CN209034912U - 含矿物的物体或塑料物体的分选设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种含矿物的物体或塑料物体的分选设备，用于从单层的材料流中分选含矿物的物体或塑料物体。在此提出，用激发光照射材料流的物体并且以荧光点的图像形式检测从中产生的荧光；用荧光之外的物体识别光照射材料流的物体，并且以各个物体的图像形式检测在物体之间穿过后的透射光或者物体的反射光；当所述物体的荧光对于至少一个预先确定的波长范围处于预先确定的强度范围内时，将物体定义为包含有至少一种确定的矿物或确定的塑料；以及，将这样定义的物体与材料流的其它物体分离。

Description

含矿物的物体或塑料物体的分选设备
技术领域
本实用新型涉及一种用于从单层的材料流中分选含矿物的物体或塑料物体的分选设备。
含矿物的物体可以是矿物中间产物或最终产物，如岩石块、碎岩石、石块、砂子、矿石、耐火材料(例如高炉喷溅物)。这里，确定的物体能够仅包含期望的矿物或矿物相(这也称为有价矿物)、部分地包含期望的矿物或者甚至完全不包含期望的矿物。当然，物体可能是连生的并且也可能包含多种不同的矿物或矿物相(例如萤石/重晶石/石英)，并且仅针对一种确定的矿物(或多种确定的材料)的含量或份额对其进行分选。
单层意味着：各个物体没有上下叠置，而是并排放置，即不会大面积地彼此覆盖。各个物体相互间最好具有一定间距，以便作为单个物体能够由光学装置良好地识别。
材料流可以仅由含矿物的物体构成，但是也可设想的是，除了含矿物的物体，材料流也包含其它物体。
但是，根据本实用新型的分选设备也适用于分选塑料或塑料废弃物。这里，单层的材料流可以仅由塑料或塑料废弃物构成并且分选出由一种或多种确定的塑料构成或者包含一种或多种塑料作为组成成分的物体。但是，单层的材料流当然也可以包含不由塑料构成的其它物体。
虽然没有排除在所述方法中既针对确定的矿物也针对确定的塑料进行分选的情况，但是在实践中仅对确定的矿物或确定的塑料进行分选。
背景技术
矿物的中间产物或最终产物的确定的特性，如色彩纯度、杂质含量或白度，能够借助于可见光和光学传感器来检测并且用于分选的目的。
但是通常不能使用简单的表面色彩识别，因为表面色彩和所寻找的特性、如上述确定矿物的含量或份额不存在足够的相关性。于是备选地可以采用复杂的识别方法，如X射线荧光分析或NIR(近红外) 光谱。
原则上已知的是，矿床具有荧光特性，所述矿床的降解产物由矿物或矿物相构成。这样例如玉髓显示绿色荧光、萤石显示蓝色或黄色荧光，或者方解石显示红色荧光。除了少量矿物，例如钨矿石白钨矿以外，荧光不取决于各个矿物的固有特性，而是取决于成因，因此多数是矿层位置特有的。具体的荧光特性主要通过晶体结构和晶格缺陷限定，活化剂，如稀有元素或过渡金属掺入晶格缺陷中。
因此，荧光也用于矿物、矿床或含矿岩石的分析，例如在采用激光诱导荧光的情况下(英语：laser-induced fluorescence,LIF)进行分析。该方法也是光谱法并且因此为了能够用于工业分选可能过于复杂和耗时。
还已知的是，塑料具有荧光特性。
实用新型内容
因此，本实用新型的目的是，提供一种方法和一种相应的分选设备，其中能在单层材料流中尽可能简单地检测到包含确定矿物或确定塑料的物体，并且能够将其与包含较少或者不包含所述确定矿物或塑料的其它物体分离。
该目的通过一种方法得以实现，其中
-用激发光照射材料流的物体并且以荧光点的图像的形式检测由此产生的荧光；
-用荧光之外的物体识别光照射材料流的物体，并且以各个物体的图像的形式检测在物体之间穿过后的透射光或者物体的反射光；
-此时，当所述物体的荧光对于至少一个预先确定的波长范围处于预先确定的强度范围内时，将物体定义为包含有至少一种确定的矿物或确定的塑料；和
-将这样定义的物体与材料流的其它物体分离。
荧光能够通过紫外光激发，此时，荧光通常处于可见光范围内。相应地可以设定，在所述方法中，激发光是紫外光。但是也存在通过可见光激发荧光的材料。相应地可以设定，在所述方法中，激发光是可见光。因此例如当用约为550nm的波长的绿光照射红宝石或刚玉时，红宝石或刚玉显示出荧光。
