CN114798496A - 一种基于平面物料的激光分选机及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于平面物料的激光分选机及其方法，本发明中：单色光源向传送装置上的物料垂直照射激光；分光装置安装在单色激光光源的正下方；分光装置与水平面呈45°夹角；第一相机组件安装在分光装置的一侧，第一相机组件接收分光装置折射的物料反光信号；第二相机组件安装在分光装置的另一侧，第二相机组件接收物料的漫散射信号。本发明通过设置分光装置将物料反射光折射到第一相机组件上，通过第一相机组件采集物料的镜面反射信号并能从中获得物料的偏振信息，从而识别物料的材质，通过设置第二相机组件，可快速准确的获得物料包括长宽高在内的尺寸信息；实现对物料的多维度分选。

Description

一种基于平面物料的激光分选机及其方法

技术领域

本发明属于色选机技术领域，特别是涉及一种基于平面物料的激光分选机及其方法。

背景技术

常用的色选机分选方法是依据物料本身的颜色不同来实现物料种类的区分，对于颜色相近的物料，以及与背景色相近的物料，此种方法会存在误判。在专利201880063704.X中提供了一种基于三角测量原理的分类方法，采用激光线光源与带有角度的相机配合，能够获取物料的高度，散射等信息，颜色相近但有高度差异、质地差异的物料能够很好的被区分开。但是该方案仅采集物料的漫反射信号，成像效果取决于物料的漫反射角度，对于具有高反光或者低对比度的平面物料，照射到其上的光信号受镜面反射影响难以被相机采集，不能被识别区分。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于平面物料的激光分选机及其方法，通过设置分光装置将物料反射光折射到第一相机组件上，通过第一相机组件采集物料的镜面反射信号并能从中获得物料的偏振信息，从而识别物料的材质，通过设置第二相机组件，根据不同高度物料漫反射信号到达第二相机组件的偏角不同，结合理论计算，可快速准确的获得物料包括长宽高在内的尺寸信息；实现对物料的多维度分选。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于平面物料的激光分选机及，包括传送装置，所述传送装置将待分选物料向前传输；单色激光光源，所述单色激光光源设置在传送装置的正上方，所述单色光源向传送装置上的物料垂直照射激光；分光装置，所述分光装置安装在单色激光光源的正下方；所述分光装置与水平面呈45°夹角；用于采集物料反光信号的偏振信息的第一相机组件，所述第一相机组件安装在分光装置的一侧，所述第一相机组件与分光装置的高度相同；所述第一相机组件接收分光装置折射的物料反光信号；用于采集物料反光信号的散/透射光强度信息的第二相机组件，所述第二相机组件安装在分光装置的另一侧，所述第二相机组件与单色激光光源的高度相同；所述第二相机组件与单色激光光源之间呈夹角；所述第二相机组件接收物料的漫散射信号。

进一步地，所述单色激光光源的光源波长范围为350-2000nm。

进一步地，所述单色激光光源发出的光为线状光，所述单色激光光源的照射宽度为100-1000mm。

进一步地，所述第二相机组件的光线入路与单色激光光源的照射光路夹角为1-85°。

进一步地，所述传送装置为单通道传送带或多通道传送带；所述传送装置为多通道传送带时，所述传送装置的表面并排设有若干用于隔离通道的隔板。

一种基于平面物料的激光分选机的分选方法，包括以下步骤：

SS01、控制器控制器单色激光光源发出光信号穿过分光装置照射到传送装置的物料上；

SS02、第二相机组件接收物料反光信号的散/透射光强度信息；所述第二相机组件将接收的信号传输至中央处理器；

SS03、第一相机组件通过接收分光装置折射的物料的反光信号采集偏振信息；所述第一相机组件将接收的信号传输至中央处理器；

SS04、中央处理器根据第二相机组件传输的数据计算物联的长宽高尺寸数据；并根据第一相机组件传输的物料偏振信息判断物料的材质；

SS05、中央处理器根据计算的结果控制吹气装置运行将筛选出的物料吹出。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过设置分光装置将物料反射光折射到第一相机组件上，通过第一相机组件采集物料的镜面反射信号并能从中获得物料的偏振信息，从而识别物料的材质，通过设置第二相机组件，根据不同高度物料漫反射信号到达第二相机组件的偏角不同，结合理论计算，可快速准确的获得物料包括长宽高在内的尺寸信息；实现对物料的多维度分选。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中的一种激光分选机的结构示意图；

图2为本发明中的一种激光分选机的结构示意图；

图3为本发明中多组单色激光光源照射截面示意图；

图4为本发明中两种物料偏振差异示意图；

图5为本发明中两种物料偏振信号强度对比图；

图6为本发明中两种物料在第二相机组件中成像示意图；

图7为本发明中两种物料高度信号对比图；

图8为本发明中两种物料散射信号对比图；

图9为一种基于平面物料的激光分选机的分选方法的流程图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-第一相机组件；2-单色激光光源；3-分光装置；4-第二相机组件； 5-传送装置。

