个批次而变化等原因而透射强度的值变动,也始终设定为包括有用的树脂片的范围。另外,如后所述,区域1不是用作用于树脂片的挑选的判定基准的区域。
进而,区域2是设定为有用的树脂片可取的差分值的范围的区域。图7是示出设定为差分值的区域2的例子的图,是将区域2的设定例记载为与图4相同的曲线图的图。与区域1同样地,区域2是容许将比用阈值2判定的树脂片更多的树脂片判断为有用的树脂片的区域。是否被包含于区域1、区域2的判断结果被使用于阈值1、阈值2以及差分值参数k的逐次调整中。
接下来,对于图5的步骤动作进行说明。
在步骤S21中,X射线照射部对被测定对象照射能量范围互不相同的低能量X射线和高能量X射线,通过X射线传感器获取各自的透射强度IH、IL
在步骤S22中,控制装置对于在S23中用于与阈值1比较的X射线的透射强度IL,确认是否为包含于事先所设定的区域1的范围的值。如果X射线的透射强度IL是包含于区域1的值(S22:“是”),则处理进入到步骤S24。
在步骤S24中,控制装置使标志A成为ON。之后,处理进入到步骤S25。另外,在本实施方式中使用的控制装置具备存储上述测定值、设定值的存储部。在步骤S22中,在判定为X射线的透射强度IL不在区域1内的情况下,处理进入到步骤S23。
在步骤S23中,控制装置进行基于X射线的透射强度IL和阈值1的比较的第一判定工序。在步骤S23中,在判定为X射线的透射强度IL在阈值1以上的情况下,处理进入到步骤S25,在判定为X射线的透射强度IL小于阈值1的情况下,处理进入到步骤S31。
在步骤S25中,控制装置使用在步骤S21中所获取的低能量的X射线透射强度IL和高能量的X射线透射强度IH,计算基于能量减影法的差分值S。
在步骤S26中,控制装置确认所得到的差分值是否为被包含于事先所设定的区域2的范围的值,如果差分值是被包含于区域2的值,则使标志B成为ON。
在步骤S27中,控制装置在标志A和标志B两者都是ON的情况下,将在S21中所测定的值在存储部中存储为排列。其原因在于,在标志A和标志B两者都是ON的情况下,是有用的树脂片的概率高。
在步骤S28中,控制装置使用在S27中所存储的数据,进行阈值1、差分值参数k、以及阈值2的重新设定。
在步骤S29中,控制装置再次进行基于X射线的透射强度IL和阈值1的比较的第一判定工序。在步骤S29中,在判定为X射线的透射强度IL在阈值1以上的情况下,处理进入到步骤S30,在判定为X射线的透射强度IL小于阈值1的情况下,处理进入到步骤S31。
在步骤S30中,控制装置进行基于测定对象物的差分值S和阈值2的比较的第二判定工序。控制装置比较测定对象物的差分值S和阈值2的结果,如果测定对象物的差分值S小于阈值2(S30:“是”),则处理进入到步骤S31。如果测定对象物的差分值S在阈值2以上(S30:“否”),则处理进入到步骤S32。
在步骤S31中,控制装置将被测定对象判定为去除对象物。
在步骤S32中,控制装置将被测定对象判定为有用的树脂片。
在此,详细说明阈值1、差分值参数k以及阈值2的重新设定方法。对于多个测定对象物,根据在S27中所存储的数据,进行S28中的重新设定。关于进行重新设定的定时,既可以是每当在S27中所存储的数据积攒到例如1000个测定对象物的量等事先设定的个数的相应量的时刻,也可以针对每次判定,使用从进行了判定的被测定对象起到事先所设定的个数的相应量之前的数据来逐次进行。不论在哪种情况下,只要在步骤S27中所存储的数据未积蓄到一定数,就不进行步骤S28的动作。
图8是用于说明对于低能量X射线的透射强度的阈值1的调整方法的图。在图8中,在以X射线透射强度为横轴、以差分值为纵轴的曲线图上,描绘了使用聚丙烯树脂片试样作为有用的树脂片而得到的测定值。
