DE102022109910A1

DE102022109910A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Sortierung von sich bewegenden Objekten

Info

Publication number: DE102022109910A1
Application number: DE102022109910.5A
Authority: DE
Inventors: Dominik Uhlich; Alexander Baumann; Helmut Löw; Walter Braumandl
Original assignee: Gabriel Chemie GmbH; SENSOR INSTR ENTWICKLUNGS und VERTRIEBS GmbH; Sensor Instr Systemtechnik GmbH; Sensor Instruments Entwicklungs und Vertriebs GmbH; Sensor Instruments Systemtechnik GmbH; Leuchtstoffwerk Breitungen GmbH
Current assignee: Gabriel Chemie GmbH; SENSOR INSTR ENTWICKLUNGS und VERTRIEBS GmbH; Sensor Instr Systemtechnik GmbH; Sensor Instruments Entwicklungs und Vertriebs GmbH; Sensor Instruments Systemtechnik GmbH; Leuchtstoffwerk Breitungen GmbH
Priority date: 2022-04-25
Filing date: 2022-04-25
Publication date: 2023-10-26

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zur Sortierung von sich bewegenden Objekten wie Kunststoffobjekten insbesondere im Rahmen eines Recyclings offenbart. Eine Detektion, ob in einem Objekt (200), das sich an einer Sendeeinheit (10) vorbeibewegt, ein bestimmter Marker vorhanden ist oder nicht, erfolgt basierend darauf, dass ein Zeitpunkt, zu dem eine Intensität einer Sekundäremission eine vorbestimmte Schwelle unterschreitet, detektiert und mit mehreren Referenzwerten verglichen wird. Bei einer Übereinstimmung kann so ohne aufwendige Bestimmung einer Abklingzeit das Vorhandensein des jeweiligen Markers rasch bestimmt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sortierung von sich bewegenden Objekten, insbesondere im Rahmen eines Recyclingprozesses.
Beim Recyceln bzw. der Wiederverwertung von Kunststoffen besteht eine der Aufgaben darin, die unterschiedlichen Kunststoffe sortenrein zu trennen. Dabei ist zu beachten, dass je nach Art der Wiederverwendung des Endprodukts nach Kunststoffart, Farbe und gegebenenfalls sogar nach dem Einsatzgebiet des Materials unterschieden werden sollte. Beispielsweise sollte verhindert werden, dass das Material einer Kunststoffflasche, deren Inhalt aus Reinigungschemikalien bestand, zukünftig in der Matrix einer Kunststoffflasche für den Lebensmittelbereich wiederverwendet wird.
Es ist bekannt, zerkleinertes Kunststoffmaterial über ein Förderband zuzuführen und mittels eines Linienscanners in Form einer Infrarotkamera Spektren aufzuzeichnen, die anschließend ausgewertet werden. Der in einem Segment mittels spezifischem Infrarotspektrum erkannte Kunststoff wird dann im Anschluss entsprechend aussortiert.
Die oben genannten Infrarotkameras sind jedoch zum einen in der Anschaffung relativ kostenintensiv, und zum anderen können sie nicht an jedem Ort eingesetzt werden. Beispielsweise ist an Rücknahmestationen in Supermärkten, an denen das Recyclinggut als ganze Kunststoffobjekte einzeln zugeführt wird, eine Separation von einzelnen Objekten erforderlich.
Die DE 10 2020 113 252 A1 offenbart Systeme und Verfahren zur Sortierung von Kunststoffen, bei denen ein Typ von Kunststoffobjekten durch Detektion der Intensitäten von reflektiertem Licht im Infraroten bei unterschiedlichen Wellenlängen bestimmt wird, wobei im Anschluss die Kunststoffobjekte nach den jeweiligen Typen sortiert werden. Dabei wird der Typ eines Kunststoffobjekts durch Vergleichen mindestens der detektierten NIR-Intensitäten mit einer Mehrzahl von Referenzgrößen bestimmt. Ferner kann ein Verwendungszweck des Kunststoffobjekts anhand einer Abklingzeit eines in dem Kunststoffobjekt enthaltenen Markers bestimmt werden. Eine Bestimmung einer solchen Abklingzeit bei sich vergleichsweise schnell bewegenden Objekten ist jedoch möglicherweise schwierig.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sortierung von sich bewegenden Objekten bereitzustellen, die eine problemlose Sortierung von sich vergleichsweise schnell bewegenden Objekten mit einem oder mehreren Markern, die eine Phosphoreszenz aufweisen, ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 9. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Einige der typischerweise verwendeten Marker mit einer Phosphoreszenz weisen Zeitkonstanten auf, die etwa zwischen 100 µs und 1500 µs liegen. Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck „Zeitkonstante“ oder auch (charakteristische) „Abklingzeit“ eine Zeit, innerhalb der eine Intensität einer Sekundäremission eines Markers von einem Ausgangswert unmittelbar nach einer Anregung auf einen Wert von 1/e des Ausgangswerts abnimmt. Unterschiedliche Marker weisen unterschiedliche Abklingzeiten bzw. Zeitkonstanten auf, so dass anhand einer Bestimmung einer Abklingzeit das Vorhandensein oder Fehlen eines bestimmten Markers festgestellt werden kann. Bei sich vergleichsweise schnell bewegenden Objekten, die sich beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von zwischen 1 m/s und 3 m/s an den jeweiligen Sensoren vorbeibewegen, kann es jedoch zu viel Zeit in Anspruch nehmen, beispielsweise eine gesamte Abklingkurve zur Bestimmung der Zeitkonstante aufzunehmen oder mehrere Messungen bei verschiedenen Zeitintervallen durchzuführen, um basierend auf einem Vergleich der gemessenen Intensitäten die Zeitkonstante zu bestimmen.
Gemäß der Erfindung wird insbesondere der Anfangsbereich der Abklingkurve der jeweiligen Marker betrachtet, wobei es ausreicht, die Intensität lediglich zu einem Zeitpunkt, der relativ nahe an dem Zeitpunkt, zu dem das Anregungslicht abgeschaltet wird, liegt, zu messen. Dies liegt daran, dass bereits anhand des Zeitpunkts, zu dem die gemessene Intensität eine vorbestimmte Schwelle unterschreitet, eine Aussage über die Abklingzeit des Markers getroffen werden kann. Mit anderen Worten, unterschiedliche Marker mit unterschiedlichen Abklingzeiten benötigen unterschiedliche Zeitdauern, bis die gemessene Intensität auf einen vorbestimmten Wert von beispielsweise 50% oder 1/e abgenommen hat. Somit kann durch eine Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem die jeweilige Schwelle unterschritten wird, eine Aussage über die Art des Markers, der in dem Objekt enthalten ist, getroffen werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, eine Analogschaltung zum Bestimmen des Zeitpunkts, zu dem die Schwelle unterschritten wird, zu verwenden. Insbesondere unter Verwendung eines sogenannten Time-To-Amplitude-Konverters kann über die Höhe eines bestimmten Analogsignals auf die seit dem Abschalten des Anregungslichts vergangene Zeit geschlossen werden. Die Komparatorschwelle kann dabei fix gewählt werden, sie kann aber auch über eine Sample-and-Hold-Schaltung unmittelbar nach dem Abschalten des Anregungslichts in Verbindung mit beispielsweise einem Spannungsteiler auf einen bestimmten Wert, etwa 1/e des Sample-and-Hold-Werts, eingestellt werden. Dann kann an einem Ausgang des Komparators die Zeitkonstante ermittelt werden, indem erneut ein Time-To-Amplitude-Konverter einen zur vergangenen Zeit proportionalen analogen Ausgangswert liefert.
