KR19980081516A

KR19980081516A - 입상물 색채선별기

Info

Publication number: KR19980081516A
Application number: KR1019980013832A
Authority: KR
Inventors: 사따께사또루; 이또다까후미
Original assignee: 사따께사또루; 사따께세이사꾸쇼가부시끼가이샤
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1998-11-25
Also published as: EP0873796B1; CA2235302C; KR100315247B1; EP0873796A2; DE69812207T2; TW403679B; DE69812207D1; US6013887A; AU698740B1; EP0873796A3; ES2195217T3; CN1128025C; CN1196982A; JPH10300679A; CA2235302A1

Abstract

본 발명은 대개 일정한 경로 (A) 를 따라 떨어지는 원료입자 (G) 를 광학적으로 검출하기 위한 입상물 색채선별기에 관한 것이다. 이러한 입상물 색채선별기의 광학검출장치 (21; 230) 는 컨덴서 렌즈 (9; 90), 복수개의 광학 필터 (10a, 10b; 100a, 100b, 100c) 및 필터에 대응하는 복수개의 수광센서 (12A, 13B; 120a, 120b, 120c) 를 구비하며 복수개의 파장을 검출할 수 있다. 수광센서 (12A, 13B; 120a, 120b, 120c) 는 동일 평면으로 나란히 놓이며 일체로 되어 있고 수광센서간에 위치 조정이 필요하지 않고, 또한 광검출 시스템을 소형화할 수 있는 장점을 갖추고 있다. 프리즘은 컨덴서 렌즈 (9; 90) 와 수광센서들 사이에 제공되며 수광센서와 동일한 수의 광로굴절면 (11a, 11b; 110a, 110b, 110c) 을 가지고, 그럼으로써 수광센서들은 동일 관측점의 빛을 수용하여 색채선별을 실행할 수 있다. 검출광 칸막이 판 (15; 150a, 150b) 은 광검출의 정밀도를 향상시키기 위해 프리즘의 인접한 굴절면 사이에, 또한 대응하는 인접한 수광센서들 사이에 제공된다.

Description

입상물 색채선별기

본 발명은 곡립 (cereal grain), 플라스틱 펠러트 (plastic pellets), 원두커피 및 그 밖의 입상물을 선별하기 위한 장치, 특히 입상물 색채선별기 (粒狀物色彩選別機) 에서의 광전자검출장치 또는 광학검출장치 (optical detection device) 에 관한 것이다.

여기에 논의되는 입상물 색채선별기는 원료공급장치, 공급수단으로부터 공급된 원료입자 (피선별물) 를 대개 일정한 궤적 또는 경로로 아래로 떨어뜨리는 이송장치, 떨어지는 원료입자를 광학적으로 검출하기 위해 원료곡물의 유하궤적 (流下軌跡) 을 따라서 제공된 광학검출장치 및 불량입자를 제거하기 위한 선별장치를 구비하는 형태로 되어 있다. 이러한 기계장치는 유하궤적을 따라 지나가는 불량입자, 즉 착색 입자 및 유리, 돌등과 같은 이물질에서의 수광량 변화를 광학검출장치를 통해서 검출하며, 검출 신호값을 근거로 선별장치를 작동시켜, 예를 들어, 공기분사와 같은 방법으로 불량입자를 날려버림으로써 원료입자로부터 불량입자를 선별할 수 있다.

원료입자에 조명빛을 비추고 반사되는 반사빛을 적색과 녹색, 적색, 녹색 및 청색의 파장으로 각각 분광하여 가시광 센서에 의해 파장 각각을 광학검출하고 얻어진 검출값을 근거로 불량입자가 되는 특정한 색채를 갖는 입자들을 판별하는 형태의 광학검출장치는 존재한다.

