DE2015123C - Photometrische Sortiereinrichtung - Google Patents

Description

Beim optischen Sortieren, z. B. von Mineralien nach Glanz, Grauwert, Farbe oder anderen optischen Oberflächen-Eigenschaften, kann es unter Umständen erforderlich sein, nicht nur den Mittelwert der gesamten Oberfläche als Sortier-Kriterium, sondern z. B. bei wertvollen Mineralien wie Uran, Gold, Diamant, inhomogene Stellen der Oberfläche als Sortierkriterium zu benutzen, insbesondere dann, wenn man zur Erhöhung der Ausbeute auch noch Brocken verwertet, die nur teilweise aus Nutzmineral bestehen. In einem solchen Fall muß die Oberfläche des Mineralbrockcns zeilenweise abgetastet werden.

In einem bekannten Fall wird die Oberfläche jeweils eines Mineralbrockens während des freien Falls durch eine Meßkammer dadurch zeilenweise abgetastet, daß zwischen dem von einer Lichtquelle konstant beleuchteten Mineralbrocken und dem Objektiv eines lichtempfindlichen Wandlers eine Lochscheicie umläuft Die Drehgeschwindigkeit und d^;e Zahl und Größe der Löcher dieser Scheiben werden so gewählt, daß man die gewünschte Zahl von Lichtzeilen

ίο je Sekunde erhält Beispielsweise empfängt das Objektiv des lichtempfindlichen Wandlers 800 Lichtzeilen je Sekunde. Wean dann in einer Sekunde z. B. 10 Mineralbrocken abgetastet werden, wird jeder einzelne Brocken je nach den Abständen, mit denen die

Brocken nacheinander durch die Meßkammer fallen, mit etwa 50 bis 60 Lichtzeilen abgetastet. Enthält das Zeilensignal, entsprechend einem Fleck auf dem Mineralbrocken, eine Über- oder Unterschreitung einer bestimmten Schwelle, so wird dieses Ereignis gespeichert. Wenn die Zahl der Über- oder Unterschrcitungen der Schwelle ein und desselben Mineralbrockens eine vorher bestimmte Zahl erreicht, wird auf pneumatischem oder elektrostatischem Wege die-. ser Mineralbrocken von den übrigen Brocken abgetrennt. Eine Sortierung nach bestimmten Farben geschieht durch Filter zwischen Sortierobjekt und Objektiv.

Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, datl die von der Lichtquelle bewirkte Beleuchtung der ab· zutastenden Sortierobjekte schlecht ausgenutzt wird und daher die Anlage mit einem sehr hohen Ener gieverbrauch der die Lichtquelle bildenden Glühlam pen arbeitet. Beispielsweise werden vier Jod-Quarz-Lampen von je 1 kW verwendet. Hierbei isi:

der Energiebedarf der Glühlampen unter Umständen höher als der Energiebedarf 'Ur die mechanischen Antriebsmittel.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß die mechanische Abtasteinrichtung mit der umlaufenden Lochscheibe der Wartung bedarf.

Bei einer andern bekannten photometrischen Sortiereinrichtung (deutsche Auslegeschrift 1027 906) werden die zu sortierenden Gegenstände, z. B. Saat-

körner, ebenfalls von einer Lichtquelle, d. h. von zwei Dampfentladungsrohren, ständig angestrahlt. Das von drei Seiten jedes Saatkornes od. dgl. reflektierte Licht wird durch je eine Linse und je eine festftehende Spaltblende, durch Glasstäbe und ein Sammelprisma einer Fotozelle zugeführt. In Schlitzen zwischen den drei Glasstäben und dem Sammelprisma läuft eine Scheibe mit öffnungen als Licht- -unterbrechungsvorrichtung. Hierdurch wird der Prozentsatz der jeweils durch eine einzelne Linse betrachteten Oberfläche eines Saatkornes od. dgl. verkleinert und damit die Empfindlichkeit der Vorrichtung gesteigert.

Eine umlaufende Lochscheibe wird auch bei einer anderen bekannten Sortiereinrichtung verwendet

(USA.-Patentschrift 2 933 613); und zwar um Licht von einer Lichtquelle von gleichbleibender Lichtstärke, das durch ein Prisma in verschiedenfarbige Lichtbündel zerlegt wird, über Spiegel auf verschiedene Seiten der zu sortierenden Gegenstände zu bringen.