因此足够的是，将待检查的物体光学成像，并且一方面在荧光点的第一图像中检查，所述荧光点是否具有期望的颜色(例如可以借助于光学照相机前面的滤镜来调整)和所需的强度。当满足所述条件时，则所述荧光点对应于用第二图像定义的相应物体的下述区域，所述区域包含确定的矿物，即有价矿物或确定的塑料，所述物体可以被定义为有价值的并将其与其它物体分离。第一和第二图像通常包含多个待检查的物体。
因为每种有价矿物或每种要分选的塑料由确定波长的光最佳激发出荧光，激发光相应地选择，例如通过相应的光源选择激发光。当对于确定材料激发峰值处于确定的波长处时，例如处于320nm的光波长处时，则例如以+/-50nm确定激发光区间，即例如确定为270-370nm。
因为对于矿物荧光的波长也与矿物的矿层位置相关，借助于用于激发光的滤镜和/或借助于用于待检测的荧光的滤镜和/或通过选择用于荧光的相应的检测器(例如宽带灵敏的RGB照相机)能够调谐到相应的矿层位置。
借助于荧光激发，例如能够识别出矿物或矿物相的类型、生长状况和识别出在含矿物的物体中的确定的矿物的至少表面可见的份额。
原则上能够用任意光实现第二图像，但是这重要的只是，定义各个物体。可以以背光法来建立所述第二图像，此时对通过材料流或者在材料流的物体之间通过的透射光成像。或者同样也可以用反射光法中建立第二图像，此时对物体的反射光成像。
这里，物体识别光可以包括(如果UV光已经用作为激发光，附加的)UV光和/或(如果可见光用作为激发光，附加的)可见光和/ 或IR光。在附加的光的情况下，例如可以设有(相对于用于产生荧光的激发光源)附加的光源。所述附加的或第二光源通常仅能发射UV光、仅能发射可见光或仅能发射红外光。也可以设有发射UV光和可见光的光源，或者设有发射可见光和IR光的光源。附加的或第二光源在实践中当然可以通过多个灯(灯管、LED……)形成。
为了节约光源可以设定，激发光也用作为物体识别光。因此不必设有发出物体识别光的专门光源，而是也将用于激发荧光的激发光或激发光源用于物体识别。在此原则上实现了两种可能的实施方案：第一，由物体反射的激发光可以由相应的检测器以图像的形式记录，这对应于用于物体识别的反射光法。第二，激发光可以作为透射光在物体之间穿过之后由相应的检测器以图像的形式记录，这对应于用于物体识别的逆光法。为了在透射的或反射的物体识别光与荧光之间进行清晰的区分，通常物体识别光至少不处于预期的荧光的波长范围内。
通常，同时完成第一和第二图像，因为这样就能够将这两个图像直接相互比较。然而，在第一图像和第二图像的拍摄之间也可以有小的时间延迟，并且在图像处理时对所述时间延迟予以考虑或补偿。
如果第一图像和第二图像由不同的检测器建立，将通常借助图像处理软件具有关于荧光的信息的第一图像和具有物体的几何形状特性的第二图像相互关联，并且对其进行处理、将物体分类并且根据分选标准时间和地点正确地对其进行分选。
为了保持检测器的数量尽可能低并且为了简化图像的处理，可以设定，用相同的检测器以共同的图像的形式一方面检测荧光，另一方面检测物体识别光的透射或反射光。对此的前提条件是，荧光与物体识别光的透射或反射光由足够的区别，并且检测器在相应的波长范围内是足够灵敏的。因此例如可设想的是，借助作为唯一的检测器的高灵敏度的RGB照相机每次拍摄产生一个图像，所述图像以一个色彩或通道、例如蓝色对荧光进行成像，而以另一个色彩或另一个通道、例如红色对物体识别光的透射或反射光进行成像。
以这种方式，不必为了识别物体而在第一和第二图像之间进行对比，而是对于物体的每个位置仅存在一个图像，所述图像既包含关于荧光的信息也包含关于物体的几何尺寸和位置的信息。
在分离时是将有价的物体从非有价的物体中分选出或者还是相反，是不重要的并且例如取决于，两个级分(Fraktion)中的哪个级分具有更大数量的物体或者通过定性的方式来确定。一个级分的分选例如可以通过吹气喷嘴借助于压缩空气来进行。
因此，非有价的物体在与期望的矿物或塑料的荧光相关联的预先确定的波长和强度范围内没有或仅具有低的强度。
有价的物体在与期望的矿物或塑料的荧光相关联的预先确定的波长和强度范围内具有比非有价的物体更高的强度。
在许多物体中，期望的矿物或期望的塑料不是均匀地分布在物体上，而是存在仅由期望的矿物或塑料构成的区域和完全不具有期望的矿物或期望的塑料的区域。因此，矿物的物体例如可能具有一个完全由期望的矿物构成的区域和完全由另一种材料构成的另一个区域。在塑料物体、如塑料废弃物中，物体、例如塑料瓶的上部，可能有一部分完全由期望的塑料构成，例如瓶颈本身，而还有一部分由另一种塑料构成，例如仍旋紧到瓶颈上的旋转封闭件。
