JP7345467B2 - レーザー誘起ブレークダウン(libs)技術に基づく自動化された航空機アルミニウムスクラップ分類システム - Google Patents
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Description
LIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類及び回収システムであって、サンプル供給ユニット(1)、表面処理ユニット(2)、材料配置ユニット(3)、LIBS解析及び検出ユニット(4)、移動ユニット(5)、並びに分類及び回収ユニット(6)を備え、前記サンプル供給ユニット(1)が、傾斜台を介して前記移動ユニット(5)に連結され、配置されたサンプルが、前記移動ユニット(5)上に位置付けられたコンベヤベルト上にスライドされ、前記移動ユニット(5)が、前記システムの様々な部分を共に直列で連結し前記システムの前記様々な部分における前記サンプルの移動運動を実現するために、ステッパモータを使用することによって前記コンベヤベルトを駆動するように構成され、前記表面処理ユニット(2)が、前記サンプル供給ユニット(1)の後端部に配置されていることで、前記サンプルの表面は表面処理ユニット(2)によって素早く処理され、次いで、前記サンプルが、前記移動ユニット(5)によって前記材料配置ユニット(3)に移動され、前記材料配置ユニット(3)が、三次元形態走査センサによって前記サンプルのプロファイル情報を走査するように構成され、当該情報をケーブルを介して前記LIBS解析及び検出ユニット(4)に送信し、前記サンプルが、前記移動ユニット(5)によって前記LIBS解析及び検出ユニット(4)に更に移動され、前記LIBS解析及び検出ユニット(4)は、前記サンプルが通過するときに前記材料配置ユニット(3)から同期信号を受信するとともに前記コンベヤベルトの速度に従ってレーザーを放出して、処理された前記サンプルの前記表面を照射し、前記サンプルのグレード情報を特定するため、スペクトル信号が収集及び処理のために光ファイバによって分光計の中に導入され、検出された前記サンプルが、前記移動ユニット(5)によって前記分類及び回収ユニット(6)に移動され、検出された前記サンプルの前記グレード情報に基づいて、前記サンプルが、種々のバスケットを通過するときに、傾斜台を介してそれぞれのバスケットの中にスライドされる、システム。
条項2.
前記サンプル供給ユニットが、重なりを避けるために廃棄航空機アルミニウムのサンプルを連続的に配置するように構成され、前記サンプル供給ユニットが、振動プレートと前記振動プレートの出口位置に取り付けられた傾斜台とから成り、材料供給プロセス中に、前記サンプルが前記振動プレートの中に配置され、振動によって前記振動プレートの出口に移動し、前記サンプルが、前記振動プレートの効果で一列に配置され、前記振動プレートの出口と前記傾斜台の出口とにはそれぞれバッフルが設けられており、前記サンプルが前記振動プレートの出口を通って前記傾斜台の中に入った後で、前記バッフルは、後続サンプルの更なる進入を防止するために閉じられ、前記コンベヤベルト上のトレイが前記傾斜台の底部に到達したときに、前記傾斜台のバッフルが、前記サンプルの落下のために開かれ次いで閉じられ、その後、材料供給プロセスの次のラウンドが開始し、前記材料供給プロセス中に、前記振動プレートが常に振動状態にあり、前記出口のバッフルが閉じられたときに、前記サンプルが、前記材料供給プロセスを継続するために、前記振動プレート上に掃き落とされることとなり、前記傾斜台内に前記サンプルがあるときには前記振動プレートの前記出口のバッフルが常に閉じられた状態にあり、前記傾斜台内にサンプルがなく且つ前記傾斜台のバッフルが閉じているときにのみ、前記振動プレートの前記出口のバッフルが開かれるように、2つの前記バッフルがチェーン制御される、条項1に記載のシステム。
条項3.
前記表面処理ユニットが、滑らかで清浄な検出表面を得るために、油、塗料、コーティングなどを有する前記航空機アルミニウムのサンプルの前記表面を素早く処理するように構成され、前記表面処理ユニットが、光電スイッチ、締め付けデバイス、及び高速グラインディングデバイスから成り、前記光電スイッチが、前記締め付けデバイスの上流の前記コンベヤベルトの両側に取り付けられ、サンプルが通過するときに、前記光電スイッチがブロックされ、かかる情報が信号ラインを介して前記締め付けデバイスに供給され、前記締め付けデバイスが、前記サンプルが到着したときに移動トレイの中央にある前記サンプルを固定するように構成され、同時に、前記締め付けデバイスの直上の前記高速グラインディングデバイスが、下に降りて、前記サンプルの表面上の前記塗料又は前記コーティングを500μm以上の研削厚さで研削することによって、検出される前記サンプルの表面が、滑らかで清浄な金属表面となり、研削後に、前記締め付けデバイスが前記サンプルを解放し、前記サンプルが次の作業手順に運ばれる、条項1又は2に記載のシステム。
条項4.
