JPH05502749A - コンピュータ制御によりプラスチック製品を分類するシステムおよび方法 - Google Patents

コンピュータ制御によりプラスチック製品を分類するシステムおよび方法

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JPH05502749A
JPH05502749A JP4500703A JP50070392A JPH05502749A JP H05502749 A JPH05502749 A JP H05502749A JP 4500703 A JP4500703 A JP 4500703A JP 50070392 A JP50070392 A JP 50070392A JP H05502749 A JPH05502749 A JP H05502749A
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エックハート,ロイ エイ.
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    • B07SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
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    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 コンピュータ制御によりプラスチック製品を分類するシステムおよび方法 技術分野 本発明は、コンピュータ制御により製品を分類するシステムおよび方法に関する 。特に、本発明は、プラスチックおよびガラスのようなリサイクル可能な廃棄成 型品をコンピュータ制御により分類するシステムに関する。
背景技術 都市廃棄物に見られるような固体廃棄物や、特に、プラスチックおよび/または ガラス廃棄物は、従来からその処理が問題になっている。その処理問題はプラス チック製品の製造が増加した結果、近年ますます深刻になっている。
従来、このような廃棄物は焼却したり、埋め立てに使用したりして処理しでいた 。焼却したり埋め立てに使用したりすることにより、貴重な資源が枯渇すること は言うまでもなく、重大な環境問題を提起することになる。その結果、プラスチ ック廃棄物をリサイクルすることが強く望まれる。
プラスチック製品は典型的にビンの形状である。しかし、その他の廃棄物は、こ こで指定するには余りにも多すぎるが、プラスチック材料から作られているもの が多い。
プラスチックをリサイクルする効果をあげるため、回収されたプラスチック製品 を分離してグループに分けることが必要になる。分離されたプラスチック製品は 分離されないプラスチック製品よりそのスクラップコストがもともと高い。言い 換えると、ポリエチレンテレフタレイト(PET)成型品を、ポリビニールクロ ライド(PVC)成型品や、高密度ポリエチレン(HDPE)成型品等から、分 離することが必要になる。プラスチックをその種類により分けるほか、特定の種 類のプラスチック製品をその色によりさらに分けることが往々にして必要になる 。その色によりさらに分けられたプラスチック製品は、さらに価格が高くなる。
これは、PET成型品を有するPvC成型品をリサイクルすることにより、純度 の高いPVCやPETの最終製品になることはないからである。その結果、リサ イクルされたポリマー(PVC:とPETの組み合わせ)は、プラスチック工業 で広く用いることはできない。そのため、リサイクルしてコストを最も高くする には、例えば、PvCをPETから分離し、さらに、緑色のPETを透明なPE Tから分離することが必要になる。種類および色。
プラスチック廃棄物を分類するときは、幾つかの実用的な課題に目を向ける必要 がある。その1つの課題は検査するプラスチック製品のサイズに関係する。プラ スチック廃棄物はまず「ベール(bailNという潰した形態で充填する。典型 的なベールは約4フイート×4フイート×6フイート (4x4x6フイート) の大きさである。これらのベールは「ベールブレーカjとして知られているもの によりばらされる。
ベールブレーカによりばらされた結果、プラスチック製品はバラバラになるが、 堆積させることができる。さらに、プラスチック廃棄物は大きさと形状が残る程 度にさらに小さくされる。分類システムはどれも種々の大きさのプラスチック製 品を取り扱うことができなければならないが、余り大きがったり、余り小さい製 品は無視しなければならない。さらに、ベールブレーカによりばらした結果、任 意の分類システムは、検査可能と判別されたプラスチック廃棄物を分類すること ができなければならない。
また、もう1つの課題はゲラステック4廃棄物が典型的に様々な種類の複合材料 であるということに関係する。単に例としてを挙げると、典型的なソーダ(ソフ トドリンク)の容器は、ボトムキャップを宵し、そのボトムキャップは容器の材 料および/またはキャップ材料と異なるプラスチック材料から作ることができる 。このような環境では、現在大勢を占めるタイプのプラスチックに基づき、プラ スチック廃棄物を分類するのが望ましい場合が往々にしである。
プラスチック廃棄物の分類には、従来、手を用いていた。直ちに明らかになるこ とであるが、手により分類する分類システムは労働を強いられることになり、リ サイクルコストが高くなる。プラスチック製品を分類する速度が遅いため、リサ イクルコストが高くなる。さらに、このような仕事をする人を見付けるのが困難 であり、人の入れ替わりが頻繁である。さらに、手による分類はエラーを伴う。
人は所定のプラスチック片の分類を簡単に誤る。分類が適正に行われないと、上 述したように、誤って分類したものが混じって純度が著しく落ちる。
プラスチックをX線検出により分類するシステムが開発されている。X線により 分類するシステムは健康に害を与えることは明らかである。X線検出やより小さ いシステムに存在する別の問題としではシンギュレーシコン(singulat ion)や整列の問題がある。プラスチック製品を適正に検査するには、プラス チック製品を充分に離して配置しなければならない。さらに、プラスチック製品 を正確に検査するため、適正に配置しなければならない。
水およびアルコールをベースにした媒質を採用した液体サイクロン(hydro cyclone)および浮上分離法(floatation)タンクを用いて、 プラスチック製品を分類する分類システムが開発されている。この種のシステム は異なるプラスチックを遠心力を用いた特定の重力により分類する。この種のシ ステムはまた非常に不利な点がある。このような不利な点の1つは、特定の重力 をベースにしたシステムが非常に不正確であることである。このようなシステム による分類の程度は小さく、比較的少ない種類のプラスチック製品を分類するこ とができる。さらに、このようなシステムの分類速度は遅い。
発明の開示 本発明は、高「スルーレート」でコンピュータ制御によりプラスチック製品を分 類するシステムおよび方法である。スルーレートという語はプラスチック製品が 分類される速度と定義する。本発明のシステムおよび方法は、ここでは、プラス チックから作られる製品を高スルーレートで分類する例を説明するが、プラスチ ック以外の材料から作られる製品を分類し、かつ、その分類をより遅(またはよ り速いスルーレートで行うように構成することができる。このような他の材料に は、ガラスびん形態のガラスが含まれるが、ガラスに限定されるものではない。
プラスチック製品は多くの形状および形態をとることができる。プラスチック製 品の典型的な形態の1つには、飲み物等を収納するのに用いられるプラスチック 容器がある。しかし、本発明は、種々の他の形態のプラスチック製品を分類する ことができる。種々の他の形態のプラスチック製品は食品容器のようなプラスチ ック家庭用品を含むが、これに限定されるものではない。後程明らかになるが、 本発明の分類システムおよび方法により、プラスチック廃棄物をコストをかけな いでリサイクルすることができる。
一実施態様では、本発明は、一般的に、ベールブレーカサブシステムおよびステ ップと、分離、シンギュレーティングおよび整列(SSO)サブシステムおよび ステップと、色判別サブシステムおよびステップと、材料判別サブシステムおよ びステップと、分類および排出サブシステムおよびステップとを備えている。こ の実施態様は、オペレータインタフェースおよびデータ収集サブシステムおよび ステップとをさらに備えている。
SSOサブシステムおよびステップは、一般的に、プラスチック製品がベールブ レーカサブシステムおよびステップによりばらされた後、プラスチック製品を処 理するようになっている。SSOサブシステムは幾つかの機能を行うようになっ ている。SSOサブシステムの第18!能は、検査できたプラスチック製品(こ こでは、アクセプタプルプラスチック製品と定義する)を検査できなかったプラ スチック製品(ここでは、アンアクセプタプルプラスチック製品と定義する)を 分離する機能である。この機能は、ベールブレーカから得られるプラスチック製 品のサイズがばらばらで、分類できないものもあるからである。8SOサブシス テムは小さすぎて分類できないプラスチック製品を廃棄物、回収容器に排出する 。
SSOサブシステムは各プラスチック製品をシンギュレートfsingulat e)する機能をさらに備えている。シンギュレートする機能は各プラスチック製 品の間に間隙をいれる処理をいう。この機能は各プラスチック製品が適正に検査 されるようにするために必要である。
SSOサブシステム106はさらに各プラスチック製品を指定された向きに、典 型的には、長手方向に向ける機能を有する。この機能は各プラスチック製品が適 正に検査されようにするために必要である。
SSOサブシステムの分離1能は、複数のバイブレーティングベッドを用いて行 われる。バイブレーティングベッドはバイブレーティングベッド方式に基づき動 作する。バイブレーティングベッドはアンアクセプタプルプラスチック製品(小 さすぎて分類できない)を強制的に下部コンベアに乗せ、一方、他のプラスチッ ク製品(検査および分類できるプラスチック製品)を上部コンベアに分配するよ うになっている。そして、アンアクセプタプルプラスチック製品は廃棄物回収容 器に排出される。そして、アクセプタプルプラスチック製品は、その後の一連の コンベアにより分類され、シンギュレートされる。本発明では、高スルーレート で動作するようにしたので、プラスチック製品のシンギュレートおよび整列は非 常素早く行われなければならない。
その後、プラスチック製品は検査コンベアに搬送される。検査コンベアはプラス チック製品を色判別サブシステムおよび材料判別サブシステムに搬送し、その後 の検査をiテう。
色判別サブシステムおよびステップは、各プラスチック製品を検査しくそれぞれ 色および材料識別)、プラスチック製品の色を識別するようになっている。
色判別サブシステムは一般的に色判別装置および色判別コンピュータを備えてい る。
色判別装置はプラスチック製品を検査コンベアに乗せて色判別装置を通過させ、 プラスチック製品のビデオイメージ(2次元)を獲得する。そして、色分類装置 は赤/緑/青(RGB)形式のビデオイメージを色判別コンピュータに出力する 。
色判別コンピュータはプラスチック製品の主色を識別するようになっている。色 判別コンピュータはプラスチック製品のRGBイメージをディジタル化し、ディ ジタル化したイメージをビクセル群のグリッドに小分割するようになっている。
その後、各グリッドはビクセルごとのレベルで分析され、特定グリ・ソドのR6 8色を判別する。グリッドごとの色分析に基づき、色判別コンピュータはプラス チック製品の主色を個々のグリッド色判別に基づき判別するようになっている。
各グリッドの各ビクセルを検査し、各グリッドの色を判別する計算時間は、色判 別コンピュータに対する時間消費タスクそのものである。さらに、色判別装置に より獲得されたビデオイメージの大きさが固定されているので、小さいプラスチ ック製品を検査することにより、ビデオイメージは、小さいプラスチック製品( ディジタル化されたイメージの中心部に位置する)と、検査コンベア(背景イメ ージ)を表す非常に大きく囲んだ領域のイメージとのみを表すディジタルイメー ジになる。
関連のない計算時間を減するため、コース長アレーディテクタが設けられている 。コース長アレーディテクタは、色判別装置に近付けながら、プラスチック製品 の始めと終りを検知する。このデータは色判別コンピュータに出力され、色判別 コンピュータでは、プラスチック製品の体心が判別される。色判別コンピュータ は、体心情報を用いて、ディジタル化されたRGBイメージを実質的にプラスチ ック製品のイメージに滅するように構成されている。言い換えると、(プラスチ ック製品を搬送するために設けたコンベアのような)プラスチック製品を囲む背 景領域は、色分析を行う前に、ディジタル化されたイメージから削除する。
その後、プラスチック製品のみの色分析をビクセルごとのレベルに基づき行う。
検査コンベアはプラスチック製品を色判別装置を介して搬送するようになってい る。
材料判別サブシステムおよびステップは、各プラスチック製品を検査し、プラス チック製品の材料を識別するようになっている。材料判別サブシステムは一般的 に赤外線(IR)装置および材料判別コンピュータを備えている。