Die Messgenauigkeit kann weiter verbessert werden, wenn zwei Zeitpunkte anhand von zwei im Voraus festgelegten Komparatorschwellen ermittelt werden. Dabei kann anstelle der Zeitpunkte, zu denen das Unterschreiten der jeweiligen Schwellen detektiert wird, ein Zeitintervall zwischen diesen Zeitpunkten verwendet werden. Das ermittelte Zeitintervall kann erneut mit mehreren, jeweils unterschiedlichen Markern zugeordneten Zeitintervallen verglichen werden, um das Vorhandensein eines bestimmten Markers zu detektieren.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Marker, die zum Erkennen unterschiedlicher Objekt, beispielsweise Kunststoffobjekte, verwendet werden, ein Anregungsspektrum aufweisen, das jeweils unterschiedlich ist. Das heißt, dass ein beispielsweise für eine Anregung mit blauem Licht entwickelter Marker beispielsweise nicht mit rotem oder NIR (Nahinfrarot) Licht angeregt werden kann. Umgekehrt gilt dies auch für weitere verwendete Marker, die mit rotem Licht oder mit NIR-Licht anregbar sind. Auf diese Weise können mehrere Anregungslichtquellen der Reihe nach angesteuert werden, und es kann sichergestellt werden, dass maximal einer der möglicherweise vorhandenen Marker angeregt wird. Dies erleichtert die Bestimmung der Abklingzeit. Darüber hinaus können so auch Kombinationen von Markern verwendet werden, um nacheinander das Vorhandensein mehrerer Marker unabhängig voneinander zu prüfen und auf diese Weise eine Kodierung (z.B. 0010, wenn lediglich einer von vier möglichen Markern vorhanden ist) zu bestimmen, die wiederum einem bestimmten Typ (der eines oder mehrere von einer Art eines Kunststoffmaterials, einer Farbe des Kunststoffmaterials und einem Verwendungszweck des Kunststoffmaterials angeben kann) des Objekts zugeordnet sein kann.
Eine weitere Erleichterung ergibt sich, wenn die Marker so ausgewählt sind, dass sie zwar mit unterschiedlichen Anregungslichtwellenlängen angeregt werden, jedoch die Sekundäremission im Wesentlichen in demselben Wellenbereich, beispielsweise im NIR-Bereich oberhalb von 1000 nm, erfolgt. Damit können dieselben Detektoren, beispielsweise InGaAs-Photodioden, verwendet werden, um die Sekundäremission unterschiedlicher Marker zu detektieren.
Eine weitere Optimierung bei der Detektion kann dadurch erzielt werden, dass vor den Anregungslichtquellen geeignete Filter angeordnet werden, die den Wellenlängenbereich, der emittiert wird, möglichst um eine Zentralwellenlänge begrenzen. Dabei können beispielsweise optische Cut-Off-Wellenlängen knapp oberhalb des Emissionsbereichs bzw. Bandpassfilter mit zur Lichtquelle in etwa gleicher Zentralwellenlänge eingesetzt werden. Umgekehrt kann bei dem Empfänger beispielsweise ein optisches Langpassfilter mit einer Cut-On-Wellenlänge bei ca. 1000 nm, sofern die Sekundäremission im NIR-Bereich erfolgt, vorgesehen werden.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Vorrichtung zur Sortierung von sich bewegenden Objekten gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine beispielhafte Darstellung von Anregungslichtpulsen in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen sowie einer Abklingkurve einer Sekundäremission;
3 eine beispielhafte Abklingkurve einer Sekundäremission mit zwei Detektionsschwellen;
4 eine beispielhafte Anordnung von Sende- und Empfangseinheiten für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematische Seitenansicht einer weiteren beispielhaften Vorrichtung zur Sortierung von sich bewegenden Objekten gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 eine Draufsicht bzw. eine schematische Anordnung einer Detektionseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung; und
7 eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Anordnung von zwei Sendeeinheiten zur Detektion von sich bewegenden Objekten gemäß der vorliegenden Erfindung.

Im Folgenden werden Ausführungsformen eines Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Sortierung von sich bewegenden Objekten unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
1 ist eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Vorrichtung 100 zur Sortierung von sich bewegenden Objekten 200, insbesondere im Rahmen eines Recyclingprozesses. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel sind die Sende-/Detektionseinheiten, die im Folgenden noch genauer beschrieben werden, in eine Sendeempfängereinheit 24 integriert, die unterhalb einer unter einem Winkel zur Horizontalen angeordneten transparenten Platte 26, beispielsweise eine Glasplatte, angeordnet ist.
Die Platte 26 wirkt aufgrund der Anordnung unter einem Winkel zur Horizontalen bzw. Vertikalen als eine Rutsche, auf der sich die Objekte 200, beispielsweise Kunststoffobjekte wie Kunststoffbecher, Kunststoffflaschen etc., aufgrund der Schwerkraft nach unten, d.h. an der Sendeempfängereinheit 24 vorbei bewegen. Es versteht sich, dass die Platte 26 nicht vollständig flach sein muss, sondern beispielsweise gekrümmt sein kann, so dass eine Rinne gebildet wird. In jedem Fall ist die Platte 26 jedoch zu einer Oberseite hin offen, das heißt, es ist möglich, die Objekte 200 von oberhalb der Platte 26 aus auf dieser anzuordnen. Die Objekte 200 können daher an einer geeigneten Stelle beispielsweise durch ein Förderband oder dergleichen auf die Platte 26 befördert werden. Es ist daher nicht notwendig, beispielsweise einzelne Objekte an einer bestimmten Stelle in eine geschlossene Form wie ein Rohr oder dergleichen einzuführen.
Die Sendeempfängereinheit 24 weist mindestens zwei, bevorzugt drei oder mehr unterschiedliche Anregungslichtquellen auf, die insbesondere in jeweils unterschiedlichen Wellenbereichen, die einander nicht überlappen, Anregungslicht aussenden. Bei einem Beispiel können die Lichtquellen eine blaue Lichtquelle (BLUE), eine rote Lichtquelle (RED) und eine NIR-Lichtquelle (NIR) aufweisen. Dabei kann, wie in 2 oben gezeigt ist, vorgesehen sein, dass eine Steuereinheit 14 der Vorrichtung 100 die Lichtquellen der Reihe nach ansteuert, so dass diese Lichtpulse zum Anregen eines oder mehrerer ggf. in dem Objekt 200 enthaltenen Marker aussenden. In der 2 oben ist eine beispielhafte Reihenfolge gezeigt, in der zunächst die rote Lichtquelle, dann die blaue Lichtquelle, anschließend die NIR-Lichtquelle und im Anschluss daran erneut die rote Lichtquelle usw. der Reihe nach angesteuert werden. Dabei versteht sich, dass eine zyklische Ansteuerung der einzelnen Lichtquellen allgemein kontinuierlich erfolgt, es sei denn, zusätzliche Sensoren sind stromaufwärts der Sendeempfängereinheit 24 vorgesehen, die ein Vorhandensein eines zu detektierenden Objekts feststellen. Häufig soll jedoch ein kontinuierlicher Strom von Objekten sortiert werden, so dass solche zusätzlichen Sensoren weggelassen werden können.
