JP2018529927A - 分類装置用の光源 - Google Patents

Abstract

分類装置用の光源が記載されており、光源は、電気的に結合される複数のモジュールを有する発光体を含み、複数のモジュールは、それぞれのモジュールの時間的、空間的、およびスペクトル的な通電をパラメトリックに制御するために、コンピュータネットワークによって選択的に通電され得る複数の発光ダイオードをさらに含み、光源はさらに光拡散部材を含み、光拡散部材は、発光体に対して離間して配置され、可視光または不可視光を通過させて、実質的に均一にする。【選択図】図１

Description

本発明は、分類（選別、仕分け）のための方法および装置を実施するために使用される発光体に関し、より詳細には、分類装置が、最大で８つ以上の同時チャネルデータを含み、さらに色、偏光、蛍光、テクスチャ、半透明性、および特徴空間の多くのアスペクトまたは特性を含む他の情報を含むマルチモーダルマルチスペクトル画像を生成することができるように制御される発光体であり、さらに識別および特徴および欠陥検出のために物品の画像を表すのに使用され得る発光体に関する。

種々のタイプのカメラを利用することによって分類される物品の特徴を撮像することに伴う問題は周知である。この点に関して、ラインスキャンカメラを含むカメラ画像は、通常、レーザスキャナもしくはＬＩＤＡＲ、および／または飛行撮像時間と組み合わされ、３次元表示のために使用され、さらに深さおよび距離を認識するために、さらに移動する物品などを追跡するために使用される。このような装置は、様々な設計の分類装置において、分類される製品の流れの中で許容可能な物品または製品と許容不可能な物品または製品とを識別するために採用されており、したがって、分類装置は、食品プロセスなどのようにエンドユーザにとってより有用である均一な最終製品流を生成するために、望ましくない物品を除去することができる。製品流の強化された分類を達成するための方法および装置は、同時係属中の２０１４年６月２７日に出願された米国特許出願第１４／３１７，５５１号に記載されている。この同時係属中の出願の教示は、参照により本明細書に組み込まれる。現在係属中の出願に概説されている当業界が抱える問題は、利用可能である先行技術を利用することによって克服することが困難である。

これまでに様々な先行技術の装置および方法が使用され、それらは様々な程度の効果を上げたが、食品加工業者などの様々な業界は、さらに高品質の製品、または様々な市場セグメントへのその後の供給のための異なる品質等級を有する最終製品を生成するために、流れの中を移動する製品または物品の違いを区別するための高度な手段を求めている。これまで使用されていた様々な先行技術の装置および方法に伴う不利益を回避する分類装置用の光源が、本出願の主題である。

本発明の第１の態様は分類装置用の光源に関し、その光源は、動作可能に結合され、さらに所定の空間パターンで複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を搭載した複数（多数）のモジュールを有する発光体であって、発光体のそれぞれのモジュールは、コンピュータネットワークと動作可能に結合され、コンピュータネットワークによって送信されるコマンドに応答する制御電子装置を有し、制御電子装置と協働して動作するコンピュータネットワークは、所定の特性を有する発光（発光放射；ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を放射するよう、それぞれのモジュールおよび個々のＬＥＤの時間的、空間的およびスペクトル的な通電および通電停止をパラメトリックに制御（パラメータ制御）する、発光体と；発光体に対して離間して配置され、発光を通過させて発光を略均一にする光拡散部材と、を含む。

本発明のさらに別の態様は、分類装置用の光源であり、互いに嵌合（ｍａｔｉｎｇｌｙ）して動作可能に協働する複数のモジュールから形成される線状ＬＥＤ発光体を含む光源に関する。

本発明のこれらの態様および他の態様については、以下でより詳細に説明する。

本発明の分類装置用の光源の簡略化した概略図であり、製品流を分類するための装置に対して動作可能な向きに配置された光源の概略図である。

本発明の光源の一形態の部分斜視図である。

本発明の分類装置で使用するために部分的に組み立てられた光源の部分側面斜視図である。

本発明の光源の一形態の拡大垂直横断面図である。

本発明の分類装置用の光源の第２の形態の拡大垂直横断面図である。

本発明の光源の非常に簡略化された図であり、新規な本発明によって放射された光ビームを示した図である。

本発明の分類装置用の光源は、図１およびそれ以降の図において参照番号１０で概略的に示されている。図１に示されているように、本発明の光源は、概略的に示されている分類装置１１と併用され、分類装置１１は、連続コンベヤ１２を含む。連続コンベヤは、上部製品支持フライト１２Ａを有する。連続コンベヤはさらに、取入端１３と、反対側の排出端１４とを有する。連続コンベヤ１２は、取入端１３と排出端１４との間の移動のために、上部フライト１２Ａ上の製品流１５を支持する。製品流１５は、分類される（分類対象となる）個々の物品１６を含む。分類される個々の物品１６は、許容可能な物品または製品１６および許容不可能な物品または製品１６を含み得る。光源１０は、選択的に通電されたときに、後述するように、電磁放射線を放射するように動作可能であり、それは分類装置１１が個々の物品１６の特徴を区別することができるのに有用であり、それによって下流側の分類決定を行うことができ、許容不可能な物品１６を製品流１５から除去することができる。この分類作業または動作を実施する方法は、同時係属中の２０１４年６月２７日に出願された米国特許出願第１４／３１７，５５１号に記載されている。この同時係属中の米国特許出願の内容は、本明細書内に参照によって組み込まれ、記載されているその発明の利点を達成するための考察に関しては、本願においては詳細に示されていない。

