DE102022121929A1

DE102022121929A1 - Verfahren bzw. System zum Analysieren von Objekten

Info

Publication number: DE102022121929A1
Application number: DE102022121929.1A
Authority: DE
Inventors: Uwe Habich; Jochen Schäfer; Stefan Heinrichs; Sebastian Lange; Dirk Killmann; Andreas Roper Yearwood; Porfirio Jesus Marin Morales
Original assignee: Steinert GmbH
Current assignee: Steinert GmbH
Priority date: 2022-08-30
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2024-02-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. ein System zum Analysieren von Objekten (2). Es ist zumindest ein Zuführmittel (3), zumindest ein - erster - Analyselaser (4.1) und zumindest ein Spektrometer (5) vorgesehen und / oder vorhanden, wobei die Objekte (2) mit Hilfe des Zuführmittels (3) zugeführt, insbesondere gefördert werden und die Objekte (2) ab einem Ende (3e) des Zuführmittels (3) zu deren Analyse sich auf einer Flugbahn (6) bewegen, insbesondere von dem Zuführmittel (3) abgeworfen werden.Eine Analyse der Objekte (2) ist dadurch verbessert und insbesondere das Material der Objekte (2) wird mit einer höheren Sicherheit korrekt dadurch bestimmt, dass mit Hilfe eines zweiten Analyselasers (4.2) ein zweiter Laserstrahl (4.2.s) mit einem zweiten Fokuspunkt (4.2.p) erzeugt wird, wobei der zweite Analyselaser (4.2) derart zu dem Zuführmittel (3) ausgerichtet ist und / oder ausgerichtet wird, dass die Objekte (2) während ihrer jeweiligen Bewegung auf ihrer jeweiligen Flugbahn (6) den zweiten Laserstrahl (4.2.s) im Bereich des zweiten Fokuspunktes (4.2.p) durchfliegen und der zweite Fokuspunkt (4.2.p) des zweiten Analyselasers (4.2.s) im Sichtfeld (5.s) des Spektrometers (5) liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Analysieren von Objekten mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 und ein System zum Analysieren von Objekten mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 14.
Derartige Verfahren und Systeme zum Analysieren und insbesondere auch zum Sortieren von Objekten werden zum Beispiel insbesondere während des Recyclings von Objekten eingesetzt. Bei den zu analysierenden und/oder zu sortierenden Objekten kann es sich insbesondere um Metallteile, Metallschrotte, insbesondere Aluminiumschrott, Erzbrocken, Batterien, Verpackungen, Abfall oder dergleichen handeln.
Ein entsprechendes Verfahren und ein derartiges System zum Analysieren von Objekten ist aus der EP 3 352 919 B1 bekannt. Die Objekte verlassen ein als Rutsche ausgeführtes Zuführmittel auf einer entsprechenden Flugbahn und werden während des Fluges analysiert und auch anhand der Analyse entsprechend sortiert. Zur Analyse sind ein Analyselaser und ein Spektrometer unterhalb der Flugbahn angeordnet. Weiterhin ist ein „Vorreinigungs-Laser“ (Ablationslaser) vorgesehen, um die Objekte vor der Analyse entsprechend zu reinigen. Der Analyselaser und der Vorreinigungs-Laser sind parallel oder in einem Winkel zueinander angeordnet. Die mittels des Vorreinigungs-Lasers erzeugte Emission des an dem Objekt erzeugten Plasmas ist nicht mittels des Spektrometers erfassbar. Ein Trennblech ist zwischen den beiden Lasern und insbesondere auch zwischen dem Vorreinigungs-Laser und dem Spektrometer angeordnet, so dass etwaige durch den Vorreinigungs-Laser an dem Objekt initiierte Emissionen von dem Trennblech abgefangen werden, bevor diese das Spektrometer erreichen können. Der Vorreinigungs-Laser dient somit lediglich der Vorreinigung bzw. zur Ablation des Objektes. Die Emission des mittels des Analyselasers an dem Objekt erzeugten Plasmas ist dem hingegen mittels des Spektrometers erfassbar und wird zur Analyse des Objektes ausgewertet. Das mittels des Analyselasers erzeugte Plasma wird an der mittels des Vorreinigungs-Lasers vorgereinigten Stelle des Objektes erzeugt, so dass das Objekt selbst bzw. das Material dieses Objektes und nicht etwaige Verschmutzungen des Objektes mittels des Spektrometers analysiert werden. Anders ausgedrückt kann man sagen, dass ein Fokuspunkt des Analyselaser in einem Sichtfeld des Spektrometers liegt, ein Fokuspunkt des Vorreinigungs-Lasers aber außerhalb des Sichtfeldes des Spektrometers liegt. Der Analyselaser weist hierbei eine Pulswiederholrate von 50 kHz oder mehr auf. Bei einem jedem Laserpuls des Analyselasers wird zur Erzeugung des Plasmas an einem Messpunkt ein Einschusskrater an dem Objekt erzeugt. Bei der genannten hohen Pulswiederholrate können Überlappungen von zumindest zwei Einschusskratern auftreten. Zwei aufeinanderfolgende Laserpulse treffen dann zumindest teilweise in einem gleichen Bereich des Objektes auf das Objekt auf. Das Zuführmittel der hier im Stand der Technik bekannten Vorrichtung weist mehrere Zuführspuren auf, wobei jeder Zuführspur ein Laser und eine Ausblasdüse zugeordnet ist, wobei dann die Ausblasdüsen in einer sogenannten Düsenleiste ausgebildet sind.
Das bekannte Verfahren bzw. das bekannte derartiges System zum Analysieren von Objekten weist das Problem auf, dass bei Objekten komplexer Geometrie, insbesondere bei nicht flach ausgeführten Objekten, mittels des Analyselasers nur an sehr wenigen Messpunkten ein Plasma erzeugbar ist, dessen Emissionen mittels des Spektrometers auswertbar sind. Somit ist eine Vielzahl von Objekten mit komplexerer Geometrie nicht wie gewünscht einfach analysierbar. Die Analyse der Objekte wird weiterhin erschwert, da die Geschwindigkeit verschiedener Objekte auch aufgrund teils unterschiedlicher Reibbedingungen auf der Rutsche zwischen den einzelnen Objekten stark variiert und somit insbesondere während der Analyse eines jeden der Objekte nicht immer genau bekannt ist. Aufgrund der nicht bekannten Geschwindigkeit der Objekte ist es dann auch sehr problematisch die Überlappung der Einschusskrater zu realisieren bzw. kann die Überlappung nicht auf einen für die Analyse der Objekte vorteilhaften Wert eingestellt und/oder nicht optimal angepasst werden. Die entsprechende Analyse der Objekte ist dadurch erschwert und teilweise leider oft ungenau.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren und/oder das bekannte System zum Analysieren von Objekten nun derart auszugestalten und / oder weiterzubilden, dass eine Analyse der Objekte verbessert ist, insbesondere das Material der Objekte mit einer höheren Sicherheit korrekt bestimmt wird bzw. bestimmbar ist.
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun zunächst durch ein Verfahren zum Analysieren von Objekten mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Ein Aspekt der Erfindung liegt zunächst nun im Wesentlichen darin, dass mit Hilfe eines zweiten Analyselasers ein zweiter Laserstrahl mit einem zweiten Fokuspunkt erzeugt wird, wobei der zweite Analyselaser derart zu dem Zuführmittel ausgerichtet ist und / oder ausgerichtet wird, dass die Objekte während ihrer jeweiligen Bewegung auf ihrer jeweiligen Flugbahn den zweiten Laserstrahl im Bereich des zweiten Fokuspunktes durchfliegen und der zweite Fokuspunkt des zweiten Analyselasers im Sichtfeld des Spektrometers liegt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, dass der erste Analyselaser und der zweite Analyselaser derart zueinander ausgerichtet sind und / oder ausgerichtet werden, so dass der erste Fokuspunkt des ersten Analyselasers zum zweiten Fokuspunkt des zweiten Analyselasers beabstandet ist, wobei mittels des ersten Fokuspunktes des ersten Analyselasers und / oder mittels des zweiten Fokuspunktes des zweiten Analyselasers Plasmen der Objekte erzeugt werden, und wobei mittels des Spektrometers Emissionen dieser Plasmen spektroskopisch analysiert werden.
Auf diese Art und Weise werden auch Objekte mit komplexerer Geometrie, insbesondere nicht flach ausgeführte Objekte, wie gewünscht optimal analysiert. Die Art des Materials der Objekte wird mit großer Sicherheit richtig und korrekt bestimmt. Mittels der beiden Analyselaser wird nämlich an einer Vielzahl von Messpunkten Plasma an dem jeweiligen Objekt erzeugt, wobei die Emissionen bevorzugterweise die Emissionen aller dieser Plasmen mittels des Spektrometers ausgewertet werden. Wenn aufgrund der komplexen Geometrie des zu analysierenden Objektes mittels eines der beiden Analyselaser kein auswertbares Plasma erzeugt wird, so wird aber mittels einer hohen Wahrscheinlichkeit zumindest mittels des anderen der beiden Analyselaser dann zumindest ein auswertbares Plasma erzeugt. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die jeweiligen Fokuspunkte eine gewisse räumliche Ausdehnung aufweisen und insbesondere durch eine entsprechende Bündelung der von den Analyselasern ausgesendeten Laserstrahlen erzeugt werden.
Bei der Erzeugung der Plasmen entsteht, insbesondere elektromagnetische, Strahlung, insbesondere Licht mit/in bestimmten Wellenlängen, wobei die jeweilige Wellenlänge und/oder das Intensitätsspektrum jeweils charakteristisch für das jeweilige Material der jeweiligen Objekte ist. Die Strahlung gelangt ausgehend von den Plasmen schließlich bis zum Spektrometer, wobei die Strahlung dann in das Spektrometer zu dessen Analyse eintritt. Diese, insbesondere elektromagnetische, Strahlung, insbesondere das entsprechende Licht mit den jeweiligen Wellenlängen, wird hier auch als „die Emission/die Emissionen“ der Plasmen bezeichnet. Hierüber lässt sich dann das jeweilige Material der Objekte bestimmen.
Der erste Analyselaser und der zweite Analyselaser werden in einer weiteren Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Verfahrens derart zueinander ausgerichtet, dass der Fokuspunkt des ersten Analyselasers und der Fokuspunkt des zweiten Analyselasers auf einer im wesentlichen Senkrechten zur Flugbahn der Objekte entsprechend beabstandet übereinander liegen.
Die Anzahl der Messpunkte, an welchen ein mittels des Spektrometers auswertbares Plasma erzeugt wird, kann so weiter erhöht werden. Somit ist die Sicherheit einer korrekten Analyse der Art des Materials der Objekte weiter erhöht. Nochmal anders ausgedrückt: Das Material der Objekte der lässt sich dadurch sehr korrekt bestimmen.
Der erste Analyselaser und der zweite Analyselaser werden in einer weiteren, alternativen Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Verfahrens derart zueinander ausgerichtet, dass der Fokuspunkt des ersten Analyselasers und der Fokuspunkt des zweiten Analyselasers im Wesentlichen horizontal in Förderrichtung der Objekte nebeneinander liegen.
Die Anzahl der Messpunkte, an welchen ein mittels des Spektrometers auswertbares Plasma erzeugt wird, kann auch mittels der horizontalen Anordnung der Fokuspunkte weiter erhöht werden. Somit ist auch hiermit die Sicherheit für eine korrekte Analyse der Art des Materials der Objekte entsprechend erhöht. Insbesondere kann je nach der spezifischen Form und/oder dreidimensionale Ausbildung der Objekte eine teils vertikale und/oder eine teils horizontale Ausrichtung der Fokuspunkte zueinander vorteilhaft sein.
Bei der bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung jedoch ist daher eine vertikale und eine horizontale Beabstandung der beiden Fokuspunkte zueinander realisiert, also bspw., dass der erste Fokuspunkt „schräg“ über oder unter dem zweiten Fokuspunkt liegt bzw. angeordnet ist, insbesondere auf einer im Wesentlichen Senkrechten zur Flugbahn der Objekte beabstandet übereinander liegen, hierauf darf hingewiesen werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Verfahrens weist das Spektrometer eine optische Faser mit einem offenen Faserende auf. Die Emissionen der von dem ersten Analyselaser und / oder dem zweiten Analyselaser an den Objekten erzeugten Plasmen werden mittels des offenen Faserendes aufgenommen bzw. über das offene Faserende ermittelt und/oder zunächst erfasst.
Die Emissionen der Plasmen gelangen in Form von, insbesondere elektromagnetischer, Strahlung von den Plasmen zu dem offenen Faserende. Die Emissionen bzw. die Strahlung wird an dem offenen Faserende in die optische Faser eingekoppelt: Nochmal anders ausgedrückt, die Emissionen bzw. die Strahlung treten an dem offenen Faserende in die optische Faser ein. Mittels der optischen Faser werden die Emissionen bzw. die Strahlung zu einem Sensor bzw. Sensoren des Spektrometers weitergeleitet, wobei die Emissionen bzw. die Strahlung mittels des Spektrometers entsprechend analysiert werden können.
In einer weiteren Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Verfahrens werden mittels des ersten Analyselasers und / oder mittels der zweiten Analyselasers Pulse mit einer bestimmten Pulswiederholrate emittiert. Der Wert dieser Pulswiederholrate in kHz entspricht einem bestimmten Wert der Geschwindigkeit der Objekte beim Verlassen des Zuführmittels in m/s multipliziert mit einem bestimmten Faktor, insbesondere einem Faktor von zumindest 15. Insbesondere weisen der erste Analyselaser und / oder der zweite Analyselaser eine Pulswiederholrate von mindestens 20 kHz, insbesondere von mindestens 45 kHz, auf.
