DE3612076A1

DE3612076A1 - Vorrichtung und anlage zum optischen sichten von unreinem glasbruch

Info

Publication number: DE3612076A1
Application number: DE19863612076
Authority: DE
Inventors: Jean Christophe Duong
Original assignee: BSN SA
Current assignee: BSN Glasspack SA
Priority date: 1985-01-16
Filing date: 1986-04-10
Publication date: 1987-10-15
Also published as: EP0274463B1; DE3612076C2; GB2201771B; GB8712982D0; CH671171A5; ES2000680A6; PT82995A; FR2576008A1; FR2576008B1; NL8620285A; PT82995B; EP0274463A1; GB2201771A; WO1988000501A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Wiederverwertung von Altglas und betrifft eine Vorrichtung zum optischen Sichten von unreinem Glasbruch, sowie eine Anlage, die solche Vorrichtungen enthält. Unter der Bezeichnung "unreiner Glasbruch" (oder kurz "Glasbruch") sei hier eine Masse aus Teilen wiederverwertbaren Glases verstanden, das zerkleinert wurde und unschmelzbare oder feuerbeständige Bestandteile enthält.

Bekanntlich wird Altglas, insbesondere leere Flaschen, aus wirtschaftlichen Gründen gesammelt, um in Glasöfen wiederverwendet zu werden. Leider enthält das Sammelgut neben Glas auch verschiedene Materialien aus Metall, Kunststoff und Keramik sowie Stöpsel und andere Dinge. Derzeit ist es allgemein üblich, eine Sichtung von Hand vorzunehmen, die sich in zwei aufeinanderfolgende Phasen gliedert, zwischen denen eine Zerkleinerung erfolgt. In der ersten Phase, vor der Zerkleinerung, führt man eine erste Sichtung durch, um die unerwünschten größeren Bestandteile (Flaschen aus Kunststoff, Teller, usw.) zu entfernen. In der zweiten Phase wird das als "Glasbruch" bezeichnete Produkt (bestehend aus dem Sammelgut nach seiner in der ersten Phase erfolgten Befreiung von einem Teil der unerwünschten Bestandteile und nach anschließender Zerkleinerung) einer neuen, genaueren Sichtung von Hand unterworfen, um unerwünschte Bestandteile möglichst weitgehend auszusondern und ein Produkt zu erhalten, das als sogenanntes "Glaspulver" einem Glasofen zugeführt werden kann.

Die zweite Handsichtung ist mühselig, teuer und vor allem wenig sicher, weil dabei kleine Bruchstücke feuerfester oder unschmelzbarer Gegenstände (Porzellan, Steingut, Kieselsteine) durchgelassen werden können, die Betriebsstörungen im Ofen hervorrufen und zur Erzeugung 00900610 mittelmäßiger Qualität führen. Flaschen, die mit einem höheren Prozentanteil so rückgewonnenen Glases hergestellt sind, laufen Gefahr, beim Abfüllvorgang oder gar nach dem Abfüllen zu zerbrechen.

Es wurde vorgeschlagen, die zweite Phase der Sichtung mit Hilfe automatischer Maschinen vorzunehmen, in denen der Glasbruch aus einem Trichter auf ein Förderband gegeben wird, das den Glasbruch an seinem stromabwärtigen Ende abschüttet. Der Glasbruch fällt dann in freiem Fall vor einer optischen Detektoranordnung vorbei, die den frei fallenden Glasbruch beleuchtet und das reflektierte Licht mittels optischer Detektoren analysiert. Da die Reflexion bei den Glasbestandteilen anders ist als bei den unschmelzbaren Bestandteilen, ist eine Unterscheidung zwischen beiden möglich. Die Bruchstücke feuerfester Gegenstände werden aus dem Schleier des frei fallenden Glasbruchs durch Preßluftdüsen beseitigt, die von den das reflektierte Licht fühlenden Detektoren gesteuert werden. Im allgemeinen wird der Glasbruchschleier in mehrere parallele Kanäle aufgeteilt, die optisch getrennt analysiert werden und durch verschiedene Düsen gesteuert werden, d. h. jedem Kanal ist ein eigener Detektor und eine von diesem Detektor gesteuerte Düse zugeordnet.

Eine solche Vorrichtung ist nicht sehr trennscharf, sowohl was die optische Erfassung unschmelzbarer Bruchstücke als auch deren Aussonderung betrifft, und zwar aus folgenden Gründen:

