DE202005003566U1

DE202005003566U1 - Sorting device for general cargo

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Publication number: DE202005003566U1
Application number: DE200520003566
Authority: DE
Original assignee: M A M I MODERN ALLROUND MAN IN; Mami Modern Allround Management International
Current assignee: M A M I MODERN ALLROUND MAN IN; Mami Modern Allround Management International
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2015-03-03
Also published as: EP1647337A1; ATE432777T1; AT501020B8; AT501020A1; DE502005007395D1; AT501020B1; EP1647337B1

Abstract

A loose goods (1) sorting unit has an energy dispersive detector (5) unit (5) with single channel analyser (6) set to the characteristic X ray (4) emission line of a chemical element in the part and producing an analogue signal to control (7) the sorter (8) by comparison with a reference channel (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Sortiervorrichtung für Stückgut, welches über ein Förderband oder dergleichen herangeführt wird, wobei das Stückgut mit Röntgenstrahlung beaufschlagt und die vom Stückgut ausgehende Röntgenstrahlung gemessen wird, und wobei auf der Basis des Messsignals ein Sortiervorgang gesteuert wird.The The invention relates to a sorting device for piece goods, which has a conveyor belt or the like introduced being, whereby the general cargo with X-rays charged and the general cargo outgoing X-radiation is measured, and wherein on the basis of the measurement signal, a sorting operation is controlled.

Aus der US 6,506,991 B1 ist beispielsweise eine Sortieranlage für verschiedene Arten von Altpapier bekannt, welche die Papierstücke mit einem Förderband einer Bestrahlungseinrichtung zuführt. Diese weist zwei Strahlungsquellen, sowie einen Detektor auf, welcher die von der Probe ausgehende Strahlung detektiert. Für die Strahlungsquelle kann sowohl sichtbares Licht, Infrarotstrahlung als auch Röntgenstrahlung verwendet werden kann. Abgestimmt auf die Strahlungsquelle kann der Detektor eine einfache Kamera sein, jedoch auch eine Einrichtung, mit welcher die Wellenlänge der emittierten Messstrahlung erfasst werden kann. In Abhängigkeit des von der Analyseeinrichtung erfassten Messsignals wird beispielsweise eine Luftdüse angesteuert, mit welcher das Stückgut in unterschiedliche Behälter befördert wird.From the US Pat. No. 6,506,991 B1 For example, a sorting system for various types of waste paper is known, which supplies the paper pieces with a conveyor belt of an irradiation device. This has two radiation sources, as well as a detector which detects the radiation emanating from the sample. For the radiation source both visible light, infrared radiation and X-rays can be used. Tuned to the radiation source, the detector may be a simple camera, but also a device with which the wavelength of the emitted measuring radiation can be detected. Depending on the measurement signal detected by the analysis device, for example, an air nozzle is actuated with which the piece goods are conveyed into different containers.

Weiters ist aus der US 3,872,306 eine Sortieranlage für Feldfrüchte bekannt, mit welcher beispielsweise Kartoffeln von Steinen und andere Verunreinigungen separiert werden können. Die Mischung aus Steinen, Feldfrüchten und Erde wird einem Schacht zugeführt, in welchem diese das Strahlungsfeld einer Strahlungsquelle (z.B. Röntgenstrahlung) durchsetz. Die unterschiedliche Abschwächung der Ausgangsstrahlung aufgrund der unterschiedlichen Materialdichten wird gemessen und als Steuersignal für Ablenkelemente verwendet, die die Steine und Verunreinigungen aussortieren. Das Sortierverfahren eignet sich nur für Stückgut mit genügend unterschiedlicher Materialdichte bzw. für Materialien mit unterscheidbaren Absorptionskoeffizienten für die verwendete Strahlung.Furthermore, is from the US 3,872,306 a sorting plant for crops known, with which, for example, potatoes from stones and other impurities can be separated. The mixture of stones, crops and soil is fed to a shaft in which it passes through the radiation field of a radiation source (eg X-radiation). The different attenuation of the output radiation due to the different material densities is measured and used as a control signal for deflecting elements, which sort out the stones and impurities. The sorting method is suitable only for piece goods with sufficiently different material density or for materials with distinguishable absorption coefficients for the radiation used.