Bei diesen Werten der Pulswiederholrate und entsprechenden, insbesondere auch bestimmten, Werten der Fokuspunktdurchmesser tritt eine Überlappung zweier aufeinander folgender Pulse eines jeweiligen Analyselasers an den Objekten auf. Eine etwaige Reinigung bzw. Vorablation am jeweiligen Objekt erfolgt dann grundsätzlich auch bereits mittels eines jeweiligen Analyselasers, nämlich mittels eines vorrangehenden Pulses, wobei mittels des nachfolgenden Pulses, insbesondere dann die Bestimmung des jeweiligen Materials des jeweiligen Objektes mit großer Sicherheit korrekt ermöglicht ist.
Der erste Analyselaser und / oder der zweite Analyselaser weisen vorteilhafterweise eine Ausrichtungsvorrichtung auf. Bei Bedarf wird mittels einer jeden Ausrichtungsvorrichtung die Ausrichtung des zugehörigen Analyselasers und somit der Ort des zugehörigen Fokuspunktes geändert. Insbesondere kann die räumliche Anordnung der beiden Fokuspunkte des ersten Analyselasers und des zweiten Analyselasers zueinander und im Bezug zum Sichtfeld des Spektrometers geändert und/oder angepasst werden.
Auf diese Weise wird insbesondere die Einsatzflexibilität des Verfahrens erhöht. Die unterschiedlichen Anordnungen sind schnell einstellbar, unter Umständen werden die Ausrichtungen sogar während des Betriebs des Systems vorgenommen. So kann die Ausrichtung der Analyselaser zueinander und im Bezug zum Sichtfeld des Spektrometers je nach der jeweiligen Art der zu analysierenden Objekte angepasst und/oder optimiert werden. Es wäre zum Beispiel möglich, die Objekte während ihrer Bewegung mittels des Zuführmittels bzw. auf dem Zuführmittel mittels eines weiteren Detektionsmittels/Sensors, z.B. mit einer Kamera zu erfassen und/oder deren Geometrie, Größe und/oder Lage auf dem Zuführmittel entsprechend zu analysieren und demnach die Analyselaser optimal zueinander und im Bezug zum Sichtfeld des Spektrometers, insbesondere automatisch durch die Ansteuerung von Aktoren der Ausrichtungsvorrichtungen, auszurichten.
In einer bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Verfahrens ist eine Sortiervorrichtung vorgesehen und / oder vorhanden, wobei die Objekte dann anhand der mittels des Spektrometers generierten Messdaten, insbesondere in Abhängigkeit eines ermittelten bestimmten Materials der Objekte, in zumindest zwei unterschiedliche Kategorien, insbesondere mittels eines Luftstrahls, sortiert und/oder aussortiert werden.
Durch diese Sortierung wird bspw. ein nachfolgendes Recycling der Objekte vereinfacht, da Objekte des gleichen Materials besser zu recyceln sind.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist zumindest eine Steuereinheit und / oder ein Computer vorgesehen und / oder vorhanden. Das insbesondere als Förderband ausgebildete Zuführmittel wird mittels der Steuereinheit und / oder dem Computer gesteuert und / oder geregelt, insbesondere die Geschwindigkeit des Förderbandes. Der erste Analyselaser wird mittels der Steuereinheit und / oder dem Computer gesteuert und / oder geregelt. Der zweite Analyselaser wird mittels der Steuereinheit und / oder dem Computer gesteuert und / oder geregelt. Das Spektrometer wird mittels der Steuereinheit und / oder dem Computer gesteuert und / oder geregelt bzw. ist datentechnisch mit der Steuereinheit und/oder dem Computer wirksam verbunden. Mittels der Steuereinheit und / oder dem Computer werden die mittels des Spektrometers generierten Messdaten ausgewertet und insbesondere wird hiermit das Material der Objekte bestimmt. Insbesondere wird daraufhin die Sortiervorrichtung mittels der Steuereinheit und / oder dem Computer gesteuert und / oder geregelt.
Zur Steuerung des ersten Analyselasers und/oder zur Steuerung des zweiten Analyselasers ist insbesondere ein erstes und/oder ein zweites Steuermodul vorgesehen und/oder vorhanden, wobei der erste Analyselaser und/oder der zweite Analyselaser und/oder das erste und/oder zweite Steuermodul als ein LIBS-System oder als Teil eines LIBS-Systems ausgeführt und/oder ausgebildet ist. Insbesondere die optische Faser, insbesondre auch mit dem offenen Faserende, und/oder das Spektrometer ist bzw. sind als Teil des LIBS-Systems ausgebildet und/oder ausgeführt. Hierbei können die Steuermodule für den ersten und den zweiten Analyselaser funktionstechnisch und/oder bauteiltechnisch Teil der Steuereinheit und/oder des Computers sein, insbesondere in die Steuereinheit und/oder den Computer integriert sein. Auch die Steuereinheit und/oder der Computer ist insbesondere als Teil des LIBS-Systems ausgebildet bzw. bildet hier einen wesentlichen Bestandteil.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens sind weitere Detektionsmittel vorgesehen und/oder vorhanden, mit deren Hilfe die Geometrie und/oder Größe und/oder Lage der Objekte auf dem Zuführmittel ermittelbar sind. Insbesondere ist ein entsprechendes Kamerasystem vorgesehen und/oder steuerungstechnisch mit der Steuereinheit und/oder dem Computer wirksam verbunden ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun des Weiteren durch ein System zum Analysieren von Objekten mit den Merkmalen des Patentanspruches 14 gelöst.
Ein Aspekt der Erfindung liegt dann im Wesentlichen darin, dass ein zweiter Analyselaser vorgesehen und / oder vorhanden ist, wobei mittels des zweiten Analyselasers ein zweiter Laserstrahl mit einem zweiten Fokuspunkt erzeugbar ist, wobei der zweite Analyselaser derart zu dem Zuführmittel ausgerichtet ist, dass die Objekte während ihrer jeweiligen Bewegung auf ihrer jeweiligen Flugbahn den zweiten Laserstrahl im Bereich des zweiten Fokuspunktes durchfliegen und der zweite Fokuspunkt des zweiten Analyselasers im Sichtfeld des Spektrometers angeordnet ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, dass der erste Analyselaser und der zweite Analyselaser derart zueinander ausgerichtet sind, dass der erste Fokuspunkt des ersten Analyselasers zum zweiten Fokuspunkt des zweiten Analyselasers beabstandet angeordnet ist, wobei mittels des ersten Fokuspunktes des ersten Analyselasers und / oder mittels des zweiten Fokuspunktes des zweiten Analyselasers Plasmen der Objekte erzeugbar sind, und wobei mittels des Spektrometers Emissionen dieser Plasmen spektroskopisch analysierbar sind.
Auf diese Art und Weise sind auch Objekte mit komplexerer, insbesondere auch komplexerer dreidimensionaler Geometrie, insbesondere nicht flach ausgeführte Objekte, wie gewünscht analysierbar. Die Art des Materials der Objekte ist mit großer Sicherheit richtig und korrekt bestimmbar. Mittels der beiden Analyselaser ist nämlich an einer Vielzahl von Messpunkten entsprechendes Plasma an dem jeweiligen Objekt erzeugbar, wobei die Emissionen dieser Plasmen mittels des Spektrometers auswertbar sind. Wenn aufgrund einer sehr komplexen Geometrie des zu analysierenden Objektes, insbesondere mittels eines der beiden Analyselaser möglicherweise kein auswertbares Plasma erzeugbar ist, so ist aber mittels einer hohen Wahrscheinlichkeit zumindest dann mittels des anderen der beiden Analyselaser ein auswertbares Plasma erzeugbar.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems sind der erste Analyselaser und der zweite Analyselaser derart zueinander ausgerichtet, dass der erste Fokuspunkt des ersten Analyselasers und der zweite Fokuspunkt des zweiten Analyselasers auf einer im wesentlichen Senkrechten zur Flugbahn der Objekte entsprechend beabstandet übereinander angeordnet sind. Der erste Fokuspunkt des ersten Analyselasers weist somit einen anderen vertikalen Abstand zu dem Ende, insbesondere zu der Abwurfkante des Zuführmittels, bzw. zu einer durch das Ende des Zuführmittels horizontal verlaufenden Ebene auf, als der zweite Fokuspunkt des zweiten Analyselasers. Die Anzahl der Messpunkte, an welchen ein mittels des Spektrometers auswertbares Plasma erzeugbar ist, kann so weiter erhöht werden. Somit ist weiterhin auch die Sicherheit einer richtigen und korrekten Analyse der Art des Materials der Objekte weiter erhöht.
In einer weiteren zweiten bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems sind der erste Analyselaser und der zweite Analyselaser derart zueinander ausgerichtet, dass der erste Fokuspunkt des ersten Analyselasers und der zweite Fokuspunkt des zweiten Analyselasers im Wesentlichen horizontal in Förderrichtung der Objekte nebeneinander angeordnet sind. Die Anzahl der Messpunkte, an welchen ein mittels des Spektrometers jeweiliges auswertbares Plasma erzeugbar ist, kann auch so, insbesondere in Abhängigkeit der spezifischen Form, insbesondere einer etwaigen komplexeren dreidimensionalen Ausbildung der Objekte, weiter erhöht werden. Somit ist die Sicherheit einer richtigen und korrekten Analyse der Art des Materials der Objekte weiter erhöht.
In der sehr bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems ist daher eine vertikale und eine horizontale Beabstandung der beiden Fokuspunkte zueinander realisiert, also bspw. derart, dass der erste Fokuspunkt „schräg“ über oder „schräg“ unter dem zweiten Fokuspunkt liegt bzw. angeordnet ist, nämlich insbesondere die beiden Fokuspunkte auf einer im Wesentlichen Senkrechten zur Flugbahn der Objekte übereinander positioniert sind.,.
Das Spektrometer weist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems nun eine optische Faser mit einem offenen Faserende zur Aufnahme und/oder Ermittlung und/oder Erfassung der Emissionen der von dem ersten Analyselaser und / oder der von dem zweiten Analyselaser an den Objekten erzeugten Plasmen auf. Das Sichtfeld des Spektrometers ist somit durch das offene Faserende der optischen Faser realisiert.
Ein solches offenes Faserende ist besonders einfach herstellbar. Weiterhin ist das offene Faserende, insbesondere gegenüber dem Einsatz eines Kollimators vor dem Faserende, unempfindlich gegenüber Ungenauigkeiten bei der Justierung des Spektrometers, da das offene Faserende gegenüber dem Einsatz eines Kollimators vor dem Faserende ein deutlich größeres Sichtfeld aufweist. Weiterhin können mittels eines offenen Faserendes die an einem Kollimator auftretenden chromatischen Aberrationen erfolgreich vermieden werden, da mittels des offenen Faserendes Emissionen unterschiedlicher Wellenlänge mit gleichen Intensitätsverhältnissen aufgenommen werden. Dies ist weiterhin auch dann von Vorteil, wenn die von dem offenen Faserende aufgenommene Intensität wegen unterschiedlicher Abstände der Plasmen zu dem offenen Faserende schwankt. Dies kann aufgrund der teils komplexen Geometrien der Objekte nicht vermieden werden. Hierbei können die jeweiligen Intensitätsverhältnisse aber dann auch den jeweiligen unterschiedlichen Abständen zugeordnet werden.. Das offene Faserende wird insbesondere derart nah zur Flugbahn der Objekte positioniert, dass die Emissionen das offene Faserende mit für eine genaue Messung ausreichend hoher Intensität erreichen.
Ein bevorzugter Abstand zwischen dem offenen Faserende und dem Ende des Zuführmittels, insbesondere bis zur Abwurfkante des Zuführmittels, weist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Systems einen bestimmten Wert, insbesondere von weniger als 350 mm, insbesondere zwischen 50 mm und 200 mm, auf. Bei diesen Werten des Abstandes wird die ausreichend hohe Intensität sicher erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform des Systems weist das offene Faserende eine numerische Apertur mit einem Wert von 0,14 bis 0,28, insbesondere von 0,18 bis 0,24, auf. Der volle „Öffnungswinkel“ des offenen Faserendes beträgt insbesondere 15 bis 50 Grad, liegt insbesondere zwischen 20 bis 30 Grad.
Die optische Faser ist bevorzugterweise als sogenannte Stufenindex-Faser, insbesondere als Multimode-Faser, ausgeführt. Somit können sich mehrere Moden der von der optischen Faser aufgenommenen Strahlung in der optischen Faser ausbreiten bzw. erfasst und/oder an das Spektrometer übermittelt werden.
In einer weiteren Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems weist die optische Faser einen Quarzglaskern und eine Ummantelung auf. Insbesondere weist die Ummantelung eine äußere Acrylat-Ummantelung und eine Fluor-dotierte Zwischenschicht auf.
Die optische Faser weist in einer bevorzugten Ausführungsform des Systems einen Kerndurchmesser mit einem Wert von 50 µm bis 700 µm, insbesondere von 400 µm bis 600 µm, auf. Bei derartigen Werten des Kerndurchmessers ist sichergestellt, dass die optische Faser ausreichend gut biegbar ist, um das offene Faserende der optischen Faser einerseits an der gewünschten Position zu positionieren und anderseits die optische Faser mit weiteren Funktionselementen wie einer Auswerteeinheit des Spektrometers bzw. mit dem Spektrometer wirksam zu verbinden. Weiterhin wirkt sich auch dieser Kerndurchmesser auf die zur Messung ausreichend hohe Intensität der in die optische Faser eingekoppelten Strahlung auf, wobei hier eine im Wesentlichen quadratische Abhängigkeit zwischen der eingekoppelten Strahlungsmenge und dem Kerndurchmesser besteht.
In einer weiteren Ausgestaltung des Systems weisen der erste Analyselaser und / oder der zweite Analyselaser eine Pulswiederholrate auf. Der Wert dieser Pulswiederholrate in kHz entspricht einem bestimmten Wert der Geschwindigkeit der Objekte beim Verlassen des Zuführmittels in m/s multipliziert mit einem bestimmten Faktor, insbesondere einem Faktor von zumindest 15. Insbesondere weisen der erste Analyselaser und / oder der zweite Analyselaser eine Pulswiederholrate von mindestens 20 kHz, insbesondere von mindestens 45 kHz, auf.