- Wenn man den Glasbruch frei fallen läßt, ergeben sich sehr unterschiedliche Fallgeschwindigkeiten für Bruchstücke verschiedenen Gewichts, und solche Stücke fallen in verschiedenen Ebenen, also in verschiedenen Abständen gegenüber den Reflexionsdetektoren, wodurch die Fokussierung fehlerhaft wird.
- Wenn die optische Erfassung aufgrund von Reflexion arbeitet, dann ergibt sich eine verminderte Selektivität, weil sich die Reflexionskoeffizienten sowohl des Glases als auch der feuerbeständigen oder unschmelzbaren Teile beträchtlich von Stück zu Stück ändern und weil die Reflexion beim Glas auch von seiner Orientierung gegenüber dem optischen Detektor abhängt.
- Wenn man zur Erfassung des reflektierten Lichts diskrete opto-elektronische Elemente verwendet, die relativ nahe an dem frei fallenden Glasbruchschleier angeordnet sind, besteht die Gefahr einer Beschädigung dieser Elemente während des Betriebs und einer schlechten Fokussierung auf den Glasbruch.
- Bei der Verwendung von Druckluftdüsen wirkt der Luftstrahl in unterschiedlicher Weise auf die kleinen und die großen Stücke feuerbeständigen Materials, und es besteht die Gefahr, daß die benachbarten Teile des Glasbruchschleiers gestört werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum optischen Sichten von Glasbruch zu schaffen, mit welcher die vorstehend aufgeführten Nachteile vermieden werden. Dabei wird ausgegangen von einer Vorrichtung, die folgendes enthält: eine Schütteinrichtung für die Ausschüttung des zu sichtenden Glasbruchs, der aus Partikeln zweier unterschiedlicher Arten besteht, nämlich aus Glaspartikeln und aus Partikeln anderer Art; eine optische Einrichtung, die im ausgeschütteten Glasbruch die Partikel einer ersten Art erkennen kann und eine Lichtquelle sowie eine optische Detektoranordnung enthält; eine Ausscheidungseinrichtung zum Ausscheiden der festgestellten Partikel aus der Masse des ausgeschütteten Glasbruchs, gesteuert durch die optische Detektoranordnung als Antwort auf die Erfassung eines Partikels der ersten Art, und eine Beförderungseinrichtung, die getrennt einerseits die von der Ausscheidungseinrichtung ausgeschiedenen Partikel der ersten Art zu einem ersten Ausgang befördert und andererseits den Rest der Masse des Glasbruchs, der im wesentlichen aus Partikeln der zweiten Art besteht, zu einem zweiten Ausgang befördert.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Vorrichtung erfindungsgemäß folgendermaßen ausgebildet: sie enthält eine schiefe Ebene aus einem lichtdurchlässigen Material, auf deren höherliegenden Teil der zu sichtende Glasbruch von der Schütteinrichtung geschüttet wird; die Lichtquelle ist langgestreckt und unter der unteren Fläche der schiefen Ebene angeordnet, der Breite dieser Ebene folgend; die optische Detektoranordnung ist durch eine langgestreckte opto-elektronische Einheit gebildet, die eine integrierte ladungsgekoppelte Schaltung aufweist und unter der oberen Fläche der schiefen Ebene, deren Breite folgend, angeordnet ist; die Ausscheidungseinrichtung ist durch eine Reihe länglicher Leitglieder gebildet, die Seite an Seite am Fuß der schiefen Ebene und deren Breite folgend angeordnet sind und von denen jedes unter Steuerung durch die Detektoranordnung zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung bewegbar ist und die beim Einnehmen ihrer Ruhestellung die auf ihnen gleitenden Partikel zum zweiten Ausgang lenken und beim Einnehmen ihrer Arbeitsstellung die auf ihnen gleitenden Partikel zum ersten Ausgang lenken; die opto-elektronische Einheit hat n Kanäle, die n benachbarte Kanäle der schiefen Ebene beobachten, wobei jeder Kanal der opto-elektronischen Einheit das Leitglied steuert, welches sich unter demjenigen Kanal der schiefen Ebene befindet, der von dem besagten Kanal der opto-elektronischen Einheit beobachtet wird.

Vorteilhafterweise enthält die opto-elektronische Einheit eine photoempfindliche ladungsgekoppelte oder mit Ladungsübertragung arbeitende Schaltung in Linienanordnung, z. B. vom Typ "Reticon", mit einer sehr großen Anzahl elementarer Photodetektoren.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Partikel der ersten Art Stücke aus feuerbeständigem oder unschmelzbarem Material, während die Partikel der zweiten Art Stücke aus Glas sind.

Wenn man die vorstehend beschriebene Vorrichtung zum optischen Sichten so einstellt, daß sie in empfindlicher Weise alle Bruchstücke eliminiert, die nicht wirklich aus Glas sind, d. h. wenn man die optische Detektoranordnung auf eine hohe Empfindlichkeit regelt, dann riskiert man, daß zusätzlich zu den unschmelzbaren oder feuerbeständigen Bruchstücken auch Stücke aus Glas eliminiert werden, insbesondere große Glasstücke. Außerdem kann ein Leitglied, wenn es in seiner betätigten oder Arbeitsstellung ist, nicht nur ein erfaßtes unschmelzbares Stück zu dem für solche Stücke vorgesehenen ersten Ausgang lenken, sondern auch ein Glasstück, das sich in der Erfassungszone sehr nahe bei diesem unschmelzbaren Stück befindet.

Es kann daher vorteilhaft sein, einer erfindungsgemäßen optischen Sichtungsvorrichtung, deren Detektoranordnung auf große Empfindlichkeit eingestellt ist, oder einer Batterie solcher Vorrichtungen im Parallelbetrieb, eine weitere ähnliche optische Sichtungsvorrichtung nachzuordnen, bei der jedoch die optische Detektoranordnung auf geringere Empfindlichkeit eingestellt ist und welche die Produkte des für die unschmelzbaren Stücke vorgesehenen ersten Ausgangs der ersten Vorrichtung oder der Vorrichtungen der Batterie empfängt, eventuell nach einer die kleinen Glasstücke wegnehmenden Siebung.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische und teilweise aufgeschnittene Gesamtdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum optischen Sichten;

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab die Steuerung der Leitglieder der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt das Schaltschema der opto-elektronischen Detektoreinheit;

Fig. 4 zeigt Wellenformen, insbesondere die Impulse, wie sie in der Einheit nach Fig. 3 auftreten;

Fig. 5 zeigt eine Sichtanlage für wiederzuverwertendes Glas mit mehreren optischen Sichtungsvorrichtungen gemäß der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung und insbesondere diejenige ihrer Anwendungsarten und diejenigen der Ausführungsformen ihrer verschiedenen Teile, denen der Vorzug zu geben wäre, wenn man sich z. B. das Ziel setzt, eine Vorrichtung zum Sichten von Glasbruch zu schaffen, können wie folgt oder auf analoge Weise realisiert werden.