本発明を利用する分類装置１１は、いくつかの画像取込装置２０を含み、画像取込装置２０は、製品流１５の上下いずれにも配置され、製品は、分類される個々の製品または物品１５が連続コンベヤ１２の排出端１４から離れると、自由落下経路へと解放される。本発明の光源１０に加えて、分類装置１１は、レーザスキャナ３０を含み、レーザスキャナ３０は、物品または製品が連続コンベヤの排出端１４から離れた後に自由落下するときに、製品流１５の移動経路を横切って往復する電磁放射線の移動ビームを生成するように動作可能である。図１に示されているように、本発明の光源１０、画像取込装置２０およびレーザスキャナ３０は、コンピュータネットワークまたはコントローラに制御可能に結合され、コンピュータネットワークまたはコントローラは、図１内では参照番号４０で概略的にのみ示されている。このコンピュータネットワークまたはコントローラ４０は、エンドユーザの要求に応じて、イーサネット（登録商標）接続またはワイヤレス技術によって光学分類装置１１に結合され得る。本明細書で後述する構成では、本発明の光源１０は、光源１０の外部の位置に設置可能なイーサネット（登録商標）コントローラによって選択的に制御され、通電される。後述するように、各々のイーサネット（登録商標）コントローラは、以下の段落で説明するように、最大で２つの個々の光源１０を制御することができる。しかしながら、光源１０を動作させるイーサネット（登録商標）接続は、可視光若しくは不可視光の形態の電磁放射線、略連続的出力の電磁放射線、またはチャネルごとに決定される独立した開始時間と停止時間とを有する同期パルスで放射される電磁放射線の選択的出力を生じさせるために、光源１０を選択的に通電して使用され得ることを理解されたい。これに関して、各チャネルは選択的にオンまたはオフにされ得る。さらに、可視であるか不可視であるかにかかわらず、放射された電磁放射線の結果として生じる強度は、後述するように、チャネルごとに、およびモジュール式光回路基板セグメントごとに変化し得る。本発明の構成では、後述するように、イーサネット（登録商標）コントローラによる本発明１０は、単一の光モジュールまたは複数の光源の動作を自身で定量的に変化させることができるように、コンピュータネットワークおよびコントローラ４０によって時間的、空間的、スペクトル的および他のパラメトリック制御を行うための手段を提供する。これに関して、動作パラメータは、電磁放射線の放射時間と電磁放射線の放射持続期間とを含むタイミング構成によって、同時に、かつ同期して制御可能である；電磁放射線の選択出力、すなわち、光源は常にオンであるか、または一部の時間のみで通電される；開始時間と停止時間はチャネルごとに個別に決定可能である；さらに、同時にパルス発光出力が全てのチャネルで利用可能である；並びに、協調的（調整；ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ）および順次（シーケンシャル、連続；ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ）カラー出力／放射は、同期された形で、または選択されたチャネルによって提供され得る。この光源１０の多くの機能については、以下の段落でより詳細に説明する。

ここで図２およびそれ以降の図面を参照すると、本発明の光源１０は、ここでは円筒状管として示されている半透明のエンクロージャ（筐体）５０を含み、半透明のハウジングは内部キャビティ（内部空洞部）５１を有し、内部キャビティ５１は少なくとも３．７５インチ（９．５２５ｃｍ）の断面寸法を有する。図面に示されているように、半透明ハウジングまたはエンクロージャ５０は、少なくとも部分的に半透明であり、後述するように、さらに離散（ディスクリート、個別；ｄｉｓｃｒｅｔｅ）発光ビームを通過させ、離散発光ビームは、分類される製品流１５の方向に送られる、または投影される。半透明エンクロージャ５０の内部キャビティ５１は、後述するように、光源１０の構成要素部分を受容するように寸法決めされる。

半透明エンクロージャ５０は、後述するように、水、製品流１５からの破片、ほこりなどの外部または周囲の環境条件が光源１０の構成要素部分に過度に影響を与えないことを確実にする。半透明エンクロージャ５０はさらに、両端部５２、５３をそれぞれ有する。両端部は、内部キャビティ５１へのアクセスを可能にする。図３に最も見やすく示されているように、支持端部キャップ５４が設けられ、さらにエンクロージャの両端部５２、５３に対して部分的に閉塞するように取り付けられる。端部キャップは、少なくとも部分的に、分類装置１１上で適切な向きで半透明エンクロージャ５０を支持するために使用される。

光源１０の第１の形態は、概略的に参照番号６０で示されている。ここで図４を参照すると、本発明の第１の形態６０は、後述するように、離散光ビームを生成するために使用され、離散光ビームは、製品または物品１５が自由落下移動経路内を移動している間に製品または物品１５の流れを照らすために通常採用される。光源１０は、概略的に符号６１で示される押出アルミニウムフレームを含み、押出アルミニウムフレームはさらに半透明エンクロージャ５０の内部キャビティ５１で受容されるよう寸法化されている。図４に示されている垂直横断面図において、押出アルミニウムフレーム６１は、基部または他の支持部材６２を有し、基部または他の支持部材６２は、さらに半透明エンクロージャ５０の内部に載置されるか、または半透明エンクロージャ５０によって支持される。基部部材６２はさらに、第１の部分６３と、第２の部分６４とによって画定され、第２の部分６４は、第１の部分６３から半径方向内側に離間して配置される。図４を参照すると最もよく分かるように、液体冷却管６５の形態の冷却アセンブリがそれぞれ、第１の部分６３と第２の部分６４との間に挟まれ、捕捉される。液体冷却管６５は、冷却剤（図示せず）を閉じ込めて循環させるものであり、冷却剤は、光源１０が通電されたときに、光源１０によって生成される熱エネルギーを除去または散逸するように動作可能である。基部部材６２および押出アルミニウムフレーム５１の他の部分は、本発明を動作状態で維持するために、後述するように、電気部品によって生成された熱エネルギーを除去するか、そうでなければ散逸するようにヒートシンクとして機能することを理解されたい。

