DE19816881A1

DE19816881A1 - Differentiating materials, colors and contaminants in granulated plastic scrap

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Publication number: DE19816881A1
Application number: DE1998116881
Authority: DE
Inventors: Dirk Fey; Juergen Bohleber; Manfred Dauseln; G Krieg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2018-04-18
Also published as: DE19816881B4

Abstract

A line of the material (10) is laser-illuminated (5). Light returned is intercepted by the same optical system (2) and analyzed spectroscopically. The material is classified (13) in terms of basic materials and/or color and/or contaminants. It is separated. Preferred features: Illumination of materials and measurement of reemitted radiation is carried out in a system employing a mirror drum and torroidal hollow mirror constructed from individual segments. The spectrally-resolved light is measured by a multi-anode photomultiplier tube as a spectrum. To perform analysis, color identification and contaminant recognition is executed by signal processing, programmed logic, and by mathematical algorithms with calibration vectors. The signals are processed using multi-channel analog methods in accordance with mathematical models, summing all channel signal contents and classifying the sums. A processor carries out determinations from measured and reference spectra stored in memory. Mathematical classification models are employed.

Description

In zahlreichen technischen on-line-Prozessen ist die Kontrolle der Produkt qualität bzw. der Farbe ein wesentliches Qualitätskriterium. So ist beispielswei se bei der Herstellung von Kunststoffbehältern, insbesondere von Kunststoff flaschen für die Getränkeindustrie, unter Verwendung von granuliertem Recycling-Material, die Trennung und Sortierung verschiedener Farbfrak tionen, verschiedener Kunststofftypen, z. B. Polyethylen, Polyamid, Polyvenyl chlorid, die Erkennung und Aussortierung von beispielsweise mit Benzin, Diesel, Benzol, Toluol, Xylol kantaminierten Bruchstücken, erforderlich, um einen Wiedereinsatz z. B. in der Lebensmittelindustrie, zu ermöglichen. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die wiederverwertbaren reinen Grundmaterialien von kontaminierten Granulaten unterschieden und separiert werden können Darüberhinaus müssen die verschieden gefärbten Bruchstücke in farbreine Fraktionen sortiert werden.In numerous online technical processes, control is the product quality or color is an essential quality criterion. For example se in the manufacture of plastic containers, especially plastic bottles for the beverage industry, using granulated Recycled material, the separation and sorting of different color fractions tions, different types of plastic, e.g. B. polyethylene, polyamide, polyvenyl chloride, the detection and sorting of e.g. with petrol, diesel, Benzene, toluene, xylene cantaminated fragments, required to make a Reuse z. B. in the food industry. To this goal To achieve this, the recyclable pure basic materials from contaminated granules can be distinguished and separated In addition, the differently colored fragments must be in pure color Fractions are sorted.