就此而言可以设定，将物体的图像分为多个子区域，并且当来自一个子区域的荧光处于预先确定的波长和强度范围内时，该子区域被定义为包含确定的矿物(即有价矿物)或者确定的塑料。因为此时至少该子区域由期望的矿物或塑料构成。
所述方法或分选设备还可以这样来进一步简化：也考虑在单个物体中的矿物或塑料含量。因此例如可以预期的是，仅将这样的物体定义为有价的并且进一步加工，所述物体超过有价矿物或期望的塑料的确定的份额。在物体的图像中的荧光点越大和/或出现越频繁，则该物体就包含越多的期望的矿物或期望的塑料。因此为了获得仅在有价矿物或期望的塑料方面相对丰富的物体，可以设定，将具有仅少量的或者小的所谓的“荧光斑点”的物体也定义为非有价的。
就此而言可以设定，当包含确定的矿物或确定的塑料的子区域的总和与基准面、如物体的图像的总面积相比(比值)超出强度的预先确定的阈值时，将物体定位为包含确定的矿物或确定的塑料。就是说，例如对于一个物体，在荧光的图像中合计超出确定阈值的荧光图像点 (荧光像素)并且求其与物体的面积、即物体在第二图像中的像素的数量的比值。仅当该比值超出预先确定的值时，才将该物体视为有价的并且将其分选到相应的级分中。
因为荧光是表面效应，所以当用反射光法测量荧光时，获得更好的结果，就是说荧光有更高的强度。也就是说，激发光源或激发光和用于荧光的检测器位于物体的同一侧上。但是，用逆光法测量荧光也具有优点，这里，检测器位于激发光源的相对置的侧面上，并且测量穿过所述物体的和由所述物体发出的荧光。但是，只有当物体对于荧光是可穿过的时候，才能应用背光法，但对于很多矿物或矿物的中间产物或最终产物情况不是这样。
当然，也可以将用于检测荧光的反射光和背光检测器相组合。
有利的是，基于荧光在预先确定的强度范围内的强度，对于含有确定的矿物或确定的塑料的物体，可以在矿物含量或塑料含量方面所述物体进行进一步划分。因此，能够区分至少两类的有价物体，一类具有较低的矿物含量或塑料含量，并且另一类具有较高的矿物含量或塑料含量。这在反射光法中可以特别好地实现，因为这里强度明显更高。
本实用新型的一个实施形式提出，激发光和/或附加的光是脉冲式生成的。就是说，不是连续地照射所述物体，而是只在检测图像时才接通附加的光。这具有下述优点：与连续照射物体相比，总体上需要更少的能量，尽管如此，对于短时间照射还可以使用比在连续照射时更高的强度，由此也能够检测到发出弱荧光的矿物。
根据本实用新型的分选设备的特征在于，所述分选设备至少包括：
-激发光源，借助所述激发光源能够照射物体的单层的材料流；
-第一检测器，所述第一检测器用于以图像的形式检测通过激发光源在物体中产生的荧光；
-用于建立各个物体的图像的装置；
-用于建立由物体构成的单层的材料流的装置，借助所述装置能够引导材料流在激发光源旁边经过；以及
-用于分选的装置，当物体的荧光对于至少一个预先确定的波长范围处于预先确定的强度范围内时，则所述装置将该物体定义为包含确定的矿物或确定的塑料并将其与材料流的其它物体分离。
用于建立各个物体的图像的装置这里包括以下各项：
-第二光源，所述第二光源能够在荧光之外发射UV光和/或可见光和/或IR光；和/或
-第二检测器，所述第二检测器检测用于可能的第二光源或激发光源的在物体之间穿过之后的透射光，或者用于检测通过可能的第二光源或激发光源照射的物体的反射光。
第一和第二检测器都可以构造成光学照相机，例如构造成行扫描或面扫描相机。用于形成单层材料流的装置例如可以是传送带，或者是在分选设备的运行状态下倾斜定向的板，所述板在使用背光法时相应地必须是透光的(见图2)或者所述板必须直接在检测区域之前终止(见图6)。
为了执行用于荧光的反射光法，可以设定，激发光源和第一检测器位于材料流相同的侧面上。
为了在使用UV光的情况下也能将激发光用于物体识别，可以设定，第二检测器是用于UV光的检测器。
为了在使用单一的检测器的情况下既能识别物体的荧光也能识别物体的几何形状特性，可以设有第二光源，所述第二光源能够发射可见光和/或IR光。因为此时能够借助同一检测器同时对荧光和透射或反射的物体识别光(原本由第二光源发出)进行拍摄。表述“在使用单一的检测器的情况下”并不排除以下情况，例如当材料流的总宽度不能用单一的检测器检测时，使用多个同类的检测器，例如并排使用，其中每个检测器既能检测荧光也能检测透射或反射的物体识别光。被称为第一和第二检测器的装置在实践中也可以分别由多个同类的检测器形成，如果这例如由于材料流的宽度而是必要的。
