JPH08247849A - サンドイッチ型検出器を用いた選別機 - Google Patents
サンドイッチ型検出器を用いた選別機Info
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- JPH08247849A JPH08247849A JP8027267A JP2726796A JPH08247849A JP H08247849 A JPH08247849 A JP H08247849A JP 8027267 A JP8027267 A JP 8027267A JP 2726796 A JP2726796 A JP 2726796A JP H08247849 A JPH08247849 A JP H08247849A
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
- B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
- B07C5/34—Sorting according to other particular properties
- B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
-
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- B07C5/3425—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour of granular material, e.g. ore particles, grain
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- B07C2301/00—Sorting according to destination
Landscapes
- Sorting Of Articles (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複合多重ピーク周波数スペクトルを通す少な
くとも二つの光感光性材料のサンドイッチ構造を有し、
多重ピーク光学フィルターを有する、選別機械で用いる
ための改良された光学的検出器及びそれを用いた光学的
選別機を提供する。 【解決手段】 広い帯域の光信号中の第一色周波数スペ
クトルに感応し、長い波長には感応しない第一光感応装
置、前記第一光感応装置の背後にそれと光学的に一致し
て設けられ、第一周波数スペクトルよりも波長の長い第
二色周波数スペクトルに感応する第二光感応装置、及び
光感応装置の前にあって、第一色周波数スペクトル内の
第一特定光周波数スペクトル、及び第二色周波数スペク
トル内の第二特定光周波数スペクトルを通過する多重ピ
ーク光学フィルターを有し、第一光感応装置が、第一特
定光周波数スペクトルに比例した出力を生じ、第二光感
応装置が、第二特定光周波数スペクトルに比例した出力
を生ずる、光学的検出器。
くとも二つの光感光性材料のサンドイッチ構造を有し、
多重ピーク光学フィルターを有する、選別機械で用いる
ための改良された光学的検出器及びそれを用いた光学的
選別機を提供する。 【解決手段】 広い帯域の光信号中の第一色周波数スペ
クトルに感応し、長い波長には感応しない第一光感応装
置、前記第一光感応装置の背後にそれと光学的に一致し
て設けられ、第一周波数スペクトルよりも波長の長い第
二色周波数スペクトルに感応する第二光感応装置、及び
光感応装置の前にあって、第一色周波数スペクトル内の
第一特定光周波数スペクトル、及び第二色周波数スペク
トル内の第二特定光周波数スペクトルを通過する多重ピ
ーク光学フィルターを有し、第一光感応装置が、第一特
定光周波数スペクトルに比例した出力を生じ、第二光感
応装置が、第二特定光周波数スペクトルに比例した出力
を生ずる、光学的検出器。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、標準的対象物から
非標準的対象物（穀物等を含む）を、それらが監視位置
を通過する時、少なくとも二つの異なった周波数を持つ
スペクトルでそのような対象物を監視することにより光
学的に選別又は分離するための選別機械に関し、より詳
しくは、特に二つ以上の異なった光感応装置からなる検
出装置を用いたそのような選別機械に関する。
非標準的対象物（穀物等を含む）を、それらが監視位置
を通過する時、少なくとも二つの異なった周波数を持つ
スペクトルでそのような対象物を監視することにより光
学的に選別又は分離するための選別機械に関し、より詳
しくは、特に二つ以上の異なった光感応装置からなる検
出装置を用いたそのような選別機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明を用いた典型的な選別機械は、選
別すべき物体又は生産物（以下、「被対象物」と言う）
の流れが光学的監視位置を通過するようにした、自重供
給チャンネルによる選別機又はベルトによる選別機にす
ることができる。典型的には、その流れは標準的農産
物、例えば、少なくとも二つの周波数スペクトル帯で標
準的色又は色合いを持つことが知られているコーヒー
豆、トマト等からなる。しかし、生産物が熟し過ぎ、傷
んでいる、又は基準から異なった等級のものである場
合、標準的生産物が既知の標準的色又は色合いを有する
二つの周波数帯の少なくとも一方で、それは非標準的色
又は色合を有する。そのような非標準的被対象物は、被
対象物の流れが通過する監視位置に対向して配置した光
学的装置によりその流れから検出し、除去又は排除する
ことができる。選別機械は、複数の平行なチャンネル又
は通路を有し、その各々がそれ自身の光学的監視部を有
する。更に、各光学的監視部は、複数の光学的感応装置
を持っていてもよい。例えば、被対象物を異なった角度
から見て、第一の角度で見た時には視野から隠れていた
点が、第二又は第三の角度から見た時には、視野から隠
れないようにすることが望ましい。しかし、ここでは、
説明を簡単にする目的から、各チャンネル又は通路の被