Diese vielschichtige und komplexe Aufgabe konnte von den Verfahren und Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik nur in Teilbereichen und nur unbefriedigend gelöst worden. So sind Vorrichtungen bekannt geworden, die unter Einsatz von CCD-Farbkameras eine Farberkennung mit anschließen der Farbsortierung durch Einsatz von gesteuerten Luftstrahldüsen ermöglichen. Diese Systeme weisen jedoch die Nachteile zu geringer Meßgeschwindig keiten und zu niedriger Signal-/Rausch-Verhältnisse auf und sind daher für den hier vorgesehenen prozeßtechnischen Einsatz nicht geeignet. Darüber hinaus wurden gemäß dem Stand der Technik Entwicklungen zur Identifika tion und Trennung verschiedener Kunststoffe vorangetrieben. Die dabei ein gesetzten Verfahren eignen sich jedoch nicht für die Lösung entsprechender Aufgabenstellungen an Granulaten oder granulatähnlichen Bruchstücken aus Recyclat, da bei der hier beabsichtigten Identifikation und Sortierung von mehr oder weniger zerkleinerten Flaschen, Behältern etc. etwa um den Faktor 1000 höhere Meßgeschwindigkeiten gefordert werden, um den aus Wirt schaftlichkeitsgründen vorgegebenen Mindestmassenstrom zu bewältigen. Erschwerend kommt hinzu, daß sowohl für die Farberkennung als auch für die Stoffunterscheidung jeweils eigene Systeme mit unterschiedlichen physikali schen Prinzipien, d. h. CCD-Kameras für die Farberkennung bzw. NIR-Ab sorption für die Kunststoffklassifizierung, benötigt werden, deren Gesamtkas ten über dem wirtschaftlich vertretbaren Kostenlimit pro Anlage liegen. Als größter Nachteil erweist sich jedoch die Tatsache, daß keine der oben ge nannten Methoden den Nachweis von Kontaminationen durch Fremdstoffe, die in dem Basismaterial eingelagert wurden, ermöglicht. Letzteres ist jedoch z. B. im Rahmen des Recyclings von lebensmitteltechnologisch genutzten Kunststoffen, die mehrfach als Lebensmittelbehälter genutzt werden sollen, eine unumgängliche Forderung.This multi-layered and complex task could be done by the process and Devices according to the prior art only in partial areas and only solved unsatisfactorily. So devices have become known Connect a color detection using CCD color cameras enable color sorting by using controlled air jet nozzles. However, these systems have the disadvantages of being too slow to measure and low signal-to-noise ratios and are therefore for the use of process technology provided here is not suitable. About it In addition, developments were made according to the state of the art to identify tion and separation of different plastics. The one However, the methods set are not suitable for the solution of corresponding ones Tasks on granules or fragments similar to granules Recyclate, since the identification and sorting of more or less shredded bottles, containers etc. by a factor 1000 higher measuring speeds are required to get the from host to manage the minimum mass flow specified for reasons of economy. To make matters worse, both for color recognition and for Differentiation of substances each own systems with different physi principles, d. H. CCD cameras for color recognition or NIR-Ab sorption for plastic classification, are needed, their total cas ten are above the economically justifiable cost limit per system. As The greatest disadvantage, however, is the fact that none of the above ge named methods the detection of contamination by foreign substances, that were stored in the base material. However, the latter is e.g. B. as part of the recycling of food technology used Plastics that are to be used several times as food containers, an imperative.

Ziel und Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung sind daher, ein neuarti ges Verfahren bzw. Vorrichtungen vorzuschlagen, die neben einer Farbiden tifikation und einer Stoffklassifizierung eine Identifikation der Kontaminationen im Basismaterial ermöglichen, wobei aus Wirtschaftlichkeitsgründen nur ein einziges physikalisches Grundprinzip zur simultanen Lösung von insgesamt drei Problemkreisen zugelassen ist.The aim and object of the present invention are therefore a novel ges propose methods or devices that in addition to a color tification and a substance classification an identification of the contaminations allow in the base material, but for reasons of economy only one The only basic physical principle for the simultaneous solution of a total of three Problem groups is allowed.

Die vorliegende Erfindung löst diese drei Problemstellungen in der Weise, daß das auf einem Transportband bewegte Recycling-Granulat von einem Laser beleuchtet und die vom Granulat reemittierte Strahlung in einem brei ten Spektralbereich spektroskopisch analysiert wird. Darüberhinaus sind erfin dungsgemäß Maßnahmen vorgesehen, die eine flächendeckende Erfassung und Auswertung der Spektren zur Ermittlung der Farben, der Basismaterialien und der Kontaminationen der Granulate in Echtzeit ermöglichen.The present invention solves these three problems in such a way that the recycling granulate moved on a conveyor belt by one The laser illuminates and the radiation re-emitted from the granulate is in a porridge th spectral range is analyzed spectroscopically. Beyond that are invented According to the measures provided for comprehensive coverage and evaluation of the spectra to determine the colors, the base materials and enable contamination of the granules in real time.

Die Erfindung wird in den nachstehend aufgeführten Fig. 1 bis 8 näher erläutert. Dazu zeigenThe invention is explained in more detail in FIGS. 1 to 8 listed below. Show this

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau des Gesamtsystems zur on-line-Erkennung und Sortierung unterschiedlich gefärbter, kontaminierter und aus ver schiedenen Grundmaterialien bestehenden Granulaten bzw. Tab letten Fig. 1 shows the basic structure of the overall system for on-line detection and sorting of differently colored, contaminated and existing from different basic materials granules or tabs

Fig. 2 die optische Anordnung zur Beleuchtung des Meßgutes und zur Erfassung der vom Meßgut reemittierten Strahlung Fig. 2 shows the optical arrangement for illuminating the material to be measured and for detecting the radiation re-emitted by the material to be measured

Fig. 3 die Seitenansicht eines wesentlichen Teils der in Fig. 2 dargestell ten optischen Anordnung Fig. 3 is a side view of an essential part of the optical arrangement shown in FIG. 2

Fig. 4 den Aufbau des zur Strahlenablenkung eingesetzten Toroidalspiegels Fig. 4 shows the structure of the toroidal mirror used for beam deflection

Fig. 5 eine ausgewählte Anordnung der Sensorik und Signalverarbeitung zur ultraschnellen Auswertung der optischen Signale Figure 5 is a selected array of sensors and signal processing for ultra rapid evaluation of the optical signals.

