DE102009051643A1

DE102009051643A1 - Röntgen-Analysegerät und Verfahren zur Röntgenanalyse

Info

Publication number: DE102009051643A1
Application number: DE102009051643A
Authority: DE
Inventors: Elias Delipetkos
Original assignee: Delipetkos Elias Dipl-Inform (fh)
Current assignee: Delipetkos Elias Dipl-Inform (fh)
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2029-11-03
Also published as: DE102009051643B4

Abstract

Das Röntgen-Analysegerät (10) umfasst eine Röntgenstrahlquelle (3), ein Transportband (1) und eine Zeitverzögerungs- und Integrations-(TDI-)Kamera (4), wobei die Röntgenstrahlquelle (3) unterhalb des Transportbandes (1) und die TDI-Kamera (4) oberhalb des Transportbandes (1) angeordnet ist, und die TDI-Kamera (4) innerhalb des Röntgenanalysegeräts (10) in vertikaler Richtung an verschiedenen Positionen innerhalb eines vorgegebenen Bereichs befestigbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Röntgenanalysegerät und ein Verfahren zur Röntgenanalyse gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.
Die Erfindung bezieht sich somit generell auf das Gebiet der zerstörungsfreien Kontrolle und Prüfung von Objekten und Produkten mittels der Röntgenographie, insbesondere für Anwendungen in der Nahrungsmittelindustrie. In der Nahrungsmittelindustrie werden seit langer Zeit Röntgen-Analyseverfahren mittels Röntgen-Scannern zur Prüfung und Kontrolle und gegebenenfalls zur anschließenden Aussortierung der Nahrungsmittel eingesetzt. Nahezu alle industriellen Röntgen-Scanner werden mit einem Förderband betrieben, d. h. während der Analyse wird das Produkt auf einem Förderband an dem Röntgenstrahl vorbeigeführt. Die Durchstrahlung des Produktes mit dem Röntgenstrahl erfolgt dabei überwiegend in vertikaler Richtung. Bei allen derzeit kommerziell erhältlichen Geräten befindet sich oberhalb des Förderbandes eine Röntgenstrahlquelle und unterhalb des Förderbandes ein Röntgenstrahl-Detektor, sodass die Durchstrahlung des Produktes stets von oben nach unten erfolgt.
Die bisher bekannt gewordenen und kommerziell erhältlichen Röntgen-Analysegeräte weisen bestimmte Nachteile auf. Ein generelles Ziel bei derartigen Geräten ist es, die bei der Abbildung des zu untersuchenden Produkts auf den Röntgenstrahl-Detektor auftretende geometrische Vergrößerung möglichst gering zu halten. Bei den bekannten Geräten ist dies jedoch nur innerhalb bestimmter anordnungsbedingter Grenzen möglich. Des Weiteren wird bei den bekannten Geräten im Strahlengang der Röntgenstrahlung zuerst das Produkt und dann das Förderband durchstrahlt, bevor die transmittierte Röntgenstrahlung auf den Röntgenstrahl-Detektor auftrifft. Für den erreichbaren Kontrast gerade bei Produkten, in denen Fremdkörper sich in ihrer Absorption nur geringfügig von den umgebenden Strukturen unterscheiden lassen, ist jedoch die zusätzliche durch das Förderband hervorgerufene Absorption der Röntgenstrahlung kontraproduktiv.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Röntgen-Analysegerät und ein Verfahren zur Röntgenanalyse anzugeben, durch welche die Röntgenanalyse qualitativ verbessert werden kann. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Röntgen-Analysegerät und ein Verfahren anzugeben, mit welchen die geometrische Vergrößerung bei der Abbildung leichter minimiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Röntgen-Analysegerät und ein Verfahren zur Röntgenanalyse gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Röntgen-Analysegerät, welches eine Röntgenstrahlquelle, ein Transportband und eine Zeitverzögerungs- und Integrations-(TDI)Kamera aufweist. Die genannten Komponenten sind dabei derart relativ zueinander positioniert, dass die Röntgenstrahlquelle unterhalb des Transportbandes und die TDI-Kamera oberhalb des Transportbandes angeordnet ist. Die TDI-Kamera ist zudem innerhalb des Geräts in vertikaler Richtung an verschiedenen Positionen innerhalb eines vorgegebenen Bereichs befestigbar.