从根据本实用新型的分选设备的所述优选实施形式中至少得出光源和检测器的下述布置形式，其中“物体侧”始终表示用于形成单层的材料流(例如传送带、板、滑道)的装置的、要分选的物体所在的侧面：
第一布置形式：
-用于激发光的至少一个激发光源，在物体侧；
-用于荧光的至少一个检测器，在物体侧(反射光法)；
-用于物体识别光的至少一个第二光源，在物体侧；
-用于反射的物体识别光的至少一个第二检测器，在物体侧(反射光法)，对此见图1。
第二布置形式：
-用于激发光的至少一个激发光源，在物体侧；
-用于荧光的至少一个检测器，在物体侧(反射光法)；
-用于物体识别光的至少一个第二光源，与物体侧相对；
-用于透射的物体识别光的至少一个第二检测器，与第二光源相对置，即在物体侧(背光法)，对此见图2。
第三布置形式：
-用于激发光的至少一个激发光源，在物体侧；
-用于荧光的至少一个检测器，在物体侧(反射光法)；
-用于物体识别光的至少一个第二光源，在物体侧；
-用于透射的物体识别光的至少一个第二检测器，与第二光源相对置，即与物体侧相对(背光法)。
第四布置形式：
-用于激发光和用于物体识别光的至少一个激发光源(UV和/或可见光)，在物体侧；
-用于荧光的至少一个检测器，在物体侧(反射光法)；
-(没有用于物体识别光的第二光源)；
-用于透射的物体识别光、即激发光源的光的至少一个第二检测器，与所述激发光源相对置，即与物体侧相对(背光法)，或者在物体侧(反射光法)。
第五布置形式：
-用于激发光的至少一个激发光源，在物体侧；
-用于物体识别光的第二光源，与物体侧相对；
-至少一个检测器，在物体侧，用于共同检测荧光(反射光法) 和在物体之间透射的物体识别光(背光法)；
-(没有仅用于透射的物体识别光的第二检测器)。
第六布置形式：
-用于激发光的至少一个激发光源，在物体侧；
-用于物体识别光的第二光源，也在物体侧；
-至少一个检测器，在物体侧，用于一起检测荧光(反射光法) 和反射的物体识别光(反射光法)；
-(没有仅用于反射的物体识别光的第二检测器)。
为了尽可能节约空间地实现根据本实用新型的设备，可以设定，如果激发光源和可能的第二光源都位于用于形成单层的材料流的装置的相同的侧面上，则激发光源和可能的第二光源位于共同的壳体中，和/或如果第一和可能的第二检测器都位于形成单层的材料流的装置的相同的侧面上，第一和可能的第二检测器位于共同的壳体中。
为了在UV光作为激发光的情况下能够从UV光源的光谱中消除不期望的波长，尤其是可见光的波长，应对UV光进行滤波。为此可以设定，UV光源装入具有至少一个反射滤镜的壳体中，使得来自UV 光源的光经由至少一个镜像滤镜转向和滤波，尤其通过两个彼此正交地设置的镜像滤镜转向180°。
因为所述方法在工业规模中仅能以计算机辅助的方式实施，尤其在使用用于定义各个物体的图像处理程序的情况下实施，本实用新型也包括一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序并且能够直接加载到分选设备的中央计算机的存储器中，所述程序具有程序机构，用于在由中央计算机执行程序时执行所述方法的所有步骤。所述程序例如能够存储在数据载体上、存储在存储介质或其它计算机可读的介质上或者作为信号经由数据连接提供。
所述程序特别是处理荧光点的图像和各个物体的图像，并且当所述物体的荧光对于至少一个预先确定的波长范围处于预先确定的强度范围内时，则所述程序将物体定义为包含确定的矿物或确定的塑料，并且所述程序促使，将这样定义的物体与材料流的其它物体分离。此外，所述程序也可以执行以下方法步骤：
-所述激发光也用作物体识别光。
-借助同一检测器以共同的图像的形式检测所述荧光以及所述物体识别光的透射光或反射光。
-将一个物体的图像分成多个子区域，并且当来自一个子区域的荧光处于预先确定的波长范围和强度范围内时，将该子区域定义为包含确定的矿物或确定的塑料，并且当包含确定的矿物或确定的塑料的子区域的总和与基准面积、如所述物体的图像的总面积相比超出所述强度的预先确定的阈值时，将物体定义为包含确定的矿物或确定的塑料。
附图说明
现在，借助示意图详细说明本实用新型，所述示意图示出根据本实用新型的设备的实施例。对于激发光分别使用反射光法，就是说，用于荧光辐射的激发光源和检测器设置在材料流的相同侧面上。
