DE69938099T2

DE69938099T2 - Verfahren und vorrichtung zum identifizieren einer materialsorte in einem gegenstand und deren anwendung

Info

Publication number: DE69938099T2
Application number: DE69938099T
Authority: DE
Inventors: Andreas Nordbryhn; Alain Ferber; Hakon Sagberg
Original assignee: Tomra Systems ASA
Current assignee: Tomra Systems ASA
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2019-02-09
Also published as: EP1055115B1; EP1055115A1; CA2319315A1; BR9907706A; ATE385567T1; JP2002502966A; ES2303373T3; NO980545D0; DE69938099D1; NO980545L; CA2319315C; JP4291951B2; AU2862799A; NO317826B1; WO1999040414A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einen Apparat zur Bestimmung einer Materialart in einem physischen Artikel, wie beispielsweise einer ganz oder teilweise durchsichtigen Flasche aus Plastik oder Glas, wobei ein Durchlaufen des Artikels in einer stetigen oder unstetigen Bewegung durch eine Detektorstation bewirkt wird, der Artikel mittels der Detektorstation mit Lichtstrahlen aus einer Infrarot-Strahlungsquelle beleuchtet wird, Lichtstrahlen erfasst werden, die nicht absorbiert durch den Artikel hindurch getreten sind, und dann eine Korrelationsanalyse dieser erfassten Lichtstrahlen durchgeführt wird, wie in dem Oberbegriff der beigefügten Ansprüche 1 und 17 dargelegt ist.
Die Bestimmung von unterschiedlichen Materialarten und insbesondere Kunststoffarten ist ein Problembereich von zunehmender Wichtigkeit, teils als ein Ergebnis dessen, dass Recycling von Materialien zunehmend eine höhere Priorität erlangt, sowohl von einem persönlichen finanziellen als auch einem sozioökonomischen Gesichtspunkt aus. Falls Sammelprogramme für gebrauchte Materialien von höchster Wirtschaftlichkeit sein sollen, ist es essentiell, sicher zu stellen, dass die Materialien so rein wie möglich so früh wie möglich in der Sammel- und Verarbeitungskette sind. Reine Materialien haben für die Wiederverwendung einen Wert wie Rohstoffe, und es gibt einen gut entwickelten Markt und eine Industrie, die solche Materialien verarbeiten. Falls die Materialien nicht rein sind, muss häufig eine Zahlung für ihre Entsorgung geleistet werden.
Eine Anzahl von Verfahren zur Bestimmung unterschiedlicher Kunststoffarten ist bisher bekannt. Ein zuverlässiges Verfahren, welches häufig verwendet wird, ist die Spektroskopie im Infrarotbereich. Alle bekannten Messgeräte für eine solche spektroskopische Bestimmung von Kunststoff sind kostspielig, da sowohl die Wellenlängen auswählenden Elemente (z. B. Filter oder Gitter) als auch die Infrarotquellen und Detektoren teuer sind.
Als eine Veranschaulichung für den Stand der Technik wird Bezug genommen auf VAN DEN BROEK WHAM ET AL: „Identification of Plastics among Non-plastics in Mixed Waste by Remote Sensing Near-Infrared Imaging Spectroscopy. 1. Image Improvement and Analysis by Singular Value Decomposition" ANAL. CHEM., Band 67, Nr. 20, 15. Oktober 1995, Seiten 3753–3759, XP000541459 Washington, DC, US. Der Artikel offenbart den Ausbau einer Nah-IR-Kamera in einem experimentellen Set-up für Echtzeit-Kunststoffbestimmung. Für die qualitative Analyse und die beträchtliche Verbesserung der gemessenen multivariaten Bilder wird die Singulärwertzerlegung (SVD) verwendet. Die grafischen Darstellungen der erhaltenen Punkte sorgen für eine räumliche Korrelation zwischen verschiedenen Pixelstrukturen, die durch das Probenmaterial einerseits und Abbildungsartefakte andererseits verursacht werden. Die grafischen Darstellungen der Punkte werden als ein Werkzeug verwendet, um das experimentelle Set-up und die Bildqualität zu optimieren. Die verbesserten Bilder werden einem neuen Klassifikationsalgorithmus offeriert, der multivariate Bildklassenanalyse genannt wird, basierend auf SVD. Das Filtern wird unter Verwendung von Filtern aus einem gleichen Material, wenngleich mit unterschiedlichen Farben oder Wellenlängen-Durchlassbändern durchgeführt.
Als weitere Darstellung des Stands der Technik in Verbindung mit, inter alia, der Verwendung von Spektroskopie und Infrarotlicht, wird Bezug auf US Patente 5512752 , 4719351 , 5206510 , Deutsche Patentveröffentlichungen DE 19601923 , 19543134 und 4340795 und die Japanischen Patentanmeldungen JP-A-9138194 , 6288913 und 6210632 genommen.
Es wurde ebenfalls eine Anzahl weiterer Verfahren und Ausrüstungen für die Detektion von Kunststoffen entwickelt, die ein wenig kostengünstiger als spektroskopische Verfahren und Ausrüstungen sind, bei welchen jedoch das Detektionsergebnis weniger zuverlässig ist. Beispiele für diese bekannten Ausrüstungen sind der triboelektrische Detektor und der optische Doppelrefraktor-Detektor.
Ferner ist die Verwendung der so genannten Korrelations-Spektroskopie in Verbindung mit der Messung von Gasen bekannt, sowohl für die Detektion von Gasen als auch die Konzentrationsmessung. Das zu analysierende Gas wird als ein Filter verwendet.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine ähnliche Technik für die Detektion von Kunststoffmaterialien zu verwenden. Die Absorptionsspektren von festen Substanzen wie Kunststoffen unterscheiden sich stark von den Absorptionsspektren von Gasen. Während Gase sehr viele, sehr feine Linien in dem Spektrum aufweisen, haben Kunststoffmaterialien weniger und breitere Linien, so dass die Spektren verschiedener Materialen in der Regel mehr oder weniger überlappende Linien aufweisen. In einer solchen Lage wird mehr Information über das Material, das bestimmt werden soll, erhalten, indem der Grad der spektralen Überlappung mit einer Anzahl verschiedener Kunststoffmaterialien gemessen wird.
