JP4260205B1 - Raman scattering signal acquisition method, Raman scattering signal acquisition device, plastic identification method and identification device - Google Patents

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Abstract

【課題】透明または半透明なプラスチックであっても正確にその材質を識別する。
【解決手段】被識別プラスチックPをステンレス鋼製の板により形成されたベルト4a上に載置して搬送するベルトコンベア4と、ベルトコンベア4上の被識別プラスチックPにレーザ光Lを照射し、この被識別プラスチックPから散乱されたラマン散乱光Rを得て被識別プラスチックPの材質を識別するラマン散乱識別機5とを備える。被識別プラスチックPが透明または半透明であっても、被識別プラスチックPを透過したレーザ光がベルト4aの表面で反射され、ベルト4aによるラマン効果の影響が少なくなるため、このベルト4aの影響の少ない被識別プラスチックPの際立ったラマン散乱信号が得られ、より正確な識別が可能となる。
【選択図】図1
Even a transparent or translucent plastic is accurately identified.
A belt conveyor 4 for placing and conveying a plastic to be identified P on a belt 4a formed of a stainless steel plate, and irradiating laser light L on the plastic to be identified P on the belt conveyor 4; A Raman scattering discriminator 5 for obtaining the Raman scattered light R scattered from the identified plastic P and identifying the material of the identified plastic P is provided. Even if the identified plastic P is transparent or translucent, the laser light transmitted through the identified plastic P is reflected on the surface of the belt 4a, and the influence of the Raman effect by the belt 4a is reduced. A remarkable Raman scattering signal of few plastics P to be identified is obtained, and more accurate identification is possible.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、透明または半透明の対象物から散乱されたラマン散乱信号を取得するラマン散乱信号取得方法ならびにラマン散乱信号取得装置、および、取得したラマン散乱信号に基づいてプラスチックの材質を非破壊的に識別するプラスチックの識別方法ならびに識別装置に関する。   The present invention relates to a Raman scattering signal acquisition method and a Raman scattering signal acquisition device for acquiring a Raman scattering signal scattered from a transparent or translucent object, and a non-destructive plastic material based on the acquired Raman scattering signal. The present invention relates to a plastic identifying method and an identifying apparatus.

家庭ごみや産業廃棄物として廃棄されるプラスチックの処理に際して、廃棄プラスチックの材質が不明の場合がある。このような廃棄プラスチックの大部分は、粉砕後、焼却処理するしかない。しかしながら、プラスチックは、廃棄プラスチックの材質(原料の種類)が何であるかを識別することで、融解、再成形することが可能であるという特質を有するので、付加価値の高い製品に再利用することが可能である。また、焼却する場合でも、例えばポリ塩化ビニルが存在していれば有毒ガス発生の恐れがあるので事前にその存在を検出する必要がある。   When processing plastics that are discarded as household waste or industrial waste, the material of the discarded plastic may be unknown. Most of such waste plastics can only be incinerated after pulverization. However, plastic has the property that it can be melted and remolded by identifying what the waste plastic material (type of raw material) is, so it can be reused for high value-added products. Is possible. Even in the case of incineration, for example, if polyvinyl chloride is present, toxic gas may be generated. Therefore, it is necessary to detect its presence in advance.

このような廃棄プラスチックの材質を識別する方法の一つとして、ラマン散乱スペクトルを利用した方法が提案されている。例えば、特許文献1には、レーザ光源から発した単色のレーザ光を、光ファイバを介してファイバヘッドに導き、このファイバヘッドを介してプラスチック素材にレーザ光を照射し、ファイバヘッドに備えられるファイバヘッド対物レンズを介してプラスチック素材から散乱された光を集め、この集められた光を、光ファイバを介して分光器に導き、分光分析することによりラマン散乱スペクトルを決定し、データベースに格納された既知のバンドパターンと照合することによりプラスチック素材の種類を識別することが記載されている。   As a method for identifying the material of such waste plastic, a method using a Raman scattering spectrum has been proposed. For example, in Patent Document 1, monochromatic laser light emitted from a laser light source is guided to a fiber head via an optical fiber, and a plastic material is irradiated with the laser light via the fiber head, so that the fiber provided in the fiber head The light scattered from the plastic material through the head objective lens is collected, and the collected light is guided to the spectroscope through the optical fiber, and the Raman scattering spectrum is determined by spectroscopic analysis, and stored in the database. It is described that the type of plastic material is identified by collating with a known band pattern.

また、例えば、特許文献2には、ベルトコンベア上に載って運ばれてくる素材が未知の被識別プラスチックに、レーザ装置からレーザ光を照射して、分光器でラマン散乱スペクトルを測定し、このラマン散乱スペクトルから複数のラマンピークの波数およびその波数での相対強度値を抽出し、素材が既知のプラスチックのラマンピークの波数およびその波数での相対強度値と測定されたラマン散乱スペクトルのラマンピークの波数およびその波数での相対強度値とを比較し、この比較結果から被識別プラスチックの素材を識別することが記載されている。   Further, for example, in Patent Document 2, laser light is irradiated from a laser device onto an unknown plastic whose material is carried on a belt conveyor, and a Raman scattering spectrum is measured with a spectroscope. The wave number of multiple Raman peaks and their relative intensity values at that wave number are extracted from the Raman scattering spectrum, the wave number of the Raman peak of a known plastic, the relative intensity value at that wave number, and the Raman peak of the measured Raman scattering spectrum. And the relative intensity value at the wave number are compared, and the material of the plastic to be identified is identified from the comparison result.

特開2000−356595号公報JP 2000-356595 A 特開平10−38807号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-38807

ところで、被識別プラスチックを連続的に識別するような場合、特許文献2に記載のように被識別プラスチックをベルトコンベアによって所定の位置まで運びながらレーザ光を照射してラマン散乱スペクトルを測定することになる。ところが、実際にベルトコンベア上に載置された被識別プラスチックにレーザ光を照射してラマン散乱スペクトルを測定してみると、被識別プラスチックが透明または半透明のプラスチックの場合、ラマン散乱スペクトルのピークが明確に現れず、正確に識別することができないことがある。   By the way, in the case of continuously identifying the plastics to be identified, as described in Patent Document 2, the Raman scattering spectrum is measured by irradiating laser light while carrying the plastics to a predetermined position by a belt conveyor. Become. However, when the Raman scattering spectrum is measured by irradiating the plastic to be identified placed on the belt conveyor with laser light, the peak of the Raman scattering spectrum is observed when the plastic to be identified is transparent or translucent plastic. May not appear clearly and may not be accurately identified.

そこで、本発明においては、透明または半透明の対象物であっても明確なラマン散乱信号を得ることが可能なラマン散乱信号取得方法およびラマン散乱信号取得装置を提供するとともに、透明または半透明なプラスチックであっても正確にその材質を識別することが可能なラマン散乱に基づくプラスチックの識別方法および識別装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a Raman scattering signal acquisition method and a Raman scattering signal acquisition device capable of obtaining a clear Raman scattering signal even for a transparent or semi-transparent object, and is transparent or semi-transparent. An object of the present invention is to provide a plastic identification method and identification apparatus based on Raman scattering, which can accurately identify the material of plastic.

本発明のラマン散乱信号取得方法は、金属表面または鏡面を有する載置台上に載置された対象物にレーザ光を照射し、この対象物から散乱されたラマン散乱光からラマン散乱信号を得ることを特徴とする。また、本発明のラマン散乱信号取得装置は、金属表面または鏡面を有し、対象物が載置される載置台と、載置台上に載置された対象物にレーザ光を照射するレーザ照射系と、対象物から散乱されたラマン散乱光からラマン散乱信号を得るラマン散乱信号取得手段とを有するものである。   The method for acquiring a Raman scattered signal of the present invention irradiates an object placed on a mounting table having a metal surface or mirror surface with a laser beam, and obtains a Raman scattered signal from the Raman scattered light scattered from the object. It is characterized by. The Raman scattering signal acquisition device of the present invention has a metal surface or a mirror surface, a mounting table on which the object is mounted, and a laser irradiation system that irradiates the object mounted on the mounting table with laser light. And a Raman scattered signal acquisition means for obtaining a Raman scattered signal from the Raman scattered light scattered from the object.

これらの発明では、対象物が載置された載置台の金属表面または鏡面がレーザ光を反射することで、対象物から散乱されたラマン散乱光への載置台によるラマン効果の影響を少なくすることができるため、対象物が透明または半透明であっても、載置台の影響の少ない明確なラマン散乱信号が得られる。   In these inventions, the metal surface or mirror surface of the mounting table on which the object is mounted reflects the laser light, thereby reducing the influence of the Raman effect of the mounting table on the Raman scattered light scattered from the object. Therefore, even if the object is transparent or translucent, a clear Raman scattering signal with little influence of the mounting table can be obtained.

本発明のプラスチックの識別方法は、金属表面または鏡面を有する載置台上に載置された識別対象物である被識別プラスチックにレーザ光を照射し、この被識別プラスチックから散乱されたラマン散乱光からラマン散乱信号を得るラマン散乱信号取得ステップと、予め既知のプラスチックのラマン散乱スペクトルを測定することにより設定した1点以上のピーク位置(以下、「既知ピーク位置」と称す。)のラマン散乱強度およびベースライン位置(以下、「既知ベースライン位置」と称す。)のラマン散乱強度と、被識別プラスチックのラマン散乱信号から得た識別したいプラスチックの材質ごとの既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度および既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度とに基づいて被識別プラスチックの材質を識別する識別ステップとを含む。   According to the plastic identifying method of the present invention, laser light is irradiated to a plastic to be identified which is an identification target placed on a mounting table having a metal surface or a mirror surface, and the Raman scattered light scattered from the plastic to be identified. A Raman scattering signal acquisition step for obtaining a Raman scattering signal, a Raman scattering intensity of one or more peak positions (hereinafter referred to as “known peak positions”) set in advance by measuring a Raman scattering spectrum of a known plastic, and In the Raman scattering wave number corresponding to the known peak position for each plastic material to be identified obtained from the Raman scattering intensity of the baseline position (hereinafter referred to as “known baseline position”) and the Raman scattering signal of the identified plastic. At the wavenumber of the Raman shift corresponding to the Raman scattering intensity and the known baseline position Based on the Man scattering intensity comprises an identification step of identifying the material of the identified plastic.

