JP2004529334A

JP2004529334A - 本質的に単層の流れの中を移動する物体を自動的に検査するための装置および方法

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Publication number: JP2004529334A
Application number: JP2002573160A
Authority: JP
Inventors: ブルリー，アントワーヌ; ペラン，ロジエ
Original assignee: ペラン（ソシエテ・アノニム）
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2022-03-18
Also published as: EP1243350B1; AU2002247822B2; FR2822235A1; CA2442737C; US7113272B2; JP4203319B2; ATE353253T1; FR2822235B1; DE02360092T1; DE60217985D1; DE60217985T2; US20040095571A1; ES2206085T1; ES2206085T3; EP1243350A1; WO2002074457A1; CA2442737A1

Abstract

本発明は、本質的に単層の流れの中を移動する物体を自動的に検査するための装置および方法に関する。前記装置は、前記物体２の搬送平面の方向に電磁放射を加え、投光平面を画定するための手段６であって、投光平面と搬送平面の交線が検知ラインを画定する手段と、前記検知ライン上の各点を周期的に走査し、基本測定ゾーンによって反射された放射を受光する受光装置８であって、前記検知ラインおよび光学的入力中心によって画定された平面が走査平面とされる受光装置と、前記反射された放射を伝達するための手段１０とから成る、物体の流れ２がそれを通過する検知ユニット４を備える。前記機械は、放出された放射が、前記投光平面Ｐｅの領域内に集中すること、および前記投光平面Ｐｅおよび前記走査平面Ｐｂが融合し、その際、前記結合平面Ｐｅ、Ｐｂが、前記搬送平面Ｐｃの法線Ｄに対して傾斜していることを特徴とする。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にリサイクル可能な家庭用包装の中で、物体を、以下でカテゴリと呼ぶ、その構成材料によっておよび／またはその色によって、および／または材料の、または構成物質の、および色の組み合わせによって、特性指摘、および任意には自動的に仕分けすることに関する。
【０００２】
本発明は、移動している物体を、それらの化学組成によって特性指摘および区別することによって自動的に検査するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明による機械は、特に検査の目的に適しており、任意には、様々なリサイクル可能なプラスチック包装、特にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）およびＰＳ（ポリスチレン）、ならびに紙／ボール紙、複合材料（ドリンクパック）または金属包装製の瓶を高速で仕分けすることに適しているが、他を排除するものではない。
【０００４】
しかし、この機械はまた、たとえば果物（糖含有量による区別）などの、有機化合物を含み、実質上単層の平面体裁で移動する他のいかなる物体または物品も検査し、区別するために使用することができる。また、区別は、主なまたはマイナーな化合物または、複数の化合物を基にして実施することができる。
【０００５】
また、前記区別は、カテゴリで仕分けすることにより物体の流れを分離することで、または前記流れを単に計数または特性指摘することで終了することができる。
【０００６】
特にその構成材料によって包装を仕分けするための、上述のタイプの様々な機械および様々な方法が、すでに存在している。
【０００７】
しかし、これらの知られている機械はすべて、かなり深刻な欠点および顕著な制限を有する。
【０００８】
したがって、特に、材料による仕分けがリサイクルの担当当局によって要求されているヨーロッパ各国では、家庭用包装の仕分けは、現在まだ多くは手動である。他の国々でも同様である。
【０００９】
仕分けをかなり自動化することは、少なくともプラスチック材料に関して、近年ドイツで行われているが、極めて特殊な事例である。仕分け基準は、材料ではなく形状（フィルム、中空体、または様々な混合プラスチック）に関連している。したがって、これらの既存の機械は、フィルムを空気力で前もって仕分けし、中空体を手動で前もって仕分けした後、「混合プラスチック」カテゴリを紙／ボール紙から仕分けする。複合包装または金属製の包装を仕分けするための機械もまた見られる。
【００１０】
既存の機械は、効力の点で様々であり、仕分けされる物体の流れの機械的な調整のタイプに依存する。これらの主な解決法は、次のように区別することができる。すなわち、
物体を把持することなく、受容器ごとに１つの物体で完全に個別化すること。
【００１１】
渦巻き状の流れ。物体は、前後にアラインメントされる。
【００１２】
平面流。物体は、物体の最大寸法よりもずっと大きいマット上にばらばらに広げられ、単一層に分散される。
【００１３】
効率および生産性の観点から、最後の解決法のみが、廃棄物、特に家庭廃棄物と同じように異質である製品に適切であると判明した。
【００１４】
完全な個別化は、産業的に適切であると判明することはなかった。このタイプの体裁を有する開発されたプロトタイプはすべて、その後運転中止となった。
【００１５】
渦巻きタイプの流れは、主な流れが一様であり、関連するオーバーソートが、少ない割合の望ましくない物体を排除する工業用のオーバーソート機械が、すでに存在する。包装の異質の流れに適用すると、これらの渦巻きタイプのシステムは、特に清浄な流れ上で動作した。しかし、これらの機械は、制限されたスループットを有し、作業の妨げとなりそうな物体を取り除くために、機械の上流での手作業のオペレータと、特に大きなプラスチックのシートおよび大きな容器の存在を必要とする。したがって、これらは、仕分けの自動化に対して満足な解決法を構築せず、ほとんど成功しなかった。
【００１６】
他方、平面流は、これは実際は手作業の仕分けで発見された物体の呈示のようであると、それ自体判明した。したがって、家庭廃棄物のコンテクストから簡単にそれを実行する方法が知られており、このタイプの流れを使用する機械は、ばらばらの仕分け条件に適しており、上述の他の２つのタイプよりはずっと成功するものであった。
【００１７】
したがって、現在最も効率的な機械を含む平面流の仕分けのみを以下で議論する。
【００１８】
本出願人の名での欧州特許出願第０７０６８３８号明細書は、平面流の中の物体に適した仕分け機械および方法を示している。この機械は、物体を配置し、その形状およびその色を認識するための少なくとも１つの人工視覚システムと、物体を把持し、操作するためのロボットアームと、その構成材料を認識するための少なくとも１つのコンプリメンタリセンサを使用している。このコンプリメンタリセンサは、有利には、赤外線分光計である。
【００１９】
このシステムは、主な包装が、材料によっておよび／または色によって仕分けされ、複数の適切な容器内に分配される、基本的に多材料のシステムであるという利点を有する。したがって、同機械は、８個までの異なるカテゴリに仕分けすることができる。また、物体を個別に把持することで通常１０００の仕分け物体につき１個誤差という、素晴らしい仕分けの品質が保証される。
【００２０】
しかし、このシステムの仕分け速度は、仕分けされた物体を個別に把持することによって制限され、仕分けモジュール当たり６０〜１００ｋｇ／ｈを超えない。この速度を増加させる唯一の方法は、複数の同一の仕分けモジュールを縦続させることであり、このことは、機械の全体の大きさおよびそのコストを増加させる。
【００２１】
米国特許第５２６０５７６号明細書は、物体の流れの下での伝達によって受光された電磁放射を頭上に放出する、平面状の仕分け機械を示している。この放射の強度によって、材料をその伝達での相対不透過率によって区別することが可能になる。したがって、放射線がＸ線から成る場合、この文献は、塩素原子を含まない他のプラスチック、特にＰＥＴと比較して、Ｘ線に対して不透過である塩素原子を含むＰＶＣを十分に分離することを述べている。この結果に応じて、ノズル列が、物体の分類の１つを下向きに放出する、または放出しないことになる。
【００２２】
しかし、この検知原理は、複雑な事例に対して基本的でありすぎる。すべての物体は不透過率を有し、わずかしか不透過性でない複合的な厚さの材料（たとえばＰＥＴ／ポリエリレンテレフタレート）を、単一の厚さの、より不透過性である異種の材料（たとえばＰＶＣ−塩化ポリビニル）と区別することができないことが、理解されよう。したがって、これらすべての少々不透過性の物体を誤って一度に放出するというリスクがある。また、このシステムは、ＰＶＣを他のプラスチックから区別することしかできない。ＰＥＴをＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）またはＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）から区別することは不可能である。この文献による既存の機械は、制限された有効性、および１０〜３０％の低い出力（放出された物体の中の所望の物体の割合）を有する。最後に、伝達アセンブリの顕著な欠点は、２つの要素のうちの少なくとも１つ、センサまたは伝達機が、流れの下になければならないことである。したがって、汚物の再流、またはより下流の要素の遮蔽のリスクがあり、比較的短い間隔での繰返し介入を必要とする。