Schließlich ist aus der US 5,339,962 ein Separator für Abfälle (u.a. Polyester und PVC) bekannt, welcher eine elektromagnetische Strahlungsquelle, beispielsweise eine Röntgenröhre, aufweist und auf unterschiedlichen Absorptionswerten und Eindringtiefen der verwendeten Strahlung in den unterschiedlichen Materialien basiert.Finally, out of the US 5,339,962 a separator for waste (including polyester and PVC) is known, which has an electromagnetic radiation source, such as an X-ray tube, and based on different absorption values and penetration depths of the radiation used in the different materials.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von bekannten Sortierverfahren und Sortiervorrichtungen Verbesserungen vorzuschlagen, die es erlauben Sortiergut mit sehr ähnlichen Werten für die Materialdichte bzw. ähnlicher Eindringtiefe für die verwendete ionisierende Strahlung auch bei raschem Durchsatz sicher zu trennen, wobei der Analysenaufwand gering gehalten werden soll.task The invention is based on known sorting and Sorting devices suggest improvements that allow it Sorted goods with very similar Values for the material density or similar Penetration depth for the used ionizing radiation safely even at rapid throughput to separate, while the analysis effort is to be kept low.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Detektionseinrichtung zumindest einen energiedispersiven Detektor aufweist, welchem zumindest ein Einkanal-Analysator nachgeschaltet ist, welcher auf eine charakteristische Röntgenemissionslinie eines vorbestimmten chemischen Elementes im Stückgut eingestellt ist, dessen analoges Messsignal ggf. über eine Steuer- und Auswerteeinrichtung die Sortiereinrichtung ansteuert.These Task is inventively characterized solved, that the detection device at least one energy-dispersive Detector, which is followed by at least one single-channel analyzer which is on a characteristic X-ray emission line of a predetermined chemical element in general cargo is set, the analog measurement signal if necessary via a Control and evaluation device controls the sorting device.

Es wird somit die Messung auf eine oder wenige charakteristische Röntgenemissionslinien eines vorbestimmten chemischen Elementes im Stückgut beschränkt, deren Strahlungsintensität mit einer Einkanal-Messung erfasst und daraus ein analoges Messsignal abgeleitet wird. Auf der Basis eines vorgegebenen Schwellwertes des analogen Messsignals wird dann der Sortiervorgang eingeleitet. Der Vorteil besteht darin, dass keine Röntgenfluoreszenzanalyse durchgeführt werden muss, da der Sortiervorgang im günstigsten Fall auf der Messung nur einer charakteristische Röntgenemissionslinien basiert, deren Intensität mit einer Einkanal-Messung erfasst wird. Bei der Trennung von PET-Flaschen und Vinylflaschen genügt z.B. die Messung der Intensität der Cl Kα-Linie um ein eindeutiges Sortiersignal gewinnen zu können.It Thus, the measurement is on one or a few characteristic X-ray emission lines limited to a predetermined chemical element in the cargo whose radiation intensity recorded with a single-channel measurement and from this an analog measurement signal is derived. Based on a predetermined threshold of the analog measuring signal then the sorting process is initiated. The advantage is that no X-ray fluorescence analysis is performed must, since the sorting procedure in the most favorable Case on the measurement of only one characteristic X-ray emission lines based, their intensity is detected with a single-channel measurement. When separating PET bottles and vinyl bottles is enough e.g. the measurement of the intensity of Cl Kα-line to be able to win a clear sorting signal.

Von Vorteil ist es, wenn zumindest ein Referenzmesswert im Emissionsspektrum außerhalb des Energiebereiches der charakteristischen Röntgenemissionslinie mit einer Einkanal-Messung erfasst wird und daraus zumindest ein analoges Referenzsignal abgeleitet wird. Beispielsweise kann das Messsignal mit Hilfe des Referenzsignals normiert werden. Dazu kann das Referenzsignal im Bereich der Anodenstrahlung gewonnen werden.From It is advantageous if at least one reference measured value in the emission spectrum outside the energy range of the characteristic X-ray emission line with a One-channel measurement is detected and from it at least one analog Reference signal is derived. For example, the measurement signal be normalized with the help of the reference signal. For this purpose, the reference signal be obtained in the field of anode radiation.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sortiervorrichtung ist dem Detektor zumindest ein weiterer Einkanal-Analysator nachgeschaltet, welcher auf einen Bereich außerhalb des Energiebereiches der charakteristischen Röntgenemissionslinie eingestellt ist, dessen analoges Referenzsignal zur Normierung des Messsignals dient.According to one advantageous development of the sorting device according to the invention is at least one further single-channel analyzer is connected downstream of the detector, which is on an area outside the Energy range of the characteristic X-ray emission line set is, whose analog reference signal is used to normalize the measurement signal.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von schematischen Darstellungen und Diagrammen näher erläutert. Es zeigenThe Invention will be described below with reference to schematic representations and diagrams closer explained. Show it

1 eine erfindungsgemäße Sortiervorrichtung für Stückgut, 1 an inventive sorting device for general cargo,