また、本発明のプラスチックの識別装置は、金属表面または鏡面を有し、識別対象物である被識別プラスチックが載置される載置台と、レーザ光を識別対象物である被識別プラスチックに照射するレーザ照射系と、被識別プラスチックから散乱されたラマン散乱光からラマン散乱信号を得るラマン散乱信号取得手段と、予め既知のプラスチックのラマン散乱スペクトルを測定することにより設定した1点以上のピーク位置(既知ピーク位置)のラマン散乱強度およびベースライン位置(既知ベースライン位置)のラマン散乱強度を記憶する記憶手段と、被識別プラスチックのラマン散乱信号から得た識別したいプラスチックの材質ごとの既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度および既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度と、記憶手段に記憶された既知ピーク位置のラマン散乱強度および既知ベースライン位置のラマン散乱強度とに基づいて被識別プラスチックの材質を識別する識別手段とを有するものである。   The plastic identification device of the present invention has a metal surface or a mirror surface, and irradiates a laser beam onto a placement table on which a plastic to be identified, which is an identification target, is placed, and a laser to be identified. A laser irradiation system, a Raman scattering signal acquisition means for obtaining a Raman scattering signal from Raman scattered light scattered from a plastic to be identified, and one or more peak positions set in advance by measuring a Raman scattering spectrum of a known plastic ( The storage means for storing the Raman scattering intensity at the known peak position) and the Raman scattering intensity at the baseline position (known baseline position), and the known peak position for each plastic material to be identified obtained from the Raman scattering signal of the plastic to be identified. For the Raman scattering intensity and the known baseline position at the corresponding Raman shift wavenumber Identification means for identifying the material of the plastic to be identified based on the Raman scattering intensity at the wave number of the Raman shift to be detected, the Raman scattering intensity at the known peak position and the Raman scattering intensity at the known baseline position stored in the storage means Is.

これらの発明によれば、予め既知のプラスチックのラマン散乱スペクトルを測定することにより1点以上の既知ピーク位置のラマン散乱強度および既知ベースライン位置のラマン散乱強度を設定しておき、これらの既知ピーク位置のラマン散乱強度および既知ベースライン位置のラマン散乱強度と、レーザ光を識別対象物である被識別プラスチックに照射して得られたラマン散乱信号から得た識別したいプラスチックの材質ごとの既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度および既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度とに基づいて被識別プラスチックの材質を識別することができる。すなわち、本発明では、被測定プラスチックのラマン散乱スペクトルを正確に測定してピーク位置を求めることなく、予めプラスチックの材質ごとに設定した既知ピーク位置と既知ベースライン位置にそれぞれ対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度のみをラマン散乱信号から求めるだけで良いため、高速でプラスチックの材質を識別することが可能である。   According to these inventions, the Raman scattering intensity of one or more known peak positions and the Raman scattering intensity of a known baseline position are set in advance by measuring the Raman scattering spectrum of a known plastic, and these known peaks are set. The known peak position for each plastic material to be identified from the Raman scattering intensity at the position and the Raman scattering intensity at the known baseline position, and the Raman scattering signal obtained by irradiating the identification target plastic that is the identification target with the laser light The material of the plastic to be identified can be identified based on the Raman scattering intensity at the wave number of the Raman shift corresponding to and the Raman scattering intensity at the wave number of the Raman shift corresponding to the known baseline position. That is, in the present invention, the wave number of Raman shift corresponding to each of the known peak position and the known baseline position set in advance for each plastic material without accurately measuring the Raman scattering spectrum of the plastic to be measured and obtaining the peak position. Since it is only necessary to obtain the Raman scattering intensity from the Raman scattering signal, the plastic material can be identified at high speed.

特に、本発明では、被識別プラスチックが載置された載置台の金属表面または鏡面がレーザ光を反射することで、被識別プラスチックから散乱されたラマン散乱光への載置台によるラマン効果の影響を少なくすることができるため、この載置台の影響の少ない被識別プラスチックの際立ったラマン散乱信号が得られ、より正確にプラスチックの材質を識別することが可能となる。そのため、被識別プラスチックが、透明または半透明のプラスチックの場合に、この透明または半透明の被識別プラスチックを透過したレーザ光が載置台に到達しても、載置台によるラマン効果の影響が少なく、正確にプラスチックの材質を識別することが可能となる。   In particular, in the present invention, the metal surface or the mirror surface of the mounting table on which the plastic to be identified is mounted reflects the laser beam, so that the influence of the Raman effect by the mounting table on the Raman scattered light scattered from the plastic to be identified is reduced. Since the number can be reduced, an outstanding Raman scattering signal of the plastic to be identified which is less affected by the mounting table can be obtained, and the plastic material can be more accurately identified. Therefore, when the plastic to be identified is a transparent or translucent plastic, even if the laser light transmitted through the transparent or translucent plastic to reach the mounting table, there is little influence of the Raman effect by the mounting table, It is possible to accurately identify the plastic material.

ここで、載置台の金属表面は、光沢を有するものであることが望ましい。光沢を有する金属表面であれば、載置台の表面からほとんどラマン散乱光は発生しないので、より正確なプラスチックの識別が可能となる。また、載置台の金属表面を構成する金属は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムまたは銅とすることができ、これらの金属であれば安価で加工性が良いため、金属表面を有する載置台を容易に得ることができる。   Here, the metal surface of the mounting table is preferably glossy. If the surface is glossy, almost no Raman scattered light is generated from the surface of the mounting table, so that more accurate plastic identification is possible. Further, the metal constituting the metal surface of the mounting table can be, for example, stainless steel, aluminum, or copper. Since these metals are inexpensive and have good workability, the mounting table having the metal surface can be easily formed. Obtainable.

また、レーザ照射系は、焦点距離150mm以下の1枚の凸レンズによりレーザ光を集光して被識別プラスチックに照射するものであることが望ましい。レーザ光を対物レンズではなく、通常の凸レンズ1枚で集光して被識別プラスチックに照射することにより、レンズ先から被識別プラスチックまでの作動距離をその焦点距離150mm以下と同程度に確保することができる。また、焦点深度(焦点が合う範囲)も、対物レンズを使用した場合に比べて広くなり、様々な大きさや厚さの被識別プラスチックに対して、加熱しすぎることなく適度な強さでレーザ光を集光できるとともに、効率よくラマン散乱光を集めることができる。   In addition, the laser irradiation system is preferably one that condenses laser light with a single convex lens having a focal length of 150 mm or less and irradiates the plastic to be identified. The working distance from the lens tip to the plastic to be identified is as high as the focal distance of 150 mm or less by condensing the laser light with a normal convex lens instead of the objective lens and irradiating the plastic to be identified. Can do. In addition, the depth of focus (in-focus range) is wider than when using an objective lens, and laser light with moderate intensity can be applied to identification plastics of various sizes and thickness without overheating. Can be collected, and Raman scattered light can be efficiently collected.

凸レンズは、さらに被識別プラスチックから散乱されたラマン散乱光を集光する集光系の一部を構成するものであることが望ましい。被識別プラスチックにレーザ光を照射する照射用レンズと散乱光を集光する集光用レンズを同じ凸レンズにより構成することで、被識別プラスチックにどの方向からレーザ光を照射してもラマン散乱光を集光することができ、光の照射と集光を効率良く行うことができる。   It is desirable that the convex lens further constitutes a part of a condensing system that condenses the Raman scattered light scattered from the plastic to be identified. By forming the irradiation lens that irradiates the identified plastic with laser light and the condensing lens that condenses the scattered light with the same convex lens, Raman scattered light can be emitted regardless of the direction from which the laser is irradiated to the identified plastic. It is possible to collect light, and light irradiation and light collection can be performed efficiently.

また、レーザ照射系は、レーザ発生装置により発生したレーザ光をミラーの反射のみによって凸レンズまで導くものであることが望ましい。レーザ発生装置により発生したレーザ光を光ファイバを用いずにミラーの反射のみによって凸レンズまで導くことで、レーザ光の出力を落とさずに凸レンズで集光して被識別プラスチックに照射することができる。   Further, it is desirable that the laser irradiation system guides the laser beam generated by the laser generator to the convex lens only by the reflection of the mirror. The laser light generated by the laser generator is guided to the convex lens only by the reflection of the mirror without using the optical fiber, so that the laser light can be condensed by the convex lens without irradiating the irradiated plastic.

また、ラマン散乱信号取得手段は、分光器と、凸レンズにより集光した光を分光器へ導く光ファイバと、分光器により分光した光を検出して電気信号へ変換するマルチチャンネル光検出器とを有し、マルチチャンネル光検出器により変換した電気信号からラマン散乱信号を得るものであることが望ましい。これにより、精密機器である分光器およびマルチチャンネル光検出器を、レーザ照射系と離して作業環境の良い場所に配置することができる。   The Raman scattered signal acquisition means includes a spectroscope, an optical fiber that guides the light collected by the convex lens to the spectroscope, and a multi-channel photodetector that detects the light dispersed by the spectroscope and converts it into an electrical signal. It is desirable to obtain a Raman scattering signal from an electrical signal converted by a multichannel photodetector. Thereby, the spectroscope and the multi-channel photodetector, which are precision instruments, can be arranged in a place with a good working environment away from the laser irradiation system.

(1)金属表面または鏡面を有する載置台上に載置された対象物にレーザ光を照射し、この対象物から散乱されたラマン散乱光からラマン散乱信号を得ることにより、対象物から散乱されたラマン散乱光への載置台によるラマン効果の影響を少なくすることができるため、対象物が透明または半透明であっても、載置台の影響の少ない明確なラマン散乱信号を得ることが可能となる。 (1) An object placed on a mounting surface having a metal surface or a mirror surface is irradiated with laser light, and a Raman scattering signal is obtained from the Raman scattered light scattered from the object, thereby being scattered from the object. Since the influence of the Raman effect of the mounting table on the Raman scattered light can be reduced, it is possible to obtain a clear Raman scattering signal with little influence of the mounting table even if the object is transparent or translucent. Become.