그러한 광학검출장치의 실시예는 도 5 를 참조하여 기재될 것이다. 도면에 도시된 광학검출장치에는 컨덴서 렌즈 (350), 색분해 프리즘 (360) 및 두 개의 가시광 센서 (330, 330) 를 구비하는 광학검출수단 (300) 이 제공된다. 이러한 색분해 프리즘 (360) 은 적색과 녹색의 파장으로 선별되는 원료입자로부터 반사빛을 분광하기 위해, 이러한 파장들 중에서 하나의 파장, 즉 적색의 파장을 직각 방향으로 진행시킨다. 프리즘 (360) 에 의해 분해되는 파장들은 파장들 각각의 진행경로에 제공되는 적색의 파장을 검출하기 위한 가시광 센서 (330) 및 녹색의 파장을 검출하기 위한 가시광 센서 (330) 에 입사되어 각각 검출된다. 비율계산, 즉 색분해, 은 검출된 적색의 파장 및 녹색의 파장의 검출값들을 근거로 실행되며, 이러한 비율계산의 검출값들이 소정의 한계값들을 벗어날 때, 분사노즐장치가 작동하며, 적색의 불량입자는 선별된다. 그러한 광학검출장치들은, 예를 들어 일본특허 출원공개공보 3-62532 및 3-78634 로부터 알 수 있다.

나아가, 근적외광 및 가시광에 의해 선별되는 재료로부터 채색된 입자들 및 돌과 유리의 무기성 불순물들과 같은 불량입자를 선별하는 입상물 선별기는 일본특허 출원공개공보 8-229517 로부터 알 수 있다. 도 6 에서 보는바와 같이, 이러한 입상물 색채선별기에서 검출광은 다이클로익 미러 (310) 에 의해 근적외광 및 가시광의 두 개의 파장으로 분광되며, 이러한 파장들 중에서 하나는 다른 하나에 직각 방향으로 진행한다. 그렇게 분광된 파장 각각은 상기 파장들이 통과하는 위치에 제공되는 근적외광 센서 (340) 및 가시광 센서 (330) 에 의해 검출된다. 분사노즐장치는 이러한 센서들에 의해 검출된 값들과 불량입자들을 선별하기에 앞서 설정된 표준값들간의 비교에 의해 작동한다.

일본특허 출원공개공보 8-229517 호는, 또한 도 7 에 도시된 것과 같은 광학 검출수단 (300) 을 보여준다. 이러한 수단에는 가시광 센서 (330) 및 이러한 가시광 센서와 일체로 형성된 근적외광 센서 (340) 를 갖는 센서부 (380) 가 제공된다. 광학검출수단 (300) 은 가시광 센서 (330) 에 의해 선별물의 유하궤적의 상부측 광학검출위치 (F1) 를, 또한 근적외광 센서 (340) 에 의해 검출될 유하궤적의 하부측 광학검출위치 (F2) 를 검출한다.

도 5 및 6 과 같이, 근적외광 영역에서의 파장 및 가시광 영역에서의 파장의 검출을 수행하거나, 또는 적색의 파장과 녹색의 파장, 또는 적색, 녹색 및 청색의 파장을 단일의 광학검출기에 의해 검출하는 입상물 색채선별기는 선별물로부터 빛을 다이클로익 미러 또는 색분해 프리즘을 통해서 둘 또는 세 개의 파장들로 분광하여, 파장들 각각의 진행방향에 제공되는 수광센서에 파장들이 입사하도록 한다. 이러한 종류의 광학 검출구조로 인해, 둘 또는 세 개의 수광센서들은 다이클로익 미러 또는 색분해 프리즘 주위에 서로에 대해 직각으로 배열되고, 그럼으로써 전체 광학검출장치는 대형화 되었다. 나아가, 동일한 위치에서 선별되는 동일한 물질의 입자로부터 검출되는 빛은 센서들 각각에 입사하는 것이 중요하다. 그러나, 상기와 같이, 각각의 수광센서들은 서로에 대해 직각 위치에 배열되고, 그럼으로써, 검출되는 빛이 대응하는 둘 또는 세 개의 센서들중의 하나에 정확하게 입사하도록 센서 각각을 위치조정 하는 것은 매우 어려웠다.