IR表装置、プラスチック製品を検査コンベアに乗せてIR表装置通過させて各 プラスチック製品を検査し、その材料の干渉画像を表すデータを材料判別コンピ ュータに出力する。IR表装置一般的に分光計装置およびディテクタを備えてい る。分光計装置はプラスチック製品をプラスチック製品に透過させて検査する。
プラスチック製品を透過した光はディテクタにより受光(検知)される。IR表 装置構成により、同一プラスチック製品を数回(2回以上)検査し、数個(2個 以上)の干渉画像が形成される。
IR表装置色判別装置と同一の検査コンベア上に配置されている。色コンベアに は、IR表装置よりプラスチック製品が適正に検査されるように間隔を設けであ る。光ビームはプラスチック製品を通過させ、干渉させずにディテクタにより受 光(検知)する必要がある。
材料判別コンピュータは検査によりプラスチック製品の主材料を判別するように なっている。材料判別コンピュータは主にプラスチック製品の材料をスペクトル 分析により判別する。スペクトル分析は干渉画像をフーリエ変換することにより 行う。
しかし、干渉画像をスペクトル分析に変換することは、材料判別コンピュータに とって、非常に時間がかかるタスクである。計算時間を少なくするため、材料判 別コンピュータはまず関連のない干渉画像サンプルにフィルタをかけて除くよう に構成されている。このような干渉画像はプラスチック製品がIR表装置通過す る直前かあるいは直後に撮った空気サンプルの干渉画像であっても良い。残った 干渉画像は全てスペクトル分析にかけられる。各スペクトル分析を用いて、材料 判別コンピュータはプラスチック製品の主材料を識別するように構成されている 。
本発明の一実施態様では、PET、 HDPEおよびPVCのようなプラスチッ ク材料を判別することができる。しかし、スペクトル分析を用いて、材料判別コ ンピュータは非常に多くのプラスチック製品の材料を判別するように構成するこ とができる。
分類および排出サブシステムおよび方法は、各プラスチック製品をその色および 材料に基づき複数の回収容器の1つに排土するように構成することができる。
分類および排出サブシステムは一般的に排出コンベアおよびプロセス制御コンピ ュータを備えている。
本発明の排出コンベアは、まず、プラスチック製品が検査コンベアを介して材料 判別サブシステムから出るとき、各プラスチック製品を受けるようになっている 。排出コンベアは一般的に単一のコンベアと、この単一コンベアに位置させた複 数の分配ゲートを備えている。各分配ゲートは回収容器に通じている。各分配ゲ ートはソレノイドにより作動され、プロセス制御コンピュータから受信したコマ ンドに基づき「開」および「閉」にされる。
排出コンベアは複数のエアブラスト装置をさらに備えている。エアブラスト装置 は各分配ゲートに対向する位置に位置させである。特定のエアブラスト装置を作 動させると、動いているプラスチック製品に空気の流れが「当たり」、その結果 、プラスチック製品が回収容器に排出される。
排出コンベアはロータパルサ装置をさらに備えている。ロータパルサ装置はコン ベアがどの程度動いた(ロータパルサはコンベアが動いた距離を測定またはカウ ントする)かを表す信号を、プロセス制御コンピュータに出力する。
プロセス制御コンピュータは色判別サブシステム(色判別コンピュータと通信し ている)および材料判別サブシステム(材料判別コンピュータと通信している) からの入力を受信するように構成されている。色判別サブシステムからの入力は 検査されたばかりのプラスチック製品の色を示している。材料判別サブシステム からの人力は検査されたばかりのプラスチ・ツク製品の材料を示している。プロ セス制御コンビ二一夕はプラスチック製品の対応する色および材料を「ブ、。
シュダウン(push down) Jシフトレジスタに+品柄する。
プロセス制御コンビ二一夕は、その名称を付けた分配ゲートにプラスチック製品 が何時近接したかをモニタするようにさらになっている。名称を付けた分配ゲー トの位置にプラスチック製品が位置すると、プロセス制御コンビ二一夕は分配ゲ ートを「開」にし、対応するエアブラスト装置(分配ゲートに対向する位置に位 置する)を作動させる。このため、プロセス制御コンピュータはプラスチック製 品が最初にコンベアに入る位置に位置するフォトアイを用いて構成されている。
その後、位置追跡はロータパルサを用いて行われ、プラスチック製品がコンベア に乗って動(とき、プラスチック製品の位置を追跡する。あるいはまた、位置追 跡はタイムシーケンスデータを用いて行われる。
本発明はオペレークインタフェースとデータ収集サブシステムおよびステップを さらに備えている。オペレータインタフェースとデータ収集サブシステムは、例 えば、オペレータがシステムを充分に制御できるように構成されている。単なる 例として挙げると、オペレータはあるタイプのプラスチックに対して分配ゲート を交換するようにできる。オペレータインタフェースおよびデータ収集サブシス テムはオペレータにこのような機構を提供する。
オペレータインタフェースおよびデータ収集システムは、データを収集するため に動作することができる。単なる例として挙げると、このようなデータ収集は分 類されたプラスチック製品の量およびタイプのデータであっても良いし、分類さ れるプラスチック製品の宛先であっても良い。この情報は環境レポートに対して 品目データを生成するのに重要な情報である。
本発明はベールブレーカサブシステムおよびステップをさらに備えることができ る。ベールブレーカサブシステムおよびステップは一般的に圧潰したプラスチッ クのベールをばらすようになっている。
本発明)方法は、色判別サブシステムおよび材料判別サブシステムにより検査す るために、各プラスチ・ツク製品を用意する第1ステツプを備えている。第1ス テツプはプラスチック製品を検査できるプラスチ・ツク製品と検査できないプラ スチック製品に分離するステップをさらに備えることができる。第1ステ・ツブ はプラスチック製品をシンギュレートし、検査する前に、プラスチック製品とプ ラスチック製品の間に間隔をあけるステップをさらに備えることができる。第1 ステツプは動いている検査コンベアに対して指定された向き(例えば、長手方向 )にプラスチック製品を整列させるステップをさらに備えることができる。
本発明の方法の第2ステツプにて、各プラスチック製品の色を識別する。第2ス テツプはプラスチック製品のビデオ画像を擾るステップをさらに備えることがで きる。第2ステツプは画像内でプラスチック製品の縁を判別し、縁境界の内側で のみ色分析を行うステップをさらに備久ることができる。
本発明の方法の第3ステツプにて、プラスチック製品の材料を識別する。第3ス テツプはプラスチック製品の干渉画像を検査し、プラスチック製品の主材料の判 別と関連のないデータを削除するステップをさらに備えることができる。第3ス テツプは各プラスチック製品のスペクトル分析を干渉画像から行うステップをさ らに備えることができる。第3ステツプはプラスチック製品のスペクトル分析を 検査し、プラスチック製品の主材料と関連のないデータを除去するステップを備 えることができる。
本発明の方法の第4ステツプでは、各プラスチック製品を、プラスチック製品の 主色および主材料に基づき、適正な回収容器に排出する。第4ステツプはプラス チック製品の位置をシステムに亘ってモニタし、かつ、分配ゲートを作動させ、 プラスチック製品を回収容器に排出するステップをさらに備えることができる。
第4ステツプは主色および主材料を有しないプラスチック製品か、あるいは「エ ラー」信号を生成するプラスチック製品を別々の回収容器に排出するステップを さらに備えることができる。
本発明の方法は、排出されたプラスチック製品の量およびタイプを示すデータを 格納する第5ステツプをさらに備えることができる。第5ステツプは所定の回収 容器に排出されるプラスチック製品の色および材料を別画するステップをさらに 備久ることができる。
上記発明の概要は本発明の一実施態様のみを説明した。この開示の他の部分でさ らに詳細に説明するが、本発明は上述したサブシステムおよびステップが、異な るサブシステムおよびステップか、あるいはサブシステムおよびステップをさら に加え、種々の形態の構成をとることができる。単なる例として後はど説明する が、プラスチック製品はまず色判別サブシステムにより検査され、ついで、材料 判別サブシステムにより検査される。
単なる例としてあげるが、同一のシステムのこのような他の構成は、色判別サブ システムと交換される材料判別サブシステムをさらに備えることができる。
他の例であるが、本発明は「単一検査ライン」を参照して概略を説明した。単な る例として挙げるが、他の実施態様は「双検査ライン」を備えることができる。
このような双検査ラインはSSOサブシステムから並列にプラスチック製品を受 ける2つの検査ラインをI久ることができる。各ラインは色判別サブシステム、 材料判別サブシステム、およびSSOの直後に配置した分類および排土サブシス テムを備えることになる。上記構成はシステムの「スルーレート」を充分に向上 させることができる。後程詳細に説明するが、本発明の他の構成は多く存在する 。
図面の簡単な説明 次の詳細な説明は添付図面を参照することにより充分に理解することができる。
第1図は本発明の望ましい実施態様のハイレベルのブロック図である。
第2A図は分離、シンギュレーティングおよび整列サブシステム(SSOサブシ ステム)をさらに詳細に示す図である。
第2B図はシンギュレーシコンコンピュータの動作を示すハイレベルフローチャ ートである。
第2C図および第2D図は本発明のコンベアを示す図である。
第3図は色判別サブシステムをさらに詳細に示す図である。
第4図は色判別サブシステムの動作を示すハイレベルフローチャートである。
第5図は材料判別サブシステムをさらに詳細に示す図である。
第6図は材料判別サブシステムの動作を示すハイレベルフローチャートである。
第7A図は分類および排出サブシステムをさらに詳細に示す図である。
第7B図は「ブツシュダウン」シフトレジスタを示す図である。
第8図は分類および排出サブシステムの動作を示すハイレベルフローチャートで ある。
第9図は本発明の他の実施態様を示す図である。
第1O図は本発明の他の実施態様を示す図である。
第11図は本発明の他の実施態様を示す図である。
第12図は本発明の他の実施態様を示す図である。
発明を実施するための最良の形態 次の詳細な説明はプラスチック製品を分離し、分類する例である。直ちに明らか になることであるが、本発明に係るシステムおよび方法は他の製品の分離、分類 に適用できる。このような他の製品としては、ガラス、セラミック、および/ま たは紙を含むが、これらに限定されるものではない。さらに、このような他の製 品はさらにガラスビンやセラミックプレート等のような種々の形態を取ることが できる。
4.1木日−態の 第1図を参照して説明する。第1図はシステム100のハイレベルなプレゼンテ ーションと本発明の方法を示す。本発明は、例えば、プラスチック製品を高「ス ルーレート」で分類することに適用される。スルーレートという語は本発明がプ ラスチック製品を分類することができる速度と定義する。分類という語はプラス チック製品をベールブレーカから取り比し、プラスチック製品の色や材料(後述 する)に基づき、適正な回収容器に排出することと定義する。
本発明では、毎秒1個ないし7 +Tffのプラスチック製品という望ましいス ルーレートを有するように考慮している。このようなスルーレートの範囲にした ので、本発明は高速度のシステム100と方法になる。高スルーレートで分類す ることができるという本発明の機能は重要な特徴である。
スルーレートが高いため、ある程度のオカレンス(occurence)および /または特別な要求が生じ、本発明に対して制御および/または搬送の問題が生 じる。
例えば、これらのオカレンスおよび/または特別の要求は、(a)システム10 0によるプラスチック製品の搬送と、(b)分類に先立って適正な検査を行うこ とができるように、プラスチック製品が搬送されている間のプラスチック製品を 適正に整列させることと、Cc) (操作者の誤操作または干渉のいずれかによ り)システム100からプラスチック製品を除去することと、(d)プラスチッ ク製品の色および/または材料を誤って識別することに関連させることができる 。本発明では、オカレンスおよび/または特別な要求に対処および/または訂正 することが考慮されている。
第1図に示すように、本発明は一般的にベールブレーカ102を備えている。ベ ールブレーカ102は分類するプラスチックベール(図示しない)をばらすもの である。ベールは多くの異なる形状とサイズのプラスチック製品により作られて いる。本実施態様では、プラスチック製品はベールにしである。しかし、本発明 の他の実施態様(セクション4.8で説明する)では、ベールされないプラスチ ック製品を含む。ベールブレーカ102を用いてばらされたプラスチック製品は 、整列させないで堆積させていくことができる。ベールブレーカは従来のタイプ のものである。
さらに、分離、シンギュレーシコン(sj、ngulation)、および整列 (SSO)サブシステム106を示す。経路104により示すように、SSOサ ブシステム】05は、−M的に、プラスチック製品をベールブレーカ102によ りばらし、プラスチック製品を処理するようになっている。
