DE102018210019A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung und/oder Bewertung von Erzeugnissen oder Produkten - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Erkennung und/oder Bewertung von Erzeugnissen oder Produkten, die mit einem Laserstrahl bestrahlt sind, so dass an Oberflächen der Erzeugnisse oder Produkte eine Generierung von Raman- oder Fluoreszenzstrahlung erfolgt und die generierte Strahlung auf ein zur ortsaufgelösten Erfassung dieser Strahlung ausgebildetes Detektorarray gerichtet ist. Auf die Erzeugnisse oder Produkte ist monochromatische elektromagnetische Strahlung mit der keine Beeinflussung der Raman- oder Fluoreszenzstrahlung gerichtet. Detektoren erfassen ortsaufgelöst von den Erzeugnissen oder Produkten reflektierte oder gestreute Strahlung. Zwischen den Erzeugnissen oder Produkten und dem Detektorarray ist ein optisches Filter oder ein Strahlteiler angeordnet. Die Bestrahlung und Detektion erfolgt während einer Relativbewegung zwischen den Erzeugnissen oder Produkten, dem Fokusbereich des Laserstrahls, den elektromagnetische Strahlung emittierenden Dioden und den Detektoren des Detektorarrays. Die Detektoren sind an eine elektronische Auswerteeinheit angeschlossen, die zur orts- und spektralaufgelösten Auswertung von erfassten Intensitäten der Raman- oder Fluoreszenzstrahlung sowie einer Durchführung einer Bildanalyse ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung und/oder Bewertung von Erzeugnissen oder Produkten. Dabei kann es sich um unterschiedliche Erzeugnisse oder Produkte handeln, die insbesondere industriell hergestellt werden bzw. worden sind. Bei einer Bewertung kann bevorzugt die Qualität überprüft und ggf. eine Klassifizierung, Sortierung oder Zuordnung durchgeführt werden.
  • Die optische Prüfung von industriellen Erzeugnissen erfolgt bisher auf verschiedenen Wegen:
    • • manuelle Sichtprüfung durch Personal
    • • Einsatz von Graustufen- oder Farbkameras, mit monochromatischer oder breitbandiger Beleuchtung
    • • spektrale Bildgebung (HSI) mit breitbandiger Beleuchtung
  • Dabei kann es zu Fehlern bei der Erkennung oder Bewertung kommen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass bestimmte Eigenschaften nicht erkannt werden konnten. Ein weiterer Nachteil ist der üblicherweise erforderliche Zeitaufwand, der auch durch eine begrenzt erreichbare Automatisierbarkeit hervorgerufen wird.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für die Erkennung und/oder Bewertung von Erzeugnissen oder Produkten anzugeben, mit denen deren Erkennbarkeit verbessert, die Bewertungsqualität und -sicherheit erhöht werden kann, was insbesondere mit hoher Produktivität erreicht werden soll.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Anspruch 5 definiert ein Verfahren. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden ein oder mehrere Erzeugnisse oder Produkte mit einem Laserstrahl, der von einer Laserstrahlquelle emittiert wird, so bestrahlt, dass an Oberflächen oder Bereichen der Oberfläche von Erzeugnissen oder Produkten eine Generierung von Raman- oder Fluoreszenzstrahlung erfolgt.
  • Die generierte Raman- oder Fluoreszenzstrahlung ist auf ein zur ortsaufgelösten Erfassung dieser Strahlung ausgebildetes Detektorarray gerichtet. Dabei können Detektoren des Detektorarrays in einer Reihenanordnung, die beispielsweise senkrecht zur Vorschubbewegungsrichtung eines Stromes von Erzeugnissen oder Produkten ausgerichtet oder in einer Reihen- und Spaltenanordnung angeordnet sein, mit der bevorzugt eine Erfassung über die Breite des Stromes möglich sein kann.
  • Auf die Erzeugnisse oder Produkte ist zumindest annähernd monochromatische elektromagnetische Strahlung, deren zentrale Wellenlänge so gewählt ist, dass keine Beeinflussung der Raman- oder Fluoreszenzstrahlung bei der Detektion erfolgt, bevorzugt über die Breite der vereinzelten Erzeugnisse oder Produkte, die von mehreren diese elektromagnetische Strahlung emittierenden Dioden emittiert ist, gerichtet.