한편, 도 7 에 도시된 광학검출수단 (300) 은 일체로 이루어진 가시광 센서 (330) 와 근적외광 센서 (340) 를 갖는 센서부 (380) 를 포함하며, 상기에 언급된 대형화 및 위치조정의 문제에 대해 해법을 제공할 수 있었다. 그러나, 예를 들어 적색의 파장을 검출하기 위한 가시광센서 및 녹색의 파장을 검출하기 위한 가시광 센서를 각각 구비한 센서부 (380) 의 수광센서들은 적색의 파장과 노색의 파장 각각에 근거하여 이른바 색채선별에 사용될 때, 색채선별을 실행할 수 없었다. 그 이유는 적색의 파장 및 녹색의 파장 각각은 서로 상이한 검출위치 (F1) 과 (F2) 에서 검출되고, 서로 상이한 검출위치 (F1) 과 (F2) 로부터의 검출광을 동일한 입자에서 검출된 적색의 파장 및 녹색의 파장이라고 할 수 없기 때문이다.

상기의 문제들로부터, 본 발명의 목적은 색채선별을 실행할 수 있는 소형화된 광학검출장치가 장착된 입상물 색채선별기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 색채선별을 실행하고 불량입자들을 정확하게 제거할 수 있는 입상물 색채선별장치를 제공하는 것이다.

지금까지, 본 발명의 목적은 나란히 배열된 복수개의 수광센서들을 일체로 형성하고, 또한 컨덴서 렌즈로부터 각각의 수광센서들까지 복수개의 광학경로들을 일체로 제공함으로써, 장치를 소형화하고 복수개의 센서들을 동시에 사용하여 동일한 위치의 동일한 입자를 광학적으로 검출하는 것이다.

도 1a 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입상물 색채선별기에 있어서의 광학검출장치를 도시한 개략도.

도 1b 는 도 1 의 장치에 있어서의 두 개의 광센서를 도시한 평면도.

도 1c 는 도 1 의 장치에 있어서의 콘덴서 렌즈의 변형예를 도시한 개략도.

도 2 는 도 1 의 장치에 연관된 수광신호 처리수단을 도시한 개략도.

도 3 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 입상물 색채선별기에 있어서의 광학검출장치를 도시한 개략도.

도 4 는 도 3 의 장치에 연관된 수광신호 처리수단을 도시한 개략도.

도 5 는 종래의 입상물 색채선별기에 있어서의 광학검출장치를 도시한 개략도.

도 6 은 또 다른 종래의 입상물 색채선별기에 있어서의 광학검출장치를 도시한 개략도.

도 7 은 또 다른 종래의 입상물 색채선별기에 있어서의 광학검출장치를 도시한 개략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1:입상물 색채선별기 2:이송수단

3:광학검출장치 4a:제 1 반사판

4b:제 2 반사판 5:칸막이 판

6a:형광 램프 6b:할로겐 램프

7a:형광 램프 7b:할로겐 램프

9:컨덴서 렌즈 10a:제 1 광학필터

10b:제 2 광학필터 11:프리즘

11a, 11b:광로굴절면 12A:근적외광 센서

13B:가시광 센서 14:센서부

15:검출광 칸막이 판 16:패키지

17A, 17B:증폭기 18A, 18B:비교회로

19:이젝터 작동회로 20:수광신호 처리수단

21:광학검출수단 22:우량입자 수집통

23, 24:경계부 30:광학검출장치

40:반사광 40a:제 1 반사부

40b:제 2 반사부 40c:제 3 반사부

50a, 50b:칸막이 판 70:형광 램프

80a, 80b, 80c:조명수단 90:컨덴서 렌즈

100a:제 1 광학필터 100b:제 2 광학필터

100c:제 3 광학필터 110:프리즘

110a, 110b 및 110c :광로굴절면 110d, 110e:경계부

120:센서부 120a:제 1 가시광 센서

120b:제 2 가시광 센서 120c:제 3 가시광 센서

120d, 120e:경계부 150 (a, b):검출광 칸막이 판

170 (A, B, C):증폭기 180:비율계산회로

190:비교 회로 200:이젝터 작동회로

210:수광신호 처리수단 220:분사노즐장치

230:광학검출수단 300:광학검출수단

310:다이클로익 미러 320:반사부

330:가시광 센서 340:근적외광 센서

350:컨덴서 렌즈 360:색분해 프리즘

370:증폭기 380:센서부

a1, b1,c1:반사광 G:원료입자(피선별물)