Das oben erwähnte Verfahren ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet, indem

– die Lichtstrahlen der Strahlungsquelle nacheinander durch eine Mehrzahl von Filtern durchgelassen werden, wobei eine erste Anzahl dieser Filter jeweils aus einer Gruppe ganz oder teilweise transparenter und unterschiedlicher Materialien mit gegenseitig verschiedenen Spektraleigenschaften ausgewählt und mindestens eines der Materialien der Gruppe das gleiche Material wie das zu bestimmende Material ist;
– die durch die Filter hindurch getretenen und von dem Artikel nicht absorbierten Lichtstrahlen aufgefangen werden, um eine Reihe von Messwerten zu bilden, die charakteristische Transmissionssignaturen des Artikels darstellen; und
– auf bekannte Weise eine Korrelationsanalyse der Signaturen in Bezug auf statistische Modelle durchgeführt wird, um die Materialart des Artikels zu bestimmen.

Gleichermaßen ist der oben erwähnte Apparat gekennzeichnet durch

– eine Vorrichtung in der Detektorstation, die eine Mehrzahl von Filtern aufweist, wobei eine erste Anzahl dieser Filter jeweils aus einer Gruppe ganz oder teilweise transparenter und unterschiedlicher Materialien mit gegenseitig verschiedenen Spektraleigenschaften ausgewählt wird, um aufeinander folgende und unterschiedliche Filterungen der Lichtstrahlen von der Strahlungsquelle zu bewirken, und mindestens eines der Materialien der Gruppe das gleiche Material wie das zu bestimmende Material ist;
– ein Mittel zum Auffangen der durch den Filter gefilterten und vom Artikel nicht absorbierten Lichtstrahlen, um eine Reihe von Messwerten zu bilden, die charakteristische Transmissionssignaturen des Artikels darstellen; und
– einen Prozessor, der eine Analyseeinheit umfasst, beispielsweise einen Mikroprozessor, der auf bekannte Weise eine Korrelationsanalyse der Signaturen in Bezug auf statistische Modelle durchzuführen gestattet, um die Materialart des Artikels zu bestimmen.

Hierbei sollten die statistischen Modelle in der Bedeutung von zuvor festgelegten Bezugswerten verstanden werden, so genannten Kalibrierwerten, die der Signatur bestimmter Materialarten zugeordnet werden. Zusätzliche Ausführungsformen des Verfahrens und des Apparates sind in den beigefügten Patentansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen dargelegt.
Eine vorteilhafte Anwendung des Verfahrens und des Apparates wäre die Verwendung in einer Rücknahmemaschine, um Flaschen unterschiedlicher Materialart zu identifizieren und zu sortieren.
Die Erfindung wird nun detaillierter unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, welche Ausführungsbeispiele zeigen, die keine Beschränkungen der Erfindung festlegen.
1 stellt das Prinzip der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Apparates, der in 1 gezeigt ist.
3 zeigt eine Filtervorrichtung zur Verwendung mit dem Apparat gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform einer Filtervorrichtung und deren Anordnung in einer Detektorstation.
5 zeigt ein gemessenes Lichtsignal nach vorausgehender Behandlung, um die Transmissionssignaturen als eine Funktion der Zeit für eine Anzahl unterschiedlicher Materialien zu geben.
6 zeigt in Form eines Flussdiagramms die Reihe von Bewertungen, die ein Prozessor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durchführen muss.
7 zeigt ein Testergebnis der spektralen Transmission ausgewählter Filtermaterialien, multipliziert mit der Transmission eines Kantenfilters.
8 zeigt durchschnittliche Transmissionskurven für Kunststoffarten, die in einem Testaufbau bestimmt wurden.
9 zeigt eine Modifikation der Filtervorrichtung in 3.
10 zeigt eine Modifikation von 5 unter Verwendung der Filtervorrichtung aus 9.
Der Apparat gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist eine Detektorstation auf, einschließlich einer Infrarot-Strahlungsquelle 1, die ein heißes Element 2 besitzt, das Infrarotstrahlen 3, optional über einen Spiegel 4, emittiert. Die Strahlungsquelle 1 weist eine Beleuchtungsöffnung 5 auf, und der Infrarotstrahl wird zu einer Filtervorrichtung 6 geleitet, die vorzugsweise aus einer drehbaren runden oder polygonalen Scheibe besteht, welche über eine Rotationswelle 8 durch einen Motor 9 zum Rotieren gebracht wird, der über eine Kabelverbindung 12, 13 mit Antriebsstrom unter der Steuerung eines Mikroprozessors 11 versorgt wird. Die Lichtfiltervorrichtung 6 ist mit einer Vielzahl unterschiedlicher Lichtfilter 10 ausgestattet. In einer bevorzugten Testversion ist, wie in 3 gezeigt, die ausgewählte Zahl der Lichtfilter 10.
Um für eine Wellenlängenbegrenzung zu sorgen, wäre es vorteilhaft, einen Kantenfilter 14 zwischen der Beleuchtungsöffnung 5 der Strahlungsquelle 1 und der Filtervorrichtung 6 vorzusehen. Ferner ist es auch vorteilhaft, eine Blende 15 in den Gang des Lichtstrahls zu positionieren. Die Filter 10, die auf der Filtervorrichtung in der Form eines Rads oder einer rotierenden Scheibe bereitgestellt sind, bestehen zumindest teilweise aus einer Anzahl lichtdurchlässiger Stücke unterschiedlicher Arten von Kunststoffmaterial, zum Beispiel ausgewählt aus der Materialgruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Acrylonitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Polymethyl-Methacrylat, Polyamid, Polyurethan, Polysulfonat und Polycarbonat. Zusätzlich kann zumindest ein Filter optional aus Glas sein, zum Beispiel Pyrex^®Glas.
Obwohl 1 die Reihenfolge des Kantenfilters 14, der Filtervorrichtung 6 und der Blende 15 zeigt, die gegenwärtig bevorzugt wird, sollte klar sein, dass deren Position in Bezug zueinander unterschiedlich sein kann. In gleicher Weise ist es denkbar, dass eins oder mehrere dieser Bauteile beispielsweise auf der gegenüberliegenden Seite des Förderbands 17 angeordnet sein können. Ferner ist es möglich, dass beispielsweise die Blende 15 und der Kantenfilter 14 in Form einer einzelnen Baueinheit hergestellt sein können oder dass die Filtervorrichtung 6 und die Blende 15 in einer Baueinheit kombiniert sein können.
In 3 sind die Filter 10, die in der Filtervorrichtung verwendet werden, mit den Bezugszeichen 10_n versehen, und lagen in dem ausgewählten Beispiel bei n = 1 ... 10. Es ist jedoch klar, dass mehr oder weniger Filter innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung möglich sind, worauf ebenfalls in Verbindung mit 4 Bezug genommen wird.