(2)予め既知のプラスチックのラマン散乱スペクトルを測定することにより1点以上の既知ピーク位置のラマン散乱強度および既知ベースライン位置のラマン散乱強度を設定しておき、これらの既知ピーク位置のラマン散乱強度および既知ベースライン位置のラマン散乱強度と、金属表面または鏡面を有する載置台上に載置された識別対象物である被識別プラスチックにレーザ光を照射して得られたラマン散乱信号から得た識別したいプラスチックの材質ごとの既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度および既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度とに基づいて被識別プラスチックの材質を識別する構成により、予め識別したいプラスチックごとに設定したラマン散乱スペクトル上の1点以上の既知ピーク位置および既知ベースライン位置にそれぞれ対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度のみをラマン散乱信号から求めるだけで被識別プラスチックの材質を識別することができるので、従来のようにラマン散乱スペクトル全体を測定する必要はなく、高速でプラスチックの材質を識別することが可能となる。特に、本発明では、被識別プラスチックが載置された載置台の金属表面または鏡面がレーザ光を反射することで、被識別プラスチックから散乱されたラマン散乱光への載置台によるラマン効果の影響を少なくすることができるため、この載置台の影響の少ない被識別プラスチックの際立ったラマン散乱信号が得られ、より正確にプラスチックの材質を識別することが可能となる。そのため、被識別プラスチックが、透明または半透明のプラスチックの場合であっても、正確にプラスチックの材質を識別することが可能となる。 (2) The Raman scattering intensity of one or more known peak positions and the Raman scattering intensity of a known baseline position are set in advance by measuring the Raman scattering spectrum of a known plastic, and the Raman scattering of these known peak positions. Intensity and Raman scattering intensity at a known baseline position, and obtained from a Raman scattering signal obtained by irradiating a plastic to be identified, which is an identification target placed on a mounting surface having a metal surface or mirror surface, with a laser beam Configuration for identifying plastic material to be identified based on Raman scattering intensity at Raman shift wave number corresponding to known peak position for each plastic material to be identified and Raman scattering intensity at Raman shift wave number corresponding to known baseline position The Raman scattering scan set for each plastic to be identified in advance Conventionally, the material of the plastic to be identified can be identified simply by obtaining the Raman scattering intensity only from the Raman scattering signal at the wave number of the Raman shift corresponding to one or more known peak positions and known baseline positions on the kettle. Thus, it is not necessary to measure the entire Raman scattering spectrum, and the plastic material can be identified at high speed. In particular, in the present invention, the metal surface or the mirror surface of the mounting table on which the plastic to be identified is mounted reflects the laser beam, so that the influence of the Raman effect by the mounting table on the Raman scattered light scattered from the plastic to be identified is reduced. Since the number can be reduced, an outstanding Raman scattering signal of the plastic to be identified which is less affected by the mounting table can be obtained, and the plastic material can be more accurately identified. Therefore, even if the plastic to be identified is a transparent or translucent plastic, the plastic material can be accurately identified.

(3)載置台の金属表面が、光沢を有するものであることにより、載置台の表面からほとんどラマン散乱光は発生しないため、より正確なプラスチックの識別が可能となる。 (3) Since the metal surface of the mounting table is glossy, almost no Raman scattered light is generated from the surface of the mounting table, thereby enabling more accurate plastic identification.

図1は本発明の実施の形態におけるプラスチック識別装置の概略構成図、図2は図1のラマン散乱識別機の構成図、図3は図1のラマン散乱識別機のブロック図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a plastic identification device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of the Raman scattering identification device of FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram of the Raman scattering identification device of FIG.

図1において、本発明の実施の形態におけるプラスチック識別装置1は、搬入された粉砕プラスチックを異物とプラスチック片とに選別する前処理風選機2と、前処理風選機2により選別されたプラスチック片を振動させて整列させる振動整列フィーダ3と、振動整列フィーダ3により整列させたプラスチック片を載置台としてのベルト4a上に載置して搬送する搬送装置としてのベルトコンベア4と、ベルトコンベア4上のプラスチック片、すなわち識別対象物である被識別プラスチックにレーザ光を照射し、この被識別プラスチックから散乱されたラマン散乱光を得て被識別プラスチックの材質を識別するラマン散乱識別機5とを備える。なお、本実施形態におけるプラスチック識別装置1では、ベルト4aがステンレス鋼製の板により形成されており、その表面は光沢を有している。   In FIG. 1, a plastic identification device 1 according to an embodiment of the present invention includes a pretreatment wind sorter 2 that sorts a crushed plastic material into foreign matters and plastic pieces, and a plastic sorted by the pretreatment wind sorter 2. A vibration alignment feeder 3 that vibrates and aligns the pieces, a belt conveyor 4 as a conveying device that places and conveys plastic pieces aligned by the vibration alignment feeder 3 on a belt 4a as a mounting table, and a belt conveyor 4 A laser scattering discriminator 5 for irradiating laser light to an upper plastic piece, that is, a plastic to be identified, which is an identification target, and obtaining Raman scattered light scattered from the plastic to be identified to identify the material of the plastic to be identified. Prepare. In the plastic identification device 1 according to this embodiment, the belt 4a is formed of a stainless steel plate, and the surface thereof is glossy.

また、このプラスチック識別装置1は、ラマン散乱識別機5による識別の結果に応じてエアを噴出することにより被識別プラスチックを材質ごとに選別する選別用エアガン6と、選別用エアガン6を駆動するエアガン駆動装置7と、ラマン散乱識別機5とエアガン駆動装置7との動作を同期させて制御する同期制御装置8とを備える。また、このプラスチック識別装置1は、ベルトコンベア4の搬送速度を調整するコンベア速度調整装置9を備えており、同期制御装置8は、前述のラマン散乱識別機5とエアガン駆動装置7とともにコンベア速度調整装置9の動作を同期させて制御する。   In addition, the plastic identification device 1 includes a sorting air gun 6 that sorts the plastic to be identified for each material by ejecting air according to the result of identification by the Raman scattering classifier 5, and an air gun that drives the sorting air gun 6. A drive device 7 and a synchronization control device 8 that controls operations of the Raman scattering discriminator 5 and the air gun drive device 7 in synchronization are provided. The plastic identification device 1 also includes a conveyor speed adjustment device 9 that adjusts the conveyance speed of the belt conveyor 4, and the synchronization control device 8 adjusts the conveyor speed together with the Raman scattering identification device 5 and the air gun driving device 7 described above. The operation of the device 9 is controlled in synchronization.

ラマン散乱識別機5は、図2に示すように、レーザ光をベルト4a上に載置された被識別プラスチックPに照射するとともにこの被識別プラスチックPから散乱されたラマン散乱光を集光する検出部ヘッド11と、検出部ヘッド11と光ファイバ21により接続されるマルチチャンネル分光器22と、マルチチャンネル分光器22から出力される電気信号を入力して処理するデータ処理装置30と、後述の半導体レーザ発生装置12を駆動するための半導体レーザ駆動電源40とを有する。   As shown in FIG. 2, the Raman scattering discriminator 5 irradiates laser light to the identification plastic P placed on the belt 4 a and detects the Raman scattered light scattered from the identification plastic P. Head 11, multichannel spectrometer 22 connected to detector head 11 and optical fiber 21, data processing device 30 that receives and processes electrical signals output from multichannel spectrometer 22, and a semiconductor described later A semiconductor laser driving power source 40 for driving the laser generator 12.

検出部ヘッド11は、レーザ光を識別対象物である被識別プラスチックPに照射するレーザ照射系10(図3参照。)を構成する半導体レーザ発生装置12、焦点距離40〜150mmの1枚の凸レンズ13と、半導体レーザ発生装置12により発生したレーザ光Lを反射して凸レンズ13まで導くミラー14aおよびダイクロイックミラー14bとを備える。ダイクロイックミラー14bは、レーザ光Lを反射し、かつラマン散乱光Rを透過するものである。なお、ミラー14aは、半導体レーザ発生装置12の向きを調整することで省略することも可能である。また、ダイクロイックミラー14bは、レーザ光Lを反射し、かつラマン散乱光Rを透過するハーフミラーに代えることも可能である。   The detection unit head 11 includes a semiconductor laser generator 12 that constitutes a laser irradiation system 10 (see FIG. 3) that irradiates laser light to an identification plastic P that is an identification target, and a single convex lens having a focal length of 40 to 150 mm. 13, and a mirror 14 a and a dichroic mirror 14 b that reflect the laser light L generated by the semiconductor laser generator 12 and guide it to the convex lens 13. The dichroic mirror 14b reflects the laser light L and transmits the Raman scattered light R. The mirror 14 a can be omitted by adjusting the direction of the semiconductor laser generator 12. The dichroic mirror 14b can be replaced with a half mirror that reflects the laser light L and transmits the Raman scattered light R.

半導体レーザ発生装置12は、例えば、波長600〜900nmの範囲で100mW以上の出力が得られる高出力のものを用いる。半導体レーザ発生装置12により発生したレーザ光Lは、ミラー14aにより反射され、さらにダイクロイックミラー14bにより反射されて凸レンズ13へ導かれ、凸レンズ13により集光されて被識別プラスチックPへと照射される。また、この検出部ヘッド11は、被識別プラスチックPから散乱されたラマン散乱光Rを凸レンズ13により集光して光ファイバ21へ導く集光系を兼ねている。ラマン散乱光Rは、ダイクロイックミラー14bを透過して光ファイバ21の入射口へ集光される。   For example, a semiconductor laser generator 12 having a high output capable of obtaining an output of 100 mW or more in a wavelength range of 600 to 900 nm is used. The laser beam L generated by the semiconductor laser generator 12 is reflected by the mirror 14a, is further reflected by the dichroic mirror 14b, is guided to the convex lens 13, is condensed by the convex lens 13, and is applied to the identification plastic P. The detection unit head 11 also serves as a condensing system that condenses the Raman scattered light R scattered from the plastic P to be identified by the convex lens 13 and guides it to the optical fiber 21. The Raman scattered light R passes through the dichroic mirror 14 b and is collected at the entrance of the optical fiber 21.