Es sei zunächst die Fig. 1 betrachtet, wonach die Vorrichtung ein Förderband 1 enthält, das durch eine Rolle 2 zum Umlauf angetrieben wird und Stücke einer unreinen Glasbruchmasse 3 zu einem verteilenden Trichter 4 transportiert, der die Bruchmasse 3 seinerseits auf einen Rütteltisch 5 schüttet.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist im wesentlichen folgendermaßen ausgebildet:

- Eine schiefe Ebene 6 aus einem in der Masse durchscheinenden Material wie z. B. weißem Plexiglas befindet sich mit ihrem oberen Rand 7 unter der Abwurfkante 8 des Rütteltischs 5, um von dort die Stücke der Bruchmasse wie etwa das Bruchstück 3 a zu empfangen. Die empfangenen Bruchstücke rutschen wie z. B. das Stück 3 b die schiefe Ebene 6 entlang, wobei sie auf der oberen Fläche 6 a dieser Ebene aufliegen.
- Eine langgestreckte intensive Lichtquelle 9, die z. B. aus einer Leuchtröhre oder aus Projektionslampen gebildet ist, beleuchtet die untere Fläche 6 b der Ebene 6, die von diesem Licht durchdrungen wird. Die Lichtquelle 9 sendet vorzugsweise weißes Licht in der Nachbarschaft des Infrarotbereichs.
- Eine Detektoreinheit oder Kamera K, vorteilhafterweise eine photoempfindliche, mit Ladungsübertragung arbeitende lineare Anordnung mit zahlreichen lichtempfindlichen Elementarzellen, wie sie weiter unten in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 noch ausführlicher beschrieben wird, empfängt das von der Quelle 9 ausgesandte Licht, nachdem es die lichtdurchlässige schiefe Ebene 6 und gegebenenfalls lichtdurchlässige, also aus Glas bestehende Exemplare der Bruchstücke 3 b durchdrungen hat. Die aus lichtundurchlässigem Material bestehenden Bruchstücke 3 b hingegen, also feuerbeständige oder unschmelzbare Stücke, halten das von der Quelle 9 in Richtung der Kamera K gesendete Licht auf. Die Kamera hat ein Objektiv (nicht gezeigt), welches so eingestellt ist, daß die Oberfläche 6 a der Ebene 6 auf den lichtempfindlichen Elementen der Kamera scharf abgebildet wird.
- Mehrere langgestreckte hammerförmige Ablenker oder Leitglieder 10 sind nebeneinander, gesehen in Richtung der Breite der schiefen Ebene 6 (d. h. in Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1), angeordnet und können jedes für sich um eine Achse 10 c zwischen zwei Stellungen kippen, nämlich einer ersten oder Ruhestellung 10 a, die ausgezogen gezeichnet ist, und einer zweiten oder Arbeitsstellung 10 b, die gestrichelt gezeichnet ist. Die Arbeitsstellung 10 b wird von einem Leitglied 10 unter Steuerung durch die Kamera K dann eingenommen, wenn die Kamera in den diesem Leitglied zugeordneten optischen Kanal ein Bruchstück erfaßt hat, das nicht transparent ist.
- Zwei weitere schiefe Ebenen 11 a und 11 b (eventuell geknickt) sind so angeordnet, daß die erste von ihnen die Bruchstücke 12 a empfängt, die durch ein in der Ruhestellung 10 a befindliches Leitglied 10 abgeworfen werden, während die zweite von ihnen diejenigen Bruchstücke 12 b empfängt, die durch ein in der Arbeitsstellung 10 b befindliches Leitglied 10 abgeworfen werden.
- Eine erste Abführeinrichtung, die z. B. aus einem durch eine Rolle 14 angetriebenen Förderband 13 besteht, führt die von der schiefen Ebene 11 b abgeworfenen Stücke 12 b ab, die im wesentlichen aus lichtundurchlässigem keramischen oder unschmelzbaren Material bestehen.
- Eine zweite Abführeinrichtung, die einfach durch einen Pfeil 15 dargestellt ist, führt die von der geknickten Ebene 11 a abgeworfenen Stücke 12 a ab, die im wesentlichen aus transparenten Glasstücken bestehen. Die zweite Abführeinrichtung 15 kann ebenfalls aus einem Förderband bestehen.

Im allgemeinen sind noch Platten 16 a und 16 b vorgesehen, die mit den schiefen Ebenen 11 a bzw. 11 b zusammenwirken, um die Stücke 12 a bzw. 12 b jeweils zu kanalisieren.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 arbeitet auf folgende Weise:

Die Stücke der Bruchmasse 3 kommen vermittels des Förderbandes 1, des Trichters 4 und des Rütteltischs 5 auf die schiefe Ebene 6, wie bei 3 a gezeigt. Der Trichter 4 dient als Reservoir für die Bruchmasse und sorgt für einen gleichmäßigen Durchsatz auf dem Rütteltisch 5, so daß der Strom der Bruchmasse, die das Ende 8 des Rütteltisches als Stücke 3 a verläßt, einen gleichmäßigen und regelbaren Durchsatz erhält, ohne daß Stücke auf der schiefen Ebene 6 zugedeckt werden.

Die schiefe Ebene 6 dient infolge ihrer Neigung dazu, die Bewegung der Bruchstücke 3 b durch die Schwerkraft zu beschleunigen, wodurch die verschiedenen Stücke voneinander getrennt werden. Außerdem legen sich infolge der Schwerkraft die Stücke 3 b gegen die obere Fläche 6 a der schiefen Ebene 6, und da diese Fläche die Fokussierungsebene der Kamera K ist, kann die Kamera die Stücke 3 b in scharfer Abbildung prüfen.

Schließlich erlaubt die schiefe Ebene 6, da sie durchscheinend ist, eine gleichförmige Beleuchtung der Bruchstücke 3 b von unten und somit eine korrekte Prüfung dieser Stücke auf ihre Transparenz. Die lichtfühlenden Elemente der Kamera können also ohne weiteres die transparenten Glasstücke von den lichtundurchlässigen Stücken aus Keramik oder unschmelzbarem Material unterscheiden.