SSOサブシステム106は幾つかの機能を行うようになっている。SSOサブ システム106の第1の機能は、検査することができる(ここでは、[アクセプ タプル(acceptable) Jプラスチック製品と定義する)プラスチッ ク製品と、検査することができない(ここでは、「アンアクセプタプル(una cceptable) Jプラスチック製品と定義する)プラスチック製品とを 分離する機能である。この機能は、ベールブレーカ102からのプラスチック製 品はその大きさがまちまちで、中には小さすぎて分類することができないものも あるので必要である。他の実施態様では、大きすぎるプラスチック製品を分離す ることができる。SSOサブシステム106はこのようなアンアクセプタプルプ ラスチック製品を経路Ia8を介してR葉物回収容器110に排出する。
SSOサブシステム106は各プラスチック製品をシンギュレートする機能をさ らに有する。シンギュレートする機能は、ここでは、プラスチック製品とプラス チック製品の間に特定の間隔をとるプロセスの意味にとる。後程充分に説明する が、シンギュレートする機能は各プラスチック製品を分類するため適正に検査す SSOサブシステム106はさらに各プラスチック製品を特定の向き(例えば、 長手方向)に向ける機能を有する。この機能は各プラスチック製品が適正に検査 され、搬送されるようにするために必要である。
本発明は色判別サブシステム114をさらに備えている。色判別サブシステム1 14は各プラスチック製品を検査して色を識別するようになっている。経路11 2で示すように、プラスチック製品はSSOサブシステム106から出て、色判 別サブシステム114に入る。
本発明はさらに材料判別サブシステム122を備えている。材料判別サブシステ ム122は各プラスチック製品を検査し、その材料を識別するようになっている 。
経路120で示すように、プラスチック製品は色判別サブシステム114を出て 、材料判別サブシステム122に入る。
本発明は分類および排出サブシステム118をさらに備えている。本実施態様で は、分類および排出サブシステム118はプラスチック製品を材料判別サブシス テム122かも(経路126を経由して)受は取り、サブシステム114(経路 116を経由して)とサブシステム122(経路124を経由して)からのデー タに従って、各プラスチックを色と材料により分類し、複数の回収容器130. 132.134または136のうちの1つの回収容器に経路128を通って排出 する。回収容器130.132.134および136は、特定の色と材料のプラ スチック製品を受け取るため、(ユーザまたはオペレータレータにより)名称を 付けることができる。
単なる例として挙げると、回収容器130に透明PET用の名称をつけるように しても良く、回収容器132にその他の色のついたPET用の名称を、回収容器 134に色のついた全てのPvc用の名称を、回収容器136に他の回収容器に 分類されていないその他のプラスチック製品用の名称をつけるようにしても良い 。後程説明するが5本発明は他の構成を有することができる。このような他の構 成としては、例えば、プラスチック製品を色だけに基づいて回収容器に排出する 構成でも良い。
システム100はオペレータ制置およびデータ収集サブシステム138をさらに 備λることができる。例大ば、このようなデータ収集は回収容器に排出されたプ ラスチック製品の量(数)のデータであっても良い。
このデータにより、例えば、一杯にされた回収容器はさらに処理をせずに直接取 引先に売却される。
第2A図はSSOサブシステム106を詳細に示す。sS。
サブシステム106は、プラスチック製品がベールブレーカ102によりばらさ れた後、プラスチック製品が最初に出会う装置である。セクション4.1で説明 したように、本実施態様では、ssoサブシステムは3つの機能を有する。すな わち、分離、シンギュレーシコン、整列である。
SSOサブシステム106の分離機能は、第1パイブレークベツド201および 第2バイブレータベツド202により提供されている。バイブレータベッド20 1および202はそれぞれバイブレーティングベッド方式に基づくものである。
パイブレークベッド201の構造はバイブレータベッド202の構造と同一であ る。このようにしたので、バイブレータベッド202の説明はバイブレータベッ ド201にも当てはまる。
バイブレータベッド202はプラスチック製品のサイズに基づき、検査できない プラスチック製品([アンアクセクタプルゴブラスチック製品)と、検査できる プラスチック製品(「アクセクタプル」プラスチック製品)とを分離するように なっている。例えば、非常に小さいプラスチック製品は検査が困難であり、この ような製品はアンアクセプタプルである。
バイブレータベッド202は下部コンベア203と上部コンベア205を備えて いるのが一般的である。パイブレークベッド202はバイブレータベッド202 に取り付けたフィン207を少なくとも1つさらに備えている。
フィン207ば「■字形Jをしており、一端212が広く、他端214が狭(な っている。フィン207は徐々に傾斜した斜面をさらに有する(図示しないが、 例えば、約4インチ対1インチ)。よって、下部コンベア203の移動により、 (サイズに関して)アクセプタプルプラスチック製品が斜面を「少しづつ動いて (walk)J (動いて)登り、上部コンベア2Ω5に乗る。
アンアクセプタプルな小さい方のプラスチック製品は、フィン207のrVJ部 に滞留し、強制的に下部コンベア203に乗せられる。下部コンベア203のプ ラスチック製品は、図示しない他のコンベアに搬送され、そこで、分類されない まま廃棄物回収容器110に排出される。上述したように、パイブレークベッド 201および202は、SSOサブシステム106の(サイズによる)分離機能 を提供する。
SSOサブシステム106の分離機能は、ベッドを振動させる方式以外の方式に 基づく機能あってもよい。例λば、SSOサブシステム106は水の比重に基づ く方式および/または他の電気化学に基づく方式を採用することができる。
分離するほかに、SSOサブシステム106は、バイブレータベッド201およ び202の上部コンベア205の上に搬送されたプラスチック製品を、コンベア 212の単一ラインにシンギュレートする。シンギュレートされた位置とは、特 定の間隔「d」がコンベア212の上の各プラスチック製品の間に存在するとき である。特定の間隔は、プラスチック製品が色判別サブシステム114および材 料判別サブシステム122により、適正に検査することができるようにするため に必要である。
後程充分に説明するが、コンベア212はプラスチック製品を色判別サブシステ ム114に搬送する。
プラスチック製品のシンギュレートは複数のコンベア204.207.206お よび209により行われる。シンギュレートはプラスチック製品を1個づつ検査 し、分類することができるようにするために必要である。コンベア204は、プ ラスチック製品がパイブレークベッド202の上部コンベア205から出たとき 、プラスチック製品を受けるようになっている。コンベア207はプラスチック 製品がバイブレータベッド201の上部コンベア205から出たとき、プラスチ ック製品を受けるようになっている。コンベア204および207は実質的に同 一速度で動作するように構成されている。コンベア204および207は従来の タイプである。
コンベア206は、プラスチック製品がコンベア207からコンベア209に移 動するとき、プラスチック製品の移動速度を「スロー」ダウンするようになって いるのが一般的である。コンベア206によりプラスチック製品の速度を「スロ ーダウンコさせることにより、プラスチック製品は異なる時点でコンベア211 に入り、従って、シンギュレートされた位置に位置する。コンベア206は同様 に従来のタイプである。コンベア209は一般的にコンベア207の速度と同一 速度で動作する。コンベア206の速度はライン275を介してシンギュレーシ コンコンピュータ280により制御することができる。
さらに、第1フオトアイ208対および第2フオトアイ210対を示す。フォト アイ208および210は動作して、(ライン220および222をそれぞれ介 して)シンギュレーシコンコンピュータ280に、プラスチック製品の位置を示 す信号を出力する。フォトアイ208および210からの信号はシンギュレーシ コンコンピュータ280により用られ、コンベア206の速度が制御され、その 結果、プラスチック製品は異なる時点でコンベア212に入り、従ってシンギュ レートされた位置に位置する。
例えば、プラスチック製品がフォトアイ210および208の位置で検知された 場合、コンベア206の速度を減速させることができる。その結果、フォトアイ 210の位置のプラスチック製品は、プラスチック製品がフォトアイ208の位 置で検知される前に、コンベア212に到達する。あるいはまた、プラスチック 製品がフォトアイ210の位置で検知されない場合、コンベア206の速度を例 えば、加速することができる。
第2B図を参照して説明する。第2B図はシンギュレーシコンコンピュータ28 0の動作を示すブロック図である。動作はスタートブロック282から始まる。
制御は論理バス284に沿って判別ブロック286に移行する。
判別ブロック286では、シンギュレーシコンコンピュータ280が命令され、 まずフォトアイ210を「ルックアット」 (監視)し、プラスチック製品が存 在するか否かを判別する。フォトアイ210の位置にプラスチック製品が存在し ない場合は、制御は論理バス288に沿ってスタートブロック282に戻る。し かし、プラスチック製品がフォトアイ210の位置、に存在する場合は、制御は 論理バス290を介して判別ブロック292に移行する。
判別ブロック292では、シンギエレーシコンコンピュータ280が命令され、 プラスチック製品がフォトアイ208に存在するか否かを判別する。プラスチッ ク製品がフォトアイ208の位置に存在しない場合は、制置は論理バス294に 沿ってスタートブロック282に戻る。しかし、プラスチック製品がフォトアイ 208に存在する場合は、制御は論理バス296を介して動作ブロック298に 移行する。
動作ブロック298では、シンギュレーシコンコンピュータ280が命令され、 コンベア206の速度が減速される。コンベア206を減速することにより、フ ォトアイ210に存在するプラスチック製品は、フォトアイ208に位置するプ ラスチック製品の前に、コンベア212に入る。そして、制御は論理バス299 を介してスタートブロック282に戻る。
上述した分離およびシンギュレーシコン機能の他に、SSOサブシステム106 は各プラスチック製品を整列させる機能を有する。整列は各プラスチック製品を 特定の方向に位置させる機能と定義される。本実施態様では、特定方向とは長手 方向である。長手方向の整列は、コンベア212(第2A図に示す)により、強 制的に行われる。
第2C図および第2D図を参照して説明する。第2C図および第2D図はコンベ ア212を詳細に示す。コンベア212は第1ベルト260および第2ベルト2 62を備えている。
第1ベルト260は第10−ラ264および第20−ラ266の上に回転可能に 取り付けられている。第10−ラ264は従来の(例えば、電気)モータ270 により駆動される。ローラ264が回転すると、第1ベルト260は矢符271 で示す方向に動く。
第2ベルト262も同様に第10−ラ268および第20−ラ269の上に回転 可能に取り付けられている。第10−ラ268は従来のモータ272により駆動 される。
ローラ268が回転すると、第2ベルト262は矢符273で示す方向に動く。
第1ベルトおよび第2ベルトは水平面に対し特定の角度”a”だけ傾斜している 。角度゛a“は、例えば、約15度(適正な範囲は5度から25度の範囲である )であっても良い。
第1ベルト260および第2ベルト262はその間の間隙が”W“になるように しである。後程詳細に説明するが、第1ベルト260と第2ベルト262の間の 間隙”W”は、プラスチック製品が材料判別サブシステム122により検査でき るようにしである。言い換えると、間隙”W゛を設けたので、プラスチック製品 を、ベルト260および262の上面側および下面側から検査することができる 。
プラスチック製品274(位置”pl”に位!する)をさらに示す。プラスチッ ク製品274は適正な向き(例えば、長手方向)に向いていない。当該プラスチ ック製品274を長手方向に整列させるために、第1ベルト260はその移動速 度が第2ベルト262に対してわずかに速いか、あるいは遅い。第1ベルト26 0および第2ベルト262の速度が違うため、プラスチック製品274は間隔” d”を空けて適正に整列される。プラスチック製品が位置”pl”で適正に整列 された例を図に示す。
ベルト260および262は多くの「点描模様(stipple) J (図示 しない)が形成されている。、屯描模様はベルト面上に約172インチないし3 74インチだけ突出した(起立した)先の尖った突起である。第1ベルトおよび 第2ベルトは黒色PvCを基材とする材料により作られている。
第1ベルト260および第2ベルト262はGlobeAlbany fnte rnational、 1400 C11nt、on 5treet。
Buffalo、 NY 14240の”Black PVCHil、1top per−という登録名を付すことにより使用可能である。プラスチック製品は、 ベルト260および262が高速度で動くときでさえ、ベルト260および26 2の表面に充分に付着した状態であることが分かつている。これは、当該システ ム100に高スルーレートを提供するのに必要である。