光ファイバ21は、検出部ヘッド11の凸レンズ13により集光した光をマルチチャンネル分光器22へ導くものである。マルチチャンネル分光器22は、分光器と、分光器により分光した光を検出して電気信号へ変換するCCD(Charge Coupled Device)やリニアアレイフォトダイオード等の1024画素以下の2次元の光検出器とから構成される小型分光器である。このマルチチャンネル分光器22の入光側には励起光除去フィルタ23が設けられている。これらの光ファイバ21、マルチチャンネル分光器22および励起光除去フィルタ23は、被識別プラスチックPから散乱されたラマン散乱光Rをマルチチャンネル分光して電気信号へ変換することによりラマン散乱信号を得るラマン散乱信号取得手段20(図3参照。)を構成する。マルチチャンネル分光器22は、高分解能のものでなくて良く、内部に組み込む回折格子や光検出器の性能により選択可能であり、例えば、ラマンシフトの波数400〜1600cm-1の範囲で2cm-1のラマン散乱信号を得られるものであれば良い。 The optical fiber 21 guides the light collected by the convex lens 13 of the detection unit head 11 to the multichannel spectrometer 22. The multi-channel spectroscope 22 is a spectroscope, a two-dimensional photo detector of 1024 pixels or less such as a CCD (Charge Coupled Device) or a linear array photodiode that detects light converted by the spectroscope and converts it into an electric signal. It is a small spectroscope composed of An excitation light removal filter 23 is provided on the light incident side of the multichannel spectrometer 22. The optical fiber 21, the multichannel spectroscope 22, and the excitation light removal filter 23 perform Raman scattering signals R from the plastic P to be identified by multichannel spectroscopy and convert them into electric signals, thereby obtaining Raman scattering signals. The scattered signal acquisition means 20 (refer FIG. 3) is comprised. Multichannel spectroscope 22 may not be of high resolution, can be selected by the performance of the diffraction grating and the photodetector incorporated therein, for example, 2 cm -1 in the range of wave numbers 400~1600Cm -1 Raman shift Any Raman scattering signal can be obtained.

データ処理装置30は、パーソナルコンピュータやCPUボード等であり、マルチチャンネル分光器22は、例えばPCI(Peripheral Component Interconnect)インターフェースにより接続される。データ処理装置30は、図3に示すように、予め設定された基準値等を記憶する記憶手段31と、ラマン散乱信号取得手段20により取得したラマン散乱信号に基づいて被識別プラスチックPの材質を識別する識別手段32と、識別手段により識別した結果(識別信号)を出力する出力手段33とを有する。   The data processing device 30 is a personal computer, a CPU board, or the like, and the multi-channel spectrometer 22 is connected by, for example, a PCI (Peripheral Component Interconnect) interface. As shown in FIG. 3, the data processing device 30 selects the material of the plastic P to be identified based on the storage unit 31 that stores preset reference values and the Raman scattering signal acquired by the Raman scattering signal acquisition unit 20. Identification means 32 for identifying, and output means 33 for outputting a result (identification signal) identified by the identification means.

記憶手段31に記憶される基準値は、識別したいプラスチック、例えば、PC(ポリカーボネート)、PS(ポリスチレン)、PP(ポリプロピレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PVC(ポリ塩化ビニル)、ABS樹脂(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂)、LDPE(低密度ポリエチレン)やHDPE(高密度ポリエチレン)等の既知のプラスチックの材質ごとに予め設定した1点以上の既知ピーク位置および既知ベースライン位置のそれぞれラマン散乱強度である。   The reference values stored in the storage means 31 are plastics to be identified, such as PC (polycarbonate), PS (polystyrene), PP (polypropylene), PET (polyethylene terephthalate), PVC (polyvinyl chloride), ABS resin (acrylonitrile. Raman scattering of one or more known peak positions and known baseline positions set in advance for each known plastic material such as butadiene / styrene copolymer resin (LDPE), LDPE (low density polyethylene), and HDPE (high density polyethylene). It is strength.

図4は本実施形態におけるプラスチック識別装置により参照試料としての既知のプラスチック(アクリル(クリア色)、PC(白色)、ABS(白色)、PS(クリア色)、PVC(クリア色))のそれぞれのラマン散乱スペクトルを取得した結果を示している。図4の横軸はラマンシフトの波数(cm-1)、縦軸はラマン散乱強度(任意強度)である。 FIG. 4 shows each of known plastics (acrylic (clear color), PC (white), ABS (white), PS (clear color), PVC (clear color))) as a reference sample by the plastic identification device in this embodiment. The result which acquired the Raman scattering spectrum is shown. The horizontal axis in FIG. 4 represents the wave number (cm −1 ) of the Raman shift, and the vertical axis represents the Raman scattering intensity (arbitrary intensity).

図4において、PSを例に説明すると、PSでは点A1と点A2の位置にピークがあるので、これら2点A1,A2またはその近傍をPS識別のためのピーク位置とする。また、これらのピーク位置A1,A2間にベースライン上の点Bがあるので、この点BをPS識別のためのベースライン位置とする。なお、ベースラインの位置と強度には、ピーク位置からあまり離れていないラマン散乱強度が弱く、底になった部分の値を用いることが望ましい。また、強度の算出には、ピーク位置やベースライン位置を含む近傍の測定点の平均値を算出して、これを用いることでSN比の向上を図ることができる。 4, when describing the PS as an example, there is a peak at a position of the PS at the point A 1 and the point A 2, these two points A 1, A 2 or near the peak position for the PS identification. Since there is a point B on the baseline between these peak positions A 1 and A 2 , this point B is set as a baseline position for PS identification. For the baseline position and intensity, it is desirable to use the value of the bottom portion because the Raman scattering intensity that is not so far from the peak position is weak. In calculating the intensity, the average value of the measurement points in the vicinity including the peak position and the baseline position is calculated, and this can be used to improve the SN ratio.

識別手段32は、ラマン散乱信号取得手段20により取得したラマン散乱信号から識別したいプラスチックの材質ごとの既知ピーク位置(PSの例では2点A1,A2)に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度および既知ベースライン位置(PSの例では点B)に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度を得るとともに、これらの得られたラマン散乱強度と記憶手段31に記憶された基準値とに基づいて被識別プラスチックの材質を識別するものである。 The discriminating means 32 has a Raman shift wave number corresponding to a known peak position (two points A 1 and A 2 in the example of PS) for each plastic material to be discriminated from the Raman scattered signal acquired by the Raman scattered signal acquiring means 20. The Raman scattering intensity at the wave number of the Raman shift corresponding to the scattering intensity and the known baseline position (point B in the example of PS) is obtained, and the obtained Raman scattering intensity and the reference value stored in the storage means 31 are obtained. Based on this, the material of the plastic to be identified is identified.

例えば、識別手段32は、識別したいプラスチックの材質ごとの既知ピーク位置(2点A1,A2)に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RA1,RA2と既知ベースライン位置(点B)に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RBとのそれぞれの差(RA1−RB),(RA2−RB)と、基準値としての既知のプラスチックの既知ピーク位置のラマン散乱強度RA10,RA20と既知ベースライン位置のラマン散乱強度RB0との差(RA10−RB0),(RA20−RB0)とを、直接またはそれぞれの比(RA1−RB)/(RA2−RB),(RA10−RB0)/(RA20−RB0)によって比較することにより被識別プラスチックの材質を識別する。なお、直接比較する際の基準値(RA10−RB0),(RA20−RB0)、または、比によって比較する際の基準値(RA10−RB0)/(RA20−RB0)は、予め記憶手段31に記憶しておく。 For example, the discriminating means 32 uses the Raman scattering intensities R A1 and R A2 at the wave number of the Raman shift corresponding to the known peak positions (two points A 1 and A 2 ) for each plastic material to be identified, and the known baseline position (point B). each of the difference between the Raman scattering intensity R B at a wave number of the corresponding Raman shift in) (R A1 -R B), ( and R A2 -R B), the Raman scattering of the known peak positions of the known plastic as a reference value The difference (R A10 -R B0 ) and (R A20 -R B0 ) between the intensities R A10 , R A20 and the Raman scattering intensity R B0 at the known baseline position are directly or each ratio (R A1 -R B ). The material of the plastic to be identified is identified by comparing with / (R A2 -R B ), (R A10 -R B0 ) / (R A20 -R B0 ). The reference value for comparing directly (R A10 -R B0), ( R A20 -R B0), or, the reference value for comparing the ratio (R A10 -R B0) / ( R A20 -R B0) Is stored in the storage means 31 in advance.

図5はこの識別手段32によるPSの識別例を示している。図5に示すように、PSの2点A1,A2の既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RA1,RA2と点Bの既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RBとのそれぞれの差(RA1−RB),(RA2−RB)の比(RA1−RB)/(RA2−RB)は、他の材質のものとは大きく相違している。したがって、PSの既知ピーク位置のラマン散乱強度RA10,RA20と既知ベースライン位置のラマン散乱強度RB0との差(RA10−RB0),(RA20−RB0)の比(RA10−RB0)/(RA20−RB0)から設定した基準値としての閾値SPSによってフィルタリング(図示例では(RA10−RB0)/(RA20−RB0)>SPS=2.5のみ抽出)することにより、PS、PP、PET、LDPE、HDPEが混在した試料からPSのみを識別して抽出することが可能である。 FIG. 5 shows an example of PS identification by the identification means 32. As shown in FIG. 5, the Raman scattering intensities R A1 and R A2 at the wave number of the Raman shift corresponding to the known peak positions at the two points A 1 and A 2 of PS and the Raman shift corresponding to the known baseline position at the point B are shown. The ratio (R A1 -R B ) / (R A2 -R B ) of the difference (R A1 -R B ) and (R A2 -R B ) from the Raman scattering intensity R B at the wave number is the same as that of other materials. It is very different from the thing. Therefore, the ratio (R A10 ) of the difference (R A10 −R B0 ) and (R A20 −R B0 ) between the Raman scattering intensities R A10 and R A20 at the known peak position of PS and the Raman scattering intensity R B0 at the known baseline position. -R B0) / (filtered by thresholds S PS as a reference value set from R A20 -R B0) (in the illustrated example (R A10 -R B0) / ( R A20 -R B0)> S PS = 2.5 By extracting only PS), it is possible to identify and extract only PS from a sample in which PS, PP, PET, LDPE, and HDPE are mixed.