対象物の流れは、簡単化した光学的監視部の側を通る、
個々の被対象物の一条の連続的な動きとして考えること
とする。
別すべき物体又は生産物（以下、「被対象物」と言う）
の流れが光学的監視位置を通過するようにした、自重供
給チャンネルによる選別機又はベルトによる選別機にす
ることができる。典型的には、その流れは標準的農産
物、例えば、少なくとも二つの周波数スペクトル帯で標
準的色又は色合いを持つことが知られているコーヒー
豆、トマト等からなる。しかし、生産物が熟し過ぎ、傷
んでいる、又は基準から異なった等級のものである場
合、標準的生産物が既知の標準的色又は色合いを有する
二つの周波数帯の少なくとも一方で、それは非標準的色
又は色合を有する。そのような非標準的被対象物は、被
対象物の流れが通過する監視位置に対向して配置した光
学的装置によりその流れから検出し、除去又は排除する
ことができる。選別機械は、複数の平行なチャンネル又
は通路を有し、その各々がそれ自身の光学的監視部を有
する。更に、各光学的監視部は、複数の光学的感応装置
を持っていてもよい。例えば、被対象物を異なった角度
から見て、第一の角度で見た時には視野から隠れていた
点が、第二又は第三の角度から見た時には、視野から隠
れないようにすることが望ましい。しかし、ここでは、
説明を簡単にする目的から、各チャンネル又は通路の被
対象物の流れは、簡単化した光学的監視部の側を通る、
個々の被対象物の一条の連続的な動きとして考えること
とする。
【０００３】光学的監視部には、被対象物の流れを照ら
す一つ以上の光源が含まれている。照射された被対象物
は光及びその他の周波数を反映し、それらが、上で述べ
た予め定められた標準周波数スペクトルをモニターする
適切に配置された光感応装置により検出される。反射光
が、予め定められた標準周波数スペクトルの一つで予め
定められた閾値より低いと検出されると、被対象物に対
向して配置したエアージェット又は機械的排斥指状物の
ような排除装置を作動できるようにし、続いて非標準的
対象物がその排除装置に向かい合った位置に来た時これ
を駆動し、非標準的対象物を排除する。
す一つ以上の光源が含まれている。照射された被対象物
は光及びその他の周波数を反映し、それらが、上で述べ
た予め定められた標準周波数スペクトルをモニターする
適切に配置された光感応装置により検出される。反射光
が、予め定められた標準周波数スペクトルの一つで予め
定められた閾値より低いと検出されると、被対象物に対
向して配置したエアージェット又は機械的排斥指状物の
ような排除装置を作動できるようにし、続いて非標準的
対象物がその排除装置に向かい合った位置に来た時これ
を駆動し、非標準的対象物を排除する。
【０００４】上記動作の別法として、非標準的な反射
が、予め定められた標準周波数スペクトルの一つの予め
定められた閾値よりも高いと検出されると、検出器が排
除装置を作動するように設定することができる。そのよ
うな場合、標準被対象物は、それらの反射が閾値より下
にあるので、排除されることなく通過する。
が、予め定められた標準周波数スペクトルの一つの予め
定められた閾値よりも高いと検出されると、検出器が排
除装置を作動するように設定することができる。そのよ
うな場合、標準被対象物は、それらの反射が閾値より下
にあるので、排除されることなく通過する。
【０００５】各スペクトルについて複数の光又は光学的
検出器を用いるのが従来技術で一般的であり、監視窓の
格子中の各ピクセル又は光感応部位(photo site)に対し
て一つ用いている。このような装置の一つは、ジョージ
Ａ．ジブレイ(George A. Zivley)による１９９１年１１
月５日に発行された米国特許第５，０６２，５３２号明
細書に記載されており、その特許は本願と同じ譲受け人
に譲渡されている。ＥＧ＆Ｇレチコン(Reticon）により
製造された光ダイオードのＲＬＯ２５６Ｋアレーが、前
記第５，０６２，５３２号の特許に、そこに記載された
発明を実施するために例示されている。しかし、このア
レーの光ダイオードの例は、単色又は一つの周波数スペ
クトル選別で用いられる広い開口の線形装置である。そ
の第５，０６２，５３２号に記載された発明は、単色選
別に限定されてはいないが、二色選別が含まれれば、夫
々の周波数スペクトルに同調された光ダイオードを有す
る第一及び第二のアレーを物理的に互いに分離しなけれ
ばならず、それによってどちらのアレーが標準外の被対
象物を検出するのに関与するかを区別するために排除作
動を複雑にすることは明らかである。更に、監視部位の
照明源の数を一層数多くしなければならない。
検出器を用いるのが従来技術で一般的であり、監視窓の
格子中の各ピクセル又は光感応部位(photo site)に対し
て一つ用いている。このような装置の一つは、ジョージ
Ａ．ジブレイ(George A. Zivley)による１９９１年１１
月５日に発行された米国特許第５，０６２，５３２号明
細書に記載されており、その特許は本願と同じ譲受け人
に譲渡されている。ＥＧ＆Ｇレチコン(Reticon）により
製造された光ダイオードのＲＬＯ２５６Ｋアレーが、前
記第５，０６２，５３２号の特許に、そこに記載された
発明を実施するために例示されている。しかし、このア
レーの光ダイオードの例は、単色又は一つの周波数スペ
クトル選別で用いられる広い開口の線形装置である。そ
の第５，０６２，５３２号に記載された発明は、単色選
別に限定されてはいないが、二色選別が含まれれば、夫
々の周波数スペクトルに同調された光ダイオードを有す
る第一及び第二のアレーを物理的に互いに分離しなけれ
ばならず、それによってどちらのアレーが標準外の被対
象物を検出するのに関与するかを区別するために排除作
動を複雑にすることは明らかである。更に、監視部位の
照明源の数を一層数多くしなければならない。
【０００６】ウィリアムＣ．ロング(William C. Long)
による１９９３年１１月３０日に発行された米国特許第
５，２６５，７３２号の特許も、本願と同じ譲受け人に
譲渡されているが、一つの場所で複数のスペクトルの検
出を可能にする検出器を用いている。そこには。ビーム
スプリッター、及び選別に用いられる二つの周波数スペ