Fig. 6 ein Beispiel für Emissionsspektren zur Farberkennung und Farbselektion Fig. 6 shows an example of emission spectra for color detection and color selection

Fig. 7 ein Beispiel für Emissionsspektren zur Stofferkennung Fig. 7 shows an example of emission spectra for material recognition

Fig. 8 ein Beispiel für Emissionspektren zur Erkennung von Kontaminationen. Fig. 8 is an example of emission spectra for detection of contamination.

Gemäß Fig. 1 wird der Strahl eines Lasers (1) von einem in Fig. 2 näher beschriebenen optischen System (2) zeilenförmig über das Meßgut (3) ge führt. Der Laserstrahl (4) überstreicht den gesamten Winkelbereich (5) zwecks Erfassung der Gesamtbreite des Transportbandes (6), welches über ein Silo (7) mit Granulatmaterial (3) bzw. über eine nicht näher gezeigte Beschickungs einrichtung mit Tabletten oder anderen Prüflingen versorgt wird. Die Beleuch tung der Prüflinge (3) erfolgt punktweise (9) durch Taktung des Laserlichtes. Alternativ kann durch Einsatz eines kontinuierlich strahlenden Lasers (1) auch eine zeilenförmige Abtastung realisiert werden. Das durch Streuung, Fluores zenz, Laser-Raman-Streuung, Reflexion und andere optische Reemissions- Effekte erzeugte Sekundärlicht (10) wird von dem optischen System (2) in einem weiten Winkelbereich erfaßt und einem Spektrometer (11) zugeführt, dessen Signale von einer in Fig. 5 beispielhaft dargestellten Auswertungsein heit (12) verarbeitet werden. Die dadurch bewirkte Klassifizierung der Prüflinge (3) in einzelne Farbklassen, getrennte Stoffklassen und in Kontaminanten führt durch ein Separationssystem gemäß dem Stand der Technik, z. B. über getak tete Düsen, zu einer Sortierung in verschiedene, getrennte Fraktionen (13), die in dieser Form einem anderen Herstellungsprozeß oder im Falle der Kontami nanten einem Entsargungssystem zugeführt werden können.Referring to FIG. 1, the beam of a laser (1) is linearly leads ge by a method described in more detail in FIG. 2, the optical system (2) through the material under test (3). The laser beam ( 4 ) scans the entire angular range ( 5 ) for the purpose of detecting the total width of the conveyor belt ( 6 ), which is supplied with granules ( 3 ) via a silo ( 7 ) or with tablets or other specimens via a loading device (not shown) . The lighting of the test specimens ( 3 ) is carried out point by point ( 9 ) by clocking the laser light. Alternatively, a line-shaped scanning can also be implemented by using a continuously radiating laser ( 1 ). The secondary light ( 10 ) generated by scattering, fluorescence, laser Raman scattering, reflection and other optical reemission effects is detected by the optical system ( 2 ) in a wide angular range and fed to a spectrometer ( 11 ), the signals of which are supplied by a in Fig. 5 exemplary evaluation unit ( 12 ) are processed. The classification of the test specimens ( 3 ) caused thereby into individual color classes, separate substance classes and into contaminants leads through a separation system according to the prior art, e.g. B. via clocked nozzles, for sorting into different, separate fractions ( 13 ), which in this form can be fed to another manufacturing process or, in the case of contami nants, a disposal system.