在曲线图中,有用的树脂片的取值稀疏的原因在于,各个树脂片存在个体差异。在阈值1的调整中,着眼于图8的横轴的值,通过使阈值1增大或减小(在图8中在左右方向上移动),能够调整在阈值1以上的数据数相对于整体的比例。例如,如果进行调整使得所有树脂片的X射线透射强度都比阈值1高,则能够选择最大的产量(yield)。另一方面,通过设定为使一定比例的数据小于阈值1,能够提高有用的树脂片的质量。
作为通过计算自动地调整阈值1的方法的具体例,对设定将有用的树脂片判定为去除对象物的比例即误判定率的方法进行说明。例如,如果将容许的误判定率设定为1%,则设定为在区域1内包含的X射线透射强度数据中的、小于阈值1的值的数量为1%。在将误判定率设为0%的情况下,将处于区域1内的X射线透射强度数据中的、最小的值设为阈值1。另外,作为基于计算的阈值1的自动调整方法的例子,有如下的方法等:对于图8所示那样的有用的树脂片的X射线透射强度的最小值,将降低了例如X射线透射强度值的一定值(例如50~100的值)而得到的值设为阈值1,对判定精度附加余量。
另外,相反为了减小将去除对象物误判定为有用的树脂片的比例,能够将比X射线透射强度的最小值高一定值(例如50~100的值)的值设为阈值1。
像这样,通过在考虑X射线透射强度值的测定误差来存储多个数据的同时,恰当地调整阈值1,能够实时地管理挑选品的质量。
接下来,对差分值参数k的重新设定进行说明。图9是示出用于说明差分值参数k的自动调整的、低能量X射线的透射强度IL与差分值的关系的图。
在图9(a)中,用虚线表示根据与在图8中所使用的部分相同的数据的各点计算出的近似直线。图9(b)示出重新设定了差分值参数的状态。由于差分值参数对于有用的树脂片在曲线图的各点的纵轴的值为接近0的值的情况为最佳值,所以期望的是如图9(b)那样,近似直线在0附近成为水平。因此,能够计算以X射线透射强度为横轴、以差分值为纵轴而描绘了各值时的近似直线,将其斜率最接近0时的差分值参数k自动地设定为最佳值。
在此,说明用于自动地重新设定差分值参数k的具体的方法的例子。计算所存储的所有低能量X射线透射强度的几何平均值,同样地,计算在上述存储部中所存储的高能量X射线透射强度的几何平均值。在将各自的几何平均值除以没有被测定对象时的X射线的透射强度值之后,取各自的自然对数。
将基于低能量X射线透射强度得到的计算值除以基于高能量X射线透射强度得到的计算值,将由此得到的值重新设定为差分值参数。如果将低能量X射线透射强度的几何平均值设为ILGM,将高能量X射线透射强度的几何平均值设为IHGM,将没有被测定对象时的X射线透射强度设为I0,则通过下式(7)计算重新设定的差分值参数k。
k=loge(ILGM/I0)/loge(IHGM/I0)…(7)
接下来,使用所存储的X射线透射强度值和重新设定的差分值参数k,进行阈值2的重新设定。图10是用于说明低能量X射线的透射强度与差分值的关系、以及阈值2的重新设定的方法的图。在图10中,示出了与图9(b)相同的数据,对于所存储的各个X射线透射强度,使用重新设定的差分值参数k计算了差分值。在重新计算之后,与阈值1的重新设定同样地,进行阈值2的调整。自动地调整阈值2的方法是与阈值1的情况同样地,事先设定容许误判定率,设定阈值2以满足该容许误判定率的方法,或者设为对于差分值的最小值附加余量的值即可。
如此前说明,能够通过设定区域1、区域2,从而关于阈值1、阈值2,以不判定为全部去除去除对象物、而是去除某个比例的相应量的方式进行设定以提高回收率等,超过有用的树脂片可取的值来进行设定。
另外,通过利用本实施方式2的方法来进行阈值和差分值参数的逐次调整,在对于测定对象物的材质针对每小时、每日而分布不同的情况下,能够抑制该材质变动对判定精度造成的影响。特别是,由于在将废塑料破碎而得的树脂片作为被测定对象的情况下,不仅是去除对象物,而且回收对象的有用的树脂片的特性分布也不被控制为恒定,所以能够通过上述判定方法提高判定精度。
实施方式3.