  • Die einzelnen Detektoren des Detektorarrays sind zur ortsaufgelösten Erfassung von den Erzeugnissen oder Produkten reflektierten oder gestreuten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet.
  • Zwischen den Erzeugnissen oder Produkten und dem Detektorarray ist ein optischer Filter oder ein Strahlteiler angeordnet, das/der so ausgebildet ist, dass elektromagnetische Strahlung mit der Wellenlänge des Laserstrahls nicht auf die Detektoren des Detektorarrays auftrifft. Ein optischer Filter kann dabei ein Bandpass- oder Kantenfilter sein. Mit einem Strahlteiler kann elektromagnetische Strahlung aus dem Wellenlängenbereich der Laserstrahlung des Laserstrahls so abgelenkt werden, dass dieser Wellenlängenbereich der Laserstrahlung nicht auf Detektoren des Detektorarrays auftreffen kann.
  • Die Bestrahlung und Detektion erfolgt während einer Relativbewegung zwischen den Erzeugnissen oder Produkten, dem Fokusbereich des Laserstrahls, den elektromagnetische Strahlung emittierenden Dioden und den Detektoren des Detektorarrays. In der Regel werden die Erzeugnisse oder Produkte bewegt und alle anderen genannten Komponenten können starr befestigt sein. Es erfolgt nur eine Bewegung des Fokusbereichs des Laserstrahls über die Oberfläche oder Bereiche der Oberfläche von Erzeugnissen oder Produkten, wenn der Laserstrahl mit einem schwenk- oder drehbaren reflektierenden Element ausgelenkt wird.
  • Zumindest die Detektoren des Detektorarrays sind an eine elektronische Auswerteeinheit angeschlossen. Die elektronische Auswerteeinheit ist zur orts- und spektralaufgelösten Auswertung von mit Detektoren des Detektorarrays erfassten Intensitäten der Raman- oder Fluoreszenzstrahlung sowie einer Durchführung einer Bildanalyse zur Bestimmung der Form- und Positionserkennung einzelner Erzeugnisse oder Produkte ausgebildet.
  • Der Laserstrahl zur Anregung von Raman- oder Fluoreszenzstrahlung kann mittels mindestens eines um mindestens eine Achse schwenkbaren oder drehbaren reflektierenden Elements oder mittels einer linienförmigen optischen Linse, über die Breite in der Erzeugnisse oder Produkte angeordnet sind, gerichtet sein. Bei schwenkbaren reflektierenden Elementen kann es sich um so genannte Scanner- oder Galvo-Spiegel handeln. Ein drehbares reflektierendes Element kann über seinen Umfang verteilt mehrere ebene reflektierende Flächen aufweisen, auf die ein Strahl sukzessive während der Drehung gerichtet werden kann. Es kann die Form eines Polygonspiegels haben, an dessen Umfangsfläche mehrere reflektierende ebene Flächen in Drehrichtung nacheinander angeordnet sind.
  • Ein um mindestens eine Achse schwenkbares oder ein um eine Rotationsachse drehbares reflektierendes Element sollte so ausgebildet oder ansteuerbar sein, dass die Bewegung des Fokusbereichs des Laserstrahls bei der Generierung von Raman- oder Fluoreszenzstrahlung mit einer Frequenz erfolgt, die größer als die Frequenz ist, mit der die Detektion erfolgt.
  • Die elektronische Auswerteeinheit sollte vorteilhaft zur Erkennung spektraler Intensitätsunterschiede von mit Detektoren erfassten Intensitäten mindestens einer Wellenlänge und/oder zur Extraktion von Parametern, insbesondere mittels einer multivariaten oder chemometrischen Datenanalyse, bevorzugt mit einer Hauptkomponentenanalyse, Diskriminanzanalyse, Stützvektormethode, einem neuronalen Netz, Clusteranalyse, random forest Methode ausgebildet sein.