プラスチック製品は、適正に整列された後、コンベア212により、検査コンベ ア(第3図および第5図を参照して次に説明する。)に搬送される。検査コンベ アでは、色判別サブシステム114および材料判別サブシステム122により検 査が行われる。プラスチ・ツク製品はまず色判別サブシステム114に搬送され る。
4.32Ll!サブシステムおよびステップ第3図を参照して説明する。第3図 は色判別サブシステム114を詳細に示す。色判別サブシステム114は色判別 装置302および色判別コンピュータ304を備えているのが一般的である。
色判別装置302はまずカラーカメラ装置306を備えている。カラーカメラ装 置306はカラーカメラ308およびカメラコントローラ310を備えている。
カラーカメラ308はプラスチック製品のビデオ画像を撮って、ビデオ画像をカ メラコントローラ310に出力するように機能する。
カメラコントローラ310はカラーカメラ308からの出力を受信し、その後の 信号処理に用いることができる種々のタイプの出力信号を生成する。出力信号に は次のようなものがある。(1) NTSC(m準モニタを駆動するのに用いら れる複合ビデオ信号) 、 (2) Y−C(本発明とは無関係な種々の目的に 用いる白黒画像)、(3) RGB出力(R(赤)、G(緑)、およびB(青) 信号データ出力)。本発明では、RGB出力形式を用いる。カメラコントローラ 310はRGB信号形式をバス312を介して色判別コンピュータ304に出力 する。
カラーカメラ装置306は従来のタイプである。互換性のため、カラーカメラ装 置306は全て統合されたカラーカメラ308およびカメラコントローラ310 を備えた統合装置として販売されているのが典型的である。
カラーカメラ装置306は種々の電子製造業者により得ることができる。望まし い実施態様のカラーカメラ装置306ば、Cohu Electronics、  Inc、、 San Diego、 CAから得ることができるモデル680 0である。
色It別装置302はカメラトリガ314をさらに備えている。カメラトリガ3 14はフォトアイ316を備えている。フォトアイ316はプラスチック製品が 通過することによりトリガされ、”5ynC”信号をバス318を介してカメラ コントローラ310に出力する。5ync信号によりカメラコントローラ310 が命令され、カラーカメラ308が動作を始め、プラスチック製品の画像を徹る 。
カメラトリガ314およびフォトアイ316は従来のタイプであり、種々の電子 製造業者からいつでも手に入る。
色判別装置302はストローブ光320をさらに備えている。ストローブ光32 0は移動するプラスチック製品の動きを止め、かつ照明し、一方、カラーカメラ 308が動作してビデオイメージ(画像)を促える。その結果、ビデオイメージ (画像)の鮮明さが欠けないように、光パルスの短期間で、移動するプラスチッ ク製品の動き止める。ストローブ光320は従来のタイプであり、種々のカメラ および/または電子製造業者から得ることができる。
色判別装置302はコース長アレー326およびディジタル入力カード324を さらに備えている。コース長アレー326およびディジタル入力カード324は 色判別コンピュータ304に、検査されているプラスチック製品の長さを表すデ ータを供給するように機能する。後はど詳細に説明するが、色判別コンピュータ 304はプラスチック製品の長さ情報を用いてプラスチック製品のおおよその縁 を判別する。後はどさらに詳しく説明するが、本発明の特徴は、色判別コンピュ ータ304によりプラスチック製品の色を識別するのに必要な計算時間を少なく することにある。
コース長アレー326は複数のフォトアイ328を備えている。各フォトアイ3 28ば(光路を遮断することにより)動作されると、信号を生成する。各フォト アイからのこの信号はバス322を介してディジタル入力カード324に8カさ れる。ディジタル入力カード324は順番にこのコース長データをバス330を 介して色判別コンピュータ304に出力する。
フォトアイ328は従来のタイプである。フォトアイ328は種々の電子製造業 者から得ることができる。
ディジタル入力カード324は同様に従来のタイプであり、種々の電子製造業者 から得ることができる。
色判別装置302は検査コンベア354の上に位置されている。検査コンベア3 54はプラスチック製品をその場所で検査できるようになっている。本実施態様 では、検査コンベア354はSSOサブシステム106のコンベア212と同一 の設計かつ構造である(セクション4.1で説明し、第2A図に示す。)。
色判別コンピュータ304はプラスチック製品の主色を識別するのに必要な計算 分析を行うのが一般的である。プラスチック製品の主色は主プラスチック材料の 色である。ソフトドリンクのビンのようなプラスチック製品では、主材料は、プ ラスチックビンの頂部に取り付けたペースキャップか、あるいはプラスチック製 品の中心部に付けたラベルとは違うプラスチックのビンである。このようにした ので、プラスチック製品である場合は、プラスチック製品の主色は、存在するベ ースキャップや、ラベルの色とは違うプラスチックビンの色である。色判別コン ピュータ304はライン380を介してブロセ9ス制御コンピュータ(第7図を 参照して後はど説明する。)に色データを出方するようにさらに構成されている 。
望ましい実施態様の色判別コンピュータ304は、PC(personal c omputer)をベースとし、80486 Intelマイクロプロセッサ( InteL of 5anta C1ara、 CA、 IJsA)を用いて構 成されるシステムである。80486マイクロプロセツサをベースとするコンピ ュータシステムは、計算速度からいって望ましいシステムである。
しかし、色判別コンピュータ304は使用可能があるいは将来開発されるコンピ ュータシステムであることを理解すべきである。このような他のコンピュータシ ステムは、スーパーマイクロコンピュータシステムようなものであるが、これに 限定されるものではない。
第4図を参照して後はど詳細に説明するが、色判別コンピュータ30.4は特定 のプログラミング(コンピュータソフトウェアの形態の命令)を用いて構成され 、上記識別されたタスク(機構および機能9を実行する。
さらに、”Appendix A”(よこの規格に付は加えられる。Appen dix Aは色判別コンピュータ304で用いられるソースコードを含む。ソー スコードはコンピュータ言語Cで書かれている。しかし、他のコンピュータソフ トウェアを用いて、色判別コンピュータ304のタスク(機構と機能)を実行す ることができる。例を挙げると、このような他のソフトウェアは他のコンピュー タ言語(パスカル、フォトラン、またはアセンブラ)、マイクロコード、または アプリケーション指定集積回路方式であってもよい。
望ましい実施態様でのプログラミングは、色判別コンピュータ304内に設けた 磁気ディスク(図示しない)に格納される。しかし、プログラミングは種々の形 態で格納され、色判別コンピュータ304のタスク(機構および機能)を行うこ とができることは明らかである。例を挙げると、このような他のプログラミング の形態は、フロッピーディスクが、あるいはROM(read only lI lemory)装置に格納される命令のそれであっても良い。
第4図を参照して説明する。第4図は色判別コンピュータ304の動作を詳細に 説明する。動作はスタートブロック401から始められる。制御は論理バス45 0に沿って動作ブロック402に移行する。
動作ブロック402では、色判別コンピュータ304がまず命令され、ライン3 30を介してディジタル入力カード324から供給されるアレー情報(動作ブロ ック404により表記される)を格納する。そして、制御は論理バス452に沿 って動作ブロック406に移行す動作ブロック406では、色判別コンビニ〜り 304が命令され、検査される特定のプラスチック製品の体心を判別する。特定 のプラスチック製品の体心の計算は、動作ブロック402の結果として格納され たアレー・情報を用いて行われる。そして、制御は論理バス454に沿って動作 ブロック4.08に移行する。
動作ブロック408では1色判別コンピュータ304は命令され、ライン3】2 を介してカラーカメラ装置306から受信されたRG8ビデオイメージ(動作ブ ロック410により表記される)を獲得しディジタル化する。
RGBビデオイメージのディジタル化は従来のアナログディジタル変換手段を用 いて行われる。そして、制御は論理バス456に沿って動作ブロック412に移 行する。
動作ブロック412では、色判別コンピュータ304が命令され、スタート位置 としての体心を用いてプラスチック製品の縁を判別し、「背景イメージ」 (次 に定義する)を除去する。このステップは、関連のないデータを不必要に計算す る時間を減するのに必要である。カラーカメラにより擾られたRGBデータイメ ージは、検査する最大プラスチック製品を獲得できるだけの大きさがなくてはな らない。このようにしたので、小さい方のプラスチック製品が検査されると、プ ラスチック製品を囲む領域(プラスチック製品の境界の外側)は、また、RGB データイメージとして獲得されることになる。この囲まれた領域はここでは「背 景イメージ」と定義する。これにより、プラスチック製品の縁境界は「プラスチ ック製品サンプルイメージ」を意味すると定義する。後程説明するが、色判別コ ンビエータ304はビクセル上のイメージをビクセルレベルでルックアットする 。プラスチック製品のサンプルイメージの一部でないビクセルを削除することに より、計算時間が充分に減する。よって、色判別コンビニータ304はプラスチ ック製品の縁境界を判別し、背景イメージを削除する。不必要なビクセルデータ がまだ存在するが、背景イメージビクセルデータの量は充分に削除される。そし て、制御は動作ブロック414に論理バス458に沿って移行する。
動作ブロック414では、色判別コンピュータ304が命令され、プラスチック 製品サンプルイメージ(プラスチック製品サンプルイメージは獲得したイメージ から背景イメージを引いたイメージに等しい)をグリッドパターンに小分割する 。グリッドパターンは、色判別コンピュータ304が各ビクセルを充分に検査で きるようにするため、必要である。ついで、制御は論理バス460に沿って動作 ブロック416に移行する。
動作ブロック416では、色判別コンピュータ304が命令され、プラスチック 製品サンプル画像の各グリッドに対してRGBカラー値を判別する。各グリッド の色は各グリッドで検査されたビクセルに対する平均RGBデータ値である。こ の動作では、色判別コンピュータ304は動作し、各グリッドに対して全体のR GBを判別するため、特定のグリッドの各ビクセルに対して各RGB信号を検査 する。そして、制御は論理パス462に沿って動作ブロック418に移行する。
動作ブロック418では、色判別コンピュータ304が命令され、関連のない( 望ましくない)グリッド要素がフィルタにかけられ除去される。関連のないグリ ッド要素は、例えば、所定のプラスチック製品に存在するベースカップ、キャッ プ、またはラベル材料を表すグリッド要素である。ベースカップ、キャップ、ま たはラベルはプラスチック製品サンプル画像の一部を形成することができる。こ れは、ベースカップ、キャップ、またはラベルはカラーカメラ装置306により 獲得され、その背景イメージが削除された後でも存在するからである。言い換え ると、ベースカップ、キャップ、またはラベル画像は、プラスチック製品サンプ ル画像の一部としてそのまま残る。それは、これらデータ画像はプラスチック製 品の縁墳界の画像内にあるからである。これら関連のないグリッド画像を削除す ることは必要である。というのは、プラスチック製品のこれら関連のない部分の 色を考慮にいれることは、プラスチック製品の主色の識別に悪影響を及ぼすから である。ついで、制御は論理パス468に沿って動作ブロック420に移行する 。
動作ブロック420では、色判別コンピュータ304が命令され、プラスチック 製品の主色を判別する。プラスチック製品の主色は関連する各グリッド画像をル ックアットするとともに、最も共通のRGB値を見出だすことにより判別される 。ついで、制御は論理パス470に沿って動作ブロック422に移行する。
動作ブロック422では、色判別コンピュータ304が命令され、プラスチック 製品の識別された色を、分類および排出サブシステム118の(後述する)プロ セス制御コンピュータに出力する。ついで、制御が論理パス424に沿ってスタ ートブロック401に戻る。スタートブロック401では、色判別コンピュータ 304が命令され、上述した命令シーケンスを繰り返す。
4.41L判!サブシステムおよびステップ第5図を参照して説明する。第5図 は材料判別サブシステム122を詳細に示す。材料判別サブシステム122は一 般的に赤外線(IR)装置502および材料判別コンピュータ504を備えてい る。IR装買502および材料判別コンピュータ504は一般的にプラスチック 製品の複合材料を識別するように機能する。単なる例として挙げると、識別され る材料ばPET、 PVC:またはHPDEであっても良い。