Es ist zwar eine photometrische Sortiereinrichtung bekannt (USA.-Patentschrift 2 798 605), bei der die Lichtquelle immer nur dann eingeschaltet wird, wenn

einer der zu sortierenden Gegenstände in den Abtastbereich gelangt; doch wird das von dem Gegenstand reflektierte Licht von einer gleichzeitig eingeschalteten Fernsehkamera aufgenommen und zur Bildung von Lichtzeilen das Bild in dieser Kamera abgetastet, was einen beträchtlichen Aufwand bedingt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden; es soll eine zuverlässige photometrische Sortierung mit möglichst geringem Kosten- und Energieaufwand unter Vermeidung einer mechanischen Abtasteinrichtung erreicht werden.

Die Erfindung geht aus von einer photomechanischen Sortiereinrichtung für körniges oder stückiges Gut mit einer Lichtquelle, welche die Teile des Gutes, die nacheinander durch eine Meßkammer fallen, beleuchtet, und mit einem lichtelektrisch ;n Wandler, welcher jeweils die beleuchtete Oberfläche eines Teiles in Lichtzeilen abtastet, die relativ zu dieser Oberfläche in Höhenrichtung aufeinanderfolgen, und wel- ao eher Wandler bei einer bestimmter. Anzahl von Signalen aus solchen Lichtzeilen, die ft'nen vorher bestimmten Schwellenwert einer optischen Oberflächeneigenschaft über- oder unterschreiten, Impulse an eine Vorrichtung liefert, die demzufolge das betreffende Teil von den anderen Teilen abtrennt; und die Erfindung besteht in erster Linie darin, daß die Lichtquelle aus einer Mehrzahl von Elcktronenblitzlampen besteht, die zyklisch nacheinander gezündet werden und im Takt ihrer Blitze im Zusamrrenwirken mit einer Spaltblende oder einer schlitzartigen Austrittsöffnung die Lichtzeilen erzeugen.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß nic'it nur die Lichtausbeute der Elektronenblitzlampen, gemessen in Lumen/Watt, besser ist als diejenige der Glühlampen, sondern daß außerdem jeweils nur in der kurzen Zeit des Blitzes Licht erzeugt wird, in we':her das Licht benötigt wird. Außerdem kann durch Erhöhung der Farbtempera'ur bei Verwendung von einfachen Silizium-Fotozellen die Filterdichte verringert werden. Xenon-Hochdruckentladungslampen mit 5 atü Xerondruck weisen Farbtemperaturen von 7 bis 8000° K auf, während Jod-Quarz-Glühlampen nur Farbtemperaturen von 3200 bis 3400° K ergeben. Vorteilhaft können für eine Sortiereiiirichtung nach der Erfindung auch übliche Xcnon-Elektronerblitzlanipen mit 1 atü Xenondruck verwendet werden, die billig sind und bei hoher Entladestromstärke von etwa 30 bis 50 A etwa die gleichen Farbtemperaturen aufweisen wie die Xenon-Hochdruckentladungslampen. Wenn auch die Lebensdauer solcher Blitzlampen bei der geforderten hohen Blitzfolge klein ist und sie eine Kühlung erfordern, ist ihre Anwendung für eine Einrichtung nach der Erfindung unter Umständen wirtschaftlich. Auch die Anwendung von Selen-Fotozellen kann für eine Sortiereinrichtung nach der Erfindung in Betracht kommen.

Bei einer Sortiereinrichtung nach der Erfindung werden die Lichtzeilen z. B. dadurch gewonnen, daß die von einem Mineral-Brocken od. dgl. reflektierten Blitze durch die Spaltblende als horizontale Lichtzeilcn auf den lichtelektrischen Wandler treffen.

Die Lichtzeilet/ können aber auch dadurch gebildet werden, daß die aufeinanderfolgenden Elektronenblitze auf der abzutastenden Oberfläche eines Mineral-Brockens od. ligl. durch einen Lichtleiter mit jeweils einer schlitzartigen Austrittsöffnung in etwa waagerechter Anordnung als Lichtzeilen abgebildet werden. Hierdurch wird eine besonders intensive Ausnutzung des von den Elektronenblitzlampen gelieferten Lichtes erzielt.

