DE202006020496U1 - Sensor device for detecting electromagnetically detectable items to be conveyed and sorting device with such a sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 sowie eine Sortiervorrichtung mit einer solchen Sensorvorrichtung nach Anspruch 19.The The invention relates to a sensor device according to the preamble of Claim 1 and a sorting device with such a sensor device according to claim 19.
In vielen Bereichen des Recycling ist eine automatisierte Sortierung des als Fördergut vorliegenden Recyclingmaterials erforderlich. Es sollen dabei nicht nur möglichst große Fördergutmengen pro Zeit verarbeitet werden, sondern die Sortierung soll auch mit großer Ausbeute und geringer Fehlerquote erfolgen. Es kann sich bei dem Fördergut z. B. um Altglas handeln, in dem sich noch Metallfraktionen befinden, z. B. Kronkorken oder andere Flaschen- oder Glasverschlüsse. Es kann sich bei dem Fördergut z. B. auch um in einem Shredder zerkleinerte Altautos handeln mit Fraktionen verschiedenster Metalle oder anderer Wertstoffe, die einer Wiederverwertung zugänglich gemacht werden sollen. Auch eine Sortierung von Müll wäre eine mögliche Anwendung, z. B. um eine Aluminium-Fraktion auszusortieren. Weiterhin kann es sich auch um Fördergut mit unterschiedlichen mineralogischen Fraktionen handeln, die unterschiedliche elektromagnetische Eigenschaften haben und die zur weiteren Verarbeitung sortiert werden sollen. Nicht abschließend seien als Anwendungen auch noch erwähnt das Aussortieren von Metallrückständen in Holzrecyclingfraktionen in der Faserplattenindustrie und das Auffinden von Metallen in Lebensmittelströmen in Schüttgutform.In Many areas of recycling is automated sorting required as recycled material recycling required. It should not only the largest possible quantities of conveyed per Time to be processed, but the sorting should also be great Yield and low error rate. It may be at the Conveyed material z. For example, to deal with glass, in which there are still metal fractions are located, for. B. bottle caps or other bottle or glass closures. It may be in the conveyed z. B. also in a shredder Crushed old cars deal with fractions of various metals or other recyclables that are accessible for recycling to be made. Also a sort of garbage would be a possible application, eg. B. an aluminum fraction sort out. Furthermore, it can also be conveyed to deal with different mineralogical fractions that are different have electromagnetic properties and sorted for further processing should be. Not exhaustive are as applications also mentioned the sorting of metal residues in wood recycling fractions in the fibreboard industry and the Locating metals in food streams in bulk form.
Es sind im Stand der Technik verschiedene automatisierte Vorrichtungen und Verfahren bekannt, die diese Sortieraufgaben übernehmen. Die Vorrichtungen weisen dazu Sensoren auf, durch deren sensorisch überwachten Bereich das Fördergut bewegt wird. Die auszusortierenden Teile werden von den für die Sortierkriterien geeignet ausgebildeten Sensoren erfasst, und mittels der Sensorinformationen wird eine Trenneinrichtung angesteuert, um gezielt ein als auszusortierend erkanntes Teil aus dem Fördergut herauszutrennen. Bei Glas ist z. B. bekannt, eine Sortierung nach der Glasfarbe mit optischen Sensoren vorzunehmen, die die Glasfarbe erkennen, und z. B. Braunglas von Weiß- und Grünglas trennen.It In the prior art, various automated devices are known and methods are known which take over these sorting tasks. The devices have for this purpose sensors, by whose sensory monitored Area the conveyed material is moved. The sorted out Parts are suitable for sorting criteria detected sensors detected, and by means of the sensor information a separator is controlled to selectively sorted out as one Detect recognized part of the conveyed. In glass is z. B. known, a sorting of the glass color with optical Make sensors that recognize the glass color, and z. B. brown glass separate from white and green glass.
Es
sind insbesondere auch Vorrichtungen und Verfahren bekannt, die
einzelne Fraktionen nach ihren unterscheidbaren elektromagnetischen
Eigenschaften trennen. Es wird dazu ein elektromagnetisches Wechselfeld
verwendet, durch das das Sortiergut bewegt wird. Eine Veränderung
des Wechselfeldes durch eines der Teile wird erkannt, und das Teil daraufhin
aussortiert. Eine solche Sortiervorrichtung mit einer gattungsgemäßen
Sensorvorrichtung offenbart die
Die dort gezeigten Sensoren der Sensorvorrichtung bestehen aus zwei gegensinnig gewickelten Detektorspulen, in denen ein externes Wechselfeld gleich große, aber gegensinnige Wechselspannungen induziert. Im ungestörten Zustand heben sich die Wechselspannungen bei geeigneter Differenzbildung genau zu Null auf. Wenn allerdings metallische Teile in den Meßbereich der Detektorspulen gelangen, überlagert sich dem homogenen Wechselfeld ein inhomogenes Feld, das vom Wechselfeld in den Metallteilen induziert wird. Für die Sensoren stellt dies eine Veränderung des Wechselfeldes dar. Das zunächst z. B. möglichst homogen erzeugte Wechselfeld weist nun eine inhomogen Störung durch ein induziertes Magnetfeld auf. In Konsequenz werden in den beiden Detektorspulen eines Sensors nunmehr keine gleich großen, sich aufhebenden Wechselspannungen mehr induziert, sondern bei Differenzbildung ergibt sich ein signifikant von Null abweichender Signalwert.The Sensors of the sensor device shown there consist of two oppositely wound detector coils in which an external alternating field is the same induced large but opposite alternating voltages. in the undisturbed state, the alternating voltages cancel each other suitable difference formation exactly to zero. If, however, metallic Parts get into the measuring range of the detector coils, superimposed The homogeneous alternating field is an inhomogeneous field, that of the alternating field is induced in the metal parts. For the sensors this is a change of the alternating field. The first z. B. as homogeneous as possible generated alternating field now has an inhomogeneous disturbance due to an induced magnetic field on. As a consequence, in the two detector coils of a sensor now no equal, canceling AC voltages induces more, but at subtraction results in a significant non-zero signal value.