Bei derartigen Röntgen-Analysegeräten gibt es ein grundlegendes Bestreben dahingehend, die bei der Durchstrahlung des zu untersuchenden Produkts durch die Röntgenstrahlung und die dabei durchgeführte Abbildung des Produkts auf die TDI-Kamera vorhandene geometrische Vergrößerung so gering wie möglich zu halten, da mit zunehmender geometrischer Vergrößerung die Unschärfe ober- und unterhalb einer Abbildungsebene zunimmt. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es nunmehr, in jedem Anwendungsfall die geometrische Vergrößerung auf ein Minimum zu reduzieren, da die TDI-Kamera den zu untersuchenden Produkten zugewandt ist und durch ihre vertikale Verstellbarkeit innerhalb des Geräts bis auf einen Mindestabstand den zu untersuchenden Produkten angenähert werden kann. Die geometrische Vergrößerung wird wesentlich durch den Abstand zwischen der TDI-Kamera und dem Produkt bestimmt und durch Minimierung dieses Abstandes kann auch die geometrische Vergrößerung minimiert werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass das Transportband im Strahlengang der Röntgenstrahlung vor dem Produkt liegt, mithin die Röntgenstrahlung erst durch das Transportband und anschließend durch das Produkt hindurchtritt.
Bezüglich der Positionierbarkeit der TDI-Kamera innerhalb des Geräts kann eine konstruktionstechnisch einfache und kostengünstige Lösung vorgesehen sein, bei welcher die TDI-Kamera in vertikaler Richtung an vorgegebenen äquidistant beabstandeten Positionen innerhalb des vorgegebenen Bereichs befestigbar ist. Die TDI-Kamera ist in diesem Fall in vertikaler Richtung nicht an beliebigen Positionen arretierbar. Dies dürfte jedoch im Normalfall nicht erforderlich sein. Je nach der Höhe des zu untersuchenden Produkts kann die Kamera dann bei einer der äquidistant beabstandeten Positionen innerhalb des vorgegebenen Bereichs befestigt werden, wobei die Position vorzugsweise derart zu wählen ist, dass die Kamera von den unter ihr vorbeilaufenden Produkten noch einen gewissen Mindestabstand einhält. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass etwa bei veränderlichen Produkthöhen Kollisionen zwischen den Produkten und der Kamera stattfinden.
Es kann jedoch eine aufwändigere Variante vorgesehen sein, bei der die TDI-Kamera in vertikaler Richtung innerhalb des vorgegebenen Bereichs kontinuierlich verschiebbar und an beliebigen Positionen befestigbar ist. Diese Variante ist zwar mit mehr konstruktionstechnischem Aufwand verbunden, ermöglicht jedoch die Wahl einer beliebigen Position der Kamera und somit eines beliebigen Abstands zwischen der Kamera und den zu untersuchenden Produkten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Röntgen-Analysegerät ferner eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche mit der TDI-Kamera verbunden und dafür ausgelegt ist, im Betrieb einen Wert für eine von der TDI-Kamera zu verwendende Raster- oder Zeilenfrequenz zu berechnen und der TDI-Kamera zu übermitteln.
Bekanntermaßen wird in einer TDI-Kamera ein spezieller Aufnahme- und Akkumulationsmechanismus angewandt, bei welchem das sich bewegende Objekt nacheinander mehrfach auf einem aus mehreren Zeilen bestehenden TDI-Sensor (in der Regel ein CCD-Chip) abgebildet wird, während es sich durch den Erfassungsbereich des TDI-Sensors bewegt. Dabei entspricht die Geschwindigkeit, mit der die in den einzelnen Zeilen des TDI-Sensors akkumulierte Ladung von einer Zeile zur nächsten Zeile transferiert wird, der Geschwindigkeit des sich vorbei bewegenden Objektes bzw. der Geschwindigkeit einer bestimmten Abbildungsebene innerhalb des Objektes. Das von der TDI-Kamera gelieferte Bild ist somit umso schärfer, je besser die Geschwindigkeit eines an dem TDI-Sensor vorbeifliegenden Objekts an die Rasterfrequenz der TDI-Kamera, also die Abtastrate des Ladungstransfers angepasst ist. Eine Variation der