Es ist auch möglich, daß die einzelnen Lichtzeilen punktförmig abgetastet werden. Zu diesem Zweck werden .mehrere lichtelektrische Wandler in -einer jeweils eine Lichtzeile aufnehmenden Reihe nebeneinander angeordnet, welche Signale entsprechend den Bildpunkten der Lichtzeile liefern, wobei die Signale durch Anordnung der lichtelektrischen Wandler durch eine vorgespannte Oder-Schaltung auf Überoder Unterschreitung einer bestimmten, voreingestellten Schwelle kontrolliert werden.
. Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Schaltschema für ein Ausführungsbeispiel einer photometrischen Sortiereinrichtung nach der Erfindung;

F i g. 2 is* eine schematische Darstellung in Schrägansicht einer Sortiereinrir' *ung, wobei der Einfachheit halber nur eine Elekt.onen-Blitzlampe gezeichnet ist;

Fig. 3 erläutert die Anwendung eines Lichtleiters in Draufsicht, während

F i g. 4 die zugehörige Seitenansicht ist;

Fig. 5 zeigt schematisch die Anwendung einer Reihe von lichtempfindlichen Wandlern zur Auflösung der Lichtzeilen.

Nach F i g. 1 sind mehrere handelsübliche Niederdruck-Xenon-Elektronenblitzlampen in einem Bündel mit Abständen voneinander angeordnet. Sie sind einerseits über Kondensatoren 2 parallel zueinander an ein Netzgerät 3 angeschlossen. Andererseits sind ihre Zündelektroden mit Zündgeräten 4 verbunden. Diese bewirken zyklisch nacheinander Zündungen der Lampen. Das geschieht mittels eines Frequenzgenerators 5, der z. B. auf 800 Hz eingestellt ist, unter Zwischenschaltung eines Schieberegisters 6.

F i g. 2 zeigt, daß das Licht eines Blitzes, der sich in einer der Elektronenblitzlampen 1 entlädt, von einem Reflektor 7 auf einen Mineral-Brocken 8 geworfen wird, der innerhalb der Meßkammer der Sortiereinrichtung im Fallen begriffen ist. Von der auf diese Weise kurzzeitig beleuchteten Oberfläche des Mineralbrockens 8 geht Licht durch eine Linse 9, einen waagerechten Spalt in einer Spaltblende 10, einen Filter 11 und eine Linse 12 hindurch auf eine einen lichtelektrischen Wandler bildende Fotozelle 13. Es kann sich um ein Silizium-Fotoelement oder um eine Vakuum-Fotozelle handeln. Unter Umständen kommt au~h eine Selen-Fotozelle in Betracht.

Die Fotozelle 13 erzeugt jeweils dann einen Impuls, was schematisch durch das angeschlossene Amperemeter 14 angedeutet ist, wenn der der betreffenden Lichtzeile entsprechende Streifen der beleuchteten Oberfläche des Mineral-Brockens 8 eine solche optische Oberflächeneigenschaft hat, die einen vorher bestimmten Schwellenwert über- oder unterschreitet. Es kann sich darum handeln, daß die Impulse von der Fotozelle 13 ausgelöst werden, wenn die beleuchtete Oberfläche des Metall-Brockens in dem einer Lichtzeile entsprechende Streifen dunkler ist als beispielsweise ein gleichzeitig beleuchteter Hintergrund. Es kommt aber auch in Betracht, daß die Impulse auf Abweichungen der Oberflächen-Streifen von einer bestimmten Farbe oder von einer bestimmten Glanz-Eigenschaft beruhen.

In der kurzen Zeit, während welcher der Mineral-Brocken 8 durch die Meßkammer im Bereich der

Elektronenblilzlampen 1 fällt, müssen so viele Blitze ausgelöst werden, daß die beleuchtete Oberfläche des Mineral-Brockens 8 über ihrer ganzen Höhen-Ausdehnung in eine große Zahl von sehr schmalen waagerechten Streifen nacheinander abgetastet wird. Das wird dadurch ermöglicht, daß eine Mehrzahl von Elektronenblitzlampen 1 zyklisch nacheinander gezündet werden. Somit beschränkt sick der Energieaufwand auf die kurzen Zeiten, in denen die Blitze auftreten.

Wie die F i g. 3 und 4 zeigen, können die Lichtzeilen auch durch Anwendung eines Lichtleiters 15 erzeugt werden. Dieser verzweigt sich nach der einen Seite hin fächerartig, so daß jeder Zweig 16 mit einer schmalen Eintrittsöffnung an eine der senkrecht angeordneten Elektronenblitzlampen 1 angeschlossen ist. Das entgegengesetzte Ende des Lichtleiters 15 bildet eine schlitzartige Austrittsöffnung 17 in waagerechter Anordnung. Der aus Glas bestehende Lichtleiter 15 ist in bekannter Weise seitlich poliert und an den Enden so ausgebildet, daß das in die Zweige 16 von den Elektronenblitzlampen 1 eintretende Licht fast verlustlos aus der Austrittsöffnung 17 austritt. Hierbei wird bei jedem Blitz einer der Elektronenblitzlampen 1 auf der dem Lichtleiter 15 zugewandten Seite des an der Austrittsöffnung 17 vorbeifallenden Mineral-Brockens 8 ein der schlitzarligen Austrittsöffnung der Düse entsprechender schmaler Streifen 18 erleuchtet. Während des Fallens des Mineralurockens 8 werden nach Maßgabe der nacheinander blitzenden Eleklronenblitzlampen 1 schmale, waagerechte Streifen der Oberfläche des Mineral-Brockens beleuchtet, die sich über die Höhe der Brocken-Oberfläche aneinanderreihen und so die Lichtzeilcn für die Fotozelle 13 liefern.