In einer weiteren Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems weist der erste Fokuspunkt des ersten Analyselasers und / oder der zweite Fokuspunkt des zweiten Analyselasers einen Fokuspunktdurchmesser von 0,1 mm bis 0,2 mm, insbesondere von 0,15 mm, auf.
Bei diesen Werten der Pulswiederholrate und diesen Werten der Fokuspunktdurchmesser tritt insbesondere auch eine Überlappung zweier aufeinander folgender Pulse auf. Eine etwaige Reinigung bzw. Vorablation der jeweiligen Objekte erfolgt dann zusätzlich auch mittels des jeweiligen Analyselasers, nämlich mittels eines vorrangehenden Pulses, wobei mittels des nachfolgenden Pulses die richtige und/oder korrekte Bestimmung des Materials des Objektes möglich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems weist der erste Analyselaser eine erste Linse zur Erzeugung des ersten Fokuspunktes und der zweite Analyselaser eine zweite Linse zur Erzeugung des zweiten Fokuspunktes auf, wobei die erste Linse und die zweite Linse jeweils eine gleiche Brennweite, insbesondere von 250 mm bis 400 mm, aufweisen.
Um zu erreichen, dass der erste Fokuspunkt des ersten Analyselasers zum zweiten Fokuspunkt des zweiten Analyselasers beabstandet angeordnet ist, sind insbesondere auch die beiden Analyselaser dann versetzt zueinander angeordnet. Letzteres ist aber nicht unbedingt notwendig, denkbar ist auch eine gleiche bzw. parallele Anordnung der Analyselaser. Bei der Verwendung von Analyselasern gleicher Brennweite sind zwei baugleiche Analyselaser verwendbar, was auch Kostenvorteile bei der Beschaffung der Analyselaser nach sich zieht.
In einer alternativen Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems weist die erste Linse des ersten Analyselasers und die zweite Linse des zweiten Analyselasers eine voneinander abweichende Brennweite auf, insbesondere wobei ein Wert der Brennweite der zweiten Linse um 5% bis 10% kleiner oder größer ist als ein Wert der Brennweite der ersten Linse. Auf diese Weise sind die beiden Analyselaser sehr nah aneinander anordnenbar und es ist trotzdem die Beabstandung der Fokuspunkte der beiden Analyselaser zueinander erreichbar.
Der erste Analyselaser, der zweite Analyselaser und das Spektrometer sind in einer ersten bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems oberhalb der Flugbahn der Objekte angeordnet. Die beiden Analyselaser und das Spektrometer sind so besonderes nah an dem Ende des Zuführmittels und somit besonderes nah am Beginn der Flugbahn der Objekte anordnenbar.
Der erste Analyselaser, der zweite Analyselaser und das Spektrometer sind in einer weiteren zweiten bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems unterhalb der Flugbahn der Objekte angeordnet.. Weiterhin ist eine besonders kompakte Anordnung aller Bauteile des Systems ermöglicht. Bei der Anordnung des ersten und zweiten Analyselasers unterhalb der Flugbahn der Objekte ist insbesondere aber auch von Vorteil, dass die Auflagepunkte der Objekte auf dem Fördermittel in einer Ebene liegen und dann damit zunächst auch der Abstand zu den jeweiligen Linsen der jeweiligen Analyselaser bekannt ist.
Der erste Analyselaser und / oder der zweite Analyselaser weist vorteilhafterweise jeweils eine Ausrichtungsvorrichtung auf. Mittels einer jeden Ausrichtungsvorrichtung ist die Ausrichtung des zugehörigen Analyselasers und somit der Ort des zugehörigen Fokuspunktes änderbar. Insbesondere ist die räumliche Anordnung der beiden Fokuspunkte des ersten Analyselasers und des zweiten Analyselasers zueinander und im Bezug zum Sichtfeld des Spektrometers änderbar, einstellbar und/oder anpassbar, je nach Anwendungsfall.
Auf diese Weise wird auch nochmals wiederum die Einsatzflexibilität des Systems erhöht. Die unterschiedlichen Anordnungen sind schnell einstellbar, insbesondere unter Umständen sogar während des Betriebs des Systems automatisch einstellbar. Die die Ausrichtung der Analyselaser zueinander und im Bezug zum Sichtfeld des Spektrometers je nach der jeweiligen Art der zu analysierenden Objekte kann aber vor der Aufnahme des Betriebs des Systems angepasst und/oder optimal eingestellt werden.
Insbesondere werden die Objekte aber auf dem Zuführmittel mittels eines weiteren Detektionsmittels/Sensors, z.B. einer Kamera erfasst, um deren Geometrie und/oder Größe und/oder Lage zu analysieren, insbesondere um die Sortiervorrichtung, insbesondere die Ausblasdüse und/oder die Analyselaser optimal ansteuern zu können. Insbesondere ist dabei das Zuführmittel als ein im Querschnitt V-förmiges oder gewölbtes Förderband oder als V-förmige oder gewölbte Rutsche ausgebildet. Insbesondere ist mit dem Zuführmittel eine vereinzelte Zuführung von Objekten in den Messbereich bzw. in den Bereich der Fokuspunkte ermöglicht. Insbesondere ist bereits schon eine Vereinzelung der Objekte erfolgt bevor diese durch das Zuführmittel zugeführt werden. Insbesondere wenn das Zuführmittel als Förderband, insbesondere als ein im Querschnitt V-förmiges Förderband, ausgeführt ist, ist eine einzelne Zuführung der Objekte bzw. sind einzelne sequentiell nacheinander erfolgende Abwürfe der Objekte ab der Abwurfkante des Förderbandes ermöglicht, wobei aufgrund der zuvor ermittelten Lage des jeweiligen Objektes auf dem Förderband und der bekannten Geschwindigkeit des Förderbandes dann auch der erste und zweite Analyselaser entsprechend angesteuert werden. In der sehr bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Verfahrens sind die Analyselaser vor dem Betrieb des Systems bereits auf den Messbereich und/oder auf die erwartbare Flugbahn der Objekte ausgerichtet, insbesondere auch bereits aktiviert, wie zuvor beschrieben.
Denkbar in einer weiteren Ausführung und/oder Ausgestaltung ist aber auch, dass die Analyselaser zueinander und im Bezug zum Sichtfeld des Spektrometers insbesondere auch automatisch über die Ansteuerung von Aktoren während des Betriebes ausgerichtet werden, insbesondere nachdem die Größe des zu analysierenden Objektes zuvor bereits erfasst und ermittelt worden ist.
Ein Winkel zwischen dem ersten Laserstrahl und dem zweiten Laserstrahl des ersten und zweiten Analyselasers weist bevorzugterweise einen Wert von kleiner als 30°, insbesondere kleiner als 20°, auf. So sind beide Laserstrahlen mit einem geringen Winkel insbesondere zu einer Senkrechten des Spektrometers ausrichtbar. Die Senkrechte des Spektrometers bildet dabei insbesondere eine Symmetrieachse des Sichtfeldes des Spektrometers und steht insbesondere senkrecht auf dem offenen Faserende. So ist sichergestellt, dass die Emissionen der Plasmen der beiden Analyselaser mit ausreichender Intensität erfasst und vom Spektrometer analysiert werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems ist das Zuführmittel insbesondere als ein angetriebenes Förderband, insbesondere als ein im Querschnitt v-förmiges Förderband ausgeführt. Denkbar ist auch, dass das Zuführmittel in einer weiteren Ausführungsform als eine Rutsche, insbesondere als eine im Querschnitt V-förmig oder gewölbt ausgebildete Rutsche ausgeführt ist.
Die Verwendung eines Förderbandes als Zuführmittel ist besonders vorteilhaft, da mittels eines Förderbandes die Analyse der Objekte weiter vereinfacht wird. Die Geschwindigkeit der Objekte ist nämlich aufgrund der bekannten, einstellbaren Förderbandgeschwindigkeit genau bekannt. Aufgrund der bekannten Geschwindigkeit des Förderbandes bzw. der Objekte ist dann z.B. auch die Überlappung der Einschusskrater der gepulsten Analyselaser bekannt, insbesondere kann die Überlappung auf einen für die Analyse der Objekte vorteilhaften Wert eingestellt werden.
Das Förderband ist in einer weiteren Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems in Förderrichtung im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Somit ist ein Rutschen/Verrutschen der Objekte auf dem Förderband vermieden. Mit dem Begriff „im Wesentlichen“ ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass von der horizontalen Ausrichtung in geringem Maße, z.B. um wenige Grad, insbesondere ≤ 10 Grad abgewichen werden kann, insbesondere wenn dann trotzdem ein Rutschen der Objekte auf dem Förderband vermieden ist.
Eine Rutsche als Zuführmittel kann auch vorteilhaft sein, weil bei der Verwendung einer Rutsche kein separater Antrieb und somit keine Energie notwendig ist, um die Objekte mittels des Zuführmittels zu bewegen. Die Bewegung auf der Rutsche erfolgt insbesondere dann allein aufgrund der Schwerkraft der Objekte.
In einer vorteilhaften Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems ist eine Sortiervorrichtung vorgesehen und / oder vorhanden. Die Objekte sind anhand der mittels des Spektrometers generierten Messdaten, insbesondere in Abhängigkeit eines bestimmten Materials der Objekte, in zumindest zwei unterschiedliche Kategorien, insbesondere mittels eines Luftstrahls, sortierbar, insbesondere gemäß der jeweiligen Kategorie dann aussortierbar. Durch diese Sortierung wird bspw. ein nachfolgendes Recycling der Objekte vereinfacht, da Objekte des gleichen Materials besser zu recyceln sind.
In einer Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems ist zumindest eine Steuereinheit und / oder ein Computer vorgesehen und / oder vorhanden. Die Steuereinheit und / oder der Computer ist insbesondere mit dem als Förderband ausgebildeten Zuführmittel, insbesondere mit dessen Antrieb, zu dessen Steuerung und / oder Regelung steuerungstechnisch wirksam verbunden. Die Steuereinheit und / oder der Computer ist mit dem ersten Analyselaser zu dessen Steuerung und / oder Regelung wirksam verbunden. Die Steuereinheit und / oder der Computer ist mit dem zweiten Analyselaser zu dessen Steuerung und / oder Regelung wirksam verbunden. Die Steuereinheit und / oder der Computer ist mit dem Spektrometer steuerungstechnisch und/oder datentechnisch wirksam verbunden. Mittels der Steuereinheit und / oder dem Computer sind die mittels des Spektrometers generierten Messdaten auswertbar und insbesondere ist das jeweilige Material und/oder die jeweilige Materialzusammensetzung der Objekte bestimmbar. Insbesondere ist die Steuereinheit und / oder der Computer mit der Sortiervorrichtung zu deren Steuerung und / oder Regelung steuerungstechnisch wirksam verbunden. Zur Steuerung des ersten Analyselasers und/oder zur Steuerung des zweiten Analyselasers ist ein erstes und/oder ein zweites Steuermodul vorgesehen und/oder vorhanden. Insbesondere ist der erste Analyselaser und/oder der zweite Analyselaser als ein LIBS-System oder als Teil eines LIBS-Systems ausgeführt und/oder ausgebildet. Insbesondere auch die optische Faser und/oder das offene Faserende und/oder oder das Spektrometer ist als Teil des LIBS-Systems ausgebildet und/oder ausgeführt. Die Steuermodule für den ersten und zweiten Analyselaser können funktionstechnisch und/oder bauteiltechnisch als Teil der Steuereinheit und/oder des Computers ausgebildet sein, sind insbesondere dort als integrierte prozessuale Bestandteile vorhanden. Insbesondere die Steuereinheit und/oder der Computer) sind ebenfalls als Teil des LIBS-Systems ausgebildet.
Insbesondere sind weitere Detektionsmittel vorgesehen und/oder vorhanden, mit deren Hilfe die Geometrie und/oder Größe und/oder Lage der zugeführten Objekte auf dem Zuführmittel ermittelbar sind, insbesondere ist ein entsprechendes Kamerasystem vorgesehen und/oder steuerungstechnisch mit der Steuereinheit und/oder dem Computer wirksam verbunden ist.
Auf diese Weise ist eine Automatisierung des Systems ermöglicht und der manuelle Bedienaufwand des Systems ist minimierbar.