Die Ortsauflösung dieser Sensoren der gattungsgemäßen Sensorvorrichtung ist durch die Größe der einzelnen Sensoren bzw. durch die Größe der darin enthaltenen Spulenpaare bestimmt. Auch die über die Sensoren gesteuerte Trenneinrichtung, z. B. eine Reihenanordnung von Ausblasdüsen, kann nur in dieser eingeschränkten Ortsauflösung angesteuert werden. Das ist insbesondere dann von Nachteil, wenn die zu sortierenden Teile kleiner als die Sensoren sein können, z. B. wenn das Fördergut als Granulat mit geringer Korngröße vorliegt. Es kann dann z. B. ein eng benachbart zu einem Metallteil liegendes Nichtmetall versehentlich von der angesteuerten Ausblasdüse mit aussortiert werden. Es entsteht eine unerwünschte Übersortierung. Um eine höhere Auflösung zu erreichen, müssten die Sensoren verkleinert werden. Das ist zum einen in der Herstellung aufwendig und würde die Sensoren dadurch verteuern. Zudem würde die Nachweisreichweite der Sensoren mit zunehmender Miniaturisierung abnehmen, weil die effektive Fläche zur Messung sich ändernder elektromagnetischer Feldlinien kleiner werden würde. Weiterhin kann die gattungsgemäße Sensorvorrichtung große Metallteile, die sich über mehrere benachbarte Sensoren erstrecken, nicht korrekt detektieren. Unter ungünstigen Umständen werden die Ausblasdüsen falsch oder gar nicht angesteuert.The Spatial resolution of these sensors of the generic Sensor device is determined by the size of each Sensors or by the size of the contained therein Coil pairs determined. Also controlled by the sensors Separating device, for. B. a series arrangement of exhaust nozzles, can only in this limited spatial resolution be controlled. This is particularly disadvantageous if the parts to be sorted can be smaller than the sensors, z. B. if the conveyed granules with a small particle size is present. It can then z. B. a closely adjacent to a metal part lying non-metal inadvertently from the controlled blowing nozzle to be sorted out with. It creates an undesirable Übersortierung. To achieve a higher resolution, would have to the sensors are downsized. This is on the one hand in the production consuming and would make the sensors more expensive. In addition, would the detection range of the sensors with increasing miniaturization decrease, because the effective area for measuring changing electromagnetic Field lines would become smaller. Furthermore, the generic Sensor device large metal parts that over several adjacent sensors extend, do not detect correctly. Under unfavorable circumstances, the exhaust nozzles wrong or not addressed.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf eine konstruktiv einfache und kostengünstige Art eine Sensorvorrichtung mit Sensoren höherer Auflö sung zu schaffen, die zuverlässig Teile verschiedenster Größe detektiert. Weiterhin soll eine Sortiervorrichtung zur Verfügung gestellt werden, mit der bessere und zuverlässigere Sortierergebnisse erzielt werden können.It is therefore the object of the present invention to a constructive simple and inexpensive way a sensor device to create sensors with higher resolution, the Reliable parts of different sizes detected. Furthermore, a sorting device is available with the better and more reliable sorting results can be achieved.
Diese Aufgabe wird mit einer gattungsgemäßen Sensorvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einer Sortiervorrichtung nach Anspruch 19 gelöst.This object is achieved with a generic sensor device with the characterizing Characteristics of claim 1 and with a sorting device according to claim 19 solved.
Danach weist die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung mehrere Sensoren auf, deren Detektorspulen paarweise so angeordnet sind, dass ihre parallel zur Förderebene stehenden Querschnittsflächen gegeneinander verschobene Flächenschwerpunkte haben, und die Verbindungslinie zwischen den Flächenschwerpunkten schräg zur Bewegungsrichtung des Fördergutes steht.After that the sensor device according to the invention has several Sensors on whose detector coils are arranged in pairs, that their cross-sectional surfaces parallel to the conveying plane have mutually shifted centroids, and the connecting line between the centroids is oblique to the direction of movement of the conveyed material.