S Es ist auch möglich, daß die Eleklronenblitzlampen stall in senkrechter, in waagerechter Lage übereinander angeordnet und in entsprechender Weise Zweige des Lichtleiters angeschlossen werden.
Nach Fig. 5 sind als lichtelektrische Wandler für

ίο jeweils eine Lichtzeile mehrere Fotozellen 19 nebeneinander angeordnet, mittels deren innerhalb jeder Lichtzeile parallel über deren Breite einzelne Lichtpunkte abgetastet werden. Die Fotozellen 19 sind elektrisch parallel zueinander über je eine Diode 20 an eine vorgespannte Oder-Schaltung 21 mit einer Glcichspannungsquelle 22 zum Nachweis der Oberoder Unterschreitung einer vorgegebenen Schwelle angeschlossen. Hierdurch ist es möglich, die optischen Oberflächen-Eigenschaften jedes Metall-Brok-

ao kens punktweise abzutasten und so eine noch feinere Auslese zu verwirklichen. Für diesen Zweck geeignete Dioden, die eine geringe Durchschaltspannung haben, sind auf dem Markt erhältlich.
Zweckmäßig werden zwei oder mehr Gruppen von

»5 Elektronenblitzlampen 1 in der Meßkammer so angeordnet, Jaß mit Hilfe entsprechender Fotozellen jeder Mineral-Brocken von verschiedenen Seiten her abgetastet werden kann. An Stelle von Mincral-Brokken können naturgemäß auch irgendwelche anderen körnigen oder stückigen Teile mittels einer Einrichtung gemäß der Erfindung sortiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Phitometrische Sortiereinrichtung für körniges oder stückiges Gut mit einer Lichtquelle, weiche die Teile des Gutes, die nacheinander durch eine Meßkammer fallen, beleuchtet, und mit einem lichtelektrischen Wandler, welcher jeweils die beleuchtete Oberfläche eines Teiles in Lichtzeilen abtastet, die relativ zu dieser Oberfläche in Höhenrichtung aufeinanderfolgen, und welcher Wandler bei einer bestimmten Anzahl von Signalen aus solchen Lichtzeilen, die einen vorher bestimmten Schwellenwert einer optischen Oberflächeneigenschaft über- oder unterschreiten, Impulse an eine Vorrichtung liefert, die demzufolge das betreffende Teil von den anderen Teilen abtrennt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle a\is einer Mehrzahl von Elektronenolitzlampen (1) besteht, die zyklisch nacheinander gezündet werden und im Takt ihrer Blitze im Zusammenwirken mit einer Spaltblende (10) oder einer schlitzartigen Austrittsöffnung (17) die Lichtzeilen erzeugen.

2. Photonietrische Sortiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Elektronenblitzlampen (1) in einem Bündel angeordnet und gekühlt sind.

3. Photometrische Sortiereinrichtung nach Anspruch 1 od.r 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Mineral-Brocke" od. dgl. (8) reflektierten Blitze durch die Spaltblende (10) als horizontale Lichtzeilcn auf d<*n lichtelektrischen Wandler (13) treffen.

4. Photometrische Sortiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Elektronenblitze auf der abzutastenden Oberfläche jeweils eines Mineral-Brockens (8) od. dgl. durch einen Lichtleiter (15) mit einer schlitzartigen Austrittsöffnung (17) in etwa waagerechter Anordnung als Lichtzeilen abgebildet werden.

5. Photometrische Sortiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere lichtelektrische Wandler (19) in einer jeweils eine Lichtzeile aufnehmenden Reihe nebeneinander angeordnet sind und Signale entsprechend den Bildpunkten der Lichtzeile liefern, wobei diese Signale durch eine vorgespannte Oder-Schaltung (20, 21, 22) auf über- oder unterschreiten einer bestimmten, voreingestellten Schwelle kontrolliert werden.