Fig. 2 zeigt den Laser (14), dessen Strahl (15) nach Kollimation durch eine Linse (16) und Umlenkung über einen Reflektor (17) auf ein Polygonrad (18) trifft. Die Stirnflächen (19) des mit hoher Winkelgeschwindigkeit rotierenden Polygonrades (18) sind als Spiegel ausgebildet und führen den Laserstrahl (20) azimuthal in Form einer zeitlichen Sägezahnbewegung über den dreidimen sional geformten Toroidalhohlspiegel (21), der eine zeilenförmige Laserstrahl abtastung (9) des Prüfgutes (3) auf dem Transportband (6) gemäß Fig. 1 bewirkt. Das entsprechend Fig. 1 divergent reemittierte Licht (10) wird ebenfalls vom Toroidalspiegel (21) erfaßt in ein konvergentes Strahlbündel (22) transformiert und am Laserauftreffpunkt (23) reflektiert, um in das im oberen Teil von Fig. 2 gezeigte Spektrameter (11) zu gelangen. Am Eingang des Spektrometers befindet sich ein optisches Filter (23), welches Falschlicht ausblendet, das aus der Strahlung des Lasers (14) stammt, welche beispiels weise an den Oberflächen von optischen Komponenten, wie z. B. der Linse (16), reflektiert wird und auf Umwegen in das Spektrometer gelangen würde. Das optische Filter (23) ist also so ausgelegt, daß es die Emissionswellenlänge des Lasers (14) unterdrückt. Letztere liegt vorzugsweise bei der Emissions wellenlänge des YAG-Lasers, d. h. bei 1064 nm. Alternativ werden auch die frequenzverdoppelten - bzw. die frequenzverdreifachten - Wellenlängen von 532 nm bzw. 354 nm eingesetzt. Fig. 2 shows the laser ( 14 ), the beam ( 15 ) after collimation by a lens ( 16 ) and deflection via a reflector ( 17 ) strikes a polygon wheel ( 18 ). The end faces ( 19 ) of the polygon wheel ( 18 ) rotating at high angular velocity are designed as mirrors and guide the laser beam ( 20 ) azimuthally in the form of a temporal sawtooth movement over the three-dimensionally shaped toroidal concave mirror ( 21 ), which scans a line-shaped laser beam ( 9 ) Test material ( 3 ) on the conveyor belt ( 6 ) according to FIG. 1 causes. The divergent re-emitted light ( 10 ) corresponding to FIG. 1 is also detected by the toroidal mirror ( 21 ) and transformed into a convergent beam ( 22 ) and reflected at the laser impingement point ( 23 ) in order to reach the spectrometer ( 11 ) shown in the upper part of FIG. 2 . to get. At the input of the spectrometer there is an optical filter ( 23 ) which hides false light which comes from the radiation from the laser ( 14 ), which, for example, on the surfaces of optical components, such as. B. the lens ( 16 ) is reflected and would get into the spectrometer. The optical filter ( 23 ) is thus designed so that it suppresses the emission wavelength of the laser ( 14 ). The latter is preferably at the emission wavelength of the YAG laser, ie at 1064 nm. Alternatively, the frequency-doubled - or the frequency tripled - wavelengths of 532 nm or 354 nm are used.

Das auf den Spalt (24) des Spektrameters mittels der Linsen (25, 26) fokussierte Licht gelangt über einen ersten Hohlspiegel (27) auf das optische Gitter (28), welches die Lichtstrahlung in seine Wellenlängenanteile spektral zerlegt und über einen zweiten Hohlspiegel (29) auf das Sensorsystem (30) wellenlängen abhängig abbildet. Das Sensorsystem (30) besteht z. B. aus einer CCD-Zeile. Alternativ werden je nach zu untersuchendem Spektralbereich lineare Arrays aus Si-Photodioden oder Si-Photoelementen eingesetzt oder entsprechen de Anordnungen aus In Ga As verwendet. Eine speziell ausgebildete Sensor systemanordnung unter Einsatz von Photomultiplier-Arrays ist in Fig. 5 näher dargestellt.The light focused on the slit ( 24 ) of the spectral element by means of the lenses ( 25 , 26 ) passes through a first concave mirror ( 27 ) to the optical grating ( 28 ), which spectrally splits the light radiation into its wavelength components and via a second concave mirror ( 29 ) on the sensor system ( 30 ) depending on the wavelengths. The sensor system ( 30 ) consists, for. B. from a CCD line. Alternatively, depending on the spectral range to be examined, linear arrays of Si photodiodes or Si photo elements are used or corresponding arrangements of In Ga As are used. A specially designed sensor system arrangement using photomultiplier arrays is shown in Fig. 5 in more detail.