Wie oben angedeutet, enthält die Kamera K zahlreiche lichtfühlende Elemente (wie weiter unten noch näher erläutert wird), die eine bestimmte Anzahl optischer Kanäle bilden, z. B. n Kanäle, deren jeder einem der Leitglieder 10 zugeordnet ist (es gibt also auch n Leitglieder). Ein Photodetektorelement oder eine Gruppe solcher Elemente der Kamera K steuert jeweils ein Leitglied und zwar dasjenige, das die entsprechende Position in Richtung der Breite der schiefen Ebene 6 hat (d. h. in Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1). Wenn das oder die lichtfühlenden Elemente, die einem Leitglied 10 entsprechen, vollständig beleuchtet werden, d. h. wenn sich im betreffenden Kanal innerhalb der Zone 6 a, wo die Achse K ₁ des lichtfühlenden Elementes die schiefe Ebene 6 schneidet, kein lichtundurchlässiges Bruchstück befindet, dann nimmt das zugeordnete Leitglied 10 seine Ruhestellung 10 a ein, und infolgedessen sind die durch die Zone 6 c laufenden Bruchstücke transparent und kommen als Stücke 12 a auf die Ebene 11 a, um gemäß dem Pfeil 15 abgeführt zu werden.

Wenn andererseits ein einem bestimmten Kanal entsprechender Photodetektor bzw. eine Gruppe solcher Detektoren weniger Licht empfängt, weil in der Zone 6 c dieses Kanals ein nicht-transparentes Bruchstück vorhanden ist, dann befiehlt das lichtfühlende Element dieses Kanals in der Kamera K die Umschaltung des zugeordneten Leitgliedes 10 in die Position 10 b. Die Folge ist, daß wenn das in der Zone 6 c gewesene Bruchstück das Leitglied erreicht, dieses Glied in eine solche Position kippt, daß das betreffende Bruchstück zur Ebene 11 b hin abgeworfen wird und als Bruchstück 12 b mittels des Förderbandes 13 abgeführt wird.

Es sei erwähnt, daß die Zeit, die ein Bruchstück 3 b für seine Wanderung zwischen der Zone 6 c und dem unteren Teil (etwas oberhalb 7 a) der schiefen Ebene 6 braucht, gleich ist der notwendigen Dauer für die Betätigung jedes Leitgliedes 10 unter der Steuerung der entsprechenden lichtempfindlichen Zellen der Kamera K, die dieses Bruchstück beobachtet haben.

In der Fig. 2 sind die n schwenkbaren Leitglieder 10 dargestellt, sowie ein Exemplar der n Steuer-Elektromagneten 17, die n Schubstangen 17 a betätigen. Jeder Elektromagnet 17 wirkt über eine zugeordnete Schubstange 17 a auf eines der Leitglieder 10. Ferner sind n Rückstellfedern 18 vorhanden, deren jede über eine zugeordnete Schubstange 18 a auf eines der Leitglieder 10 wirkt.

Durch die Federn 18 werden die Leitglieder 10 normalerweise, wenn kein unschmelzbares Bruchstück gefühlt wird, in ihrer Ruhestellung 10 a gehalten. Wird aber ein unschmelzbares Stück von einem photoempfindlichen Element der Kamera K erfaßt, dann betätigt der diesem Element zugeordnete Elektromagnet 17 über seine Schubstange 17 a das betreffende Leitglied 10 derart, daß es durch Drehung um seine Schwenkachse 19, die allen Leitgliedern gemeinsam ist, in die Arbeitsstellung 10 b überführt wird.

Die Fig. 3 zeigt das elektronische Schaltbild der Kamera K. Die Kamera enthält einen Raster 23 aus photoempfindlichen Elementen, z. B. das sogenannte "Reticon" aus der Serie G der Firma EG & G RETICON, Sunnyvale (Californien) oder den linienförmigen Ladungsübertragungs- Lichtfühler Nr. TH 7802 der Firma THOMSON-CSF.

Man kann z. B. ein Reticon der Serie G mit 512 Elementen verwenden, wenn man 64 fiktive Kanäle für die Glasbruchmasse auf der schiefen Ebene 6 vorsehen will, wozu man dann 64 Leitglieder 10, 64 Elektromagnete 17 und 64 Federn 18 und infolgedessen 64 Schubstangen 17 a und 64 Schubstangen 18 a braucht. Diese 64 Kanäle können beispielsweise jeder eine Breite von 2 cm haben, was einen Erfassungsbereich mit der Breite 64 · 2 = 128 cm bedeutet. Die schiefe Ebene 6 hat dann genau eine Breite von 128 cm, und die Anordnung der Leitglieder 10 erstreckt sich über eine Breite von ebenfalls 128 cm (64 Glieder mit jeweils einer Breite von 2 cm).

Da das benutzte Reticon 512 photoempfindliche Elemente oder Photodetektoren aufweist und 64 Kanäle inspiziert, wird jeder Kanal durch eine Gruppe von 8 elementaren Photodetektoren überwacht, deren jeder einen 0,25 cm breiten Bereich der schiefen Ebene 6 in Höhe der Zone 6 c beobachtet (das Produkt 8 · 0,25 cm ergibt 2 cm, die Breite jedes Kanals). Jedem Photodetektor ist ein Kondensator zugeordnet, der die von diesem Detektor erfaßte Lichtinformation speichert.

Wie in Fig. 3 dargestellt (die das elektronische Schaltschema der Kamera K zeigt), empfängt das Reticon 23 an seinem Eingang 23 a in regelmäßigen Intervallen einzelne Taktimpulse a vom Ausgang 24 a eines Taktgebers 24. Die Impulse a und andere später erwähnte Impulse sind in der Fig. 4 in ihrer gegenseitigen zeitlichen Beziehung dargestellt. Der Taktgeber 24 liefert z. B. alle 2 µs einen Impuls a, so daß ein vollständiger Zyklus von 512 aufeinanderfolgenden Taktimpulsen a, entsprechend der Abtastung der 512 elementaren Photodetektoren des Reticons 23, eine Gesamtdauer in der Größenordnung von 1 ms hat. Die Abtastdauer für die gesamte Breite der schiefen Ebene 6 beträgt also ungefähr 1 ms (genügend kurz, um eine ausgezeichnete Erfassungsempfindlichkeit zu gewährleisten).