クトルの各々に対し一つずつ、合計二つのフィルターを
用いた従来の方式が示されている。この特許は、通常の
広い帯域の一般的照明バルブではなく、狭い帯域の光で
被対象物を照らすことを示している。そのような方式で
は、一つのビームスプリッターと適当な複数のフィルタ
ーを、複数の光源と共に用いるか、又は複数の光源を異
なった角度の所に置くか、適当なフィルターが依然とし
て必要であった。どの場合でも、それらの方式は多くの
異なった複雑な光学的装置を用いるものであり、更にそ
のような方式を実施するのに必要な空間的条件を先ず考
慮しなければならない。
による１９９３年１１月３０日に発行された米国特許第
５，２６５，７３２号の特許も、本願と同じ譲受け人に
譲渡されているが、一つの場所で複数のスペクトルの検
出を可能にする検出器を用いている。そこには。ビーム
スプリッター、及び選別に用いられる二つの周波数スペ
クトルの各々に対し一つずつ、合計二つのフィルターを
用いた従来の方式が示されている。この特許は、通常の
広い帯域の一般的照明バルブではなく、狭い帯域の光で
被対象物を照らすことを示している。そのような方式で
は、一つのビームスプリッターと適当な複数のフィルタ
ーを、複数の光源と共に用いるか、又は複数の光源を異
なった角度の所に置くか、適当なフィルターが依然とし
て必要であった。どの場合でも、それらの方式は多くの
異なった複雑な光学的装置を用いるものであり、更にそ
のような方式を実施するのに必要な空間的条件を先ず考
慮しなければならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の一つ
の態様は、複合多重ピーク周波数スペクトルを通す少な
くとも第一及び第二の光感応材料のサンドイッチ構造を
有する、選別機械で用いるための改良された光学的検出
器であって、前記サンドイッチ構造の前に、少なくとも
二つの特定された光周波数スペクトルで、一方の特定光
周波数スペクトルが第一光感応性材料の広い周波数感度
内に属し、他方の特定光周波数スペクトルが第二光感応
材料の広い周波数感度内に属する光周波数スペクトルを
通すための単一の多重ピーク光学フィルター（又は一組
の多重光学的構成部品）を有する光学的検出器を提供す
る。
の態様は、複合多重ピーク周波数スペクトルを通す少な
くとも第一及び第二の光感応材料のサンドイッチ構造を
有する、選別機械で用いるための改良された光学的検出
器であって、前記サンドイッチ構造の前に、少なくとも
二つの特定された光周波数スペクトルで、一方の特定光
周波数スペクトルが第一光感応性材料の広い周波数感度
内に属し、他方の特定光周波数スペクトルが第二光感応
材料の広い周波数感度内に属する光周波数スペクトルを
通すための単一の多重ピーク光学フィルター（又は一組
の多重光学的構成部品）を有する光学的検出器を提供す
る。
【０００８】本発明の別の態様は、第一光感応性材料が
シリコン（Ｓｉ）であり、第二光感応性材料がゲルマニ
ウム（Ｇｅ）である上記型式の改良された光学的検出器
を提供することである。
シリコン（Ｓｉ）であり、第二光感応性材料がゲルマニ
ウム（Ｇｅ）である上記型式の改良された光学的検出器
を提供することである。
【０００９】本発明の更に別な態様は、上で一般的に述
べた型のサンドイッチ型検出器を用いた選別機械であっ
て、前記サンドイッチの各別個の装置からの信号、又は
別法として、別々の装置からの信号の選択的組合せが存
在する場合の信号を処理し、単一の装置信号又は一つ以
上の選択された信号の組合せが存在する時に、非標準的
被対象物の排除を行うことができるようにするためのマ
イクロプロセッサーのような電子プロセッサー機構も有
する選別機械を提供することである。
べた型のサンドイッチ型検出器を用いた選別機械であっ
て、前記サンドイッチの各別個の装置からの信号、又は
別法として、別々の装置からの信号の選択的組合せが存
在する場合の信号を処理し、単一の装置信号又は一つ以
上の選択された信号の組合せが存在する時に、非標準的
被対象物の排除を行うことができるようにするためのマ
イクロプロセッサーのような電子プロセッサー機構も有
する選別機械を提供することである。
【００１０】本発明の更に別の態様は、複数の光感応性
材料のサンドイッチ構造を用いた、上で一般的に述べた
型の改良された光学的検出器を提供することである。
材料のサンドイッチ構造を用いた、上で一般的に述べた
型の改良された光学的検出器を提供することである。
【００１１】本発明の更に別の態様は、二つより多くの
材料装置を有するサンドイッチ型光学的検出器と、二つ
より多くの特定された光周波数スペクトル感度を有する
フィルターと、選別される被対象物の流れから非標準的
被対象物を除去するように排除器を駆動するために、種
々の装置からの信号の一つ以上の組合せを選択するため
の電子プロセッサーとを用いた選別機械を提供すること
である。
材料装置を有するサンドイッチ型光学的検出器と、二つ
より多くの特定された光周波数スペクトル感度を有する
フィルターと、選別される被対象物の流れから非標準的
被対象物を除去するように排除器を駆動するために、種
々の装置からの信号の一つ以上の組合せを選択するため
の電子プロセッサーとを用いた選別機械を提供すること
である。
【００１２】上で述べた本発明の特徴、利点、及び目的
が、添付図面を参照して以下に述べる好適実施例の説明
により一層明確となるであろう。なお、図面は本発明の
典型的な好ましい態様だけを例示しており、従って、本
発明の範囲を限定するものと考えてはならない。本発明
は他の同等に有用な態様にも適用できるものであると理
解すべきである。
が、添付図面を参照して以下に述べる好適実施例の説明
により一層明確となるであろう。なお、図面は本発明の
典型的な好ましい態様だけを例示しており、従って、本
発明の範囲を限定するものと考えてはならない。本発明
は他の同等に有用な態様にも適用できるものであると理
解すべきである。
【００１３】
【発明の実施の形態】図面に関し、先ず図１には、通過
する被対象物の流れから非標準的被対象物又は製品を分
離するための高速選別機が示されている。一般的に機械