【００２３】
欧州特許出願第０７７６２５７号明細書は、高いスループットを有し、複数の材料から１つの材料を認識することが可能である平面状の仕分け機械を記載している。認識される材料は、適切に固定された較正によって機械の構築の時に選択される。
【００２４】
この機械では、赤外線光のみが頭上に放射され、センサもまた最上部に配置されて、物体が鉛直方向に散乱させた光を解析する。
【００２５】
受光は、マットの全長にわたって延びる平面状または半円形の凹面鏡を介して、その後多角形の回転鏡によって行われる。したがって、測定点は、マットの全長にわたって円筒形に走査される。
【００２６】
測定点から受光された光は、その後、複数の流れの中の半反射鏡のアセンブリによって分配される。それぞれの流れは、固有波長の中心に置かれた干渉フィルタを通過し、その後検知器で終わる。したがって、各検知器は、フィルタのバンド幅に含まれる受光した光の割合を測定する。様々な検知器によって測定された相対強度を解析することによって、測定点に存在する材料が所望の材料であるかまたはそうでないかについての決定が可能になる。この文献で述べたフィルタの数は、３から６枚の間である。
【００２７】
このタイプの大きなサイズの鏡の存在は、全体構造の脆弱な点を構成し、検知／放出距離を延長し、検知ステーションの全体の大きさを増加させ、ゆがみをもたらしがちになり、解析用に回収される光束の不均質性を導き、検知の誤差をもたらす。
【００２８】
このような構成では、検知速度が主な問題となる。線１本当たり２５〜５０の測定ゾーンがあり、流れの循環速度については１秒当たり１００〜１５０ラインを解析しなければならない。したがって、大きさは５０００測定／ｓとなる、このような速度は次のような顕著な制約条件を含んでいる。
【００２９】
検知アルゴリズムは、リアルタイムで実行するのに十分に単純（したがって操作がほとんどなく簡単な処理）でなければならない。
【００３０】
受光電子回路は、極めて高速でなければならない。
【００３１】
受光される光の量は、極めて短時間で十分でなければならない。
【００３２】
検知アルゴリズムは、仕分けされる物体を進行させて排出する前に、仕分けされる物体の２次元再構成を実行しければならず、このことは、検知ゾーンと排出ゾーンの間の比較的長い距離を必要とし、検知と排出の間の物体の運動によって誤って排出するリスクを増大させる。
【００３３】
光の量に関する上述の問題点は重大であり、この文献による機械がなぜ一つの所定の材料を認識することしかできないのかを説明している。すなわち
多数の材料の認識は、３から６の波長範囲だけでなく、少なくとも８から１６の波長範囲（すなわちＰＬＯ）を必要とする。
【００３４】
また、より多い数のＰＬＯを同じスペクトル幅で区別しなければならないため、ここに述べた例で比較的広い（３２〜１１４ｎｍ）ＰＬＯの幅を、５〜２０ｎｍの範囲内に減少されなければならない。
【００３５】
２つの効果が、互いに追加される。最大数のＰＬＯは、各フィルタによって受光される光の量を約３等分する。減少された各ＰＬＯの幅は、各フィルタが、受光された光の約５倍小さい部分が、通過することを可能にすることを意味している。同じレベルの信号を維持するために、機械に要求される光の出力は、１から３×５＝１５ｋＷである。このような出力は、現実的ではない（コスト、エネルギ消費、加熱）。
【００３６】
国際公開第９９／２６７３４号パンフレットは、前の文献にかなり近い構造である高いスループットを有するが、多材料の認識を開示している平面状の仕分け機械を示している。
【００３７】
これを達成するために、この文献は、光の量の問題に異なる方法でアプローチしている。この文献は、赤外線検知のコンベア上流の視覚システムを提供している。このシステムは、上述の欧州特許出願第０７０６８３８号明細書に述べたものと極めて類似している。このシステムは、存在する各物体を配置することを可能にし、赤外線検知領域内で、移動する物体を追尾する単一の測定点を１組の位置感受性の鏡群によって制御することが可能である。物体当たり１つの点が解析されるため、有効解析時間は比較的長く、３から１０ｍｓのオーダーである。したがって、実施例は、この解析時間に対応した知られている技術を使用してもよいが、それに特定されない。たとえば、検知器当たり４〜６ｎｍの解像度を有する１群の光検知器（通常２５６の構成要素であり、それぞれが１波長に対応する）を使用してもよい。
【００３８】
しかし、この解決法は、いくつかの欠点を有する。すなわち、
追加の材料、すなわち可視システムを必要とする。
【００３９】
物体上の分光測定の点を見ることによる選択に依存し、このことは、ラベルまたは汚れが存在すると不便であるかもしれない。
【００４０】
２つの検知が、約１ｍ×１ｍのゾーン上で行われ、物体が視覚による検知と分光による検知の間で少なくとも１ｍだけ移動し、その後、分光による検知と最終的な排出の間で平均０．５ｍだけ移動するため、マット上の物体の不動性に依存する。特に物体が転がりやすい瓶である場合、コンベアが２．５ｍ／ｓで進行するとき、不動性は決して保証されない。
【００４１】
この文献に記載された機械は、より柔軟であるが、より高価であり、前の機械でよりもずっと非効率的である。
【００４２】
最後に、独国特許出願第１９６０９９１６号明細書は、赤外線スペクトルを出力ストリップにわたって広げるための回折格子と、この出力ストリップ内に不均一に分布する波長に対応した少数のセンサによって動作する平面のプラスチック仕分け機械用のミニチュア化された分光計を記載している。この文献では、従来型のフォトダイオードの群の２５６のセンサではなく、良く選択された１０個のセンサで、十分であることが述べられている。しかし、これら１０個のセンサはそれぞれ、１群のセンサのそれぞれと等価な面積、すなわち、通常３０×２５０μｍ^２の矩形を有する。このタイプの表面は、ほとんど光を集めず、解析速度を１秒当たり２００測定に制限する。したがって、このタイプの分光計は、上述の速度および解像度で高速コンベア上のすべての点を解析することはできない。
【００４３】
したがって、この最後の文献は、平面状の流れを解析するための１列の平行な同一のマイクロ分光計の作成を提案している。発明者によると、分光計のコストは、マイクロシステム生産技術によって最小化されることになるが、必要な解像度は、コンベアマットの幅をカバーするためにライン上に２５〜５０の分光計を必要とする。したがって、全体コストは、維持作業の制約と同様、極めて高くなる。また、この文献中には、このような機械の作成の詳細がほとんど提供されておらず、現在動作中のこのタイプの機械はないと思われる。
【００４４】
上記に述べた装置および方法のそれぞれに固有の欠点および制限に加えて、これらすべての装置および方法に共通である主要な欠点を述べるべきである。すなわち、移動する物体の搬送平面Ｐｃからこの距離で加えられる放射の不十分な強度のため、または解析される放射を回収することが不可能であるため、または上述の両方の理由で、かなりの高さ、たとえば１０〜３０ｃｍの高さを有する物体を信頼性高く処理することは、不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４５】
したがって、本発明の主な目的は、高いスループットで、および実質上単層の物体の流れのために動作する、検査および任意には仕分けするための機械および方法を提案することである。この機械および方法は、かなりの高さを有する物体の間を信頼性高く区別することが可能である一方、製造および使用するのが簡単であり経済的である。
【００４６】
また、本発明は、物体を配置するための独立した視覚システムを不要にし、必要なセンサの数を最小にし、特に仕分けの場合、物体がそれらを移送する支持に対して移動し、放出された放射に曝らすことの効果が最適化されたとき、良好な信頼性を維持するべきである。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
したがって、本発明は、コンベアの搬送平面上をまたは搬送平面を覆って実質上単層で移動する物体を自動的に検査し、これらの物体をその化学組成によって区別するための機械であって、前記機械が、物体の流れがそれを通って通過するかまたはその下を通過する少なくとも１つの検知ステーションを備え、前記検知ステーションが、特に、
前記搬送平面の方向に電磁放射を加え、投光平面を画定することができるように前記放射を放出するための手段であって、前記投光平面と前記搬送平面の交線が、搬送の幅方向に関する物体の移動方向に対して横方向に延びる検知ラインを画定する手段と、