前記材料配置ユニットが、三次元形態走査センサを使用して前記サンプルの表面プロファイル情報を走査することによって、前記サンプルの形状及び高さ情報を特定し、前記サンプルのプロファイル及び高さ情報を記録し、かかる情報をケーブルを介して前記LIBS解析及び検出ユニット(4)に送るように構成されている、条項1から3のいずれか一項に記載のシステム。
条項5.
前記LIBS解析及び検出ユニットが、前記サンプルの前記グレードを素早く検出し特定するように構成され、パルスレーザー、レーザー光路、光ファイバ分光計、及びLIBS解析ソフトウェアが設けられたコンピュータなどから成り、前記サンプルが前記コンベヤベルトによって検出エリアに搬送された後で、前記パルスレーザーからのレーザーパルスが、前記レーザー光路を通って集中され、処理された前記サンプルの前記表面を励起し、前記分光計が、前記光ファイバを介して特性要素を励起することによって生成されたスペクトル情報を受信し、前記分光計の出力信号が、ネットワークケーブルを介して前記コンピュータに通信され、前記LIBS解析ソフトウェアが設けられた前記コンピュータが、受信した前記スペクトル情報をリアルタイムで解析し、前記スペクトル情報を分類及び特定し、前記分類及び特定の結果をサンプルトレイ上で運ばれる電子ラベルに書き込む、条項1から4のいずれか一項に記載のシステム。
条項6.
前記移動ユニットは、前記システムが自動的な伝達を実現することを可能にし、ステッパモータ、コンベヤベルト、及びトレイから成り、前記コンベヤベルトが、ループ形状に配置され、安定的で信頼できる搬送を確実にするために、前記ステッパモータと前記コンベヤベルトの間でチェーン伝達が利用され、前記トレイが、前記コンベヤベルト上に配置され、複数のステップで移動し、各移動するステップの長さが、前記トレイの長さであり、電子ラベルが前記トレイ上に設けられ、前記LIBS解析及び検出ユニット(4)が、前記トレイ内の前記サンプルの分類情報を前記電子ラベルに書き込むことになっている、条項1から5のいずれか一項に記載のシステム。
条項7.
前記分類及び回収ユニットが、種々のグレードのアルミニウムサンプルの自動的な分類及び回収を実行し、種々のサンプル分類情報を含む幾つかの搬送デバイス、及びガス圧デバイスから成り、搬送システムが、バッフル、傾斜台、及びバスケットを含み、各搬送ポートにバッフルが設けられ、各搬送ポートが傾斜台を介してそれぞれのバスケットに連結され、搬送ポートにおける特定デバイスが、トレイ上の電子ラベルの内容に従って搬送を実行するべきか否かを決定することができ、搬送ポート情報と一致した情報を有する前記トレイが通過したときに、前記バッフルが開かれ、前記ガス圧デバイスが押し上げられて、前記サンプルを前記バスケットの中に搬送する、条項1から6のいずれか一項に記載のシステム。
条項8.
1ブロック/秒の検出速度で90%以上の分類及び回収の正確率が実現される、条項1から7のいずれか一項に記載のシステム。
条項9.
油、塗料、又はコーティングを含み得る、検出される航空機アルミニウムのサンプルの前記表面に対する特定の要件が存在しない、条項1から8のいずれか一項に記載のシステム。
条項10.
非限定的に、航空機アルミニウム合金の分類及び回収において使用される、条項1から9のいずれか一項に記載のシステム。
Claims (6)
- 振動プレート(101)と該振動プレート(101)の出口位置に設置された傾斜台(102)からなるサンプル供給ユニット(1)、
表面処理ユニット(2)、
材料配置ユニット(3)、
三次元形態走査センサ(301)、
パルスレーザー(401)、レーザー光路(402)、光ファイバ分光器、及びLIBS解析ソフトウェアを備えたコンピュータ(404)からなるLIBS解析及び検出ユニット(4)、
ステッパモータ(501)、ループ形状に配置されたコンベヤベルト(502)、及びトレイ(503)からなる移動ユニット(5)、並びに
異なるサンプル分類情報を含む搬送システム及びガス圧デバイス(604)からなる分類及び回収ユニット(6)であって、前記搬送システムはバッフル(601)、傾斜台(602)及びバスケット(603)を含む、分類及び回収ユニット(6)
を備える、LIBS技術に基づく完全に自動的なオンラインの航空機アルミニウム分類及び回収システムであって、
前記サンプル供給ユニット(1)は、前記サンプル供給ユニット(1)の傾斜台(102)を介して前記移動ユニット(5)に接続され、前記傾斜台(102)は前記コンベヤベルト(502)に、配置されたサンプルをスライドするように構成され、
前記ステッパモータ(501)は、前記コンベヤベルト(502)を駆動するように構成され、
前記表面処理ユニット(2)は、前記サンプル供給ユニット(1)の後端部に配置され、前記サンプルの表面は前記表面処理ユニット(2)によって素早く処理され、次いで、前記サンプルが、前記移動ユニット(5)によって前記材料配置ユニット(3)へ搬送するよう構成され、