Ein wesentlicher Teil der optischen Anordnung des neuen Verfahrens ist in Fig. 3 in der Seitenansicht dargestellt. Sie zeigt nochmals den Laserstrahl (31) und seinen Auftreffpunkt (32) auf den Reflektorflächen des Polygonrades (33), seine Reflexion (34) auf dem Toroidalspiegel (35) sowie seinen Auftreff punkt (36) auf dem Transportband (37). Darüberhinaus ist der Strahlengang (38) der vom Granulat bzw. von der jeweiligen Tablette reemittierten Strah lung (38), welcher koaxial und entgegengesetzt zum Laserstrahl (31) verläuft, wiedergegeben. Diese spezielle erfindungsgemäße Strahlführung von anre gendem Laserstrahl (31) und reemittiertem Strahl (38) wird insbesondere durch Einsatz des Toroidalspiegels (35) erreicht, der in den Schnittebenen der Fig. 2 und 3 jeweils unterschiedliche Krümmungsradien aufweist. Um den erforder lichen Winkelbereich der reemittierten Strahlung erfassen zu können, ist ein Toroidalspiegel erforderlich, dessen Abmessung im Bereich von 1,5 m × 0,3 m liegen. Aus herstellungstechnischen Gründen wird der Spiegel aus Einzelseg menten (39, 40) gemäß Fig. 4 hergestellt.An essential part of the optical arrangement of the new method is shown in the side view in FIG. 3. It shows again the laser beam ( 31 ) and its point of impact ( 32 ) on the reflector surfaces of the polygon wheel ( 33 ), its reflection ( 34 ) on the toroidal mirror ( 35 ) and its point of impact ( 36 ) on the conveyor belt ( 37 ). Furthermore, the beam path ( 38 ) of the radiation ( 38 ) re-emitted from the granulate or from the respective tablet, which is coaxial and opposite to the laser beam ( 31 ), is shown. This special beam guidance according to the invention of stimulating laser beam ( 31 ) and re-emitted beam ( 38 ) is achieved in particular by using the toroidal mirror ( 35 ), which has different radii of curvature in the sectional planes of FIGS . 2 and 3. In order to be able to record the required angular range of the re-emitted radiation, a toroidal mirror is required, the dimensions of which are in the range of 1.5 m × 0.3 m. For technical reasons, the mirror is made of single segments ( 39 , 40 ) according to FIG. 4.

Gemäß Fig. 5a wird das spektral zerlegte Licht (41) von einer Multianoden- Photomultiplier-Röhre (42) erfaßt. Über eine Signalaufbereitung (43) und einen Analog-/Digital-Converter (44) gelangt das jeweilige Spektrum auf eine programmierte Logik (45), die in Synchronisation mit der in den Fig. 2 und 3 gezeigten optischen Ablenkeinheit (46), dem Laser (47) und einer speziel len Synchronisationseinheit (48) sowie mathematischen Algorithmen (49) in Kombination mit extern berechneten Kalibrationsvektoren (50), die Stoffiden tifikation, die Farbbestimmung und die Detektion von Kontaminationen bewirkt und entsprechende Befehle an die Sortiereinheit (51) weiterleitet.Referring to FIG. 5a, the spectrally decomposed light (41) is detected by a Multianoden- photomultiplier tube (42). The respective spectrum reaches a programmed logic ( 45 ), which is in synchronization with the optical deflection unit ( 46 ) shown in FIGS. 2 and 3, the laser, via signal processing ( 43 ) and an analog / digital converter ( 44 ) ( 47 ) and a special len synchronization unit ( 48 ) and mathematical algorithms ( 49 ) in combination with externally calculated calibration vectors ( 50 ), the substance identification, the color determination and the detection of contaminants and corresponding commands to the sorting unit ( 51 ).

Fig. 5b zeigt eine weitere Variante der Signalauswertung, bei der die pro grammierte Logik (45) in Fig. 5a durch eine analoge Signalverarbeitung nach mathematischen Modellen (52) ersetzt ist. Dabei werden die einzelnen Signalkanäle der Multianoden-Photomultiplier-Röhre (53) parallel über analoge Schaltungselemente gemäß dem jeweils vorgegebenen mathema tischen Modell verarbeitet. Ein nachgeschalteter Summierer (54) addiert die Signalinhalte aller parallelen Kanäle zu einem einzigen resultierenden Signal, welches von einem Komparator (55) in die Kategorien: Kontamination bzw. alternativ in die jeweilige Stoffklasse mit Farbe, klassifiziert wird. Fig. 5b shows a further variant of the signal evaluation, in which the is replaced per-programmed logic (45) in Fig. 5a by an analog signal processing according to mathematical models (52). The individual signal channels of the multi-anode photomultiplier tube ( 53 ) are processed in parallel via analog circuit elements in accordance with the respectively predefined mathematical model. A downstream summer ( 54 ) adds the signal contents of all parallel channels to a single resulting signal, which is classified by a comparator ( 55 ) into the categories: contamination or, alternatively, the respective substance class with color.