Die Detektorspulen können dabei grundsätzlich eine beliebige Form haben. Die Erfindung setzt nur voraus, dass die beiden Detektorspulen eines Paares unterschiedlich auf das z. B. von einem Metallteil gestörte Wechselfeld reagieren. Weiterhin soll das Sensorsignal auch den Ort der Überquerung des Sensors feststellbar machen. Dies wird erreicht, indem sich die Querschnittsflächen der Detektorspulen eines Paares in einer parallel zur Förderebene des Fördergutes stehenden Ebene zumindest teilweise nicht überdecken, indem die Flächenschwerpunkte dieser Querschnittsflächen gegeneinander verschoben sind. Weiterhin soll die Verbindungslinie zwischen diesen Flächenschwerpunkten schräg zur Bewegungsrichtung stehen. Mit diesem Symmetriebruch kann am einfach auszuwertenden Sensorsignal unterschieden werden, ob z. B. ein Metallteil links oder rechts von der Sensormitte den Sensor überquert. Würde die Verbindungslinie beispielsweise parallel zur Bewegungsrichtung stehen, würde ein links von der Sensormitte den Sensor überquerendes Teil nicht von einem rechts von der Sensormitte den Sensor überquerenden Teil unterschieden werden können.The Detector coils can basically a have any shape. The invention only requires that the two Detector coils of a couple different on the z. From one Metal part disturbed alternating field react. Furthermore, the should Sensor signal and the location of the crossing of the sensor detectable do. This is achieved by looking at the cross-sectional areas the detector coils of a pair in a plane parallel to the conveyor plane of the conveyed good at least partially do not cover by the centroids of these cross-sectional areas are shifted against each other. Furthermore, the connecting line between these centroids obliquely to Movement direction stand. With this symmetry break can be easy be distinguished evaluating sensor signal, whether z. B. a metal part cross the sensor to the left or right of the center of the sensor. For example, if the connecting line were parallel to the Moving direction would be a left of the sensor center the part crossing the sensor is not from a right of the sensor center, the sensor crossing part differ can be.
Man stelle sich zur Veranschaulichung zwei identische kreisförmige Planarspulen als Detektorspulenpaar vor, deren Flächenvektoren senkrecht zur Förderebene ausgerichtet sind. Nach der Erfindung sind die beiden Kreisflächenmittelpunkte der Detektorspulen beabstandet voneinander angeordnet und die Verbindungslinie steht schräg zur Bewegungsrichtung, so dass die beiden Spulen nicht in ihren kreisförmigen Querschnittsflächen übereinanderliegen, sondern sowohl in Bewegungsrichtung als auch quer dazu versetzt zueinander angeordnet sind.you Imagine two identical circular ones Planar coils as a detector coil pair before whose area vectors are aligned perpendicular to the conveying plane. After the invention are the two circular area centers of the detector coils spaced apart from each other and the connecting line is obliquely to the direction of movement, so that the two coils do not overlap in their circular cross-sectional areas, but offset both in the direction of movement and transversely thereto are arranged to each other.
Es wird mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung mit Vorteil erreicht, daß ein Teil, das aufgrund seiner Materialeigenschaft das Wechselfeld verändert, also z. B. als Reaktion auf das Wechselfeld ein sekundäres magnetisches Wechselfeld ausbildet oder z. B. von Hause aus ein Permanentmagnetfeld besitzt, und das an dem Sensor vorbeibewegt wird, in zeitlicher Abfolge zunächst die in Bewegungsrichtung weiter vorne angeordnete Detektorspule beeinflußt. In diese Spule wird zuerst eine sich bei geeigneter Differenzbildung nicht weghebende Spannung induziert. Erst danach kommt die in Bewegungsrichtung dahinter angeordnete Detektorspule in den Einfluß der Feldinhomogenität. Das geeignet gebildete Differenzsignal des Detektorspulenpaares spiegelt diese Information wieder.It is with the inventive design with Advantage achieved that a part, due to its material property changed the alternating field, so z. B. in response to the alternating field is a secondary alternating magnetic field trains or z. B. has a permanent magnetic field from home, and which is moved past the sensor, in chronological order first the detector coil arranged further in the direction of movement affected. In this coil is first a suitable Difference formation induces non-lifting voltage. Only after comes in the direction of movement behind arranged detector coil in the influence of field inhomogeneity. The suitably formed Difference signal of the detector coil pair reflects this information again.
Die Ausbildung der Fördereinrichtung ist im Rahmen der Erfindung weitgehend beliebig. Die Sensorvorrichtung kann z. B. auch an einer Fallstrecke angeordnet sein, die sich z. B. einer Fördereinrichtung wie einem Förderband oder einer Rutsche anschließt. Die Bewegungsrichtung und die Orientierung der Förderebene ändern sich in diesem Spezialfall auf dem Fallweg des Fördergutteiles. Weitere denkbare Fördereinrichtungen sind im Stand der Technik bekannt.The Formation of the conveyor is within the scope of the invention largely arbitrary. The sensor device may, for. B. also on a Fall distance be arranged, the z. B. a conveyor like a conveyor belt or a chute connects. Change the direction of movement and the orientation of the conveyor plane in this special case on the fall path of the conveyed material part. Other conceivable delivery devices are known in the art known.
Es ist möglich, daß ein Sensor mehrere Detektorspulenpaare aufweist, z. B. vier Detektorspulen. Im nachfolgenden wird aber zur Vereinfachung der Erläuterun gen und ohne Beschränkung der Allgemeinheit von einem Detektorspulenpaar pro Sensor ausgegangen. Ein Detektorspulenpaar pro Sensor wird im übrigen auch als bevorzugte Ausführungsform angesehen, weil damit alle erforderlichen Information gewonnen werden können.It it is possible for a sensor to have several pairs of detector coils has, for. B. four detector coils. In the following, however, will to simplify the explanations and without restriction The general public of a detector coil pair per sensor assumed. One pair of detector coils per sensor will also be regarded as a preferred embodiment, because so all required information can be obtained.