図４に示されているように、本発明の第１の形態６０では、押出アルミニウムフレーム６１は、第２の部分６４に対して、概して、垂直に、上方に延びる一対の支持部材７０を含む。一対の支持部材は、第１の部材７１と、第２の部材７２とを含む。第１の部材７１および第２の部材７２はそれぞれ、第２の部分６４と一体形成された第１の端部７３と、遠位の第２の端部７４とを有する。図４に最も見やすく示されているように、第１の部材７１と第２の部材７２との間に、第１のキャビティ７５が画定される。さらに、第１の部材７１と、半透明エンクロージャ５０の少なくとも一部を形成する隣接壁との間に、第２のキャビティ７６が形成される。

図４に最も見やすく示されているように、本発明の第１の形態６０では、光源１０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）電気基板８０を有する。ＬＥＤ電気基板８０は、上部支持面８１を有する。複数のＬＥＤ８２が、上面８１上に所定の空間パターン（分布形態）で配置される。複数の発光ダイオード８２は、従来設計のものである。発光ダイオードは、任意の数の異なる空間パターンで配置されてよく、所定の周波数帯で異なるタイプの電磁放射線を放射してよく、電磁放射線は、可視または不可視であってもよい。図４に示されているように、集光レンズ８３は、下にある発光ダイオード８２の少なくともいくつかと一体化され、発光ダイオード８２の上に配置され、および／または発光ダイオード８２と動作可能に協働する。ＬＥＤ電気基板８０はさらに、本発明の利益を提供するために、それぞれの発光ダイオード８２を個々に別々に制御し、所定の順序で通電することができるように、個々の発光ダイオード８２を電力源およびコンピュータネットワークまたはコントローラ４０と電気的に結合させる。個々のＬＥＤ８２は、選択的に通電されたときに、熱エネルギーを生成することを理解されたい。この生成された熱エネルギーは、基部部材６２の第２の部分６４によって受け取られるか、さもなければ吸収され、この同じ熱エネルギーは、その後、液体冷却管６５内を循環する冷却剤によって吸収され、放散される。理解されるように、液体冷却管は、ＬＥＤ電気基板８０を所定の動作温度で維持する冷却アセンブリとして動作する。図４を参照すると最も良く分かるように、本発明の第１の形態６０は、従来設計のドライバ基板９０を含み、ドライバ基板９０は、ＬＥＤ電気基板８０と電気的に結合され、ＬＥＤ電気基板８０を制御するように配置される。ドライバ基板９０は、第２のキャビティ７６内に配置され、第２のキャビティ７６は、第１の部材７１と半透明エンクロージャ５０との間に画定される。電力源は、従来設計の配電アセンブリ１００によってＬＥＤ電気基板８０に配分される。配電アセンブリ１００は、従来の方法で、ドライバ基板９０およびＬＥＤ電気基板８０に電気的に結合される。

図４を参照すると最も良く分かるように、光拡散部材１１０は、第１のキャビティ７５内に配置され、第１のキャビティ７５は、押出アルミニウムフレーム６１の第１の部材７１と第２の部材７２との間に画定される。光拡散部材は、複数の層１１１から形成され得る。光拡散部材１１０は、合成半透明基板で形成され、後述するように、それぞれのＬＥＤ８２によって放射され且つ通過する電磁放射線８４の方向を変化させるランダムな表面トポグラフィ（表面形状）をさらに有し、結果的に略均一な離散光ビームまたは放射線を生成する。第１の部材７１および第２の部材７２それぞれの第２の端部７４には、集光レンズ１２０が取り付けられる。集光レンズは、後述するように、結果として生じる離散発光ビームの特定の光学特性を提供するまたは規定するよう、設計されるまたは形成される。光拡散部材１１０は、集光レンズ１２０と組み合わせて、特有の光学出力を提供し、物品または製品が連続コンベヤ１２の排出端１４を出た後に自由落下経路に沿って移動するときに、個々の物品１６の撮像を改善することができる。

適切な光拡散部材１１０は、Ｌｕｍｉｎｉｔ社から購入可能であり、Ｌｕｍｉｎｉｔ社は、ＬＥＤ「ホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔｓ）」などを除去することにより、異なる産業用途用の実質的に均一な照明を提供するために使用される様々な異なる光整形拡散板（レンズ拡散板）を供給する。

光源１０、より具体的には、光源の第１の形態６０は、個々のモジュール３０から形成され、モジュール３０はそれぞれ図２および図３で最もよく見ることができる。個々のモジュールは、機械的および電気的に結合されたときに、実質的に半透明エンクロージャ５０の全長に沿って、半透明エンクロージャ５０の端部キャップ５４間に延びる線状ＬＥＤ発光体１４０（図２）を形成する。個々のモジュール１３０は、故障が発生すると、光源１０を動作状態に戻すために、故障した発光ダイオード８２、ドライバ基板９０または他の電気アセンブリを迅速に修理および／または交換することができる便利な手段を提供する。線状ＬＥＤ発光体１４０は、所定の長さ寸法を有し、通電されたときに、離散発光ビーム１５０（図４および図６）を生成し、離散発光ビーム１５０は、投影長軸１５１および投影短軸１５２の両方を有する。発光ビーム１５０の投影長軸は、線状ＬＥＤ発光体の長さ寸法の約１．０倍〜１．５倍の長さ寸法を有する。