F, F1, F2: 수광검출위치 A:유하궤적

501:원료공급수단 502:제어수단

본 발명에 따르면, 원료입자 공급수단, 대개 일정한 궤적 또는 경로를 따라 공급수단로부터 공급된 원료입자들을 떨어뜨리는 이송수단, 하강하는 원료입자를 광학적으로 검출하기 위해, 또한 검출신호를 출력하기 위해 원료입자의 유하궤적을 따라서 제공된 하나 이상의 광학검출장치, 광학검출장치의 출력신호에 응해서 떨어지는 원료입자로부터 불량입자를 제거하기 위한 선별수단 및 작동을 제어하기 위해 공급수단, 광학검출장치 및 선별수단에 접속된 제어수단을 구비하는 입상물 색채선별기가 제공되어 있다. 상기 광학검출장치는 떨어지는 원료입자들로부터 빛을 모으는 컨덴서 렌즈를 구비하는 광학검출수단, 렌즈를 통과하는 빛을 분해하기 위한 복수개의 광학 필터 및 필터들, 반사부, 조명수단에 대응하는 복수개의 수광센서들을 포함한다. 복수개의 수광센서들은 일체로 이루어져 나란히 동일 평면에 배열된다. 상기 광학검출수단은 컨덴서 렌즈와 수광센서 사이에 위치된 프리즘을 더 구비한다. 이러한 프리즘은 수광센서와 동일한 수의 광로굴절면 (光路屈折面) 을 가지며, 그럼으로써 복수개의 수광센서들은 동일한 관측점의 빛을 수용하도록 되어 있다.

이러한 입상물 색채선별기에서, 컨덴서 렌즈를 통과하는 동일한 광검출 위치로부터의 광은 광학필터에 의해 분해되고, 프리즘의 광로굴절면에 의해 수광센서들 각각에 정확하게 입사한다.

복수개의 광학필터는 프리즘의 수광면상으로 나란히 부착되는 것이 바람직하며, 나아가, 광로굴절면은 바람직하게는 콘덴서 렌즈로부터 프리즘의 반대편 측부상으로 오목하게 형성된다. 이러한 구조로 인해, 프리즘을 통과하는 광은 수렴하도록 진행되고, 수광센서의 배열은 더욱 소형화할 수 있다.

바람직하게는, 광학검출수단은 프리즘의 인접한 광로굴절면의 경계부와 대응하는 인접한 수광렌즈의 경계부 사이에 칸막이 판을 갖는다. 상기 칸막이 판은 각각의 광로로부터 대응하는 센서까지 프리즘의 굴절면에서 광로를 분리함으로써, 수광센서 각각의 광학 검출값들은 다른 어떤 수광센서를 향하는 광에 의해 영향을 받지않으며, 광학검출의 정밀도는 향상된다.

바람직하게는, 이송장치는 띠 형태의 흐름으로 원료입자를 유하하도록 하며, 이러한 띠 형태의 흐름에서 복수개의 원료입자들은 측면으로 나란히 있고, 선별장치는 띠 형태 흐름의 원료입자에 대응하는 복수개의 공기 노즐을 갖는 분사노즐수단을 구비하고, 수광센서들 각각은 띠 형태의 원료입자의 수와 공기 노즐들의 수에 대응하는 수광 요소들을 갖는다. 띠 형태 흐름의 불량입자들은 수광 요소들에 의해 해당 위치에서 검출되며, 해당 위치에서 공기 노즐들에 의해 정확하고 확실하게 제거된다.

일반적으로, 입상물 색채선별기는 참조번호 (1) 로서 지정되며, 원료입자 공급수단 (501), 공급수단으로부터 공급되는 원료입자 (G) 를 대개 일정한 궤적 또는 경로로 떨어지는 이송수단, 원료입자 (G) 를 검출하는 광학검출장치 (3), 불량입자를 선별하는 선별수단, 우량입자 수집통 (22) 및 작동을 제어하기 위해 원료공급수단, 광학검출장치 및 선별수단에 접속된 제어수단 (502) 을 구비한다.