Wie bereits eingangs ausgeführt, kann die Form der Detektorspulen beliebig gewählt werden. Die Detektorspulen eines Sensors können z. B. auch eine unterschiedliche Form, Größe oder Orientierung im Raum haben. Wenn der Sensor z. B. aufgrund solcher Formunterschiede im ungestörten Wechselfeld ein Differenzsignal signifikant abweichend von Null zeigen sollte, kann z. B. elektronisch ein Nullabgleich hergestellt werden, um die Empfindlichkeit zu optimieren. Auch Inhomogenitäten des ungestörten Wechselfeldes ließen sich so abgleichen, wenn auch mit Aufwand. Mit Vorteil werden allerdings die Merkmale des Anspruch 2 vorgeschlagen. Bei im wesentlichen spiegelsymmetrischer Ausbildung des Detektorspulenpaares ist die induktive Kopplung an das Wechselfeld für beide Detektorspulen weitgehend identisch. Beide Spulen sind einem gleichen magnetischen Gesamtfluß ausgesetzt, vorausgesetzt das Wechselfeld ist näherungsweise homogen aus Sicht der Detektorspulen. Daher wird sich bei der geeignet gewählten, dass heißt die Vorzeichen der Detektorspulenspannungen berücksichtigenden Differenzbildung automatisch näherungsweise ein Nullabgleich einstellen.As already stated at the outset, the shape of the detector coils be chosen arbitrarily. The detector coils of a sensor can z. B. also a different shape, size or orientation in the room. If the sensor z. B. due such shape differences in the undisturbed alternating field Difference signal should be significantly different from zero, can z. B. electronically zero balance can be made to the sensitivity to optimize. Also inhomogeneities of the undisturbed alternating field could be reconciled, albeit with effort. With advantage However, the features of claim 2 are proposed. at essentially mirror-symmetrical design of the detector coil pair is the inductive coupling to the alternating field for both Detector coils largely identical. Both coils are the same subjected to total magnetic flux, provided the alternating field is approximately homogeneous from the perspective of the detector coils. Therefore, choosing the appropriate, that is taking into account the signs of the detector coil voltages Difference calculation automatically approximates a zero balance.
Bevorzugt wird vor der Auswertung zunächst aus den beiden Detektorspulenspannungen paarweise ein Gesamtsignal erzeugt, das negative und positive Werte annehmen kann. Es wird dazu z. B. ein Messverstärker üblicher Bauart verwendet. Die Auswertung erfolgt dann am so erzeugten Gesamtsignal des Sensors.Prefers before the evaluation, first from the two detector coil voltages generates a total signal in pairs, the negative and positive values can accept. It is z. B. a measuring amplifier usual Type used. The evaluation then takes place on the total signal of the Sensor.
Es kann z. B. aus der zeitlichen Länge der positiven, d. h. mitphasigen, und negativen, d. h. gegenphasigen, Signalanteile des Gesamtsignals und der evtll. dazwi schenliegenden Verweilzeit bei großen Teilen auf die Zeit geschlossen werden, die das detektierte Teil benötigte, um den Sensor bzw. die einzelnen Detektorspulen zu überqueren. Diese Zeit ist bei zentraler Überquerung größer als bei Überquerung am Rand des Sensors. Aufgrund der Schrägstellung kann weiterhin eindeutig unterschieden werden, ob das Teil links oder rechts von der Sensormitte den Sensor überquert hat. Zusätzlich zu der zeitlichen Länge des positiven bzw. negativen Signalanteils, die bei Schrägstellung z. B. unterschiedlich sein kann, hängt auch die Lage des Nulldurchgangs vom Ort der Überquerung über dem Sensor ab. Auch daraus kann errechnet werden, an welcher Stelle der Sensor überquert wurde.It can z. B. from the time length of the positive, d. H. with phase, and negative, d. H. antiphase, signal components of the Total signal and the evtll. in between residence time be closed in large parts to the time that detected this Part needed to the sensor or the individual detector coils to cross. This time is at central crossing greater than crossing the edge of the Sensor. Due to the inclination can continue unambiguously whether the part to the left or right of the sensor center is the Sensor has crossed. In addition to the temporal Length of the positive or negative signal component, the at Inclination z. B. may vary, depends also the location of the zero crossing from the place of crossing over from the sensor. Also from this it can be calculated, at which point the sensor was crossed.
Erfindungsgemäß kann also aus der Auswertung der Durchlaufzeiten eines Fördergutteiles für die eine und/oder die andere der Detektorspulen eines Paares, ggf. verknüpft mit der Lage des Nulldurchgangs und unter Kenntnis der Schrägstellung, der Ort des Durchgangs sehr genau bestimmt werden. Es ist dadurch eine Auflösung unterhalb der Breite des Sensors bzw. des Spulenpaares möglich. Die Auflösung ist nunmehr nicht mehr durch die Sensor- bzw. Spulengröße bestimmt, sondern im wesentlichen durch die Genauigkeit der Schrägstellung, die Genauigkeit der Messung der Sensorsignale und der Genauigkeit der Auswertung des zeitlichen Verlaufs. Auf diese Weise kann mit Sensoren ansonsten gleicher Baugröße eine mehrfach höhere Ortsauflösung erreicht werden, und es können z. B. mehrere auf die Sensorbreite verteilte und dem Sensor örtlich zugeordnete Ausblasdüsen aufgrund der Information lediglich eines Sensors ortsgenau angesteuert werden.According to the invention So from the evaluation of the throughput times of a conveyed good for one and / or the other of the detector coils of a Pair, possibly linked to the position of the zero crossing and knowing the inclination, the place of passage be determined very accurately. It is thus a resolution below the width of the sensor or the coil pair possible. The Resolution is now no longer by the sensor or Coil size determined, but essentially by the accuracy of the skew, the accuracy the measurement of the sensor signals and the accuracy of the evaluation the time course. In this way, with sensors otherwise same size a multiple higher Spatial resolution can be achieved, and it can, for. B. distributed to the sensor width and the sensor locally associated exhaust nozzles due to the information only a sensor are accurately controlled.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments are in the subclaims specified.