在实施方式3中,除了实施方式1以及2的判定方法以外,还涉及通过另行获取关于测定对象物的厚度的信息并反馈给判定,能够更高精度地挑选的异物判定方法。在此,按照对实施方式1追加的形式进行说明。
图11是本实施方式3中的用于判定有用的树脂片和去除对象物的判定流程图。相比于图1,步骤S44相当于步骤S11,步骤S45相当于步骤S12,步骤S46相当于步骤S13,步骤S47相当于步骤S14。
首先,在步骤S41中,使用激光型厚度测定器等来进行测定对象物的厚度测定。
在步骤S42中,依照所测定的厚度,区分被测定对象。例如,以将小于厚度1mm分到T1、将1mm以上且小于3mm分到T2的方式分到预先决定的多个分区中的某一个。通过对于每个分区事先设定在图1的流程图中所使用的阈值1、阈值2以及差分值参数的值,能够分配与测定对象物的厚度对应的值。图12是示出实施方式3中的、低能量X射线的透射强度与树脂片的厚度的关系的图。在图12中,由于虚线所示的阈值1针对每个分区具有不同的值,所以对于厚度成为阶梯形的函数。
如实施方式1所述,基于能量减影法得到的差分值S对于有用的树脂片成为与厚度无关的值,但对于去除对象物却随着厚度而变化。另外,如实施方式2所述,有用的树脂片的差分值也由于个体差异而存在偏差。因此,关于阈值2,也能够通过与阈值1的情况同样地针对厚度的每个分区设定不同的值,特别是对于厚度厚的树脂片,容许有用的树脂片的个体差异所致的偏差,增加有用的树脂片的产量。
图13是示出实施方式3中的、根据测定对象的厚度设定了阈值2时的差分值与树脂片的厚度的关系的图。为了易于理解,仅示出有用的树脂片和X射线吸收小异物的值,还对处于第一判定工序中被去除的区域的异物进行了描绘。在此,如上所述,由于有用的树脂片的差分值是与厚度无关的值,所以关于阈值2,也可以不依赖于树脂片的厚度而设为恒定。将1个分区的厚度设为多少取决于为了测定1个被测定对象而所需的时间、以及厚度测定的精度。如果测定对象物的厚度均匀且能够以误差0.1mm以下的精度测定,则能够无需使用差分值而仅通过X射线透射强度的测定来进行异物判定,但在作为被测定对象应用破碎的树脂片的情况下,被测定对象的每个树脂片的厚度不均匀。本发明是针对这样的情形而作出的,但在本实施方式3中,通过在X射线检查工序之前进行厚度测定,即使在厚度的偏差大的情况下也能够进行正确的挑选。
在步骤S43中,依照在步骤S42中所判定的分区,控制装置选择阈值1、阈值2以及差分值参数k。例如,控制装置关于阈值1,对于被测定对象的分区T1选择阈值1-1,对于被测定对象的分区T2选择阈值1-2(未图示)。控制装置关于阈值2,对于被测定对象的分区T1选择阈值2-1,对于被测定对象的分区T2选择阈值2-2(未图示)。控制装置关于差分值参数,对于被测定对象的分区T1选择k1,对于被测定对象的分区T2选择k2(未图示)。
以下的步骤S44~S49的处理与图1的步骤S11~S14、S31、S32的处理相同,所以不重复说明。
关于在图11所示的判定的步骤中的、步骤S44以下的步骤,也能够使用在实施方式2中说明了的图5的判定的步骤。在该情况下,关于在S27中保管的X射线透射强度,针对在S42中判定出的每个分区,变更存储的区域。
当在S28中进行阈值1、阈值2、差分值参数的重新设定时,将在重新设定的计算中使用的数据仅设为相同分区的值。控制装置使用例如树脂片3的厚度的阶段Ti的数据,计算阈值1-i、阈值2-i、差分值参数ki。
由于如图2所示,X射线的透射强度取决于测定对象物的厚度而变化,如图4所示,去除对象物的差分值也取决于厚度而变化,所以通过导入实施方式3的判定方法,能够抑制有用的树脂片、去除对象物的个体差异所致的偏差的影响,所以能够提高用于挑选的判定精度。
实施方式4.