2 unten zeigt eine Abklingkurve einer Sekundäremission für den Fall, dass das Objekt 200 einen Marker aufweist, der mit rotem Anregungslicht (RED) zur Phosphoreszenz angeregt werden kann. Wenn die Steuereinheit 14 das Aussenden von Anregungslicht durch die in der Sendeempfängereinheit 24 vorgesehene Sendeeinheit stoppt, wird durch die ebenfalls darin vorgesehene Detektionseinheit eine Intensität der Sekundäremission detektiert, die zum Zeitpunkt t₀ des Stoppens eine Intensität INTO besitzt. Wenn nun die detektierte Intensität mit einer im Voraus eingestellten Schwelle THD 1 verglichen wird, kann durch geeignete analoge oder digitale Schaltungen ein Erreichen bzw. Unterschreiten der Schwelle THD1 zu einem bestimmten Zeitpunkt t₁ detektiert werden. Insbesondere entspricht der Zeitpunkt t₁ dem Zeitintervall, das zwischen dem Zeitpunkt des Stoppens des Aussendens des Anregungslichts und dem Unterschreiten der Schwelle THD1 verstreicht. Es versteht sich, dass nach einem erneuten Aussenden desselben Anregungslichtpulses dieselbe Detektion erneut durchgeführt wird, so dass entsprechende Zeitpunkte t₀` und t₁` erhalten werden, anhand derer ebenfalls der Zeitpunkt, zu dem die Schwelle THD 1 unterschritten wird, detektiert werden kann. Sofern die Geschwindigkeit des Objekts 200 derart ist, dass mehrere Messungen während der Bewegung des Objekts 200 vorbei an der Sendeempfängereinheit 24 durchgeführt werden können, kann so zur Verbesserung der Genauigkeit ein Mittelwert der jeweiligen Messungen gebildet werden. Für eine Sortierung reicht es jedoch aus, wenn die Detektion für jede der verwendeten Anregungslichtquellen in einer Zeit, während der ein Objekt die Sendeempfängereinheit 24 passiert, mindestens einmal durchgeführt werden kann (z.B. in der Zeit von einem ersten Ansteuern einer ersten Lichtquelle bis zu einem erneuten Ansteuern der ersten Lichtquelle, die einer Periode T entspricht).
Es versteht sich, dass unterschiedliche Marker, die beispielsweise nicht mit rotem Anregungslicht, sondern mit blauem Anregungslicht anregbar sind, eine unterschiedliche Abklingzeit bzw. Abklingkonstante aufweisen können als die Marker, die mit rotem Anregungslicht angeregt werden. Wenn daher in dem Objekt 200 beispielsweise ein anderer Marker, der mit blauem Anregungslicht anregbar ist, enthalten ist, unterscheidet sich der aufgrund dieser Anregung bestimmte Zeitpunkt t₁ von demjenigen, der für den Marker, der mit rotem Licht anregbar ist, bestimmt wird. Die Steuereinheit 14 kann verschiedene Zeiten t₁ abgespeichert haben oder aus einem geeigneten Speicher, der beispielsweise ein oder mehrere Tabellen oder Kennfelder enthält, die unterschiedliche Zeiten unterschiedlichen Markern zuordnen, abrufen. Basierend darauf kann die Steuereinheit 14 dann eine stromabwärts der Sendeempfängereinheit 24 vorgesehene Sortiervorrichtung 102 ansteuern, um das Objekt 200, für das die Detektion durchgeführt wurde, geeignet zu sortieren. Beispielsweise können eine oder mehrere Blasluftdüsen an einer geeigneten Stelle vorgesehen sein, um auf bekannte Weise beispielsweise die Platte 26 verlassende Objekte 200 in unterschiedliche Behälter (nicht gezeigt) zu befördern. Beispielsweise könnte ein Objekt mit rot anregbarem Marker nach links abgelenkt werden, eines mit blau anregbarem Marker nach rechts abgelenkt werden, ein Objekt ohne Marker nicht abgelenkt werden, usw. Es versteht sich, dass dabei eine geeignete zeitliche Ansteuerung der Sortiervorrichtung 102 durch die Steuereinheit 14 erfolgt. Eine derartige Sortierung unter Verwendung von einer oder mehreren Blasluftdüsen ist jedoch bekannt, so dass eine detaillierte Beschreibung hierin weggelassen wird. Wie eingangs bereits erwähnt, können bei anderen Ausführungsformen auch Kombinationen von Markern detektiert werden, um so eine Kodierung zu erhalten, die unterschiedliche Objekttypen angibt, anhand der dann die Sortierung erfolgen kann.
Die vorbestimmte Schwelle THD 1 kann ein im Voraus festgelegter Wert sein, insbesondere dann, wenn Anfangsintensitäten sämtlicher verwendeter Marker dieselbe Größenordnung aufweisen und bekannt sind, so dass geeignete Absolutwerte für die detektierte Intensität als die Schwelle bestimmt werden können. Ist dies jedoch nicht der Fall, ist bevorzugt, dass die Schwelle THD1 als ein bestimmter Prozentsatz der zum Zeitpunkt des Stoppens des Aussendens des Anregungslichts detektierten Intensität INTO (oder einer anderen geeigneten detektierten Bezugsgröße) festgelegt wird. Beispielsweise kann ein Prozentsatz von 50% von INTO oder 1/e von INTO verwendet werden. Im letzteren Fall entspricht die Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t₀ gerade der Abklingkonstanten τ des jeweiligen Markers.
3 zeigt ein weiteres Beispiel zur Bestimmung des Vorhandenseins bestimmter Marker. Bei dem in 3 gezeigten Beispiel werden zwei Schwellen THD1 und THD2 verwendet, um die Detektion durchzuführen. Dementsprechend können zwei Zeitpunkte t₁ und t₂ bzw. zwei Zeitintervalle zwischen dem Zeitpunkt t₀ und den Zeitpunkten, zu denen die jeweiligen Schwellen unterschritten werden, detektiert werden. Die entsprechende Tabelle bzw. der Speicher der Steuereinheit 14 kann dann mehrere Einträge aufweisen, in denen jeweiligen Markern Wertepaare, die aus den Zeitpunkten t₁ und t₂ bestehen, oder Zeitintervalle t₂-t₁ zugeordnet sind. Auch hier können bei einigen Ausführungsformen wie oben erläutert Kombinationen von Markern (Kodierungen) detektiert werden. Auf diese Weise kann eine möglicherweise genauere und/oder zuverlässigere Zuordnung der jeweiligen Marker zu den Messungen erfolgen. Auch hier können die Schwellen THD1 und THD2 im Voraus festgelegte Absolutwerte aufweisen, oder sie können in Abhängigkeit von der Intensität INTO zum Zeitpunkt des Stoppens des Aussendens von Anregungslicht eingestellt werden, beispielsweise auf Werte von 90% bis 60%, insbesondere 80% oder 70%, von INTO für THD1 und Werte von 40% bis 10%, insbesondere 30% oder 20%, von INTO für THD2.