同様に、図6はこの識別手段32によるPPの識別例を示している。図6に示すように、PPの2点の既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度と既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度とのそれぞれの差の比Xは、他の材質のものとは正負が異なっている。したがって、PPの既知ピーク位置のラマン散乱強度と既知ベースライン位置のラマン散乱強度との差の比から設定した基準値としての閾値SPPによってフィルタリング(図示例ではX>0のみ抽出)することにより、PS、PP、PET、LDPE、HDPEが混在した試料からPPのみを識別して抽出することが可能である。なお、図6に示すように上記の条件ではすべてのPPを抽出できていないが、この識別手段32によって抽出したものの中にはPP以外のものは含まれないので、廃棄プラスチックの再利用には問題なく使用することができる。 Similarly, FIG. 6 shows an example of PP identification by the identification means 32. As shown in FIG. 6, the ratio X of the difference between the Raman scattering intensity at the Raman shift wave number corresponding to the two known peak positions of PP and the Raman scattering intensity at the Raman shift wave number corresponding to the known baseline position X Are different from those of other materials. Therefore, by filtering (extracting only X> 0 in the illustrated example) by the threshold value SPP as a reference value set from the ratio of the difference between the Raman scattering intensity at the known peak position of PP and the Raman scattering intensity at the known baseline position. , PS, PP, PET, LDPE, HDPE can be identified and extracted only from PP. As shown in FIG. 6, not all PPs can be extracted under the above conditions, but those extracted by the identification means 32 do not include anything other than PP. Can be used without problems.

また、識別手段32は、識別したいプラスチックの材質ごとの既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RA1,RA2と既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RBとの比RA1/RB,RA2/RBを算出し、既知のプラスチックの既知ピーク位置のラマン散乱強度RA10,RA20と既知ベースライン位置のラマン散乱強度RB0との比RA10/RB0,RA20/RB0から設定した基準値としての閾値と比較することにより被識別プラスチックの材質を識別する構成とすることも可能である。 Further, the identification means 32 has Raman scattering intensities R A1 and R A2 at the Raman shift wave number corresponding to the known peak position for each plastic material to be identified, and the Raman scattering intensity R at the Raman shift wave number corresponding to the known baseline position. the ratio R A1 / R B of the B, R A2 / calculates R B, the ratio R between the Raman scattering intensity R B0 of the Raman scattering intensity R A10, R A20 and known baseline position of the known peak position of the known plastic It is also possible to adopt a configuration in which the material of the plastic to be identified is identified by comparing with a threshold value as a reference value set from A10 / R B0 and R A20 / R B0 .

図7はこの識別手段32によるPSの識別例を示している。図7に示すように、PSの1点A1の既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RA1と既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RBとの比RA1/RBは、他の材質のものとは相違している。したがって、この例では、PSの既知ピーク位置のラマン散乱強度RA10と既知ベースライン位置のラマン散乱強度RB0との比RA10/RB0からそれぞれ設定した基準値としての閾値SPS1によってフィルタリングし、この閾値SPS1を満たすことを条件とすることにより、PS、PP、PET、LDPE、HDPEが混在した試料からPSのみを識別して抽出することが可能である。 FIG. 7 shows an example of PS identification by the identification means 32. As shown in FIG. 7, the Raman scattering intensity R A1 at the wave number of Raman shift corresponding to the known peak position at one point A 1 of PS and the Raman scattering intensity R B at the wave number of Raman shift corresponding to the known baseline position The ratio R A1 / R B is different from that of other materials. Therefore, in this example, filtering is performed by the threshold value S PS1 as a reference value set from the ratio R A10 / R B0 between the Raman scattering intensity R A10 at the known peak position of PS and the Raman scattering intensity R B0 at the known baseline position. , by the condition that satisfies the threshold S PS1, it is possible to extract and identify PS, PP, PET, LDPE, from HDPE are mixed sample PS only.

同様に、図8はこの識別手段32によるPPの識別例を示している。図8の(a),(b)に示すように、PPの2点の既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度と既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度との比Xは、他の材質のものとは相違している。したがって、この例では、PPの既知ピーク位置のラマン散乱強度と既知ベースライン位置のラマン散乱強度との比からそれぞれ設定した基準値としての閾値SPP1,SPP2によってフィルタリングし、両閾値を満たすことを条件とすることにより、PS、PP、PET、LDPE、HDPEが混在した試料からPPのみを識別して抽出することが可能である。 Similarly, FIG. 8 shows an example of PP identification by the identification means 32. As shown in FIGS. 8A and 8B, the Raman scattering intensity at the wave number of Raman shift corresponding to two known peak positions of PP and the Raman scattering intensity at the wave number of Raman shift corresponding to the known baseline position. The ratio X is different from those of other materials. Therefore, in this example, filtering is performed by the threshold values S PP1 and S PP2 as reference values set from the ratio of the Raman scattering intensity at the known peak position of PP and the Raman scattering intensity at the known baseline position, and both threshold values are satisfied. As a condition, it is possible to identify and extract only PP from a sample in which PS, PP, PET, LDPE, and HDPE are mixed.

あるいは、識別手段32は、識別したいプラスチックの材質ごとの2点の既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RA1,RA2の差(RA1−RA2)と既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RBとの比(RA1−RA2)/RBを算出し、既知のプラスチックの2点の既知ピーク位置のラマン散乱強度RA10,RA20の差(RA10−RA20)と既知ベースライン位置のラマン散乱強度RB0との比(RA10−RA20)/RB0から設定した基準値としての閾値と比較することにより被識別プラスチックの材質を識別する構成とすることができる。 Alternatively, the discriminating means 32 determines the difference between the Raman scattering intensities R A1 and R A2 (R A1 −R A2 ) and the known baseline position at the wave number of the Raman shift corresponding to two known peak positions for each plastic material to be discriminated. The ratio (R A1 −R A2 ) / R B with the Raman scattering intensity R B at the wave number of the Raman shift corresponding to is calculated, and the Raman scattering intensities R A10 and R A20 at two known peak positions of the known plastic are calculated. The ratio of the difference (R A10 −R A20 ) to the Raman scattering intensity R B0 at the known baseline position (R A10 −R A20 ) / the material of the plastic to be identified by comparing with a threshold value as a reference value set from R B0 It can be set as the structure which identifies.

図9はこの識別手段32によるPSの識別例を示している。図9に示すように、PSの2点A1,A2の既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RA1,RA2の差(RA1−RA2)と既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RBとの比(RA1−RA2)/RBは、他の材質のものとは大きく相違している。したがって、PSの2点の既知ピーク位置のラマン散乱強度RA10,RA20の差(RA10−RA20)と既知ベースライン位置のラマン散乱強度RB0との比(RA10−RA20)/RB0から設定した基準値としての閾値SPSによってフィルタリングすることにより、PS、PP、PET、LDPE、HDPEが混在した試料からPSのみを識別して抽出することが可能である。 FIG. 9 shows an example of PS identification by the identification means 32. As shown in FIG. 9, the difference between the Raman scattering intensities R A1 and R A2 (R A1 −R A2 ) and the known baseline position at the wave number of the Raman shift corresponding to the known peak positions at the two points A 1 and A 2 of PS. the ratio of the Raman scattering intensity R B at a wave number of the corresponding Raman shifted (R A1 -R A2) / R B are largely different from those of other materials. Therefore, the ratio of the difference (R A10 -R A20 ) between the Raman scattering intensities R A10 and R A20 at the two known peak positions of PS and the Raman scattering intensity R B0 at the known baseline position (R A10 -R A20 ) / by filtering by the threshold S PS as a reference set from R B0 value, it is possible to extract and identify PS, PP, PET, LDPE, from HDPE are mixed sample PS only.

このように、PSの2点A1,A2の既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RA1,RA2の差(RA1−RA2)と既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度RBとの比(RA1−RA2)/RBを採ることで、より識別精度を向上させることが可能である。また、ラマン散乱強度RA1,RA2,RBの3つの数値のみから十分な識別精度が得られるので、演算処理に要する時間は極わずかであり、短時間で大量の廃棄プラスチックを識別することができる。 Thus, the difference (R A1 −R A2 ) between the Raman scattering intensities R A1 and R A2 at the wave number of the Raman shift corresponding to the known peak positions at the two points A 1 and A 2 of PS corresponds to the known baseline position. By taking the ratio (R A1 −R A2 ) / R B to the Raman scattering intensity R B at the wave number of the Raman shift, it is possible to further improve the identification accuracy. In addition, since sufficient identification accuracy can be obtained from only the three values of Raman scattering intensities R A1 , R A2 , and R B , the time required for calculation processing is extremely small, and a large amount of waste plastic can be identified in a short time. Can do.