１０は、急な角度、通常４５°以上、好ましくは８０°
位の殆ど垂直な角度の一つ以上のチャンネル又はシュー
ト又はスライド１２を有する。それらチャンネルは機枠
１４によって適所に保持されており、同じ機枠に取付け
られたホッパー１６からチャンネル頂部に選別すべき被
対象物を自然落下させる。被対象物はホッパー１６から
分割振動供給器１８を通りチャンネル１２へ供給され
る。商業的機械は、通常二つ以上のチャンネル１２を有
し、それらチャンネルは夫々を通って流れる被対象物に
対し同時に作動するが、説明を簡単にするため、これ以
降の説明では、機械１０は唯一つのチャンネル１２を持
つものとして説明する
する被対象物の流れから非標準的被対象物又は製品を分
離するための高速選別機が示されている。一般的に機械
１０は、急な角度、通常４５°以上、好ましくは８０°
位の殆ど垂直な角度の一つ以上のチャンネル又はシュー
ト又はスライド１２を有する。それらチャンネルは機枠
１４によって適所に保持されており、同じ機枠に取付け
られたホッパー１６からチャンネル頂部に選別すべき被
対象物を自然落下させる。被対象物はホッパー１６から
分割振動供給器１８を通りチャンネル１２へ供給され
る。商業的機械は、通常二つ以上のチャンネル１２を有
し、それらチャンネルは夫々を通って流れる被対象物に
対し同時に作動するが、説明を簡単にするため、これ以
降の説明では、機械１０は唯一つのチャンネル１２を持
つものとして説明する
【００１４】更に、本発明は、一つ以上の通路を有する
ベルト式選別機械に適用することもできる。そのような
機械は水平に動くベルトを有し、その上に被選別物であ
る被対象物が載せられ、ベルトはチャンネル式選別機と
殆ど同じ様に光学的監視部位を通って移動する。
ベルト式選別機械に適用することもできる。そのような
機械は水平に動くベルトを有し、その上に被選別物であ
る被対象物が載せられ、ベルトはチャンネル式選別機と
殆ど同じ様に光学的監視部位を通って移動する。
【００１５】機械１０によって分離又は選別される被対
象物は、コーヒー豆のような小さな代替可能な物品であ
る。コーヒー豆は、一つ以上のスペクトル帯で色によっ
て個々に識別することができることが知られている。ホ
ッパーから振動供給器を経て、更にはチャンネルを流下
する対象物の供給は、全て重力作用による。被対象物の
流れは通路の曲がり及び表面によって起こされる摩擦に
よってのみ自由落下より遅くなる。しかし、被対象物が
速い速度で多量に動くことは、当業者によく知られてい
る。
象物は、コーヒー豆のような小さな代替可能な物品であ
る。コーヒー豆は、一つ以上のスペクトル帯で色によっ
て個々に識別することができることが知られている。ホ
ッパーから振動供給器を経て、更にはチャンネルを流下
する対象物の供給は、全て重力作用による。被対象物の
流れは通路の曲がり及び表面によって起こされる摩擦に
よってのみ自由落下より遅くなる。しかし、被対象物が
速い速度で多量に動くことは、当業者によく知られてい
る。
【００１６】後でより詳しく説明する光学的監視装置又
はセンサー２０が、チャンネル１２の下方に配置されて
いる。被対象物がセンサー２０を通過する時、非標準的
又は標準外被対象物が感知又は検出される。そのような
感知又は検出は、標準的被対象物及びバックグランドの
両方から標準外被対象物を区別する必要があることは分
かるであろう。典型的には、コーヒー豆のようなものの
標準外対象物は、標準又は許容可能な対象物に対して予
め定められた暗さ、明るさ、又は色の許容範囲からずれ
た暗さ、明るさ、異なった色、又は色相に基づいて検出
することができる。この識別は、単色検出では単一のス
ペクトル範囲で行うことができ、二色検出では二つの別
々のスペクトル範囲で、更に多色検出では複数のスペク
トル範囲で行うことができる。ここで「スペクトル範
囲」とは、全体又は部分的に可視スペクトルの範囲内に
あるか、全体又は部分的に非可視スペクトルの範囲内に
あってもよいことは分かるであろう。例えば、赤外線範
囲での識別が一般的に行われている。標準外被対象物が
識別された場合、排除器を駆動させることにより標準外
物品を排除するための電気信号を生じさせる。
はセンサー２０が、チャンネル１２の下方に配置されて
いる。被対象物がセンサー２０を通過する時、非標準的
又は標準外被対象物が感知又は検出される。そのような
感知又は検出は、標準的被対象物及びバックグランドの
両方から標準外被対象物を区別する必要があることは分
かるであろう。典型的には、コーヒー豆のようなものの
標準外対象物は、標準又は許容可能な対象物に対して予
め定められた暗さ、明るさ、又は色の許容範囲からずれ
た暗さ、明るさ、異なった色、又は色相に基づいて検出
することができる。この識別は、単色検出では単一のス
ペクトル範囲で行うことができ、二色検出では二つの別
々のスペクトル範囲で、更に多色検出では複数のスペク
トル範囲で行うことができる。ここで「スペクトル範
囲」とは、全体又は部分的に可視スペクトルの範囲内に
あるか、全体又は部分的に非可視スペクトルの範囲内に
あってもよいことは分かるであろう。例えば、赤外線範
囲での識別が一般的に行われている。標準外被対象物が
識別された場合、排除器を駆動させることにより標準外
物品を排除するための電気信号を生じさせる。
【００１７】光学的センサー装置２０の下に隣接して配
置された排除器３６は、今述べた駆動電気信号により駆
動して、被対象物の流れ中の多数の被対象物の流れから
望ましくない標準外被対象物を除去する空気ブラスト(b
last）を生ずる。排除器は、機械的な除去器であっても
よい。駆動信号が生じた時、典型的にはソレノイドバル
ブを作動して被対象物の流れに空気ブラストを放出又は
発射し、適時に標準外物品を除去する。標準外被対象物
が検出されてから除去器が駆動されるまでの遅れ時間は
非常に短く、検出された標準外対象物をタイミングよく
排除できるように遅れ時間が設定されており、当技術分
野でよく知られたやり方で達成される。このようにして
除去された標準外被対象物は、不良品収集器２８中に落
下し、後で廃棄する。除去されなかった被対象物は、チ
ャンネルの延長部分３０を落下し続け、予め設定した基