Bei der dritten Variante der Signalauswertung wird gemäß Fig. 5c ein Prozessor (56) eingesetzt, der die aktuell gemessenen Spektren mit den in einem Datenspeicher (57) abgelegten Referenzspektren vergleicht, beurteilt und entsprechende Befehle an die Sortiereinheit (59) weiterleitet. Alternativ oder zusätzlich kann das jeweilige aktuelle Spektrum über mathematische Modelle, die sich in einem Speicher (58) befinden, beurteilt und klassifiziert werden.In the third variant of the signal evaluation shows a processor (56) according to. 5c employed which compares the actual measured spectra with the data stored in a data memory (57) reference spectra assessed and forwards the appropriate commands to the sorting unit (59). Alternatively or additionally, the respective current spectrum can be assessed and classified using mathematical models that are stored in a memory ( 58 ).

Fig. 6 zeigt die Farberkennung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren für verschieden eingefärbte PET-Materialien in Form unterschiedlicher Spektren für die Farben rot (59), braun (60), grün (61) und transparent (62). Man sieht, daß eine eindeutige Farbunterscheidung möglich ist. Fig. 6 shows the color recognition according to the inventive method for differently colored PET materials in the form of different spectra for the colors red (59), white (60), green (61) and transparent (62). It can be seen that a clear color distinction is possible.

Fig. 7 faßt die Spektren unterschiedlicher Stoffe aus den Grundmaterialien PVC (63), PET (64), PEN (65) und PC (66) zusammen, die sich ebenfalls durch klar unterschiedliche, charakteristische Kurvenformen unterscheiden. Fig. 7 summarizes the spectra of different substances from the basic materials PVC ( 63 ), PET ( 64 ), PEN ( 65 ) and PC ( 66 ), which also differ by clearly different, characteristic curve shapes.

Die gemäß dem neuen Verfahren erhaltenen Spektren für Kontaminationen sind in Fig. 8 dargestellt. Am Beispiel von Nitroverdünnung zeigt Spektrum (67) eine hohe Kontaminationskonzentration, wohingegen Spektrum (68) eine relativ niedrige Kontaminationskonzentration in PET-Grundmaterial wieder gibt. Zum Vergleich zeigt das Spektrum (69) das unkontaminierte Basismaterial PET.The contamination spectra obtained according to the new method are shown in FIG. 8. Using nitro dilution as an example, spectrum ( 67 ) shows a high contamination concentration, whereas spectrum ( 68 ) shows a relatively low contamination concentration in PET base material. For comparison, spectrum ( 69 ) shows the uncontaminated base material PET.

Claims

1. A method for the detection and differentiation of the basic materials, the colors and the contaminations in granulate-like or tablet-shaped substances, characterized in that the substances are illuminated in a line shape with a laser and the light re-emitted by the substances is detected by means of one and the same optical arrangement and analyzed by spectroscopy and that the substances are classified and separated according to basic materials and / or according to colors and / or with regard to contamination.

2. The method according to claim 1, characterized in that the lighting of the substances and the detection of the re-emitted radiation via an optical Arrangement consisting of a reflective polygon wheel and a Toroidal concave mirror.

3. The method according to claim 1 to 2, characterized in that the toroidal concave mirror is composed of several individual segments.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the spectral split light through a multi-anode photomultiplier tube as a spectrum is recorded and the substance analysis, the color determination and the contaminant Detection via signal conditioning, programmed logic and using mathematical algorithms with calibration vectors.

5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the spectral split light through a multi-anode photomultiplier tube as a spectrum is recorded and the substance analysis, the color determination and the contaminant Detection via signal processing, an analog multi-channel signal ver work according to mathematical models with summation of the content of all signal channels and classification of the sum signal.

6. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the spectral split light through a multi-anode photomultiplier tube as a spectrum is recorded and the substance analysis, the color determination and the contaminant Detection via a processor with access to reference spectra in one Data storage is included.

7. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the spectral split light through a multi-anode photomultiplier tube as a spectrum is recorded and the substance analysis, the color determination and the contaminant Recognition via a processor and mathematical classification models respectively.