2 ein Detail aus 1 in schematischer Darstellung, 2 a detail from 1 in a schematic representation,

3 eine Variante der erfindungsgemäßen Sortiervorrichtung in eine Ansicht quer zum Förderband, 3 a variant of the invention Sorting device in a view transverse to the conveyor belt,

4 das Diagramm eines Messergebnisses, wobei der Chlorgehalt einer Probe in Prozent über die Breite b des Förderbandes aufgetragen ist, 4 the diagram of a measurement result, wherein the chlorine content of a sample is plotted in percent across the width b of the conveyor belt,

5 die Spektren von Proben mit und ohne Chlor, sowie 5 the spectra of samples with and without chlorine, as well

6 ein Diagramm zur Ermittlung des Minimum Detection Levels (MDL) für Chlor. 6 a diagram for determining the minimum detection level (MDL) for chlorine.

Die in 1 dargestellte Sortiervorrichtung für Stückgut 1 weist eine nicht weiter dargestellte Fördereinrichtung mit einem Förderband 2 auf, mit welchem das Stückgut 1 in Bewegungsrichtung 3 herangeführt wird. Dem Förderband 2 ist eine Röntgenquelle 4 zur Anregung des Stückgutes 1 mit Röntgenstrahlung, sowie eine Detektionseinrichtung 5 zur Erfassung der vom Stückgut 1 ausgehenden Messstrahlung zugeordnet. Die Detektionseinrichtung 5 weist zumindest einen energiedispersiven Detektor 5' auf, welchem ein Einkanalanalysator 6 nachgeschaltet ist, der auf eine charakteristische Röntgenemissionslinie eines vorbestimmten chemischen Elementes im Stückgut 1 eingestellt ist. Das analoge Ausgangssignal des Einkanalanalysators 6 wird entweder direkt oder über eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 7 einer Sortiereinrichtung 8 zugeführt. Die Sortiereinrichtung 8 weist einen Antrieb 9 für eine verschwenkbare Klappe 10 auf, so dass bei Erreichen eines vorgegebenen Schwellwertes im analogen Messsignal der Sortiervorgang ausgelöst werden kann. Natürlich sind auch andere bekannte Sortiereinrichtungen einsetzbar, beispielsweise Luftdüsen, welche vom Signal der Steuer- und Auswerteeinrichtung 7 angesteuert werden.In the 1 illustrated sorting device for general cargo 1 has a conveyor not shown with a conveyor belt 2 on, with which the general cargo 1 in the direction of movement 3 is introduced. The conveyor belt 2 is an x-ray source 4 for stimulating the piece goods 1 with X-radiation, as well as a detection device 5 for the collection of the general cargo 1 associated with outgoing measuring radiation. The detection device 5 has at least one energy dispersive detector 5 ' on which a single-channel analyzer 6 downstream of which is a characteristic X-ray emission line of a predetermined chemical element in the cargo 1 is set. The analogue output signal of the single-channel analyzer 6 is either directly or through a control and evaluation 7 a sorting device 8th fed. The sorting device 8th has a drive 9 for a hinged flap 10 on, so that when a predetermined threshold value in the analog measurement signal, the sorting process can be triggered. Of course, other known sorting devices can be used, for example, air nozzles, which from the signal of the control and evaluation 7 be controlled.

Gemäß 1 ist dem energiedispersiven Detektor 5' zumindest ein weiterer Einkanalanalysator 11 nachgeschaltet, welcher auf einen Bereich außerhalb des Energiebereiches der charakteristischen Röntgenemissionslinie eingestellt ist, dessen analoges Referenzsignal zur Normierung des Messsignals dient. Beispielsweise kann in der Steuer- und Auswerteeinheit 7 ein Verhältnissignal aus dem Messsignal und dem Referenzsignal gebildet werden.According to 1 is the energy dispersive detector 5 ' at least one further single-channel analyzer 11 downstream, which is set to a region outside the energy range of the characteristic X-ray emission line whose analog reference signal is used to normalize the measurement signal. For example, in the control and evaluation unit 7 a ratio signal is formed from the measurement signal and the reference signal.

Gemäß einer konkreten Ausführungsvariante (2) wird das Ausgangssignal des Detektors 5' über einen Vorverstärker 12 einer Diskriminatorschaltung zugeführt, welche im dargestellten Beispiel das Fluoreszenzspektrum in sechs Energiefenster zerlegt. Eine der Einkanalmessungen erfolgt im Bereich der Cl-Emissionslinie, andere im Bereich der Flanken oder der Spitze der Fe-Linie. Die Einkanalmessungen außerhalb der Cl-Linie dienen zur Normierung des Messsignals.According to a specific embodiment ( 2 ) becomes the output signal of the detector 5 ' via a preamplifier 12 supplied to a discriminator, which decomposes the fluorescence spectrum in six energy windows in the example shown. One of the single-channel measurements is made in the area of the Cl emission line, others in the area of the flanks or the top of the Fe line. The single-channel measurements outside the Cl line are used to standardize the measurement signal.