图1示出根据本实用新型的分选设备，其中对于两个光源都使用反射光法；
图2示出根据本实用新型的分选设备，其中对于作为激发光源的 UV光源使用反射光法，而对于第二光源使用背光法；
图3示出对于物体确定的布置形式荧光的图像；
图4示出对于图3中的物体布置形式另一个光源的反射/透射光的图像；
图5示出物体、发出荧光的份额以及其位置的图像，即是图3和 4的叠加；
图6示出根据本实用新型的分选设备的变形方案，具有用于分离材料流的装置和传感器组件的另一种布置形式，其中设有气动分离装置；
图7示出图线，其中关于波长示出激发光和荧光的强度。
具体实施方式
在图1中，在用于光源的第一壳体1中装入UV光源3，并且在用于光源的第二壳体1中装入第二光源4。
这里，UV光源3能发出在200nm至280nm的范围内的UVC光，尤其在波长为254nm时具有最大强度的光。在物体12的位置处，光强度可以例如为1.0mW/cm2至1.5mW/cm2。UV光源3可以构造成 UVC灯的形式，所述UVC灯也称为UVC发光材料灯或UVC发光材料管。但这里UV光源3也能发出在330至400nm范围内的UVA光，尤其在波长为366nm时具有最大强度的光。在物体12的位置处，光强度可以例如为1.0mW/cm2至1.5mW/cm2。UV光源3可以构造成 UVA灯，所述UVA灯也称为UVA发光材料灯或UVA发光材料管。或者UV光源3可以例如以发光材料灯或发光材料管的形式发出在280 至330nm范围内的UVB光，尤其在波长为312nm时具有最大强度的光，同样在物体12的位置处，具有例如为1.0mW/cm2至1.5mW/cm2的光强度。
同样地，代替UV管也能够使用一个或多个UV-LED(所谓的LED 行)。目前，至少有波长最大约为360nm的UVA-LED可供使用，借助所述UVA-LED能够实现在物体12的位置处的大致为5至8 mW/cm2的更高的光强度。UVC和UVB-LED仍是非常昂贵的并且仅以受限的件数和在相对低的光强度下可用。
这里，第二光源4能发出在可见范围内的光(400-780nm的波长) 和/或在红外范围内的光(780-1100nm的波长)。如果第二光源4发出可见光，在所述可见光也应处于通过UV光源3引发的预期的荧光之外。荧光通常处于可见的蓝光范围内，即为400-500nm。如在该示例中那样，第二光源4例如可以构造成具有在可见和红外范围内的 520-1100nm的波长的发光材料灯(VIS灯)。代替灯(VIS灯)也可以使用一个或多个彩色LED和/或红外LED(LED行)。
LED相对于管灯具有多个优点：
-更好的强度可调节性；
-更高的强度；
-许多不同的波长范围并且也可以具有窄的波长范围；
-可以预设强度曲线；
目前，至少在UV-C范围内的LED的缺点是高的购置成本和相比于管灯的较高的漫射耗费(Diffusierungsaufwand)。
两个光源3、4也可以设置在共同的壳体中，但是此时在壳体中必须通过不透光的分离壁相互分开。
在图1中的当前示例中，UV-C灯3发出通常在254nm的波长下具有最大强度的UV-C辐射并且这样装入壳体1中，使得通过布置在 UV-C灯3后方的反射器5将UV-光朝物体12的方向引导。UV光还可以通过滤镜，所述滤镜吸收大部分的由UV-C灯3发出的在可见范围内的光，因此几乎没有在荧光的波长范围内的可见光被向检测器7、 8引导。就是说，假如例如来自UV-C灯3的蓝色光到达用于荧光的检测器7，当荧光辐射同样位于蓝色光的范围内时，则所述蓝色光会被检测为荧光辐射。
由第二光源4发射的VIS光同样可以通过滤镜，所述滤镜吸收所发出的在UV范围和荧光范围(<500nm)内的光。UV-C灯3的壳体至少在UV光透射口的区域内由石英玻璃板构成。石英玻璃对于UV-C 光具有高的可透过性。
但石英玻璃板或由相应透光的材料、例如普通玻璃、玻璃或普勒克西玻璃制成的板也可以覆盖可见光的光透射口。
玻璃板6用作用于待检查的物体12的滑道。在根据本实用新型的设备的安装状态下，所述玻璃板相对于竖直方向具有约25°的倾斜度。物体12在玻璃板上向下滑动并且此时由两个光源3、4照射。重要的是，用于滑道和可能的光透射口覆盖件的材料本身不发出荧光。
在待检测的荧光和待检测的反射光(来自第二光源4)之间的间距应尽可能小(优选是重合的)，从而使两个检测器7、8，即用于荧光的和用于反射光的检测器，能够对移动的物体12拍摄出尽可能一致的图像。在该示例中，当可见/IR光或UV光的光射束从相应的壳体1 射出时，在可见/IR光或UV光的光射束的中轴线(虚线示出)之间的间距约为25mm。