Geschwindigkeit des Transportbandes und damit der zu untersuchenden Produkte oder der geometrischen Vergrößerung führen zu Unschärfen des Röntgenbildes. Mit Hilfe einer Information über die Geschwindigkeit des Transportbandes oder der von diesem transportierten Produkte und über eine durch eine Abstandsmessung bestimmte Produkthöhe kann jedoch die Bildunschärfe durch Anpassung der Ansteuerung der TDI-Kamera korrigiert werden. Des Weiteren kann eine Frequenzkorrektur mittels einer ”Ratenanpassung” aus den Bildinformationen erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Gerät ferner eine Einrichtung zur Bestimmung der Transportgeschwindigkeit des Transportbandes umfassen, welche mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden und dafür ausgelegt ist, im Betrieb einen Wert für die Transportgeschwindigkeit zu bestimmen und der Datenverarbeitungseinrichtung zu übermitteln. Diesbezüglich kann entweder vorgesehen sein einen Nominalwert über die Transportgeschwindigkeit des Transportbandes von der das Transportband ansteuernden Steuereinrichtung zu übernehmen oder aber die Geschwindigkeit des Transportbandes oder der darauf transportierten Produkte zu messen und der bestimmte Wert wird für die Berechnung der zu verwendenden Rasterfrequenz verwendet. Dabei kann beispielsweise der Abstand zwischen einem zu untersuchenden Produkt und der TDI-Kamera oder die Geschwindigkeit der Produkte oder des Transportbandes mittels eines Laserstrahl-Abstandsmessgeräts gemessen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Transportband als ein integraler Bestandteil des Geräts ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Transportband als ein umlaufendes Transportband ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Transportband einen ersten transportierenden Bandabschnitt und einen zweiten umlaufenden Bandabschnitt auf, wobei die ersten und zweiten Bandabschnitte in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind. Beide Bandabschnitte können insbesondere voneinander in einem geringen Abstand angeordnet sein und durch eine Materialplatte voneinander getrennt sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Röntgenanalyse von Produkten mittels eines eine Röntgenstrahlquelle, ein Transportband und eine Zeitverzögerungs- und Integrations-(TDI-)Kamera aufweisenden Röntgen-Analysegeräts angegeben, wobei die Röntgenstrahlquelle unterhalb des Transportbandes und die TDI-Kamera oberhalb des Transportbandes angeordnet sind. Bei dem Verfahren wird vor Beginn einer Produktanalyse die TDI-Kamera innerhalb des Geräts bei einer vertikalen Position befestigt, welche durch die Höhe oder vertikale Ausdehnung der auf dem Transportband transportierten Produkte bestimmt ist. Insbesondere kann dabei die vertikale Position der TDI-Kamera derart gewählt werden, dass zwischen der TDI-Kamera und den Produkten ein vorgegebener Mindestabstand eingehalten wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird während einer Produktanalyse ein Wert für die von der TDI-Kamera zu verwendende Rasterfrequenz berechnet und der TDI-Kamera zugeführt. Dabei kann beispielsweise die Transportgeschwindigkeit des Transportbandes oder der transportierten Produkte bestimmt werden und der bestimmte Wert an die Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt werden. Des Weiteren kann die Höhe eines auf dem Transportband transportierten Produkts und/oder eines Abstands zwischen dem Produkt und der TDI-Kamera bestimmt werden und der bestimmte Wert wird für die Berechnung der zu verwendenden Rasterfrequenz verwendet. Die Bestimmung des Werts für die Transportgeschwindigkeit des Transportbandes oder der transportierten Produkte oder der Produkthöhe oder des Abstands der Produkte von der TDI-Kamera kann durch Messung mit einem Laserstrahl erfolgen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine seitliche Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Röntgen-Analysegeräts gemäß einer Vorrichtung;