準に合格した品質の被対象物として収集又は包装され、
除去されることはない。流れの調節及びセンサーの感度
は、当業者によく知られた予め設定された制御器により
調節される。
置された排除器３６は、今述べた駆動電気信号により駆
動して、被対象物の流れ中の多数の被対象物の流れから
望ましくない標準外被対象物を除去する空気ブラスト(b
last）を生ずる。排除器は、機械的な除去器であっても
よい。駆動信号が生じた時、典型的にはソレノイドバル
ブを作動して被対象物の流れに空気ブラストを放出又は
発射し、適時に標準外物品を除去する。標準外被対象物
が検出されてから除去器が駆動されるまでの遅れ時間は
非常に短く、検出された標準外対象物をタイミングよく
排除できるように遅れ時間が設定されており、当技術分
野でよく知られたやり方で達成される。このようにして
除去された標準外被対象物は、不良品収集器２８中に落
下し、後で廃棄する。除去されなかった被対象物は、チ
ャンネルの延長部分３０を落下し続け、予め設定した基
準に合格した品質の被対象物として収集又は包装され、
除去されることはない。流れの調節及びセンサーの感度
は、当業者によく知られた予め設定された制御器により
調節される。
【００１８】次に、図２は、機械の監視又は光学的セン
サー及びこれに関連する部品を上から見たものとして例
示している。センサー装置２０は、全体的にリング状の
構造をもち、中心に開口３２を有し、上で述べたように
分離又は選別すべき被対象物の流れは、「窓」位置又は
面にあるその開口を通過する。これは、機械の電気光学
的監視部である。光学的又は監視機構はよく知られてお
り、一般に、三つの均等に周辺に間隔をあけて配置した
個々のセンサー３７を有し、そのセンサーは光電管、光
ダイオード、又は他の光学的検出器を有する。少なくと
も三つのランプ３８がその平面内に個々のセンサー各々
について一つずつ含まれている。各々のランプ３８は別
々のバックグランド板４０に対してビームを投射し、そ
こからの反射及びバックグランド板と光電センサーとの
間を流れる被対象物からの反射が検出器によって検出さ
れる。三つのセンサーを用いる理由は、唯一つの方向か
らだけでは、又は別の方向からも必ずしも検出されない
標準外物品を確実に感知することができるようにするた
めである。光電センサー３７とバックグランド板４０と
の各監視組合せに対して、唯一つのランプ３８が示され
ている。実際的には、被対象物の流れを均一に照射する
ために複数のランプ３８が存在し、バックグランド板を
均一に照射するために同じか又は付加的複数のランプが
存在する。
サー及びこれに関連する部品を上から見たものとして例
示している。センサー装置２０は、全体的にリング状の
構造をもち、中心に開口３２を有し、上で述べたように
分離又は選別すべき被対象物の流れは、「窓」位置又は
面にあるその開口を通過する。これは、機械の電気光学
的監視部である。光学的又は監視機構はよく知られてお
り、一般に、三つの均等に周辺に間隔をあけて配置した
個々のセンサー３７を有し、そのセンサーは光電管、光
ダイオード、又は他の光学的検出器を有する。少なくと
も三つのランプ３８がその平面内に個々のセンサー各々
について一つずつ含まれている。各々のランプ３８は別
々のバックグランド板４０に対してビームを投射し、そ
こからの反射及びバックグランド板と光電センサーとの
間を流れる被対象物からの反射が検出器によって検出さ
れる。三つのセンサーを用いる理由は、唯一つの方向か
らだけでは、又は別の方向からも必ずしも検出されない
標準外物品を確実に感知することができるようにするた
めである。光電センサー３７とバックグランド板４０と
の各監視組合せに対して、唯一つのランプ３８が示され
ている。実際的には、被対象物の流れを均一に照射する
ために複数のランプ３８が存在し、バックグランド板を
均一に照射するために同じか又は付加的複数のランプが
存在する。
【００１９】図３はペンシルバニア州モントゴメリーヴ
ィルのＥＧ＆Ｅジャドソン(Judson)により製造されたＪ
１６Ｓｉシリーズのシリコン／ゲルマニウム「サンドイ
ッチ」型検出器５１を例示している。勿論、そのような
装置と同様な光応答性半導体材料を用いた他の二つ以上
の素子装置を用いることもできる。この二色検出器はゲ
ルマニウム光ダイオード装置５２の上に「サンドイッ
チ」型に取付けた高性能シリコン光ダイオード装置５０
を有する。輻射線は窓５４から入り、シリコン装置５０
に８００ｎｍで特有の応答を起こすことが分かる。長い
波長の輻射線はシリコン材料を通過し、ゲルマニウム装
置５２に１３００ｎｍで特有の応答を起こす。二つの装
置の実際の応答性は図５に一層正確に描いてあり、夫々
の装置は或る周波数のスペクトルに亙って幾らか広い帯
域幅を有している。
ィルのＥＧ＆Ｅジャドソン(Judson)により製造されたＪ
１６Ｓｉシリーズのシリコン／ゲルマニウム「サンドイ
ッチ」型検出器５１を例示している。勿論、そのような
装置と同様な光応答性半導体材料を用いた他の二つ以上
の素子装置を用いることもできる。この二色検出器はゲ
ルマニウム光ダイオード装置５２の上に「サンドイッ
チ」型に取付けた高性能シリコン光ダイオード装置５０
を有する。輻射線は窓５４から入り、シリコン装置５０
に８００ｎｍで特有の応答を起こすことが分かる。長い
波長の輻射線はシリコン材料を通過し、ゲルマニウム装
置５２に１３００ｎｍで特有の応答を起こす。二つの装
置の実際の応答性は図５に一層正確に描いてあり、夫々
の装置は或る周波数のスペクトルに亙って幾らか広い帯
域幅を有している。
【００２０】前記Ｊ１６Ｓｉシリーズの検出器は、従
来、光ファイバー出力測定器及び二色温度感知用途に用
いられてきたものである。製造業者は、夫々のシリコン
装置又は素子及びゲルマニウム装置又は素子は実際には
前置増幅器を必要とすることを述べており、それらは端
子５６及び５８に夫々接続されている。
来、光ファイバー出力測定器及び二色温度感知用途に用
いられてきたものである。製造業者は、夫々のシリコン
装置又は素子及びゲルマニウム装置又は素子は実際には
前置増幅器を必要とすることを述べており、それらは端
子５６及び５８に夫々接続されている。