前記検知ライン上の各点を周期的に走査し、この瞬間に走査された点の領域内に配置された基本測定ゾーンによって反射された放射を常に受光する受光装置であって、前記検知ラインおよび前記装置の光学的入力中心によって画定された平面が、走査平面とされる受光装置と、
少なくとも１つの解析装置に、前記走査基本測定ゾーンの領域で反射された前記放射を伝達するための手段とを備える機械であって、
放出された放射が、投光平面の領域内に集中すること、および前記投光平面および前記走査平面が一致し、共通の平面が、前記搬送平面の垂線に対して傾斜していることを特徴とする機械に関する。
【００４８】
これらの配置は、高さの領域での物体の高さが、機械の寸法および取得解析手段の感受性によって画定されるいかなるときも、照射されるゾーンと解析されるゾーンの取得およびシステム的な一致のために利用されるゾーン内で最大な放射を加えることを可能にする。
【００４９】
したがって、投光および走査（検知）平面の重ね合わせによって、良い深さの場が与えられ、解析された物体の平面に対するその傾斜が、鏡面反射によって形成された寄生的な光を効率的に除去する。
【００５０】
本発明の好ましい実施形態によると、受光装置が、光入力中心を備えるか、または担持しており、基本測定ゾーンの領域内で反射された放射を直接受光し、それが移動する前記基本測定ゾーンの寸法に実質上等しい、好ましくは実質上大きい寸法を有する、移動する反射部材を備える。
【００５１】
有利には、印加手段が、広スペクトル投光手段から成り、前記加えられた放射が、可視領域と赤外領域の電磁放射の混合物から成り、および前記投光手段は、前記基本測定ゾーンによって周期的に走査される横方向検知ストリップ上の前記搬送平面の領域内に、前記放出された放射を集中させ、その長手方向中間軸が前記検知ラインに対応している部材から成る。
【００５２】
たとえばハロゲンタイプなどの広スペクトル光、および１，０００から２，０００ｎｍの間の波長を（各放出点に対して）使用することは、コンベア上に配置された物体の化学的解析を可能にする。
【００５３】
検知ゾーンの光を一様にするために、放射を加えるための前記手段が、前記物体の移動方向に対して横方向に並べて配置された２つの互いに離隔された印加ユニットから成り、各ユニットが、楕円形断面の所定の形状の（ｐｒｏｆｉｌｅｄ）反射板の形状の部材と結合された細長い放出部材を備える。
【００５４】
本発明の特徴によると、各細長い放出部材が、それに付随する楕円形反射板の近いほうの焦点の領域内に実質上位置決めされ、放射を加えるための前記手段が、位置決めされ、前記反射板が、第２の、遠いほうの焦点が、仕分けされる前記物体の平均高さに実質上対応する前記搬送平面からある距離に配置されるような形状および寸法にされている。
【００５５】
したがって、この光は、大きな深さ範囲（通常約２００ｎｍ）に集束されてもよい。
【００５６】
印加手段によって放出された放射を反射する壁が、コンベア（たとえばコンベアマットまたはベルト）の横方向縁部に沿って、特に検知ストリップの端部の領域内に配置され、実質上前記印加手段の高さまで水平方向および鉛直方向に延びている場合、検知ゾーンの領域内、特にその超過部分の領域内の光の強度は、任意には、さらに増加させることができる。
【００５７】
本発明の好ましい変形形態によると、前記受光装置は、前記移送平面上のある距離に配置された受光ヘッドの形状であり、前記受光装置が、一方では、前記コンベアの前記搬送平面に対して実質上中央に配置され、移動する基本測定ゾーンを半振動の間に前記検知ストリップ全体を検査するために十分な範囲での枢動によって振動する平面鏡（この幾何的中心は光学的入口中心に実質的に一致していると有利である）の形状である移動する反射部材を、他方では、前記検知ストリップの基本部分によって反射され、前記振動する鏡によって前記手段の方向に伝達された放射の部分のための、たとえばレンズの形状の集束手段を備えるか、または担持し、前記ヘッドもまた、前記手段によって集束された後、少なくとも１つのスペクトル解析装置のほうへ放射の前記部分を伝達するための前記手段の前記入口オリフィスを有する端部を備えるか、または担持している。
【００５８】
移動するコンベア支持物の全表面を徐々に走査する、移動する基本測定ゾーンが、前記伝達手段の入口オリフィスの特徴および前記集束手段の特徴によって、およびその相対的な配置によっての組み合わせで画定され、前記集束手段および前記連続伝達手段は、前記走査平面内に配置された前記振動する鏡（その光学的または幾何学的中心によって画定された）の検査場の外側に配置され、鏡／集束手段／入口オリフィスの配列の軸が、前記場を含む前記平面内に配置されている。
【００５９】
前記振動する鏡によって反射された検知または測定表面の部分は、有利には、それを中心とする基本測定ゾーンよりも面積が少なくともわずかに大きく、同じまた異なる形状である。
【００６０】
コンパクトな構造を達成するために、前記移動する反射部材を形成する前記振動する平面鏡は、有利には、放射を加えるための手段を形成する２つのユニットの間に、前記ユニットが、前記鏡の検査場に干渉しないような相対的配置で配置されている。
【００６１】
上で述べたように、前記走査平面は、前記検査場および、同一の楕円形の反射板の焦点を含む平面を含み、照射されるゾーンと解析されるゾーンが同一であることは、かなりの高さを有する物体を最適に考慮することを可能にする。
【００６２】
鏡は、移送平面から、たとえばハロゲンランプの形状の、印加手段のユニットよりも大きい距離に好ましくは配置されている。しかし、鏡はまた、検知ステーションの効率に影響を与えることなく、同じ高さで、または前記ユニットよりもこの平面に近い所にさえも配置することができる。
【００６３】
本発明の特徴によると、前記伝達手段は、好ましくは、前記反射された放射をその様々なスペクトル成分に分割または分解し、前記仕分けされる物体の物質特性である波長を有する前記成分のいくつかの強度を決定する解析装置にその全部または大部分が接続され、その少数が、有利には３原色のそれぞれの強度を検知する解析装置に接続することができる、光ファイバの束から成り、前記光ファイバが、前記入口オリフィス範囲内で正方形または矩形の断面構成を有することを特徴とする。
【００６４】
本発明のさらに有利な特徴によると、前記第１の解析装置は、一方では、基本測定ゾーンから受光された多スペクトルの光束を、その様々な構成スペクトル成分に、特に赤外線範囲に分解する回折格子を備える分光計から成り、他方では、様々な不均一に離隔されたスペクトル範囲に対応する前記基本光束を回収して伝達し、区別される前記物体の化学物質および化合物を特徴付けるための、たとえば光ファイバの個別の束の形状の手段から成り、最後に、前記基本光束のそれぞれのためのアナログ信号を送達する光電変換手段から成る。
【００６５】
前記基本測定ゾーンを起点とする多スペクトル光束が、入口スロットの領域内の前記分光計内に導入され、および前記基本光束が、前記入口スロットと同一の形状および寸法を有する、回収されるスペクトルの分散率および範囲に応じて配置された出口スロットの領域内で回収され、前記ファイバ束の大部分の構成要素の前記ファイバの出口のための端部部分が前記伝達手段を形成し、前記回収および伝達手段の前記光ファイバの入口のための端部部分が、同一の線形構成を有し、前記入口スロットおよび前記出口スロット内にそれぞれ取り付けられている。
【００６６】
前記回収および伝達手段を、それらを損傷することなく容易に操作および設置するために、前記回収および伝達手段を形成している光ファイバの束の入口のための端部部分は、分光計の本体内で前記光ファイバのためのアセンブリおよび位置決め支持物を形成するように保持およびロッキングバックプレートに好ましくは結合された適切な受けくぼみを備える薄いプレート内に取り付けられている。
【００６７】
好ましくは、前記分光計の本体は、前記支持物を滑動によって位置決めし、積み重ねによって設置する前記支持物のロッキングによる、任意には前記支持物を、記録される前記基本光束の前記衝撃ゾーンに対応する位置に位置決めすることができるような適切なシムの挿入による、剛性の支持受け構造を備える。
【００６８】
このタイプの構成は、物体のタイプおよび使用される感受性によって異なる特定の波長範囲を特徴とする、異なる物質群を検知するための検査機械の迅速で、容易で、正確な適用を可能にする。
【００６９】
したがって、第１のスペクトル解析装置は、主に、その構成波長に従った顕著な損失なしに光を分布させる手段と、高いユニット表面積を有する光電変換手段の形状の少数の検知器（１０から２０）から成り、検知器のそれぞれは、波長範囲（ＰＬＯ）に特有であり、これらのＰＬＯは、たとえば複数の材料に対して、複数の物質またはそれに対応する化学組成を揺るぎなく同時同定するために便宜上、選択される。
【００７０】
また、物体の色を認識する第２の解析装置が、前の装置と結合され、ファイバ束から光束のごく一部分を取り出し、それを３原色、すなわち赤、緑または青のうちの１つにそれぞれ感受性がある３つのセンサのほうへ伝達する。
【００７１】