2 eine schematische Darstellung des Abbildungsvorgangs; und
3 eine Blockdarstellung eines Ratenanpassungsmodels gemäß einer Ausführungsform.
In der 1 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Röntgen-Analysegeräts in teilweise schematischer Form dargestellt. Die in der 1 dargestellten Baugruppen und die Abstände zwischen ihnen sind nicht oder nicht notwendigerweise als maßstabsgetreu aufzufassen.
Dem in der 1 gezeigten Röntgen-Analysegerät werden zu analysierende Produkte auf der linken Seite durch ein zuführendes Transportband (nicht dargestellt) zugeführt und analysierte Produkte auf der rechten Seite durch ein abführendes Transportband (nicht dargestellt) abgeführt. Des Weiteren kann innerhalb des Röntgen-Analysegeräts eine mechanische Auswerfeeinrichtung zum Aussortieren von Fremdkörpern oder Produkten mit bestimmten nicht gewünschten Eigenschaften oder Kriterien enthalten sein, welche ebenfalls nicht dargestellt ist.
Das Röntgen-Analysegerät 10 enthält ein umlaufendes Transportband 1, welches beispielsweise mit einer Transportgeschwindigkeit von 50–100 m/min oder mehr betrieben wird. Das Transportband 1 wird mit einem kontinuierlichen Strom von Produkten 2 beladen, wobei die Produkte 2 in dem gewählten Ausführungsbeispiel aus einzelnen, in sich abgeschlossenen Elementen wie verpackten Produkten oder Früchten und dergleichen besteht.
Das Röntgen-Analysegerät 10 weist einen Korpus 12 auf, der beispielsweise aus Edelstahl gefertigt sein kann und in seinen beiden gegenüberliegenden Seitenwänden Öffnungen aufweist, durch die sich das Transportband 1 hindurch erstreckt. Das Transportband 1 weist eine Länge auf, die größer ist als die Breite des Korpus 12, sodass das Transportband 1 sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite des Korpus 12 über diesen seitlich hinaus ragt, sodass die Produkte 2 durch jeweils angrenzende Transportbänder zu- oder abgeführt werden können.
Das Transportband 1 weist einen oberen, transportierenden Bandabschnitt 1A und einen unteren, umlaufenden Bandabschnitt 1B, zwei Umlenkwalzen 1C, 1D und eine ebene Platte 1E auf, auf der die Bandabschnitte entlang gleiten. Eine der beiden Umlenkwalzen 1C und 1D dient gleichzeitig dem Antrieb des Transportbandes 1.
Das Röntgen-Analysegerät 10 wird wie in 1 abgebildet auf einer ebenen Unterlage wie dem Fußboden eines Labors oder ein Produktionshalle aufgestellt. Beispielhafte Abmessungen des Röntgenanalysegeräts sind 0,5–1 m für die Breite des Korpus 12, 1,5 m–2 m für die Höhe des Korpus 12 und 1 m–1,5 m für die Länge des Transportbandes 1. Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt es, das Röntgen-Analysegerät 10 mit einer Breite des Korpus kleiner als 0,6 m zu bauen.
In einem unteren Bereich des Röntgen-Analysebereichs 10 ist eine Röntgenstrahlquelle 3 angeordnet, durch die im Betrieb ein Röntgenstrahlungsbündel 3A emittiert wird. Im oberen Bereich des Röntgenstrahlgeräts 10 ist eine TDI-Kamera 4 angeordnet, welche wie durch den Doppelpfeil angedeutet in vertikaler Richtung an unterschiedlichen Positionen befestigt werden kann. Mit der TDI-Kamera 4 kann ein Teilbereich des Transportbandes 1 und eines oder mehrerer der auf ihm befindlichen Produkte 2 erfasst werden. Durch diesen Teilbereich tritt die von der Röntgenstrahlquelle 3 emittierte Röntgenstrahlung durch das Transportband 1 und das Produkt 2 in dieser Reihenfolge hindurch und erzeugt somit aufgrund der verschiedenen Absorptionskoeffizienten der in dem Produkt 2 enthaltenen Materialien und gegebenenfalls Fremdkörper ein schattenartiges Abbild des Produktes 2. Durch die TDI-Kamera 4 wird die durch das Produkt 2 hindurchgestrahlte Röntgenstrahlung empfangen. Der innere Aufbau einer Röntgen-TDI-Kamera 4 ist an sich bekannt und braucht vorliegend nicht weiter erörtert zu werden.