同様に、図10はこの識別手段32によるPPの識別例を示している。図10に示すように、PPの2点の既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度の差と既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度との比Xは、他の材質のものとはその範囲が相違している。したがって、PPの2点の既知ピーク位置のラマン散乱強度の差と既知ベースライン位置のラマン散乱強度との比から設定した基準値としての閾値SPPH,SPPLによってフィルタリング(図示例ではSPPH>X>SPPLの範囲内にあるもののみを抽出)することにより、PS、PP、PET、LDPE、HDPEが混在した試料からPPのみを識別して抽出することが可能である。 Similarly, FIG. 10 shows an example of PP identification by the identification means 32. As shown in FIG. 10, the ratio X of the difference in Raman scattering intensity at the wave number of Raman shift corresponding to two known peak positions of PP and the Raman scattering intensity at the wave number of Raman shift corresponding to the known baseline position is The range is different from other materials. Therefore, filtering is performed using threshold values S PPH and S PPL as reference values set from the ratio between the difference in Raman scattering intensity at the two known peak positions of PP and the Raman scattering intensity at the known baseline position (in the example shown, S PPH > By extracting only those in the range of X> S PPL ), it is possible to identify and extract only PP from a sample in which PS, PP, PET, LDPE, and HDPE are mixed.

以上のように、識別手段32は、ラマン散乱信号取得手段20により取得したラマン散乱信号から得た識別したいプラスチックの材質ごとの既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度および既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度と、記憶手段31に記憶された基準値とに基づいてプラスチックを識別するものであり、従来のようにラマン散乱スペクトル全体を測定し、この測定されたラマン散乱スペクトルからピークを抽出するような複雑な演算処理を行うことなく、簡単な演算処理によりプラスチックを識別するものである。なお、本発明に係る識別手段32は、上述した具体的演算例に限らず、特定のプラスチックのみが際立つような簡単な演算処理であれば採用することが可能である。   As described above, the discriminating means 32 has the Raman scattering intensity and the known baseline at the wave number of the Raman shift corresponding to the known peak position for each plastic material to be discriminated obtained from the Raman scattering signal obtained by the Raman scattering signal obtaining means 20. The plastic is identified based on the Raman scattering intensity at the wave number of the Raman shift corresponding to the position and the reference value stored in the storage means 31, and the entire Raman scattering spectrum is measured as in the prior art. The plastic is identified by a simple calculation process without performing a complicated calculation process such as extracting a peak from the Raman scattering spectrum. Note that the identification means 32 according to the present invention is not limited to the above-described specific calculation example, and can be adopted as long as it is a simple calculation process in which only a specific plastic stands out.

上記構成のプラスチック識別装置1では、搬入された粉砕プラスチック(異物が含まれている場合もある。)を前処理風選機2により異物とプラスチック片とに選別し、この選別されたプラスチック片を振動整列フィーダ3により振動させて整列させ、ベルトコンベア4により搬送する。そして、ラマン散乱識別機5によりベルトコンベア4のベルト4a上の被識別プラスチックPにレーザ光を照射してプラスチックの材質を識別し、識別結果に応じて選別用エアガン6により選別して材質ごとに回収する。   In the plastic identification device 1 having the above-described configuration, the crushed plastic (which may contain foreign matter) is sorted into the foreign matter and the plastic piece by the pretreatment wind sorter 2, and the sorted plastic piece is separated. Vibrating and aligning is performed by the vibration alignment feeder 3 and conveyed by the belt conveyor 4. Then, the Raman scattering discriminator 5 irradiates the plastic P to be identified on the belt 4a of the belt conveyor 4 with a laser beam to identify the material of the plastic, and sorts the plastic by the sorting air gun 6 according to the discrimination result. to recover.

このとき、ラマン散乱識別機5では、強力なレーザ光を発生する半導体レーザ発生装置12を光源として、このレーザ光を試料である被識別プラスチックPの表面に凸レンズ13により集光照射し、その散乱光に含まれるラマン散乱光を、レーザ光の集光に使用した同じ凸レンズ13により同軸で集光し、光ファイバ21でマルチチャンネル分光器22に導き、マルチチャンネル分光してラマン散乱信号を得る。ここで得るラマン散乱信号は、予め設定したピーク位置とベースライン位置のみを得るだけで良いため、従来のようにラマン散乱スペクトル全体を正確に測定する必要はない。また、できるだけ少ない画素数で測定すれば、1画素当たりの光強度が大きくなるので、大きな電気信号を取り出すことが可能となる。したがって、例えば512画素のマルチチャンネル分光器22により得たラマン散乱信号であっても十分なSN比で高速に測定することが可能である。図11はPPのラマン散乱信号を50msおよび10msでそれぞれ測定した例を示しており、図11に示されるように、1回の測定に10ms程度の高速処理を行っても識別に十分なSN比(低ノイズ)で必要なラマン散乱信号が得られている。   At this time, the Raman scattering discriminator 5 uses the semiconductor laser generator 12 that generates a powerful laser beam as a light source, and condenses and irradiates the laser beam on the surface of the plastic P to be identified as a sample by the convex lens 13. The Raman scattered light contained in the light is condensed coaxially by the same convex lens 13 used for condensing the laser light, guided to the multichannel spectrometer 22 by the optical fiber 21, and subjected to multichannel spectroscopy to obtain a Raman scattered signal. Since the Raman scattering signal obtained here only needs to obtain only the preset peak position and baseline position, it is not necessary to accurately measure the entire Raman scattering spectrum as in the prior art. In addition, if measurement is performed with as few pixels as possible, the light intensity per pixel increases, so that a large electrical signal can be extracted. Therefore, for example, even a Raman scattering signal obtained by the 512-channel multi-channel spectrometer 22 can be measured at a high speed with a sufficient SN ratio. FIG. 11 shows an example in which the Raman scattering signal of PP is measured at 50 ms and 10 ms, respectively. As shown in FIG. 11, the SN ratio sufficient for discrimination even when high-speed processing of about 10 ms is performed for one measurement. Necessary Raman scattering signal is obtained with low noise.

また、本実施形態におけるプラスチック識別装置1では、こうして得られたラマン散乱信号から、識別したいプラスチックごとに予め決められたピーク位置(例えば、PSの場合のA1,A2)に対応するラマンシフトの波数の1点または2点のラマン散乱強度と、ベースライン位置(例えば、PSの場合のB)に対応するラマンシフトの波数のラマン散乱強度とを求め、その比を計算するなど簡単な演算処理を行い、その値と参照試料のプラスチックで求めた基準値とを比較するという簡便な方法によって毎秒50個以上のプラスチックを識別することが可能である。なお、本実施形態においては、ピーク位置に対応するラマンシフトの波数を1点または2点使用しているが、3点以上とすることも可能である。 Further, in the plastic identification device 1 according to the present embodiment, the Raman shift corresponding to the peak position (for example, A 1 and A 2 in the case of PS) determined in advance for each plastic to be identified from the Raman scattering signal thus obtained. Simple calculation such as finding the Raman scattering intensity at one or two points of the wave number and the Raman scattering intensity of the wave number of the Raman shift corresponding to the baseline position (for example, B in the case of PS) and calculating the ratio It is possible to identify 50 or more plastics per second by a simple method of processing and comparing the value with the reference value determined for the plastic of the reference sample. In this embodiment, one or two Raman shift wave numbers corresponding to the peak positions are used, but three or more points may be used.

特に、本実施形態におけるプラスチック識別装置1では、ベルトコンベア4のベルト4aがステンレス鋼により形成されているため、識別したいプラスチックがクリア色のような透明または半透明であっても、このプラスチックを透過したレーザ光がベルト4aの表面で反射されるので、ベルト4aのラマン散乱光を発生しない。これにより、ベルト4a上の識別したいプラスチックから散乱されたラマン散乱光へのベルト4aによるラマン効果の影響が少なくなるため、このベルト4aの影響の少ない際立ったラマン散乱信号が得られ、より正確なプラスチックの識別が可能となっている。   In particular, in the plastic identification device 1 according to the present embodiment, the belt 4a of the belt conveyor 4 is formed of stainless steel. Therefore, even if the plastic to be identified is transparent or translucent such as a clear color, the plastic is transmitted. Since the laser beam thus reflected is reflected by the surface of the belt 4a, the Raman scattered light of the belt 4a is not generated. Thereby, since the influence of the Raman effect by the belt 4a on the Raman scattered light scattered from the plastic to be identified on the belt 4a is reduced, a conspicuous Raman scattering signal with little influence of the belt 4a is obtained, and more accurate. Plastics can be identified.

ここで、図12を参照してラマン散乱光の発生プロセスについて詳述する。図12に示すように、ステンレス鋼製のベルト4a等の金属表面を有する載置台100上に被識別プラスチックP等の透明または半透明の対象物Qを載置し、この対象物Qにレーザ光をレーザ照射系10の凸レンズ13から照射した場合、凸レンズ13から対象物Qへ向かうレーザ光L1により発生するラマン散乱光R1と、透明または半透明の対象物Qを透過して載置台100の金属表面により反射したレーザ光L2により発生するラマン散乱光R2とが凸レンズ13により集光される。すなわち、レーザ光が透明または半透明の対象物Qを透過して載置台100の金属表面で反射することによって2倍のラマン散乱光R1,R2が集光されることになるので、これらの集光されたラマン散乱光R1,R2からラマン散乱信号取得手段20により明確なラマン散乱信号を得ることができる。 Here, the generation process of Raman scattered light will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 12, a transparent or translucent object Q such as a plastic P to be identified is placed on a mounting table 100 having a metal surface such as a belt 4a made of stainless steel, and laser light is applied to the object Q. Is transmitted from the convex lens 13 of the laser irradiation system 10 through the Raman scattered light R 1 generated by the laser light L 1 traveling from the convex lens 13 toward the object Q and the transparent or translucent object Q, and the mounting table 100. The Raman scattered light R 2 generated by the laser light L 2 reflected by the metal surface is condensed by the convex lens 13. That is, since the laser light passes through the transparent or semi-transparent object Q and is reflected by the metal surface of the mounting table 100, twice the Raman scattered light R 1 and R 2 are collected. A clear Raman scattering signal can be obtained by the Raman scattering signal acquisition means 20 from the collected Raman scattered light R 1 and R 2 .