Unter den Filtern, die in 3 gezeigt sind, bildet der Filter 10₁ einen Bezugsfilter, welcher vorzugsweise aus einem spektral einheitlichen Material oder einer materialfreien Blende 16 (siehe 2) hergestellt ist. Der Filter 10₂ ist aus einem opaken Material, zum Beispiel völlig schwarz, wodurch der Durchtritt von Lichtstrahlen verhindert wird. Aufgrund seiner flächenbegrenzenden Lichtstrahldurchlässigkeit durch die Blende oder Öffnung 16 erzeugt der Filter 10₁ einen Signalspitzen-Bezugswert in den Reihen der Messwerte. Die Lichtstrahl- Undurchlässigkeit des Filters 10₂ schafft einen Tiefpunkt-Bezugswert in der Reihe der Messwerte.
In dem Testaufbau waren die anderen Filter 10₃ , 10₄ , 10₅ , 10₆ , 10₇ , 10₈ , 10₉ und 10₁₀ ausgewählt aus Materialien bestehend jeweils aus Polycarbonat (PC), Polystyren (PS), Polyethylenterephthalat (PET), Glas (Pyrex^®Glas), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylen mit einem aufgetragenen Film, hier als UK21 bezeichnet. Nachdem die Lichtstrahlen die Blende 15 passiert haben, werden sie, möglicherweise ein bisschen konzentrierter (kollimierter) als in 1 gezeigt, über ein Förderband 17 und dann zu einem Detektor 18 mit einer Linse 18', optional über einen Fokussierungsspiegel 19, laufen.
In jenen Fällen, in denen der zu detektierende Artikel eine Flasche ist, kann die Flasche entweder in einer aufrechten Position, wie mittels des Bezugszeichens 20 angezeigt, oder in einer horizontalen Position, wie mittels des Bezugszeichens 21 angezeigt, transportiert werden. Das Förderband 17 wird über eine Antriebsrolle 22 mit einem Motor 23 angetrieben und der Betrieb des Motors kann von dem Mikroprozessor 11 über ein Steuerkabel 24 gesteuert werden. Falls es wünschenswert ist, zu veranlassen, dass der zu detektierende Artikel in der Detektionszone anhält oder optional mit einer verringerten Geschwindigkeit durchläuft, kann dies von dem Mikroprozessor 11 über die Ausgabe 24 an den Motor 23 gesteuert werden. Das Förderband 17 kann von jeder Art sein. Falls die Flasche in einer horizontalen Position transportiert wird, wie mittels des Bezugszeichens 21 angezeigt, kann das Förderband zum Beispiel aus beabstandeten durchgängigen Strängen oder Drähten bestehen.
Das Förderband 17 kann entweder stetig oder unstetig bewegt werden. Vorstellbar ist auch, dass das Förderband eine rotierende Scheibe sein kann, die stetig oder unstetig angetrieben wird.
Es ist auch denkbar, dass die Flaschen in der Detektionszone (dass heißt in dem Lichtstrahl 3) in solchen Intervallen ankommen könnten, dass die Flasche für einen kurzen Moment bewegungslos dort gehalten werden kann. Falls das Förderband 17 zum Beispiel kein bandbasiertes Förderband ist, sondern ein Rohr oder eine Rinne, wäre es denkbar, dass die Flasche für einen kurzen Moment in der Detektionszone bewegungslos gehalten wird, so dass die Bestimmung der Materialart der Flasche einfach dadurch durchgeführt wird, dass die Lichtstrahlen in den Transportkanal oder die Transportrinne durch eine darin gebildete Öffnung eintreten und durch eine Öffnung auf der anderen Seite der Rinne heraustreten.
Indem veranlasst wird, dass die Filtervorrichtung 6 mit ihrer Scheibe 17, die die Filter 10 enthält, rotiert, treten die Filter wiederum in den Licht-Transmissionsweg der Lichtstrahlen 3. Eine Sequenz von Signalpulsen mit variierender Intensität, einen für jeden verwendeten Filter, wird so von dem Detektor 18 emittiert. Die Signalintensität der Messwerte in der Reihe werden von der Materialart in dem geprüften Artikel abhängig sein und werden darüber hinaus höchst charakteristisch für jede Materialart sein, besonders, wenn Kunststoffmaterialien, die typisch für den Artikel sind, verwendet werden.
Die auf diese Weise untersuchten Artikel führen zusammen mit den aufeinander folgenden Filtern zu charakteristischen Transmissionssignaturen für jeden einzelnen Artikel. Die vorliegende Erfindung könnte vorteilhaft für die Bestimmung einer Anzahl typischer Kunststoffmaterialien verwendet werden, wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Acrylonitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polymethyl-Methacrylat (PMMA), Polyamid (PA), Polyurethan (PUR), Polysulfonat (PSU) etc. Es werden die gleichen Materialien als Filtermaterialien für die Filter 10 (siehe die Filter 10₃ –10₁₀ in 3) verwendet, wie jene, die bestimmt werden sollen. Die erreichbare Selektivität wird weiter erhöht, je mehr Filter und Filtermaterialien verwendet werden. Eine Filtervorrichtung 6, wie die in 1, 2 und 3 gezeigt, ist möglicherweise sehr kostengünstig herzustellen, da die als Filter verwendeten Kunststoffmaterialien sehr billig sind und gleichzeitig den Durchtritt von Strahlung in einem weiten Wellenlängenbereich gestatten. Dies ergibt einen hohen gesamten Strahlungsdurchtritt, was wiederum die Verwendung von Detektoren solchen Typs erlaubt, die kostengünstig sind, beispielsweise pyroelektrische Detektoren, thermoelektrische Detektoren oder ungekühlte Fotokonduktoren wie zum Beispiel PbS und PbSe. Es wird möglich sein, die Selektivität des Verfahrens und des Apparates gemäß der Erfindung zu optimieren, indem der verwendete Spektralbereich auf einen Wellenlängenbereich begrenzt wird, indem die verwendeten Materialien unterschiedliche charakteristische spektrale Merkmale oder Transmissionssignaturen aufweisen. Eine Limitierung dieser Art kann unter Verwendung von Bandpassfiltern durchgeführt werden, und ein Beispiel für einen solchen Filter ist durch das Bezugszeichen 14 in 1 gezeigt. Der Wellenlängenbereich kann sich beispielsweise von etwa 3 Mikrometern bis etwa 4 Mikrometern erstrecken, vorzugsweise von 2 bis 2,5 Mikrometern oder alternativ von etwa 1,6 bis 1,8 Mikrometern.