Das entsprechende System zum Analysieren und/oder Sortieren von Objekten, insbesondere das hier dann vorhandene Zuführmittel weist mindestens eine Zuführspur zur Zuführung der jeweiligen Objekte auf. In einer sehr bevorzugten Ausführungsform weist das Zuführmittel für das Zuführen und/oder Fördern der Objekte mehrere Zuführspuren auf, wobei jeder Zuführspur ein jeweiliger erster und ein jeweiliger zweiter Analyselaser und ein jeweiliges Sichtfeld eines Spektrometers, insbesondere jeder Zuführspur eine jeweilige optische Faser mit einem offenen Faserende zugeordnet sind. Bei einer sehr bevorzugten Ausgestaltung ist jeder Zuführspur auch ein jeweiliges separates Spektrometer zugeordnet, insbesondere ist daher jede optische Faser mit einem dazugehörenden separaten Spektrometer verbunden. Die jeweiligen Zuführspuren können insbesondere auf dem Zuführmittel als physisch bzw. mechanisch getrennte Zuführspuren ausgebildet sein oder es können auch mehrere einspurige Zuführmittel vorgesehen sein. In einer bevorzugten Ausbildungsform bzw. Ausgestaltung ist das Zuführmittel als ein Förderband ausgebildet, das eine entsprechend große Breite aufweist, wobei auf diesem Förderband dann mehrere virtuell getrennte Zuführspuren ausgebildet sind, insbesondere durch im Vorfeld vorhandene entsprechende Vereinzelungsvorrichtungen, die über die jeweilige Breite des Förderbandes verteilt dann die Objekte dem Zuführmittel, insbesondere dem Förderband über dessen Breite verteilt zuführen, hierauf darf hingewiesen werden. Für den Fall, dass mehrere Zuführspuren vorhanden sind, beträgt der Abstand der jeweiligen ersten bzw. zweiten dann benachbart zueinander angeordneten Analyselaser bzw. der Abstand der zueinander benachbart angeordneten offenen Faserenden, insbesondere 20 bis 200 Millimeter, bevorzugt 50 bis 100 Millimeter. Insbesondere für den Fall, dass mehrere Zuführspuren ausgebildet sind, weist die Sortiervorrichtung dann mehrere Ausblasdüsen auf, insbesondere weist die Sortiervorrichtung dann eine entsprechende Düsenleiste auf, die diese zuvor genannten Ausblasdüsen umfasst, hierbei ist dann jeder Zuführspur mindestens eine Ausblasdüse zugeordnet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass die Objekte, die nicht oder nur unzureichend identifizierbar sind, mithilfe eines dann vorhandenen Rückführungssystems dann wieder dem Zuführmittel zuführbar sind. Das dann verwendete bzw. vorhandene Rückführungssystem weist insbesondere dann eine weitere Ausblasdüse bzw. eine weitere - zweite - Düsenleiste und/oder weitere Förderbänder auf, damit die zuvor genannten nicht oder nur unzureichend identifizierten Objekte, insbesondere dem Zuführmittel dann wiederum für eine neue weitere Analyse zugeführt werden können bzw. entsprechend zugeführt werden.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren zum Analysieren von Objekten und das erfindungsgemäße System zum Analysieren von Objekten in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Es darf hierzu zunächst auf die dem Patentanspruch 1 bzw. auf die dem Patentanspruch 14 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden nun eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Analysieren von Objekten und des erfindungsgemäßen Systems zum Analysieren von Objekten anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert bzw. beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

1 in stark vereinfachter schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des Systems zum Analysieren von Objekten in einer Seitenansicht,
2 in stark vereinfachter schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel des Systems zum Analysieren von Objekten in einer Seitenansicht,
3 in stark vereinfachter schematischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel des Systems zum Analysieren von Objekten in einer Seitenansicht,
4 in stark vereinfachter schematischer Darstellung ein viertes Ausführungsbeispiel des Systems zum Analysieren von Objekten in einer Seitenansicht, und
5 in stark vereinfachter schematischer Darstellung ein fünftes Ausführungsbeispiels des Systems zum Analysieren von Objekten in einer leicht perspektivischen Darstellung, nahezu korrespondierend zu 1, wobei das hier in 5 dargestellte System mehrere Zuführspuren zur Zuführung/zur Förderung der Objekte aufweist.

Die 1 bis 5 zeigen in stark vereinfachter schematischer Darstellung fünf jeweilige Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Systems 1 zum Analysieren von Objekten 2.
Die 1 bis 4 zeigen jeweilige Ausführungsformen bzw. Ausgestaltungen des Systems 1 in einer Seitenansicht im Wesentlichen mit der Darstellung von nur einer auf dem Zuführmittel 3 ausgebildeten Zuführspur 10 zur Zuführung der vereinzelten Objekte 2. 5 zeigt in perspektivischer Darstellung im Wesentlichen auch die Komponenten des Systems 1, wobei hier mehrere Zuführspuren 10 erkennbar sind bzw. auf dem Fördermittel 3 hier mehrere Zuführspuren 10 ausgebildet sind. Es darf an dieser Stelle auch darauf hingewiesen werden, dass in den Figuren nicht immer alle Komponenten im Einzelnen dargestellt sind, insbesondere aber die wesentlichen Komponenten dargestellt sind. Insbesondere weist die in 5 dargestellte Ausführungsform auch die entsprechenden Komponenten auf, die insbesondere in der 1 explizit dargestellt sind. Entsprechende Ausführungen zu der 1 gelten daher für die 5 entsprechend analog.
Für gleiche Bauteile werden in allen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Das nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zum Analysieren von Objekten 2 ist mit allen diesen in den 1 bis 5 dargestellten fünf Ausführungsbeispielen umsetzbar.
Die hier in 1 bis 5 dargestellte System 1 bzw. das durch das System 1 realisierbare Verfahren ist für unterschiedliche Anwendungsarten geeignet. Mit diesem System 1 bzw. Verfahren können bestimmte unterschiedliche Objekte 2 analysiert und/oder sortiert, insbesondere aussortiert werden, wie bspw. Metallteile, Metallschrotte, insbesondere Aluminiumschrott, Erzbrocken, Batterien, Verpackungen, Abfall oder dergleichen. Das System 1 bzw. das Verfahren eignet sich daher insbesondere für die Analyse und/oder Sortierung von Metallteilen, für die Recycling-Wirtschaft und/oder wird im Bereich des Bergbaus und beim Abbau von Erzen und/oder Mineralien eingesetzt. Eine Vielzahl von Anwendungen ist denkbar und möglich. Die sehr bevorzugte Anwendung ist insbesondere die Sortierung von Metallteilen und/oder von Aluminiumschrott. Insbesondere bei der Aussortierung bzw. Sortierung von Aluminiumschrott ist dann eine Sortierung/Selektion in die verschiedenen Klassen 1xxx bis 8xxx gemäß der Norm DIN EN 573-3 bzw. DIN EN 573-4 sowie innerhalb dieser Klassen, bspw. zwischen 6005 und 6061 möglich. Die zuvor erwähnten „Klassen“ können beispielsweise insbesondere dann die unterschiedlichen „Kategorien“ zur Sortierung der Objekte 2 bilden.
Es ist zumindest ein Zuführmittel 3, ein - erster - Analyselaser 4.1 und zumindest ein Spektrometer 5 vorgesehen und / oder vorhanden. Die Objekte 2 werden mit Hilfe des Zuführmittels 3 zugeführt und/oder bewegt, insbesondere gefördert, wobei die Objekte 2 ab einem Ende 3e des Zuführmittels 3 zu deren Analyse sich auf einer Flugbahn 6 bewegen, insbesondere von dem Zuführmittel 3 abgeworfen werden, letzteres insbesondere dann, wenn das Zuführmittel als ein angetriebenes bzw. motorisch antreibbares Förderband ausgebildet ist
Mittels des - ersten - Analyselasers 4.1 wird ein - erster - Laserstrahl 4.1.s mit einem - ersten-Fokuspunkt 4.1.p erzeugt. Der Analyselaser 4.1 ist und / oder wird derart zu dem Zuführmittel 3 ausgerichtet, dass die Objekte 2 während ihrer jeweiligen Bewegung auf ihrer jeweiligen Flugbahn 6 den Laserstrahl 4.1.s im Bereich des Fokuspunktes 4.1.p durchfliegen. Ein Sichtfeld 5.s des Spektrometers 5 ist und / oder wird auf einen Bereich der Flugbahn 6 der Objekte 2 ausgerichtet. Der Fokuspunkt 4.1.p des Analyselasers 4.1 liegt im Sichtfeld 5.s des Spektrometers 5.
Die eingangs genannten Nachteile werden nun insbesondere zunächst wie folgt vermieden: Mit Hilfe eines zweiten Analyselasers 4.2 wird ein zweiter Laserstrahl 4.2.s mit einem zweiten Fokuspunkt 4.2.p erzeugt. Auch der zweite Analyselaser 4.2 ist und / oder wird derart zu dem Zuführmittel 3 ausgerichtet, dass die Objekte 2 während ihrer jeweiligen Bewegung auf ihrer jeweiligen Flugbahn 6 den zweiten Laserstrahl 4.2.s im Bereich des zweiten Fokuspunktes 4.2.p durchfliegen. Auch der zweite Fokuspunkt 4.2.p des zweiten Analyselasers 4.2 liegt im Sichtfeld 5.s des Spektrometers 5. Der erste Analyselaser 4.1 und der zweite Analyselaser 4.2 sind und / oder werden derart zueinander ausgerichtet, so dass der erste Fokuspunkt 4.1.p des ersten Analyselasers 4.1 zum zweiten Fokuspunkt 4.2.p des zweiten Analyselasers 4.2 beabstandet ist. Mittels des ersten Fokuspunktes 4.1.p des ersten Analyselasers 4.1 und / oder mittels des zweiten Fokuspunktes 4.2.p des zweiten Analyselasers 4.2 werden Plasmen der Objekte 2 erzeugt. Emissionen dieser Plasmen werden dann mittels des Spektrometers 5 spektroskopisch analysiert.
Es ist denkbar, dass das Spektrometer 5 und der erste Analyselaser 4.1 und / oder der zweite Analyselaserlaser 4.2 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, insbesondere sind der erste und zweite Analyselaser 4.1. und 4.2 sowie das Spektrometer 5 als ein LIBS-System ausgeführt bzw. sind entsprechende Bestandteile eines LIBS-Systems.
Der erste Analyselaser 4.1 und der zweite Analyselaser 4.2 werden bei der sehr bevorzugten Ausführungsform insbesondere derart zueinander ausgerichtet, dass der erste Fokuspunkt 4.1.p des ersten Analyselasers 4.1 und der zweite Fokuspunkt 4.2.p des zweiten Analyselasers 4.2 auf einer im wesentlichen Senkrechten S zur Flugbahn 6 der Objekte 2 entsprechend beabstandet übereinander liegen. Hierbei bedeutet der Ausdruck „im Wesentlichen“ insbesondere, dass die entsprechende virtuelle Verbindungslinie zwischen den beiden Fokuspunkten 4.1.p und 4.2.p auch eine Neigung von bis zu +/- 15 Grad, insbesondere von bis zu +/- 10 Grad, gegenüber der Senkrechten aufweisen kann. Hierbei ist die „Senkrechte S“ eine virtuelle Linie, die dann auf einer Tangentialen eines bestimmten und/oder ausgewählten Punktes der bekannten und/oder prognostizierten Flugbahn 6 der Objekte 2 senkrecht steht bzw. entsprechend senkrecht zu dieser Tangentialen ausgebildet ist. Die 1 und 2 zeigen die auf einer im Wesentlichen Senkrechten S zur Flugbahn 6 der Objekte 2 positionierten Fokuspunkte 4.1.p und 4.2.p, wobei die Senkrechte S nur in den 1 und 2 dargestellt ist.
Der erste Analyselaser 4.1 und der zweite Analyselaser 4.2 können alternativ auch derart zueinander ausgerichtet werden, dass der erste Fokuspunkt 4.1.p des ersten Analyselasers 4.1 und der zweite Fokuspunkt 4.2.p des zweiten Analyselasers 4.2 im Wesentlichen horizontal in Förderrichtung der Objekte nebeneinander liegen. Hierbei bedeutet der Ausdruck „im Wesentlichen“ insbesondere, dass die entsprechende virtuelle Verbindungslinie zwischen den beiden Fokuspunkten 4.1.p und 4.2.p auch eine Neigung von bis zu +/- 10 Grad, insbesondere von bis zu +/- 5 Grad, gegenüber der Horizontalen aufweisen kann. Hierbei umfasst der Begriff „im Wesentlichen horizontal in Förderrichtung der Objekte 2 nebeneinander liegen“ nicht nur die ersten und zweiten Fokuspunkte, die horizontal nebeneinander angeordnet sind und direkt auf der Höhe der Abwurfkante 3e des Zuführmittels 3 liegen, sondern umfasst auch die ersten und zweiten Fokuspunkte, die auf einer Horizontalen nebeneinander liegen, wobei die Horizontale dann einen bestimmten Höhenabstand zur Abwurfkante 3e aufweist bzw. parallel beabstandet zur Fläche eines Förderbandes 3 in Förderrichtung verläuft. Diese Situation ist in den 3 und 4 dargestellt.
In der sehr bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Verfahrens liegen daher der erste Fokuspunkt 4.1.p des ersten Analyselasers 4.1 und der zweite Fokuspunkt 4.2.p des zweiten Analyselasers 4.2 teils horizontal und teils vertikal beabstandet zueinander I, insbesondere sind also voneinander mit einer vertikalen und horizontalen jeweiligen Abstandskomponente beabstandet. Einfach ausgedrückt, der erste Fokuspunkt liegt dann „schräg“ unter oder „schräg“ über dem zweiten Fokuspunkt (oder umgekehrt) insbesondere auf einer im Wesentlichen Senkrechten S zur Flugbahn 6 der Objekte 2 übereinander..
Das Spektrometer 5 weist eine optische Faser 5.of mit einem offenen Faserende 5.ofe auf bzw. ist nun eine optische Faser 5.of vorgesehen und/oder vorhanden, die ein offenes Faserende 5.ofe aufweist. Die Emissionen der von dem ersten Analyselaser 4.1 und / oder dem zweiten Analyselaser 4.2 an den Objekten 2 erzeugten Plasmen werden mittels des offenen Faserendes 5.ofe aufgenommen bzw. erfasst. Hierbei ist der Spektrometer 5 zumindest teilweise in den Figuren schematisch „kastenförmig“ dargestellt, wobei durch Pfeile dann auch angedeutet ist, dass der Spektrometer 5 mit der optischen Faser 5.of entsprechend verbunden ist.
Das Sichtfeld 5.s des Spektrometers 5 ist somit durch das offene Faserende 5.ofe der optischen Faser 5.of realisiert. Alternativ ist es durchaus denkbar auch handelsübliche Spektrometer einzusetzen, welche eine Optik mit z.B. einer Linse vor einer optischen Faser aufweisen. Das offene Faserende 5.ofe der optischen Faser 5.of hat sich jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ein Abstand zwischen dem offenen Faserende 5.ofe und dem Ende 3e des Zuführmittels 3, insbesondere der Abwurfkante des Zuführmittels, weist einen bestimmten Wert, insbesondere von weniger als 350 mm, insbesondere zwischen 50mm und 200 mm, auf. Hierbei wird dieser Abstand insbesondere zwischen dem offenen Faserende 5.ofe und dem „Abwurfpunkt“ des Objektes 2 vom Zuführmittel 3 gemessen bzw. dem Beginn der Flugbahn 6 des Objektes 2.