Die TDI-Kamera 4 (5) ist über eine Datenleitung A angeschlossen und wird über diese Leitung angesteuert und liefert ihre Ausgangsdaten über diese Leitung. Die Datenleitung A ist mit einer Datenverarbeitungs-(DV-)Einrichtung 5 wie einem Personal-Computer (PC) mit einer Bilderkennungs- und Verarbeitungs-Software angeschlossen. In der Software können vorab bestimmte Kriterien definiert sein, um automatisch eine Entscheidung darüber zu treffen, ob ein analysiertes Produkt auszusortieren ist oder nicht. In der DV-Einrichtung 5 kann des Weiteren ein Software-Programm enthalten sein, durch welches die Rasterfrequenz berechnet wird, mit die TDI-Kamera 4 betrieben werden sollte.
Wie bereits erwähnt, kann die TDI-Kamera 4 mittels eines geeigneten Konstruktionsmechanismus an bestimmten, beispielsweise äquidistant vertikal beabstandeten Positionen innerhalb des Röntgen-Analysegeräts arretiert werden. Dieser Konstruktionsmechanismus kann beispielsweise darin bestehen, dass das Gehäuse für die TDI-Kamera 4 an seinen Seitenwänden in äquidistanten Abständen untereinander angeordnete Schlitze aufweist, die in entsprechende, an den seitlichen Innenwänden des Geräts 10 angebrachte Vorsprünge eingreifen. Im Betrieb wird die TDI-Kamera 4 an einer derartigen vertikalen Position befestigt, bei der sich ein geringstmöglicher Abstand zwischen ihrem unteren Ende und einem oberen Rand der zu analysierenden Produkte 2 einstellen lässt. Oberhalb der seitlich überstehenden Abschnitte des Transportbandes 1 sind metallene Abdeckhauben 7A und 7B angebracht, die derart gehaltert sind, dass sie von einer Bedienperson leicht abgenommen werden können, sodass sowohl von beiden Seiten als auch von vorne (nach Entfernen oder Verschwenken einer vorderseitig angebrachten Abdeckhaube) die TDI-Kamera 4 durch die Bedienperson ergriffen und positioniert werden kann.
Das Röntgen-Analysegerät 10 kann ferner ein Laser-Abstandsmessgerät 8 aufweisen, welches beispielsweise auf einer den Produkten 2 und dem Transportband 1 zugewandten Außenwand der TDI-Kamera angebracht sein kann. Mit dem Laser-Abstandsmessgerät 8 kann der Abstand der Produkte 2 von der TDI-Kamera 4 kontinuierlich gemessen werden. Des Weiteren kann mit dem Laser-Abstandsmessgerät 8 die Geschwindigkeit der Produkte 2 oder des Transportbandes 1 gemessen werden. Die gemessenen Werte für Abstände und Geschwindigkeiten können der DV-Einrichtung 5 übermittelt werden.
In der 2 ist der Abbildungsvorgang schematisch dargestellt. Die TDI-Kamera wird auf eine Abbildungsebene scharf gestellt, die sich auf halber Höhe des Produkts befindet. Diese Ebene wird scharf abgebildet, während Bereiche oberhalb und unterhalb dieser Ebene unscharf abgebildet werden. Die geometrische Vergrößerung GV der Abbildung kann wie folgt definiert werden. GV = QD/(QP – OAE·OH) wobei mit QD der Abstand Röntgenquelle zu Detektor (Kamera) bezeichnet sein soll.
Die synchronisierte Kamerafrequenz f_TDI ergibt sich aus dem Produkt einer Basisfrequenz f₀ (Produktgeschwindigkeit) und des geometrischen Vergrößerungsfaktors GV und kann vereinfacht wie folgt definiert werden: f_TDI = f₀·GV
Aufgrund des TDI-Messprinzips einer Röntgen-TDI-Kamera ist es – wie bereits oben erwähnt – von Vorteil, wenn erstens die Produktgeschwindigkeit der Kamerafrequenz möglichst exakt entspricht und zweitens die Produktdistanz zur TDI-Kamera möglichst weitgehend konstant ist. Jegliche Abweichungen von entweder der Produktgeschwindigkeit, der Zeilenfrequenz oder der Produktdistanz (geometrische Vergrößerung) führen zwangsläufig zu unscharfen und verrauschten Messergebnissen. Sich verändernde Produktdistanzen führen ebenfalls zu unscharfen Produktabbildungen und damit zu ungenauen Messergebnissen, da sich durch die Veränderung der Produktdistanz zum TDI-Sensor die geometrische Vergrößerung verändert. In beiden Fällen muss entweder die Produkt- bzw. die Transportgeschwindigkeit oder Zeilenfrequenz des Sensors angepasst werden. Die Zeilenfrequenz ist somit eine Funktion der Basisfrequenz f₀, welche sich aus der Produktgeschwindigkeit und der aktuellen Sensorauflösung SA ergibt sowie einem Frequenz-Offset-Anteil f₁, resultierend aus der dynamischen geometrischen Vergrößerung GV. Also: f_TDI = fkt(f₀, f₁) = f₀ + f₁ mit