IR装置502は一般的に赤外線分光計装置506およびデコーダ508を備え ている。赤外線分光計装置506は強光度の光をガン510を介してプラスチッ ク製品を貫通させる。プラスチック製品を貫通した(反射するというより透過し た)光はディテクタ508により受光(検知)される。ディテクタ508は検知 された光を表す信号をライン518を介して赤外線分光計装置506に送信する 。
赤外線分光計装置506は、プラスチック製品の干渉側(象(interfer ogram) (ガン510およびディテクタ508による1つの検査に対して 1つの干渉画像)を表す信号を生成する(図示しない)内部回路を有する。
赤外線分光計装置506はその信号をライン520を介して材料判別コンピュー タ504に出力する。材料判別コンピュータ504では、データの解析が行われ 、プラスチック製品の材料ベースが識別される。後程第6図を参照して詳細に説 明するが、材料判別コンピュータ504は干渉画像またはスペクトル解析のいず れかを用いて、プラスチック製品の複合材料を識別することができる。
IR装置502は窒素供給装置512をさらに備えている。窒素供給装置512 は酸素のない環境で赤外線分光計装置506を維持するために設けられている。
これは、誤ったデータ(空気を表すデータ)が、作成された干渉画像に入るのを 阻止するために必要である。窒素供給装置512はガスライン514を介して赤 外線分光計装置506に供給される。
赤外線分光計装置506は繰り返し動作するように構成されている。このように したので、プラスチック製品が検査コンベア354上のIR装置502を通り抜 ける速度に依存して、複数の干渉画像は特定のプラスチック製品に対して生成さ れる。あるいはまた、1つの干渉画像のみを特定のプラスチック製品に対して作 成させることができる。しかし、干渉画像が多くなると、ますます、プラスチッ ク製品の全部分(前部、中間部、および背部)に対して通用する情報が多くなる 。
1つの干渉画像のみが撮られた場合は、1組の情報のみがプラスチック製品の1 領域に対して通用する。
この事象において、単一の干渉画像サンプルがプラスチック製品の主複合材料に 関係する読みを得るような特定かつ適正な位置で、単一の干渉画像サンプルは撮 られなければならない。言い換えると、プラスチック製品の1つがサンプルとし て撮られる場合、例えば、キャップ領域をサンプリングしないように気を付けな ければならない。あるいはまた、例えば、プログラミングは、キャップ材料がプ ラスチック材料にオーバレイするようにしなければならない。
望ましい実施態様の、赤外線分光計装置506、ディテクタ508、および窒素 供給装置512は、従来のタイプである。赤外線分光計装置506.ディテクタ 508および窒素供給装置512は、N1colet Instrument  Inc、。
Madison、 Wisconsinから、カスタム設計された統合装!とし て得られる。
材料判別コンピュータ504は検査中のプラスチック製品の主材料を判別する必 要のある分析をコンピュータにより行うようになっている。プラスチック製品の 主材料は、プラスチック製品の主プラスチック材料を複合したものである。ソフ トドリンク容器の場合、プラスチック製品の主材料は所定のプラスチックビンに オーバレイできるペースキャップまたはラベルでないプラスチックビンの材料で ある。
材料判別コンピュータ504はまた材料判別結果をライン580を介して、分類 および排出サブシステム118の(後述する)プロセス制菌コンピュータに圧力 する。IR装置502の赤外線分光計装置506およびディテクタ508は、色 判別装置303のように、検査コンベア354の上に位置されている。あるいは また、色判別装置302. IR装置502の赤外線分光計装置506およびデ ィテクタ508は、それぞれ、独自の検査コンベア354を有することができる 。
しかし、検査コンベア354は、特に、IR装置502とともに用いるようにし なければならない。コンベア212(コンベア354はコンベア212と同一の 設計である)に関連して説明すると、検査コンベア354は移動するベルトの間 に間隙(”W゛と表す)を有するように設計されている。間隙”W“は必要であ り、この間隙により、赤外線分光計装置506からの光ビームはプラスチック製 品を透過することができ、ディテクタ508により受光(検知)できる。
さらに、検査コンベア354はコンベア212と同−設計であるので、プラスチ ック製品は、rR装置502を通過する間、適正な向きに整列されている。これ は望ましい機構である。というのは、プラスチック製品はIR装置502を高ス ルーレートで通過させるでいるからである。
この応用のもう1つの実施態様セクション(セクション4.7)でさらに詳細に 説明するが、検査コンベア354は他の構成をとることができ、IR装置502 の要求に応えることができる。このような実施態様はエアリフト手段を備えてい る。エアリフト手段は検査コンベアからプラスチック製品を持ち上げ、プラスチ ック製品の検査を妨害しないようにする。この実施態様では、コンベアを分ける (2つのコンベアベルト)必要がない。1つのコンベアベルトを採用することが できる。
望ましい実施態様の材料判別コンピュータ504はPCベースのシステムであっ て、80486 Intelマイクロプロセッサを用いて構成されている。80 486マイクロプロセツサベースのシステムは計算速度の点で望ましいシステム である。
しかし、材料判別コンピュータ504は現在得られるコンピュータシステムまた は将来開発されるコンピュータシステムであることを理解すべきである。このよ うな他のコンビエータシステムはスーパマイクロコンピュータシステムでも良い が、これに限定されるものではない。
後程さらに詳細に説明するが、色判別コンビエータ504は上記識別されたタス クを行う特定のプログラミング(命令)を用いて構成されている。望ましい実施 態様のプログラミングは、色判別コンピュータ504内の(図示しない)磁気デ ィスクに格納されている。しかし、プログラミングがフロッピーディスクまたは ROMデバイスのようなファームウェアを含む種々の形式で格納されていること は明らかである。
第6図を参照して説明する。第6図は材料判別コンピュータ504の動作を詳細 に説明する。動作はスタートブロック601から始まる。制御は論理パス650 に沿って動作ブロック602に移行する。
動作ブロック602では、材料判別コンピュータ504がまず命令され、IR装 置502からのデータを読み取る。このデータはサンプル読み取りされた干渉画 像を表すものである。rR装置502は絶えず動作しているので、干渉画像サン プル読み取りはプラスチック製品のものであっても良いし、あるいは単なる空気 を読み取ったものであっても良い。ついで、制御は論理パス652に沿って動作 ブロック604に移行する。
動作ブロック604では、材料判別コンピュータ504が命令され、プラスチッ ク製品の材料と関連のないデータをフィルタにかけて除去するため、干渉画像を 検査(データを計算する)する。このような関連のないデータは、製品のプラス チック材料の代わりに、例えば、空気または紙のラベルのサンプル読み取りであ っても良い。このようなタイプの材料に対する干渉画像は識別するプラスチック 材料の干渉画像とまったく異なり、従って、フィルタリング動作を予め行って除 去することができる。そして、材料判別コンピュータ170が動作され、干渉画 像をスペクトル画像(spectrogram)に変換する。スペクトル画像は 特定の周波数範囲に亘って規定されるスペクトル分析である。材料判別コンビエ ータ504は動作して、スペクトル分析に基づきプラスチック製品の主材料を識 別する。そして、制御は論理パス654に沿って動作ブロック606に移行する 。
動作ブロック606では、IR装置502により生成された干渉画像がプラスチ ック製品を表さない場合、制御は論理パス608に沿って動作ブロック602に 移行する。動作ブロック602では、新しいデータセットが読み取られる。干渉 画像がプラスチック製品のものでない場合、制御は論理パス610に沿って動作 ブロック動作ブロック612では、材料判別コンピュータ504はメモリを初期 化し、新しい読み、およびプラスチック製品の読み取られた読み(サンプル)を 格納する。
動作ブロック614では、材料判別コンピュータ504が命令され、干渉画偉を IR装置501から読み取る。そして、制御が論理バス658に沿って動作ブロ ック616に移行する。
動作ブロック616では、材料判別コンピュータ504が動作して上述した(干 渉画像またはスペクトル分析に基づき材料を識別する)動作ブロック604に対 する動作と同様の動作を行う。そして、動作が判別ブロック618に移行される 。
動作ブロック618では、材料判別コンピュータ504は、読み取られるデータ が(空気ではなく、プラスチック製品の縁を意味する)プラスチック製品か否か を判別する。そして、制御は論理バス620を介して動作ブロック622に移行 する。動作ブロック622では、そのデータがそのプラスチック製品のメモリリ ストに加えられる。そして、制御が論理バス662に沿って動作ブロック614 に移行する。動作ブロック614では、データの新しいサンプルが得られる。し かし、そのデータが物体でない場合は、材料判別コンピュータ504はプラスチ ック製品の縁が赤外線分光計装置506を通過し、しかも、サンプルが全て得ら れたことを知る。そして、制御が論理バス624に沿って動作ブロック628に 移行する。
動作ブロック628では、材料判別コンピュータ504が命令され、サンプルス ペクトルデータリスティング(各サンプル読みに対する1つのスペクトル分析1 代表的な例は1つのプラスチック製品当たり5つの干渉画像である)を用いて、 プラスチック製品の主材料を識別する。そして、制御が論理バス664に沿って 動作ブロック628に移行する。
動作ブロック628では、材料判別コンピュータ504が命令され、分類および 排出サブシステム118の(後程説明する)プロセス制御コンピュータに材料デ ータを出力する。制御がスタートブロック601に戻る。スタートブロック60 1では、材料判別コンピュータ504は次のプラスチック製品に対応するデータ を待つ。
45 および サブシステムおよびステップ第7A図を参照して説明する。第7 A図は分類および排出サブシステム118を詳細に示す。分類および排出サブシ ステム118は排出コンベア702およびプロセス制御コンピュータ704を備 えている。排出コンベア702およびプロセス制御コンピュータ704は、各プ ラスチック製品が検査コンベア354を出たとき、各プラスチック製品を受ける ように機能する。そして、プラスチック製品の色および材料により、プラスチッ ク製品を回収容器130.132.134または136のうちの1つの回収容器 に排出する。
排出コンベア702はコンベア703、およびコンベア703に配置した複数の 分配ゲート706.708.710および712を備えている。分配ゲート70 6.708.710および712はそれぞれ(図示しない)ソレノイドを有する 。
分配ゲート706,708,710および712は動作されると、[開Jになる 。分配ゲート706,708.710および/または712が開になると、分配 ゲート706.708.7 toおよび/または712のうちの1つの分配ゲー トに近接するプラスチック製品が、回収容器130.1.32.134または1 36のうちの1つの回収容器に入る。プロセス制御コンピュータ704は分配ゲ ート706.708.710および/または7]2を、ライン760.768. 762および766からそれぞれ信号が出力されると、「開」または「閉」にす ることができる。
排出コンベア702は分配ゲート706.708.710および712に対向す る位置にそれぞれ配置されたエアブラスト装!724.726.728および7 30をさらに備えている。
エアブラスト装置724.726.728および730はプラスチック製品をコ ンベア703から「離し」、それぞれ、回収容器134,130.136および 132に排出する手段として供給されている。後程説明するが、プロセス制御コ ンピュータ704は、それぞれ、信号線734.736.738および740を 介して、エアブラスト装置724.726.728および/または730を動作 させる。後程説明するが、プラスチック製品750が、名称を付けた分配ゲート 、例λば、分配ゲート706に位置すると、(名称を付けた分配ゲートは、指定 されたプラスチック製品、例えば、白色のPVTを受けるため、オペレータ(ユ ーザ)により割り当てられた分配ゲートである)、プロセス制御コンピュータ7 04は信号をライン760を介して分配ゲート706に出力する。この信号によ り分配ゲート706が「開」にされる。そのため、プロセス制御コンピュータ7 04は信号をライン734を介してエアブラスト装置724に圧力する。エアブ ラスト装置734が動作されると、プラスチック製品750は排出コンベア70 3から「吹き飛ばされ」 (排$され)回収容器134に入れられる。
排出コンベア702は第1フオトアイ720をさらに備^ている。フォトアイ7 20はプラスチック製品が排出コンベア702にいつ入ったかを検知する。