  • Für die Detektion können klassische Hyperspectral Image Systeme (HSI-Systeme) genutzt werden. Dabei können preiswerte Detektoren auf Silizium-Basis eingesetzt werden. Die jeweiligen zu sortierenden Proben können mit Hilfe eines Laserstrahls optisch, berührungslos angeregt werden. Je nach Material kommt es dabei zur Anregung von RAMAN-Streuung oder Fluoreszenz. Die Laserwellenlänge sollte so ausgewählt werden, dass
    1. a) im optimalen Bereich der Detektoren die Signale der RAMAN-Streuung/Fluoreszenz erfasst werden können. Dies kann der Bereich mit der höchsten Quanteneffizienzsein.
    2. b) ein weiterer Bereich des Detektorarrays kann für die Formerkennung genutzt werden, die Zentralwellenlänge (ZWL) einer Zeile mit dessen Dioden zumindest annähernd monochromatische elektromagnetische Strahlung emittiert werden kann, kann so gewählt werden, dass keine Beeinflussung der mit Detektoren erfassten RAMAN/Fluoreszenzsignale erfolgt.
  • So können beispielswiese Detektoren, die in einem Wellenlängenbereich zwischen 400 nm - 1000 nm empfindlich sind, Laserstrahlung bei einer Wellenlänge von 532 nm eingesetzt werden. Die Detektion von RAMAN/Fluoreszenz kann bis ca. 700 nm erfolgen und Dioden mit ZWL von 850 nm können zur Bestrahlung und dann für eine Bildanalyse genutzt werden.
  • Die spektralaufgelöst auf einzelnen Detektoren erfassten Daten können getrennt verarbeitet werden.
    1. a) Auswertung der (Raman-/Fluoreszenz)Spektren
    2. b) Separierung der Daten aus der Dioden-Anregung zur Form- und Lage/Positionserkennung bzw. zur Bildanalyse
  • Aus den mit den Detektoren ortsaufgelöst erfassten Spektren können die für die jeweilige Aufgabe notwendigen Parameter extrahiert werden. Diese können sowohl aus spektralen Intensitätsunterschieden (bei einer oder mehrerer Wellenlängen) gewonnen werden, als auch als eindeutiges Kriterium einer multivariaten/chemometrischen Datenanalyse (z.B. Hauptkomponentenanalyse, Diskriminanzanalyse, Stützvektormethode, neuronale Netze [deep learning Methoden], Clusteranalyse, random forest Methoden etc.).
  • Die ermittelten Form-, Farb-, Schicht-, Oberflächen-, Material- und Positions-/Lageparameter bzw. gewonnenen Daten aus der Bildanalyse können wiederum gemeinsam mit den aus der spektralen Auswertung gewonnenen Erkenntnissen für eine weitergehende Probenklassifizierung/Probenbewertung bei Proben, die mit mehreren Erzeugnissen oder Produkten gebildet sind, genutzt werden.
    • • Der Einsatz der Hyperspektraltechnik bzw. bildgebender Spektroskopie ermöglicht die flächige (lateral aufgelöste) Charakterisierung anhand
      • o der Auswertung von Spektren (Transmission oder(/und) Reflexion), die gleichzeitig an unterschiedlichen Orten einer mit Erzeugnissen oder Produkten gebildeten Probe gemessen wurden (hier in einer Linie)
      • o einer Relativbewegung Probe/Detektorarray
    • • Voraussetzungen
      • o der Laserstrahl (kohärente, monochromatische Punktquelle) kann mittels eines Scannerspiegels (Galvanoscanner oder Rotationsspiegel) über die Breite des mit Erzeugnissen oder Produkten gebildeten Stromes oder auf die Oberfläche einzelner Erzeugnisse oder Produkte geführt werden, was mit deutlich höherer Geschwindigkeit als die Aufnahmefrequenz erfolgen sollte
        • ■ alternativ kann auch eine optische Linienlinse verwendet werden, damit sinkt die pro Ortspunkt punktuell, pro Zeiteinheit eingebrachte Intensität
      • o der Laserstrahl kann schräg oder senkrecht über einen dichroitischen Strahlteiler eingebracht werden
      • o ein optisches Kanten- oder Notchfilter kann vor dem HSI-System angeordnet sein, mit dem die Anregungswellenlänge für die Detektoren ausgeblendet werden kann, da es sonst zu Überbelichtung und Signalüberlagerung kommen kann
      • o Dioden, beispielsweise einer Diodenzeile können einseitig oder zweiseitig einer Beobachtungslinie eingebracht werden, der Winkel ist variabel (ggf. muss Abschattung beachtet werden)
  • Durch die intrinsische Kombination aus maschineller Bildgebung (Dioden-Zeilen) und bildgebender Spektroskopie (HSI-System) für die Bewertung kann eine komplexe Ermittlung von Bewertungsmerkmalen, insbesondere unter Einbeziehung von Form/ Gleichmäßigkeit der unterschiedlichen Erzeugnisse oder Produkte erreicht werden.