本発明の第１の形態６０に見られる構成では、図４に最も見やすく示されているように、線状ＬＥＤ発光体１４０を形成するそれぞれのＬＥＤ８２は、通電されたときに、複数の波長の電磁放射線８４を放射するＬＥＤ８２を備え、電磁放射線８４は、可視または不可視であってもよい。線状ＬＥＤ発光体１４０の順次および／または連続の所定の離散発光ビーム１５０を提供（生成）するために、それぞれのＬＥＤ８２の放射時間および通電持続期間の制御；または、それぞれのＬＥＤ８２の選択された発光；および／または、所定のＬＥＤ８２の同時パルス照明；および／または、選択されたＬＥＤ８２の協調的連続通電、を提供する（行う）よう、線状ＬＥＤ発光体１４０は、所定の方法で、線状ＬＥＤ発光体１４０を形成するそれぞれのＬＥＤ８２を選択的に通電または通電停止するようコンピュータネットワークまたはコントローラ４０によって選択的に制御される。上述したように、線状ＬＥＤ発光体１４０は、通電されたときに、約１．５メートル未満の作動距離を有する所定の均一な照明を生成する。さらに、離散発光ビーム１５０は、投影短軸１５２を有する。この点に関して、通電された線状ＬＥＤ発光体１４０は、投影短軸に沿って測定されたときに、典型的には約１００ミリメートル未満のビーム幅を有する。図面に示されているような構成では、離散発光ビーム１５０は、投影長軸１５１に沿って測定されたときに、ピーク光度を有する。さらに離散発光ビーム１５０は、通電された線状ＬＥＤ発光体によって生成された不均一な光出力を有し、この不均一な光出力は、投影長軸１５１に沿って測定された場合に、離散発光ビーム１５０のピーク光度の約２０％未満である。さらに、投影短軸１５２に関して、通電された線状ＬＥＤ発光体１４０の不均一な光出力は、この不均一な光出力が投影短軸１４０に沿って測定されたときに、離散発光ビーム１４０のピーク光度の約３０％未満である。上述したように、離散発光ビーム１４０は、ビーム幅と光出力とを有し、この光出力は、発光ビームの幅の外側の領域で測定されたときに、離散発光ビーム１４０のピーク光度の約１０％未満である。

改善されたバックライトとして動作する本発明の第２の形態１６０は、図５を参照すると最も分かりやすい。理解されるように、バックライトは、電磁放射線を生成するアセンブリであり、電磁放射線は、前述したように、個々の画像取込装置２０に向かう方向に放射される。これに関して、本発明の第２の形態１６０は、本発明の第２の形態１６０の外形寸法が半透明エンクロージャ５０の内部キャビティ５１内に受容されるように寸法決めされるので、いくつかの点で、本発明の第１の形態６０と同様である。図５に示されているように、本発明の第２の形態１６０は、押出アルミニウムフレーム１６１を含み、押出アルミニウムフレーム１６１は、ヒートシンクとして動作し、さらに電気部品によって生成された熱エネルギーを除去するのに有用であり、さらに内部キャビティ５１内に受容される。この点に関して、押出アルミニウムフレーム１６１は、第１の部分１６２と、さらに第２の部分１６３とを有し、第２の部分１６３は、第１の部分１６２に対して略垂直に配置され、第１の部分１６２と一体形成される。図５に示されているように、第２の部分１６３は、第１の面又は上面１６４と、反対側の面又は底面１６５とを有する。図５に示されているように、第２の部分１６３の第２の面又は底面１６５は、キャビティ１７０の少なくとも一部を画定する。キャビティ１７０は、ここでは冷却剤（図示せず）を循環させる液体導管１７１として示される冷却アセンブリと嵌合協働する。液体導管１７１およびその中を循環する冷却剤は、通電されたときに、本発明の第２の形態１６０の電気部品によって生成された熱エネルギーを除去するように動作可能であり、その結果、本発明の第２の形態は、長時間にわたって動作を継続することができる。さらに、図５に示されているように、第１の部分１６２は、少なくとも部分的に反射面１７２を画定し、反射面１７２は、所定のパターンで、放射された電磁放射線１８４の一部を少なくとも部分的に反射するように動作可能であり、その結果、放射された電磁放射線が半透明エンクロージャ５０を透過する、あるいは通過し得ることを理解されたい。反射面１７２から、別個のリフレクタ（反射体）１７３が離間して設けられる。この場合も、リフレクタ１７３は、略半径方向外側に配向される所定のパターンで、放射された電磁放射線１８４を少なくとも部分的に半透明エンクロージャ５０に向けて反射する、または方向付けるように動作可能である。図５はさらに、本発明の第２の形態１６０における光拡散部材１７４を示す。図示のように、光拡散部材は、半透明材料の複数の層１７５から形成されてよい。光拡散部材１７４は、電磁放射線の略均一なビーム１８５を提供するために、放射された電磁放射線１８４の方向を少なくとも部分的に変化させるように動作可能であり、ビーム１８５はさらに、これまでは実現できなかった方法で物品または製品の流れを分類するための有効な方法を実施するのに有用である。理解されるように、光拡散部材１７４は、押出機アルミニウムフレーム１６１の第１の部分１６２と、反射面１７２と、リフレクタ１７３との間にそれぞれ挟まれるか、または配置される。再び図５を参照すると、光源１０の第２の形態１６０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）電気基板１８０を含み、電気基板１８０は、本発明の第１の形態６０と同様である。ＬＥＤ電気基板１８０は、第２の部分１６３の上面又は第１の面１６４に嵌合結合され、上面又は第１の面１６４に対して熱伝達するように配置される。ＬＥＤ電気基板１８０は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）１８３を取り付ける上面１８１を有し、ＬＥＤはさらに、選択的に通電されたときに可視または不可視の電磁放射線を生成し得る。個々の集光レンズ１８３は、複数のＬＥＤ１８２のうちの少なくともいくつかと個別にかつ嵌合して関連され得る。選択的に通電されたときに、個々のＬＥＤ１８２は、略半径方向外向きに、かつ、半透明エンクロージャ５０の方向に向けられた放射電磁放射線１８４を生成する。次に、半透明エンクロージャ５０は、光拡散部材１７４を通過した放射電磁放射線１８４を通過させる。この物理的配置は、略均一な発光ビーム１８５を生成する。いくつかの点で、本発明の第１の形態６０に関して上述した構成と同様に、本発明の第２の形態１６０はドライバ基板１９０を有し、ドライバ基板１９０はＬＥＤ電気基板１８０に電気的かつ制御可能に結合される。さらに、本発明の第２の形態１６０は、同様に、配電アセンブリ２００を有し、配電アセンブリ２００は、ドライバ基板１９０に電気的に結合され、ドライバ基板１９０はそれぞれの発光ダイオード１８２を通電するための電力をさらに供給し、発光ダイオード１８２はＬＥＤ電気基板１８０上に取り付けられる。これらの電気アセンブリは、上述したように、コンピュータネットワークまたはコントローラ４０を介して選択的に通電される。