Natürlich sind andere Wellenlängenbereiche auch in Verbindung mit möglichen anderen Kunststoffmaterialien, die detektiert werden sollen, denkbar.
Die wiederholte Sequenz von Signalpulsen, die von dem Detektor 18 emittiert werden, können aus 5 als ein typisches Beispiel ersehen werden. Diese Signalpulse werden durch einen Analog/Digitalwandler 25 geführt, von wo die Signale zu dem Mikroprozessor 11 geleitet werden. Wie in 5 gezeigt, sorgt der Bezugsfilter 10₁ für einen ausgeprägten Bezugspuls, der in 5 mit „Ref" bezeichnet ist. Das opake Filtermaterial 10₂ erzeugt das Signaltal, welches durch den Verweis opak kenntlich gemacht ist. Das Signalspektrum enthält somit eine Bezugssignalspitze, die durch das flächenbegrenzte, ungefilterte Licht verursacht wurde, und den Bezugssignaltiefpunkt, welcher die Folge der Blockade der Lichtstrahlen ist. Der Mikroprozessor 11 analysiert nacheinander jede der anderen Signalspitzen in der Reihe der Messwerte, zum Beispiel die Signalspitze 27 (5) in Bezug auf einen Mittelwert 28 von 2 nebeneinander liegenden Signaltälern. Auf Basis der aufgenommenen Messwerte wird es möglich sein, einen Lichttransmissionswert für einen Artikel basierend auf dem Artikelwert 26 einer entsprechenden Signalspitze abzüglich des genannten Mittelwerts zu berechnen. Diese Werte können optional auf der Basis einer normalisierten Signalintensität bestimmt werden, wie auch aus 5 ersehen werden kann. Wie 5 zeigt, war es in einem Testaufbau möglich, einen Abfragezyklus im Verlauf von etwa 70 Millisekunden durchzuführen. Der Mikroprozessor 11 arbeitet so, dass er bei der Berechnung der Lichttransmissionswerte die Reihe von berechneten Lichttransmissionswerten aus einem Signalzyklus zu einem Vektor bestehend aus n Elementen zusammenfasst, wobei n die Anzahl der Filter ist, und dies mit den entsprechenden Messwerten für eine nachfolgende Signalsequenz oder Abfragesequenz vergleicht.
Der Mikroprozessor 11 kann den Durchschnittswert von zwei aufeinander folgenden Signalsequenz-Bezugswerten berechnen und mit Hilfe einer Kalibrier- oder Bestimmungsfunktion, beispielsweise PLS (Partielle Kleinste-Quadrate) Diskriminanzanalyse, eine eindeutige Charakteristik der Materialart, aus der der Artikel hergestellt ist, ableiten. Diese Kalibrier- und Bestimmungsfunktion umfasst die Verwendung eines Kalibrier- und Bestimmungsalgorithmus.
Obwohl der Aufbau der Filtervorrichtung wie gezeigt und in Verbindung mit 1–3 beschrieben wurde, typisch sein kann wie die, die in 2 und 3 gezeigt ist, ist es durchaus denkbar, dass die Filter 10, die auf der Filtervorrichtung 6 angeordnet sind, enger zusammen positioniert werden können.
Als eine Alternative ist es möglich, dass die Filtervorrichtung das Erscheinungsbild einer trommelähnlichen Struktur aufweist, die beispielsweise unter Verwendung von extrudiertem Aluminium oder Kunststoff hergestellt wurde. Die Trommel 31 kann in der vorgeschlagenen beispielhaften Ausführungsform eine vertikale oder horizontale Drehachse aufweisen, abhängig von der Gestaltung und der Position der Strahlungsquelle 1. Die Trommel 31 wird durch Arme 32 gestützt, die an der Rotationsachse 34 des Antriebsmotors 33 befestigt sind. Die genannten Filter können in offenen Abschnitten 31' in der Trommelwand angeordnet werden. Indem die Trommelwand wie in 4 gezeigt aufgeteilt wird, ist es möglich, eine Gesamtanzahl von 16 Filtern anzuordnen. Es wird aber sofort klar, dass es möglich ist, eine größere oder kleinere Anzahl an Filtern auf der Trommel zu platzieren, abhängig von der Anzahl der Filteröffnungen, die bereitgestellt sind. Die Trommel kann im Querschnitt kreisförmig sein oder optional einen polygonalen Querschnitt aufweisen.
Es ist auch denkbar, dass die Trommel 31 auf der Detektorseite des Förderbands 17 positioniert werden kann, indem sie beispielsweise um den Detektor 18 anstelle um die Strahlungsquelle 1 rotiert.
Der Motor 33, der die Trommel 31 antreibt, kann zum Beispiel ein DC-Motor wie der Motor 9 in 1 sein.
Wenn ein Artikel wie eine Flasche 20 oder 21 in dem Lichtweg zwischen der Strahlungsquelle 1 und dem Detektor 18 platziert wird, wird für jede Umdrehung der Filtervorrichtung eine Bestrahlung mit n unterschiedlichen spektralen Charakteristiken durchgeführt, abhängig von der Anzahl der verwendeten Filter. Die durchgetretene Strahlung wird kontinuierlich durch den Detektor gemessen. Ein Signalverstärker kann in dem Detektor installiert sein, und durch die Analyse der Transmissionswerte wird es möglich, eine sehr verlässliche Klassifizierung der unterschiedlichen Kunststoffarten auszuführen. In einem Rudimentärtest der vorliegenden Erfindung wurde bei der Prüfung einer beschränkten Anzahl von Artikeln eine Genauigkeit von 80% erreicht, während 16% nicht klassifiziert und 4% nicht richtig klassifiziert werden konnten. Es sollte aber verstanden sein, dass eine Verfeinerung des Kalibrier- oder Bestimmungsalgorithmus' der verwendeten Ausrüstung die Genauigkeit der Messungen erhöhen wird.
Die in der Filtervorrichtung 6 verwendeten Filter bestehen typischerweise aus Stücken von Kreisausschnitten. Zusätzlich zu den verschiedenen Polymeren wurde entdeckt, dass Pyrex^®Glas ein geeignetes Filtermaterial ist. Die spektrale Transmission der Filtermaterialien multipliziert mit der Transmission des Kantenfilters 14 können detaillierter aus 7 ersehen werden. Die in dieser Figur gezeigten Filtermaterialien dürfen jedoch nicht in irgendeiner Weise als festlegend hinsichtlich der Beschränkung der Anwendung der Erfindung angesehen werden.