排出コンベア702はロータパルサ装置780をさらに備えている。ロータパル サ装置780はコンベア703のドライブシャフトに連結された(図示しない) ロータパルス発生器をさらに備えている。ロータパルサ装置780は出力パルス をライン781を介してプロセス制御コンピュータ704に出力するようになっ ている。出力パルスはコンベア703の動きに比例している。言い換えると、ロ ータパルサ装置780は排出コンベア703がどの程度移動したかを、プロセス 制御コンビニ−タフ0に知らせる(情報を与える)。例を上げると、ロータバル サ装置780は分配ゲートをフォトアイ720から1000パルスの位置に位置 するように構成することができる。後程説明するが、プロセス制御コンピュータ 704はこの情報を用いて、名称を付けた分配ゲートにプラスチック製品がいつ 近接したかを判別する。
排出コンベア702は分配ゲート706.708.71.0および712のちょ うど前方に(例えば、3パルスの位置に)それぞれ位置するフォトアイ772. 774.776および778をさらに備えている。フォトアイ772.774. 776および778は動作されると、信号をライン744.745.746およ びコンピュータ704に8カする。後程説明するが、フォトアイ772.774 .776および778は、「バックアップ」チェックとして設けられ、フォトア イ720により検知されたプラスチック製品が、名称を付けた分配ゲートに実際 に現在近付いていることを確認する。
一般的に、プロセス制御コンピュータ704は必要なプロセス制御をシステム1 00に提供する。この申に関して、プロセス制御コンピュータ704は、例えば 、次のような機能を提供する。
(1)システム100内で各プラスチック製品を追跡し、識別された色と材料情 報がプラスチック製品に割り当てられたことを確認する機能。この機能は(図示 しないが後程説明する) [ブツシュダウンシフトレジスタ782」を用いて達 成するのが一般的である。プロセス制御コンピュータ704の第2の機能は、プ ラスチック製品が排出コンベア702に何時入ったかを検知し、適正な制御信号 を出力する機能である。この機能により、プラスチック製品は名称を付けた分配 ゲートにその色と材料に基づき排出される。
(a)システム100内で各プラスチック製品を追跡し、識別された色と材料情 報がプラスチック製品に割り当てられたことを確認する機能。
次に、第7B図を参照して説明する。第7B図はプロセス制御コンピュータ70 4のブツシュダウンシフトレジスタ782を示す。ブツシュダウンシフトレジス タ782は、説明を簡単にするために一般的な図を示したが、プロセス制御コン ピュータ704の(図示しない)記憶装置の記憶場所に応じてプログラムされる 。
ブツシュダウンシフトレジスタ782はアレーを備λているのが一般的である。
そのアレーは、例えば、3列と500Q行(第7B図には9行だけ示す)だけ有 する。
しかし、ブツシュダウンシフトレジスタ782はさらに行および/または列を有 し、プラスチック製品および/または情報をさらに入力し格納するように構成す ることができる。
ブツシュダウンシフトレジスタ782は第1列785を有する。列785は記憶 位置としで、プラスチック製品がシステム100に入ったとき、そのプラスチッ ク製品を入力するようになっている。
列783をさらに示す。列783は色判別サブシステム114により識別された とき、入ったプラスチック製品の色を示す。
列784をさらに示す。列784は材料判別サブシステム122により識別され たとき、入ったプラスチック製品の材料を示す。
ブツシュダウンシフトレジスタ782は複数の行788−796をさらに備えて いる。動作中、システム100に入った第1プラスチツク製品は、プロセス制御 コンピュータ704に入力され、第1行7881列785に割り当てられる。そ のプラスチック製品の色および材料が識別されると、各色および材料情報は行7 88の列783および784にそれぞれ入力される。
システム100に入る第2プラスチツク製品は同様に行788に割り当てられる 。行780に新しいプラスチック製品を入れることにより、行788の情報は次 の行(行789)に「ブツシュダウン」される。このような「ブツシュダウン」 動作は、新しいプラスチック製品がシステム100およびプロセス制御コンピュ ータ704に入るごとに起る。
ブツシュダウンシフトレジスタ782は5つのプラスチック製品(プラスチック 製品001−005として示す)を示している。図示したように、プラスチック 製品001は行792に位置し、プラスチック製品002は行791に、プラス チック製品003は行790に、プラスチック製品004は行789に、プラス チック製品005は行788に位置する。列782および784に格納されてい る、各プラスチック製品Dot−005に対する色および材料情報をさらに示す 。動作中、多くのプラスチック製品はシステム+00に入り、従って、ブツシュ ダウンシフトレジスタ782に入力することができる。
プラスチック製品001がシステム100にまず入れられると、プラスチック製 品001は第1行788に位置する。プラスチック製品002 (第2プラスチ ツク製品)がシステム100に入ると、第1プラスチツク製品は第2行789に 「プッシュダウンゴされる。プラスチック製品003(第3プラスチツク製品) がシステム100に入ると、その前にシステムに入っているプラスチック製品は 、「プッシュダウンコされる。この例では、プラスチック製品002は行788 から行789に「ブツシュダウン」される。一方、プラスチック製品002は行 789から行790に「ブツシュダウン」される。上記「ブツシュダウン」シー ケンスは新しいプラスチック製品がシステム100に入れられるごとに起る。
第7B図に示す構成は5つのプラスチック製品に対するものである。最下行に入 っているプラスチック製品は、プラスチック製品001、すなわち、システム1 00に最初に入ったプラスチック製品である。後程説明するが、ブツシュダウン シフトレジスタ782の最下行に入るということは、最初に排出コンベア702 に入ったプラスチック製品に対応し、従って、最初にフォトアイ720を動作さ せたプラスチック製品に対応する。言い換えると、プロセス制御コンピュータ7 04は、フォトアイ720の動作がブツシュダウンシフトレジスタ782の最下 行入力と応答するように構成されている。
上記機構により、プロセス制御コンピュータ704はフォトアイ720の位置に 存在するプラスチック製品がどのような色および材料であるかを知ることができ る。
プロセス制御コンピュータ704が必要とする残りの情報は、名称を付けた分配 ゲートに、プラスチ・ツク製品がいつ近接したかを知ることである。このfR報 はロータパルス装置780およびフォトアイ772.774.776および77 8により供給される。この機構を説明する。
(b)排出コンベア702にプラスチック製品がいつ入ったかを検知し、適正な 制御信号を出力し、名称を付けた分配ゲートに、その色および材料に基づきプラ スチック製品を排出する機能。
プラスチック製品がフォトアイ720を通過すると。
プロセス制御コンピュータ704はブツシュダウンシフトレジスタ782の最下 行をルックアットする。ブツシュダウンシフトレジスタ782の最下行に含まれ る情報により、プロセス制御コンピュータ704はプラスチック製品の色および 材料を知ることができる。色と材料を知ったプロセス制御コンピュータ704は 、どの分配ゲートにプラスチック製品を排出すべきかを判別することができる。
その点で、プロセス制御コンピュータ702はプラスチック製品に「カウントレ ート」を割り当てる。そのカウントレートはその名称を付けた分配ゲートにプラ スチック製品が到達するのにかかる(ロータパルス装置780により計数された )パルス数を意味する。
例として挙げると、動作中、分配ゲート706を、オペレータ別画およびデータ 収集サブシステム138を介して、オペレータ(ユーザ)により指定し、透明の pVc (プラスチック製品の色が透明で材料がPvCである)を収集すること ができる。さらに、ロータバルサ装置780は、コンベア703がフォトアイ7 20から分配ゲート706に移動するのに1000カウント(パルス)かかるよ うに5構成することができる。従って、プラスチック製品がフォトアイ720の 位置に存在し、かつ、ブツシュダウンシフトレジスタ782の最下行の情報が色 「透明」および材料rPVCJに対応すると、プロセス制御コンピュータ704 は1000カウント(パルス)のカウントレートをプラスチック製品に「割り当 てる」。その後、プロセス制御コンピュータ704は1000カウントから「カ ウントダウン」を始め、そして、カウントOで、分配ゲート706を「開」にし 、ついで、エアブラスト装置724を作動させることを知り、従つて、プラスチ ック製品を回収容器134に排出する。
フォトアイ772,774.776および778は、分配ゲート706.708 ,710および712の前方それぞれ約3カウント(パルス)の位置に位置する 。動作中、フォトアイ743、744.745および746は、プロセス制御コ ンピュータ704がプラスチック製品に対してカウントを終了すると、プラスチ ック製品が対応する分配ゲートに存在することを確認する。上述した例に関して 、プロセス制御コンピュータ704はルックし、3カウントだけカウントされた 時点で、フォトアイ722が作動されたか否かを見る。
ロータパルサ装置280を用いることにより、プロセス制御コンピュータ704 は、各プラスチック製品が、名称を付けた分配ゲートに何時位置したかを知るこ とができる。あるいはまた、プロセス制御コンピュータ704が「時間情報」を 用いることにより、その名称を付けた分配ゲートにプラスチック製品が何時到達 したかを知ることができる。言い換えると、プロセス制御コンビニ−タフ04は ロータパルサ装置780から読み取られたパルスをカウントする代わりに、時間 をカウントするように構成することができる。しかし、時間をカウントすること により、排出コンベア702の速度が変化するか否かの問題が生じる。排出コン ベア702の速度は、例えば、エネルギーのサーチャージ(surcharge )により変化する。しかし、ロータパルサ装置780を用いることにより、排出 コンベア702の速度が変化しても、その名称を付けた分配ゲートに対するプラ スチック製品の位置には影響を与えない。これは、ロータパルサ装置780のカ ウントレートが排出コンベア720の速度に比例するからである。
プラスチック製品を適正に整列させるために、プラスチック製品の中心部に、エ アブラスト装置からの空気を近付けるのが望ましい。
後程充分に説明するが、プロセス制御コンピュータ704は、上述した識別され たタスク(機構および機能)を行うようにプログラミング(命令)する構成を有 する。プロセス制御コンピュータ704はプログラマブル論理コントローラ(P LC)であり、PLCは当業者に知られている。典型的なPLCはRe1ian ce ElectricInc、、 (:1eveland、 0hioから購 入することができる。
PLCはプロセス制御コンピュータ704の望ましい構成である。というのは、 PLCは特に制御タイプのタスクおよびロータバルサのパルスの高速度カウント 用に設計されているからである。
しかし、プロセス制御コンピュータ704は利用可能なコンピュータシステムか 、あるいは将来開発されるコンピュータシステムでも可能であることを理解すべ きである。このような他のコンピュータシステムは、例えば、PCベースのシス テムであっても良い。
第8図を参照して説明する。第8図はプロセス制御コンピュータ704の動作を 詳細に説明する。動作はスタートブロック801がら始まる。そして、制御は論 理バス850に沿って動作ブロック802に移行する。
動作ブロック802では、プロセス制御コンピュータ704が命令され、色判別 サブシステムl 1.4の前方に位置する(図示しない)色判別装置フォトアイ をモニタし、プラスチック製品が入ったことを検知する。そして、制i卸は論理 バス852に沿って判別ブロック804に移行する。
動作ブロック804では、プロセス制御コンピュータ704が命令され、色判別 装置フォトアイの位置に新しいビンが存在するか否かを判別する。色判別装置フ ォトアイの位置に、同一のプラスチック製品()オドアイの側に存在するが、例 ^ば、ミルク容器の「オーブンスペースの取っ手」を通して読み取る)が存在す るか、あるいはプラスチック製品が存在しない場合は、1lIIIlは論理バス 806に沿って動作ブロック812に移行する。しかし、新しいプラスチック製 品が存在する場合、制御は論理バス808を介して動1乍ブロック810に移行 する。
動作ブロック810では、プロセスifi制御コンピュータ704が命令され、 新しいプラスチック製品をブツシュダウンシフトレジスタ782に加える。そし て、制御は論理バス854に沿って動作ブロック812に移行する。
動作ブロック812では、プロセス制御コンピュータ704が動作され、色判別 コンピュータ304から最新データを検索する。そして、制御は論理バス856 に沿って動作ブロック814に移行する。
動作ブロック814では、プロセス制御コンピュータ704が命令され、色判別 コンピュータ304からのデータが、検査されたばかりのプラスチック製品の色 であるか否かを判別する。新しい色データが生成されない場合は、制御は論理バ ス816に沿って動作ブロック822に移行する。色データが有効である場合は 、制御は論理バス818に沿って動作ブロック820に移行する。