Das offene Faserende 5.ofe weist eine numerische Apertur mit einem Wert von 0,14 bis 0,28, insbesondere von 0,18 bis 0,24, auf. Ein voller „Öffnungswinkel“ des offenen Faserendes 5.ofe liegt insbesondere im Bereich zwischen 15 und 50 Grad, insbesondere im Bereich20 bis 30 Grad.
Die optische Faser 5.of ist als „Stufenindex-Faser“, insbesondere als Multimode-Faser, ausgeführt.
Die optische Faser 5.of weist insbesondere einen Quarzglaskern und eine Ummantelung auf. Insbesondere weist die Ummantelung eine äußere Acrylat-Ummantelung und eine Fluor-dotierte Zwischenschicht auf.
Die optische Faser 5.of weist einen Kerndurchmesser mit einem Wert von 50 µm bis 700 µm, insbesondere von 400 µm bis 600 µm, auf.
Mittels des ersten Analyselasers 4.1 und / oder mittels des zweiten Analyselasers 4.2 werden Pulse mit einer bestimmten Pulswiederholrate emittiert. Der Wert dieser Pulswiederholrate in kHz entspricht insbesondere einem bestimmten Wert der Geschwindigkeit der Objekte 2 beim Verlassen des Zuführmittels 3 in m/s multipliziert mit einem bestimmten Faktor, insbesondere einem Faktor von zumindest 15. Insbesondere weisen der erste Analyselaser 4.1 und / oder der zweite Analyselaser 4.2 eine Pulswiederholrate von mindestens 20 kHz, insbesondere von mindestens 45 kHz, auf.
Insbesondere sind der erste Analyselasers 4.1 und der zweite Analyselasers 4.2 baugleich ausgeführt, insbesondere können diese auch gemeinsam mit anderen Komponenten des LIBS-systems in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut sein
Der erste Analyselaser 4.1 und / oder der zweite Analyselaser 4.2 weist eine Ausrichtungsvorrichtung 7 auf. Bei Bedarf wird mittels einer jeden Ausrichtungsvorrichtung 7 die Ausrichtung des zugehörigen Analyselasers 4.1, 4.2 und somit der Ort des zugehörigen Fokuspunktes 4.1.p, 4.2.p geändert, eingestellt und/oder angepasst. Insbesondere wird die räumliche Anordnung der beiden Fokuspunkte 4.1.p, 4.2.p des ersten Analyselasers 4.1 und des zweiten Analyselasers 4.2 zueinander und im Bezug zum Sichtfeld 5.s des Spektrometers 5 geändert. Die Ausrichtungsvorrichtungen 7 werden hier in den 1 bis 4 mit Hilfe an die Analyselaser 4.1, 4.2 angrenzenden Pfeilen symbolisiert. Es ist denkbar, dass nur einer der beiden Analyselaser 4.1 oder 4.2 eine Ausrichtungsvorrichtung 7 aufweist. Ebenso können beide Analyselasers 4.1 und 4.2 jeweils eine Ausrichtungsvorrichtung 7 aufweisen. Weiterhin ist denkbar, dass nur eine Ausrichtungsvorrichtung 7 vorgesehen und / oder vorhanden ist, diese eine Ausrichtungsvorrichtung 7 aber dazu dient, beide Analyselaser 4.1 und 4.2 zu bewegen und auszurichten.
Bei der bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems 1 bzw. des Verfahrens werden der erste und der zweite Analyselaser 4.1 und 4.2 vor dem Analyse- und/oder Sortiervorgang ausgerichtet, insbesondere unter Berücksichtigung der Struktur und/oder Geometrie und/oder der zu erwartenden Größe der zu analysierenden und/oder zu sortierenden Objekte 2. Eine Ausrichtung des ersten und zweiten Analyselasers 4.1 und 4.2 während der Ausführung des Verfahrens ist dann nach einmaliger optimierter Ausrichtung nicht mehr unbedingt notwendig.
Denkbar ist aber, dass die Ausrichtung des ersten und zweiten Analyselasers auch während des Verfahrens insbesondere dann automatisch erfolgt, insbesondere dann, wenn über vorgesehene weitere Detektionsmittel 11, insbesondere ein Kamerasystem, eine andere, insbesondere unerwartete, komplexere Struktur, Geometrie und/oder Größer der zu analysierenden und/oder zu sortierenden Objekte 2 auf dem Zuführmittel 3 ermittelt wird, die außerhalb des erwarteten Toleranzbereichs der zu analysierenden und/oder zu sortierenden Objekte 2 liegt.
Weiterhin könnte auch das Spektrometer 5 selbst analog eine Ausrichtvorrichtung aufweisen. Es sind daher verschiedene Arten von Ausrichtvorrichtungen 7 bspw. mit entsprechenden Aktoren denkbar, wobei solche Aktoren dann auch automatisiert ansteuerbar sind.
Insbesondere sind die Analyselaser 4.1 und / oder 4.2 mittels der Ausrichtvorrichtungen 7 um eine Achse, insbesondere um eine Achse parallel zur Achse einer hier nicht näher bezeichneten Umlenkrolle des Zuführmittels 3, insbesondere des Förderbandes , drehbar und / oder in einer durch die Flugbahn 6 der Objekte 2 verlaufenden Ebene verschiebbar.
In der bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung werden die Analyselaser 4.1 und 4.2 bzw. insbesondere auch das Spektrometer 5 manuell ausgerichtet, insbesondere zum Beispiel in entsprechend zugehörigen Langlochaufnahmen eines Gestells, insbesondere mithilfe von Schraubverbindungen, dann entsprechend fixiert und ausgerichtet. Dies erfolgt insbesondere vor der Betriebsaufnahme des Systems 1 bzw. vor der Durchführung des Verfahrens.
Es ist eine Sortiervorrichtung 8 vorgesehen und / oder vorhanden. Die Objekte 2 werden anhand der mittels des Spektrometers 5 generierten Messdaten, insbesondere in Abhängigkeit eines bestimmten Materials der Objekte 2, in zumindest zwei unterschiedliche Kategorien, insbesondere mittels eines Luftstrahls, sortiert. Die Sortiervorrichtung 8 weist daher insbesondere eine entsprechend ansteuerbare Ausblasdüse auf.
Je Kategorie ist dabei insbesondere ein Behälter vorgesehen, in welchen die Objekte 2 gesammelt werden und mittels welcher die Objekte 2 einer Weiterverarbeitung, zum Beispiel einem Recycling der Objekte 2 dann zugeführt werden können. Derartige Behälter oder Behältnisse oder auch weitere hierfür denkbare Fördermittel zum Abtransport sind hier in den 1 bis 5 nicht weiter dargestellt.
Es ist zumindest eine Steuereinheit 9 und / oder ein Computer 9 vorgesehen und / oder vorhanden. Insbesondere das als Förderband ausgebildete Zuführmittel 3, insbesondere dessen Geschwindigkeit, wird mittels der Steuereinheit 9 und / oder dem Computer 9 gesteuert und / oder geregelt. Der erste Analyselaser 4.1 wird mittels der Steuereinheit 9 und / oder dem Computer 9 gesteuert und / oder geregelt. Der zweite Analyselaser 4.2 wird mittels der Steuereinheit 9 und / oder dem Computer 9 gesteuert und / oder geregelt. Das Spektrometer 5 wird mittels der Steuereinheit 9 und / oder dem Computer 9 gesteuert und / oder geregelt bzw. ist mit der Steuereinheit 9 und/oder dem Computer 9 datentechnisch wirksam verbunden. Mittels der Steuereinheit 9 und / oder des Computers 9 werden die mittels des Spektrometers 5 generierten Messdaten ausgewertet, wobei insbesondere das jeweilige spezifische Material, bspw. ein spezifisches Metall oder ein Kunststoff, der jeweiligen Objekte 2 bestimmt wird.
Insbesondere wird auch die Sortiervorrichtung 8 mittels der Steuereinheit 9 und / oder dem Computer 9 gesteuert und / oder geregelt, insbesondere wird eine Ausblasdüse der Sortiervorrichtung 8 entsprechend angesteuert. Insbesondere weist daher die Sortiervorrichtung 8 mindestens eine Ausblasdüse auf.
Zur Steuerung des ersten Analyselasers 4.1 und zur Steuerung des zweiten Analyselasers 4.2 sind ein erstes und/oder zweites Steuermodul 4.1.LM und 4.2.LM) vorgesehen und/oder vorhanden. Hierbei sind der erste Analyselaser 4.1 und der zweite Analyselaser 4.2 insbesondere als ein LIBS-System oder als Teil eines LIBS-Systems ausgeführt und/oder ausgebildet. Insbesondere die optische Faser (5.of) und/oder das offene Faserende (5.ofe) sowie das Spektrometers (5) sind auch als Teil des LIBS-Systems ausgebildet und/oder ausgeführt bzw. wird durch die zuvor genannten Komponenten ein LIBS-System gebildet und daher auch die Objekte 2 durch ein LIBS-Verfahren analysiert und auf Basis der ermittelten Messdaten sortiert, insbesondere teils aussortiert. Die Steuermodule 4.1.LM und 4.2.LM für den ersten und zweiten Analyselaser 4.1 und 4.2 sind funktionstechnisch und/oder bauteiltechnisch insbesondere auch als Teil der Steuereinheit und/oder des Computers 9 ausgeführt, insbesondere ist auch die Steuereinheit und/oder der Computer 9 als Teil bzw. weitere Komponente des LIBS-Systems ausgebildet.
In der bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung sind weitere Detektionsmittel 11 vorgesehen und/oder vorhanden, mit deren Hilfe die Geometrie und/oder Größe und/oder Lage der zugeführten Objekte 2 auf dem Zuführmittel 3 ermittelbar sind, insbesondere ist ein entsprechendes Kamerasystem vorgesehen bzw. vorhanden und/oder steuerungstechnisch mit der Steuereinheit und/oder dem Computer 9 wirksam verbunden.
Insbesondere werden alle Komponenten des System 1 mittels der Steuereinheit 9 und / oder dem Computer 9 gesteuert und / oder geregelt, wobei eine Optimierung des Systems 1 durch die Berücksichtigungen der Abhängigkeiten der verschiedenen Komponenten untereinander einfach durchzuführen ist.
In den 1 bis 5 ist jeweils eine steuerungstechnisch wirksame Verbindung und/oder eine Datenverbindung zwischen dem Spektrometer 5, den beiden Analyselasern 4.1 und 4.2 und der Steuereinheit 9 und / oder dem Computer 9 mittels jeweils einer Linie, die aber nur teilweise dargestellt bzw. teils unterbrochen dargestellt ist, erkennbar bzw. schematisch angedeutet. Es ist theoretisch aber auch denkbar, dass die Analyselaser und /oder separat gesteuert und / oder geregelt werden, z.B. mittels separater weiterer Steuereinheiten und/oder Computer.
In den 1 bis 5 sind zumindest teilweise das Spektrometer 5 und die Analyselaser 4.1 und 4.2 jeweils mittels mehrerer schematischer Elemente dargestellt, wobei eine Verbindung zwischen diesen jeweiligen Elementen z.B. zur Übertragung von Daten und / oder Energie insbesondere mittels jeweils hier dann dargestellter, teils unterbrochener Linien symbolisiert ist.
Bezüglich der Darstellungen in den 1 bis 5 darf auch auf folgendes hingewiesen werden: In der bevorzugten Ausführungsform sind der erste und zweite Analyselaser 41. und 4.2, die für den ersten und zweiten Analyselaser 4.1 und 4.2 vorhandenen Steuermodule 4.1. LM bzw. 4.2. LM als Teil eines LIBS-Systems ausgebildet. Nochmal anders ausgedrückt, der erste und zweite Analyselaser 4.1 und 4.2 ist insbesondere als jeweiliger LIBS-Analyselaser ausgebildet, wobei das LIBS-System auch insbesondere die optische Faser 5.of sowie die Steuerungsmodule 4.1.LM bzw. 4.2. LM aufweist. Zu dem LI BS-System gehört insbesondere das Spektrometer 5 und insbesondere auch die Steuereinheit und/oder der Computer 9. Teile dieser zuvor genannten Komponenten, insbesondere der erste und zweite Analyselaser 4.1 und 4.2 sowie ein Teil der optischen Faser 5.of mit dem offenen Faserende 5.ofe können hierbei insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut und/oder angeordnet sein, auch hierauf darf hingewiesen werden.
Im Folgenden wird nun nochmal auf das System 1 zum Analysieren von Objekten 2 gemäß den fünf dargestellten Ausführungsbeispielen des System 1 aus den 1 bis 5 nochmal näher eingegangen bzw. dieses näher beschrieben:

Das System 1 zum Analysieren und/oder Sortieren von Objekten 2 dient insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.

Das System 1 zum Analysieren von Objekten 2 weist zunächst das Zuführmittel 3, den - ersten - Analyselaser 4.1, und das Spektrometer 5 auf. Das Zuführmittel 3 ist insbesondere auch als „Fördermittel“ bezeichenbar. Die Objekte 2 sind mit Hilfe des Zuführmittels 3, insbesondere einem entsprechenden Messbereich nach dem Ende des Zuführmittels zuführbar bzw. dorthin bewegbar, insbesondere mit Hilfe eines als Förderband ausgebildeten Zuführmittels 3 förderbar. Hierbei ist das Zuführmittel 3 insbesondere so ausgebildet, dass eine Vereinzelung der Objekte 2 erfolgen kann und/oder die Objekte 2 vereinzelt transportierbar/förderbar sind und/oder die Objekte 2 jeweils vereinzelt nacheinander ab dem Ende 3e des Zuführmittels 3 sich zunächst bis in einen Messbereich auf einer/ihrer jeweiligen Flugbahn 6 bewegen. Insbesondere kann das Zuführmittel 3 einen V-förmigen Querschnitt zur Realisierung der Vereinzelung der Objekte 2 und/oder für die Realisierung eines vereinzelten Transportes der Objekte 2 aufweisen. Das Zuführmittel 3 ist daher insbesondere als ein im Querschnitt V-förmiges oder gewölbtes Förderband ausgeführt. Denkbar ist als Alternative auch eine im Querschnitt V-Förmig oder gewölbt ausgebildete Rutsche.