8 zeigt die durchschnittlichen Transmissionskurven für jede in Frage kommende Kunststoffart, welche während der vorausgehenden Tests bestimmt wurden.
Gemäß einem Prototyp und einer bevorzugten Ausführungsform begrenzte der Kantenfilter 14 den Wellenlängenbereich auf 2,9–3,8 Mikrometer. Es wird jedoch klar sein, dass andere Wellenlängenbereiche denkbarer Weise durch die Verwendung anderer Filter eingesetzt werden können. Die Blende 15, die bestimmt, wie viel Strahlung durchtreten und zu dem Artikel geleitet werden soll, stellt auch sicher, dass die Lichtstrahlen nur durch einen Filter zu einem Zeitpunkt durchtreten. Die Blende kann einen festen oder variablen Durchmesser aufweisen, und als ein geeigneter Durchmesser wurde 13 mm bestimmt, obwohl dies nicht in irgendeiner Weise als Festlegung der Beschränkungen der Erfindung verstanden werden darf.
Zum Zwecke der Darstellung wird in 2 angenommen, dass sie Strahlung, die auf den Artikel, wie beispielsweise eine Flasche 20 oder eine Flasche 21, auftrifft, nicht daran gebeugt wird. In der Praxis jedoch werden die Lichtstrahlen abhängig von dem Winkel und wo sie auf der Flasche einfallen, gebrochen. Aber einige der Lichtstrahlen, die durch den Artikel treten, werden immer auf den Detektor 18 auftreffen, optional über den Spiegel 19. Insbesondere bei der Detektion von Flaschen wäre es vorteilhaft, diese in einer horizontalen Position zu transportieren und den Detektionsbereich auf der Flasche auf ihren Halsabschnitt zu konzentrieren.
Ein einfacher Verstärker mit Hoch- und Tiefpassfiltern kann in den Detektor 18 eingebaut werden oder damit verbunden werden. Bei einem Testausbau wurde dem Signal aus dem Detektor eine Sequenz von etwa 170 Hz eingegeben und wies somit periodisch eine Frequenz von 170/10 auf, was 17 Hz gleichkommt (aufgrund der 10 Filter in der Filtervorrichtung 6). Für jede Messung wurden 4–5 Perioden beprobt, wobei ein digitales Glätten und Normalisieren durchgeführt wurde, es wurde die Signalfrequenz berechnet und der Bezugspunkt (Signalmaximum) wurde lokalisiert. 5 zeigt das Signal, wie es sich im Anschluss an diesen Vorgang einstellt.
Wie zuvor angegeben werden die Transmissionswerte als der Wert der entsprechenden Signalspitze abzüglich des Mittelwertes zweier „benachbarter Tiefpunkte" berechnet. Die berechneten Werte werden in einem Sektor aus 10 Elementen zusammengefasst und mit entsprechenden Werten für eine nachfolgende Signalsequenz verglichen. Falls das Signal übermäßig variiert, wird die Messung verworfen, falls jedoch das Signal akzeptabel ist, werden Durchschnittswerte berechnet und dann zu den Kalibrier- und Bestimmungsalgorithmen weitergegeben. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 29 periphere Ausrüstung, die mit dem Mikroprozessor 11 verbunden ist, beispielsweise eine Ausrüstung zur Auszahlung einer Pfandrückgabe für die entgegengenommenen Artikel, wie beispielsweise zurückgegebenen Flaschen, und für eine Informationsausgabe an eine Person, die den Apparat betreibt, falls er Teil einer Rücknahmemaschine ist. Das Bezugszeichen 30 bezeichnet noch weiteres peripheres Gerät, beispielsweise eine Nachbehandlungsvorrichtung zum Beispiel in Form von Sortiervorrichtungen, Pressen, Materialzerschneider, zusätzliche Förderbänder etc.
In 6 sind zusammenfassend die Verfahrensschritte in allgemeinen Begriffen aufgeführt, die durchgeführt werden müssen, um einen Artikel, der in eine Detektorstation eintritt, zu klassifizieren.
Feld 35 besagt, dass das System in Wartestellung ist, bis ein Artikel in den Strahlengang eintritt. Wenn ein solcher Artikel vorhanden ist, besagt Feld 36, dass die Messdaten dem Detektor 18 mit nachfolgender digitaler Signalverarbeitung in dem A/D-Wandler 25 und mit Berechnung der Transmissionswerte mit Hilfe des Mikroprozessors 11 zugeführt werden. Das Entscheidungsfeld 37 besagt, dass der Mikroprozessor 11 prüft, ob die Sequenz der erhaltenen und analysierten Messwerte mit der Zeit variiert. Falls dies der Fall ist, müssen die Messwerte wieder eingegeben und verarbeitet werden. Falls dies aber nicht der Fall ist, wird eine neue Entscheidung vorgenommen, wie durch Feld 38 dargestellt, in Bezug darauf, ob die Signalhöhe in einem akzeptablen, vorherbestimmten Bereich liegt. Ist dies nicht der Fall, wie hier durch Feld 39 gezeigt, zum Beispiel dadurch, dass der Artikel, an dem eine Messprobe durchgeführt wurde, zu dick oder zu dünn ist, wird die Messung verworfen und der Artikel als nicht angenommen erachtet. In solch einem Fall ist es möglich, über die periphere Ausrüstung, wie sie in 1 mittels Bezugszeichen 34 gekennzeichnet ist, den entgegengenommenen Artikel zurück zu der Person zu befördern, die ihn eingeführt hat, oder optional den Artikel in einen Aufnahmebehälter für nicht identifizierte Artikel zu befördern.
Falls jedoch die Signalhöhe in einem akzeptablen Bereich liegt, ist der Artikel klassifizierbar, wie in Feld 40 angegeben, wodurch zugelassen wird, dass der Artikel zu der korrekten Weiterbehandlung befördert wird, sei dies eine Verdichtung des Artikels oder sein Zerschneidung, oder zur Wiederverwendung des Artikels. Dies ist generell durch das Bezugszeichen 41 angegeben, welches auch die Möglichkeit umfasst, über die periphere Ausrüstung 29 einen Beleg für die Person auszudrucken, die den Artikel eingeführt hat, welcher den Pfandrückgabewert des Artikels zeigt, falls einer vorliegt.