【００２１】本発明の本質的部分を表す非常に簡単にし
た模式図が図４に示されている。被対象物５９は光学的
監視部を通過し、一つ以上の光源６１によって照射され
る。典型的には、光源は広い帯域を持った白熱灯又は蛍
光灯である。輻射線は被対象物から反射し、監視窓６３
を通過し、サンドイッチ型検出器５１の前に置かれた二
重ピーク光学フィルター６５に入射する。光学フィルタ
ー６５は図６に示したような透過特性を有し、透過率は
二つのピーク、即ち、０．６８μｍ（６８０ｎｍ）の所
に中心があるピーク６９及び１．５５μｍ（１５５０ｎ
ｍ）の所に中心のあるピーク７１を有する。これらのピ
ークの第一のものは、図５に示したように、シリコン装
置５０の広いスペクトル応答範囲内に含まれており、ま
たこれらのピークの第二のものは、ゲルマニウム装置５
２の広いスペクトル応答範囲内に含まれている。透過応
答のピーク値は通常同じ値ではないが、同じにすること
もできる。
た模式図が図４に示されている。被対象物５９は光学的
監視部を通過し、一つ以上の光源６１によって照射され
る。典型的には、光源は広い帯域を持った白熱灯又は蛍
光灯である。輻射線は被対象物から反射し、監視窓６３
を通過し、サンドイッチ型検出器５１の前に置かれた二
重ピーク光学フィルター６５に入射する。光学フィルタ
ー６５は図６に示したような透過特性を有し、透過率は
二つのピーク、即ち、０．６８μｍ（６８０ｎｍ）の所
に中心があるピーク６９及び１．５５μｍ（１５５０ｎ
ｍ）の所に中心のあるピーク７１を有する。これらのピ
ークの第一のものは、図５に示したように、シリコン装
置５０の広いスペクトル応答範囲内に含まれており、ま
たこれらのピークの第二のものは、ゲルマニウム装置５
２の広いスペクトル応答範囲内に含まれている。透過応
答のピーク値は通常同じ値ではないが、同じにすること
もできる。
【００２２】図４に戻り、装置５０は前置増幅器／増幅
器６０に接続し、装置５２は前置増幅器／増幅器６２に
接続し、閾値検出器６４及び６６による閾値検出に夫々
かけられる出力を生じる。透過応答ピークは先に述べた
ように必ずしも同じ値ではないので、閾値検出レベル
は、図６に示すように、異なったレベルに設定すること
ができる。即ち、第二ピークよりも低いレベルを有する
第一ピーク６９に対しては６０の公称値にレベルを設定
し、第二ピーク７１に対しては８０の所に閾値レベルを
設定することができる。
器６０に接続し、装置５２は前置増幅器／増幅器６２に
接続し、閾値検出器６４及び６６による閾値検出に夫々
かけられる出力を生じる。透過応答ピークは先に述べた
ように必ずしも同じ値ではないので、閾値検出レベル
は、図６に示すように、異なったレベルに設定すること
ができる。即ち、第二ピークよりも低いレベルを有する
第一ピーク６９に対しては６０の公称値にレベルを設定
し、第二ピーク７１に対しては８０の所に閾値レベルを
設定することができる。
【００２３】動作時、検出器６４への入力が閾値レベル
を越えたことを分級判定機構が判定した時、検出器６４
からは有効な信号６８が生じ、他方、検出器６６への入
力が閾値レベルを越えたことを分級判定機構が判定した
時、検出器６６からは有効な信号７０が生ずる。実際に
は、分級判定機構は、後段のマイクロプロセッサー中に
設置されるのが典型的であるが、閾値レベルの設定及び
信号発生方式は、今述べた図４の機能的説明から最もよ
く理解することができるであろう。
を越えたことを分級判定機構が判定した時、検出器６４
からは有効な信号６８が生じ、他方、検出器６６への入
力が閾値レベルを越えたことを分級判定機構が判定した
時、検出器６６からは有効な信号７０が生ずる。実際に
は、分級判定機構は、後段のマイクロプロセッサー中に
設置されるのが典型的であるが、閾値レベルの設定及び
信号発生方式は、今述べた図４の機能的説明から最もよ
く理解することができるであろう。
【００２４】信号６８及び７０は、適当な電子処理機
構、典型的にはマイクロプロセッサーで、前に述べたよ
うに最終的には排除駆動信号を生じるように処理される
が、このことは当分野でよく知られていることである。
処理機構の最も簡単な論理的動作は、信号６８又は７０
の何れかが発生したとき排除駆動信号を発生させること
である。しかし、その論理は、両方の信号が存在する時
にだけ排除信号を発生するように設定することもでき
る。
構、典型的にはマイクロプロセッサーで、前に述べたよ
うに最終的には排除駆動信号を生じるように処理される
が、このことは当分野でよく知られていることである。
処理機構の最も簡単な論理的動作は、信号６８又は７０
の何れかが発生したとき排除駆動信号を発生させること
である。しかし、その論理は、両方の信号が存在する時
にだけ排除信号を発生するように設定することもでき
る。
【００２５】前にも述べたように、図７に概略的に示す
ように、被対象物の流れを複数の角度から見るのが普通
である。この図面では、機械を上から見た時、被対象物
の流れに対して三つのサンドイッチ型検出器５１が１２
０°の間隔で配置されている。各検出器５１ａ、５１
ｂ、及び５１ｃには、図４に関連して説明したのと同様
な関連部品が付随しているが、図７に全ての部品が示さ
れている訳ではない。何れにしても、六つの入力、即
ち、検出器５１ａからの入力６８ａ及び７０ａ、検出器
５１ｂからの入力６８ｂ及び７０ｂ、及び検出器５１ｃ
からの入力６８ｃ及び７０ｃがマイクロプロセッサー８
０に送られる。マイクロプロセッサー８０は、六つの入
力のいずれか一つが入ってきた時、又は六つの入力の何
れかの組み合わせが入ってきた時、排除信号８１を出力
するようにプログラムすることができる。
ように、被対象物の流れを複数の角度から見るのが普通
である。この図面では、機械を上から見た時、被対象物
の流れに対して三つのサンドイッチ型検出器５１が１２
０°の間隔で配置されている。各検出器５１ａ、５１
ｂ、及び５１ｃには、図４に関連して説明したのと同様
な関連部品が付随しているが、図７に全ての部品が示さ
れている訳ではない。何れにしても、六つの入力、即
ち、検出器５１ａからの入力６８ａ及び７０ａ、検出器
５１ｂからの入力６８ｂ及び７０ｂ、及び検出器５１ｃ