Wie bereits im Vorhergehenden in Bezug auf 2 erläutert, kann die Steuereinheit 14 dazu ausgebildet sein, das Anregungslicht in einem ersten Wellenlängenbereich und in mindestens einem zweiten Wellenlängenbereich auszusenden, der mit dem ersten Wellenlängenbereich nicht überlappt, und zwar so, dass das zweite Anregungslicht eine vorgegebene Zeit nach dem Aussenden des ersten Anregungslichts ausgesandt wird. Dabei versteht sich, dass mehr als zwei unterschiedliche Wellenlängenbereiche verwendet werden können, d.h. mehr als zwei unterschiedliche Anregungslichtquellen verwendet werden können. Bevorzugt sind die Marker so ausgebildet, dass, obwohl ihre Anregungswellenlängenbereiche nicht überlappen, der Wellenlängenbereich des emittierten Sekundärlichts in einem gemeinsamen Wellenlängenbereich liegt, beispielsweise zwischen 900 nm und 1700 nm, d.h. im Nahinfrarotbereich (NIR-Bereich).
Bezüglich der Detektion der Zeitpunkte t₁ und ggf. t₂ versteht sich, dass für den Fall, dass kein Marker vorhanden ist, der durch eine Art von Anregungslicht angeregt werden kann (beispielsweise BLUE und NIR in 2), die Detektionsschaltung so ausgebildet ist, dass keine Ausgabe eines Zeitpunkts und/oder eines Detektionssignals, das ein Unterschreiten (Erreichen) einer Schwelle angibt, erfolgt. Im einfachsten Fall wird beispielsweise die Sortiervorrichtung 102 lediglich dann angesteuert, wenn eine erfolgreiche Detektion vorgenommen werden kann. Dabei können selbstverständlich im Rahmen der Messgenauigkeit Toleranzbereiche hinsichtlich der bestimmten Zeitpunkte vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Zuordnung zu einem bestimmten Marker erfolgen, wenn eine Abweichung von einem Referenzwert in der Tabelle oder dem Kennfeld kleiner als eine Schwelle (z.B. 10% oder dergleichen ist). Ist keine Zuordnung einer gemessenen Zeit möglich, kann keine Ansteuerung der Sortiereinheit 102 erfolgen, oder es kann der nächstliegende Referenzwert verwendet werden.
Die Neigung der Platte 26 kann so eingestellt sein, dass zum Zeitpunkt, zu dem die Objekte 200 die Sendeempfängereinheit 24 passieren, diese eine Geschwindigkeit zwischen 1 m/s und 5 m/s aufweisen, beispielsweise etwa 3 m/s. Die Neigung kann beispielsweise zwischen 30° und 60° zur Horizontalen betragen.
Wie bereits erwähnt, kann der Zeitpunkt, zu dem die Schwelle THD 1 (bzw. die Schwelle THD2) unterschritten wird, auf verschiedene Weise bestimmt werden, unter Einsatz geeigneter analoger oder digitaler Schaltungen. Bei einem Beispiel wird der Zeitpunkt t₁ anhand eines integrierten analogen Signals, das insbesondere einen konstanten Betrag aufweist, ermittelt. Dabei kann ein sogenannter Time-To-Amplitude-Konverter (TTA-Konverter) eingesetzt werden, so dass über eine Höhe bzw. einen Pegel des ermittelten Analogsignals auf die Zeitdifferenz rückgeschlossen werden kann. Das heißt, die Analogschaltung ist so ausgebildet, dass zum Zeitpunkt des Aussendens von Anregungslicht eine Integration eines konstanten beispielsweise Spannungssignals gestartet wird, in einem Komparator das detektierte Intensitätssignal mit einem der Schwelle THD1 entsprechenden Signal verglichen wird und bei einem Erreichen der Schwelle THD1 der Komparator ein Signal ausgibt, das die Integration stoppt. Auf diese Weise wird ein Integrationswert erhalten, der proportional zu der vergangenen Zeit ist. Dieser Wert kann dann direkt mit jeweiligen Referenzwerten verglichen werden, um das Vorhandensein eines bestimmten Markers zu bestimmen, oder er kann mit einem bestimmten Koeffizienten multipliziert werden, um basierend darauf einen Vergleich mit den Referenzwerten durchzuführen. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn mittels eines Spannungsteilers oder dergleichen eine Komparatorschwelle auf einen bestimmten Prozentsatz des anfangs ermittelten Analogwerts der detektierten Intensität eingestellt wird, beispielsweise unter Verwendung einer Sample-and-Hold-Schaltung. Es versteht sich, dass eine entsprechende Analogschaltung auch für den Fall verwendet werden kann, in dem ein Vergleich mit zwei Schwellen, wie in 3 gezeigt, durchgeführt wird.
Es ist von Vorteil, wenn die Sendeempfängereinheit 24 derart ausgebildet ist, dass sich die verschiedenen Sender in unmittelbarer Nähe zu den insbesondere gemeinsamen Empfängern befinden. In diesem Fall können zusätzliche optisch abbildende Komponenten weitestgehend weggelassen werden. Ein Beispiel für eine solche Anordnung ist in 4 gezeigt. 4 zeigt eine beispielhafte Sendeempfängereinheit 24, die mehrere Reihen bzw. Zeilen von Sendeeinheiten und Detektionseinheiten 12 aufweist. Die Sendeeinheiten und Detektionseinheiten 12 sind in 4 in Form von schräg verlaufenden Zeilen vorgesehen. Es versteht sich jedoch, dass die Zeilen auch horizontal oder vertikal in einer Matrixform angeordnet sein können.
Wie in 4 gezeigt, weist die beispielhafte Sendeempfängereinheit 24 integrierte Sendevorrichtungen 18, 20, 22 und Detektionseinheiten 12 auf, die jeweils zeilenweise angeordnet sind. Vorteilhafterweise ist jeweils eine Zeile von Detektionseinheiten 12 (beispielsweise Photodioden) zwischen benachbarten Reihen von Sendevorrichtungen (beispielsweise LED mit unterschiedlichen Emissionsbereichen) vorgesehen. So können beispielsweise NIR-LED 18, blaue LED 20 und rote LED 22 abwechselnd nebeneinander angeordnet sein, wobei sich zwischen denselben jeweils mehrere Photodioden bzw. Detektionseinheiten 12 befinden. Beim Aussenden der Anregungslichtpulse werden dabei sämtliche LED desselben Typs angesteuert, um einen möglichst großen Bereich des Objekts 200 zu beleuchten bzw. anzuregen. Wie oben beschrieben, erfolgt die Ansteuerung der unterschiedlichen LED der Reihe nach mit geeigneten zeitlichen Abständen zwischen den einzelnen Pulsen. Die Pulslänge der einzelnen Pulse kann dabei im Bereich zwischen 20 µs und 500 µs liegen, und die Zeit zwischen einzelnen Pulsen kann etwa zwischen 100 µs und 1500 µs betragen.
Unter Verwendung einer solchen beispielhaften Sendeempfängereinheit 24 kann eine Sortierung der Objekte 200 wie folgt durchgeführt werden. Zunächst kann ein Anregungslichtpuls im roten Wellenlängenbereich ausgesandt werden. Wenn das Objekt 200 einen Marker aufweist, der in diesem Bereich anregbar ist, erfolgt dann eine Aussendung von Sekundärlicht wie beispielsweise in 2 gezeigt. Auf die oben beschriebene Weise kann dann die zugehörige Zeit t₁ bzw. das zugehörige Zeitintervall bestimmt werden, und durch Vergleich mit mehreren, beispielsweise in einer geeigneten Tabelle vorgesehenen Werten kann dann der Typ des Markers ermittelt werden. Basierend darauf kann dann die Sortiervorrichtung 102 zum Befördern des Objekts 200 in einen zugeordneten Behälter angesteuert werden. Es versteht sich, dass im Rahmen dieser Detektion auch Lichtpulse im blauen bzw. im NIR-Wellenlängenbereich ausgesandt werden. Diese regen jedoch den im roten Wellenlängenbereich anregbaren Marker nicht an, so dass die Messung dadurch nicht beeinflusst wird. In diesem Zusammenhang versteht sich, dass die verwendete Schaltung geeignet ausgestaltet ist, dass, wenn ein Marker mit einem bestimmten Anregungswellenlängenbereich nicht vorhanden ist, kein Zeitintervall bzw. kein Zeitpunkt t₁ bestimmt wird. In diesem Fall erübrigt sich auch ein Vergleich mit den in der Tabelle hinterlegten Referenzwerten.