f₀ für die Basisfrequenz
f₁ für den Frequenz-Offset
Die Basisfrequenz f₀ sei wie folgt definiert: f₀ = fkt(Ov, SA) = Ov/SA mit Ov für die aktuelle Produktgeschwindigkeit
und SA für die aktuelle Sensorauflösung
Weiterhin kann der Frequenz-Offset-Anteil wie folgt definiert werden: f₁ = fkt(f₀, GV) = f₀·(1 – GV).
Bei bekannten Einrichtungen wird die Zeilenfrequenz auf das zu untersuchende Produkt direkt (statisch) angepasst bzw. eingestellt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass sich die geometrische Vergrößerung während der Prüfung (Laufzeit) nicht ändert. Verändert sich während der Laufzeit jedoch die Produkthöhe oder gar die Produktdistanz zum TDI-Sensor, so hat dies zur Folge, dass sich die ”scharfe” Abbildungsebene verschiebt oder gar verschwindet. Demnach muss die Zeilenfrequenz auf die Produktgeschwindigkeit, die Produkthöhe und die Produktdistanz zum Sensor (geometrische Vergrößerung) und zur Laufzeit dynamisch angepasst werden.
Wie bereits oben erwähnt, kann an einer unteren Gehäusewand der TDI-Kamera 4 ein Abstandsmessgerät angeordnet sein. Mit diesem Abstandsmessgerät kann der Abstand zwischen der TDI-Kamera 4 und der Röntgenstrahlquelle 3, der Abstand zwischen der TDI-Kamera 4 und dem Transportband 1 sowie der Abstand zwischen der TDI-Kamera 4 und der oberen Kante des Produktes 2 gemessen werden. Somit können die Größen QD und QP wie in obiger Gleichung und damit die geometrische Vergrößerung GV berechnet werden. Mit dem Abstandsmessgerät kann zusätzlich auch die Produktgeschwindigkeit oder die Geschwindigkeit des Transportbandes 1 gemessen werden. Sämtliche dieser Größen können während eines Analysevorgangs ”online” ermittelt werden und die Zeilenfrequenz der TDI-Kamera 4 kann nahezu zeitgleich angepasst werden.
Es kann dabei vorgesehen sein, laufend die aktuelle TDI-Zeilenfrequenz zu überschreiben bzw. zu ersetzen. Vorzugsweise wird jedoch stattdessen mittels eines in der 3 in Blockform dargestellten Ratenanpassungsverfahrens die aktuelle TDI-Zeilenfrequenz lediglich unter Verwendung der bereits genannten Funktion f_TDI(f₀, f₁) angepasst. In diesem Modell ist V_S die Soll-Geschwindigkeit, V₁ die Ist-Geschwindigkeit, V₀ die Produkt-Geschwindigkeit und V₀' die Produkt-Geschwindigkeit resultierend aus der ”geometrischen Vergrößerung”. Die Funktion fTDI(f₀, f₁) ist derart geeignet zu wählen, dass über die geometrische Vergrößerung auch die Produkthöhe in die TDI-Zeilenfrequenz mit eingeht. Gleichzeitig kann diese Ratenanpassung zur Ansteuerung der Fördereinrichtung, also des Förderbandes oder der Druckpumpe, verwendet werden, um solchermaßen die Fördereinrichtung zu synchronisieren.
Bei der Frequenzsynchronisation wird die lokale Frequenz der TDI-Kamera in Intervallen aufgrund der Geschwindigkeits- und Produkthöheninformation des Lasersensors verändert. Da die Produkthöhe bzw. Schütthöhe besonders bei gefrorenen Produkten (bspw. Früchte) sehr stark variieren kann, wäre im Fall einer Werteanpassung eine permanente Korrektur von IST- und SOLL-Geschwindigkeit erforderlich. Bei hohen Produktgeschwindigkeiten ist dies jedoch praktisch nicht möglich. Aus diesem Grund wird hier das Ratenanpassungs-Modell angewandt, welches aufgrund der berechneten ”geometrischen Vergrößerung GV” die aktuelle Kamerafrequenz f_TDI mit kleinen In- und Dekrementen anpasst. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nicht die gesamte Frequenz neu berechnet werden muss, sondern lediglich der Geschwindigkeitsanteil (Offset) bezogen auf die ermittelte geometrische Vergrößerung GV.
Im Folgenden werden die Funktionen der Schaltungsblöcke der 3 erläutert.
(1)