3 zeigt einen Ausschnitt der Sortiervorrichtung quer zur Breite b des Förderbandes 2, wobei in einer linearen Abfolge Detektoren 5' und Röntgenquellen 4 angeordnet sind, so dass das Stückgut 1 am Förderband 2 bei geringer Strahlenbelastung für die Umwelt möglichst homogen mit Röntgenstrahlung beaufschlagt werden kann. 3 shows a section of the sorting device transverse to the width b of the conveyor belt 2 , where in a linear sequence detectors 5 ' and X-ray sources 4 are arranged so that the cargo 1 on the conveyor belt 2 At low radiation exposure to the environment as homogeneously as possible can be acted upon by X-rays.

In 4 ist als Messbeispiel die Messung an eine Vinyl-Plastikflasche dargestellt, welche Chlor enthält. Im Sichtbereich des Detektorfeldes erzeugt die Flasche ein Cl-Signal, dessen Signalhöhe vom Abstand zwischen dem Messfleck auf der Flasche und den Detektoren, sowie von der unterschiedlichen Dicke des Materials im Hals- und Bodenbereich abhängt. Im Vergleich dazu würde eine PET-Plastikflasche kein Signal erzeugen, so dass aufgrund des analogen Messsignals der Detektoren ein Sortiervorgang eingeleitet werden kann.In 4 is shown as a measurement example, the measurement of a vinyl-plastic bottle containing chlorine. In the field of view of the detector field, the bottle generates a Cl signal whose signal height depends on the distance between the measuring spot on the bottle and the detectors, and on the different thickness of the material in the neck and bottom area. In comparison, a PET plastic bottle would not generate a signal, so that a sorting process can be initiated due to the analog measurement signal from the detectors.

In 5 ist ein Fluoreszenzspektrum einer Probe mit Chlor, sowie einer Probe ohne Chlor dargestellt, wobei auf der x-Achse die Energie in keV aufgetragen ist. Deutlich ist die Chlor Kα-Linie bei 2,6 keV erkennbar, welche bei der Probe ohne Chlor (durchgezogene Linie) fehlt. Der Peak rechts neben der Chlor-Linie stammt von der Bremsstrahlung der Röntgenröhre.In 5 is a fluorescence spectrum of a sample with chlorine, as well as a sample without chlorine, where on the x-axis, the energy is plotted in keV. The chlorine Kα line is clearly recognizable at 2.6 keV, which is absent in the sample without chlorine (solid line). The peak to the right of the chlorine line comes from the Bremsstrahlung of the X-ray tube.

Schließlich zeigt 6 das erreichbare Detektionslimit (Minimum Detection Level) für Chlor, wobei ein MDL von unter 1% erreicht werden kann.Finally shows 6 the attainable minimum detection level for chlorine, where MDL below 1% can be achieved.

Claims

Sorting device for general cargo ( 1 ) with a conveyor belt ( 2 ) conveying device for the piece goods ( 1 ), a conveyor belt ( 2 ) associated X-ray source ( 4 ) for stimulating the piece goods ( 1 ) with X-radiation, a detection device ( 5 ) for the collection of the general cargo ( 1 ) outgoing measuring radiation and one of the measuring signals of the detection device ( 5 ) controlled sorting device ( 8th ), characterized in that the detection device ( 5 ) at least one energy-dispersive detector ( 5 ' ), to which at least one single-channel analyzer ( 6 ), which points to a characteristic X-ray emission line of a predetermined chemical element in the piece goods ( 1 ), whose analog measuring signal may be adjusted via a control and evaluation device ( 7 ) the sorting device ( 8th ).

Sorting device according to claim 1, characterized in that the detector ( 5 ' ) at least one further single-channel analyzer ( 11 ), which is set to a region outside the energy range of the characteristic X-ray emission line whose analog reference signal is used to normalize the measurement signal.

Sorting device according to claim 1 or 2, characterized in that a linear sequence of detectors ( 5 ' ) and X-ray sources ( 4 ) is provided, which transversely or obliquely with respect to the direction of movement ( 3 ) of the conveyor belt ( 2 ) is arranged.

Sorting device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the set on a characteristic X-ray emission line single-channel analyzer ( 6 ) is set to the Cl Kα line.