  • Die Erfindung liegt daher, basierend auf einer Laseranregung, die gleichzeitige Erfassung von RAMAN- und/oder Fluoreszenz-Signalen sowie von Daten zur Formerkennung/Bilderfassung in einem ungenutzten Spektralbereich von Detektoren zugrunde. Dies musste bislang in zwei getrennten optischen Prüfsystemen (Spektroskopie-System + machine vision System) vorgenommen werden. Dies ermöglicht eine völlig neue Art der optischen Prüfung von Oberflächen, Bauteilen (allg.: industriellen Erzeugnissen).
  • Mit der Erfindung können nachfolgende vorteilhafte Wirkungen erreicht werden:
    • a.
      1. i. doppelte Auslegung von optischen Inspektionssystemen entfällt (keine doppelte Software, doppelte Prozesseinbindung etc.)
      2. ii. intrinsische Kombination aus maschineller Bildgebung und bildgebender Spektroskopie
      3. iii. komplexe Qualitätsbeurteilungen und Ermittlung komplexer Qualitätsmerkmale, insbesondere wenn Form/Lage/Gleichmäßigkeit in der Fläche mit einbezogen werden müssen
      4. iv. geringer Platzbedarf bei Prozesseinbindungen
      5. v. Oberfläche wird berührungslos und kontaminationsfrei untersucht
      6. vi. schnelle, vollständige und automatisierbare Qualitätskontrolle und inline-Überwachungen direkt an oder in der Produktion
  • Die Erfindung kann bei der Qualitäts- und Prozesskontrolle industrieller Erzeugnisse, wie
    • • Gläser, Folien, Holz, keramische und metallische Oberflächen, Beschichtungen und Lacke
    • • strukturierte Oberflächen bzw. strukturierte Bauteile/Produkte
    • • Reinheits-/Sauberkeitsprüfung
    • • komplexe technische Bauteile
    im Automobilbau, Flugzeugbau, Apparate- und Gerätebau, Halbleiterindustrie, Beschichter, Hersteller optischer Gläser eingesetzt werden.
  • Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
  • Dabei zeigt:
    • 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung.
  • In 1 ist lediglich der optische Teil der Vorrichtung gezeigt und es ist auf die Darstellung der elektronischen Auswerteinheit verzichtet worden.
  • Mit einer Laserstrahlungsquelle 2 wird ein Laserstrahl 1 mit einer Wellenlänge von 532 nm über ein um eine Achse schwenkbares den Laserstrahl 1 reflektierendes Element 6 über einen Strom, der mit Produkten 3 gerichtet. Der Brennfleck des Laserstrahls 1 wird dabei über die gesamte Breite des sich in eine Richtung bewegenden Stromes, der mit den Produkten 3 gebildet ist, gerichtet. Die Bewegung des Brennflecks erfolgt dabei senkrecht zur Vorschubbewegungsrichtung des Stromes. Durch diese Bestrahlung wird Ramanstreuung generiert und/oder Fluoreszenzstrahlung angeregt.
  • Gleichzeitig erfolgt eine linienförmige Bestrahlung des Stromes mit elektromagnetischer Strahlung, die von einer Reihenanordnung von Dioden 7 emittiert wird. Diese elektromagnetische Strahlung hat eine Zentralwellenlänge von 850 nm und eine Streuung um diese Wellenlänge von ± 10 %. Bevorzugt erfolgt diese Bestrahlung im Bereich der Oberflächen der Produkte 3, in dem keine Ramanstreuung oder Fluoreszenzstrahlung mehr detektiert wird.