前記材料配置ユニット(3)は、前記三次元形態走査センサ(301)によって前記サンプルのプロファイル情報を走査し、該情報をケーブルを介して前記LIBS解析及び検出ユニット(4)に送信するように構成され、
前記移動ユニット(5)は、さらに、前記サンプルを前記LIBS解析及び検出ユニット(4)に移送するように構成され、該LIBS解析及び検出ユニットは、前記材料配置ユニット(3)からの同期信号を受信すると、前記サンプルが通過するときに前記コンベヤベルト(502)の速度に応じてレーザービームを放射して、処理された前記サンプルの表面に照射し、前記光ファイバ分光器は、前記サンプルのグレード情報を決定するように収集及び処理のために励起された前記表面によって生じるスペクトル情報を受け取るよう構成されており、
前記移動ユニット(5)は、検出された前記サンプルを前記分類及び回収ユニット(6)に移送し、検出された前記サンプルのグレード情報に基づいて、前記分類及び回収ユニット(6)の前記傾斜台(602)は、前記サンプルをそれぞれのバスケット(603)内にスライドさせるように構成されており、
前記表面処理ユニット(2)が、油、塗料、コーティングを有する航空機アルミニウムのサンプルの前記表面を処理して、滑らかで清浄な検出表面を得るように構成され、
前記表面処理ユニット(2)は、光電スイッチ(201)、締め付けデバイス(202)及び高速グラインディングデバイス(203)からなり、
前記光電スイッチ(201)は、前記締め付けデバイス(202)の上流の前記コンベヤベルト(502)の両側に取り付けられ、サンプルが通過するときにブロックされ、信号ラインで前記情報を前記締め付けデバイス(202)に供給するように構成され、
前記締め付けデバイス(202)は、前記サンプルが到着したときに前記サンプルを前記トレイ(503)の中央に固定するように構成され、
同時に、前記締め付けデバイス(202)の真上の前記高速グラインディングデバイス(203)は落下して、前記サンプルの表面の前記塗料またはコーティングを磨き取り、磨き取る厚さは500μm以上であり、検出される前記サンプルの表面が滑らかで清浄な金属表面となるように構成されている、
システム。 - 前記振動プレート(101)は、振動プレートのバッフル(103)が設けられた出口を有し、前記サンプル供給ユニット(1)の前記傾斜台(102)は、傾斜台のバッフル(104)が設けられた出口を有し、前記バッフル(103,104)は、前記サンプルが前記振動プレート(101)の出口を通って前記傾斜台(102)に入った後、サンプルがさらに入ることを防ぐように閉じるよう構成され、前記傾斜台のバッフル(104)は、前記コンベヤベルト(502)上の前記トレイ(503)が前記傾斜台(102)の底部に到達したときにサンプルを落下させるために開くように構成され、その後、次回の材料供給で前記傾斜台のバッフル(104)が閉じるように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記バッフル(103、104)がチェーン制御され、前記サンプル供給ユニット(1)の前記傾斜台(102)が中にサンプルを有するとき、前記振動プレートのバッフル(103)が一貫して閉状態にあるように構成され、前記傾斜台(102)が中にサンプルを有さず、且つ前記傾斜台のバッフル(104)が閉状態にあるときのみ、前記振動プレートのバッフル(103)が開くように構成されている、請求項2に記載のシステム。
- 前記LIBS解析ソフトウェアを備えた前記コンピュータ(404)は、前記スペクトル情報をリアルタイムで解析するように構成され、分類及び特定して、分類及び特定の結果を前記トレイ(503)で運ばれる電子ラベルに書き込むように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記移動ユニット(5)は、安定的で信頼できる搬送を確実にするために、前記ステッパモータ(501)と前記コンベヤベルト(502)との間のチェーン伝達を備え、前記コンベヤベルト(502)に置かれた前記トレイ(503)が複数のステップで移動し、各移動するステップの長さは前記トレイ(503)の長さである、請求項1に記載のシステム。
- 前記分類及び回収ユニット(6)は、搬送ポートを備え、各搬送ポートは、傾斜台(602)を介してそれぞれのバスケット(603)に接続されたバッフル(601)を備え、前記搬送ポートは、前記トレイ(503)上の電子ラベルの内容に従って搬送を実行するかどうかを決定するように構成された特定デバイスを備えており、前記搬送ポートのバッフル(601)は開くように構成され、前記ガス圧デバイス(604)は、前記搬送ポートの情報と一致する情報を有する前記トレイ(503)の通過時に、対応する前記バスケット(603)内に前記サンプルを搬送するために押し上げられるように構成される、請求項1に記載のシステム。
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