Das Reticon 23 empfängt außerdem an seinem Eingang 23 b am Beginn jedes Zyklus einen Initialisierungs- oder Startimpuls von einer Auslöseeinheit 25. Der Impuls b wird in der Einheit 25 bei jedem 512-ten Taktimpuls erzeugt (wie noch beschrieben wird).

Der Ausgang 24 a des Taktgebers 24 liefert die Impulse a auch an eine Kaskade aus 3 Zählern 26, 27 und 28. Die Zähler 26 und 27 zählen jeweils bis 16, d. h. der Ausgang 26 a des Zählers 26 liefert einen Impuls für jeden sechzehnten Taktimpuls a, den er an seinem Eingang 26 b empfängt, und der Zähler 27 liefert an seinem Ausgang 27 a einen Impuls für jedes sechzehnte Exemplar der vom Zähler 26 empfangenen Impulse. Der letzte Zähler 28 zählt jeweils bis 2, d. h. er liefert an seinem Ausgang 28 a einen Impuls für jedes zweite Exemplar der vom Zähler 27 empfangenen Impulse und triggert die Einheit 25 über deren Eingang 25 a. Dieser Eingang empfängt einen Impuls jeweils nach dem Einlaufen von 512 Taktimpulsen (16 · 16 · 2 = 512) in die Kaskade der Zähler 26, 27 und 28, die einen 1 : 512-Untersetzer darstellt, da die beiden Zähler 26 und 27 jeweils eine Teilung durch 16 und der Zähler 28 eine Teilung durch 2 in seiner einzigen Stufe bewirkt (in Wirklichkeit kann der Zähler 28 genauso wie die Zähler 26 und 27 ausgebildet, aber als 1 : 2-Untersetzer angeschlossen oder programmiert sein).

Das Reticon 26 entlädt, nach Aktivierung durch die Impulse b, unter dem Einfluß der aufeinanderfolgenden Taktimpulse a während eines Zyklus von 512 solchen Impulsen nacheinander die 512 Kondensatoren, die individuell den 512 elementaren Photodetektoren zugeordnet sind.

Die Ausgänge 23 c und 23 d des Reticon 23 liefern somit für jeden 1-ms-Zyklus eine Reihe von 512 Signalen, die an die Eingänge 30 a und 30 b eines Differenzverstärkers 30 gelegt werden. Das daraufhin am Ausgang 30 c des Differenzverstärkers erscheinende Signal c, ein Videosignal, wird auf den Eingang 31 a eines Vergleichers 31 gegeben, der an seinem anderen Eingang 31 b einen Schwellenwert q von einem Potentiometer 32 empfängt. Der Vergleicher 31 wird durch eine monostabile Schaltung (Univibrator) 33 getriggert, der die Taktsignale a, die an seinem Eingang 33 a ankommen, um eine vorbestimmte Dauer verzögert. Die verzögerten, in gleichen Abständen erscheinenden Taktsignale d gelangen vom Ausgang 33 b des Monovibrators 33 zum Eingang 31 c des Vergleichers 31. Der Ausgang 31 d des Vergleichers 31 schließlich liefert dann und nur dann ein Videosignal e, wenn das differentielle Videosignal c unterhalb (was die Helligkeit betrifft) des erwähnten Schwellenwertes q ist.

Die Kamera K enthält außerdem einen Demultiplexer 34 mit 8 Ausgängen s ₀ bis s ₇, von denen jeder mit einem Eingang eines jeweils zugeordneten Exemplars von 8 Adressenmodulen 35 für die Leitglieder 10 verbunden ist. In der Fig. 3 ist nur eines dieser Adressenmodule 35 dargestellt, und zwar dasjenige, dessen Eingang 35 a mit dem Ausgang s ₀ des Demultiplexers 34 verbunden ist. Jedes Modul 35 hat wiederum 8 Ausgänge t ₀ bis t ₇, deren jeder mit einer zugeordneten Ausscheidungs-Steuereinheit 36 verbunden ist. Es sind insgesamt 64 solcher Einheiten 36 vorhanden, weil es 8 Module 35 mit jeweils 8 Ausgängen gibt.

Jede Ausscheidungs-Steuereinheit 36 enthält eine monostabile Schaltung (Univibrator) 37, der von dem jeweils zugeordneten Ausgang (z. B. t ₀) eines Moduls 35 betätigt wird. Dieser Univibrator steuert ein Relais 38 an, das den Ausscheidungs-Elektromagneten 17 betätigt.

In der Fig. 4 sind untereinander die Taktimpulse a, die Videosignale c, die verzögerten Taktimpulse d, die Videosignale e und die Initialisierungs- oder Startsignale b dargestellt. In der Fig. 4 ist die Dauer eines Taktimpulses a eingetragen, nämlich 250 ns (das Intervall von Impuls zu Impuls, d. h. die Periode der Taktimpulse, beträgt 2 µs), ebenso wie die Dauer der verzögerten Taktsignale d (100 ns). Das verzögerte Taktsignal d hat entgegengesetzte Polarität gegenüber dem Original-Taktsignal, jedoch ist die Wiederholperiode des verzögerten Signals d ebenfalls gleich 2 µs.

Wenn die Amplitude des Videosignals c zum Zeitpunkt eines verzögerten Taktimpulses d geringer ist als der an den Eingang 31 b des Vergleichers 31 gelegte Schwellenwert q, wie bei den Impulse d ₁ und d ₂ gezeigt, erscheint am Ausgang 31 d des Vergleichers 31 ein Videoimpuls e, wie mit e ₁ und e ₂ dargestellt. Ein Signal wie e ₁ oder e ₂ zeigt an, daß ein undurchsichtiges, unschmelzbares Bruchstück am Photodetektor zu einer Zeit vorbeiläuft, die einem d-Impuls wie d ₁ und d ₂ entspricht und somit einem Taktsignal a ₁ oder a ₂ zugeordnet ist, nämlich im vorliegenden Fall dem vierten oder fünften Taktsignal nach dem Startsignal b.