Es versteht sich, dass bei einigen Ausführungsformen mehrere der in 1 beispielhaft gezeigten Sendeempfängereinheiten 24 in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Objekte 200 nebeneinander (parallel) vorgesehen werden können (in 1, in Richtung der Normalen zur Blattebene). In dem Fall können dann alle der Sendeempfängereinheiten 24 zum selben Zeitpunkt (parallel bzw. synchronisiert) Lichtpulse aussenden, wobei dann wiederum die ggf. daraus resultierenden Sekundäremissionen ebenfalls parallel detektiert werden. Es versteht sich, dass dann entsprechend zu den mehreren Sendeempfängereinheiten 24 auch mehrere Vorrichtungen 102 zum Sortieren der Objekte 200 in der Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Objekte 200 vorgesehen werden, die geeignet angesteuert werden können. Der seitliche Abstand der Sendeempfängereinheiten 24 kann beispielsweise zwischen 20 mm und 50 mm liegen, beispielsweise 35 mm, so dass auch kleine Objekte 200 wie Kunststoffverpackungen sicher detektiert werden können.
Neben der Verwendung der oben beschriebenen Sendeempfängereinheit 24 in Verbindung mit der Platte 26, wie in 1 gezeigt, versteht sich, dass eine entsprechende Sende- bzw. Empfangsanordnung auch bei einem Transport der Objekte 200 beispielsweise auf einem Förderband verwendet werden kann. In diesem Fall ist, wie beispielsweise in 5 gezeigt, die Anordnung oberhalb einer Transportvorrichtung 30, beispielsweise ein Förderband, auf dem die Objekte 200 in einer Transportrichtung an einer Sendeeinheit 10 und der Detektionseinheit 12 vorbeibewegt werden, vorgesehen. Auch die in 5 gezeigte Ausführungsform einer Sortiervorrichtung 110 weist die Sendeeinheit 10 zum Aussenden von Anregungslicht in Richtung eines der Objekte 200 und die Detektionseinheit 12 zum Detektieren einer Intensität eines von dem Objekt aufgrund der Anregung emittierten Sekundärlichts auf. Eine geeignet ausgebildete Sortiervorrichtung 102 zum Sortieren des Objekts sowie die Steuereinheit 14 sind ebenfalls vorgesehen. Die Steuerung 14 ist erneut ausgebildet zum Ansteuern der Sendeeinheit zum Aussenden des Anregungslichts in Richtung des Objekts 200, Stoppen des Aussendens von Anregungslicht durch die Sendeeinheit 10, Erhalten der durch die Detektionseinheit 12 detektierten Intensität des Sekundärlichts nach dem Stoppen des Aussendens des Anregungslichts, Bestimmen eines ersten Zeitpunkts t₁, zu dem die detektierte Intensität eine erste Schwelle THD1 unterschreitet, und Ansteuern der Sortiervorrichtung 102 zum Sortieren des Objekts 200 basierend zumindest zum Teil auf dem ersten Zeitpunkt t₁.
Wie in 5 schematisch gezeigt, kann die Sendeeinheit 10 erneut mehrere Zeilen von Sendevorrichtungen aufweisen, beispielsweise mehrere Zeilen von NIR-LED, roten LED und blauen LED. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel sind die mehreren Zeilen von LED beispielsweise seitlich versetzt zu dem Objekt 200 auf dem Förderband 30 (d.h. in 5 in einer Richtung senkrecht zur Blattebene hinter dem Objekt 200) vorgesehen. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass eine zweite, identische Sendeeinheit 10 auf der anderen Seite des Objekts 200 vorgesehen werden kann, so dass eine Abdeckung der Objekte 200 erhöht wird bzw. eine Intensität des ausgesandten Anregungslichts erhöht werden kann.
Wie in 5 gezeigt, ist dabei vorteilhafterweise eine Optik 32, beispielsweise eine Zylinderlinse, vor der Sendeeinheit 10 angeordnet. Die Optik 32 ist zum Begrenzen des Anregungslichts in einer transversalen Richtung (eine Richtung senkrecht zu der Anordnungsrichtung der jeweiligen Zeilen; bei dem in 5 gezeigten Beispiel ist diese Richtung parallel zur Transportrichtung) ausgebildet, so dass das Anregungslicht in Form eines Lichtbands auf das Objekt 200 trifft. Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform verläuft das Lichtband auf dem Objekt in Richtung der Normalen zur Blattebene. Es versteht sich jedoch, dass bei einer schrägen Anordnung der Sendevorrichtungen das Lichtband auf dem Objekt unter einem Winkel dazu verlaufen könnte. Die Optik 32, beispielsweise die Zylinderlinse, kann so ausgebildet sein, dass die unterschiedlichen Lichtbänder, die durch die aufeinanderfolgende Ansteuerung der unterschiedlichen LED-Zeilen erzeugt werden, an im Wesentlichen derselben Position in der Transportrichtung auf das Objekt 200 oder eine Referenzebene parallel zu dem Förderband 30 (z.B. das Förderband selbst) treffen.
Bei dem in 5 gezeigten Beispiel ist ferner eine weitere Optik 34, beispielsweise eine Linse mit einer Apertur zwischen 30 mm und 150 mm, beispielsweise 100 mm, vor der Detektionseinheit 12 angeordnet, die das Objekt 200 bzw. das von diesem ausgesandte Sekundärlicht auf die Detektionseinheit 12 abbildet. Wie in 6 gezeigt, kann die Detektionseinheit 12 beispielsweise als eine Photodiodenmatrix mit mehreren Detektionsbereichen 1 bis 6 ausgebildet sein, die in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung bzw. Bewegungsrichtung der Objekte 200 nebeneinander angeordnet sind. Ein Abstand der Sendeeinheit 10 bzw. der Detektionseinheit 12 kann beispielsweise 200 mm bis 500 mm, insbesondere etwa 300 mm betragen. Eine Detektionslänge in der Objektebene kann z.B. etwa 500 mm bei einem Abstand von 300 mm betragen. Es versteht sich, dass die zeilenweise Anordnung der einzelnen Sendevorrichtungen erneut diagonal in einer entsprechenden Matrixform sein kann oder entlang der Zeilen bzw. Spalten solch einer Matrix. Auch hier versteht sich, dass mehrere Sende-/Detektionseinheiten parallel in Richtung senkrecht zu der Transportrichtung über der Transportvorrichtung 30 angeordnet werden können, wobei dann erneut mehrere Sortiereinheiten an geeigneten Stellen am Ende der Transportvorrichtung 30 vorgesehen und durch die Steuereinheit 14 auf geeignete Weise angesteuert werden.