具体实施方式

实施例一

请参阅图1-2所示，本发明为一种基于平面物料的激光分选机，包括传送装置5、单色激光光源2、分光装置3、用于采集物料反光信号的偏振信息的第一相机组件1和用于采集物料反光信号的散/透射光强度信息的第二相机组件4；

传送装置5将待分选物料向前传输；传送装置5为单通道传送带或多通道传送带。

单色激光光源设置在传送装置5的正上方，单色光源2向传送装置5 上的物料垂直照射激光；单色激光光源2的光源波长范围为350-2000nm；单色激光光源2发出的光为线状光，单色激光光源2的照射宽度为100-1000mm。

分光装置3安装在单色激光光源2的正下方；分光装置3与水平面呈 45°夹角；第一相机组件1安装在分光装置3的一侧，第一相机组件1与分光装置3的高度相同；第一相机组件1接收分光装置3折射的物料反光信号。

针对平面物料镜面反射较强的现象，在单色激光光源光路中增设第一相机组件1，该相机为偏振相机，用于采集物料的镜面反射信号并能从中获得物料的偏振信息。对于高反光物料，反射光多保持原偏振态反射至第一相机组件1中，第一相机组件1检测到的原偏振态强度强。对于低反光物料，反射光偏振态呈现多样性，第一相机组件1检测到的原偏振态强度较弱。

第二相机组件4安装在分光装置3的另一侧，第二相机组件4与单色激光光源2的高度相同；第二相机组件4与单色激光光源2之间呈夹角；第二相机组件4接收物料的漫散射信号；第二相机组件4的光线入路与单色激光光源2的照射光路夹角为1-85°的范围。

基于激光三角测量原理，设置带有偏角的第二相机组件2，根据不同高度物料漫反射信号到达第二相机组件2的偏角不同，结合理论计算，可快速准确的获得物料包括长宽高在内的尺寸信息。根据激光在物料上传递的范围不同得到散射差异，将偏振、高度与散射信息结合，合成物料三个维度的信息，其中一个维度存在差异即可对物料进行分选。

如图9所示，一种基于平面物料的激光分选机的分选方法，包括以下步骤：

SS01、控制器控制器单色激光光源2发出光信号穿过分光装置3照射到传送装置5的物料上；

SS02、第二相机组件4接收物料反光信号的散/透射光强度信息；第二相机组件4将接收的信号传输至中央处理器；

SS03、第一相机组件1通过接收分光装置3折射的物料的反光信号采集偏振信息；第一相机组件1将接收的信号传输至中央处理器；

SS04、中央处理器根据第二相机组件4传输的数据计算物联的长宽高尺寸数据；并根据第一相机组件1传输的物料偏振信息判断物料的材质；

SS05、中央处理器根据计算的结果控制吹气装置运行将筛选出的物料吹出。

实施例二：

如图1所示，单色激光光源2采用650nm单色红光线激光器，位于传送装置5的正上方1000mm处，与物料传送方向平行放置；分光装置3呈45 度角放置于单色激光光源2正下方200mm处；第一相机组件1与分光装置3 等高，位于单色激光光源2左侧100mm处；第二相机组件4与单色激光光源2等高且呈30度夹角放置。

调节单色激光光源2的位置，使得其照射宽度为600mm，保证其照射区域覆盖传送装置5。

单色激光光源2截面与物料表面垂直；物料经过传送装置5被传送至单色激光光源2的照射区域内，物料的偏振信息被第一相机组件1采集，物料的长宽高信息，散/透射光强度被第二相机组件4采集，第一相机组件 1和第二相机组件4获取物料信息后对其进行判定类型，并将判定结果传达给后续流程，从而实现对物料的分选。

实施例三：

如图2所示，单色激光光源2采用520nm单色绿光线激光器，位于传送装置5的上方1000mm处，与物料下落路径垂直放置；分光装置3呈45 度角放置于单色激光光源2正下方200mm处；第一相机组件1位于单色激光光源2左侧100mm处，与分光装置3共线；第二相机组件4与单色激光光源2等高且呈40度夹角放置。

单色激光光源2截面与物料表面垂直；物料经过传送装置5被传送至单色激光光源2的照射区域内，物料的偏振信息被第一相机组件1采集，物料的长宽高信息，散/透射光强度被第二相机组件4采集，第一相机组件 1和第二相机组件4获取物料信息后对其进行判定类型，并将判定结果传达给后续流程，从而实现对物料的分选。