動作
本発明の記載されている実施形態の動作は容易に明らかであると考えられ、この時点では簡潔に要約する。

その最も広い態様において、本発明は、分類装置１１用の光源１０に関する。図１に示されているように、本発明の一形態では、光源１０は、複数のモジュール１３０を有する発光体１４０を含み、複数のモジュール１３０は動作可能に結合され、さらに複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）８２、１８２を所定の空間パターンで搭載しており；発光体１４０のそれぞれのモジュール１３０は、制御電子装置９０、１９０を有し、制御電子装置９０、１９０はさらに、コンピュータネットワークまたはコントローラ４０と動作可能に結合され、コンピュータネットワークまたはコントローラ４０によって送信されるコマンドに応答する。制御電子装置９０、１９０と共に動作するコンピュータネットワークまたはコントローラ４０は、それぞれのモジュール１３０および個々のＬＥＤ８２、１８２それぞれの時間的、空間的、およびスペクトル的な通電および通電停止をパラメトリックに制御し、その結果、所定の特性を有する所定の可視光または不可視光１５０、１８５を放射または生成し；光拡散部材１１０、１７４が設けられ、それぞれ、発光体１４０に対して個々に離間して配置され、放射光１５０、１８５を通過させ略均一の状態にする。

本発明の発光体１４０が取り付けられている分類装置１１は、分類される個々の物品または製品１６の供給源を含む。分類装置１１はさらに、個々の製品１６を所定の移動経路１７に沿って検査ステーション１８へと移動させるためのコンベヤ１２を含む。分類装置１１はさらに、選択的に通電可能な複数の発光体１４０を含み、発光体１４０は、検査ステーション１８に対して異なる離間した所定の角度方向に配置され、通電されたときに、電磁放射線８４、１８４を個々に放射し、電磁放射線８４、１８４は、検査ステーション１８を通過しているそれぞれの製品１６に向かって概ね方向付けられ、検査ステーション１８を通過しているそれぞれの製品１６から少なくとも一部が反射され、および／または製品１６を透過する（製品１６によって伝達される）。上述した分類装置１１は、複数の選択的に動作可能な画像取込装置２０を含み、画像取込装置２０は、検査ステーション１８に対して異なる離間した角度方向に配置され、さらに、動作可能の状態ときに、検査ステーション１８を通過している個々の製品１６から反射されおよび／または製品１６を透過する電磁放射線８４、１８４それぞれを捕捉し、捕捉された電磁放射線の画像を形成する。図面に示されているような構成では、それぞれの画像取込装置２０は、画像信号を形成する。分類装置１１はさらに、コンピュータネットワークまたは他のコントローラ４０を含み、コンピュータネットワークまたは他のコントローラ４０は、複数の発光体１４０および画像取込装置２０それぞれを制御するように結合される。各々の画像取込装置２０の画像信号は、コンピュータネットワークまたはコントローラ４０に送信される。コントローラまたはコンピュータネットワーク４０は、個々の発光体１４０および画像取込装置２０を所定のシーケンス（順序）で選択的に通電して、複数の画像信号を生成し、複数の画像信号は、コントローラまたはコンピュータネットワーク４０によって受信され、リアルタイムで複数のアスペクト画像に統合され、複数のアスペクト画像は、複数の特性および測定された特性の勾配を有し、形成された複数のアスペクト画像は、コントローラまたはコンピュータネットワーク４０が、検査ステーション１８を通過する、１つまたは複数の特徴を有する個々の物品または製品を識別することを可能にする。さらに、分類装置１１は、コントローラまたはコンピュータネットワーク４０に制御可能に結合される製品排出装置１９を含み、製品排出装置１９は、コントローラまたはコンピュータネットワーク４０によって作動されたときに、検査ステーション１８から、コントローラまたはコンピュータネットワーク４０によって識別（特定）された特徴を有する個々の製品１６を除去し、その識別された特徴は、事前にコントローラまたはコンピュータネットワーク４０によって形成された個々の複数のアスペクト画像から事前に導出され、それぞれの画像取込装置２０によって生成された分類画像信号から組み合わせられる。

より具体的には、本発明１０は、分類装置１１と併用するための光源に関し、光源は、複数の個々のＬＥＤ８１、１８１をそれぞれ有する線状発光ダイオード［ＬＥＤ］発光体１４０を含み、個々のＬＥＤ８１、１８１は、所定の空間パターンで配向される。ＬＥＤ発光体１４０は、複数のモジュール１３０から製造され、さらに、集積光学系（集積光学部材）８３と、それぞれのＬＥＤ８２、１８２を選択的に通電および通電停止するのを可能にする制御電子装置９０とを有する。線状ＬＥＤ発光体１４０の順次の所定の可視光または不可視光１５０および１８５をそれぞれ提供するために、それぞれのＬＥＤ８２、１８２の放射時間および通電持続期間の制御；および／またはそれぞれのＬＥＤ８２および１８２の選択された発光；および／または所定のＬＥＤ８２／１８２それぞれの同時パルス照明；および／または選択されたＬＥＤ８２／１８２それぞれの協調的連続通電、を提供するよう、線状ＬＥＤ発光体１４０は、所定の方法で、線状ＬＥＤ発光体１４０を形成するそれぞれのＬＥＤを選択的に通電または通電停止するコンピュータネットワークまたはコントローラ４０によって選択的に制御される。本発明１０はさらに、光拡散部材１１０、１７４をそれぞれ含み、光拡散部材１１０、１７４は、線状ＬＥＤ発光体１４０に対して離間して配置される。それぞれの光拡散部材は、通電された線状ＬＥＤ発光体１４０の発光出力または他の放射光を受け取り、通過させ、さらに線状ＬＥＤ発光体の発光または他の出力を略均一にする。