前記機械の様々な装置、部品および構成要素を調和させ、制御するために、機械はまた、特に、移動する反射部材の、および任意にはコンベアの運動を制御し、移動する基本測定ゾーンの領域で反射される放射の取得をシークエンス化し、たとえばプログラムされたデータと比較することによって、検査された物体のそれぞれの化学組成および前記物体内の化学物質の存在を決定し、前記決定の結果と前記物体の空間位置の決定とを相関させることによって、解析装置によって送信された信号を処理および評価して、コンピュータなどの検知ステーションの動作を処理および管理するためのユニットを備える。
【００７２】
本発明の特に好ましい変形形態によると、前記検知ストリップは、中央軸に対して垂直に、かつ前記コンベアの前記搬送平面の幅全体にわたって横方向に延びている狭い幅の細長い矩形表面の形状を有し、この形状はたとえば、上面が前記搬送面と一致するマットまたはベルトの形状である。
【００７３】
したがって、物体の仕分けへの適用例に関連して、および約２．５ｍ／ｓで移動するベルトの形状のコンベアに対して、検知／区別距離は、約１００ｍｍに制限されるかもしれない。このことは、その区別の前に配置されたマット上で物体が不安定にされる可能性を最小にし、このことは、たとえば、物体の逃出によって示される。
【００７４】
本発明はまた、コンベア上をまたはコンベアを覆って実質上単層で移動する物体をその化学組成によって自動的に仕分けするための、前記検知ステーションによって実施された前記測定および／または解析の結果に応じて前記物体を能動的に分離するための下流側のステーションと機能的に結合された上流側検知ステーションを備える機械であって、検知ステーションが前に述べたような検知ステーションであることを特徴とする機械に関する。
【００７５】
有利には、検知ステーションまたはその処理管理動作用ユニットは、前記解析結果に応じて能動的分離ステーションと横方向に整列した排出手段用の制御モジュールへ作動信号を送信し、一斉の（ｓａｌｖｏ）作動信号が、基本測定ゾーン移動による横方向検知ストリップの探査が完了する毎に放出される。
【００７６】
好ましくは、および、検知と放出の間のコンベアに対する物体の配置のための仕分けの誤りをできる限り避けるために、前記検知ラインは、気体、好ましくは空気のジェットを送達するノズル列の形状であり、たとえば上昇による前記排出手段のごく近傍に（たとえば排出手段から３０ｃｍに）配置されている。
【００７７】
本発明はまた、検査される物体の流れを、少なくとも１つの検知ステーションを通って通過するかまたはその下を通過させること、
投光平面を定義することができるように、対応する印加手段を介して搬送平面のほうへ電磁放射を放出し、前記投光平面および前記搬送平面の交線が、前記物体の移動方向に対して横方向に延びる検知ラインを画定すること、
任意の瞬間に、この瞬間に走査された点の領域内に配置された基本測定ゾーンによって反射された放射を受光する受光装置を介して前記検知ライン上の任意の点を周期的に走査することを含み、前記検知ラインおよび前記装置の光学的入力中心によって定義された平面が走査平面とされており、さらに、
走査基本測定ゾーンの領域内で反射された前記放射を、適切な伝達手段を介して少なくとも１つの解析装置へ伝達することを含む、
コンベアの搬送平面上をまたは搬送平面を覆って実質上単層で移動する物体を自動的に検査し、これらの物体をその化学組成によって区別することを可能にする方法であって、
放出された放射が、前記投光平面の領域内に集中されること、および前記投光平面および走査平面が結合され、共通の平面が、搬送平面に対する垂線に対して傾斜していることを特徴とする方法に関する。
【００７８】
本発明の有利な特徴によると、前記方法は、特に、好ましくは可視および赤外線領域内の放射を、基本測定ゾーンによって周期的に走査され、その長手方向中心軸が前記検知ラインに対応している横方向検知ストリップ上の搬送平面の領域内に集中させ、それによって、前記検知ストリップの全表面にわたって実質上一様である高強度の放射を得ることを含む。
【００７９】
より正確には、前記方法は、反射部材を形成している平面鏡の枢動振動によって移動する基本測定ゾーンを備える検知ストリップを順次走査すること、基本測定ゾーンを起点とする光束を、光ファイバの束の形状の伝達手段の入口オリフィス上に集束させること、捕捉された多スペクトルの光束の大部分を、第１の解析手段の部分を形成する分光計の入口スロットのほうへ持って行くこと、この光束を、その様々な基本スペクトル成分に分解すること、出口スロットの領域内の特定の狭い波長領域に対応するこれらの成分のいくつかの光束を回収し、それらを適切な手段を介して光電変換手段へ伝達し、第１の測定信号を供給し、同時に、場合に応じて、捕捉された多スペクトル光束のごく一部を、３原色の各強度を決定し、第２の測定信号を供給する第２の解析手段のほうへ持って行くこと、移動する反射部材の運動を特に制御するコンピュータ化された処理管理ユニットの領域で前記第１および任意には第２の測定信号を処理すること、前記移動する基本測定ゾーンの領域で反射された放射の取得をシークエンス化し、プログラミングされたデータと比較することによって前記解析装置によって送信された前記信号を処理および算定し、前記検査された物体のそれぞれの化学組成または前記物体内の化学物質の存在を決定することを含む。
【００８０】
前記検査方法を前に説明した仕分け機械で使用する場合、前記方法はまた、前記測定信号の処理結果に応じて送信させるためにユニットを処理および管理すること、物体の流れに対して前記検知ステーションの下流に配置された分離ステーションの排出手段を制御するためのモジュールへの信号を作動させること、および最後に、前記送信された作動信号に応じて前記コンベアの前記搬送支持平面上を移動する様々な物体のそれぞれを排出する、または排出しないことを含んでもよい。
【００８１】
本発明の追加の好ましい特徴によると、前記検知ストリップの各走査および対応する計測信号の処理が完了した際、場合に応じて過去の走査の測定信号を考慮しながら、一斉の作動信号が放出される。
【００８２】
本発明は、非限定例として与えられ、添付の図面を参照して説明する好適な実施形態を参照した以下の説明により、よりよく理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８３】
添付図面の、より具体的には図１から４の図中に示すように、物体２を自動的に検査するための機械は、それを通ってまたはその下を物体２の流れが通過する少なくとも１つの検知ステーション４を備える。この検知ステーション４は、特に、
コンベア３の搬送平面Ｐｃの方向へ電磁放射を加え、投光平面Ｐｅを画定するように前記放射を放出するための手段６であって、前記投光平面Ｐｅおよび前記搬送平面Ｐｃが、物体２の移動方向に対して横方向に延びる検知ライン７を画定している手段６と、
前記検知ライン７上の各点を周期的に走査し、この瞬間に走査された点の領域内に位置する基本測定ゾーン１２によって反射された放射を受光する受光装置８であって、前記検知ライン７と前記装置の光入力中心８”によって画定された平面が走査平面Ｐｂと称される受光装置８と、
走査基本測定ゾーン１２の領域内で反射された前記放射を少なくとも１つの解析装置１１、１１’へ伝達するための手段１０とを備える。
【００８４】
本発明によると、放出された放射は、投光平面Ｐｅの領域内に集中され、前記投光平面Ｐｅと走査平面Ｐｂは一致し、前記共通の平面Ｐｅ、Ｐｂは、搬送平面Ｐｃに対する垂線Ｄに対して傾斜される。この最終的な配置によって、空間反射を算定することが特に可能になる。
【００８５】
検知ライン７に関して「横方向」という用語は、コンベア３によって画定された搬送平面Ｐｃの全幅にわたって、好ましくは、物体２の移送方向に対して直角にかつ垂直に延びることを示しているが、他を排除するものではない。
【００８６】
平面状の搬送支持面の場合はその表面にあり、非平面状の支持面（たとえば果物用の個別移送のための）の場合はチェーンに取り付けられたホイールなどである搬送平面Ｐｃは、前記物体の移動を特徴付ける中間面に対応することになる。
【００８７】
以下の説明は、本発明による検査機械を含む仕分け機械の実用的な実施形態に対応しているが、それに限定されるものではないことを理解されよう。これらを、添付の図１から８を参照にして説明する。
【００８８】
検知ステーション４は、これら２つの機械と同一であり、仕分け機械はまた、分離ステーション５を備えることも理解されよう。
【００８９】
図１は、化学組成または物質によって自動的に仕分けするための機械１の一般的な構造を示している。物体２は、搬送手段すなわちコンベア３上を高速（２〜３ｍ／ｓ）で移動し、それによって物体２は単一の層に実質上広げられる。コンベア３の表面は濃い色であり、その構成材料（一般に無光沢の黒いゴム）は、認識される材料または化学的化合物とは異なるように選択されている。
【００９０】
これらの物体２は、検知ステーション４の領域内で定義された検知領域を通過する。この領域は、広い（可視および赤外）スペクトラムを有する投光手段６によって実質上限界を定められ、それによって効率的に検知するために細いストリップの形状のゾーン７’を標的として照射することができるように反射板６’を介して光束を集中させる。ゾーン７’の幅は２５〜４０ｍｍである。
【００９１】