Insbesondere ist es mit den erfindungsgemäßen Sensoren bei entsprechender Ausbildung der Auswerteinrichtung möglich, eine Abbildung zumindest der Kontur des Teiles zu erhalten, das die Sensorvorrichtung überquert. Die Sensoren sprechen nämlich besonders empfindlich auf das Ein- bzw. Auslaufen eines Teiles in bzw. aus den Sensorbereich an, während z. B. der Sensor bei vollständiger Abdeckung im wesentlichen kein von Null abweichendes Signal mehr liefert. Bei zeitlicher Verfolgung der Entwicklung des Sensorsignales und durch Anwendung aus anderen Bereichen bekannter Interpolationsverfahren und Plausibilitätsprüfungen kann ein detailliertes Abbild des detektierten Teiles gewonnen werden. Mit Vorteil werden daher die Merkmale des Anspruch 17 vorgeschlagen. Die Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Signale mehrerer benachbarter Sensoren vermag ein relativ detailliertes Bild der Form und der Größe des detektierten Teiles zu liefern. Es kann so z. B. zuverlässig erkannt werden, ob ein großer, flächiger Gegenstand die Sensorvorrichtung überstreicht, oder z. B. eine langer, dünner Gegenstand. Dies birgt erhebliche Vorteile gegenüber der bisher üblichen einzelsensororientierten Auswertung. Basierend auf diesen bildhaften Informationen können nämlich z. B. eine geeignete oder eine Mehrzahl geeignet positionierter Ausblasdüsen angesteuert werden, um z. B. einen Gegenstand nicht an dessen Rand anzublasen, wodurch das Teil im wesentlichen nur in Drehung versetzt würde, sondern um auf den geometrischen Schwerpunkt des Teils einzuwirken. Durch geeignet steuerbare Ausbildung der Ausblasdüsen kann z. B. auch der Ausblasimpuls an die Teilgröße angepaßt werden, also z. B. Anwendung eines starken Ausblasimpulses für große Teile und eines kleineren Ausblasimpulses für kleine Teile. Es läßt sich dadurch der Energieaufwand minimieren.Especially it is with the sensors according to the invention at appropriate training of the evaluation possible, to obtain an image of at least the contour of the part that the sensor device crosses. The sensors speak particularly sensitive to the entry or exit of a part in or from the sensor area, while z. B. the sensor when fully covered, essentially none of zero deviating signal provides more. In temporal pursuit of the Development of the sensor signal and application from other areas known interpolation method and plausibility checks a detailed image of the detected part can be obtained. Advantageously, therefore, the features of claim 17 are proposed. The evaluation of the time course of the signals of several neighboring Sensors can produce a relatively detailed picture of the shape and the To deliver the size of the detected part. It can so z. B. reliably detected, whether a large, planar object passes over the sensor device, or z. B. a long, thin object. This holds considerable Advantages over the usual single-sensor-oriented Evaluation. Based on this pictorial information can namely z. B. suitable or a plurality suitable positioned exhaust nozzles are controlled to z. B. not to inflate an object by its edge, causing the part would essentially only be set in rotation, but to affect the geometric center of gravity of the part. By suitable controllable training of the exhaust nozzles can, for. As well as the Ausblasimpuls adapted to the part size be, so z. B. application of a strong Ausblasimpulses for large parts and a smaller blow-out pulse for small pieces. It can thereby be the energy expenditure minimize.
Die Sensoren könnten z. B. in beliebiger Verteilung in der Sensorvorrichtung angeordnet sein. Für die Auswertung und die Ansteuerung der zugeordneten Trenneinrichtung ist dies aber nachteilig. Mit Vorteil sind nach Anspruch 3 die Sensoren der Sensorvorrichtung deshalb in einer Zeile angeordnet, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des vorbeibewegten Fördergutstromes steht. Dadurch ist die Laufzeit der Teile vom Sensor bis zum Wirkbereich der Trenneinrichtung für alle Sensoren in der Zeile gleich und die Steuerung der Trenneinrichtung vereinfacht sich.The Sensors could z. B. in any distribution in the Sensor device may be arranged. For the evaluation and the control of the associated separation device is but disadvantageous. Advantageously, according to claim 3, the sensors of the sensor device Therefore, arranged in a row perpendicular to the direction of movement the moved past Fördergutstromes stands. This is the running time of the parts from the sensor to the effective range of the separator for all sensors in the same line and the controller the separator simplifies.