複数のＬＥＤ１５を有する線状ＬＥＤ発光体１４０を含む、分類装置１１用の光源１０は、可視または不可視であってもよい複数の波長の電磁放射線を放射するように選択的に通電される。上述したように、ＬＥＤ発光体１４０は、互いに嵌合して動作可能に協働する複数のモジュール１３０から形成される。図面において、示されているように、複数のＬＥＤ８２、１８２はそれぞれ、チップオンボード８０、１８０構造で製造される。図面に示されているように、それぞれのモジュール１３０は互いに動作可能に結合されているが、欠陥のあるモジュール１３０の修理および／または交換を容易にするために、分離または切り離しが可能である。図面に示されている構成では、線状ＬＥＤ発光体１４０は、典型的には、約３メートル未満の長さ寸法を有する。さらに、線状ＬＥＤ発光体１４０は、通電されたときに、典型的には、約１．５メートル未満の作動距離を有する所定の均一な照明を生成する。図面に示されている構成では、線状ＬＥＤ発光体１４０は、所定の長さ寸法を有する。さらに、線状ＬＥＤ発光体は、通電されたときに、離散発光ビーム１５０を特徴とする発光出力を生成する。離散発光ビーム１５０は、投影長軸１５１を有し、投影長軸１５１は、線状ＬＥＤ発光体１４０の長さの約１倍〜約１．５倍の長さ寸法を有する。図面に示されている構成では、離散発光ビーム１５０が投影短軸１５２を有することを理解されたい。通電された線状ＬＥＤ発光体１４０によって生成された離散発光ビーム１５０は、投影短軸１５２に沿って測定されたときに、約１００ミリメートル未満であるビーム幅を有する。

図面に示されている構成では、離散発光ビーム１５０は、投影長軸１５１に沿って測定されたときに、ピーク光度を有する。さらに、通電された線状ＬＥＤ発光体の不均一な光出力は、投影長軸１５１に沿って測定されたときに、離散発光ビーム１５０のピーク光度の約２０％未満である。離散発光ビーム１５０は、ビーム幅を有し、さらに、発光ビーム１５０の幅の外側の領域で測定されたときに、離散発光ビーム１５０のピーク光度の約１０％未満である光出力を有することを理解されたい。図面に示されている構成では、線状ＬＥＤ発光体１４０は、線状ＬＥＤ発光体を半透明エンクロージャ１５０の内部キャビティ５１内に受容することができる所定の幅寸法を有する。半透明エンクロージャ１５０は、典型的には、約３．７５インチ（９．５２５ｃｍ）未満の断面寸法を有する。分類装置１１用の光源１０は、冷却アセンブリ６５、１７１をさらに含み、冷却アセンブリ６５、１７１は、半透明エンクロージャ５０の内部キャビティ５１内に取り付けられる。さらに、冷却アセンブリは、通電された線状ＬＥＤ発光体１４０に対して熱放散するように配向される。図面に示されているような本発明の形態では、光学投影レンズ１２０が設けられ、光学投影レンズ１２０は、通電された線状ＬＥＤ発光体１４０の発光出力を受け取り、その後、離散発光ビーム１５０を形成する。光拡散部材１１０は、本発明の第１の形態６０では、線状ＬＥＤ発光体１４０と、光学投影レンズ１２０との間に配置される。光拡散部材１１０は、結果として均一な離散発光ビーム１５０を生成するように、通過する電磁放射線の方向を少なくとも部分的に変化させるランダムな表面トポグラフィを典型的には有する合成半透明基板から製造されることを理解されたい。本明細書に記載されているように、光源１０は、分類方法を実施するのに有用であり、分類方法は、その最も広い態様では、分類される個々の製品１６の流れ１５を提供する第１のステップを含み、ここで、個々の製品１６は複数の特性を有する。分類方法は、個々の製品１５を検査ステーション１８を通って移動させる別のステップをさらに含む。さらに、分類方法は、個々の製品１６の複数の特性を識別するために検査ステーション１８内に複数の検出装置２０を提供する（準備する）別のステップを含む。これに関して、それぞれの検出装置２０は、作動されたときに、装置信号を生成する。この構成では、複数の検出装置２０のうちの少なくともいくつかは、同時に作動された場合に、他の作動検出装置の動作への干渉を生じ得る。分類方法は、選択的に作動された装置２０の動作への干渉を防止するために、所定の順序で、そしてリアルタイムで、それぞれの検出装置２０を選択的に作動させるためのコントローラまたはコンピュータネットワーク４０を提供する別のステップを含む。分類方法は、それぞれの検出装置２０によって生成された装置信号をコントローラまたはコンピュータネットワーク４０に送信する別のステップをさらに含む。分類方法はさらに、それぞれの検出装置２０によって生成されたそれぞれの装置信号を利用することによって、コントローラまたはコンピュータネットワーク４０を用いて検査ステーション１８を通過する個々の物品または製品１６のリアルタイムのマルチアスペクト表示（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ａｓｐｅｃｔ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）を形成する別のステップを含む。物品のマルチアスペクト表示は、それぞれの検出装置２０によって検出された特性から形成された複数の特徴を有する。分類方法はさらに、個々の物品または製品１６が検査ステーション１８を通過する際にリアルタイムでコントローラまたはコンピュータネットワーク４０によって形成されたマルチアスペクト表示に少なくとも部分的に基づいて、個々の物品または製品１６を分類する別のステップを含む。