なお、本実施形態においては、ベルト4aをステンレス鋼製の板としているが、ゴムベルトの表面をアルミニウム箔により覆った構成とすることも可能である。あるいは、ステンレス鋼以外の金属である銅やアルミニウムにより形成することも可能である。要するに、ベルト4aは、金属表面を有するものとすれば良く、さらに光沢を有するものであればなおさら良い。あるいは、ベルト4aの表面を鏡面としても良く、同様に透明または半透明の対象物を透過したレーザ光が載置台の鏡面で反射することによって、明確なラマン散乱信号が得られる。なお、ベルト4aの材質の違いによるラマン散乱スペクトルへの影響については後述する。   In the present embodiment, the belt 4a is a stainless steel plate, but the rubber belt may be covered with an aluminum foil. Alternatively, it can be formed of copper or aluminum which is a metal other than stainless steel. In short, the belt 4a has only to have a metal surface, and more preferably has a gloss. Alternatively, the surface of the belt 4a may be a mirror surface, and similarly, a clear Raman scattering signal is obtained by reflecting the laser light transmitted through a transparent or translucent object on the mirror surface of the mounting table. The influence on the Raman scattering spectrum due to the difference in the material of the belt 4a will be described later.

従来のラマン散乱に基づくプラスチックの識別方法は、ラマン散乱スペクトルを正確に測定することが必要であるため、測定時間が長く、解析法も複雑であるが、本実施形態におけるプラスチック識別装置1では、ラマン散乱スペクトルを正確に測定してピーク位置を求めることなく、予め設定したピーク位置とベースライン位置のラマン散乱強度のみを測定したラマン散乱信号から求めるだけ良いため、1秒間に50個以上の高速でプラスチックの材質を識別することが可能である。したがって、現実に排出されている大量の廃棄プラスチックを、ベルトコンベア4によって搬送しながら材質を識別して分別し、プラスチックリサイクルのための純度の高い再生原料を得ることが可能である。   Since the conventional plastic identification method based on Raman scattering requires accurate measurement of the Raman scattering spectrum, the measurement time is long and the analysis method is complicated. However, in the plastic identification device 1 of the present embodiment, Since it is only necessary to obtain the Raman scattering signal obtained by measuring only the Raman scattering intensities at the preset peak position and the baseline position without accurately measuring the Raman scattering spectrum to obtain the peak position, at least 50 high-speeds per second. It is possible to identify the plastic material. Therefore, it is possible to identify and sort a large amount of waste plastic that is actually discharged while being conveyed by the belt conveyor 4 and obtain a recycled material with high purity for plastic recycling.

また、本実施形態におけるプラスチック識別装置1では、焦点距離150mm以下の1枚の凸レンズ13によりレーザ光Lを集光して被識別プラスチックPに照射するので、レンズ先から被識別プラスチックPまでの作動距離をその焦点距離150mm以下と同程度に確保することができ、ベルトコンベア4によって搬送されている様々な大きさのプラスチック片の材質を識別することが可能である。   Further, in the plastic identification device 1 according to the present embodiment, the laser light L is collected by the single convex lens 13 having a focal length of 150 mm or less and irradiated to the identification plastic P. Therefore, the operation from the lens tip to the identification plastic P is performed. The distance can be secured to the same extent as the focal length of 150 mm or less, and the material of the plastic pieces of various sizes conveyed by the belt conveyor 4 can be identified.

さらに、この凸レンズ13が、被識別プラスチックPから散乱されたラマン散乱光を集光する集光系の一部を構成するので、被識別プラスチックPにどの方向からレーザ光Lを照射してもラマン散乱光Rを集光することができ、光の照射と集光を効率良く行うことができる。これにより、レーザ光Lの照射方向の制限がなくなり、専門家だけでなく一般の利用者であっても容易に使用することが可能となる。また、ベルトコンベア4によって搬送されている様々な形状のプラスチック片に対してどの方向からレーザ光Lが照射された場合であっても、そのラマン散乱光Rを集光して材質を識別することができる。   Further, since the convex lens 13 constitutes a part of a condensing system for condensing the Raman scattered light scattered from the identified plastic P, the Raman light is irradiated from any direction to the identified plastic P with the laser light L. Scattered light R can be collected, and light irradiation and light collection can be performed efficiently. Thereby, there is no restriction on the irradiation direction of the laser beam L, and it is possible to use it easily even by a general user as well as an expert. In addition, the material is identified by condensing the Raman scattered light R regardless of the direction in which the laser light L is irradiated on the plastic pieces of various shapes conveyed by the belt conveyor 4. Can do.

また、本実施形態におけるプラスチック識別装置1では、レーザ照射系10が、半導体レーザ発生装置12により発生したレーザ光Lをミラー14aおよびダイクロイックミラー14bの反射のみによって凸レンズ13まで導くものであることにより、レーザ光Lの出力を落とさずに凸レンズ13で集光して被識別プラスチックに照射することができる。   In the plastic identification device 1 according to the present embodiment, the laser irradiation system 10 guides the laser light L generated by the semiconductor laser generator 12 to the convex lens 13 only by the reflection of the mirror 14a and the dichroic mirror 14b. It is possible to condense the light with the convex lens 13 without irradiating the output of the laser light L and irradiate the plastic to be identified.

また、本実施形態におけるプラスチック識別装置1では、高速に被識別プラスチックの識別を行うことが可能であるため、試料をベルトコンベア4の上で常時移動している状態で識別することが可能である。そのため、レーザ光Lも連続発振させていれば良く、レーザの同期パルス発振が不要であるため、構造が簡単である。   In addition, since the plastic identifying apparatus 1 in the present embodiment can identify the plastic to be identified at high speed, it is possible to identify the sample while it is constantly moving on the belt conveyor 4. . For this reason, the laser beam L only needs to be continuously oscillated, and the synchronous pulse oscillation of the laser is unnecessary, so that the structure is simple.

半導体レーザ発生装置12を内蔵する検出部ヘッド11とマルチチャンネル分光器22とが汎用的な光ファイバ21のみで接続しているため、マルチチャンネル分光器22やデータ処理装置30といった精密な部分を作業環境の良い離れた場所に設置することが可能である。   Since the detection unit head 11 incorporating the semiconductor laser generator 12 and the multi-channel spectrometer 22 are connected only by the general-purpose optical fiber 21, precise parts such as the multi-channel spectrometer 22 and the data processing device 30 are operated. It can be installed in a remote location with good environment.

なお、図12で説明したように、本実施形態におけるステンレス鋼製のベルト4a等の金属表面を有する載置台100と、レーザ照射系10およびラマン散乱信号取得手段20とをラマン散乱信号取得装置として特許文献1,2に適用すれば、透明または半透明の対象物Qであっても明確なラマン散乱信号を得ることができるので、より明確なラマン散乱スペクトルを得て、被識別プラスチックの識別をより正確に行うことが可能となる。   As described with reference to FIG. 12, the mounting table 100 having a metal surface such as the stainless steel belt 4 a in this embodiment, the laser irradiation system 10, and the Raman scattering signal acquisition unit 20 are used as a Raman scattering signal acquisition device. If applied to Patent Documents 1 and 2, a clear Raman scattering signal can be obtained even for a transparent or translucent object Q. Therefore, a clearer Raman scattering spectrum can be obtained to identify a plastic to be identified. It becomes possible to carry out more accurately.

プラスチック識別装置1のベルト4aの材質の違いによるラマン散乱スペクトルへの影響について実験を行った。図13は各種金属板およびゴムベルト上に配置したアクリル(クリア色)のラマン散乱スペクトルを取得した結果を示している。実験対象とした各種金属は表1のとおりである。   An experiment was conducted on the influence on the Raman scattering spectrum due to the difference in the material of the belt 4a of the plastic identification device 1. FIG. 13 shows the results of acquiring Raman scattering spectra of acrylic (clear color) placed on various metal plates and rubber belts. Table 1 shows the various metals used for the experiment.

図13から明らかなようにゴムベルトと比較して、各種金属板ではラマン散乱スペクトルのピーク位置が際立っており、これに基づいてクリア色のプラスチックをより正確に識別することが可能である。一方、ゴムベルトでは、ラマン散乱スペクトルのピーク位置が不明確であるため、クリア色のプラスチックを識別することが不可能である。これは、ゴムのラマン散乱光が影響していると推定される。   As is clear from FIG. 13, the peak positions of the Raman scattering spectrum are conspicuous in the various metal plates as compared with the rubber belt, and based on this, it is possible to more accurately identify the clear plastic. On the other hand, in the rubber belt, the peak position of the Raman scattering spectrum is unclear, so it is impossible to identify the clear plastic. This is presumed to be affected by the Raman scattered light of rubber.

また、クリア色および白色のアクリルのレーザ光の透過率を表2に示す。レーザ光の透過率の測定は、クリア色および白色のアクリル板(2mm厚)を挟んだ両側にレーザ照射系10とスペクトラフィジクス(Spectra-Physics)製レーザパワーメータ(Model 407A)を配置して行い、それぞれのアクリル板を透過したときのレーザパワーメータの強度値(W)と、アクリル板を除去したときのレーザパワーメータの強度値(W)との比を求めた。結果を、表2に示す。   In addition, Table 2 shows the transmittance of clear and white acrylic laser light. Laser light transmittance is measured by placing a laser irradiation system 10 and a Spectra-Physics laser power meter (Model 407A) on both sides of a clear and white acrylic plate (2 mm thick). The ratio of the intensity value (W) of the laser power meter when it passed through each acrylic plate and the intensity value (W) of the laser power meter when the acrylic plate was removed was determined. The results are shown in Table 2.

表2から白色のアクリル板はほとんどレーザ光を透過していないことが分かる。一方、クリア色のアクリル板はレーザ光を透過しており、半透明あるいは透明であることが分かる。すなわち、図5で示したアクリル(クリア色)、PS(クリア色)、PVC(クリア色)の各プラスチックのラマン散乱スペクトルは、半透明あるいは透明であるに関わらず、レーザ光をほとんど透過しないPC(白色)、ABS(白色)と遜色ない際立ったラマン散乱信号が得られていることが分かる。   From Table 2, it can be seen that the white acrylic plate hardly transmits laser light. On the other hand, it can be seen that the clear acrylic plate transmits laser light and is translucent or transparent. In other words, the Raman scattering spectrum of each plastic of acrylic (clear color), PS (clear color), and PVC (clear color) shown in FIG. 5 is a PC that hardly transmits laser light regardless of whether it is translucent or transparent. It can be seen that an outstanding Raman scattering signal comparable to (white) and ABS (white) is obtained.