예를 들어, 원료공급수단 (501) 은 그 하부에 공급밸브 또는 롤러가 제공되어 있는 저장용 호퍼이다. 원료이송수단은 홈통 형태의 경사진 이송로 (2) 를 포함하며, 곡물을 평평한 얇은 띠 형태로 유하시킨다. 선별수단은 도면에는 하나만 도시되어 있는 복수개의 노즐 개구 (25a) 로부터 공기를 분사하도록 되어 있는 분사노즐장치 (25) 를 포함한다. 나아가, 수집통 (22) 은 떨어지는 입자를 수용하며, 기계장치로부터 그 입자들을 꺼내는 수단으로 사용한다.

광학검출장치 (3) 는 이송수단의 이송로 (2) 종단부로부터 떨어지는 원료입자 (G) 의 유하궤적 (A) 을 가로질러 위치된 두 개의 구성부 집합체로 이루어진다.

유하궤적 (A) 의 일측부에 위치된, 도면의 좌측에 있는, 집합체는 제 1 반사판 (1a), 제 2 반사판 (2b) 을 구비하는 반사부 (4), 형광 램프 (6a) 및 할로겐 램프 (6b) 를 포함한다. 제 1 반사판 (1a) 및 제 2 반사판 (2b) 은 분리되어, 상하로 위치되어 제공된다. 거기에 대응해서, 형광 램프 (6a) 는 제 1 반사판 (1a) 위에 위치되며, 거기에 대응해서, 할로겐 램프 (6b) 는 제 2 반사판 (6b) 아래에 위치된다. 칸막이 판 (5) 은 반사판 (4a, 4b) 사이에 위치되어 반사판간의 광간섭을 방지한다. 제 1 반사판 (4a) 과 제 2 반사판 (4b) 은 검출위치 (F) 의 원료입자 (G) 로광르 진행시키기 위해 각도조정 가능하도록 되어 있다.

유하궤적 (A) 의 타측부상에 위치된, 도면의 우측에 있는, 집합체는 형광 램프 (7a), 할로겐 램프 (7b) 및 광학검출수단 (21) 을 포함한다. 상기 광학검출수단 (21) 은 컨덴서 렌즈 (9), 제 1 광학필터 (10a), 제 2 광학필터 (10b), 프리즘 (11) 및 센서부 (14) 를 구비한다. 센서부 (14) 는 근적외광 센서 (12A) 와 가시광 센서 (13B) 를 가지며, 상기 두 개의 센서는 상하로 배열되어 일체로 부착된다. 컨덴서 렌즈 (9), 프리즘 (11) 및 센서부 (14) 는 검출위치 (F) 로부터의 광수용을 위해 유하궤적 (A) 의 가까운 측부로부터 먼 측부까지 순서대로 정렬되어 있다. 형광 램프 (7a) 는 컨덴서 렌즈 (9) 위로 위치되며, 할로겐 램프 (7b) 는 컨덴서 렌즈 (9) 아래로 위치되고, 상기 두 개의 램프는 조명수단으로서 기능을 한다.

프리즘 (11) 은 광검출 위치의 일측부로 빛 (파장) 이 입사하는 기울어진 입사면, 입사면의 반대편 측부로 한 쌍의 광로굴절면 및 입사면을 광로굴절면 각각에 연결하는 상하부 표면을 갖는 단면형상을 갖는다. 프리즘 (11) 은 이러한 단면형상을 가지면서 횡길이로 연장하는 형태인데, 즉 도면의 평면에 대해 종방향으로 신장하는 형태이다. 근적외광 영역의 파장만을 통과시키는 제 1 광학 필터 (10a) 와 가시광역의 파장만을 통과시키는 제 2 광학 필터 (10b) 는 프리즘 (11) 의 입사면 측부로 부착된다. 본 실시예에서 상기 필터 (10a) 와 (10b) 는 프리즘의 입사면을 따라서 신장하는 형태이며, 세로로 배열되어 제 2 광학 필터 (10b) 는 아래로 놓여지고 제 1 광학 필터 (10a) 는 그 위로 놓여진다.