VIS灯4的由物体12反射的可见/IR光和可能通过UV光引发的在蓝色可见范围内的荧光辐射通过保护玻璃11进入用于检测器的另一个壳体2中，在这里一方面设置用于检测荧光的检测器7，并且这里另一方面还设置用于检测第二光源4的反射光的检测器8。保护玻璃11由普通玻璃或玻璃制成并且对壳体2的内部空间提供防灰尘和UV-C辐射的保护。
用于检测荧光的检测器7在350-1000nm的波长范围内是灵敏的，灵敏度能够通过滤镜进一步缩窄到相关的波长范围上。检测器7通常构造成照相机。所述检测器例如可以构造成所谓的TDI照相机。
为了避免在该波长范围内的其他光源对荧光检测产生干扰，尽可能只允许第二光源4发出在该频率范围之外的光。在实践中，通常会出现这样的情况，即使是黄色或红色范围内的光源根据定义“在荧光的波长范围之外发出在可见范围或IR范围内的光”仍在光中具有蓝色份额，并且此时所述蓝色份额可能必须被滤出，如在上面针对用于第二光源4的滤镜所说明的那样。
为了检测来自第二光源4的反射光，如果检测器8、即例如照相机能够提供物体的至少一个灰度图像，原则上就足够了。此时，一方面能够由此确定物体12的位置和形状，对于必要时借助于设置在下游的排料装置从材料流中移除所述物体，所述位置和形状是必要的。附加地可以确定单个物体12的图像的面积，然后可以求单个物体的荧光区域与该面积的比例。
通常为照相机的检测器8因此至少在第二光源4发出光的波长范围内是灵敏。在该示例中使用所谓的RGB照相机。在所述RGB照相机中处理RGB信号，即色彩红、绿和蓝分别在自己的通道中传输或存储。
为了检测荧光，原则上需要高灵敏度的检测器，通常为照相机，在该实施例中使用所谓的TDI照相机7。所述TDI照相机和RGB照相机一样包含CCD传感器，然而所述TDI照相机包含TDI(时间延迟积分)元件，所述TDI元件是特别灵敏的并且仍能提供对移动的物体良好的拍摄。
两个检测器7、8都具有用于调整光学特性的物镜9。
荧光和反射光射到分光镜10上，所述分光镜将例如在400-500的波长范围内的蓝色光尽可能完全地反射，以及使>500nm的可见光(反射光)尽可能完全透过。反射光束被引导到TDI照相机7中，透射的光束被引导到RGB照相机8中。
检测到的数据供应给未示出的评估和控制单元，所述评估和控制单元对两个图像进行评估，并且建立各个物体与不同的级分的对应关系并控制排料单元，所述排料单元将物体带到相应的容器中。
在图2中，反射光法仅用于UV光源3，而背光法用于第二光源4。就是说，为了区别于图1，第二光源4设置在玻璃板6的另一侧上，即光源4的光用作背光照射。对于其他方面，光源3、4的构成和布置形式基本上对应于图1中的光源，但第二光源4发出在650-850nm的范围内的NIR光并且构造成LED行，用于荧光的检测器7能够检测在400-650nm的范围内的可见光，并且用于透射的物体识别光的检测器8能够检测在650-900nm的范围内的红色和红外光。
也可设想的是，设置两个具有不同照射角的UV光源3，以更好地照射物体12，如在图6中示出的那样。
图3和4分别示出物体12的二维图像，所述二维图像通常由一维的图像行生成。在此，每个检测器7、8检测一维的图像行，即横向于物体12的运动方向伸展的图像行。以高的时钟频率、通常在1和20kHz 之间的时钟频率拍摄所述图像行，并将其合成为材料流的单个图像形式的二维图像或连续的影片。
图3示出材料流或确定的物体12的荧光图像的照片局部，所述物体在确定的时刻在图1或图2中的滑道上运动通过检测器7的检测区域，即在根据图1或图2中的绘出的坐标系统的xy平面中运动。这里， x方向对应于滑道6的宽度方向，并且负的y方向对应于物体12的运动方向。物体12的运动速度在1至2m/s之间。以在1至20kHz之间的时钟频率连续地由检测器7拍摄和合并图像行或者作为照片局部存储图像行。所述照片局部包括在100至2000个之间的图像行，使得每个物体12在滑道6上的至少一个照片局部或图像中可见。
物体的影片也被分为多个部段、尤其是重叠的部段，并且然后由图像处理软件进一步处理所述部段。
出现荧光的部位显示为深灰色的。没有出现荧光的部位在该照片中显示为白色的，即滑道6本身和不是由发荧光的材料组成的物体12 和物体12区域显示为白色的，更准确地说，在由检测器7检测的波长范围内不具有荧光的部分为白色的。物体12本身通常在图3中不可见。