实施例四：

如图3所示，传送装置5为多通道传送带时，传送装置5的表面并排设有若干用于隔离通道的隔板501；通过设置隔板501阻挡单色激光光源2 超出传送装置6单宽的部分，防止不同通道之间相互干扰。

实施例五：

如图4-5所示，物料1为低反光，高度高的木块，物料2为高反光，高度低的金属块，经过传送装置后获得的偏振信号原理如图4所示，左侧为物料1的偏振信号，右侧为物料2的偏振信号，物料1镜面反射弱，反射光偏振态呈现多样性，物料2镜面反射强，反射光保持原偏振态，在第一相机组件1中检测原偏振态的强度，物料1和物料2检测到的信号强度如图5所示：物料2的偏振信号明显强于物料1。

两个物料在第二相机组件4中成像原理如图6所示，物料1的高度高于物料2，两者的高度信号如图7所示；物料1的质地较物料2柔软，激光照射后的散射光强于物料2，在第二相机组件4中检测到的散射信号如图8 所示。

实施例六：

本实施例为一种基于平面物料的激光分选机的工作原理：对于高反光的金属块，镜面反射强，激光照射到其上的信号多保持原偏振态反射，第一相机组件1检测到处于原偏振态的信号强；对于低反光的金属块，镜面反射弱，反射光偏振态差异较大，第一相机组件1检测到处于原偏振态的信号弱。对于高度较高的物料，其漫反射信号以较大的偏角到达第二相机组件2，对于高度较低的物料，其漫反射信号以较小的偏角到达第二相机组件2，不同的偏角导致漫反射信号在第二相机组件2中的位置不同，从而可以区分出物料高度的差异。对于质地柔软的木质物料，激光照射到其上时可穿过部分物料，照射区域增大，在第二相机组件2中即可观察到线激光信号变宽；对于质地坚硬的木质物料，激光照射到其上时不可穿过物料，照射区域不变，在第二相机组件2中观察到的线激光信号无宽度变化。实际分选中，存在其中一种差异即可实现分选。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种基于平面物料的激光分选机，其特征在于，包括

传送装置(5)，所述传送装置(5)将待分选物料向前传输；

单色激光光源(2)，所述单色激光光源设置在传送装置(5)的正上方，所述单色光源(2)向传送装置(5)上的物料垂直照射激光；

分光装置(3)，所述分光装置(3)安装在单色激光光源(2)的正下方；

用于采集物料反光信号的偏振信息的第一相机组件(1)，所述第一相机组件(1)安装在分光装置(3)的一侧，所述第一相机组件(1)与分光装置(3)的高度相同；

其中，所述第一相机组件(1)接收分光装置(3)折射的物料反光信号；

用于采集物料反光信号的散/透射光强度信息的第二相机组件(4)，所述第二相机组件(4)安装在分光装置(3)的另一侧，所述第二相机组件(4)与单色激光光源(2)的高度相同；所述第二相机组件(4)与单色激光光源(2)之间呈夹角；

其中，所述第二相机组件(4)接收物料的漫散射信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于平面物料的激光分选机，其特征在于，所述单色激光光源(2)的光源波长范围为350-2000nm。

3.根据权利要求1所述的一种基于平面物料的激光分选机，其特征在于，所述单色激光光源(2)发出的光为线状光，所述单色激光光源(2)的照射宽度为100-1000mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于平面物料的激光分选机，其特征在于，所述第二相机组件(4)的光线入路与单色激光光源(2)的照射光路夹角为1-85°。

5.根据权利要求1所述的一种基于平面物料的激光分选机，其特征在于，所述传送装置(5)为单通道传送带或多通道传送带。

6.根据权利要求5所述的一种基于平面物料的激光分选机，其特征在于，所述传送装置(5)为多通道传送带时，所述传送装置(5)的表面并排设有若干用于隔离通道的隔板。

7.根据权利要求1所述的一种基于平面物料的激光分选机，其特征在于，所述分光装置(3)与水平面呈45°夹角。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的基于平面物料的激光分选机的分选方法，其特征在于，包括以下步骤：

SS01、控制器控制器单色激光光源(2)发出光信号穿过分光装置(3)照射到传送装置(5)的物料上；

SS02、第二相机组件(4)接收物料反光信号的散/透射光强度信息；所述第二相机组件(4)将接收的信号传输至中央处理器；

SS03、第一相机组件(1)通过接收分光装置(3)折射的物料的反光信号采集偏振信息；所述第一相机组件(1)将接收的信号传输至中央处理器；

SS04、中央处理器根据第二相机组件(4)传输的数据计算物联的长宽高尺寸数据；并根据第一相机组件(1)传输的物料偏振信息判断物料的材质；

SS05、中央处理器根据计算的结果控制吹气装置运行将筛选出的物料吹出。

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