からの入力６８ｃ及び７０ｃがマイクロプロセッサー８
０に送られる。マイクロプロセッサー８０は、六つの入
力のいずれか一つが入ってきた時、又は六つの入力の何
れかの組み合わせが入ってきた時、排除信号８１を出力
するようにプログラムすることができる。
【００２６】光学フィルター６５ａ、６５ｂ、及び６５
ｃの一つ以上が異なったピーク透過特性を持っている場
合、より多くの色の識別を更に行うことが可能となる。
例えば、図６に示したように、一つの光学フィルターが
前に述べたような特性をもち、即ち、ピーク６９及び７
１を有し、一方他の光学フィルターが０．８４μｍ（８
４０ｎｍ）の所に中心があるピーク６９ａを持っていて
もよい。動作の閾値レベルも、前に述べたように、その
ようなピークについて異なって設定してもよい。更に、
そのようなフィルターは、ピーク７１ａのように、ピー
ク７１とは異なった位置又は同じ位置に第二のピークを
持っていて、その透過率がピーク７１のものとは異なっ
ていてもよい。その場合、閾値の動作レベルを異なって
設定する必要があるであろう。
ｃの一つ以上が異なったピーク透過特性を持っている場
合、より多くの色の識別を更に行うことが可能となる。
例えば、図６に示したように、一つの光学フィルターが
前に述べたような特性をもち、即ち、ピーク６９及び７
１を有し、一方他の光学フィルターが０．８４μｍ（８
４０ｎｍ）の所に中心があるピーク６９ａを持っていて
もよい。動作の閾値レベルも、前に述べたように、その
ようなピークについて異なって設定してもよい。更に、
そのようなフィルターは、ピーク７１ａのように、ピー
ク７１とは異なった位置又は同じ位置に第二のピークを
持っていて、その透過率がピーク７１のものとは異なっ
ていてもよい。その場合、閾値の動作レベルを異なって
設定する必要があるであろう。
【００２７】このように、各監視角度からは、異なった
周波数応答信号を生じてもよく、又は同じ信号であって
もよい。もし一つより多くの検出器５１及びそれに関連
した部品が各監視角度の所に配置されていれば、前に述
べたような仕方で、付加的色識別の動作を選択すること
ができる。
周波数応答信号を生じてもよく、又は同じ信号であって
もよい。もし一つより多くの検出器５１及びそれに関連
した部品が各監視角度の所に配置されていれば、前に述
べたような仕方で、付加的色識別の動作を選択すること
ができる。
【００２８】互いに異なった応答スペクトル範囲を全体
的に有する二つより多くの半導体を有する検出器５１を
用いると共に、二つより多くのピークを有する光学フィ
ルター６５を用いることにより、更に別の任意的態様を
選択することができる。しかし、一般的動作原理は、利
用できる組合せが一層複雑になっても、上で述べたよう
に適用することができる。従って、幾つかの態様につい
て記載し、他の態様について一般的に記述してきたが、
本発明は、それらに限定されるものではなく、多くの変
更が可能であると理解すべきである。
的に有する二つより多くの半導体を有する検出器５１を
用いると共に、二つより多くのピークを有する光学フィ
ルター６５を用いることにより、更に別の任意的態様を
選択することができる。しかし、一般的動作原理は、利
用できる組合せが一層複雑になっても、上で述べたよう
に適用することができる。従って、幾つかの態様につい
て記載し、他の態様について一般的に記述してきたが、
本発明は、それらに限定されるものではなく、多くの変
更が可能であると理解すべきである。
【図１】図１は、本発明によるサンドイッチ型検出器及
び電気的処理手段を組み込んだ電気光学的選別機の側面
図である。
び電気的処理手段を組み込んだ電気光学的選別機の側面
図である。
【図２】図２は、図１に示したような電気光学的選別機
の光学的監視部の上面図である。
の光学的監視部の上面図である。
【図３】図３は、本発明によるサンドイッチ型検出器の
側断面図である。
側断面図である。
【図４】図４は、本発明による選別機能の簡単にした構
成を示す模式的概略図である。
成を示す模式的概略図である。
【図５】図５は、図３に示したサンドイッチ型検出器の
典型的な応答特性を例示する図である。
典型的な応答特性を例示する図である。
【図６】図６は、本発明で用いられる多重ピーク光学フ
ィルターについての透過特性を示す図である。
ィルターについての透過特性を示す図である。
【図７】図７は、本発明による複数のサンドイッチ型検
出器及び多重ピーク光学フィルターを示す概略図であ
る。
出器及び多重ピーク光学フィルターを示す概略図であ
る。
１０ 選別機 １２ チャンネル １６ ホッパー ２０ センサー ３６ 除去器 ３７ センサー ３８ ランプ ４０ バックグランド板 ５０ シリコン光ダイオード装置 ５１ 検出器 ５２ ゲルマニウム光ダイオード装置 ５４ 窓 ５９ 被対象物の流れ ６０ 前置増幅器／増幅器 ６２ 選置増幅器／増幅器 ６４ 閾値検出器 ６５ フィルター ６６ 閾値検出器 ８０ マイクロプロセッサー
Claims (8)
- 【請求項１】 広い帯域の光輻射線信号中の第一色周波
数スペクトルに感応する第一光感応装置で、長い波長の
広帯域光輻射線信号を少なくとも部分的に通過させるこ
とができ、その長い波長に対しては実質的に感応しない
第一光感応装置と、 前記第一光感応装置の背後にそれと光学的に一致して設
けられた、前記第一色周波数スペクトルよりも波長の長
い第二色周波数スペクトルに感応する第二光感応装置
と、 前記光感応装置の前にあって、前記第一色周波数スペク
トル内の第一特定光周波数スペクトル、及び前記第二色
周波数スペクトル内の第二特定光周波数スペクトルを通
過させるための多重ピーク光学フィルターとを有し、 前記第一光感応装置が前記第一特定光周波数スペクトル
中の光輻射線に比例した出力を生じ、 前記第二光感応装置が前記第二特定光周波数スペクトル
中の光輻射線に比例した出力を生ずることを特徴とする
光学的検出器。 - 【請求項２】 通過する被選別対象物の流れを監視し
て、複数の特定された光周波数スペクトルを用いてそれ
を選別する光学的監視部を有する光学的選別機におい
て、 前記光学的監視部で広い帯域の光スペクトルに亙って被