  • Oberhalb des bestrahlten Bereichs ist ein Detektorarray 4 angeordnet, das mit mehreren in einer Reihen- oder in einer Reihen- und Spaltenanordnung angeordneten Detektoren gebildet ist. Die Detektoren sind so ausgebildet, dass sie eine orts- und spektralaufgelöste Erfassung von Intensitäten ermöglichen.
  • Es ist somit eine spektrale ortsaufgelöste Analyse und eine ortsaufgelöste Bildanalyse möglich.
  • Die Messsignale der einzelnen Detektoren werden einer nicht dargestellten elektronischen Auswerteeinheit zugeführt, mit der eine Auswertung von Produkten 3 beispielsweise aus bestimmten Materialien oder mit bestimmten Formen bzw. Farben/Farbkombinationen durchgeführt werden kann.
  • Um eine nahezu störungsfreie Detektion der Messsignale zu ermöglichen ist zwischen dem mit dem Laserstrahl 1 bestrahlten Bereich und dem Detektorarray 4 ein optischer Filter 5 angeordnet, mit dem verhindert werden kann, dass reflektierte und gestreute Laserstrahlung auf die Detektoren des Detektorarrays 4 auftreffen und die eigentlichen Messsignale negativ beeinträchtigen kann. Das optische Filter 5 ist bei diesem Beispiel ein Kantenfilter, das lediglich für elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von größer als 532 nm nahezu vollständig transparent ist.
  • Die Auswertung kann mittels PC erfolgen. Die erfassten Daten des Detektors müssen über eine ausreichend schnelle Datenverbindung übertragen werden. Die Software muss in der Lage sein, die Daten mit der Geschwindigkeit der Erfassung auszuwerten. Die Vorgehensweise zur Auswertung kann dabei fest definiert als ,Rezept‘ vorliegen, oder sie ist vorab frei definiert worden. Idealerweise werden nur die Ergebnisse der Auswertung gespeichert, die Originaldaten werden verworfen. Neben den Ergebnissen der Erkennung können ebenso weitere Daten wie Lageinformation und Zeitstempel erfasst und weitergegeben werden.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur Erkennung und/oder Bewertung von Erzeugnissen oder Produkten, bei der Erzeugnisse oder Produkte (3) mit einem Laserstrahl (1), der von einer Laserstrahlquelle (2) emittiert wird, bestrahlt sind, so dass an Oberflächen der Erzeugnisse oder Produkte (3) eine Generierung von Raman- oder Fluoreszenzstrahlung erfolgt und die generierte Raman- oder Fluoreszenzstrahlung auf ein zur ortsaufgelösten Erfassung dieser Strahlung ausgebildetes Detektorarray (4) gerichtet ist und auf die Erzeugnisse oder Produkte (3) zumindest annähernd monochromatische elektromagnetische Strahlung, deren zentrale Wellenlänge so gewählt ist, dass keine Beeinflussung der Raman- oder Fluoreszenzstrahlung bei der Detektion erfolgt, über die Oberfläche oder Bereiche der Oberfläche der jeweiligen Erzeugnisse oder Produkte (3), die von mehreren diese elektromagnetische Strahlung emittierenden Dioden (7) emittiert ist, gerichtet ist und Detektoren des Detektorarrays (4) zur ortsaufgelösten Erfassung von den Erzeugnissen oder Produkten (3) reflektierten oder gestreuten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet sind und zwischen den Erzeugnissen oder Produkten (3) und dem Detektorarray (4) ein optisches Filter (5) oder ein Strahlteiler angeordnet ist, das/der so ausgebildet ist, dass elektromagnetische Strahlung mit der Wellenlänge des Laserstrahls (1) nicht auf die Detektoren des Detektorarrays (4) auftrifft; wobei die Bestrahlung und Detektion während einer Relativbewegung zwischen den Erzeugnissen oder Produkten (3), dem Fokusbereich des Laserstrahls (1), den elektromagnetische Strahlung emittierenden Dioden (7) und den Detektoren des Detektorarrays (4) erfolgt und zumindest die Detektoren des Detektorarrays (4) an eine elektronische Auswerteeinheit angeschlossen sind und die elektronische Auswerteeinheit zur orts- und spektralaufgelösten Auswertung von mit den Detektoren des Detektorarrays erfassten Intensitäten der Raman- oder Fluoreszenzstrahlung sowie einer Durchführung einer Bildanalyse zur Bestimmung der Form-, Farbe und/oder Oberflächenerkennung einzelner Erzeugnisse oder Produkte (3) ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (1) mittels eines um mindestens eine Achse schwenkbaren oder drehbaren reflektierenden Elements (6) oder mittels einer linienförmigen optischen Linse, über die Breite in der Erzeugnisse oder Produkte (3) angeordnet sind, gerichtet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Auswerteeinheit zur Erkennung spektraler Intensitätsunterschiede von mit Detektoren erfassten Intensitäten mindestens einer Wellenlänge und/oder zur Extraktion von Parametern, insbesondere mittels einer multivariaten Datenanalyse, bevorzugt mit einer Hauptkomponentenanalyse, Diskriminanzanalyse, Stützvektormethode, einem neuronalen Netz, einer Clusteranalyse, random forest Methode ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein um mindestens eine Achse schwenkbares oder ein um eine Rotationsachse drehbares reflektierendes Element so ausgebildet oder ansteuerbar ist, dass die Bewegung des Brennflecks des Strahls (1) bei der Generierung von Raman- oder Fluoreszenzstrahlung mit einer Frequenz erfolgt, die größer als die Frequenz ist, mit der die Detektion erfolgt.
  5. Verfahren zur Erkennung und/oder Bewertung von Erzeugnissen oder Produkten (3) mit einem Laserstrahl (1), der von einer Laserstrahlquelle (2) emittiert wird, so bestrahlt werden, dass an Oberflächen oder Bereichen der Oberfläche der jeweiligen Erzeugnisse oder Produkte (3) eine Generierung von Raman- oder Fluoreszenzstrahlung erreicht wird, die generierte Raman- oder Fluoreszenzstrahlung wird auf ein zur ort- und spektralaufgelösten Erfassung dieser Strahlung ausgebildetes Detektorarray (4) gerichtet und auf die Erzeugnisse oder Produkte (3) wird zumindest annähernd monochromatische elektromagnetische Strahlung, die von mehreren diese elektromagnetische Strahlung emittierenden Dioden (7) emittiert wird, gerichtet, deren zentrale Wellenlänge so gewählt ist, dass keine Beeinflussung der Raman- oder Fluoreszenzstrahlung bei der Detektion erfolgt und mit einem zwischen den Erzeugnissen oder Produkten (3) und dem Detektorarray (4) angeordneten optischen Filter (5) oder einem Strahlteiler verhindert wird, dass keine elektromagnetische Strahlung mit der Wellenlänge des Laserstrahls (1) auf die Detektoren des Detektorarrays (4) auftrifft; wobei die Bestrahlung und Detektion während einer Relativbewegung zwischen den Erzeugnissen oder Produkten (3), dem Fokusbereich des Laserstrahls (1), den elektromagnetische Strahlung emittierenden Dioden (7) und den Detektoren des Detektorarrays (4) durchgeführt wird und zumindest die Detektoren des Detektorarrays (4), die zur orts- und spektralaufgelösten Erfassung von den Erzeugnissen oder Produkten (3) der Raman- oder Fluoreszenzstrahlung sowie der reflektierten und gestreuten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet sind, an eine elektronische Auswerteeinheit angeschlossen sind und mit der elektronischen Auswerteeinheit, die zur orts- und spektralaufgelösten Auswertung von mit Detektoren des Detektorarrays erfassten Intensitäten ausgebildet ist, wird die ortsaufgelöst erfasste Raman- oder Fluoreszenzstrahlung ausgewertet sowie eine Bildanalyse zur Bestimmung der Form-, Farb- und/oder Positionserkennung einzelner Erzeugnisse oder Produkte (3) durchgeführt.