Die 1 bis 4 zeigen im Wesentlichen ein entsprechendes System 1 in der Seitenansicht mit einer auf den Zuführmittel 3 erkennbar ausgebildeten Zuführspur 10. Hingegen zeigt die 5, insbesondere zumindest teilweise beispielhaft eine sehr bevorzugte Ausführungsform des Systems 1 mit mehreren auf dem Zuführmittel 3 ausgebildeten Zuführspuren 10, die hier zwar bei der sehr bevorzugten Ausführungsform nicht physisch voneinander getrennt sind, aber als virtuelle Zuführspuren 10 ausgebildet sind, insbesondere nun dadurch realisiert sind, dass dem Zuführmittel 3 entsprechende hier nicht dargestellte Vereinzelungsvorrichtungen, die über die Breite des Zuführmittels 3 angeordnet sind, vorgeschaltet sind. Die zu den 1 bis 4 gemachten Erläuterungen bzw. Ausführungen gelten grundsätzlich daher auch für die 5 bzw. gelten analog. Zu den 1 bis 5 weiter folgendes:
Ab dem Ende 3e, insbesondere ab einer Abwurfkante, des Zuführmittels 3 werden die Objekte 2 zu deren Analyse auf einer Flugbahn 6 bewegt, insbesondere werden die Objekte 2 vom Zuführmittel 3 abgeworfen und bewegen sich dann auf und/oder entlang einer Flugbahn 6.
Mittels des - ersten - Analyselasers 4.1 ist der - erste - Laserstrahl mit dem - ersten- Fokuspunkt 4.1.p erzeugbar. Der Analyselaser 4.1 ist derart zu dem Zuführmittel 3 ausgerichtet, dass die Objekte 2 während ihrer jeweiligen Bewegung auf ihrer jeweiligen Flugbahn 6 den Laserstrahl 4.1.s im Bereich des Fokuspunktes 4.1.p durchfliegen.
Das Spektrometer 5 weist das Sichtfeld 5.s auf. Das Sichtfeld 5.s des Spektrometers 5 ist auf einen Bereich der Flugbahn 6 der Objekte 2 ausgerichtet. Der erste Fokuspunkt 4.1.p des ersten Analyselasers 4.1 ist im Sichtfeld des Spektrometers 5 angeordnet.
Ein zweiter Analyselaser 4.2 ist vorgesehen und / oder vorhanden. Mittels des zweiten Analyselasers 4.2 ist ein zweiter Laserstrahl 4.2.s mit einem zweiten Fokuspunkt 4.2.p erzeugbar. Auch der zweite Analyselaser 4.2 ist derart zu dem Zuführmittel 3 ausgerichtet, dass die Objekte 2 während ihrer jeweiligen Bewegung auf ihrer jeweiligen Flugbahn 6 den zweiten Laserstrahl 4.2.s im Bereich des zweiten Fokuspunktes 4.2.p durchfliegen. Auch der zweite Fokuspunkt 4.2.p des zweiten Analyselasers 4.2 ist im Sichtfeld 5.s des Spektrometers 5 angeordnet.
Der erste Analyselaser 4.1 und der zweite Analyselaser 4.2 sind derart zueinander ausgerichtet, dass der erste Fokuspunkt 4.1.p des ersten Analyselasers 4.1 zum zweiten Fokuspunkt 4.2.p des zweiten Analyselasers 4.2 beabstandet angeordnet ist. Mittels des ersten Fokuspunktes 4.1.p des ersten Analyselasers 4.1 und / oder mittels des zweiten Fokuspunktes 4.2.p des zweiten Analyselasers 4.2 sind Plasmen der Objekte 2 erzeugbar. Die Emissionen dieser Plasmen sind mittels des Spektrometers 5 spektroskopisch analysierbar.
Der erste Analyselaser 4.1 und der zweite Analyselaser 4.2 sind derart zueinander ausgerichtet, dass der erste Fokuspunkt 4.1.p des ersten Analyselasers 4.1 und der zweite Fokuspunkt 4.2.p des zweiten Analyselasers 4.2 auf einer im wesentlichen Senkrechten S zur Flugbahn 6 der Objekte 2 entsprechend beabstandet übereinander angeordnet sind. Diese Situation ist in den 1, 2 und 5 dargestellt, aber die Senkrechte S selbst nur in den 1 und 2 gezeigt bzw. dargestellt.
Der erste Analyselaser 4.1 und der zweite Analyselaser 4.2 sind alternativ derart zueinander ausgerichtet, dass der erste Fokuspunkt 4.1.p des ersten Analyselasers 4.1 und der zweite Fokuspunkt 4.2.p des zweiten Analyselasers 4.2 im Wesentlichen horizontal nebeneinander angeordnet sind. Diese Situation ist in den 3 und 4 dargestellt.
Bei den sehr bevorzugten Ausführungsformen bzw. Ausgestaltungen sind der erste Fokuspunkt 4.1.p des ersten Analyselasers 4.1. und der zweite Fokuspunkt 4.2.p des zweiten Analyselasers 4.2 teils vertikal, teils horizontal versetzt zueinander t, insbesondere also mit entsprechenden horizontalen und/oder vertikalen Abständen zueinander entsprechend beabstandet oder einfach ausgedrückt, die Fokuspunkte liegen schräg versetzt übereinander, insbesondere auf einer im Wesentlichen Senkrechten S zur Flugbahn 6 der Objekte 2 übereinander bzw. sind entsprechend so positioniert..
Das Spektrometer 5 weist nun die optische Faser 5.of mit dem offenen Faserende 5.ofe bzw. ist nun eine optische Faser 5.of vorgesehen und/oder vorhanden, die ein offenes Faserende 5.ofe zur Aufnahme der Emissionen der von dem ersten Analyselaser 4.1 und / oder dem zweiten Analyselaser 4.2 an den Objekten 2 erzeugten Plasmen aufweist.
Der erste Analyselaser 4.1 und / oder der zweite Analyselaser 4.2 weisen eine Pulswiederholrate auf. Der Wert dieser Pulswiederholrate in kHz entspricht insbesondere einem bestimmten Wert der Geschwindigkeit der Objekte 2 beim Verlassen des Zuführmittels 3 in m/s multipliziert mit einem bestimmten Faktor, insbesondere einem Faktor von zumindest 15. Insbesondere weist der erste Analyselaser und / oder der zweite Analyselaser eine Pulswiederholrate von mindestens 20 kHz, insbesondere von mindestens 45 kHz, auf.
Der erste Fokuspunkt 4.1.p des ersten Analyselasers 4.1 und / oder der zweite Fokuspunkt 4.2.p des zweiten Analyselasers 4.2 weist einen Fokuspunktdurchmesser von 0,1 mm bis 0,2 mm, insbesondere von 0,15 mm, auf. Der jeweilige Fokuspunktdurchmesser wird dabei senkrecht zum jeweiligen Laserstrahl 4.1.s bzw. 4.2.s gemessen.
Der erste Analyselaser 4.1 weist eine erste Linse zur Erzeugung des ersten Fokuspunktes 4.1.p und der zweite Analyselaser 4.2 weist eine zweite Linse zur Erzeugung des zweiten Fokuspunktes 4.2.p auf. Die erste Linse und die zweite Linse weisen jeweils eine gleiche Brennweite, insbesondere von 250 mm bis 400 mm, auf. Mittels der Linsen wird die Bündelung der Laserstrahlen 4.1.s bzw. 4.2.s beeinflusst, was sich auf die Ausbildung der Fokuspunkte 4.1.p bzw. 4.2.p mit Bezug zu deren räumlicher Ausdehnung und auch der Höhe der Intensität der Laserstrahlen im Bereich dieser Fokuspunkte 4.1.p bzw. 4.2.p auswirkt.
Alternativ ist auch denkbar, dass die erste Linse und die zweite Linse eine voneinander abweichende Brennweite aufweisen, insbesondere wobei dann ein Wert der Brennweite der zweiten Linse um 5% bis 10% kleiner oder größer ist als ein Wert der Brennweite der ersten Linse.
Der erste Analyselaser 4.1, der zweite Analyselaser 4.2 und das Spektrometer 5 sind gemäß den 2 und 4 oberhalb der Flugbahn 6 der Objekte 2 angeordnet. Oberhalb steht hier mit Bezug zur Schwerkraft, welche ja auch die Flugbahn 6 der Objekte 2 maßgeblich mit beeinflusst.
Alternativ sind der erste Analyselaser 4.1, der zweite Analyselaser 4.2 und das Spektrometer 5 unterhalb der Flugbahn 6 der Objekte 2 angeordnet. Diese Situation ist in den 1 und 3 dargestellt. Auch der Begriff unterhalb wird hier mit Bezug zur Schwerkraft verwendet.
Der erste Analyselaser 4.1 und / oder der zweite Analyselaser 4.2 weist vorzugsweise eine Ausrichtungsvorrichtung 7 auf. Mittels einer jeden Ausrichtungsvorrichtung 7 ist die Ausrichtung des zugehörigen Analyselasers 4.1, 4.2 und somit der Ort des zugehörigen Fokuspunktes 4.1.p bzw. 4.2.p änderbar, insbesondere einstellbar. Insbesondere ist die räumliche Anordnung der beiden Fokuspunkte 4.1.p, 4.2.p des ersten Analyselasers 4.1 und des zweiten Analyselasers 4.1 zueinander und im Bezug zum Sichtfeld 5.s des Spektrometers 5 daher änderbar, einstellbar und/oder anpassbar. In der bevorzugten Ausführungsform bzw. Ausgestaltung werden die erste und zweite Analyselaser vor Aufnahme des Betriebs des Systems 1, insbesondere manuell ausgerichtet bzw. eingestellt, insbesondere in Abhängigkeit der erwarteten zu analysierenden Objekte 2 bzw. deren erwarteter Größe und/oder voraussichtlicher Flugbahn 6, insbesondere sind der erste und zweite Analyselaser 4.1 und 4.2 auch während des Verfahrens permanent aktiviert.
Ein Winkel zwischen dem ersten Laserstrahl 4.1.s und dem zweiten Laserstrahl 4.2.s weist einen Wert von kleiner als 30°, insbesondere kleiner als 20°, auf.
Das Zuführmittel 3 ist gemäß der Ausführungsbeispiele aus den 1 bis 5 insbesondere als ein antreibbares Förderband 3 ausgeführt. Das Förderband 3 ist im Wesentlichen horizontal ausgerichtet, insbesondere um ein Rutschen/Verrutschen der Objekte 2 während des Transportes auf dem Förderband zu vermeiden.
Alternativ könnte das Zuführmittel 3 auch als Rutsche ausgeführt sein. Eine solche Rutsche ist dann geneigt angeordnet, so dass die Objekte 2 sich relativ zur Rutschenoberfläche auf der Rutsche teilweise in Richtung der Schwerkraft bewegen. Es sind auch durchaus Kombinationen von einem Förderband und einer Rutsche zur Ausbildung eines Zuführmittels 3 denkbar.
Es ist nun weiterhin eine Sortiervorrichtung 8 vorgesehen und / oder vorhanden. Die Objekte 2 sind anhand der mittels des Spektrometers 5 generierten Messdaten, insbesondere in Abhängigkeit eines ermittelten bestimmten Materials der Objekte 2, in zumindest zwei unterschiedliche Kategorien, insbesondere mittels eines Luftstrahls, sortierbar. Vorzugsweise weist die Sortiervorrichtung 8 eine Ausblasdüse auf bzw. ist als Ausblasdüse ausgeführt. Die Objekte werden daher analysiert und auf Basis der Ergebnisse und des ermittelten Materials der Objekte 2 oder auf Basis der ermittelten Materialzusammensetzung der Objekte 2 in verschiedene Kategorien eingeteilt und entsprechend sortiert, teils insbesondere dann aussortiert.
Hierzu ist zumindest eine Steuereinheit und / oder ein Computer 9 vorgesehen und / oder vorhanden. Die Steuereinheit 9 und / oder der Computer 9 ist insbesondere mit dem als Förderband ausgebildeten Zuführmittel 3 zu dessen Steuerung und / oder Regelung steuerungstechnisch wirksam verbunden. Die Steuereinheit 9 und / oder der Computer 9 ist mit dem ersten Analyselaser 4.1 zu dessen Steuerung und / oder Regelung steuerungstechnisch wirksam verbunden. Die Steuereinheit 9 und / oder der Computer 9 ist mit dem zweiten Analyselaser 4.2 zu dessen Steuerung und / oder Regelung steuerungstechnisch wirksam verbunden. Die Steuereinheit 9 und / oder der Computer 9 ist mit dem Spektrometer 5 steuerungstechnisch und/oder datentechnisch wirksam verbunden. Mittels der Steuereinheit 9 und / oder des Computers 9 sind die mittels des Spektrometers 5 generierten Messdaten auswertbar, wobei insbesondere das jeweilige Material der jeweiligen Objekte 2 bestimmbar ist. Insbesondere ist die Steuereinheit 9 und / oder der Computer 9 auch mit der Sortiervorrichtung 8 zu deren Steuerung und / oder Regelung steuerungstechnisch wirksam verbunden. Zur Realisierung der jeweiligen steuerungstechnisch und/oder datentechnisch wirksamen Verbindungen sind insbesondere entsprechende Signalleitungen und/oder Datenleitungen vorgesehen. Auch eine Signal- und/oder Datenübertragung über Funk, W-Lan oder Bluetooth ist möglich oder denkbar.