7 zeigt eine Modifikation der in 5 gezeigten Vorrichtung 110, bei der zwei Sendeeinheiten 10 in der Transportrichtung jeweils vor und nach der Detektionseinheit 12 angeordnet sind. Auch hier sind die Sendeeinheiten 10 bzw. die Optiken 32 derart angeordnet, dass Anregungslicht in Form eines schmalen Bands, das sich erneut in Richtung der Normalen zur Blattebene erstreckt, auf das Objekt 200 trifft. Bei einigen Ausführungsformen können die einzelnen LED-Zeilen bei unterschiedlichen Winkeln zur Vertikalen angeordnet sein, beispielsweise bei 15°, 20° und 25° zur Vertikalen und so ausgerichtet, dass die einzelnen Lichtbänder im Wesentlichen in Transportrichtung auf dieselbe Stelle des Objekts 200 oder der oben erwähnten Referenzebene treffen. Ggf. kann für jede Zeile eine eigene Zylinderlinse zum Fokussieren des ausgesandten Lichts auf das Objekt 200 vorgesehen sein. Ferner ist erneut die Optik 34 vor der Detektionseinheit 12 vorgesehen. Es versteht sich, dass es nicht notwendig ist, die Sendeeinheit 10 vor und hinter der Detektionseinheit 12 in der Transportrichtung vorzusehen, sondern dass es ausreicht, dass lediglich eine Sendeeinheit 10 vorhanden ist.
Es versteht sich, dass zusätzlich zu den oben beschriebenen Sendevorrichtungen, beispielsweise den Sendevorrichtungen 18, 20, 22, weitere Sendevorrichtungen als Teil der Sendeeinheit 10 vorgesehen sein können. Beispielsweise könnten mehrere weitere NIR-Sendevorrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise in einer weiteren Zeile der Sendeeinheit 10 und im Wechsel zueinander. Auf diese Weise könnte ähnlich wie in der eingangs erwähnten DE 10 2020 113 252 A1 eine weitere Bestimmung eines Typs oder eines Verwendungszwecks des Objekts 200 basierend auf einem Reflexionsverhalten beispielsweise im NIR-Bereich durchgeführt werden. Insbesondere könnte so, ggf. in Verbindung mit dem einen oder den mehreren Zeitpunkten t₁ bzw. t₂, die detektiert werden, ein Mehrbereichsverfahren verwendet werden, um durch einen Vergleich mit Referenzvektoren bestimmte Marker bzw. bestimmte Kunststoffarten und Verwendungszwecke zu detektieren. Auf diese Weise ist eine noch differenziertere Unterscheidung zwischen einzelnen Kunststoffarten bzw. deren Verwendungszwecken möglich. Bei diesen zusätzlichen Messungen wird im Allgemeinen kein Nachleuchten aufgrund einer Anregung detektiert, sondern es werden reflektierte Intensitäten gemessen, während entsprechendes Primärlicht emittiert wird. Beispielsweise könnten zusätzlich zu der in 7 gezeigten Sendeeinheit eine oder mehrere weitere LED-Zeilen jeweils winkelversetzt in Bezug auf die Vertikale vorgesehen werden (beispielsweise mit Winkelabständen von etwa 5°), die zum Aussenden von Licht in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen vorgesehen sind (z.B. mehrere unterschiedliche IR-Bereiche). Es versteht sich, dass auch die Zeilen der Sendeeinheit 10 zu diesem Zweck verwendet werden können. Ferner kann auch eine Farbe des Objekts 200 basierend auf der Reflexion im sichtbaren Wellenlängenbereich bestimmt und zur Sortierung verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Kunststoffart des Objekts 200 basierend zumindest zum Teil auf den detektierten Intensitäten (z.B. NIR1, NIR2 und NIR3 für drei NIR-Bereiche) oder davon abgeleiteten normierten Werten (z.B. nir1 = NIR1/(NIR1+NIR2+NIR3), nir2 = NIR2/(NIR1+NIR2+NIR3) und nir3 = NIR3/(NIR1+NIR2+NIR3)) bestimmt werden, und die Sortiervorrichtung 102 kann ferner basierend darauf geeignet angesteuert werden.
Insbesondere in Verbindung mit der in 7 gezeigten Ausführungsform ermöglicht die Verwendung einer Detektionseinheit 12, wie sie beispielsweise in 6 gezeigt ist, eine weiter vorteilhafte Bestimmung einer Abmessung des Objekts 200, an dem die Detektion vorgenommen wird. Das heißt, für den Fall, dass die Detektionseinheit 10 wie beispielsweise in 6 gezeigt mehrere in einer ersten Richtung R1 (im Wesentlichen parallel zur Transportrichtung) benachbarte Detektionsbereiche a, b, c, d und e aufweist, beispielsweise in Form von mehreren nebeneinander angeordneten Zeilen von Fotodioden, kann die Steuereinheit 14 ferner dazu ausgebildet sein, ein oder mehrere Detektionsbereiche, in denen das Sekundärlicht detektiert wird, zu bestimmen. Wie oben bereits erläutert, können beispielsweise die einzelnen Zeilen von Sendevorrichtungen versetzt zu der Detektionseinheit 12, das heißt unter einem Winkel zur Vertikalen, vor und ggfls. auch hinter der Detektionseinheit 12 in der Transportrichtung angeordnet sein. Die ein oder mehreren Sendeeinheiten 10, ggfls. in Verbindung mit der Optik 32, können dabei so angeordnet sein, dass bei einem Auftreffen des ausgesandten Anregungslichts auf eine Referenzposition P, beispielsweise eine Position auf dem Förderband 30 oder eine Position in einem bestimmten Abstand davon (beispielsweise entsprechend einer Referenzhöhe von Objekten 200), das aufgrund der Anregung oder Reflexion emittierte Sekundärlicht auf eine bestimmte Detektorzeile trifft. Beispielsweise könnte für den Fall, dass das ausgesandte Licht an der Referenzposition reflektiert wird bzw. von der Referenzposition aus das Anregungslicht emittiert wird, die Detektion in der Detektorzeile c erfolgt, während in den übrigen Detektorzeilen keine Detektion erfolgt.
Anhand der in den 6 und 7 gezeigten Konfigurationen ist ersichtlich, dass bei einer Reflexion bzw. Emission von Sekundärlicht an einer zu der Referenzposition P unterschiedlichen Position (beispielsweise aufgrund einer Abmessung des Objekts in vertikaler Richtung bzw. einer Höhenrichtung R2) das von einer Sendeeinheit 10 ausgesandte Lichtband in der Transportrichtung weiter vorne oder weiter hinten auf das Objekt 200 trifft, was in 7 durch eine gestrichelte Linie angegeben ist. Angenommen, die Referenzposition P wäre als ein bestimmter Abstand von dem Förderband 30 eingestellt, so dass das von der vorderen Sendeeinheit 10 emittierte Anregungslicht exakt unterhalb der Detektionseinheit 12 auf die Oberfläche eines Objekts 200 trifft, das eine bestimmte Höhe (Dicke) aufweist. Die Detektion durch die Detektionseinheit 12 würde dann, wie erwähnt, beispielsweise in der Detektorzeile c erfolgen. Wenn sich jedoch nun die Höhe des Objekts 200 ändert, würde das von der vorderen Sendeeinheit 10 emittierte Lichtband in Bezug auf die Referenzposition P vor oder nach derselben auf die Oberfläche des Objekts 200 treffen. Bei einer Zunahme der Höhe des Objekts 200 würde dabei der Auftreffpunkt in Transportrichtung weiter vorne liegen (wie in 7 angedeutet), während bei einer Abnahme der Höhe des Objekts 200 der Auftreffpunkt in Transportrichtung weiter hinten liegen würde. Dementsprechend würde auch die Detektion des emittierten bzw. reflektierten Lichts in einer zu der Detektorzeile c unterschiedlichen Detektorzeile erfolgen, beispielsweise der Detektorzeile a oder den beiden Detektorzeilen a und b.