Die Detektorspulen könnten z. B. als Kreisspulen mit versetzten Schwerpunkten ausgebildet sein. Es könnten z. B. mehrere Detektorspulenpaare pro Sensor vorgesehen sein. Nach Anspruch 4 weist jeder Sensor jedoch nur zwei Detektorspulen auf, die mit Vorteil D-förmig gewickelt und voneinander beabstandet angeordnet sind. Die beiden Spulen eines Paares können z. B. gegensinnig gewickelt sein, ein Abgleich kann aber auch mit dem Meßverstärker erfolgen.The Detector coils could z. B. as circular coils with offset Focuses be trained. It could z. B. several Detector coil pairs per sensor be provided. According to claim 4 However, each sensor has only two detector coils, the advantage D-shaped wound and spaced apart are. The two coils of a pair can z. B. in opposite directions be wound, a balance can also be with the sense amplifier respectively.
Das Wechselfeld könnte z. B. erzeugt werden von einer sich über alle Sensoren erstreckenden Erregerspule. In der Regel liegt dann allerdings kein räumlich sehr homogenes Feld vor, so daß sich die in den Detektorspulen eines Paares induzierten Spannungen nur unzulänglich aufheben. Weiterhin werden z. B. Fe-Materialien oder andere magnetisierbare Materialien in einem größeren, mehrere Sensoren umfassenden Wechselfeld zu erheblichen Feldlinieneinschnürungen führen, die an benachbarten, aber nicht überquerten Detektorspulenpaaren ebenfalls Signale erzeugen. Die Querempfindlichkeit wird dadurch für manche Anwendungen inakzeptabel. Vorteilhaft ist daher nach Anspruch 5 jedem Sensor eine Erregerspule zugeordnet. Insbesondere mit den weiteren vorteilhaften Merkmalen der Ansprüche 6 und 7 kann so eine Verbesserung der Feldhomogenität über die Sensorspulen hinweg erhalten werden.The alternating field could z. B. generated by an extending over all sensors exciter coil. As a rule, however, there is then no spatially very homogeneous field, so that the voltages induced in the detector coils of a pair cancel out only inadequately. Furthermore, z. For example, Fe materials or other magnetizable materials in a larger alternating field comprising multiple sensors can result in significant field line constrictions that also produce signals on adjacent but not traded detector coil pairs. Cross-sensitivity becomes unacceptable for some applications. Advantageously, therefore, according to claim 5 each sensor associated with an excitation coil. In particular, with the further advantageous features of claims 6 and 7 can be an improvement of the field homogeneity be obtained across the sensor coils.
Dem gleichen Ziel dienen die vorteilhaften Merkmale des Anspruch 8. Bei Anordnung aller Spulen in derselben Ebene verringern sind mögliche störende Einflüsse durch Sensorspulen benachbarter Sensoren.the same purpose serve the advantageous features of claim 8. When arranging all coils in the same plane are possible disturbing influences by sensor coils of neighboring sensors.
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung könnte z. B. aus einer geeigneten Anzahl einzelner Sensoren zusammengesetzt sein. Nach Anspruch 9 ist aber mit Vorteil vorgesehen, daß mehrere Sensoren zusammengefasst auf einer Feinleiter-Platine angeordnet sind. Beim Layout der Platine können die Spulen sehr genau entworfen werden, und auch die Fertigung kann mit hoher Präzision erfolgen. Die Verwendung von Platinen erlaubt eine exakte und schnelle Positionierung der Sensoren in der Sensorvorrichtung. Die Sensorvorrichtung kann z. B. aus einer einzigen, alle Sensoren tragenden Platine aufgebaut sind. Sie kann aber auch aus mehreren kleineren Sensorplatinen zusammengesetzt sein. Ein Vorteil bei der Verwendung von kleineren Sensorplatinen besteht darin, daß variable Breiten des Fördergutstromes bzw. der Fördereinrichtung abgedeckt werden können durch Hinzufügung weiterer Sensorplatinen. Eine Sensorplatine kann z. B. eine lineare Anordnung von fünf Sensoren aufweisen. Mit acht Platinen, die z. B. in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden, kann so z. B. eine Sensorvorrichtung mit einem Sensorarray aus zwei Zeilen mit jeweils zwanzig Sensoren aufgebaut werden. Weiterhin erlaubt die Verwendung kleinerer Sensorplatinen z. B. einen modularen Aufbau, die einzelnen Platinen könnten z. B. modular betrieben und ausgewertet werden. Ein weiterer Vorteil der Platinen ergibt sich aus der Möglichkeit, die Spulen, also sowohl die Erreger- als auch die Detektorspulen, in moderner Feinleitertechnik und damit sehr hoher geometrischer Genauigkeit herzustellen.The inventive sensor device could z. B. composed of a suitable number of individual sensors be. According to claim 9 but is provided with advantage that several Sensors grouped together on a fine conductor board are. The layout of the board allows the coils to be very accurate can be designed, and also the manufacturing can be done with high precision respectively. The use of boards allows an accurate and fast Positioning of the sensors in the sensor device. The sensor device can z. B. composed of a single, all sensors bearing board are. But it can also be composed of several smaller sensor boards be. An advantage of using smaller sensor boards is in that variable widths of Fördergutstromes or the conveyor can be covered by adding more sensor boards. A sensor board can z. B. have a linear array of five sensors. With eight boards, the z. B. in a common housing can be accommodated, so z. B. a sensor device with a Sensor array composed of two lines each with twenty sensors become. Furthermore, the use of smaller sensor boards z. B. a modular design, the individual boards could z. B. be operated modular and evaluated. Another advantage of the boards results from the possibility of the coils, So both the excitation and the detector coils, in modern Fine conductor technology and thus very high geometric accuracy manufacture.
