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