在本发明的实施方式4中,对能够利用在实施方式1中说明了的判定方法,从包含异物判定去除对象物的大量废塑料片中高速地挑选有用的树脂片的挑选装置进行说明。
图14是示意地示出本发明的实施方式4的挑选装置的结构的图。挑选装置100具备:将废塑料的树脂片3供给至输送部2的供给部1,对树脂片3照射X射线的X射线照射部4,检测透射了树脂片3的X射线的X射线检测部5,控制部6以及挑选树脂片的挑选部7。
接下来,对挑选装置100的动作进行详细说明。
首先,将作为测定对象物的树脂片3通过由料斗和送料器构成的供给部1供给到由皮带输送机等构成的输送部2上。另外,输送部2也可以仅仅是滑块或滑行台。树脂片3是有用的树脂片和去除对象物的混合物。对由输送部2所输送的树脂片3,在设置于输送部2的下游的上部的、由X射线源构成的X射线照射部4下照射X射线。通过设置于X射线照射部4的正下方的由双能X射线传感器构成的X射线检测部5来检测透射了树脂片3的X射线。该双能X射线传感器是具有与输送部2同等程度宽度的线状传感器,能够通过多个像素来检测直线上的多个点的X射线强度。因此,也可以在输送部2上,在与输送方向垂直的方向上排列了多个树脂片3的状态下来输送树脂片3。树脂片3从输送部2被释放到空中而通过由X射线照射部4和X射线检测部5夹住的空间。由X射线检测部5检测出的信号被发送到控制部6。控制部6判定树脂片3是有用的树脂片还是去除对象物。
在此,对控制部6中的判定的细节进行说明。判定的步骤如图1所示的流程图的步骤所示。由于在X射线检测部5中,能够通过线状地排列的多个像素同时获取多个点的X射线强度,所以以下说明的判定的步骤是对于X射线检测部5的逐个像素的测定数据进行独立的处理的步骤。首先,数值获取部601从X射线检测部5所获取的数据中获取低能量X射线透射强度值IL和高能量X射线透射强度度IH。也可以在数值获取部601获取数值数据时,另行附加用于降低噪声的平滑化处理等。
第一判定部602比较所获取的低能量X射线透射强度IL、和由设定部605所设定的阈值1。第一判定部602在低能量X射线透射强度IL低于阈值1的情况下,判定为树脂片3是去除对象物,向输出部606发送信号。阈值1的设定方法如在实施方式1中说明的那样。
第一判定部602在未判定为树脂片3是去除对象物的情况下,将在数值获取部601中所获取的数值发送到计算部603。计算部603根据所发送的数值和在设定部605中事先所设定的差分值参数k,使用式(5)进行差分值S的计算,将结果发送到第二判定部604。
第二判定部604比较从计算部603发送的差分值与在设定部605中事先设定的阈值2。第二判定部604在比较的结果是作为计算部603中的计算结果的差分值小于阈值2的情况下,判定为树脂片3是去除对象物,向输出部606发送信号。第二判定部604在差分值S在阈值2以上的情况下,判定为树脂片3是有用的树脂片,不向输出部606发送信号。输出部606在从第一判定部602或者第二判定部604发送来信号时,向挑选部7发送去除信号。
挑选部7包括:去除部71,由用于在从输出部606发送来去除信号时用压缩空气吹走树脂片3的空气枪等构成;去除箱72,用于集中由空气枪挑选去除的去除对象物;以及回收箱73,用于回收没有被空气枪挑选去除而从输送部2向空中释放的树脂片3。
在控制部6中的判定的结果是判定为树脂片3是去除对象物的情况下,在树脂片3通过X射线检测部5的上空之后,从输出部606向去除部71的空气枪发送信号,从空气枪发射压缩空气,树脂片3被吹到去除箱72。
由于在控制部6中判定为树脂片3是有用的树脂片的情况下,不从输出部606发送信号,去除部71的空气枪不动作,所以被判定为有用的树脂片的树脂片3原样地按照从输送部2被释放到空中的轨道被回收到回收箱73。
关于上述方法,适用于在测定对象物整体中将应回收的有用的树脂片比想要去除的去除对象物包含得更多的情况。相反,在将想要去除的去除对象物比应回收的有用的树脂片包含得更多的情况下,也可以对于有用的树脂片喷出高压空气来挑选。
在控制部6中,使用在X射线检测部5中包含的每个像素的数值,判定树脂片3是有用的树脂片还是去除对象物。因此,即使将输送部2中的树脂片3的输送速度设定为50m/分~100m/分这样的高速,也能够不损失判定精度地挑选。另外,通过使用基于第一判定部602和第二判定部604的两阶段的判定,即使去除对象物是包含含有Si的添加剂的树脂片、和包含含有如Br那样原子序数与Si相差10以上的元素的添加剂的树脂片的混合物,通过本实施方式4的装置结构,也能够无需经过由人实施的图像判定而进行高速且大量的自动挑选。
另外,既可以在被判定为去除对象物时不发送去除信号,而对有用的树脂片发送挑选信号来挑选,也可以采用使用去除信号和挑选信号这两者来使得进行动作的方式。
实施方式5.