Zur Steuerung des ersten Analyselasers 4.1 und zur Steuerung des zweiten Analyselasers 4.2 sind ein erstes und zweites Steuermodul 4.1.LM und 4.2.LM vorgesehen und/oder vorhanden t, wobei der erste Analyselaser 4.1 und der zweite Analyselaser 4.2 als ein LIBS-System oder Teil eines LIBS-Systems ausgeführt und/oder ausgebildet ist. Hierbei ist die optische Faser 5.of und/oder das offene Faserende 5.ofe und /oder das Spektrometers 5 insbesondere auch als Teil des LIBS-Systems ausgebildet und/oder ausgeführt sind. Die Steuermodule 4.1.LM und 4.2.LM sind dabei insbesondere funktionstechnisch und/oder bauteiltechnisch auch Teil der Steuereinheit und/oder des Computers 9. Insbesondere die Steuereinheit und/oder der Computer (9) sind ebenso insbesondere auch als Teil des LIBS-Systems ausgebildet. Es sind weitere Detektionsmittel 11 vorgesehen und/oder vorhanden, mit deren Hilfe die Geometrie und/oder Größe und/oder die Lage der Objekte 2 auf dem Zuführmittel 3 ermittelbar sind. Insbesondere ist hierzu ein entsprechendes Kamerasystem vorgesehen und/oder steuerungstechnisch mit der Steuereinheit und/oder dem Computer 9 wirksam verbunden ist.
Die zuvor gemachten Ausführungen gelten insbesondere für alle in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungsformen.
5 zeigt nun eine sehr bevorzugte Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems 1. Das Zuführmittel 3 weist hier für das Zuführen und/oder Fördern der Objekte 2 mehrere Zuführspuren 10 auf. Wie die 5 erkennen lässt, sind die einzelnen Zuführspuren 10 nicht physisch und/oder mechanisch zueinander getrennt, sondern hier bei der in 5 dargestellten Ausführungsform nun dadurch realisiert, dass über die Breite des Zuführmittels 3, das hier insbesondere als Förderband aufgeführt ist, also hier dann über die Breite verteilt mehrere Vereinzelungsvorrichtungen zu Beginn des Zuführmittels 3 angeordnet sind. Diese Vereinzelungsvorrichtungen sind hier in 5 aber nicht explizit dargestellt sind. Hierdurch werden dann insbesondere die auf dem Zuführmittel 3 durch gestrichelte „Linien 10“ dargestellte voneinander getrennte Zuführspuren 10 realisiert.
Wie die 5 weiter verdeutlicht, ist jeder Zuführspur 10 ein jeweiliger erster und ein jeweiliger zweiter Analyselaser 4.1 und 4.2 zugeordnet. Weiterhin ist jeder Zuführspur 10 ein jeweiliges Sichtfeld 5.s eines Spektrometers 5, insbesondere hier jeder Zuführspur 10 eine jeweilige optische Faser 5.of mit einem offenen Faserende 5.ofe zugeordnet. Bei der sehr bevorzugten Ausgestaltung ist jeder Zuführspur 10 auch jeweils ein separates Spektrometer 5 zugeordnet, wobei die Spektrometer 5 in 5 nicht im Einzelnen dargestellt sind. Insbesondere ist hier dann jede optische Faser 5.of mit einem jeweiligen separaten Spektrometer 5 verbunden, wobei die Spektrometer 5 wiederum mit der Steuereinheit und/oder dem Computer 9 steuerungstechnisch und/oder signal- und/oder datentechnisch verbunden sind. Denkbar ist aber auch, dass nur ein Spektrometer vorhanden und dann die optischen Fasern 5.of mit diesem einen Spektrometer verbunden sind. Die hier in 5 dargestellte, sehr bevorzugte Ausführungsform des Systems 1 korrespondiert im Wesentlichen zu der 1. Die zu den 1 bis 4 gemachten Ausführungen geltend für die 5 in entsprechender Weise.
Weiterhin zeigt die 5, dass die hier dargestellten ersten und zweiten Analyselaser 4.1 und 4.2 benachbart zueinander angeordnet sind und die jeweiligen Analyselaser 4.1 bzw. 4.2 zueinander einen entsprechenden Abstand aufweisen. Gleiches gilt für die benachbart zueinander angeordneten offenen Faserenden 5.ofe. Die jeweiligen Abstände der zueinander benachbarten ersten bzw. zweiten Analyselaser 4.1 bzw. 4.2 bzw. der jeweilige Abstand der zueinander benachbarten offenen Faserenden 5.ofe liegt im Bereich von 20 bis 200 Millimeter, insbesondere im Bereich von 50 bis 100 Millimeter.
Bei dem in 5 dargestellten sehr bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die hier nicht dargestellte Sortiervorrichtung 8, insbesondere mehrere Ausblasdüsen auf, ist insbesondere als eine Düsenleiste ausgebildet. Jeder Zuführspur 10 ist daher mindestens eine Ausblasdüse zugeordnet. Auch das Detektionsmittel 11 und/oder die aus den 1 bis 4 erkennbaren weiteren Komponenten sind aus Gründen der Vereinfachung hier in der 5 nicht im Einzelnen nochmal dargestellt.
Bei einer weiteren Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Systems 1 kann weiterhin vorgesehen sein bzw. werden, dass die Objekte 2, die nicht oder nur unzureichend identifizierbar sind, mithilfe eines vorhandenen in den 1 bis 5 nicht dargestellten Rückführungssystems dann wieder dem Zuführmittel 3 zuführbar sind. Ein derartiges Rückführungssystem weist insbesondere mindestens eine weitere Ausblasdüse und/oder eine weitere zweite Düsenleiste sowie weitere Förderbänder auf, die dann dafür Sorge tragen, dass diese zuvor genannten Objekte 2, insbesondere am Beginn des Zuführmittels 3 dem Zuführmittel 3 wieder mit aufgegeben werden, so dass diese Objekte 2 dann wieder am Ende des Zuführmittels 3 den entsprechenden Messbereich bzw. den entsprechenden Messbereichen zur Analyse und/oder Sortierung zugeführt werden können, wie zuvor beschrieben.
Bezugszeichenliste

1: Systems zum Analysieren von Objekten
2: Objekte
3: Zuführmittel, insbesondere Förderband
3e: Ende des Zuführmittels 3
4.1: erster Analyselaser
4.1.s: erster Laserstrahl
4.1.p: erster Fokuspunkt
4.1.LM: Steuermodul
4.2: zweiter Analyselaser
4.2.s: zweiter Laserstrahl
4.2.p: zweiter Fokuspunkt
4.2. LM: Steuermodul
5: Spektrometer
5.s: Sichtfeld des Spektrometers 5
5.of: optische Faser
5.ofe: offenes Faserende
6: Flugbahn
7: Ausrichtungsvorrichtung
8: Sortiervorrichtung
9: Steuereinheit und / oder Computer
10: Zuführspur
11: Detektionsmittel, insbesondere Kamerasystem
S: Senkrechte zur Flugbahn 6

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 3352919 B1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 573-3 [0069]
DIN EN 573-4 [0069]

Claims

Verfahren zum Analysieren von Objekten (2), insbesondere von Metallteilen und/oder Aluminiumschrott, wobei zumindest ein Zuführmittel (3), zumindest ein - erster-Analyselaser (4.1) und zumindest ein Spektrometer (5) vorgesehen und / oder vorhanden ist, wobei die Objekte (2) mit Hilfe des Zuführmittels (3) zugeführt, insbesondere gefördert, werden und die Objekte (2) ab einem Ende (3e) des Zuführmittels (3) zu deren Analyse sich auf einer Flugbahn (6) bewegen, insbesondere von dem Zuführmittel (3) abgeworfen werden, wobei mittels des - ersten - Analyselasers (4.1) ein - erster- Laserstrahl (4.1.s) mit einem - ersten- Fokuspunkt (4.1.p) erzeugt wird, wobei der Analyselaser (4.1) derart zu dem Zuführmittel (3) ausgerichtet ist und / oder ausgerichtet wird, dass die Objekte (2) während ihrer jeweiligen Bewegung auf ihrer jeweiligen Flugbahn (6) den Laserstrahl (4.1.s) im Bereich des Fokuspunktes (4.1.p) durchfliegen, wobei ein Sichtfeld (5.s) des Spektrometers (5) auf einen Bereich der Flugbahn (6) der Objekte (2) ausgerichtet ist und / oder ausgerichtet wird, und wobei der Fokuspunkt (4.1.p) des Analyselasers (4.1) im Sichtfeld (5.s) des Spektrometers (5) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe eines zweiten Analyselasers (4.2) ein zweiter Laserstrahl (4.2.s) mit einem zweiten Fokuspunkt (4.2.p) erzeugt wird, wobei der zweite Analyselaser (4.2) derart zu dem Zuführmittel (3) ausgerichtet ist und / oder ausgerichtet wird, dass die Objekte (2) während ihrer jeweiligen Bewegung auf ihrer jeweiligen Flugbahn (6) den zweiten Laserstrahl (4.2.s) im Bereich des zweiten Fokuspunktes (4.2.p) durchfliegen und der zweite Fokuspunkt (4.2.p) des zweiten Analyselasers (4.2.s) im Sichtfeld (5.s) des Spektrometers (5) liegt, wobei der erste Analyselaser (4.1) und der zweite Analyselaser (4.2) derart zueinander ausgerichtet sind und / oder ausgerichtet werden, so dass der erste Fokuspunkt (4.1.p) des ersten Analyselasers (4.1) zum zweiten Fokuspunkt (4.2.p) des zweiten Analyselasers (4.2) beabstandet ist, wobei mittels des ersten Fokuspunktes (4.1.p) des ersten Analyselasers (4.1) und / oder mittels des zweiten Fokuspunktes (4.2.p) des zweiten Analyselasers (4.2) Plasmen der Objekte (2) erzeugt werden, und wobei mittels des Spektrometers (5) Emissionen dieser Plasmen spektroskopisch analysiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Analyselaser (4.1) und der zweite Analyselaser (4.2) derart zueinander ausgerichtet werden, dass der erste Fokuspunkt (4.1.p) des ersten Analyselasers (4.1) und der zweite Fokuspunkt (4.2.p) des zweiten Analyselasers (4.2) auf einer im wesentlichen Senkrechten (S) zur Flugbahn (6) der Objekte I entsprechend beabstandet übereinander liegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Analyselaser (4.1) und der zweite Analyselaser (4.2) derart zueinander ausgerichtet werden, dass der erste Fokuspunkt (4.1.p) des ersten Analyselasers (4.1) und der zweite Fokuspunkt (4.2.p) des zweiten Analyselasers (4.2) im Wesentlichen horizontal nebeneinander liegen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Faser (5.of) mit einem offenen Faserende (5ofe) vorgesehen und/oder vorhanden ist, insbesondere das Spektrometer die optische Faser (5.ofe) aufweist, wobei die Emissionen der von dem ersten Analyselaser (4.1) und / oder dem zweiten Analyselaser (4.2) an den Objekten (2) erzeugten Plasmen mittels des offenen Faserendes (5.ofe) aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des ersten Analyselasers (4.1) und / oder mittels der zweiten Analyselasers (4.2) Pulse mit einer bestimmten Pulswiederholrate emittiert werden, wobei der Wert dieser Pulswiederholrate in kHz einem bestimmten Wert der Geschwindigkeit der Objekte (2) beim Verlassen des Zuführmittels (3) in m/s multipliziert mit einem bestimmten Faktor, insbesondere einem Faktor von zumindest 15, entspricht, insbesondere wobei der erste Analyselaser (4.1) und / oder der zweite Analyselaser (4.2) eine Pulswiederholrate von mindestens 20 kHz, insbesondere von mindestens 45 kHz, aufweisen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Analyselaser (4.1) und / oder der zweite Analyselaser (4.2) eine Ausrichtungsvorrichtung (7) aufweist, wobei bei Bedarf mittels einer jeden Ausrichtungsvorrichtung (7) die Ausrichtung des zugehörigen Analyselasers (4.1, 4.2) und somit der Ort des zugehörigen Fokuspunktes (4.1.p, 4.2.p) geändert wird, insbesondere wobei die räumliche Anordnung der Fokuspunkte (4.1.p, 4.2.p) des ersten Analyselasers (4.1) und des zweiten Analyselasers (4.2) zueinander und im Bezug zum Sichtfeld (5.s) des Spektrometers (5) geändert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sortiervorrichtung (8) vorgesehen und / oder vorhanden ist, wobei die Objekte (2) anhand der mittels des Spektrometers (5) generierten Messdaten, insbesondere in Abhängigkeit eines bestimmten Materials der Objekte (2), in zumindest zwei unterschiedliche Kategorien, insbesondere mittels eines Luftstrahls, sortiert werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Steuereinheit (9) und / oder ein Computer (9) vorgesehen und / oder vorhanden ist, insbesondere wobei ein als Förderband ausgebildetes Zuführmittel (3) mittels der Steuereinheit (9) und / oder dem Computer (9) gesteuert und / oder geregelt wird, wobei der erste Analyselaser (4.1) mittels der Steuereinheit (9) und / oder dem Computer (9) gesteuert und / oder geregelt wird, wobei der zweite Analyselaser (4.2) mittels der Steuereinheit (9) und / oder dem Computer (9) gesteuert und / oder geregelt wird, wobei das Spektrometer (5) mittels der Steuereinheit (9) und / oder dem Computer (9) gesteuert und / oder geregelt wird, wobei mittels der Steuereinheit (9) und / oder de Computers (9) die mittels des Spektrometers (5) generierten Messdaten ausgewertet werden, insbesondere wobei das jeweilige Material der jeweiligen Objekte (2) bestimmt wird und wobei die Sortiervorrichtung (8) mittels der Steuereinheit (9) und / oder dem Computer (9) gesteuert und / oder geregelt wird, insbesondere wobei die Sortiervorrichtung (8) eine ansteuerbare Ausblasdüse aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über das Zuführmittel (3) die jeweiligen Objekte (2) vereinzelt zugeführt werden, insbesondere von dem Ende (3e) des Zuführmittels (3) vereinzelt sequentiell nacheinander abgeworfen werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des ersten Analyselasers (4.1) und zur Steuerung des zweiten Analyselasers (4.2) ein erstes und ein zweites Steuermodul (4.1.LM und 4.2.LM) vorgesehen und/oder vorhanden ist, wobei der erste Analyselaser (4.1) und/oder der zweite Analyselaser (4.2) und/oder das erste und/oder zweite Steuermodul (4.1.LM, 4.2.LM) als ein LIBS-System oder zumindest als Teil eines LIBS-Systems ausgeführt und/oder ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser (5.of) und/oder das offene Faserende (5.ofe) und/oder das Spektrometer (5) als Teil des LIBS-Systems ausgebildet und/oder ausgeführt sind.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dass die Steuermodule (4.1.LM und 4.2.LM) funktionstechnisch und/oder bauteiltechnisch als Bestandteilet der Steuereinheit und/oder des Computers (9) ausgeführt sind, insbesondere auch die Steuereinheit und/oder der Computer (9) als Teil des LIBS-Systems ausgebildet ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres Detektionsmittel (11) vorgesehen und/oder vorhanden ist, insbesondere ein Kamerasystem vorgesehen und/oder vorhanden ist, mit dessen Hilfe die Geometrie und/oder die Größe und/oder Position der Objekte (2) auf dem Zuführmittel (3) ermittelbar ist, insbesondere das Kamerasystem steuerungstechnisch mit der Steuereinheit und/oder dem Computer (9) wirksam verbunden ist.