为了定义物体，在图4中考虑示出相同物体12的同时建立的图像，其中在此至少可以看到用浅灰色示出的几何形状。所述图像通过借助于检测器8进行的拍摄建立。
图像的建立以与在检测器7中相同的方式、即通过检测一维的图像行和通过图像处理软件合并图像行来建立，并且是以相近、尤其是相同的时钟频率进行。这里，当然使两个检测器7、8的图像行同步是适宜的，以便能够位置和时间正确地将图像数据相互组合和进行处理。
如在图5中示出的那样，通过评估图3和4中的两个图像能够确定，哪个物体12包含多少和多大的具有荧光的区域并且因此包含有价矿物或期望的塑料，附加地，也可以读取荧光的强度。此外可以确定物体的发荧光的面积(第一图像中，图3)和物体的总面积(第二图像中，图4)，并且为了评估将这些面积相比(求这些面积的比例)。
这样，例如整个物体13由第一矿物或塑料构成，即在所观察的波长范围内具有荧光的矿物或塑料。物体14整体由第二矿物或塑料构成，所述第二矿物或塑料在所观察的波长范围内不具有荧光。最后，物体15部分地由发荧光的第一矿物或塑料构成、部分地由不发荧光的第二矿物或塑料构成。
用于荧光的检测器7的曝光时间例如在100至1000微秒的数量级中，用于可见或IR光的检测器8的曝光时间位于相同的数量级中或者以可调节的因数更小并且也可以低于100微秒。因此可实现更高的图像线扫描率或更高分辨率的图像。
图6示出根据本实用新型的分选设备的一个变型，该变型类似于图2，但具有另一种用于形成单层的材料流的装置。在图6中也将反射光法用于UV光源3，并且将背光法用于第二光源4。两个具有不同照射角度的UV光源3关于检测器7、8的光轴(用虚线示出)对称地设置，这有助于改进对物体12的照射。
与图1和2不同，在图6中，倾斜定向的玻璃板6缩短地构成。光源4形式的背光照射沿物体12的运动方向(在图6中从上向下)设置在玻璃板6下游，准确地说，即光到达物体12上区域以及UV光源 3的UV光到达物体12上的激发区域沿物体的运动方向设置在玻璃板下游，即设置在玻璃板6的下棱边的下方。
这具有下述优点：不需要透光的板材料，并且对在自由落体中的物体12的观察对于光源和检测器的不同的定位方案更为有利。此时特别是能够更好地实现从两侧识别荧光，就是说可以在材料流的两侧设置用于荧光的检测器7，对于UV光不可穿透的物体，这又具有这样的优点，即也能够检查，在物体的另一侧是否存在有价矿物或期望的塑料。
缩短的板的缺点是，物体12被引导的时间较短，尤其是对于小物体中，这会对排料效率具有负面影响。
光源3、4和检测器7、8的构成和布置形式在其它方面基本上对应于图2中的光源和检测器的构成和布置形式，第二光源4发出在 650-850nm范围内的NIR光并且构造成LED行，用于荧光的检测器7 可以检测在400-650nm的范围内的可见光，而用于透射的物体识别光的检测器8可以检测在650-850nm范围内的红光和红外光。
在图6中附加地还示出检测器7、8与评估和控制单元16的连接，所述评估和控制单元通常为计算机，所述计算机例如可以构成分选设备的中央计算机，并且所述计算机执行根据本实用新型的计算机程序。所述评估和控制单元16将检测器7、8的图像行合成为图像并且实施根据本实用新型的评估，如结合图3-5说明的那样。
根据所述评估来操控排料单元，如在当前情况下排料单元是一个或多个吹气喷嘴17。所述排料单元设置在玻璃板6(或由不透明的材料构成的板)下方并且设置在物体12被照射的区域下方。包含足够的第一矿物、有价矿物(或期望的塑料)的物体13(附加地还有物体15) 不受干扰地向下落入分离壁18右边的区域中。不包含(或者不包含足够多的)第一矿物、有价矿物(或期望的塑料)、而是完全(或大部分) 由第二矿物(或塑料)构成的物体14通过吹气喷嘴17吹动并且偏转到分离壁18左边的第二区域中。
也可以设想，将物体12分成三个级分，其中有价物体被进一步分为具有高份额的有价矿物或期望的塑料的级分，如图5中的物体13，和具有低份额的有价矿物或期望的塑料的级分，如图5中的物体15。