Während der Testphase eines Prototyps des Apparats gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wurde die Kalibrierung mittels eines Verfahrens durchgeführt, das allgemein als PLS Diskriminanzanalyse bezeichnet wird, wobei PLS in diesem Zusammenhang für „partielle kleinste Quadrate" steht und ein Verfahren ist, das bei der Kalibrierung von Instrumenten mit vielen Wellenlängenbereichen verwendet wird und wobei die individuellen Wellenlängenbereiche korreliert sein können. Diese Art von Analyse ist gut für die Unterscheidung zwischen zwei Fraktionen geeignet. Einer der Fraktionen kann ein y-Wert von +1 gegeben werden, während der anderen Fraktion ein y-Wert von –1 gegeben werden kann und die PLS-Anaylse kann dann verwendet werden, um einen optimalen Regressionsvektor zu finden, der die zwei Fraktionen unter gegebenen Bedingungen unterscheidet. In dem Fall, in dem zum Beispiel 10 Filter verwendet werden, wie in 3 gezeigt, besteht die gesamte Berechnung, die notwendig ist, um herauszufinden, welcher Fraktion eine unbekannte Probe angehört, darin, den Regressionsvektor mit der Sequenz der Messwerte zu multiplizieren, die erhalten werden, wenn die 10 Filter vorbeilaufen. In diesem besonderen Fall werden 8 Regressionsvektoren berechnet, wobei der erste den multidimensionalen Raum in zwei teilt. Beim Prüfen der Zerlegung mit Hilfe einer Analyseprozedur, die per se bekannt ist, wird ersichtlich, dass PC, PEN und PET eine Fraktion bilden, während PE, PP, PS und PVC eine zweite Fraktion des typischen Wellenlängenbereichs von 2,8–3,9 Mikrometern bilden. Nachdem PC, PEN und PET als eine Fraktion abgetrennt wurden, wird ein Regressionsvektor berechnet, der PEC abtrennt, einer, der PEN abtrennt, und einer, der PET aus dieser Fraktion abtrennt. Eine ähnliche Methodologie wird für andere Kunststoffarten verwendet.
Dieses Verfahren ist per se einfach und ergibt befriedigende Ergebnisse, jedoch besteht ein Nachteil der PLS Diskriminanzanalyse darin, dass sie versucht, alle Artikel einer Art als die ganze Zahl 1 aufzutragen, während alle anderen Arten als die ganze Zahl –1 aufgetragen werden. Der verwendete Regressionsvektor ist daher nicht völlig optimal, obwohl das Analyseverfahren einfach ist. Die Verwendung der PLS Diskriminanzanalyse wird daher lediglich als ein mögliches Analyseverfahren bezeichnet. Andere mögliche Analyseverfahren sind beispielsweise „Hauptkomponentenanalyse", direkte Korrelation, Diskrimination nach Mahalanobis, Analyse mit neuronalem Netzwerk und „fuzzy" Logic.
Wie zuvor aufgeführt wird ein Artikel, der detektiert werden soll, durch die Detektorstation mit einer stetigen oder unstetigen Bewegung transportiert. Die unstetige Bewegung kann beispielsweise bedeuten, dass der Artikel, wenn er in den Weg des Lichtstrahls 3 tritt, einmal oder optional etliche Male mit dazwischen geschalteten kleinen Bewegungen kurz angehalten wird. Falls ein Artikel, z. B. eine Flache mit großen Aufklebern versehen ist, kann es sinnvoll sein, den Artikel in der Detektorstation rotieren zu lassen, bis eine maximale Signalintensität durch den Bezugfilter, beispielsweise den Filter 10' in 3, erfasst ist. In diesem Fall, wäre es vorteilhaft, falls der Artikel wie beispielsweise eine Flasche in einer horizontalen Position, wie durch Bezugszeichen 21 angegeben, transportiert würde und dass es in der Detektorstation eine Vorrichtung geben würde, um den Artikel zu rotieren, in Form der peripheren Ausrüstung, die zum dem Kasten 33 gehört.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist insbesondere der Flaschenhals für die Materialdetektion geeignet.
9 zeigt eine Modifikation der Filterscheibe 7, die aus 3 ersehen werden kann. Hierzu zeigt 8 eine Modifikation der Filterscheibe 7, die aus 3 ersehen werden kann. Aus dieser ausgewählten Version der Filter tragenden Scheibe, die keine Beschränkungen der Erfindung festlegt, ist eine Gesamtzahl von acht Filtern 10 bereitgestellt, unter denen der Filter 10₁ ein völlig transparenter Bezugsfilter ist, der vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, auf einer abgeblendeten, jedoch Materialfreien (d. h. offenen) Öffnung 16 hergestellt ist (siehe 2). Die anderen Filter 10₂ , 10₃ , 10₄ , 10₅ , 10₆ , 10₇ und 10₈ könnten beispielsweise aus den folgenden Materialien ausgewählt werden: Polycarbonat (PC), Polysterol (PS), Polyethylenterephthalat (PET), Glas (Pyrex^®-Glas), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyethylen. Zwischen den nebeneinander liegenden Filtern 10₁ , 10₂ , 10₃ , 10₄ , 10₅ , 10₆ , 10₇ und 10₈ sind jeweils entsprechende filterfreie Blenden angeordnet, oder Blenden des gleichen Filtermaterials bei allen, oder Blenden mit beschränktem Lichtbereich, gekennzeichnet durch 42₁ , 42₂ , 42₃ , 42₄ , 42₅ , 42₆ , 42₇ beziehungsweise 42₈ . Die Blenden oder Öffnungen 42 helfen dabei, Bezugsmesswerte zwischen den Messwerten der spektralen Signaturen in der Messwertesequenz zu erzeugen, die erhalten werden, wenn Lichtstrahlen nacheinander durch die Filter 10 treten. Dies führt dazu, dass die Bestimmung dieser aufeinander folgenden Messwerte genauer wird, da es immer Bezugswerte auf jeder Seite des Signaturmesswertes gibt.
Falls es wünschenswert ist, die Rotation der Scheibe 7' zu messen, erzeugt das durch den Filter 10₁ das erzeugte Signal einen Anfangsbezug (mit größerer Amplitude als die, die über die Öffnungen 42₁ , 42₂ , 42₃ , 42₄ , 42₅ , 42₆ , 42₇ und 42₈ erhalten werden), während die Blenden oder Öffnungen 42 ein nachfolgendes Positionszeichen für die nachfolgenden Signaturmesswerte erzeugen und ebenso die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe 7' anzeigen (Pulsanzahl aus den Blenden/Öffnungen 42 pro Zeiteinheit).