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5073495A (en) * 1988-10-21 1991-12-17 Large Scale Biology Corporation Apparatus for isolating cloned vectors and cells having a recovery device
DE4426490A1 (de) * 1993-07-27 1995-02-23 Hohla Kristian Aufbau zur Anwendung der Laserfunkenspektroskopie zur Materialerkennung verschmutzter bewegter Metallteile
US5508200A (en) * 1992-10-19 1996-04-16 Tiffany; Thomas Method and apparatus for conducting multiple chemical assays
US6284546B1 (en) * 1994-06-16 2001-09-04 Dade Behring Marburg Gmbh Method and device for photodetection
US20020001813A1 (en) * 1998-01-20 2002-01-03 Seth Taylor Gel pad arrays and methods and systems for making them
WO2004034057A2 (en) * 2002-10-08 2004-04-22 Biotrove, Inc. System and method for high throughput screening of droplets
WO2004063729A1 (de) * 2003-01-10 2004-07-29 Schott Ag Verfahren und vorrichtung zur selektion von recyclingglas
DE102008059788A1 (de) * 2008-12-01 2010-08-19 Olympus Soft Imaging Solutions Gmbh Analyse und Klassifizierung insbesondere biologischer oder biochemischer Objekte auf Basis von Zeitreihen-Bildern, anwendbar bei der zytometrischen Time-Lapse-Zellanalyse in der bildbasierten Zytometrie
EP2335837A1 (de) * 2009-12-08 2011-06-22 Titech GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Abtrennung von schweren, mit unerwünschten Zusammensetzungen anfallenden Brocken
DE102016114465A1 (de) * 2016-08-04 2018-02-08 Hydro Aluminium Rolled Products Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Legierungsanalyse von Schrottfragmenten aus Metall

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7181055B2 (en) * 2003-08-15 2007-02-20 Holger Lange Systems and methods for registering reflectance and fluorescence hyperspectral imagery
CA2685158C (en) * 2007-04-25 2017-09-26 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Agricture Simultaneous acquisition of fluorescence and reflectance imaging techniques with a single imaging device
WO2012139088A2 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Accusentry, Inc. System and method for generating multiple, interlaced images using a single scanning camera with multiple, alternating light sources
WO2013087649A1 (en) * 2011-12-12 2013-06-20 Visys Nv A system and a method for individually inspecting objects in a stream of products and a sorting apparatus comprising such system

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5073495A (en) * 1988-10-21 1991-12-17 Large Scale Biology Corporation Apparatus for isolating cloned vectors and cells having a recovery device
US5508200A (en) * 1992-10-19 1996-04-16 Tiffany; Thomas Method and apparatus for conducting multiple chemical assays
DE4426490A1 (de) * 1993-07-27 1995-02-23 Hohla Kristian Aufbau zur Anwendung der Laserfunkenspektroskopie zur Materialerkennung verschmutzter bewegter Metallteile
US6284546B1 (en) * 1994-06-16 2001-09-04 Dade Behring Marburg Gmbh Method and device for photodetection
US20020001813A1 (en) * 1998-01-20 2002-01-03 Seth Taylor Gel pad arrays and methods and systems for making them
WO2004034057A2 (en) * 2002-10-08 2004-04-22 Biotrove, Inc. System and method for high throughput screening of droplets
WO2004063729A1 (de) * 2003-01-10 2004-07-29 Schott Ag Verfahren und vorrichtung zur selektion von recyclingglas
DE102008059788A1 (de) * 2008-12-01 2010-08-19 Olympus Soft Imaging Solutions Gmbh Analyse und Klassifizierung insbesondere biologischer oder biochemischer Objekte auf Basis von Zeitreihen-Bildern, anwendbar bei der zytometrischen Time-Lapse-Zellanalyse in der bildbasierten Zytometrie
EP2335837A1 (de) * 2009-12-08 2011-06-22 Titech GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Abtrennung von schweren, mit unerwünschten Zusammensetzungen anfallenden Brocken
DE102016114465A1 (de) * 2016-08-04 2018-02-08 Hydro Aluminium Rolled Products Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Legierungsanalyse von Schrottfragmenten aus Metall

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