Ein System (1) zum Analysieren von Objekten (2), insbesondere von Metallteilen und/oder Aluminiumschrott, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit zumindest einem Zuführmittel (3), mit zumindest einem - ersten - Analyselaser (4.1) und mit zumindest einem Spektrometer (5), wobei die Objekte (2) mit Hilfe des Zuführmittels (3) zuführbar und/oder bewegbar, insbesondere förderbar, sind und die Objekte (2) ab einem Ende (3.e) des Zuführmittels (3) zu deren Analyse auf einer Flugbahn (6) bewegbar, insbesondere von dem Zuführmittel (3) abwerfbar, sind, wobei mittels des - ersten - Analyselasers (4.1) ein - erster - Laserstrahl (4.1.s) mit einem - ersten- Fokuspunkt (4.1.p) erzeugbar ist, wobei der Analyselaser (4.1) derart zu dem Zuführmittel (3) ausgerichtet ist, dass die Objekte (2) während ihrer jeweiligen Bewegung auf ihrer jeweiligen Flugbahn (6) den Laserstrahl (4.1.s) im Bereich des Fokuspunktes (4.1.p) durchfliegen, wobei das Spektrometer (5) ein Sichtfeld (5.s) aufweist, wobei das Sichtfeld (5.s) des Spektrometers (5) auf einen Bereich der Flugbahn (6) der Objekte (2) ausgerichtet ist, und wobei der Fokuspunkt (4.1.p) des Analyselasers (4.1) im Sichtfeld (5.s) des Spektrometers (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Analyselaser (4.2) vorgesehen und / oder vorhanden ist, wobei mittels des zweiten Analyselasers (4.2) ein zweiter Laserstrahl (4.2.s) mit einem zweiten Fokuspunkt (4.2.p) erzeugbar ist, wobei der zweite Analyselaser (4.2) derart zu dem Zuführmittel (3) ausgerichtet ist, dass die Objekte (2) während ihrer jeweiligen Bewegung auf ihrer jeweiligen Flugbahn (6) den zweiten Laserstrahl (4.2.s) im Bereich des zweiten Fokuspunktes (4.2.p) durchfliegen und der zweite Fokuspunkt (4.2.p) des zweiten Analyselasers (4.2) im Sichtfeld (5.s) des Spektrometers (5) angeordnet ist, wobei der erste Analyselaser (4.1) und der zweite Analyselaser (4.2) derart zueinander ausgerichtet sind, dass der erste Fokuspunkt (4.1.p) des ersten Analyselasers (4.1) zum zweiten Fokuspunkt (4.2.p) des zweiten Analyselasers (4.2) beabstandet ist, wobei mittels des ersten Fokuspunktes (4.1.p) des ersten Analyselasers (4.1) und / oder mittels des zweiten Fokuspunktes (4.2.p) des zweiten Analyselasers (4.2) Plasmen der Objekte (2) erzeugbar sind, und wobei mittels des Spektrometers (5) Emissionen dieser Plasmen spektroskopisch analysierbar sind.
System (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Analyselaser (4.1) und der zweite Analyselaser (4.2) derart zueinander ausgerichtet sind, dass der erste Fokuspunkt (4.1.p) des ersten Analyselasers (4.1) und der zweite Fokuspunkt (4.2.p) des zweiten Analyselasers (4.2) auf einer im wesentlichen Senkrechten (S) zur Flugbahn der Objekte I entsprechend beabstandet übereinander angeordnet sind.
System (1) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Analyselaser (4.1) und der zweite Analyselaser (4.2) derart zueinander ausgerichtet sind, dass der erste Fokuspunkt (4.1.p) des ersten Analyselasers (4.1) und der zweite Fokuspunkt (4.2.p) des zweiten Analyselasers (4.2) im Wesentlichen horizontal nebeneinander angeordnet sind.
System (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser (5.of) ein offenes Faserende (5.ofe) zur Aufnahme der Emissionen der von dem ersten Analyselaser (4.1) und / oder dem zweiten Analyselaser (4.2) an den Objekten (2) erzeugten Plasmen aufweist.
System (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Analyselaser (4.1) und / oder der zweite Analyselaser (4.2) eine Pulswiederholrate aufweisen, wobei der Wert dieser Pulswiederholrate in kHz einem bestimmten Wert der Geschwindigkeit der Objekte (2) beim Verlassen des Zuführmittels (3) in m/s multipliziert mit einem bestimmten Faktor, insbesondere einem Faktor von zumindest 15, entspricht, insbesondere wobei der erste Analyselaser (4.1) und / oder der zweite Analyselaser (4.2) eine Pulswiederholrate von mindestens 20 kHz, insbesondere von mindestens 45 kHz, aufweisen.
System (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fokuspunkt (4.1.p) des ersten Analyselasers (4.1) und / oder der zweite Fokuspunkt (4.2.p) des zweiten Analyselasers (4.2) einen Fokuspunktdurchmesser von 0,1 mm bis 0,2 mm, insbesondere von 0,15 mm, aufweist.
System (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Analyselaser (4.1) eine erste Linse zur Erzeugung des ersten Fokuspunktes (4.1.p) und der zweite Analyselaser (4.2) eine zweite Linse zur Erzeugung des zweiten Fokuspunktes (4.2.p) aufweist, wobei die erste Linse und die zweite Linse jeweils eine gleiche Brennweite, insbesondere von 250 mm bis 400 mm, aufweisen.
System (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Analyselaser (4.1) eine erste Linse zur Erzeugung des ersten Fokuspunktes (4.1.p) und der zweite Analyselaser (4.2) eine zweite Linse zur Erzeugung eines zweiten Fokuspunktes (4.2.p) aufweisen, wobei die erste Linse und die zweite Linse eine voneinander abweichende Brennweite aufweisen, insbesondere wobei ein Wert der Brennweite der zweiten Linse um 5% bis 10% kleiner oder größer ist als ein Wert der Brennweite der ersten Linse.
System (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Analyselaser (4.1), der zweite Analyselaser (4.2) und das Spektrometer (5) oberhalb der Flugbahn (6) der Objekte (2) angeordnet sind.
System (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Analyselaser (4.1), der zweite Analyselaser (4.2) und das Spektrometer (5) unterhalb der Flugbahn (6) der Objekte (2) angeordnet sind.
System (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Analyselaser (4.1) und / oder der zweite Analyselaser (4.2) eine Ausrichtungsvorrichtung (7) aufweist, wobei mittels einer jeden Ausrichtungsvorrichtung (7) die Ausrichtung des zugehörigen Analyselasers (4.1, 4.2) und somit der Ort des zugehörigen Fokuspunktes (4.1.p, 4.2.p) änderbar ist, insbesondere wobei die räumliche Anordnung der Fokuspunkte (4.1.p, 4.2.p) des ersten Analyselasers (4.1) und des zweiten Analyselasers (4.2) zueinander und im Bezug zum Sichtfeld (5.s) des Spektrometers (5) änderbar und/oder einstellbar ist.
System (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel zwischen dem ersten Laserstrahl (4.1.s) und dem zweiten Laserstrahl (4.2.s) einen Wert von kleiner als 30°, insbesondere kleiner als 20°, aufweist.
System nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführmittel (3) derart ausgebildet und/oder ausgeführt ist, dass eine Vereinzelung der Objekte (2) und/oder ein vereinzelter Transport der Objekte (2) auf dem Zuführmittel (3), insbesondere in einer sequentiellen Reihenfolge aneinander gereiht in einer Linie, ermöglicht und realisiert ist
System (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführmittel (3) als ein Förderband (3) oder als eine Rutsche ausgeführt ist, insbesondere das Zuführmittel (3) einen V-förmigen oder gewölbten Querschnitt aufweist.
System (1) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderband (3) - in Förderrichtung betrachtet - im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
System (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sortiervorrichtung (8) vorgesehen und / oder vorhanden ist, wobei die Objekte (2) anhand der mittels des Spektrometers (5) generierten Messdaten, insbesondere in Abhängigkeit eines bestimmten Materials der Objekte (2), in zumindest zwei unterschiedliche Kategorien, insbesondere mittels eines Luftstrahls, sortierbar sind, insbesondere die Sortiervorrichtung (8) eine Ausblasdüse aufweist.
System (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Steuereinheit (9) und / oder ein Computer (9) vorgesehen und / oder vorhanden ist, insbesondere wobei die Steuereinheit (9) und / oder der Computer (9) mit dem als Förderband ausgebildeten Zuführmittel (3) zu dessen Steuerung und / oder Regelung steuerungstechnisch wirksam verbunden ist, wobei die Steuereinheit (9) und / oder der Computer (9) mit dem ersten Analyselaser (4.1) zu dessen Steuerung und / oder Regelung steuerungstechnisch wirksam verbunden ist, wobei die Steuereinheit (9) und / oder der Computer (9) mit dem zweiten Analyselaser (4.2) zu dessen Steuerung und / oder Regelung steuerungstechnisch wirksam verbunden ist, wobei die Steuereinheit (9) und / oder der Computer (9) mit dem Spektrometer (5) steuerungstechnisch und/oder datentechnisch wirksam verbunden ist, wobei mittels der Steuereinheit (9) und / oder des Computers (9) die mittels des Spektrometers (5) generierten Messdaten auswertbar sind, insbesondere wobei das jeweilige Material der jeweiligen Objekte (2) bestimmbar ist, und wobei die Steuereinheit (9) und / oder der Computer (9) mit der Sortiervorrichtung (8) zu deren Steuerung und / oder Regelung steuerungstechnisch wirksam verbunden ist.
System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des ersten Analyselasers (4.1) und zur Steuerung des zweiten Analyselasers (4.2) ein erstes und zweites Steuermodul (4.1.LM und 4.2.LM) vorgesehen und/oder vorhanden ist, wobei der erste Analyselaser (4.1) und/oder der zweite Analyselaser (4.2) und/oder das erste und/oder zweite Steuermodul (4.1.LM, 4.2.LM) als ein LIBS-System oder als Teil eines LIBS-Systems ausgeführt und/oder ausgebildet ist bzw. sind.
System nach einem der Ansprüche 14 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser (5.of) und/oder das Spektrometer (5) als Teil des LIBS-Systems ausgebildet und/oder ausgeführt sind.
System nach Anspruch 31 oder 32, dass das erste und/oder zweite Steuermodule (4.1.LM und 4.2.LM) funktionstechnisch und/oder bauteiltechnisch als Teil der Steuereinheit und/oder des Computers (9) ausgebildet sind, insbesondere auch die Steuereinheit und/oder der Computer (9) als Teil des LIBS-Systems ausgebildet ist.
System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres Detektionsmittel (11) vorgesehen und/oder vorhanden sind, insbesondere ein Kamerasystem vorhanden ist, mit dessen Hilfe die Geometrie und/oder Größe und/oder die Lage der zugeführten Objekte (2) auf dem Zuführmittel (3) ermittelbar sind, insbesondere das Kamerasystem steuerungstechnisch mit der Steuereinheit und/oder dem Computer (9) wirksam verbunden ist.
System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführmittel (3) für das Zuführen und/oder Fördern der Objekte (2) mindestens eine Zuführspur (10) aufweist.
System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführmittel (3) für das Zuführen und/oder Fördern der Objekte (2) mehrere Zuführspuren (10), insbesondere mehrere virtuell getrennte oder mehrere physisch getrennte Zuführspuren (10), aufweist und jeder Zuführspur (10) ein jeweiliger erster und ein jeweiliger zweiter Analyselaser (4.1 und 4.2) und ein jeweiliges Sichtfeld (5.s) eines Spektrometers (5), insbesondere jeder Zuführspur (10) eine jeweilige optische Faser (5.of) mit einem offenen Faserende (5.ofe) und/oder ein jeweiliges separates Spektrometer (5), zugeordnet sind.
System nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zueinander benachbarter erster bzw. zweiter Analyselaser (4.1 bzw. 4.2) und/oder der Abstand zueinander benachbarter offener Faserenden (5.ofe) im Bereich von 20 bis 200 mm, insbesondere im Bereich von 50 bis 100 mm liegt.
System nach einem der Ansprüche 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Sortiervorrichtung (8) eine mehrere Ausblasdüsen aufweisende - erste - Düsenleiste umfasst, wobei jeder Zuführspur (10) mindestens eine Ausblasdüse zugeordnet ist.
System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass Objekte (2), die nicht oder nur unzureichend identifizierbar sind, mit Hilfe eines vorhandenen Rückführungssystems dann wieder dem Zuführmittel (3) zuführbar sind.
System nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückführungssystem mindestens eine Ausblasdüse und/oder weitere zweite Düsenleiste und/oder weitere Förderbänder umfasst.