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Materialart in einem physischen Artikel (20; 21) wie beispielsweise einer ganz oder teilweise durchsichtigen Flasche aus Plastik oder Glas, wobei ein Durchlaufen des Artikels in einer stetigen oder unstetigen Bewegung durch eine Detektorstation (1–16, 18, 19, 25) bewirkt wird, der Artikel mittels der Detektorstation mit Lichtstrahlen aus einer Infrarot-Strahlungsquelle (1) beleuchtet wird, Lichtstrahlen erfasst werden, die nicht absorbiert durch den Artikel hindurchgetreten sind, und dann eine Korrelationsanalyse dieser erfassten Lichtstrahlen durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die Lichtstrahlen der Strahlungsquelle (1) nacheinander durch eine Mehrzahl von Filtern (10) durchgelassen werden, wobei eine erste Anzahl dieser Filter (10₃ –10₁₀ ) jeweils aus einer Gruppe ganz oder teilweise transparenter und unterschiedlicher Materialien mit gegenseitig verschiedenen Spektraleigenschaften ausgewählt ist und mindestens eines der Materialien der Gruppe das gleiche Material wie das zu bestimmende Material ist; – die durch die Filter (10) hindurchgetretenen und von dem Artikel (20; 21) nicht absorbierten Lichtstrahlen aufgefangen werden, um eine Reihe von Messwerten zu bilden, die charakteristische Transmissionssignaturen des Artikels darstellen; und – auf bekannte Weise eine Korrelationsanalyse der Signaturen in Bezug auf statistische Modelle durchgeführt wird, um die Materialart des Artikels (20; 21) zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Filter (10₁ ) einer zweiten Anzahl der Mehrzahl von Filtern (10) als abgeblendete, materialfreie Öffnung (16) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei aus der zweiten Anzahl der Filter (10) zwei Filter (10₁ , 10₂ ) ausgewählt sind, um auf einer begrenzten Fläche eine Durchlässigkeit für Lichtstrahlen durch die Blende oder Öffnung (16) zum Erzeugen eines Signalspitzen-Bezugswerts in der Messwertreihe, bzw. eine Undurchlässigkeit für Lichtstrahlen zum Erzeugen eines Tal-Bezugswerts in der Messwertreihe zu bewirken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei in der Messwertreihe Bezugsmesswerte erzeugt werden, die jeweils neben den Signatur-Messwerten liegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, wobei in der Messwertreihe mindestens eine durch flächenbegrenztes, nicht durch Material gefiltertes Licht verursachte Bezugs-Signalspitze erzeugt wird und nacheinander jede der anderen Signalspitzen (27) in der Messwertreihe in Bezug auf einen Mittelwert (28) zweier nebeneinanderliegender Signaltäler analysiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei im Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle (1) und einem Detektor (18) in der Detektorstation (1–16, 18, 19, 25) eine Wellenlängenbegrenzung (14) vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle (1) und einem Detektor (18) in der Detektorstation (1–16, 18, 19, 25) eine teilweise Abblendung (15) der Lichtstrahlen vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die durch den Artikel (20; 21) hindurchtretenden Lichtstrahlen mittels eines Fokussierungsspiegels (19) auf einen Detektor (18) in der Detektorstation (1–16, 18, 19, 25) umgelenkt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei in der Messwertreihe mindestens ein Bezugs-Signaltal (Opak) durch Blockieren der Lichtstrahlen erzeugt wird; und wobei jedes andere Signaltal in der Messwertreihe analysiert wird, um den Mittelwert (28) zweier nebeneinanderliegender Signalwerte in Bezug auf aufeinanderfolgende Signalspitzen (27) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 9, wobei anhand des Pegelwerts (26) einer jeweiligen Signalspitze (27) abzüglich des Mittelwerts (28) ein Lichttransmissionswert für einen Artikel (20; 21) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die berechneten Lichttransmissionswerte eines Signalzyklus in einem Vektor bestehend aus n Elementen zusammengefasst werden, wobei n die Anzahl Filter ist, und wobei ein Vergleich mit den entsprechenden Werten für eine nachfolgende Signalperiode durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine Artikelmessung verworfen wird, wenn die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalperiodenwerten innerhalb einer ansonsten annehmbaren Messreihe einen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Durchschnittswert zweier aufeinanderfolgender Signalperiodenwerte berechnet wird, und wobei mit Hilfe eines Kalibrierungs- und Bestimmungsvorgangs, beispielsweise einer partiellen Kleinste-Quadrate Diskriminanzanalyse, eine eindeutige Charakteristik der Materialart abgeleitet wird, aus der der Artikel (20; 21) besteht.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Kalibrierungs- und Bestimmungsvorgang die Verwendung eines Kalibrierungs- und Bestimmungsalgorithmus beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Filter (10) entlang einer Kreisbahn bewegt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin mindestens einer der Filter (10₃ –10₁₀ ) der ersten Anzahl von Filtern aus einer Gruppe von Materialien bestehend aus Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Polycarbonat, Acrylonitril-Butadien-Styren-Copolymer, Polymethylmethacrylat, Polyamid, Polyurethan, Polysulfonat und Glas ausgewählt ist.
Apparat zur Bestimmung einer Materialart in einem physischen Artikel (20; 21) wie beispielsweise einer ganz oder teilweise durchsichtigen Flasche aus Plastik oder Glas, mit einer Detektorstation (1–16, 18, 19, 25), einem Förderband (17), Mitteln (11) zur Steuerung des Förderbands, um ein stetiges oder unstetiges Bewegen und Durchlaufen des Artikels durch die Detektorstation zu bewirken; einer Infrarot-Strahlungsquelle (1) zum Beleuchten des Artikels mit Lichtstrahlen, Mitteln zur Erfassung von Lichtstrahlen, die nicht absorbiert durch den Artikel hindurchgetreten sind und Mitteln zur nachfolgenden Durchführung einer Korrelationsanalyse dieser erfassten Lichtstrahlen, gekennzeichnet durch – eine Vorrichtung (6) in der Detektorstation, die eine Mehrzahl von Filtern (10) aufweist, wobei eine erste Anzahl dieser Filter jeweils aus einer Gruppe ganz oder teilweise transparenter und unterschiedlicher Materialien mit gegenseitig verschiedenen Spektraleigenschaften ausgewählt ist, um aufeinanderfolgende und unterschiedliche Filterungen der Lichtstrahlen von der Strahlungsquelle (1) zu bewirken, und mindestens eines der Materialien der Gruppe das gleiche Material wie das zu bestimmende Material ist; – ein Mittel zum Auffangen der durch den Filter gefilterten und vom Artikel (20; 21) nicht absorbierten Lichtstrahlen, um eine Reihe von Messwerten zu bilden, die charakteristische Transmissionssignaturen des Artikels darstellen; und – einen Prozessor (11), der eine Analyseeinheit umfasst, beispielsweise einen Mikroprozessor, der auf bekannte Weise eine Korrelationsanalyse der Signaturen in Bezug auf statistische Modelle durchzuführen gestattet, um die Materialart des Artikels (20; 21) zu bestimmen.