動作ブロック820では、プロセス制御コンピュータ704が動作され1色判別 コンビエータ304から色データを取り出し、取り出した色データをブツシュダ ウンレジスタ782の第1行の列783に入力する。言い換えると、プロセス制 御コンピュータ704は、検索された色データが、色判別装置302により検査 されたプラスチック製品に付加されたことを確認する。そして、制御は論理バス 858に沿って動作ブロック822に移行する。
動作ブロック822では、プロセス制御コンピュータ704が動作され、材料判 別コンピュータ504から丑新の材料データを検索する。そして、制御は論理バ ス860に沿って動作ブロック824に移行する。
動作ブロック824では、プロセス制御コンピュータ704が動作され、最新の 情報がプラスチック製品の材料の情報であるか否かを判別する。その情報がプラ スチック製品の材料の情報である場合は、制御は論理バスに沿って動作ブロック 830に移行する。しかし、その情報がプラスチック製品の材料でない(例えば 、空気の読みである)場合は、制御は論理バス826に沿って動作ブロック83 2に移行する。
動作ブロック830では、プロセス別画コンビエータ704が材料情報をブツシ ュダウンシフトレジスタ782に加える。そして、制御は論理バス862に沿っ て動作ブロック832に移行する。
動作ブロック832および834では、プロセス制御コンピュータ704が命令 され、色判別サブシステム114に位置するフォトアイをチェックする。そして 、新しいプラスチック製品が存在しない場合は、ブツシュダウンシフトレジスタ の位置に関する情報を更新する。
そして、制御は論理バス866に沿って動作ブロック836に移行する。
動作ブロック836では、プロセス制御コンピュータ704が動作し、排出コン ベア702に位置するフォトアイがその位置に存在するプラスチック製品を検知 したか否かをチェックする。プロセス制御コンピュータ704は、プラスチック 製品が排出コンベア702に入ったとき、フォトアイ720を介して検知するこ とができる。プラスチック製品が入ると、ブツシュダウンシフトレジスタに入力 されている対応する色および材料により、プロセス制御コンピュータは予め定め たパルスカウントをそのプラスチック製品に割り当てる。例λば、プロセス制御 コンピュータ704はフォトアイ702から分配ゲート706までの1000パ ルスに対して指定する。排出コンベア702が移動すると、ロータバルサ780 はパルスをプロセス制御コンピュータ704に出力する。従って、ロータパルサ 280からの出力により、プロセス制御コンピュータ704に、フォトアイから どのくらい離れた位置を移動しているかを知らせる。上記例では、1000パル スになったことをプロセス制御コンピュータ704が検知すると、プラスチック 製品が適正な分配ゲート(この例では分配ゲート706)に位置することが知ら される。フォトアイ720にプラスチック製品が位置しない場合、制御はスター トブロック801に戻り、上記動作シーケンスが繰り返される。しかし、プラス チック製品がフォトアイ720に位置する場合は、制御は論理バス868に沿っ て動作ブロック838に移行する。
動作ブロック838では、プロセス制御コンピュータ704が命令され、カウン トレートが修了すると、適正な分配ゲートを開にする。所定の分配ゲートを開に するため、プロセス制御コンピュータが命令され、信号を分配ゲートのソレノイ ドに8カする。分配ゲートのソレノイドが作動されると、分配ゲートが開になる 。
そして、制御は論理パス870に沿って動作ブロック840に移行する。
動作ブロック840では、プロセス制御コンピュータ704が命令され、開にさ れた分配ゲートに対応するエアブラスト装置に信号を出力する。エアブラスト装 置が作動すると、プラスチック製品がコンベア703の上に「吹き飛ばされる」  (押し出される)。そして、制御は論理パス872に沿って動作ブロック84 2に移行する。
動作ブロック842では、プロセス制御コンピュータ704が動作され、排出さ れたプラスチック製品に関する種々の情報データを、オペレータインタフェース およびデータ収集サブシステム130に出力する。そして、制御は論理パス84 2を介してスタートブロックに戻り、上記動作が繰り返される。
4.6オペレータインタフエースおよびステップオペレータインタフェースおよ びデータ収集サブシステム138(第1図を参照して既に説明した)は、オペレ ータ(ユーザ)に、制御および/またはデータ収集機能を提供するように構成さ れている。
単に例としてあげると、オペレークインタフェースおよびデータ収集サブシステ ム138により、オペレータは特種なタイプのプラスチック製品の排出ゲート位 置を変化させることができる。オペレータインクフェースとデータ収集サブシス テム138により、オペレータはシステムをONおよびOFFすることができ、 同様に、プラスチック製品がシステム100を通過する速度を制御することがで きる。
オペレータインタフェースおよびデータ収集サブシステム130は、プロセス制 御コンピュータ704からのデータを受信するようにさらに構成されている。こ のデータによりデータベースが形成され、データベースを用いて、例久ば、品目 (inventory)データ、カストマユースおよび量、およびプラスチック 製品および他の製品のリサイクルに有用な他の多くのタイプの情報を判別するこ とができる。
4.7に叉呈ヱ1 本発明は特定の実施態様の手段により説明したが、請求の範囲に規定された発明 の精神および範囲から逸脱することなく、変更および修正を行うことができるこ とは、既に、当業者にとって明らかである。例としてあげると、システム100 のこのような他の実施態様と、本発明の方法は次のようになる。
(1)第1図のコンテキストで説明したように、プラスチック製品は、分離、シ ンギュレーティング、および整列サブシステム106を離れた後、色判別サブシ ステム114に入り、ついで、材料判別サブシステム122に入り、さらに、分 類および排出サブシステム118に入る。1つの他の実施態様(第12図に示す )は、色判別サブシステム114の前方に位置する材料判別サブシステム122 を有することになる。言い換えると、プラスチック製品は、分離、シンギュレー テイング、および整列サブシステム106を離れた後、次に、材料判別サブシス テム122に入り、ついで、色判別サブシステム11、4に入る。
(2)既に説明したように、色判別サブシステム114および材料判別サブシス テム122は1つの検査装置として統合され、1つの検査コンベア354の上に 取り付けられる。1つの他の実施態様では、色判別サブシステム114および材 料判別サブシステム122を、それぞれ検査コンベアを賽するように、別々の検 査装置とした。
(3)既に説明したように、検査コンベア354は2ピ一ス分離タイプのもので ある。既に説明したように、2ピ一ス分離タイプはIR分光計506からの光ビ ームはプラスチック製品を透過してディテクタ508に到達することができる。
あるいはまた、検査コンベア354はエアリフト手段を用いて構成することがで きる。エアリフト手段はプラスチック製品を検査コンベア354から持ち上げ、 プラスチック製品を検査することができるようにした(光ビームは垂直方向では なく水平方向に透過する)。
(4)既に説明したが、プラスチック製品はまず色判別サブシステム114を通 過し、ついで、材料判別サブシステム122を通過する。このようなシステム構 成により、ある環境では、低「スルーレート」を有する。言い換えると、プラス チック製品を分類するのに時間が掛かる。あるいはまた、システム100は「ス ルーレート」が高(なり過ぎるように設計することができる。
その結果、プラスチック製品は色判別サブシステム114を離れた後、2ライン 以上(多ライン)のライン上に分配され、各ラインは関連する材料判別サブシス テム122を有する。この構成は第9図にブロック図で示す。このシステム構成 は、色判別サブシステム144が材料判別サブシステム122より速い場合に望 ましい。
しかし、材料判別サブシステム122が色判別サブシステム144より速い場合 は、そのシステムおよび方法は第10図に示すように別に構成することができる 。この他の実施態様では、システムおよび方法は、プラスチック製品がまず材料 判別サブシステム122により検査され、ついで、多ラインのライン上に分散さ れ、それぞれ色判別サブシステム114を有するように構成される。
(5)第11図は本発明のシステムおよび方法に対するさらに他の実施態様を示 すブロック図である。この実施態様では、システムおよび方法は、1つの分離、 シンギュレーティング、および整列サブシステム1.06からの別々の検査ライ ン(各検査ラインは色判別サブシステム114.材料判別サブシステム122お よび分類および排出サブシステム1.18を有する)を用いて構成されている。
(6)既に説明したが、色判別サブシステム114はストローブ光320とカラ ーカメラ装置308を用いている。
この例では、カラーカメラ装置308はこのように構成したので、移動するプラ スチック製品の「動きを止める」ため、ストローブ光が、必要になる。その結果 、明瞭なイメージ(画像)を撮ることができる。あるいはまた、しかし、色判別 サブシステム114は先進技術を用いて、カラーカメラがストローブ光320を 必要とせず、通常光用いることができるように構成することができる。このよう なカラーカメラはプラスチック製品の移動を考滞して設計しなければならないよ うにできる。あるいはまた、光学イメージがカラーカメラ装置308により獲得 されている開、検査コンベア354が停止するように設計することができる。し かし、このように設計すると、プラスチック製品の全体的な「スルーレート」が 低(なる。
(7)既に説明したように、本発明のシステムおよび方法は、色判別サブシステ ム114に対して1つの色判別コンピュータ304を用い、材料判別サブシステ ム122に対して1つの材料判別コンピュータ504を用い、分類および排出サ ブシステム118に対して1つのプロセス制菌コンピュータ704を用いている 。あるいはまた1色、材料、および分類/排出計算に対して、タイムシェアリン グおよび/または並列処理モードで動作する単一のコンピュータ(コンピュータ ブラ・ソトフォーム)を用いることができる。
(8)本発明のシステムおよび方法は、自動ディスペンシングおよび顧客IDお よびピリング(billing)システム(図示しない)を用いて統合すること ができる。このようなシステムおよび方法はキーカード(自動テラー(tell er)マシンに関連するIDシーケンシングと同様である)を用いて構成するこ とができる。その結果、購入を望むプラスチックを得るため、顧客(ユーザ)は ウオークアップ(walk up)する。これによりリサイクルコストを減する ことができる。
(9)既に説明したように、分離、シンギエレーテイングおよび整列サブシステ ム106は1つの統合装置である。あるいはまた、分離、シンギュレーテイング および整列サブシステム106は別々の独立した装置およびステップとして構成 することができる。さらに、システムおよび方法は分離、シンギュレーシコンお よび/または整列機構サブシステムおよび方法か、あるいはこれらの組み合わせ たもののうちの1つのみを用いることができる。独立した分離、シンギュレーシ コンおよび整列装置は、本発明の動作および応用に柔軟性を与える。
(12j既に説明したように、本発明のシステムおよび方法は、自動の分離、シ ンギュレーシコン、手動の分離、シンギュレーシコンおよび/または整列動作を 用いることができる。
(13)既に説明したように、本発明のシステムおよび方法は、色判別サブシス テム114と材料判別サブシステム122を採用している。あるいはまた、本発 明のシステムおよび方法は、色判別サブシステム114のみか、あるいは材料判 別サブシステム122のみを用いることができる。このような構成は、プラスチ ・ツク製品のベールが、例えば、全てHDPEである場合に望ましい。
このような構成は、)IDPEからHDPEの個々の色を分類する場合にのみ必 要になる。
(14)既に説明したように、本発明のシステムおよび方法は、エアブラスト装 置724,726,728,730および732を用い、プラスチック製品を排 出コンベア702から「離す」。あるいはまた、頭上で移動するアームまたは回 転するベルトフラップを、プラスチ・ツク製品を押して排出コンベア702から 「離す」ために用いることができる。
上述した実施態様は例を挙げたに過ぎない。特定の実施態様および他の実施態様 を、請求の範囲で規定した発明の精神および範囲から逸脱せずに、変更および修 正することは、当業者にとって既に明らかである。
FIG、 2B r−−−−−−m=−−−’m し−J FIG、7日 el αフ 要約書 開示したシステムおよび方法は、プラスチック製品を分離および分類するコンピ ュータ制御システムおよび方法である。コンピュータ制御システムは、プラスチ ック製品を分離、シンギエレーティングおよび整列させる第1コンポーネントと 、プラスチック材料の材料を識別する第2コンポーネントと、プラスチック材料 の色を識別する第3コンポーネントと、第1および第2コンポーネントに応答し 、プラスチック材料を特定の回収容器に分配する第4コンポーネントとを備えて いる。本発明の方法は、プラスチック製品を分離、シンギュレーティングおよび 整列させる第1ステツプを備えている。本発明の第2ステツプでは、プラスチッ ク製品の材料を判別する。本発明の第3ステツプでは、各プラスチック製品の色 を判別する。本発明の第4ステツプでは、プラスチック製品の色および材料に基 づき、各プラスチック製品を適正な回収容器に排出する。