Das e-Signal wie e ₁ oder e ₂ gelangt zu einem Eingang 35 b eines entsprechenden Moduls 35 und ruft dort an irgendeinem der Ausgänge t ₀ bis t ₇, je nach dem Zeitpunkt seiner Ankunft, ein Ausgangssignal hervor. Die Auswahl des jeweiligen Moduls 35 unter den acht Modulen und die Auswahl des jeweiligen Ausgangs t unter den acht Ausgängen des betreffenden Moduls wird bestimmt durch die Ankunft von Impulsen aus der Kaskade der Zähler 26, 27 und 28 am Demultiplexer 34 und an den acht Modulen 35.

Wie bereits oben angedeutet, ist der Zähler 36 ein 1 : 16- Untersetzer, der Zähler 27 ebenfalls, und der Zähler 28 ein 1 : 2-Untersetzer. Die sechs Ausgänge 26 ₁, 27 ₁, 27 ₂, 27 ₃, 27 ₄, 28 ₁ der drei Zähler 26, 27 und 28 codieren die 64 Sichtungskanäle über die Einheit 34 und die acht Einheiten 35, welche die 64 Einheiten 36 ansteuern. In der Tat erlauben sechs Ausgänge eine Binärcodierung von 2⁶ = 64 Kanälen.

Die verschiedenen integrierten Schaltungen, die einem Reticon 23 des oben genannten Typs 512 G zugeordnet werden, können die nachstehend aufgeführten Bausteine sein:

- 24, 33 und 25:74 LS 123 - 26, 27 und 28:74 LS 161 - 34 und 35:74 LS 138 - 30:LM 318 N - 31:NE 529 von Signetics

der Firmen Motorola oder National Semiconductor

Es sei bemerkt, daß jeweils eine Ausscheidungs-Steuereinheit 36 jeweils einem optischen Kanal entspricht und somit einer Gruppe von acht photoempfindlichen Elementen des Reticon 23. Da es genügt, daß ein einziges photoempfindliches Element dieser Gruppe ein unterhalb des Schwellenwertes q liegendes Elementar-Videosignal c abgibt, damit ein Impuls wie e ₁ das der Gruppe von acht photoempfindlichen Elementen entsprechende Leitglied betätigt, hat die erfindungsgemäße Vorrichtung eine sehr hohe Genauigkeit und eine große Empfindlichkeit.

Um sicher zu sein, daß aus einer Bruchmasse, die in einer Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 behandelt wird, praktisch alle keramischen, nicht-transparenten Stücke aussortiert werden, stellt man die Empfindlichkeit der Einheiten 23, 30 und 31 so ein, daß sich eine relativ hohe Schwelle q und somit eine sehr strenge Selektivität oder Trennschärfe ergibt. Unter diesen Bedingungen kann es vorkommen, daß an relativ großen Glasstücken ein Rand bei der Inspektion relativ dunkel erscheint und daher so behandelt wird, als wäre er ein Keramikstück; das betreffende Glasstück wird dann auf das Förderband 13 der Fig. 1 geschickt. Außerdem kann, wenn unter dem Einfluß eines dunklen Bruchstückes in einem optischen Kanal das betreffende Leitglied 10 in die Stellung 10 b geschwenkt ist, dieses Leitglied auch manche Glasstücke zur schiefen Ebene 11 b und somit zum Förderband 13 lenken, nämlich solche Glasstücke, die sich wegen ihrer dichten Nachbarschaft zum erwähnten Keramikstück gleichzeitig auf demselben Leitglied befinden (es sei daran erinnert, daß die Breite eines Leitgliedes z. B. 2 cm betragen kann).

Definitiv werden also auf dem Förderband 13 einerseits Keramikstücke und andererseits solche Glasstücke transportiert, die größere Abmessungen und relativ dunkle Ränder haben, sowie Glasstücke, die während ihrer Wanderung auf der schiefen Ebene 6, insbesondere in der Zone 6 c, nahe an Keramikstücken lagen. Durch den Aufbau einer Anlage des in der Fig. 5 dargestellten Typs ist es möglich, auch diese Glasstücke wiederzugewinnen.

Die Anlage nach Fig. 5 enthält zur Behandlung der Bruchmasse, die von einer Handverlesestation A kommt, wo Fremdelemente großer Abmessungen ausgesondert wurden, eine Wasch- und Trockenvorrichtung B gefolgt von einer Zerkleinerungsvorrichtung C, die auf eine Korngröße von im Mittel 2 cm eingestellt ist, so daß 80% der dort austretenden Partikel Abmessungen zwischen 1,5 und 2,5 cm haben. Die aus der Vorrichtung C kommende zerkleinerte Bruchmasse erfährt eine Siebung in einer Vorrichtung D, welche alle diejenigen Partikel eliminiert, deren größte Ausdehnung kleiner als z. B. 6 mm ist.

Das die Siebungsvorrichtung D verlassende Produkt, das eine Korngröße von mehr als 6 mm hat, wird einer Batterie von optischen Sichtungsvorrichtungen des vorstehend anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Typs zugeführt. Diese Vorrichtungen sind mit E ₁, E ₂ und E ₃ bezeichnet (anstatt dreier parallel angeordneter Vorrichtungen könnte man natürlich auch eine einzige Vorrichtung oder zwei, vier, fünf oder sechs Vorrichtungen parallel zueinander vorsehen).