Störende Wechselwirkung zwischen den Spulen benachbarter Sensoren lassen sich mit den vorteilhaften Merkmalen des Anspruch 10 weiter verringern. Die Erregerspulen werden frequenz- und phasengleich betrieben, z. B. in einem zwischen 5 kHz und 1 MHz gewählten Bereich. Es ist dadurch z. B. gewährleistet, dass kein Übersprechen zwischen benachbarten Sensoren festgestellt wird, unter anderem auch weil jeder Sensor weitgehend gleichwirkende Sensornachbarn hat, deren Einfluß sich wegen der paarweisen Anordnung der Detektorspulen in Summe im wesentlichen aufheben kann. Weniger Umgebungsstörungen bedeutet gleichzeitig verbesserte Messgenauigkeit und höhere Sensorempfindlichkeit.disturbing Leave interaction between the coils of adjacent sensors decrease further with the advantageous features of claim 10. The excitation coils are operated in frequency and in phase, z. In a range selected between 5 kHz and 1 MHz. It is characterized z. B. ensures that no crosstalk between adjacent sensors is detected, among others also because each sensor has largely equivalent sensor neighbors whose influence is due to the pairwise arrangement the detector coils in sum can essentially cancel. Less environmental disturbances means at the same time improved measuring accuracy and higher Sensor sensitivity.
Mit den Merkmalen des Anspruch 13 wird eine mögliche Störung durch benachbarte Sensoren weiter verringert. Jeder Sensor sieht links und rechts neben sich, möglicherweise auch vor oder hinter sich, eine identische Nachbarschaft. Punktsymmetrie an jedem Sensormittelpunkt wäre aus mathematischer Sicht optimal. Der Idealsymmetrie kommt man mit den Merkmalen des Anspruch 13 nahe.With The features of claim 13 will be a possible disorder further reduced by adjacent sensors. Every sensor sees left and right next to you, possibly also before or behind him, an identical neighborhood. Point symmetry at each Sensor center would be optimal from a mathematical point of view. The ideal symmetry comes close to the features of claim 13.
Um über die gesamte Breite der Sensorvorrichtung eine möglichst lückenlose Erfassung z. B. von Metallteilen zu gewährleisten, könnten die Sensoren z. B. so dicht wie möglich angeordnet werden. Vorteilhaft sind die Sensoren aber nach Anspruch 11 in mehreren gegeneinander versetzten Zeilen angeordnet, z. B. auf Lücke stehend. Mehrere Zeilen von Sensoren können auch vorteilhaft dazu verwendet werden, Ergebnisse der Sensoren in der einen Zeile auf Fehler zu prüfen durch Abgleich mit Ergebnissen der Sensoren in einer zweiten Zeile.To over the entire width of the sensor device as possible complete detection z. B. of metal parts, could the sensors z. B. as close as possible to be ordered. Advantageously, the sensors are as claimed 11 arranged in several staggered rows, z. B. standing on a gap. Multiple lines of sensors can also be used to advantage, results of the sensors in the one line to check for errors by matching with results of the sensors in a second line.
Die Reichweite und Empfindlichkeit der Sensoren kann gesteigert werden, indem gemäß Anspruch 12 die Detektorspulen und/oder die Erregerspulen einen Kern aufweisen, z. B. einen Ferritkern oder einen Kern aus anderem geeignetem Material.The Range and sensitivity of the sensors can be increased according to claim 12, the detector coils and / or the excitation coils have a core, z. B. a ferrite core or a core of other suitable material.
Kritisch können die Randbereiche der Sensorvorrichtung sein, weil die ganz außen angeordneten Sensoren nur noch auf einer ihrer Seiten einen benachbarten Sensor haben, der Störeinfluß sich also aus Symmetriegründen nicht aufheben kann. Mit den vorteilhaften Merkmalen des Anspruch 14 wird allerdings erreicht, dass der außen in der Zeile liegende Sensor gleichwohl annähernd gleichen Nachbarschaftseinflüssen ausgesetzt ist, weil daneben noch eine sensorleere Erregerspule angeordnet wird. Man könnte in diese Randerregerspule auch einen weiteren Sensor einbauen, der z. B. nicht zur Auswertung verwendet wird. Der Störeinfluß benachbarter Erregerspulen ist wesentlich höher als der benachbarter Detektorspulen. Der Mehraufwand stünde insofern in keinem günstigen Verhältnis zur zusätzlich erreichten Störeinflußverminderung.Critical may be the edge regions of the sensor device because the outermost sensors only on one their sides have a neighboring sensor, so the disturbing influence for reasons of symmetry can not cancel. With the advantageous Features of claim 14 is achieved, however, that the outside However, in the line sensor lying approximately the same Neighborhood influences is exposed because next to it yet a sensor-empty exciter coil is arranged. You could In this marginal exciter coil also install another sensor, the z. B. is not used for evaluation. The disturbing influence of neighboring Excitation coils is much higher than the adjacent detector coils. The extra effort would be so far in no favorable Ratio to additionally achieved parasitic reduction.