本発明のラマン散乱信号取得方法およびラマン散乱信号取得装置は、透明または半透明の対象物から散乱されたラマン散乱信号を取得し、取得したラマン散乱信号に基づいてプラスチックの材質を非破壊的に識別するプラスチックの識別方法および識別装置に有用である。また、本発明のプラスチック識別装置および識別装置は、ラマン散乱という散乱現象を測定することによりプラスチックの材質を識別する方法および装置であり、リサイクルのために家庭ごみや産業廃棄物として廃棄される様々なプラスチックを識別する方法および装置として有用である。   A Raman scattering signal acquisition method and a Raman scattering signal acquisition apparatus according to the present invention acquire a Raman scattering signal scattered from a transparent or translucent object, and non-destructively use a plastic material based on the acquired Raman scattering signal. The present invention is useful for a plastic identifying method and an identifying apparatus. The plastic identifying device and the identifying device of the present invention are a method and device for identifying a plastic material by measuring a scattering phenomenon called Raman scattering, and are variously discarded as household waste or industrial waste for recycling. It is useful as a method and apparatus for identifying a new plastic.

本発明の実施の形態におけるプラスチック識別装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the plastic identification device in embodiment of this invention. 図1のラマン散乱識別機の構成図である。It is a block diagram of the Raman scattering discriminator of FIG. 図1のラマン散乱識別機のブロック図である。It is a block diagram of the Raman scattering classifier of FIG. 本実施形態におけるプラスチック識別装置により参照試料としての既知のプラスチックのそれぞれのラマン散乱信号を取得した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having acquired each Raman scattering signal of the known plastic as a reference sample with the plastic identification device in this embodiment. 識別手段によるPSの識別例を示す図である。It is a figure which shows the example of identification of PS by an identification means. 識別手段によるPPの識別例を示す図である。It is a figure which shows the example of identification of PP by an identification means. 識別手段によるPSの識別例を示す図である。It is a figure which shows the example of identification of PS by an identification means. 識別手段によるPPの識別例を示す図である。It is a figure which shows the example of identification of PP by an identification means. 識別手段によるPSの識別例を示す図である。It is a figure which shows the example of identification of PS by an identification means. 識別手段によるPPの識別例を示す図である。It is a figure which shows the example of identification of PP by an identification means. PPのラマン散乱信号を50msおよび10msでそれぞれ測定した例を示す図である。It is a figure which shows the example which measured the Raman scattering signal of PP at 50 ms and 10 ms, respectively. ラマン散乱光の発生プロセスを説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the generation | occurrence | production process of a Raman scattered light. 各種金属板およびゴムベルト上に配置したアクリル(クリア色)のラマン散乱スペクトルを取得した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having acquired the Raman scattering spectrum of the acryl (clear color) arrange | positioned on various metal plates and a rubber belt.

符号の説明Explanation of symbols

1 プラスチック識別装置
2 前処理風選機
3 振動整列フィーダ
4 ベルトコンベア
4a ベルト
5 ラマン散乱識別機
6 選別用エアガン
7 エアガン駆動装置
8 同期制御装置
9 コンベア速度調整装置
10 レーザ照射系
11 検出部ヘッド
12 半導体レーザ発生装置
13 凸レンズ
14a ミラー
14b ダイクロイックミラー
20 ラマン散乱信号取得手段
21 光ファイバ
22 マルチチャンネル分光器
23 励起光除去フィルタ
30 データ処理装置
31 記憶手段
32 識別手段
33 出力手段
40 半導体レーザ駆動電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plastic identification apparatus 2 Pre-processing wind selector 3 Vibration alignment feeder 4 Belt conveyor 4a Belt 5 Raman scattering identification machine 6 Sorting air gun 7 Air gun drive device 8 Synchronous control device 9 Conveyor speed adjustment device 10 Laser irradiation system 11 Detector head 12 Semiconductor laser generator 13 Convex lens 14a Mirror 14b Dichroic mirror 20 Raman scattering signal acquisition means 21 Optical fiber 22 Multichannel spectrometer 23 Excitation light removal filter 30 Data processing device 31 Storage means 32 Identification means 33 Output means 40 Semiconductor laser drive power supply

Claims (6)

レーザ光を反射する金属表面または鏡面を有する載置台上に載置された対象物としての透明または半透明のプラスチックにレーザ光を照射し、この対象物から散乱されたラマン散乱光から前記プラスチックの材質を識別するためのラマン散乱信号を得ることを特徴とするラマン散乱信号取得方法。 The laser beam is irradiated to the transparent or translucent plastic of a object placed on the mounting table having a metal surface or specular reflecting the laser beam, the plastic from the Raman scattered light scattered from the object A method for obtaining a Raman scattering signal, comprising obtaining a Raman scattering signal for identifying a material . レーザ光を反射する金属表面または鏡面を有する載置台上に載置された識別対象物である透明または半透明の被識別プラスチックにレーザ光を照射し、この被識別プラスチックから散乱されたラマン散乱光からラマン散乱信号を得るラマン散乱信号取得ステップと、
予め既知のプラスチックのラマン散乱スペクトルを測定することにより設定した1点以上のピーク位置(以下、「既知ピーク位置」と称す。)のラマン散乱強度およびベースライン位置(以下、「既知ベースライン位置」と称す。)のラマン散乱強度と、前記被識別プラスチックのラマン散乱信号から得た識別したいプラスチックの材質ごとの既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度および既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度とに基づいて前記被識別プラスチックの材質を識別する識別ステップと
を含むプラスチックの識別方法。
The laser beam is irradiated to the transparent or translucent identification target plastic is the identification object placed on the mounting table having a metal surface or specular reflecting the laser beam, the Raman scattered light scattered from the object to be identified plastic Obtaining a Raman scattered signal from the Raman scattered signal obtaining step;
Raman scattering intensity and baseline position (hereinafter, “known baseline position”) of one or more peak positions (hereinafter referred to as “known peak positions”) set by measuring a Raman scattering spectrum of a known plastic in advance. Corresponding to the Raman scattering intensity and the known baseline position at the wave number of the Raman shift corresponding to the known peak position for each plastic material to be identified obtained from the Raman scattering signal of the plastic to be identified. An identification step of identifying the material of the plastic to be identified based on the Raman scattering intensity at the wave number of the Raman shift.
レーザ光を反射する金属表面または鏡面を有し、対象物としての透明または半透明のプラスチックが載置される載置台と、
前記載置台上に載置された対象物にレーザを照射するレーザ照射系と、
前記対象物から散乱されたラマン散乱光から前記プラスチックの材質を識別するためのラマン散乱信号を得るラマン散乱信号取得手段と
を有するラマン散乱信号取得装置。
A mounting table having a metal surface or a mirror surface that reflects laser light and on which a transparent or translucent plastic as an object is mounted;
A laser irradiation system for irradiating an object placed on the mounting table with a laser;
A Raman scattered signal acquisition device comprising: a Raman scattered signal acquiring means for acquiring a Raman scattered signal for identifying the plastic material from the Raman scattered light scattered from the object.
レーザ光を反射する金属表面または鏡面を有し、識別対象物である透明または半透明の被識別プラスチックが載置される載置台と、
前記載置台上に載置された被識別プラスチックにレーザを照射するレーザ照射系と、
前記被識別プラスチックから散乱されたラマン散乱光からラマン散乱信号を得るラマン散乱信号取得手段と、
予め既知のプラスチックのラマン散乱スペクトルを測定することにより設定した1点以上のピーク位置(以下、「既知ピーク位置」と称す。)のラマン散乱強度およびベースライン位置(以下、「既知ベースライン位置」と称す。)のラマン散乱強度を記憶する記憶手段と、
前記被識別プラスチックのラマン散乱信号から得た識別したいプラスチックの材質ごとの既知ピーク位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度および既知ベースライン位置に対応するラマンシフトの波数におけるラマン散乱強度と、前記記憶手段に記憶された既知ピーク位置のラマン散乱強度および既知ベースライン位置のラマン散乱強度とに基づいて前記被識別プラスチックの材質を識別する識別手段と
を有するプラスチックの識別装置。
A mounting table having a metal surface or a mirror surface that reflects laser light and on which a transparent or semi-transparent plastic to be identified is placed;
A laser irradiation system for irradiating the identification target plastic mounted on the mounting table with a laser;
Raman scattering signal acquisition means for obtaining a Raman scattering signal from the Raman scattered light scattered from the plastic to be identified;
Raman scattering intensity and baseline position (hereinafter, “known baseline position”) of one or more peak positions (hereinafter referred to as “known peak positions”) set by measuring a Raman scattering spectrum of a known plastic in advance. Storage means for storing the Raman scattering intensity of
A Raman scattering intensity at a Raman shift wave number corresponding to a known peak position for each plastic material to be identified obtained from a Raman scattering signal of the identified plastic, and a Raman scattering intensity at a Raman shift wave number corresponding to a known baseline position; A plastic identification device comprising: identification means for identifying the material of the plastic to be identified based on the Raman scattering intensity at the known peak position and the Raman scattering intensity at the known baseline position stored in the storage means.
前記載置台の金属表面は、光沢を有するものである請求項記載のプラスチックの識別装置。 5. The plastic identifying apparatus according to claim 4 , wherein the metal surface of the mounting table is glossy. 前記載置台の金属表面を構成する金属は、ステンレス鋼、アルミニウムまたは銅である請求項またはに記載のプラスチックの識別装置。 Metal constituting the metal surface of the mounting table is a plastic identification device according to claim 4 or 5 stainless steel, aluminum or copper.
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