ゾーン７’は、コンピュータ２３によって制御された、ゾーン７’の構成基本ゾーン１２’のそれぞれに向かって測定を周期的に方向付ける振動鏡８’を用いて高速で解析される。ゾーン７’の完全な走査サイクルは、約８ｍｓかかる。この周期中、コンベア３は、前記ゾーン７’の幅に実質上等しい距離だけ進行し、したがって検知の「抜け」はない。コンベア３の、または移動する搬送平面Ｐｃの各点が解析される。
【００９２】
鏡８’によって収集された光が、光ファイバ１０”の束１０の入口オリフィス１０’上の、集束手段９を形成するレンズによって集束される。束１０は、２つの部分に再分割される。第１の部分は、第１の解析装置１１の一部を形成している分光計１４へ光束の大部分を持って行き、近赤外線領域（ＮＩＲ）にあるその構成波長によって光束のこの部分を再分割する。適切に選択された少ない数ｎのＰＬＯ（波長領域）が、大きなユニット表面積を有するフォトダイオードＮＩＲの形状の変換手段１６を含むモジュールへ、および増幅ステージへ伝達される。このモジュールは、光信号を同数のアナログ電子信号に変換し、電子信号はその後コンピュータ２３によって解析される。
【００９３】
束１０の第２の部分が、色検知モジュールに対応する第２の解析装置１１’へ運ばれる。このモジュールは、フィルタリングによって赤、緑および青の成分を分離し、その後光信号を電子信号に変換し、増幅することを可能にする。変換された後、出力信号もまたコンピュータ２３によって解析される。
【００９４】
コンピュータ２３は、排出されるか排出されない物体のカテゴリを定義することができるように、過去のすべての情報を結合し、分離ステーション５およびノズル列の形状の排出手段５’のそれぞれを制御モジュール２４を用いて制御する。
【００９５】
吹き飛ばされた物体２’は、受け部２５内を終点とする。一方、吹き飛ばされなかった物体２”は、この受け部の前に直接落下する。明らかに、この構成が唯一の解決法とは限らない。ノズル５’を、コンベア３の上方に同様に配置し、したがって、分離される物体２’を吹き落とすこともできる。この第２の構成は、ある用途で利点を有する。
【００９６】
機械１の第１の決定的な利点は、反射された光を受光するための装置（鏡８’およびレンズ９’アセンブリ）が、たとえばコンベア３のマット表面へ、対応する搬送平面Ｐｃの幅全体にわたって物理的には延びておらず、単体の装置であり、コンベア３の中間線の中央にのみ設置されていることである。このことによって、検知ゾーン７’を通る信号の一様性を損なう様々な受光点間の不均一性が防止される。
【００９７】
機械１の幾何形状の第２の決定的な利点は、検知ゾーンが排出ノズル５’の列に可能な限り近く配置されていることである。検知／排出距離ｄは、適切なコンピュータ手段によって約１００ｍｍまで制限されてもよい。このことによって、物体の排出の前にマット上に物体が不安定に配置される可能性が最小化される。距離は、ソフトウェア処理時間によってのみ制限され、処理時間は、測定部の単一の線またはおそらくは２つのみの隣接する線からの情報に関連しているため極めて高速である。この距離は、前に説明した知られている平面状の光束機械における距離よりもずっと小さい。
【００９８】
このように短い距離ｄによって、決定の前の各物体の２次元解析が可能にはならないことに当業者なら気づくであろう。長さ３００ｍｍの長い瓶などの細長い物体の場合、物体の先端のノズル５’を駆動する決定は、同物体の後端が完全に解析される前に行わなければならない。しかし、この制限は、検知または排出に著しく損害を与えることはない。
【００９９】
添付図面の図１、２および３を特に参照にして、投光手段をここで詳細に説明する。
【０１００】
望まれる目的は、物体が干渉することなく循環することを可能にするように、ランプを循環する物体２から十分に遠くに動かさなければならないという制約条件で、最大の光を検知ゾーン７’上にもたらすことである。ランプとマットの間は約５０ｃｍであることが望ましい。光の量は、色温度３４００Ｋのハロゲンランプを参照にして、電力Ｗ／ｃｍ^２での合計で算定される。
【０１０１】
最も簡単で、最も広く使用されている解決法であるため、考えられる様々な投光技術の中で、１組の定置ハロゲンランプが選択された。しかし、従来では、光を著しく散乱させる工業用スポットライトが使用されている。
【０１０２】
これらの商業用スポットライトを使用することは、小さな開口角でさえも、多数の個別のランプを必要とし、最終的に低密度の光となる。
【０１０３】
これらの知られている手段に付随する欠点を克服するために、発明者らは、マット３上で同じ高さにアラインメントされ、楕円形反射板６’に付随した放射部材としての精細なハロゲンチューブ６’を基にした投光を開発した。このタイプの反射板６’は、ハロゲンチューブ６”がその焦点Ｆのうちの一方に配置された場合、光が他方の焦点Ｆ’上に完全に収束することを可能にする。その実用的な実施形態で、機械１に適した寸法を得るためには、楕円形は、以下のパラメータを有するべきである。
長半径ａ＝３００〜４００ｍｍ
約８５〜９２％の離心率
【０１０４】
反射板６’の製造は、良好な動作のために極めて正確でなければならないが、放物面鏡などの円対称の従来型の反射板よりは容易である。折り曲げによって作製することができる展開可能な表面が、この場合得られる。
【０１０５】
好ましくは、機械は、Ｆ’が移動する物体の平均厚さに対応する高さ（Ｈ）でコンベアマット３の数センチメートル上方に配置されるようにしてアセンブリされる（Ｈ＝２５〜５０ｍｍ）。
【０１０６】
上記に述べたような投光手段６の実施形態について、発明者らは、図３に示すような、真空によって分離された２枚のかなり長い反射板６’を用いることによって最良の強度分布が得られることを見出した。また、マット３の端部での光の損失を避けるために、必要に応じて、鉛直方向の平面反射板または反射壁１３および１３’が、これらの端部に追加される。これらの端部は、光をマットのほうへ戻す。
【０１０７】
したがって、簡単で、低価格な、少数のランプでのレイアウトが得られ、光のすべてが、解析される狭いストリップ上に集中する。ストリップは、８００ｍｍ×４０ｍｍであり、検知ゾーン７’を含み、それを中心としている。
【０１０８】
１００電子Ｗの２つの部材では、得られる平均密度は、２×１０００／（８０×４）≒６Ｗ／ｃｍ^２であり、これは、昼間の太陽光の約６０倍の大きさである。このような集中は、その燃焼を防止するために高速で移動するマット３のみに適している。前記マットが停止した場合、投光を自動的に遮断するために、電子的安全装置が設けられている。
【０１０９】
添付の図面の図１、２および４を参照すると、検知ゾーン７’の領域で反射された光の受光および伝達をするための手段８、９、１０を、より詳細に説明する。
【０１１０】
物体は、移動する基本測定ゾーン１２を用いて、ゾーン７’内で約４０〜８０の基本表面を解析されることになる。基本表面１２’は、１０×２０〜２０×２０ｍｍの寸法を有する矩形の形状を有する。このような基本表面１２’を、以下で「ピクセル」と呼ぶ。前記ピクセルのすべては、検知ゾーン７’に対応している。
【０１１１】
必要なセンサの数を最小にするために、本発明者は、すべてのピクセルを順次走査する、移動式アセンブリを選択した。したがって、測定が極めて高速で実施される場合、単一のセンサがすべての測定を可能にする。
【０１１２】
好ましい解決法は、直径３０ｍｍの振動する鏡８’である。この鏡は、検知ヘッド８に取り付けられ、図４Ａに示す位置の間を角振幅ｃで振動する。瞬間角度デルタ（図４Ｃ）に応じて、鏡は、ピクセル１２’からの光を固定レンズ９のほうへ戻し、固定レンズ９は、光を光ファイバ１０”の束１０内へ集束させる。図４を読みやすくするため、ピクセル１２’を点として示した。
【０１１３】
１秒当たりの測定数は、マット３の移動速度および選択されたピクセルサイズの関数として得られる。したがって、たとえば、２０ｍｍ×２０ｍｍのピクセルでは、８００ｍｍの幅にわたる１ライン当たり４０の測定である。２．５ｍ／ｓの移動速度では、１秒当たり２０ｍｍ幅の１２５ラインである。したがって、１２５×４０＝５０００測定／秒であることがわかる。さらに、幾何学的な理由で、振動の交番の半分のみが利用される。個々の測定の継続時間は、したがって、１／（５０００×２）＝１０^−４秒＝１００μｓである。
【０１１４】
この走査の観点では、鉛直でない角度の光の戻りが許容される。したがって、鏡８’の十分高い高さを、検査フィールドＣの角度ｂを６０°以下の値に制限するために選択しなければならない。経験によって、幾何学的な照準誤差がこれらの角度に許容可能であることが示されている。回転する鏡の角度αの変動が、反射されたビームの位置での２×αの変動として表されるとき、したがって、平面鏡は角度の半分にわたって、すなわち全体として３０°振動することができる。
【０１１５】
レンズ９は、検査の場Ｃ（角度ｂ）に干渉することなく、鏡８’の下にできる限り遠くに配置されている。レンズ９は、コンベアマット３の上方であまり低くするべきでもない。
【０１１６】
マット３の上方の中央に空の空間を有する光の設計が、鏡８’の走査の振動平面Ｐｂ（検査フィールドＣを含む）を、投光平面Ｐｅ（焦点ＦおよびＦ’を含む平面）と一致させ、検知ゾーン７’の中間軸を通過させるために使用される。寸法および配置を適切に選択すると、測定ゾーン（角度ｂ）は、反射板６’のチューブ６”と干渉しない。