Jede Vorrichtung E ₁, E ₂ und E ₃ liefert, wie es oben in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde, Glasstücke aus, welche die betreffende Vorrichtung über jeweils einen zugeordneten Weg k ₁ bzw. k ₂ bzw. k ₃ verlassen. Das von den drei Vorrichtungen ausgesonderte Rückstandsmaterial m ₁, m ₂ und m ₃ hingegen wird zu einer zweiten Siebvorrichtung F gelenkt.

Wie weiter oben angedeutet, enthalten die Rückstände m ₁, m ₂ und m ₃ zusätzlich zu Keramikstücken einen geringen Anteil an Glasstücken, unter denen jedoch manche genügend groß sind, um ihre Wiedergewinnung in einer Vorrichtung G des erfindungsgemäßen Typs zu rechtfertigen, wie er oben in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde.

In der Siebvorrichtung F werden Stücke mit Abmessungen kleiner als 20 mm eliminiert, wie mit dem Pfeil V angedeutet. Bei solchen Stücken handelt es sich um Keramikstücke und einige Glasstücke kleiner Größe, welche die Keramikstücke in den Sichtungsvorrichtungen E ₁, E ₂ und E ₃ begleitet haben und sich dabei jeweils auf demselben Leitglied wie die Keramikstücke befanden. Die Wiedergewinnung dieser kleinen Glasstücke ist wirtschaftlich wenig interessant.

Es werden also nur Stücke mit größeren Abmessungen als 20 mm in die Vorrichtung G geschickt, um von ihnen diejenigen Exemplare wiederzugewinnen, die aus Glas sind und in den Vorrichtungen E ₁, E ₂ und E ₃ als vermeintlicher Rückstand ausgesondert wurden, weil sie z. B. lichtundurchlässige Ränder darboten.

Die Sichtungsvorrichtung G wird auf eine geringere Empfindlichkeit als die Vorrichtungen E ₁, E ₂ und E ₃ eingestellt, d. h. die Schwelle q ist in der Vorrichtung G niedriger.

In der Vorrichtung G werden allein die Keramikstücke durch die in der Stellung 10 b befindlichen Leitglieder 10 eliminiert und gemäß dem Pfeil w fortgelenkt, während die Glasstücke ihren Weg über die in der Stellung 10 a befindlichen Leitglieder 10 fortsetzen und als Glasstücke k ₄ weitertransportiert werden.

Wiedergewonnen mit der Anlage nach Fig. 5 wird also ein Anteil k der Bruchmasse, der aus der Vereinigung der Anteile k ₁, k ₂, k ₃ und k ₄ aus den erfindungsgemäßen Vorrichtungen E ₁, E ₂, E ₃ und G besteht. Dieser Anteil k besteht aus Glasstücken, die in einem Glasofen wiederverwendet werden können.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung (Fig. 1 bis 3) hat zahlreiche Vorteile gegenüber den bisherigen Vorrichtungen zum optischen Sichten von Glasbruch.

Dank der Verwendung einer schiefen Ebene 6 rutschen die Bruchstücke, insbesondere die Glasstücke, auf der Seite ihrer jeweils größten Ausdehnung. Die Glasstücke erscheinen in dieser Orientierung am transparentesten. Außerdem erlaubt die schiefe Ebene oder "Rutsche" eine stets korrekte Fokussierung der Kamera auf die Stücke der Bruchmasse, wodurch die Erfassung außergewöhnlich gut wird.

Die Erfassung auf Transparentbasis hat, dank der Beleuchtung von unten und der Reticon-Kamera (oder einer gleichwertigen Einrichtung), den Vorteil, daß sie unempfindlich gegenüber Schattenspielen und/oder Störreflexen ist.

Die Aussonderung mit Hilfe hammerähnlicher Leitglieder 10 ist dynamischer und selektiver als eine Aussonderung durch Luftstrahl.

Da jedes der Photodetektorelemente (Mikrophotodioden) des Reticons oder einer analogen Einrichtung nur eine sehr kleine Oberfläche der Zone 6 c sieht, auf die sie fokussiert ist, ist die Erfassung lichtundurchlässiger Elemente in der Bruchmasse ausgezeichnet.

Schließlich sei erwähnt, daß es möglich ist, die Selektionsschwelle auf verschiedene Niveaus einzustellen. Dies gestattet die Realisierung einer Anlage des in der Fig. 5 gezeigten Typs, die eine oder mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen mit sehr empfindlicher Einstellung enthält und nachfolgend eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit weniger empfindlicher Einstellung, die den von den empfindlichen Vorrichtungen eliminierten Anteil nachsortiert, nachdem dieser Anteil zur Aussonderung der kleinsten Stücke gesiebt worden ist.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt auch alle Varianten.