图7示出图线，其中在水平轴线上以nm为单位标注光波长，而在竖直轴线上标注光的相对强度。实线表示激发光A，而虚线表示荧光E。分别仅示出包含峰的强度变化曲线。所述视图涉及确定的材料，并且当用对应于激发峰的峰值Amax的波长进行激发时，获得在波长Emax下的荧光的最大强度。激发光A的激发峰的峰值Amax在该示例中处于300nm的波长处。强度降低到峰值Amax的一半的波长定义激发峰的宽度WA。在根据本实用新型的方法中，激发光应位于所述宽度内，因而荧光显示为足够的、即可检测的荧光。这里，确定激发峰的宽度WA的波长是280nm和320nm，激发峰的宽度因此为40nm或相对于峰值Amax+/-20nm。
荧光E的荧光峰的峰值Emax在该示例中在350nm的波长处。强度降低到峰值Emax的一半的波长定义荧光峰的宽度WE。在根据本实用新型的方法中，应在所述宽度内检测荧光，从而存在足够的强度。这里，确定荧光峰的宽度WE的波长是325nm和390nm，激发峰的宽度WA因此为65nm或者相对于峰值Emax+/-20nm。
对于确定的材料的激发和荧光峰对的示例以及对于下述事实的示例：对于确定的矿物荧光的波长也可能与矿物的矿层位置相关，能够从下表中得出。
这里，在第一列中列出相应的材料，即矿物或塑料。在第二列中列出激发波长或应在其中进行激发的波长范围，其中还根据图7以关于激发波长的正差和负差的形式列出激发峰(峰值＝主峰)的宽度WA。在第三列中列出发射波长(荧光的波长)或能够检测到荧光的发射波长范围，其中根据图7也以关于发射波长的正差和负差的形式列出荧光峰(峰值＝主峰)的宽度WE。
在一些材料如方解石中，可以在两个不同的波长实现荧光的激发，即存在两个激发峰。此时，存在一个荧光峰(见红宝石、刚玉)或者同样存在两个荧光峰(见方解石)。
如果在表中列出的用于要分选的确定材料的数据还不是(或不是足够精确地)已知的，则在执行根据本实用新型的方法之前以窄带激发、例如以1-10nm的步长实施光谱测量，以便确定激发光的和待检测的荧光的波长和强度。
在表中列出的峰-波长是荧光-活性的并且对于工业上良好可用的激发光源是表征性的。
附图标记列表：
1 用于光源的壳体
2 用于检测器的壳体
3 激发光源(UV光源(UV-C灯))
4 第二光源(VIS灯)
5 反射器
6 玻璃板(滑道)
7 用于检测荧光的检测器(TDI-照相机)
8 用于检测物体识别光的检测器(RGB照相机)
9 物镜
10 分光镜
11 保护玻璃
12 物体
13 由第一矿物或塑料构成的物体
14 由第二矿物或塑料构成的物体
15 含有第一和第二矿物或含有第一和第二塑料的物体
16 评估和控制单元(用于分选的装置)
17 吹出喷嘴(用于分选的装置)
18 分离壁(用于分选的装置)
A 激发光
Amax 激发峰的峰值
E 荧光
Emax 荧光峰的峰值
WA 激发峰的宽度
WE 荧光峰的宽度

Claims (5)

1.一种含矿物的物体或塑料物体的分选设备，用于从单层材料流中分选含矿物的物体或塑料物体，
其特征在于，所述分选设备至少包括：
-激发光源(3)，借助所述激发光源能够照射物体(12)的单层的材料流；
-第一检测器(7)，所述第一检测器用于以图像的形式检测通过所述激发光源(3)在所述物体(12)中产生的荧光；
-用于建立各个所述物体(12)的图像的装置；
-用于建立由物体(12)构成的单层材料流的装置(6)，借助所述装置能够引导所述材料流在激发光源(3)旁边经过；以及
-用于分选的装置(16-18)，当所述物体(13)的荧光对于至少一个预先确定的波长范围处于预先确定的强度范围内时，所述装置将物体(13)定义为包含确定的矿物或确定的塑料并将其与所述材料流的其它物体(14)分离。
2.根据权利要求1所述的分选设备，其特征在于，用于建立各个所述物体(12)的图像的装置这里包括下述组件：
-第二光源(4)，所述第二光源能够发出荧光之外的UV光和/或可见光和/或IR光；和/或
-第二检测器(8)，所述第二检测器用于检测可能的第二光源(4)或所述激发光源(3)在物体之间穿过之后的透射光，或者用于检测通过可能的所述第二光源(4)或所述激发光源(3)照射的物体(12)的反射光。
3.根据权利要求2所述的分选设备，其特征在于，激发光源(3)和第一检测器(7)位于材料流的相同侧面。
4.根据权利要求2或3所述的分选设备，其特征在于，所述第二检测器(8)是用于UV光的检测器。
5.根据权利要求2或3所述的分选设备，其特征在于，所述第二光源(4)能够发出可见光和/或IR光。
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