【０１１７】
この設計は、物体の高さがいかなるときでも、照射されるゾーンと解析されるゾーンが同一であるため、かなりの高さ（高さ２００ｍｍに至る）の物体２を解析するために極めて有利である。
【０１１８】
物体の表面が点Ｆ’から離れた場合、投光および測定スポットにはもはや収束されないが、光の強度が実質上同一のままであるため、ピクセルの解像度の減少にもかかわらず、検知の信頼性は高い。実際、投光はより広い領域にわたってよく分散されるが、それと同時に、物体がハロゲンチューブに接近し、したがって、強い直接の光束を受け、鏡と物体の間の距離が減少し、これによって、鏡８’上で受光される密度が増加する。
【０１１９】
知られている同一平面でない装置の設計では、高い物体を効率的に投光するために広い角度にわたって光を分散させなければならず、有効強度は、同じ量だけ減少する。
【０１２０】
回収された反射光束内で、情報が乏しい鏡の光線が考慮されるのを防止するために、投光手段６と振動する鏡８’の共通平面（投光平面Ｐｅおよび走査平面Ｐｂ）が、搬送平面Ｐｃの垂線に対して角度アルファだけ傾斜される。したがって、最も近い鏡の光線とセンサの軸（鏡８’／レンズ９／オリフィス１０’を含む軸）の間に角度ガンマがあることがわかる。この角度ガンマは、少なくとも５°、高い安全性のためには好ましくは１０°より大きくなければならない（添付図面の図２参照）。
【０１２１】
逆に、過度の傾斜アルファによって、センサが収集した有用な光の質が低下する。良い折衷案は、約２０°の角度アルファであると思われる。
【０１２２】
レンズ９は、コンベアマット３から大きな距離にあるときさえも、解析されたピクセル１２’のサイズを制限する働きをする。
【０１２３】
これは、オリフィス１０’にある対応する束の端部がレンズ９の上流側の焦点距離のわずかに下流に配置されているとすると、ファイバ束１０の入口オリフィス１０’で解析されるピクセル１２’の鮮明な画像を与える。倍率、すなわちピクセル１２’のサイズと束１０の入口１０’のサイズの間の比率は、レンズに対する距離の比率に等しい。
【０１２４】
これらの条件の下で、収集された光の束は最適である。実際、収集された光束が鏡とコンベアの間の距離にほぼ無関係であり、同じ光の下で、光学系なしでコンベアの近傍に配置された同じ表面積を有するファイバ束によって収集された光束と同一であることを数学的に示すことができる。
【０１２５】
上述の既存の単一材料の機械は、３から６の適切に選択されたＰＬＯを使用している。ＰＬＯは、中心波長値とスペクトル幅によって定義される。たとえば、１４２０ｎｍを中心とし、２０ｎｍの幅を有するＰＬＯは、１４１０から１４３０ｎｍの間のすべての波長の範囲である。３から６のＰＬＯを使用することは、所与の製品を他のすべてのものから区別するために事実上十分である。廃棄物内に共通に見出される材料の範囲、すなわち、
主なプラスチック材料、ＰＥＴ、ＰＶＣ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＰ、ＰＡＮ、ＰＥＮ
いわゆる「加工」プラスチック、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ、ＰＡ６、ＰＡ６．６、ＰＵ、ＰＣ
食品パック（テトラパック）、ボール紙、その中にセルロースが検知される
スペクトル特徴のないその他の製品、金属およびガラス
を同時に認識するには不十分であることが、実験によって示された。
【０１２６】
ＰＬＯを分離するために様々な技術を使用してもよい。
干渉フィルタ
ＡＯＴＦ（音響光学チューナブルフィルタ）
回折格子
【０１２７】
発明者は、試用および試験され、物理的運動から自由でありここで関心のあるスペクトルの６０から９０％の、極めて良好な光出力を有するため、第３の解決法を適用した。
【０１２８】
以下の説明は、添付図面の図５および６を参照にしている。
【０１２９】
回折格子では、光は、波長に応じて、出力スロットを通って虹のように分散される。格子は、ｎｍ表現の波長の変化と、ｍｍ表現の出口スロット上の距離の間の比である分散を特徴とする。良い解析結果を得るために、発明者は、２０ｎｍ／ｍｍから３０ｎｍ／ｍｍの間の分散を選択した。
【０１３０】
光ファイバ１０の束は、ピクセル１２’から受光した反射光を、オリフィス１０’を備える（ピクセルと同一の形状を有する）正方形断面の端部から、ファイバが精細な鉛直スロット１７’内に再配置された分光計１４の入口スロット１７へ搬送すること（多スペクトル光束１４’）を可能にする。
【０１３１】
格子１４’の出口で選択された各ＰＬＯに対する入口スロット１７の像は、入口と同じ形状および寸法のスロット１７’である。様々なＰＬＯに対応する様々な基本光束１４’’’が、出口スロット１７’によって収集される。送受光手段１５を形成しているファイバ束１５’の格子が、この領域内に設けられ、これらのファイバは、他方の端部で円形１５”に再構成され、ファイバのそれぞれが、約１ｍｍ^２の作用表面積を有するＩｎＧａＡｓ製のフォトダイオード１６の接点に固定される。
【０１３２】
有利には、ＰＬＯのスペクトル幅は固定され、約５ｎｍであり、このことによって、同一のフォトダイオードを使用することが可能になる。しかし、対応する表面積（たとえば、約２ｍｍ^２のフォトダイオード表面積の場合、２列の接着された光ファイバによる１０ｎｍのスペクトル幅）を有するフォトダイオード１６と結合された異なる断面の束１５を構成することもできる。したがって、必要に応じて、受光された光束を増加させる、すなわち解像度を精細にすることができる。
【０１３３】
上記で説明したアセンブリにより、光の量は１度しか分割されない。出口の束の数を２倍にした場合、それらのそれぞれが、元のアセンブリと同じ光を有する。
【０１３４】
本発明による機械１の構成によって、将来市場に出現するであろう新しい製品の検索を最適にするように容易にＰＬＯの選択を変更することが可能であることは、極めて有利である。
【０１３５】
図７および８に示し、適用された設計は、ＰＬＯの数が固定されている場合、選択されたＰＬＯを変更するための大きな柔軟性を提供する。以下の技術的解決法によって、アセンブリを容易に修正することが可能である。
【０１３６】
ファイバ束１５は、２つの部品１８および１９で作成された正確に機械加工された矩形のフェルールを有する。したがって、ファイバを破壊することなく取り扱うことが容易である。このタイプのフェルールは、光ファイバ１５’の端部を含みそれを遮蔽するくぼみ１８’を有する第１プレート１８から形成され、バックプレート１９によって閉じられる。
【０１３７】
フェルール間の最小間隔は、システムの解像度、すなわち、２つのＰＬＯ間の最小偏差を定義する（図８）。これは、これらのフェルールのサイズによって決定される。極端な場合、２つのフェルールのうちの一方の保護プレートまたはバックプレート１９を除去することができる。このことは、１０ｎｍの波長偏差を与える（図８）。
【０１３８】
高精度で（約＋／−０．１５μｍの公差）機械加工されたシム２２の組が、格子１４’の出口ゾーン内でフェルールの任意の位置を選択するために使用される。たとえば、５０００μｍのシムと２８０μｍのシムで、５２８０μｍの間隔という結果になる。
【０１３９】
フェルール１８、１９およびシム２２はすべて、適切な形状の矩形の保持ボックス２１内に固定された支持２０内に積層される。
【０１４０】
したがって、ＰＬＯの再構成は、単に、フェルール１８、１９およびシム２２を保持ボックス２１から取り外し、あるシムを異なる寸法のシムと交換し、最後にそれらをボックス内に再配置することを含む。作業は簡単であり、迅速であり（単一の作業セッション）、可逆である。
【０１４１】
変換手段１６のフォトダイオードは、所定の時間にその全表面上に入射する光子の数に比例した強度を提供する。この流れが、電圧に変化され、増幅されてから、コンピュータ２３へ送達される。
【０１４２】
増幅手段は、露光時間に比例する最終信号レベルを作製する積分要素を備えてもよい。それと等価な複数の方法も可能である。
【０１４３】
時間定数が、測定時間の約半分であるように調節された、単純ＲＣ（抵抗コンデンサ）フィルタ、
規則的な間隔で電荷蓄積容量を空にする電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、
デジタル変換後ソフトウェア内に移植された積分を計算する加算モジュール。
【０１４４】
発明者らは、第１の方法を好む。第１の方法は最も単純であり、コンピュータ処理システム２３に対して最も制約的でない。
【０１４５】
使用されるフォトダイオード１６の作用表面が、回収／伝達／解析アセンブリの全体設計を実際に決定する。実際に、関連するダイオード１６の表面よりも大きい回折格子１４’を形成する出口束１５を作製することは無意味である。追加の表面は、使用されないことになる。同様に、光の法則は、格子１４’の入口スロット１７の寸法が出口スロット１７’の寸法と同じであることを示している。光ファイバ１０の束は、明らかに、変わらない、すなわち約１ｍｍ^２の作用表面を保持する。最後に、前に述べたように、この束の入口オリフィス１０’の端部で受光される光束は、その表面積および搬送平面Ｐｃ（たとえばコンベア３のマットの表面）の領域内の光の強度のみに依存し、光学系８’および９の適切な寸法に支配される。