在本实施方式5中,对在实施方式2中说明了的、能够使得用于判定的设定值自动地变动的、能够进行回收树脂和异物的自动挑选的挑选装置100a进行说明。
图15是示意地示出本实施方式5的挑选装置100a的结构的图。关于与图14相同的装置部分,附加了相同的附图标记。由于直至输送树脂片3并由X射线检测部5进行测定的流程、和直至根据从输出部606输出的信号进行自动挑选的流程与实施方式4相同,所以对与实施方式4不同的部分即控制部6中的判定的动作进行说明。本实施方式5是能够恰当且自动地调整、变更用于进行有用的树脂片的判定的参数即阈值1、阈值2、差分值参数k的装置。用于判定有用的树脂片和去除对象物的判定步骤如图5所示的流程图所示。
数值获取部601在获取了低能量X射线透射强度和高能量X射线透射强度之后,将该数据发送到第一判定部602,同时将该数据发送到标志A判定部607。标志A判定部607判定在事先设定为有用的树脂片可取的值的区域1内是否包括低能量X射线透射强度。标志A判定部607在低能量X射线透射强度包含于区域1内的情况下,将判定结果和X射线透射强度发送到标志B判定部。第一判定部602在进行了第一阶段的判定之后,在判定为树脂片3是去除对象物的情况下,将去除信号向输出部606发送。
不论通过第一判定部602得到的第一阶段的判定的结果是什么,计算部603都计算差分值。差分值的计算结果被发送到标志B判定部608。在没有被第一判定部602判定为去除对象物的情况下,向第二判定部604也发送差分值的计算结果。在通过第二判定部得到的第二阶段的判定的结果是判定为树脂片3是去除对象物的情况下,与图14同样地向输出部606发送去除信号。标志B判定部608仅在从标志A判定部607接收到信号的情况下,从计算部603接收计算结果的差分值。之后,标志B判定部608判定在设定为有用的树脂片可取的值的区域2的范围内是否包括差分值。标志B判定部608在差分值包含于区域2的情况下,将从标志A判定部所接收的、低能量X射线透射强度和高能量X射线透射强度发送到存储部609。
关于多个树脂片3的透射强度的值被积蓄到存储部609。合计部610根据蓄积的一定数量以上的数据,重新计算判定的参数即阈值1、阈值2、差分值参数k。关于这3个参数的设定方法,如实施方式2说明的那样。由合计部610重新计算出的参数被发送到设定部605,用于接下来的树脂片3的判定中。
通过如实施方式5那样,使用具有重新设定用于判定的参数的机构的挑选装置,除了实施方式4的效果以外,还能够防止所供给的树脂片3的时间变动、日间变动所致的异物判定精度的降低。
实施方式6.