選別対象物を明るく照射するための照明機構と、 監視される被選別対象物の夫々の色に基づき、広帯域の
光スペクトルに亙って反射性が夫々変化する監視される
被選別対象物から反射した光を受けるように配置された
複数の光学的検出器を具備し、前記複数の光学的検出器
の各々が、 広い帯域の光輻射線信号中の第一色周波数スペクトルに
感応する第一光感応装置で、長い波長の広帯域光輻射線
信号を少なくとも部分的に通過させることができ、その
長い波長に対しては実質的に感応しない第一光感応装置
と、 前記第一光感応装置の背後にそれと光学的に一致して設
けられた、前記第一色周波数スペクトルよりも波長の長
い第二色周波数スペクトルに感応する第二光感応装置
と、 前記光感応装置の前にあって、前記第一色周波数スペク
トル内の第一特定光周波数スペクトル、及び前記第二色
周波数スペクトル内の第二特定光周波数スペクトルを通
過させるための多重ピーク光学フィルターとを有し、 前記第一光感応装置が前記第一特定光周波数スペクトル
中の光輻射線に比例した出力を生じ、 前記第二光感応装置が前記第二特定光周波数スペクトル
中の光輻射線に比例した出力を生じ、 更に、前記第一及び第二装置の出力の少なくとも一つの
予め定められた組合せの存在によって決定された排除信
号を生ずる、前記光学的検出器に接続された電子処理機
構とを備えたことを特徴とする光学的選別機。 - 【請求項３】 第一及び第二の特定光周波数スペクトル
が、各光学的検出器に対して同じであることを特徴とす
る請求項２に記載の光学的選別機。 - 【請求項４】 第一及び第二の特定光周波数スペクトル
が、各光学的検出器に対して異なっていることを特徴と
する請求項２に記載の光学的選別機。 - 【請求項５】 広い帯域の光輻射線信号中の第一色周波
数スペクトルに感応するシリコン装置で、広帯域光輻射
線信号を少なくとも部分的に通過させることができるシ
リコン装置と、 前記シリコン装置の背後にそれと光学的に一致して設け
られた、前記第一色周波数スペクトルよりも波長の長い
第二色周波数スペクトルに感応するゲルマニウム装置
と、 前記シリコン装置の前にあって、前記第一色周波数スペ
クトル内の第一特定光周波数スペクトル、及び前記第二
色周波数スペクトル内の第二特定光周波数スペクトルを
通過させるための二重ピーク光学フィルターとを有し、 前記シリコン装置が、被選別対象物から反射された前記
第一特定光周波数スペクトル中の光に比例した出力Ｘを
生じ、 前記ゲルマニウム装置が、被選別対象物から反射された
前記第二特定光周波数スペクトル中の光に比例した出力
Ｙを生ずることを特徴とする光学的検出器。 - 【請求項６】 通過する被選別対象物の流れを監視し
て、複数の特定された光周波数スペクトルを用いてそれ
を選別する、光学的監視部を有する光学的選別機におい
て、 前記光学的監視部で広い帯域の光スペクトルに亙って被
選別対象物を明るく照射するための照明機構と、 監視される被選別対象物の夫々の色に基づき、広帯域の
光スペクトルに亙って反射性が夫々変化する監視される
被選別対象物から反射した光を受けるように配置された
複数の光学的検出器を具備し、前記複数の光学的検出器
の各々が、 広い帯域の光輻射線信号中の第一色周波数スペクトルに
感応するシリコン装置で、広帯域光輻射線信号を少なく
とも部分的に通過させることができるシリコン装置と、 前記シリコン装置の背後にそれと光学的に一致して設け
たれた、前記第一色周波数スペクトルよりも波長の長い
第二色周波数スペクトルに感応するゲルマニウム装置
と、 前記シリコン装置の前にあって、前記第一色周波数スペ
クトル内の第一特定光周波数スペクトル、及び前記第二
色周波数スペクトル内の第二特定光周波数スペクトルを
通過させるための二重ピーク光学フィルターとを有し、 前記シリコン装置が、被選別対象物から反射された前記
第一特定光周波数スペクトル中の光に比例した出力Ｘを
生じ、 前記ゲルマニウム装置が、被選別対象物から反射された
前記第二特定光周波数スペクトル中の光に比例した出力
Ｙを生じ、 更に、前記出力Ｘ及びＹの少なくとも一つの予め定めら
れた組合せによって決定された排除信号を生ずる、前記
光学的検出器に接続されたマイクロプロセッサーとを備
えたことを特徴とする光学的選別機。 - 【請求項７】 第一及び第二の特定光周波数スペクトル
が、各光学的検出器に対して同じであることを特徴とす
る請求項６に記載の光学的選別機。 - 【請求項８】 第一及び第二の特定光周波数スペクトル
が、各光学的検出器に対して異なっていることを特徴と
する請求項６に記載の光学的選別機。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/377,451 US5508512A (en) | 1995-01-24 | 1995-01-24 | Sorting machine using dual frequency optical detectors |
| US08/377,451 | 1995-01-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08247849A true JPH08247849A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=23489164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8027267A Pending JPH08247849A (ja) | 1995-01-24 | 1996-01-22 | サンドイッチ型検出器を用いた選別機 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5508512A (ja) |
| EP (1) | EP0727261A3 (ja) |
| JP (1) | JPH08247849A (ja) |
| KR (1) | KR960028987A (ja) |
| CN (1) | CN1138503A (ja) |
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