Claims

1. Vorrichtung zum optischen Sichten von unreinem Glasbruch, mit folgenden Einrichtungen:
einer Schütteinrichtung zum Ausschütten des zu sichtenden Glasbruchs, der aus Partikeln zweier Arten besteht, nämliche Glaspartikeln und Partikeln anderer Art;
einer optischen Einrichtung, die im ausgeschütteten Glasbruch die Partikel einer ersten Art feststellen kann und eine Lichtquelle sowie eine optische Detektoranordnung enthält;
eine Ausscheidungseinrichtung, die festgestellte Partikel aus der Masse des ausgeschütteten Glasbruchs ausscheidet und von der optischen Detektoranordnung gesteuert wird, wenn letztere einen Partikel einer ersten Art erfaßt;
eine Einrichtung zum getrennten Befördern einerseits der von der Ausscheidungseinrichtung ausgeschiedenen Partikel der ersten Art zu einem ersten Ausgang und andererseits den im wesentlichen aus Partikeln der zweiten Art bestehenden Rest der Masse des Glasbruchs zu einem zweiten Ausgang,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine schiefe Ebene (6) aus einem lichtdurchlässigen Material vorgesehen ist, auf deren höherliegenden Teil (7) der zu sichtende Glasbruch (3) von der Schütteinrichtung (1, 2, 4, 5) geschüttet wird;
daß die Lichtquelle (9) langgestreckt ist und unter der unteren Fläche (6 b) der schiefen Ebene quer über deren Breite angeordnet ist;
daß die optische Detektoranordnung eine langgestreckte opto-elektronische Einheit (K) mit einer integrierten ladungsgekoppelten Schaltung aufweist und oberhalb der oberen Fläche (6 a) der schiefen Ebene quer über deren Breite angeordnet ist;
daß die Ausscheidungseinrichtung n langgestreckte Leitglieder (10) aufweist, die am unteren Ende (7 a) der schiefen Ebene nebeneinander über die Breite dieser Ebene angeordnet sind und deren jedes unter Steuerung durch die Detektoranordnung zwischen einer Ruhestellung (10 a) und einer Arbeitsstellung (10 b) bewegbar ist und die beim Einnehmen der Ruhestellung die auf ihnen gleitenden Partikel (12 a) zum zweiten Ausgang (11 a, 15) lenken und beim Einnehmen der Arbeitsstellung die auf ihnen gleitenden Partikel (12 b) zum ersten Ausgang (11 b, 13) lenken;
daß die opto-elektronische Einheit (K) n Kanäle hat, die n benachbarte Kanäle der schiefen Ebene (6) beobachten und deren jeder dasjenige Leitglied steuert, welches sich unter dem vom betreffenden Kanal der opto-elektronischen Einheit beobachteten Kanal der schiefen Ebene befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel der ersten Art feuerbeständige oder unschmelzbare Partikel sind und daß die Partikel der zweiten Art Glaspartikel sind und daß der erste Ausgang den Ausgang für unschmelzbares Gut bildet und der zweite Ausgang den Ausgang für Glas bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektronische Einheit (K) eine photoempfindliche, linienförmig ausgebildete ladungsübertragende oder ladungsgekoppelte Anordnung, z. B. vom Typ "Reticon", ist, die eine sehr große Anzahl elementarer Photodetektoren enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektronische Einheit (K) ein Reticon mit 512 Elementen aufweist, die in Achtergruppen unterteilt sind, um 64 Beobachtungskanäle auf der schiefen Ebene (6) zu bilden, so daß n gleich 64 ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektronische Einheit (K) folgendes aufweist:
ein Reticon (23), deren photoempfindliche Elemente in n Gruppen zu jeweils m Elementen umgruppiert sind, um n Kanäle der schiefen Ebene (6) zu beobachten;
einen Taktgeber (24), von dem das Reticon an seinem Takteingang Taktimpulse (a) empfängt, deren Anzahl pro Zyklus gleich m · n ist;
einen durch Zähler gebildeten Frequenzteiler (26, 27, 28), der die Frequenz der Taktimpulse durch eine Zahl gleich m · n teilt;
eine Auslöseeinheit (25), die das Ausgangssignal des Frequenzteilers empfängt, um Startimpulse (b) zu erzeugen, die an das Reticon gelegt werden, um es alle m · n Taktimpulse zu initialisieren;
einen an den Ausgang des Reticons angeschlossenen Differenzverstärker (30), der ein Videosignal (c) liefert, das repräsentativ für das Licht ist, welches nacheinander von den m · n Photodetektorelementen des Reticons erfaßt wird;
einen Vergleicher (31), der einerseits das Videosignal (c) und andererseits einen Schwellenwert empfängt und jedesmal dann, wenn das den Vergleicher verlassende Videosignal unterhalb des Schwellenwertes liegt, einen Videosignalimpuls (e) liefert;
eine Verzögerungsschaltung (33), welche die Taktimpulse empfängt und verzögerte Taktimpulse (d) liefert, die den Vergleicher triggern;
n Ausscheidungs-Steuereinheiten (36), jedes für die Betätigung eines zugeordneten Exemplars der n Leitglieder (10);
eine Steueranordnung (34, 35), die jede der einzelnen Steuereinheiten (36) getrennt aktivieren kann und die einerseits Impulse vom Frequenzteiler empfängt, um nacheinander jede der Steuereinheiten auszuwählen, und die andererseits die Videosignalimpulse (e) vom Vergleicher empfängt, um jeweils diejenige Steuereinheit zu aktivieren, die sie im betreffenden Zeitpunkt infolge des Empfangs eines vom Frequenzteiler kommenden Impulses auswählt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß n gleich dem Produkt zweier ganzer Zahlen n ₁ und n ₂ ist und daß die Steueranordnung folgendes enthält:
einen Demultiplexer (34), der als Antwort auf aufeinanderfolgende Impulse, die ihm vom Frequenzteiler (26, 27, 28) angelegt werden, nacheinander n ₁ Ausgangszweige (s ₀, usw.) erregt;
n ₁ Module (35), deren jedes einen Eingang (35 a) hat, der mit einem der n ₁ Ausgangszweige des Demultiplexers verbunden ist, und einen anderen Eingang (35 b), der mit dem Ausgang des Vergleichers (31) verbunden ist, um die Videosignalimpulse (e) zu empfangen, sowie n ₂ Ausgänge (t ₀, usw.), deren jeder mit einem jeweils zugeordneten Exemplar der Steuereinheit (36) verbunden ist, um dort Aktivierungsimpulse anzulegen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schiefe Ebene (6) in der Masse aus weißem Opalglas ist.

8. Anlage zum optischen Sichten von unreinem Glasbruch, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Vorrichtung (E ₁, E ₂, E ₃) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 enthält, deren optische Detektoranordnungen auf eine große Empfindlichkeit eingestellt sind, sowie eine weitere Vorrichtung (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, deren optische Detektoranordnung auf geringere Empfindlichkeit eingestellt ist und welche die Ausgangsprodukte der ersten Art von mindestens einer der erstgenannten Vorrichtungen empfängt, eventuell nach Siebung dieser Produkte in einer Siebeinheit (F).