【０１４６】
前記のことの結果、物質を解析するための最終信号レベルは、以下の変数のみに比例する。
フォトダイオードの照射表面、
コンベアマット上の光の強度、
使用されるＰＬＯのスペクトル幅、
各測定の露光時間。
【０１４７】
したがって、バータイプの分光計で作成することができるよりもずっと高速であるだけでなく、ずっと精細である解析システムが、光の強度を最大にすること、ＰＬＯを狭く維持すること、および広い照射表面積を有するセンサ（フォトダイオード）を用いることによって得られる。
【０１４８】
図５は、図１と組み合わせて、第２の解析装置１１’（色の解析）の考えられる実施形態を示している。
【０１４９】
この第２の装置１１’もまた回折格子を使用して作成することができる。
【０１５０】
しかし、可視範囲では、波長選択性は、極めて精細である必要はない。６０ｎｍのバンド幅で十分である。また、３原色が人の目の知覚で固定されるため、柔軟性の問題はない。したがって、ＰＬＯは決して変わらない。したがって、回折格子を使用するのではなく、各受光ダイオードの前方に配置することができる色付きフィルタを使用することが、より簡単であり、よりコスト効果がある。それぞれ赤、緑、青に特有である、６Ｒ、６Ｖ，６Ｂフィルタが示されている。
【０１５１】
上述のフィルタに付随するフォトダイオード２７は、シリコン製であり、全可視領域をカバーする。この材料は極めて低価格であり、赤外領域でのＩｎＧａＡｓの約１００倍の極めて良好な検知感度を有する。この高い感受性のため、ダイオードの前方にファイバの束を持ってくることは無意味である。２００μｍの直径を有する１本のファイバだけで、十分な信号を与える。
【０１５２】
したがって、色の検知で使用するために束１０から３本の光ファイバを取り出すことで十分である。したがって、入口オリフィス１０’を備える端部は、約２０本のファイバを備えることになり、そのうちの１６または１７本は、分光計１４の入口スロット１７を貫通する端部に配置され、そのうちの３本は、解析デバイス１１’またはカラーモジュールを貫通する。有効な可視光の量の点では、色に対して１本のファイバを使用して、その光を３つのフィルタ上に分散させることも可能である。したがって、最大感受表面積は、分光計１４に接続された束１０の部分のために残される。
【０１５３】
シリコンフォトダイオード２７の後の、従来型の増幅ステージ（図示せず）によって、アナログ信号をコンピュータ２３内で収集するのに十分なレベルにすることが可能になる。
【０１５４】
明らかに、本発明は添付図面で説明し、図示した実施形態に限定されない。様々な要素の構成を特に参照にした、または本発明の保護範囲から逸脱しない技術的に等価なものと置き換えることによる、修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１Ａ】本発明による自動検査機械の概略図である。
【図１Ｂ】特に、上流検知ステーションおよび下流分離ステーションを備える本発明による自動分類機械の部分概略図である。
【図２】投光手段の、および検知ステーションの一部を形成する受光機ヘッドの反射手段の、傾斜を示す側面概略図である。
【図３】図１に示す機械の一部の、コンベア手段の移動方向と反対方向の部分透過図である。
【図４Ａ】本発明による機械の一部を形成する受光機ヘッドの機能部材、および反射部材の振動振幅および検知ゾーンの領域における走査結果の概略図である。
【図４Ｂ】検知ゾーンの走査中に移動する基本測定ゾーンの位置を示す図である。
【図４Ｃ】検知ゾーンの走査中に移動する基本測定ゾーンの位置を示す図である。
【図４Ｄ】検知ゾーンの走査中に移動する基本測定ゾーンの位置を示す図である。
【図５】回収伝達手段および解析装置の部分構造概略図である。
【図６】回収伝達手段および解析装置の部分構造概略図である
【図７】第１の解析装置の一部を形成する分光計の出力スロット内に取り付けられた回収伝達手段の進入用端部の部分前立面図である。
【図８】回収伝達手段の２つの隣接する入り口端部部分の特定のアセンブリの詳細図である。

Claims

コンベアの搬送平面上をまたは搬送平面を覆って実質上単層で移動する物体を自動的に検査し、これらの物体をその化学組成によって区別するための機械であって、前記機械が、物体の流れがそれを通って通過するかまたはその下を通過する少なくとも１つの検知ステーションを備え、前記検知ステーションが、特に、
前記搬送平面の方向に電磁放射を加え、投光平面を画定することができるように前記放射を放出するための手段であって、前記投光平面と前記搬送平面の交線が、物体の移動方向に対して横方向に延びる検知ラインを画定する手段と、
前記検知ライン上の各点を周期的に走査し、この瞬間に走査された点の領域内に配置された基本測定ゾーンによって反射された放射を受光する受光装置であって、前記検知ラインおよび前記装置の光学的入力中心によって画定された平面が、走査平面とされる受光装置と、
少なくとも１つの解析装置に、前記走査基本測定ゾーンの領域で反射された前記放射を伝達するための手段とを備える機械であって、
放出された放射が、投光平面（Ｐｅ）の領域内に集中すること、および前記投光平面（Ｐｅ）および前記走査平面（Ｐｂ）が一致し、共通の平面（Ｐｅ、Ｐｂ）が、前記搬送平面（Ｐｃ）の垂線（Ｄ）に対して傾斜していることを特徴とする機械。
受光装置（８）が、光入力中心（８”）を担持し、走査している基本測定ゾーン（１２）の領域内で反射された放射を直接受光し、それが移動する前記基本測定ゾーン（１２）の寸法に実質上等しい、好ましくは実質上大きい寸法を有する、移動する反射部材（８’）を備えることを特徴とする請求項１に記載の機械。
印加手段（６）が、広スペクトル投光手段から成り、前記加えられた放射が、可視領域と赤外領域の電磁放射の混合物から成ること、および前記投光手段（６）が、前記基本測定ゾーン（１２）によって周期的に走査される横方向検知ストリップ（７’）上の前記搬送平面（Ｐｃ）の領域内に前記放出された放射を集中させ、その長手方向中立軸が前記検知ライン（７）に対応している部材（６’）から成ることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の機械。
放射を加えるための前記手段（６）が、前記物体（２）の移動方向に対して横方向に並べて配置された２つの互いに離隔された印加ユニットから成り、各ユニットが、楕円形断面の所定の形状の反射板の形状の部材（６’）と結合された細長い放出部材（６”）を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の機械。
各細長い放出部材（６”）が、それに付随する楕円形反射板の近いほうの焦点（Ｆ）の領域内に実質上位置決めされ、放射を加えるための前記手段（６）が、位置決めされ、前記反射板（６’）が、第２の、遠いほうの焦点（Ｆ’）が、仕分けされる前記物体（２）の平均高さ（Ｈ）に実質上対応する前記搬送平面（３）からある距離に配置されるような形状および寸法にされ、前記焦点（Ｆ、Ｆ’）が前記投光平面（Ｐｅ）内に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の機械。
前記印加手段（６）によって放出された放射を反射する壁（１３、１３’）が、前記コンベア（３）の横方向縁部に沿って、特に前記検知ストリップ（７’）の端部の領域に配置され、実質上前記印加手段（６）の高さまで水平および鉛直方向に延びている、請求項３から５のいずれかに記載の機械。
受光装置（８）が、一方では、前記コンベア（３）の前記搬送平面（Ｐｃ）に対して実質上中央に配置され、移動する基本測定ゾーン（１２）を半振動の間に前記検知ストリップ（７’）全体を検査するために十分な範囲での枢動によって振動する平面鏡の形状である移動する反射部材（８’）を、他方では、前記検知ストリップ（７’）の基本部分によって反射され、前記振動する鏡（８’）によって前記手段（９）の方向に伝達された放射の部分を集束させるための手段（９）を担持している受光ヘッドの形状であり、前記ヘッド（８）もまた、前記手段（９）によって集束された後、少なくとも１つのスペクトル解析装置（１１、１１’）のほうへ放射の前記部分を伝達するための前記手段（１０）の前記入口オリフィス（１０’）を有する端部を担持することを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の機械。
前記集束手段（９）および前記連続伝達手段（１０）が、前記走査平面（Ｐｂ）内に配置された前記振動する鏡（８’）の検査場（Ｃ）の外側に配置され、前記鏡（８’）／集束手段（９）／入口オリフィス（１０’）のアラインメント軸が、前記走査平面（Ｐｂ）内に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の機械。
移動する反射部材を形成する振動する平面鏡（８’）が、放射（６）を加えるための手段を形成する２つのユニットの間に、前記ユニットが、前記鏡（８’）の検査場（Ｃ）に干渉しないような相対的配置で配置されていることを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載の機械。