– Die Fördergeschwindigkeit wird einmal vorgegeben
– Die Produktgeschwindigkeit entspricht dann der Fördergeschwindigkeit (f₀)
– D. h. Das Produkt wird mit V_Förderer beschleunigt und nimmt dann idealerweise die Geschwindigkeit V_Förderer an. Also: V_Produkt ~ V_Förderer.

(2)

– Die tatsächliche Produktlänge (OL) in Beschleunigungsrichtung wird dann mittels Laser ermittelt (OL_Est)
– Darüber hinaus wird die aktuelle Produkthöhe (OH) mittels Laser ermittelt (OH_Est)

(3)

– Berechnung von V₀ (Produktgeschwindigkeit)
– Berechnung von V_0' (Geschwindigkeits-Offset aus geometrischer Vergrößerung)

(4A + 4B)

– Einlesen der prioren Produktgeschwindigkeit O_V und des prioren Produktgeschwindigkeits-Offsets GV
– Einlesen der aktuellen Produktgeschwindigkeit V₀ und des aktuellen Produktgeschwindigkeits-Offsets V_0'
– Berechnung der In- bzw. Dekremente für Ratenanpassung für V₀ aus OL_Est(Produktgeschwindigkeit)
– Berechnung der In- bzw. Dekremente für Ratenanpassung für V_0' (Geschwindigkeits-Offset aus Produkthöhe OH_Est)

Die Berechnung der In- bzw. Dekremente für das Ratenanpassungsmodell kann beispielsweise unter Verwendung eines logarithmischen ”Stair-Case-Verfahrens” realisiert.
(5)

– Berechnung und Übertragung der ratenangepassten Parameter bzw. Frequenzen f₀ und f_GV bzw. f_TDI an Kamera.
– Übergabe der aktuellen Produktgeschwindigkeit O_V an (1) zur Regelung der Fördergeschwindigkeit bzw. Produktbeschleunigung.