平成4年6月15日

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.コンピュータ制御により複数のプラスチック製品を分類するシステムにおい て、 各プラスチック製品の主色を識別する第1手段と、 前記各プラスチック製品の主材料を識別する第2手段と、 前記第1手段により識別されたままの前記各プラスチック製品の主色と前記第2 手段により識別されたままの前記プラスチック製品の主材料に基づき、複数の回 収容器の1つに各プラスチック製品を排出する第3手段と を備えたことを特徴とするコンピュータ制御によるシステム。
  2. 2.前記プラスチック製品を分離、シンギュレーティングおよび整列する手段を さらに備えたことを特徴とする請求の範囲第1項記載のコンピュータ制御による システム。
  3. 3.排出された前記プラスチック製品に関するデータを収集する手段をさらに備 えたことを特徴とする請求の範囲第1項記載のコンピュータ制御によるシステム 。
  4. 4.前記第1手段はカラーカメラ装置および色判別コンピュータを備え、前記カ ラーカメラ装置は信号を前記色判別コンピュータに出力するように構成し、前記 色判別コンピュータは前記プラスチック製品の色を前記信号に基づき識別するよ うに構成したことを特徴とする請求の範囲第1項記載のコンピュータ制御による システム。
  5. 5.前記カラーカメラ装置により出力された前記信号は、赤、緑、青(RGB) 形式であることを特徴とする請求の範囲第4項記載のコンピュータ制御によるシ ステム。
  6. 6.前記第1手段はコース長アレー装置をさらに備え、前記コース長アレー装置 は信号を前記色判別装置に出力するように構成し、前記色判別装置は前記コース 長アレー装置からの前記信号を用いて前記各プラスチック製品の体心を判別する ようにさらに構成したことを特徴とする請求の範囲第5項記載のコンピュータ制 御によるシステム。
  7. 7.前記第2手段は赤外線(IR)装置および材料判別コンピュータを備え、前 記IR装置は前記各プラスチック製品を少なくとも1回だけスキャンして前記プ ラスチック製品の干渉画像を生成するようになっており、前記IR装置は前記プ ラスチック製品の前記干渉画像を表す信号を前記材料判別コンピュータに出力す るように構成し、前記材料判別コンピュータは前記信号に基づき前記プラスチッ ク製品の材料を識別するように構成したことを特徴とする請求の範囲第1項記載 のコンピュータ制御によるシステム。
  8. 8.前記材料判別コンピュータは前記干渉画像のいずれも前記プラスチック製品 の主材料の識別に関連がないか否かを判別することを特徴とする請求の範囲第7 項記載のコンピュータ制御によるシステム。
  9. 9.前記材料判別コンピュータは前記干渉画像をスペクトラム分析に変換するこ とを特徴とする請求の範囲第8項記載のコンピュータ制御によるシステム。
  10. 10.前記第3手段は排出コンベアおよびプロセス制御コンピュータを備えたこ とを特徴とする請求の範囲第1項記載のコンピュータ制御によるシステム。
  11. 11.前記排出コンベアはコンベアおよび複数の分配ゲートを備え、前記複数の 分配ゲートはそれぞれ前記複数の回収容器の1つに導かれていることを特徴とす る請求の範囲第10項記載のコンピュータ制御によるシステム。
  12. 12.前記排出コンベアは前記複数の分配ゲートをそれぞれ開および閉する手段 をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第11項記載のコンピュータ制御に よるシステム。
  13. 13.前記開および閉する手段は前記複数の分配ゲートに位置させたソレノイド を備え、前記プロセス制御コンピュータにより作動するように構成したことを特 徴とする請求の範囲第12項記載のコンピュータ制御によるシステム。
  14. 14.前記排出コンベアは前記各分配ゲートに実質的に対向する位置に配置した エアプラスト装置をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第13項記載のコ ンピュータ制御によるシステム。
  15. 15.前記エアプラスト装置は前記プロセス制御コンピュータにより作動され、 前記分配ゲートの1つに近接して位置するプラスチック製品を「吹き飛ばす」こ とを特徴とする請求の範囲第14項記載のコンピュータ制御によるシステム。
  16. 16.前記排出コンベアは第1フォトアイをさらに備え、前記第1フォトアイは 前記排出コンベアの入り口に位置させ、前記第1フォトアイは信号を前記プロセ ス制御コンピュータに出力するようにし、前記信号は前記プロセス制御コンピュ ータに、前記プラスチック製品の1つが前記排出コンベアに入ったことを通知す るようにしたことを特徴とする請求の範囲第15項記載のコンピュータ制御によ るシステム。
  17. 17.前記排出コンベアはロータバルサ装置をさらに備え、前記ロータバルサ装 置は信号を前記プロセス制御コンピュータに出力するように構成し、前記信号は 前記排出コンベアのうち幾つの前記コンベアが動いているかを表すことを特徴と する請求の範囲第16項記載のコンピュータ制御によるシステム。
  18. 18.前記プロセス制御コンピュータはレジスタを用いて構成され、前記レジス タは当該システムの各プラスチック製品および前記第1手段により識別されたま まの前記プラスチック製品の色、および前記第2手段により識別されたままの前 記プラスチック製品の材料を格納することを特徴とする請求の範囲第17項記載 のコンピュータ制御によるシステム。
  19. 19.前記プロセス制御コンピュータは、前記プラスチック製品が前記第1フォ トアイにより検知されると、前記レジスタに格納されたプラスチック製品の色お よび材料情報にアクセスするように構成したことを特徴とする請求の範囲第18 項記載のコンピュータ制御によるシステム。
  20. 20.前記プロセス制御コンピュータは、前記第1フォトアイにより検知された 前記プラスチック製品に、前記色および材料情報に基づきカウントを割り当て、 前記ロータバルサ装置からの前記信号を用いてカウントダウンを開始するように さらに構成し、前記割り当てられたカウントは前記プラスチック製品がその名称 を付けた分配ゲートに近接する前にどの程度動かなければならないかを表すこと を特徴とする請求の範囲第19項記載のコンピュータ制御によるシステム。
  21. 21.前記プロセス制御コンピュータは前記分配ゲートの1つを開にし、かつ、 カウントがカウントダウンされると前記エアプラスト装置を作動させるようにさ らに構成したことを特徴とする請求の範囲第20項記載のコンピュータ制御によ るシステム。
  22. 22.前記第2手段は検査コンベアを備えたことを特徴とする請求の範囲第1項 記載のコンピュータ制御によるシステム。
  23. 23.前記検査コンベアは第1ベルトおよび第2ベルトを有し、前記第1ベルト および第2ベルトは前記第1ベルトおよび第2ベルトの間に間隙を有することを 特徴とする請求の範囲第22項記載のコンピュータ制御によるシステム。
  24. 24.前記第1ベルトおよび第2ベルトは前記水平に対してある角度で傾斜して いることを特徴とする請求の範囲第23項記載のコンピュータ制御によるシステ ム。
  25. 25.前記第1ベルトは前記第2ベルトよりわずかに速く動き、各プラスチック 製品を適正に整列させることを特徴とする請求の範囲第24項記載のコンピュー タ制御によるシステム。
  26. 26.前記検査コンベアは各プラスチック製品を前記検査コンベアから持ち上げ 、前記プラスチック製品の検査を可能にすることを特徴とする請求の範囲第22 項記載のコンピュータ制御によるシステム。
  27. 27.前記分離、シンギュレーティングおよび整列手段は分離、シンギュレーシ ョンおよび整列(SSO)サブシステムを備えたことを特徴とする請求の範囲第 2項記載のコンピュータ制御によるシステム。
  28. 28.前記SSOサブシステムは少なくとも1つのバイブレータベッドを備えた ことを特徴とする請求の範囲第27項記載のコンピュータ制御によるシステム。
  29. 29.前記バイブレータベッドはフィン、下部コンベアおよび上部コンベアを備 え、前記フィンはアクセプタプルプラスチック製品を前記上部コンベアに乗せ、 かつ、アンアクセプタプルプラスチック製品を前記下部コンベアに乗せるように したことを特徴とする請求の範囲第28項記載のコンピュータ制御によるシステ ム。
  30. 30.前記SSOサブシステムはコンベアをさらに備え、前記コンベアは前記プ ラスチック製品を前記上部コンベアから受け、受けとったプラスチック製品を前 記第1手段に搬送することを特徴とする請求の範囲第29項記載のコンピュータ 制御によるシステム。
  31. 31.前記SSOサブシステムは前記コンベア上に位置する前記プラスチック製 品の間に間隙を設けることを特徴とする請求の範囲第30項記載のコンピュータ 制御によるシステム。
  32. 32.コンピュータ制御によりプラスチック製品を分類する方法において、 (a)前記プラスチック製品の色を識別する色識別ステップと、 (b)前記プラスチック製品の材料を識別する材料識別ステップと、 (c)前記プラスチック製品を複数の回収容器に、前記色を識別するステップに より識別されたままのプラスチック製品の色、および前記材料を識別するステッ プにより識別されたままの材料に基づき排出する排出ステップと を備えたことを特徴とするコンピュータ制御による方法。
  33. 33.プラスチック製品が小さすぎて前記色識別ステップおよび材料識別ステッ プにより検査することができないプラスチック製品を分離するステップをさらに 備えたことを特徴とする請求の範囲第32項記載のコンピュータ制御による方法 。
  34. 34.前記プラスチック製品を指定された方向に整列させるステップをさらに備 えたことを特徴とする請求の範囲第33項記載のコンピュータ制御による方法。
  35. 35.前記方向が長手方向であることを特徴とする請求の範囲第34項記載のコ ンピュータ制御による方法。
  36. 36.前記色識別ステップは、 (a)前記プラスチック製品のビデオ画像を撮るステップと、 (b)前記ビデオ画像に基づき前記プラスチック製品の色を識別するステップと を備えたことを特徴とする請求の範囲第32項記載のコンピュータ制御による方 法。
  37. 37.前記色識別ステップは、 (a)前記プラスチック製品の縁を判別するステップと、 (b)プラスチック製品の画像をグリッド要素に小分割するステップと、 (c)各グリッドの主色を識別するステップと、(d)望ましくないグリッド要 素をフィルタにかけ除くステップと、 (e)フィルタにより除かれていないグリッド要素に基づきプラスチック製品の 主色を識別するステップと を備えたことを特徴とする請求の範囲第36項記載のコンピュータ制御による方 法。
  38. 38.前記材料識別ステップは、 (a)各プラスチック製品を少なくとも1回だけスキャンし、前記プラスチック 製品の干渉画像を生成するステップと (b)前記干渉画像に基づき前記プラスチック製品の材料を識別するステップと を備えたことを特徴とする請求の範囲第32項記載のコンピュータ制御方法。
  39. 39.前記材料識別ステップは、前記干渉画像をスペクトラム分析に変換し、か つ、前記スペクトラム分析に基づき前記プラスチック製品の材料を識別するステ ップを備えたことを特徴とする請求の範囲第38項記載のコンピュータ制御によ る方法。
  40. 40.前記排出ステップは、前記色識別ステップおよび前記材料識別ステップに より識別されたままのプラスチック製品の色および材料を分類するステップをさ らに備えたことを特徴とする請求の範囲第32項記載のコンピュータ制御による 方法。
  41. 41.前記排出ステップは、プラスチック製品が排出コンベアに何時入ったかを 検知するステップをさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第40項記載のコ ンピュータ制御による方法。
  42. 42.前記排出ステップは、前記検知されたプラスチック製品の格納されている 色および材料情報を検索するステップをさらに備えたことを特徴とする請求の範 囲第41項記載のコンピュータ制御による方法。
  43. 43.前記排出ステップは、前記検知されたプラスチック製品のカウントレート を、前記格納された色および材料情報に基づき割り当てるステップをさらに備え たことを特徴とする請求の範囲第42項記載のコンピュータ制御による方法。
  44. 44.前記排出ステップは、 (a)前記プラスチック製品に割り当てられたカウントをカウントダウンするス テップと、 (b)分配ゲートを開にするステップと、(c)カウントが零になったときエア プラスト装置を作動させるステップと をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第43項記載のコンピュータ制御に よる方法。
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