個々の製品１６および製品流１５の複数の特性は、色；光偏光；蛍光；表面テクスチャ；および半透明性、を含む群から選択されることを理解されたい。これらの特性は、それぞれの物品または製品１６によってスペクトル的に反射されるか、または透過する電磁放射線から形成され得ることを理解されたい。また、複数の検出装置２０を提供するステップはさらに、複数の選択的に通電可能な発光体１４０を提供することをさらに含み、発光体１４０は、通電されたときに、検査ステーション１８を通過している個々の物品または製品１６に向けて方向付けられ、個々の物品または製品１６から少なくとも一部が反射されおよび／または個々の物品または製品１６を透過する電磁放射線８４を放射する、または本発明の第２の形態１６０（図５）を備える背景発光体から電磁放射線を放射する。この方法では、画像取込装置２０は、検査ステーション１８を通過する個々の物品または製品１６から来る電磁放射線８４を受け取るように配向される。この構成では、コントローラまたはコンピュータネットワーク４０は、選択的に通電可能な発光体１４０および選択的に動作可能な画像取込装置２０のそれぞれに制御可能に結合され、そのことにより所要の装置信号を提供し、その装置信号に基づいて、その後の分類決定を行うことができる。

したがって、本発明は、従来、製品流を分類するために利用されていた照明装置に勝る多くの利点を提供する。本発明はさらに、複数の検出器および発光体の動作の結果生じる恐れがある破壊的干渉を実質的に回避する便利な手段を提供し、それと同時にリアルタイムで組み合わせることができる複数のレベルのデータを収集する手段を提供することにより、これまで利用されていた先行技術の市販の装置では不可能である方法で、非常に高度で合理的な分類決定を行うことができる手段を提供する。

Claims (29)