Die Steuereinheit kann daher zum Vergleichen der ein oder mehreren bestimmten Detektionsbereiche mit einem Referenzdetektionsbereich, der einer in Bezug auf die Detektionseinheit 10 angeordneten Referenzposition P zugeordnet ist, ausgebildet sein, und sie kann ferner dazu ausgebildet sein, eine Entfernung einer Oberfläche des Objekts 200 von der Referenzposition und/oder der Detektionseinheit 12 basierend auf dem Vergleich zum Ermitteln einer Abmessung des Objekts in der zweiten Richtung R2, insbesondere senkrecht zu der ersten Richtung R1, zu ermitteln. Bei dem oben erläuterten Beispiel kann auf diese Weise die Höhe bzw. Dicke des Objekts 200 auf dem Förderband 30 bestimmt werden. Es versteht sich, dass dazu entweder durch theoretische Berechnungen oder Experimente ein Zusammenhang zwischen der Verschiebung der einzelnen Detektionszeilen bzw. dem Abstand von der Referenzdetektionszeile und der Entfernung der Oberfläche des Objekts von der Referenzposition im Voraus erhalten werden kann.
Für den Fall, dass wie in 7 gezeigt zwei Sendeeinheiten 10 verwendet werden, die vor und hinter der Detektionseinheit 12 angeordnet sind, versteht sich, dass bei einer Abweichung von der Referenzposition beispielsweise zwei Detektionsbereiche auf beiden Seiten der mittleren Detektorzeile c eine Detektion durchführen. In solch einem Fall kann auch der Abstand zwischen den beiden Detektionsbereichen, die eine Detektion durchführen (beispielsweise die Zeilen a und e) zur Bestimmung der Entfernung der Oberfläche des Objekts von der Referenzposition P und/oder der Detektionseinheit 12 verwendet werden. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass geeignet unterschieden werden muss, welche der Detektorzeilen welcher der beiden Sendeeinheiten 10 zugeordnet ist, da ansonsten eine Zunahme und eine Abnahme in Bezug auf eine Referenzhöhe um denselben Betrag nicht voneinander unterschieden werden könnten.
Basierend auf der ermittelten Abmessung des Objekts 200 beispielsweise in der Höhenrichtung R2 kann dann ggfls. eine gezieltere Ansteuerung der Sortiervorrichtung 102 erfolgen. So könnte beispielsweise die Menge an Druckluft, die dazu notwendig ist, um ein bestimmtes Objekt um eine bestimmte Strecke abzulenken, geeignet eingestellt werden. Ferner ist ohne Weiteres ersichtlich, dass auch unterschiedliche Objekte anhand ihrer unterschiedlichen Abmessungen voneinander unterschieden und entsprechend sortiert werden könnten.
Für den Fall, dass die Detektionseinheit 12 wie in 6 gezeigt auch in einer transversalen Richtung (in 7, der Normalen zur Blattebene) R3 mehrere unterschiedliche Detektionsabschnitte 1, 2, 3, 4, 5 und 6 aufweist (siehe 6), die jeweils die mehreren Detektionsbereiche aufweisen, kann die Steuereinheit 14 ferner dazu ausgebildet sein, für jeden dieser Detektionsabschnitte die Abmessung des Objekts in der zweiten Richtung zu bestimmen, so dass ein Höhenprofil des Objekts 200 erhalten wird. Das heißt, die oben erläuterte Bestimmung beispielsweise der Höhe des Objekts 200 könnte für jeden der Detektionsabschnitte 1-6 in 6 durchgeführt werden, und falls sich die Höhe des Objekts 200 in der Richtung R3 ändert, kann so ein Höhenprofil des Objekts in dieser Richtung erhalten werden. Auch basierend darauf kann eine feiner Ansteuerung der Sortiervorrichtung 102 erfolgen, oder es kann eine noch genauere Unterscheidung zwischen unterschiedlichen Objekten mit unterschiedlichen Formen erfolgen.
Die in Zusammenhang mit der Bestimmung der Höhe bzw. des Profils des Objekts beschriebene Anordnung der Sende- und Detektionseinheiten ist selbstverständlich beispielhaft und stellt keine Einschränkung dar. Es ist ersichtlich, dass beispielsweise eine entsprechende Bestimmung auch mit der in 5 gezeigten Anordnung möglich ist, wenn eine oder mehrere Sendevorrichtungen (LED-Zeilen) unter einem Winkel zur Vertikalen angeordnet sind.
Es versteht sich, dass auch eine Kombination aus den in 5 und 7 gezeigten Anordnungen der Sendeeinheiten 10 zur Verbesserung der Detektion durch die Detektionseinheit 12 verwendet werden kann. Das heißt, es können eine, zwei, drei oder auch vier Sendeeinheiten 10 an geeigneten Stellen links, rechts, vor und hinter der Detektionseinheit 12 angeordnet sein.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102020113252 A1 [0005, 0037]

Claims

Verfahren zur Sortierung von sich bewegenden Objekten (200), insbesondere im Rahmen eines Recyclingprozesses, mit Aussenden von Anregungslicht in Richtung eines der Objekte (200), Stoppen des Aussendens von Anregungslicht, Detektieren einer Intensität eines von dem Objekt (200) aufgrund der Anregung emittierten Sekundärlichts nach dem Stoppen des Aussendens des Anregungslichts, Bestimmen eines ersten Zeitpunkts (t₁), zu dem die detektierte Intensität eine erste Schwelle (THD1) unterschreitet, und Ansteuern einer Sortiervorrichtung (102) zum Sortieren des Objekts (200) basierend zumindest zum Teil auf dem ersten Zeitpunkt (t₁).
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit Bestimmen eines zweiten Zeitpunkts (t₂), zu dem die detektierte Intensität eine zweite vorbestimmte Schwelle (THD2) unterschreitet, Bestimmen eines Zeitintervalls zwischen dem ersten Zeitpunkt (t₁) und dem zweiten Zeitpunkt (1₂) und Ansteuern der Sortiervorrichtung (102) basierend auf dem Zeitintervall.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die erste vorbestimmte Schwelle (THD1) und optional die zweite vorbestimmte Schwelle (THD2) basierend auf der zu einem Zeitpunkt des Stoppens des Aussendens von Anregungslicht detektierten Intensität (INTO) eingestellt werden, beispielsweise als ein vorgegebener Prozentsatz, etwa 1/e, derselben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Aussenden von Anregungslicht beinhaltet: Aussenden von erstem Anregungslicht in einem ersten Wellenlängenbereich; und Aussenden von mindestens einem zweiten Anregungslicht in einem zweiten Wellenlängenbereich, der mit dem ersten Wellenlängenbereich nicht überlappt, bei dem das Aussenden des ersten Anregungslichts und des mindestens einen zweiten Anregungslichts bevorzugt zyklisch und kontinuierlich erfolgt und bei dem das zweite Anregungslicht eine vorgegebene Zeit nach dem Aussenden des ersten Anregungslichts ausgesandt wird, der erste Zeitpunkt (t₁) für das erste Anregungslicht und/oder das mindestens eine zweite Anregungslicht bestimmt wird und die Ansteuerung der Sortiervorrichtung (102) basierend auf den ein oder mehreren detektierten ersten Zeitpunkten (t₁) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das aufgrund des ersten Anregungslichts und aufgrund des zweiten Anregungslichts emittierte Sekundärlicht in einem gemeinsamen dritten Wellenlängenbereich liegt, beispielsweise zwischen 900 nm und 1700 nm.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die sich bewegenden Objekte (200) eine Geschwindigkeit zwischen 1 m/s und 5 m/s aufweisen, beispielsweise etwa 3 m/s.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der erste Zeitpunkt (t₁) anhand eines integrierten analogen Signals, insbesondere mit konstantem Betrag, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit: Vergleichen des ersten Zeitpunkts (t₁) oder des Zeitintervalls mit in einer Tabelle enthaltenen Werten, die jeweils einem Typ der Objekte (200) zugeordnet sind; und Ansteuern der Sortiervorrichtung (102) basierend auf dem Vergleich.