前記伝達手段（１０）が、光ファイバ（１０”）の束から成り、前記反射された放射をその様々なスペクトル成分に分解し、前記仕分けされる物体の物質特性である波長を有する前記成分のいくつかの強度を決定する解析装置（１１）に、前記光ファイバの全部または大部分が接続されており、前記光ファイバ（１０”）が、前記入口オリフィス（１０’）の範囲内で正方形または矩形の断面構成を有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の機械。
前記光ファイバ（１０”）のビーム（１０）の少数が、３原色のそれぞれの強度を検知する解析装置（１１’）に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の機械。
前記解析装置（１１）が、一方では、基本測定ゾーン（１２）から受光された多スペクトルの光束（１４”）を、その様々な構成スペクトル成分に、特に赤外線範囲に分解する回折格子（１４’）を備える分光計（１４）から成り、他方では、様々な不均一に離隔されたスペクトル範囲に対応する基本光束（１４’’’）を回収して伝達し、区別される物体（２）の化学物質および化合物を特徴付けるための、たとえば光ファイバの個別の束の形状の手段（１５）から成り、最後に、前記基本光束（１４’’’）のそれぞれのためのアナログ信号を送達する光電変換手段（１６）から成ることを特徴とする請求項１０に記載の機械。
多スペクトルの光束（１４”）が、入口スロット（１７）の領域の前記分光計（１４）内に導入されること、および前記基本光束（１４’’’）が、前記入口スロットと同一な形状および寸法を有し、回収されるスペクトルの分散率および範囲に応じて配置された出口スロット（１７’）の領域で回収され、前記伝達手段（１０）を形成している前記ファイバ束の主な構成要素のファイバ（１０”）の出口の端部部分および回収および伝達手段（１５）の前記光ファイバ（１５’）の入口のための端部部分が、同一の線形構成を有し、それぞれ入口スロット（１７）および出口スロット（１７’）に取り付けられていることを特徴とする請求項１２に記載の機械。
前記回収および伝達手段（１５）を形成している前記束の前記光ファイバの入口のための端部部分（１５’）が、好ましくは、アセンブリおよび前記分光計（１４）の本体内の前記ファイバ（１５’）のための位置決め支持物（２０）を形成するように保持およびロッキングバックプレート（１９）に結合された適切な受けくぼみ（１８’）を備える薄いプレート（１８）内に取り付けられていることを特徴とする請求項１３に記載の機械。
前記分光計（１４）の本体が、前記支持物（２０）を滑動によって位置決めし、積み重ねによって設置する、前記支持物（２０）のロッキングによる、任意には、記録される前記基本光束（１４’’’）の衝撃ゾーンに対応する位置に前記支持物（２０）を位置決めすることができるような適切なシム（２２）の挿入による、剛性の支持受け構造（２１）を備えることを特徴とする請求項１４に記載の機械。
特に前記移動する反射鏡（８’）の、任意には前記コンベア（３）の運動を制御し、前記移動する基本測定ゾーン（１２）の前記領域内で反射された前記放射の取得をシークエンス化し、たとえばプログラムされたデータとの比較によって、前記検査される各物体（２）の化学組成または前記物体（２）内での化学物質の存在を決定し、または場合に応じて、前記決定の結果と前記物体（２）の空間位置の決定とを相関させることによって、前記解析装置（１１、１１’）によって送信された信号を処理および評価する、コンピュータなどの前記検知ステーション（４）の動作を処理し管理するためのユニット（２３）も備えることを特徴とする請求項３から１５のいずれかに記載の機械。
前記検知ストリップ（７’）が、中央軸に対して垂直に、かつ前記コンベア（３）の前記搬送平面（Ｐｃ）の幅全体にわたって横方向に延びている狭い幅の細長い矩形表面の形状を有することを特徴とする請求項１６に記載の機械。
コンベア上を実質上単層で移動する物体をその化学組成によって自動的に仕分けするための、前記検知ステーションによって実施された前記測定および／または解析の結果に応じて前記物体を能動的に分離するための下流側のステーションと機能的に結合された上流側検知ステーションを備える機械であって、前記検知ステーション（４）が、請求項１から１７のいずれかに記載の検知ステーションであることを特徴とする機械。
前記検知ステーション（４）または動作を処理し管理するためのそのユニット（２３）が、前記解析の結果に応じて前記能動的分離ステーション（５）と横方向にアラインメントしている排出手段（５’）のための制御モジュール（２４）へ作動信号を送信し、移動する基本測定ゾーン（１２）によって横方向検知ストリップ（７’）の各完全な検査の後に、一斉の作動信号が放出されることを特徴とする請求項１８に記載の仕分け機械。
前記検知ライン（７）が、気体、好ましくは空気のジェットを送達するノズル列の形状であり、たとえば上昇による排出手段（５）から、たとえば３０ｃｍなどのごく近傍に配置されていることを特徴とする請求項１８または１９のいずれかに記載の仕分け機械。
検査される物体の流れを、少なくとも１つの検知ステーションを通って通過させるかまたはその下を通過させること、
投光平面を定義することができるように、対応する印加手段を介して搬送平面のほうへ電磁放射を放出し、前記投光平面および前記搬送平面の交線が、前記物体の移動方向に対して横方向に延びる検知ラインを画定すること、および
任意の瞬間に、この瞬間に走査された点の領域内に配置された基本測定ゾーンによって反射された放射を受光する受光装置を介して前記検知ライン上の任意の点を周期的に走査することを含み、前記検知ラインと前記装置の光学的入力中心によって画定された平面が走査平面とされており、さらに、
走査基本測定ゾーンの領域内で反射された前記放射を、適切な伝達手段を介して少なくとも１つの解析装置へ伝達することを含む、
コンベアの搬送平面上をまたは搬送平面を覆って実質上単層で移動する物体を自動的に検査し、これらの物体をその化学組成によって区別することを可能にする方法であって、
放出された放射が、前記投光平面（Ｐｅ）の領域内に集中されること、および前記投光平面（Ｐｅ）および前記走査平面（Ｐｂ）が結合され、共通の平面（Ｐｅ、Ｐｂ）が、搬送平面（Ｐｃ）に対する垂線（Ｄ）に対して傾斜していることを特徴とする方法。
好ましくは可視および赤外線領域内の放射を、基本測定ゾーン（１２）によって周期的に走査され、その長手方向中心軸が前記検知ライン（７）に対応している横方向検知ストリップ（７’）上の搬送平面（Ｐｃ）の領域内に集中させ、それによって、前記検知ストリップ（７’）の全表面にわたって実質上一様である高強度の放射を得ることを含むことを特徴とする方法。
反射部材（８’）を形成している平面鏡の枢動振動によって移動する基本測定ゾーン（１２）を備える検知ストリップ（７’）を順次走査すること、基本測定ゾーン（１２）を起点とする光束を、光ファイバ（１０”）の束の形状の伝達手段（１０）の入口オリフィス（１０’）上に集束させること、捕捉された多スペクトルの光束（１４”）の大部分を、第１の解析手段（１１）の部分を形成する分光計（１４）の入口スロット（１７）のほうへ持って行くこと、この光束（１４”）を、その様々な基本スペクトル成分（１４’’’）に分解すること、出口スロット（１７’）の領域内の特定の狭い波長領域に対応するこれらの成分のいくつかの光束を回収し、それらを適切な手段（１５）を介して光電変換手段（１６）へ伝達し、第１の測定信号を供給し、同時に、場合に応じて、捕捉された多スペクトル光束（１４”）のごく一部を、３原色の各強度を決定し、第２の測定信号を供給する第２の解析手段（１１’）のほうへ持って行くこと、移動する反射部材（８’）の運動を特に制御するコンピュータ化された処理管理ユニット（２３）の領域で前記第１および任意には第２の測定信号を処理すること、前記移動する基本測定ゾーン（１２）の領域で反射された放射の取得をシークエンス化し、プログラミングされたデータと比較することによって前記解析装置（１１、１１’）によって送信された前記信号を処理および算定し、前記検査された物体（２）のそれぞれの化学組成または前記物体（２）内の化学物質の存在を決定することを含むことを特徴とする請求項２１または２２のいずれかに記載の方法。
前記測定信号の処理結果に応じてユニット（２３）に送信させること、物体（２）の流れに対して前記検知ステーション（４）の下流に配置された分離ステーション（５’）の排出手段（５’）を制御するためのモジュール（２４）への信号を作動させること、および最後に、前記送信された作動信号に応じて前記コンベア（３）の前記搬送支持平面（Ｐｃ）上を移動する様々な物体（２）のそれぞれを排出する、または排出しないことを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
前記検知ストリップ（７’）の各走査および対応する計測信号の処理が完了した際、場合に応じて過去の走査の測定信号を考慮しながら、一斉の作動信号が放出されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。