Es erweist sich als vorteilhaft, den Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Fördergutes und der Verbindungslinie der Flächenschwerpunkte bzw. der Symmetrieebene der Detektorspulen eines Paares zwischen 30° und 60° zu wählen, insbesondere die Schrägstellung mit 45° zu wählen. Wenn dieser Winkel sehr klein gewählt würde, wenn also die erste Detektorspule in Bewegungsrichtung nahezu komplett vor der zweiten Detektorspule liegt, kann nur schwer unterschieden werden, ob das detektierte Teil links oder rechts von der Sensormitte den Sensor überquert hat. Diese Unterscheidung ist gar nicht möglich, wenn die Symmetrieebene exakt senkrecht zur Bewegungsrichtung steht. Für den anderen Extremfall, dass nämlich die Symmetrieebene parallel zur Bewegungsrichtung steht kann der Sensor große oder mittig über den Sensor laufende Fördergutteilchen nur sehr schlecht detektieren, weil in beiden Detektorspulen im wesentlichen gleiche Spannungen induziert werden, die sich etwa zu Null aufheben können. Eine örtliche Auflösung unterhalb der Sensorbreite gelingt bei den bevorzugten 45° in optimaler Weise.It proves to be advantageous to choose the angle between the direction of movement of the conveyed material and the connecting line of the centroids or the plane of symmetry of the detector coils of a pair between 30 ° and 60 °, in particular to select the inclination of 45 °. If this angle was chosen to be very small, ie if the first detector coil is almost completely in front of the second detector coil in the direction of movement, it is difficult to distinguish whether the detected part has crossed the sensor to the left or right of the sensor center. This distinction is not possible if the plane of symmetry is exactly perpendicular to the direction of movement. For the other extreme case, namely that the plane of symmetry is parallel to the direction of movement, the sensor can detect large or centrally over the sensor running Fördergutteilchen very bad, because in both De be induced substantially equal voltages tektorspulen that can cancel out about zero. A local resolution below the sensor width succeeds at the preferred 45 ° in an optimal manner.
Die Frequenz des Wechselfeldes kann in weiten Grenzen gewählt werden. Es kann z. B. ein monofrequentes Feld gewählt werden. Bevorzugt ist aber die Einrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes zur Erzeugung eines multifrequenten Wechselfeldes ausgebildet ist. Das Wechselfeld stellt dann also eine Überlagerung mehrerer Felder unterschiedlicher Frequenz dar. Es können z. B. mehrere diskrete Frequenzen oder z. B. ein Frequenzband verwendet sein. Durch die Verwendung eines solche frequenzgemischten Wechselfeldes wird sichergestellt, daß unabhängig von Fördergutteilgröße und Fördergutteilmaterial stets eine zuverlässige Detektion erfolgt. Als Grundregel kann nämlich festgestellt werden, daß zur Detektion kleiner filigraner Teile, z. B. von Drähten, höhere Frequenzen vorteilhaft sind, z. B. zwischen 150 und 500 kHz, während die Detektion insbesondere von Eisenteilen bevorzugt mit niedrigeren Frequenzen gelingt, z. B. kleiner 20 kHz. Zur Erzeugung solcher frequenzgemischten Felder werden die Erregerspulen mit entsprechenden Signalen beaufschlagt.The Frequency of the alternating field can be selected within wide limits become. It can, for. B. a monofrequent field can be selected. However, the device for generating an electromagnetic is preferred Alternating field for generating a multifrequency alternating field is trained. The alternating field then provides an overlay several fields of different frequency. It can z. B. several discrete frequencies or z. B. uses a frequency band be. By using such a frequency-mixed alternating field ensures that regardless of conveyed material size and conveyed material always a reliable Detection takes place. As a rule, it can be stated be that for the detection of small filigree parts, z. B. of wires, higher frequencies advantageous are, for. B. between 150 and 500 kHz, while the detection in particular of iron parts preferably with lower frequencies succeed, z. B. less than 20 kHz. For generating such frequency-mixed Fields are applied to the excitation coils with appropriate signals.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Sortiervorrichtung nach Anspruch 19 resultieren aus den vorteilhaften Merkmalen der verwendeten Sensorvorrichtung. Die Merkmale der Ansprüche 20 bis 22 betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen.The Advantages of the sorting device according to the invention According to claim 19 result from the advantageous features of used sensor device. The features of the claims 20 to 22 relate to further advantageous embodiments.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert werden, die in den Figuren schematisch und prinzipienhaft dargestellt sind. Gleiche Bezugszeichen stehen dabei für gleiche Teile. Es zeigen:following the invention should continue based on embodiments are explained in the figures schematically and principled are shown. The same reference numerals stand for the same Parts. Show it:
Das
Fördergut
Die
Sensorvorrichtung
Im
gezeigten Beispiel besteht die Trenneinrichtung
Nicht
auszusortierende Fördergutteile
Das
Förderband
Die
Auswert- und Steuereinrichtung
Es
sind weitere alternative Ausgestaltungen dieses Ausführungsbeispieles
einer Sortiervorrichtung
Die
beiden Detektorspulen
Fördergutteile
Die
beiden Detektorspulen
In
Verfolgt
man die Bewegungsbahn
Die
zu den Metallteilen
Für
Metallteil
Die
parallel zur Bewegungsrichtung
Die
Steuerung könnte z. B. über einen üblichen
Rechner mit geeigneten Schnittstellen zur Kommunikation mit dem
Sensor
Die
Erregerspule
Auf
der Signalseite wird das an den Detektorspulen
Die
Aufgaben des Mikrocontrollers
Die
Sensoren
Die
Abstände zwischen den Sensoren
Die
erfindungsgemäße Sensorvorrichtung
Die
sich nach
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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