Vorrichtung (100; 110) zur Sortierung von sich bewegenden Objekten (200), insbesondere im Rahmen eines Recyclingprozesses, mit einer Sendeeinheit (10) zum Aussenden von Anregungslicht in Richtung eines der Objekte (200), einer Detektionseinheit (12) zum Detektieren einer Intensität eines von dem Objekt (200) aufgrund der Anregung emittierten Sekundärlichts, einer Sortiervorrichtung (102) zum Sortieren des Objekts und einer Steuereinheit (14), die ausgebildet ist zum: Ansteuern der Sendeeinheit (10) zum Aussenden des Anregungslichts in Richtung des Objekts (200); Stoppen des Aussendens von Anregungslicht durch die Sendeeinheit (10); Erhalten der durch die Detektionseinheit (12) detektierten Intensität des Sekundärlichts nach dem Stoppen des Aussendens des Anregungslichts; Bestimmen eines ersten Zeitpunkts (t₁), zu dem die detektierte Intensität eine erste Schwelle (THD1) unterschreitet; und Ansteuern der Sortiervorrichtung (102) zum Sortieren des Objekts (200) basierend zumindest zum Teil auf dem ersten Zeitpunkt (t₁).
Vorrichtung nach Anspruch 9, ferner mit einer analogen Schaltung (16) zum Ermitteln des ersten Zeitpunkts (t₁), wobei die analoge Schaltung (16) mindestens einen Komparator, der zum Vergleichen der detektierten Intensität mit der ersten Schwelle (THD1) ausgebildet ist, und einen Konverter, der zum Integrieren einer konstanten Größe von einem Zeitpunkt des Stoppens des Aussendens von Anregungslicht zu einem Zeitpunkt, zu dem der Komparator ein Bestimmungssignal, das angibt, dass die detektierte Intensität gleich der ersten Schwelle (THD1) ist, ausgibt, zum Erhalten eines analogen Signals, anhand dessen der erste Zeitpunkt (t₁) bestimmt wird, ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die analoge Schaltung (16) ferner eine Schaltungsanordnung zum Festlegen der ersten Schwelle (THD1) in Abhängigkeit von der zu dem Zeitpunkt des Stoppens des Aussendens von Anregungslicht detektierten Intensität (INTO), beispielsweise als einen vorgegebenen Prozentsatz, etwa 1/e, derselben, aufweist.
Vorrichtung einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der die Sendeeinheit (10) mehrere zeilenweise angeordnete Sendevorrichtungen (18, 20, 22) aufweist, die zum Aussenden von Anregungslicht in jeweils unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, die einander nicht überlappen, ausgebildet sind, wobei die Steuereinheit zum aufeinanderfolgend Ansteuern der Sendevorrichtungen (18, 20, 22) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, ferner mit einer unter einem Winkel zur Horizontalen angeordneten transparenten Platte (26), auf der sich die Objekte (200) aufgrund der Schwerkraft an der Sendeeinheit (10) und der Detektionseinheit (12) vorbei bewegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, ferner mit einer Transportvorrichtung (30), beispielsweise ein Förderband, auf dem die Objekte (200) in einer Transportrichtung an der Sendeeinheit (10) und der Detektionseinheit (12) vorbei bewegt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei der die Detektionseinheit (12) mit den Sendevorrichtungen (18, 20, 22) in eine Sendeempfängereinheit (24) integriert ist, bevorzugt zwischen benachbarten Zeilen der Sendevorrichtungen (18, 20, 22).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, ferner mit einer ersten Optik (32), beispielsweise eine Zylinderlinse, die vor der Sendeeinheit (10) angeordnet und zum Begrenzen des Anregungslichts in einer transversalen Richtung ausgebildet ist, so dass das Anregungslicht in Form eines Lichtbands auf das Objekt (200) trifft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, ferner mit einer zweiten Optik (34), beispielsweise eine Linse mit einer Apertur zwischen etwa 30 und 150 mm, beispielsweise 100 mm, die vor der Detektionseinheit (12) angeordnet ist und das Objekt (200) bzw. das von diesem ausgesandte Sekundärlicht auf die Detektionseinheit abbildet.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Sendeeinheit (10) in der Transportrichtung oder in einer Richtung senkrecht zu der Transportrichtung versetzt zu der Detektionseinheit (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der die Sendeeinheit (10) paarweise auf beiden Seiten der Detektionseinheit (12) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, bei der die Sendeeinheit (10) ferner mehrere zusätzliche Sendevorrichtungen aufweist, die zum Aussenden von Licht in mehreren Wellenlängenbereichen ausgebildet sind, wobei die Detektionseinheit (12) zum Detektieren von an dem Objekt (200) reflektiertem Licht der zusätzlichen Sendevorrichtungen ausgebildet ist und die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum: Bestimmen einer Farbe und/oder einer Art des Objekts (200) anhand des reflektierten Lichts; und Ansteuern der Sortiervorrichtung (102) ferner basierend auf der Farbe und/oder der Art des Objekts (200).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 20, bei der die Detektionseinheit (10) mehrere in einer ersten Richtung (R1) benachbarte Detektionsbereiche (a, b, c, d, e) aufweist und die Steuereinheit (14) ferner ausgebildet ist zum: Bestimmen von ein oder mehreren Detektionsbereichen, in denen das Sekundärlicht detektiert wird; Vergleichen der ein oder mehreren bestimmten Detektionsbereiche mit einem Referenzdetektionsbereich, der einer in Bezug auf die Detektionseinheit (10) angeordneten Referenzposition (P) zugeordnet ist; und Bestimmen einer Entfernung einer Oberfläche des Objekts (200) von der Referenzposition basierend auf dem Vergleich zum Ermitteln einer Abmessung des Objekts (200) in einer zweiten Richtung (R2), insbesondere senkrecht zu der ersten Richtung (R1).
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der die die Detektionseinheit (10) ferner mehrere in einer dritten Richtung (R3) senkrecht zu der ersten Richtung (R1) benachbarte Detektionsabschnitte (1, 2, 3, 4, 5, 6) aufweist, die jeweils die mehreren Detektionsbereiche aufweisen, und die Steuereinheit (14) dazu ausgebildet ist, für jeden der Detektionsabschnitte die Abmessung des Objekts (200) in der zweiten Richtung (R2) zu bestimmen, so dass ein Abmessungsprofil des Objekts (200) erhalten wird.