在本实施方式6中,对能够进行在实施方式3中所说明的、根据测定对象物的厚度测定结果和X射线透射强度的测定结果来区分有用的树脂片和去除对象物的自动挑选的挑选装置100b进行说明。
图16是示意地示出本发明的实施方式6的挑选装置100b的结构的图。
在输送部2上设置的、由激光型厚度测定器等构成的厚度测定部8测定用输送部2输送的树脂片3的厚度。在测定了厚度之后,与上述步骤同样地,照射从X射线照射部4放射出的X射线,通过透射X射线检测部5来测定X射线透射强度。为了将关于一个树脂片3的厚度测定结果与X射线透射强度测定结果关联起来,通过定时调整部611来调整定时。
定时调整部611根据输送部2的进给速度,计算直至X射线照射的延迟时间来进行数据的关联。另外,输送部2具有一定的宽度,所以为了区分并行地输送的树脂片3,厚度测定部8与厚度测定同时获取与输送方向正交的宽度方向的位置信息。
控制部6根据厚度数据,选择适合的厚度的阶段,使用与所选择的阶段对应的判定参数,依次判定树脂片3是有用的树脂片还是去除对象物。控制部6根据由厚度测定部8测定出的结果,设定在判定中使用的阈值1、阈值2、差分值参数k。通过设定部605将这些参数事先设定为与树脂片3的厚度的阶段对应的数据表格。关于厚度的测定结果和参数的选择步骤,如实施方式3所述那样,关于使用判定的结果在挑选部7挑选树脂片3的工序,也与上述实施方式相同。
树脂片的挑选装置100b呈现对图14所示的树脂片的挑选装置100附加了厚度测定部8时的装置结构,但也可以对图15所示的树脂片的挑选装置100a附加厚度测定部8。此时,例如,在将树脂片3的厚度的阶段设为T1、T2、T3…时,计算与各阶段对应的差分值参数k1、k2、k3…。对于任意的结构,都能够通过使用厚度测定数据来提高挑选精度。
虽然对本发明的实施方式进行了说明,但本次公开的所有的实施方式应该被理解为是示例而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书示出,意在包括与权利要求均等的意义以及在范围内的所有变更。

Claims (9)

1.一种树脂片的挑选方法,其特征在于,具备:
X射线检查工序,对树脂片照射包括能量范围不同的第一X射线和第二X射线的X射线,测定透射了所述树脂片的第一X射线的强度即第一透射强度、和透射了树脂片的第二X射线的强度即第二透射强度;
第一判定工序,使用所述第一透射强度,判定所述树脂片是否为有用的树脂片的候选;
第二判定工序,对于通过所述第一判定工序被判定为有用的树脂片的候选的树脂片,使用根据所述第一透射强度和所述第二透射强度所得到的差分值,判定是否为有用的树脂片;以及
收集工序,收集根据所述第二判定工序的判定结果被判定为有用的树脂片。
2.根据权利要求1所述的树脂片的挑选方法,其特征在于,
所述第一判定工序包括根据所述第一透射强度在第一阈值以上来判定所述树脂片是有用的树脂片的候选的工序,
所述第二判定工序包括根据所述差分值在第二阈值以上来判定所述树脂片是有用的树脂片的工序。
3.根据权利要求2所述的树脂片的挑选方法,其特征在于,具备:
存储所述第一透射强度的工序;以及
使用所存储的多个所述第一透射强度,修正所述第一阈值的工序,
所述第一判定工序包括使用修正了的所述第一阈值,对后续的树脂片进行所述判定的工序。
4.根据权利要求2所述的树脂片的挑选方法,其特征在于,具备:
存储所述第一透射强度以及第二透射强度的工序;以及
使用所存储的多个所述第一透射强度以及第二透射强度,修正用于计算差分值的差分值参数的工序,
所述第二判定工序包括使用修正了的所述差分值参数,对后续的树脂片进行所述判定的工序。
5.根据权利要求4所述的树脂片的挑选方法,其特征在于,
具备使用所存储的多个所述第一透射强度,修正所述第二阈值的工序,
所述第二判定工序包括使用修正了的所述第二阈值,对后续的树脂片进行所述判定的工序。
6.根据权利要求2所述的树脂片的挑选方法,其特征在于,具备:
在所述X射线检查工序之前,测定所述树脂片的厚度的工序;以及
根据所测定的所述树脂片的厚度,设定所述第一阈值的工序。
7.根据权利要求4所述的树脂片的挑选方法,其特征在于,具备:
在所述X射线检查工序之前,测定所述树脂片的厚度的工序;以及
根据所测定的所述树脂片的厚度,设定所述差分值参数的工序。
8.根据权利要求2所述的树脂片的挑选方法,其特征在于,具备:
在所述X射线检查工序之前,测定所述树脂片的厚度的工序;以及
根据所测定的所述树脂片的厚度,设定所述第二阈值的工序。
9.一种树脂片的挑选装置,其特征在于,具备:
输送部,输送树脂片;
X射线照射部,对所述树脂片照射包括能量范围不同的第一X射线和第二X射线的X射线;
透射X射线强度测定部,测定透射了所述树脂片的第一X射线的强度即第一透射强度、和透射了所述树脂片的第二X射线的强度即第二透射强度;
第一判定部,使用所述第一透射强度,判定所述树脂片是否为有用的树脂片的候选;
第二判定部,对于被所述第一判定部判定为有用的树脂片的候选的树脂片,使用根据所述第一透射强度和所述第二透射强度所得到的差分值,判定是否为有用的树脂片;以及
挑选部,根据所述第二判定部的判定结果,挑选并收集所述树脂片。
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