1. 動作可能に結合され、さらに所定の空間パターンで複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を搭載する複数のモジュールを有する発光体であって、前記発光体の前記それぞれのモジュールが、コンピュータネットワークと動作可能に結合され、コンピュータネットワークによって送信されるコマンドに応答する制御電子装置を有し、前記制御電子装置と協働して動作する前記コンピュータネットワークが、所定の特性を有する発光を放射するよう、前記それぞれのモジュールおよび個々のＬＥＤの時間的、空間的およびスペクトル的な通電および通電停止をパラメトリックに制御する、発光体と、
   前記発光体に対して離間して配置され、前記発光を通過させて前記発光を略均一にする光拡散部材と、
   を備える、分類装置用の光源。
2. 前記それぞれのモジュールは、動作可能に結合されて線状ＬＥＤ発光体を形成し、前記線状ＬＥＤ発光体は、前記ぞれぞれのＬＥＤのうちの少なくともいくつかと、個別にかつ動作可能に関連する集積光学系を有する、請求項１に記載の分類装置用の光源。
3. 前記通電された線状ＬＥＤ発光体の発光を受け取り、離散発光ビームを形成する光学投影レンズをさらに備え、前記光拡散部材は、前記線状ＬＥＤ発光体と前記光学投影レンズとの間に配置される、請求項２に記載の分類装置用の光源。
4. 前記通電された線状ＬＥＤ発光体に対して熱放散するように配向された冷却アセンブリをさらに備える、請求項３に記載の分類装置用の光源。
5. 前記冷却アセンブリおよび前記線状ＬＥＤ発光体は、エンクロージャの内部キャビティ内に受容されるように寸法決めされ、前記エンクロージャは、少なくとも部分的に半透明であり、さらに前記離散発光ビームを通過させ、前記エンクロージャの前記内部キャビティは、少なくとも約３．７５インチ（９．５２５ｃｍ）の断面寸法を有する、請求項４に記載の分類装置用の光源。
6. 前記線状ＬＥＤ発光体を形成する前記それぞれのＬＥＤは、通電されたときに、可視または不可視であり得る複数の波長の電磁放射線を放射するＬＥＤを備える、請求項５に記載の分類装置用の光源。
7. 前記線状ＬＥＤ発光体は、前記線状ＬＥＤ発光体のための順次の所定の離散発光ビームを提供するために、前記それぞれのＬＥＤの放射時間および通電持続期間の制御；および／または前記それぞれのＬＥＤの選択された発光；および／または所定のＬＥＤの略同時パルス照明；および／または選択されたＬＥＤの協調的連続通電、を提供するよう、所定の方法で、前記線状ＬＥＤ発光体を形成する前記それぞれのＬＥＤを選択的に通電または通電停止するよう前記コンピュータネットワークによって選択的に制御される、請求項６に記載の分類装置用の光源。
8. 前記線状ＬＥＤ発光体は、通電されたときに、約１．５ｍ未満の作動距離を有する所定の均一照明を生成する、請求項７に記載の分類装置用の光源。
9. 前記線状ＬＥＤ発光体は、所定の長さ寸法を有し、前記線状ＬＥＤ発光体は、通電されたときに、投影長軸を有する離散発光ビームであって、当該投影長軸がさらに前記線状ＬＥＤ発光体の長さ寸法の約１〜約１．５倍の長さ寸法を有する、離散発光ビームを生成する、請求項８に記載の分類装置用の光源。
10. 前記離散発光ビームは、投影短軸を有し、前記通電された線状ＬＥＤ発光体によって生成された前記離散発光ビームは、前記投影短軸に沿って測定されたときに、約１００ｍｍ未満のビーム幅を有する、請求項９に記載の分類装置用の光源。
11. 前記離散発光ビームは、前記投影長軸に沿って測定されたときに、ピーク光度を有し、前記通電された線状ＬＥＤ発光体の不均一な光出力は、前記投影長軸に沿って測定されたときに、前記離散発光ビームの前記ピーク光度の約２０％未満である、請求項１０に記載の分類装置用の光源。
12. 前記離散発光ビームは、前記投影短軸に沿って測定したときに、ピーク光度を有し、前記通電された線状ＬＥＤ発光体の不均一な光出力は、前記投影短軸に沿って測定されたときに、前記離散発光ビームの前記ピーク光度の約３０％未満である、請求項１１に記載の分類装置用の光源。
13. 前記離散発光ビームは、ビーム幅を有し、前記発光ビームの幅の外側の領域で測定されたときに、前記離散発光ビームの前記ピーク光度の約１０％未満の光出力をさらに有する、請求項１２に記載の分類装置用の光源。
14. 前記光拡散部材は、ランダムな表面トポグラフィを有する上面を有する合成半透明基板であって、前記上面が、放射され且つ前記上面を通る前記電磁放射線の進行方向を変化させて、均一な離散発光ビームを生成する合成半透明基板を備える、請求項１４に記載の分類装置用の光源。
15. 所定の空間パターンで配向された複数の個々のＬＥＤを有する線状発光ダイオード（ＬＥＤ）発光体であって、前記ＬＥＤ発光体が、複数のモジュールで製造され、且つ集積光学系と、前記それぞれのＬＥＤを選択的に通電および通電停止させることができる制御電子装置とをさらに有し；前記線状ＬＥＤ発光体が、前記線状ＬＥＤ発光体の順次の所定の発光を提供するために、前記それぞれのＬＥＤの放射時間および通電持続期間の制御；および／または前記それぞれのＬＥＤの選択された発光；および／または所定のＬＥＤの略同時のパルス照明；および／または選択されたＬＥＤの協調的連続通電、を提供するよう、所定の方法で、前記線状ＬＥＤ発光体を形成する前記それぞれのＬＥＤを選択的に通電または通電停止するようコンピュータネットワークによって選択的に制御可能である、発光体と、
    前記線状ＬＥＤ発光体に対して離間して配置され、前記通電された線状ＬＥＤ発光体の発光出力を受け取り、通過させ、さらに前記線状ＬＥＤ発光体の発光出力を略均一にする、光拡散部材と、
    を備える、分類装置用の光源。
16. 前記線状ＬＥＤ発光体を形成する前記それぞれのＬＥＤは、通電されたときに、可視または不可視であり得る複数の波長の電磁放射線を放射するＬＥＤを備える、請求項１５に記載の分類装置用の光源。
17. 前記線状ＬＥＤ発光体は、互いに嵌合して動作可能に協働する複数のモジュールから形成される、請求項１６に記載の分類装置用の光源。
18. 前記複数のＬＥＤは、チップオンボード構造で製造され、前記それぞれのモジュールは、互いに動作可能に結合される、請求項１７に記載の分類装置用の光源。
19. 前記線状ＬＥＤ発光体は、約３メートル未満の長さ寸法を有する、請求項１７に記載の分類装置用の光源。
20. 前記線状ＬＥＤ発光体は、通電されたときに、約１．５メートル未満の作動距離を有する所定の均一照明を生成する、請求項１７に記載の分類装置用の光源。
21. 線状ＬＥＤ発光体は、所定の長さ寸法を有し、前記線状ＬＥＤ発光体は、通電されたときに、離散発光ビームを特徴とする発光出力を生成し、前記離散発光ビームは、前記線状ＬＥＤ発光体の長さ寸法の約１倍〜約１．５倍の長さ寸法を有する投影長軸を有する、請求項１７に記載の分類装置用の光源。
22. 前記離散発光ビームは、投影短軸を有し、前記通電された線状ＬＥＤ照明装置によって生成される前記離散発光ビームは、前記投影短軸に沿って測定されたときに、約１００ｍｍ未満であるビーム幅を有する、請求項２１に記載の分類装置用の光源。
23. 前記離散発光ビームは、前記投影長軸に沿って測定されたときにピーク光度を有し、前記通電された線状ＬＥＤ発光体の不均一な光出力は、前記投影長軸に沿って測定されたときに前記離散発光ビームの前記ピーク光度の約２０％未満である、請求項２２に記載の分類装置用の光源。
24. 前記離散発光ビームは、前記投影短軸に沿って測定したときにピーク光度を有し、前記通電された線状ＬＥＤ発光体の不均一な光出力は、前記投影短軸に沿って測定されたときに、前記離散発光ビームの前記ピーク光度の約３０％未満である、請求項２３に記載の分類装置用の光源。
25. 前記離散発光ビームは、ビーム幅を有し、前記発光ビームの幅の外側の領域で測定されたときに、前記離散発光ビームの前記ピーク光度の約１０％未満である光出力をさらに有する、請求項２４に記載の分類装置用の光源。
26. 前記線状ＬＥＤ発光体は、前記線状ＬＥＤ発光体を半透明エンクロージャの内部キャビティ内に受容することができる所定の幅寸法を有し、前記半透明エンクロージャは、約３．７５インチ（９．５２５ｃｍ）未満の断面寸法を有する、請求項２５に記載の分類装置用の光源。
27. 前記半透明エンクロージャの前記内部キャビティ内に取り付けられ、前記通電された線状ＬＥＤ発光体に対して熱放散するようにさらに配向される冷却アセンブリをさらに備える、請求項２６に記載の分類装置用の光源。
28. 前記通電された線状ＬＥＤ発光体の発光出力を受け取り、前記離散発光ビームを形成する光学投影レンズをさらに備え、前記光拡散部材は、前記線状ＬＥＤ発光体と前記光学投影レンズとの間に配置される、請求項２７に記載の分類装置用の光源。
29. 前記光拡散部材は、合成半透明基板を備え、前記合成半透明基板はさらに、通過する前記放射された電磁放射線の方向を変化させて、結果として均一な離散発光ビームを生成するランダムな表面トポグラフィを有する、請求項２８に記載の分類装置用の光源。

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