Claims

Röntgen-Analysegerät (10), umfassend: eine Röntgenstrahlquelle (3), ein Transportband (1) und eine Zeitverzögerungs- und Integrations-(TDI)Kamera (4), wobei die Röntgenstrahlquelle (3) unterhalb des Transportbandes (1) und die TDI-Kamera (4) oberhalb des Transportbandes (1) angeordnet ist, und die TDI-Kamera (4) innerhalb des Röntgen-Analysegeräts (10) in vertikaler Richtung an verschiedenen Positionen innerhalb eines vorgegebenen Bereichs befestigbar ist.
Röntgen-Analysegerät (10) nach Anspruch 1, bei welchem die TDI-Kamera (4) in vertikaler Richtung an vorgegebenen äquidistant beabstandeten Positionen innerhalb des vorgegebenen Bereichs befestigbar ist.
Röntgen-Analysegerät (10) nach Anspruch 1, bei welchem die TDI-Kamera (4) in vertikaler Richtung innerhalb des vorgegebenen Bereichs kontinuierlich verschiebbar und an beliebigen Positionen befestigbar ist.
Röntgen-Analysegerät (10) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend: eine Datenverarbeitungseinrichtung (5), welche mit der TDI-Kamera (4) verbunden und dafür ausgelegt ist, im Betrieb einen Wert für eine von der TDI-Kamera (4) zu verwendende Rasterfrequenz zu berechnen und der TDI-Kamera (4) zu übermitteln.
Röntgen-Analysegerät (10) nach Anspruch 4, ferner umfassend: eine Einrichtung (8) zur Bestimmung der Transportgeschwindigkeit des Transportbandes (1) oder der Geschwindigkeit der von dem Transportband (1) transportierten Produkte (2), welche Einrichtung (8) mit der Datenverarbeitungseinrichtung (5) verbunden und dafür ausgelegt ist, im Betrieb einen Wert für die Geschwindigkeit zu bestimmen und der Datenverarbeitungseinrichtung (5) zu übermitteln.
Röntgen-Analysegerät (10) nach Anspruch 4 oder 5, ferner umfassend: eine Einrichtung (8) zur Bestimmung der vertikalen Ausdehnung eines aus dem Transportband (1) transportierten Produkts (2) und/oder eines Abstands zwischen dem Produkt (2) und der TDI-Kamera (4), welche Einrichtung (8) mit der Datenverarbeitungseinrichtung (5) verbunden und dafür ausgelegt ist, im Betrieb einen Wert für die vertikale Ausdehnung und/oder den Abstand zu bestimmen und der Datenverarbeitungseinrichtung (5) zu übermitteln.
Röntgen-Analysegerät (10) nach Anspruch 6, bei welchem die Einrichtung (8) zur Bestimmung der vertikalen Ausdehnung oder des Abstands durch ein Laserstrahl-Abstandsmessgerät gegeben ist.
Verfahren zur Röntgenanalyse von Produkten mittels eines eine Röntgenstrahlquelle, ein Transportband und eine Zeitverzögerungs- und Integrations-(TDI)Kamera aufweisenden Röntgen-Analysegeräts, bei welchem die Röntgenstrahlquelle unterhalb des Transportbandes und die TDI-Kamera oberhalb des Transportbandes angeordnet ist, bei welchem Verfahren vor Beginn einer Produktanalyse die TDI-Kamera innerhalb des Röntgen-Analysegeräts bei einer durch die Höhe der auf dem Transportband transportierten Produkte bestimmten vertikalen Position befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die vertikale Position der TDI-Kamera derart gewählt wird, dass zwischen der TDI-Kamera und den Produkten ein vorgegebener Mindestabstand eingehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem während einer Produktanalyse ein Wert für die von der TDI-Kamera zu verwendende Rasterfrequenz berechnet und der TDI-Kamera zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die Transportgeschwindigkeit des Transportbandes oder der transportierten Produkte bestimmt wird und der bestimmte Wert zur Berechnung der zu verwendenden Rasterfrequenz verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem die Höhe eines auf dem Transportband transportierten Produkts und/oder ein Abstand zwischen dem Produkt und der TDI-Kamera bestimmt wird und der bestimmte Wert für die Berechnung der zu verwendenden Rasterfrequenz verwendet wird.