Apparat nach Anspruch 17, wobei mindestens ein Filter (10₁ ) einer zweiten Anzahl der Mehrzahl von Filtern (10) als abgeblendete, jedoch materialfreie Öffnung (16) ausgebildet ist.
Apparat nach Anspruch 18, wobei unter der genannten zweiten Anzahl von Filtern (10) zwei Filter (10₁ , 10₂ ) auf einer begrenzten Fläche eine Durchlässigkeit für die genannten Lichtstrahlen durch die genannte Blende oder Öffnung (16) zum Erzeugen eines Signalspitzen-Bezugswerts in der Reihe von Messwerten, und eine Undurchlässigkeit für Lichtstrahlen zum Erzeugen eines Tal-Bezugswerts in der Messwertreihe aufweisen.
Apparat nach einem der Ansprüche 17, 18 oder 19, wobei die Filter (10) auf einer drehbaren runden oder mehreckigen Scheibe (7) angeordnet sind, um sich auf einer Kreisbahn zu bewegen.
Apparat nach Anspruch 17, wobei die Detektorstation (1–16, 18, 19, 25) einen Detektor (18) aufweist, und wobei die Filter in der Wand einer Trommel (31) angeordnet sind, die um eine IR-Strahlungsquelle oder den genannten Detektor (18) in der Detektorstation (1–16, 18, 19, 25) drehbar ist, und dass die Trommel (31) einen runden oder mehreckigen Querschnitt aufweist.
Apparat nach einem der Ansprüche 17, 20 oder 21, wobei zwischen nebeneinanderliegenden Filtern (10) eine abgeblendete Öffnung oder eine Öffnung mit einem lichtdurchlässigen Material angeordnet ist, das für alle Öffnungen einheitlich ist.
Apparat nach einem der Ansprüche 17–22, wobei die Detektorstation (1–16, 18, 19, 25) einen Detektor (18) aufweist, und wobei im Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle (1) und einem Detektor (18) in der Detektorstation (1–16, 18, 19, 25) ein wellenlängenbegrenzender Kantenfilter (14) vorgesehen ist.
Apparat nach einem der Ansprüche 17–23, worin im Weg des Lichtstrahls eine Blende (15) angeordnet ist.
Apparat nach einem der Ansprüche 17–24, wobei die Detektorstation (1–16, 18, 19, 25) einen Detektor (18) aufweist, und wobei in Verbindung mit einem Detektor (18) in der Detektorstation (1–16, 18, 19, 25) ein Fokussierungsspiegel vorgesehen ist, um die durch den Artikel (20; 21) hindurchtretenden Lichtstrahlen zum genannten Detektor (18) in der Detektorstation (1–16, 18, 19, 25) zu leiten.
Apparat nach einem der Ansprüche 17, 18 oder 19, wobei die Detektorstation (1–16, 18, 19, 25) einen Detektor (18) aufweist, und wobei der Prozessor (11) in der Lage ist, mindestens eine durch ungefiltertes Licht verursachte Bezugs-Signalspitze in der Signatur-Messwertreihe des genannten Detektors (18) in der Detektorstation (1–16, 18, 19, 25) zu registrieren.
Apparat nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (11) ebenfalls in der Lage ist, mindestens ein durch Blockieren der Lichtstrahlen verursachtes Bezugs-Signaltal (Opak) in der Signal-Messwertreihe zu registrieren, und dass der Prozessor (11) zudem eine Analyseeinheit aufweist, um nacheinander jede der anderen Signalspitzen (27) in der Messwertreihe in Bezug auf einen Mittelwert (28) zweier nebeneinanderliegender Signaltäler zu analysieren.
Apparat nach Anspruch 27, wobei der Prozessor (11) in der Lage ist, anhand des Pegelwerts (26) einer jeweiligen Signalspitze (27) abzüglich des Mittelwerts (28) die Lichttransmissionssignatur für einen Artikel (20; 21) zu berechnen.
Apparat nach Anspruch 17 oder 26, wobei der Prozessor (11) in der Lage ist, den Transmissionssignaturwert für einen Artikel anhand des Pegels einer jeweiligen Signalspitze (27) in Bezug auf den Wert einer benachbarten Bezugs-Signalspitze zu berechnen.
Apparat nach einem der Ansprüche 17, 26, 27, 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (11) in der Lage ist, die berechneten Transmissionssignatur-Messwerte einer Messwertreihe in einem Vektor bestehend aus n Elementen zusammenzufassen, wobei n gleich der Anzahl Filter 10 ist, und mit entsprechenden Werten für eine nachfolgende Signalperiode zu vergleichen.
Apparat nach einem der Ansprüche 17, 23–30, wobei der Prozessor (11) in der Lage ist, eine Artikelmessung zu verwerfen, wenn die Differenz zwischen den Messwerten zweier aufeinanderfolgender Signalreihen einen Grenzwert überschreitet.
Apparat nach einem der Ansprüche 17 und 23–26, wobei der Prozessor (11) in der Lage ist, den Durchschnittswert der Messwerte zweier aufeinanderfolgender Signalreihen zu berechnen und mit Hilfe eines Kalibrierungs- und Bestimmungsvorgangs, beispielsweise einer partiellen Kleinste-Quadrate Diskriminanzanalyse, eine Analyse durchzuführen, um eine eindeutige Charakteristik der Materialart zu ergeben, aus der der Artikel (20; 21) besteht.
Apparat nach einem der Ansprüche 17–32, wobei mindestens einer der Filter (10₃ –10₁₀ ) der ersten Anzahl von Filtern aus einer Gruppe von Materialien bestehend aus Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Acrylonitril-Butadien-Styren-Copolymer, Polymethylmethacrylat, Polyamid, Polyurethan, Polysulfonat, Polycarbonat und Glas ausgewählt ist.
Apparat nach einem der Ansprüche 17–33, wobei der Apparat in einem Rücknahmeautomaten zur Erkennung und zum Sortieren von Flaschen (20; 21) aus unterschiedlichen Materialarten eingebaut ist.