프리즘 (11) 의 입사면으로부터 반대편 측부로, 즉 센서부 (14) 가까이에 있는 측부로, 근적외광 영역 및 가시광 영역으로 분광된 광로들을 결정하는 광로굴절면 (11a) 와 (11b) 가 형성된다. 광로굴절면 (11a) 은 하부 좌측을 향해 기울어져 근적외광 센서 (12A) 로 빛을 진행시키며, 광로굴절면 (11b) 은 하부 우측을 향해 기울어져 가시광 센서 (13B) 로 빛을 진행시킨다. 검출광 칸막이 (15) 이 제공되며 광로굴절면 (11a) 와 (11b) 사이에 있는 경계부 (23) 로부터 근적외광 센서 (12A) 와 가시광 센서 (13B) 사이에 있는 경계부 (24) 까지 신장하며, 상기 칸막이 (15) 는 각각의 광로굴절면에서 방출되는 빛을 가시광 영역과 근적외광 영역으로 구획한다.

말하자면, 비록 본 실시예의 컨덴서 렌즈 (9) 는 단일 부분으로 구성되어 있지만, 도 1c 에서와 같이 복수개의 요철 (凹凸) 렌즈를 적절하게 짝지은 렌즈 집합체 (9a) 를 구성할 수도 있다.

지금부터 센서부 (14) 에 대해 설명하면, 센서부 (14) 는 띠 형태의 모재 또는 패키지 (16), 패키지상에 장착된 근적외광 센서 (12A) 및 가시광 센서 (13B) 를 가진다. 센서 (12A) 및 (13B) 각각은 패키지 (16) 를 따라서 길고 가는 조각형태로 신장하며, 근적외광 센서 (12A) 는 상부에, 가시광 센서 (13B) 는 하부에 위치된다. 하지만, 광학 필터 (10a) 와 (10b) 의 배열과 함께 센서 (12A) 와 (13B) 의 배열은 상기의 배열과 역으로 이루어질 수도 있다. 즉, 가시광 센서 (13B) 는 상부에, 근적외광 센서 (12A) 는 하부에 위치된다.

도 1b 에서와 같이, 근적외광 센서 (12A) 는 센서 어레이 (A1-A12) 를 구비하며, 세 개의 수광소자가 일 세트로 형성된 센서 어레이 (A1-A12) 각각은 일렬로 나란히 배열되어 있다. 마찬가지로, 가시광 센서 (13B) 는 센서 어레이 (B1-B12) 를 구비하며, 세 개의 수광소자가 일 세트로 형성된 센서 어레이 (B1-B12) 각각은 나란히 배열되어 있다. 근적외광 센서 (12A) 와 가시광 센서 (13B) 는 패키지 (16) 상에 배열되는 형태를 이루며, 센서 어레이 (B1) 는 대응하는 센서 어레이 (A1) 바로 아래에 위치되며, 또한 마찬가지로, 나머지 센서 어레이(A2-A12) 는 센서 어레이 (B2-B12) 각각에 대응한다. 광학 필터 (10a), (10b) 및 프리즘 (11) 의 길이, 즉 도면의 평면에서 종방향으로의 크기, 또한 센서 어레이 (A1-A12) 와 (B1-B12) 의 수는 대략 검출위치 (F) 를 통과하는 원료입자 (G) 의 전체 수에 거의 대응하도록 설치되어 있다. 한편, 센서 어레이 (A1) 와 (B1) 은 검출 위치 (F) 를 통과하는 띠형 흐름의 일가장자리에서 원료입자에 대응하며, 센서 어레이 (A12) 와 (B12) 는 반대편 가장자리에서 원료입자에 대응한다.

도 2 에 대해 살펴보면, 근적외광 센서 (12A) 와 가시광 센서 (13B) 는 제어 수단 (502) 의 수광신호 처리수단 (20) 에 접속되며, 분사노즐수단 (25) 은 수광신호 처리수단 (20) 에 전기적으로 접속된다. 수광신호 처리수단 (20) 은 증폭기 (17A) 와 (17B), 비교회로 (18A) 와 (18B) 및 작동회로 (19) 를 구비한다. 분사노즐수단 (25) 은 복수개의 노즐 개구 (25a) 에 대응하는 각각의 이젝터 밸브 (E1-E12) 를 가지며, 이젝터 밸브 (E1-E12) 는 도면에서 보는 바와 같이 일렬로 나란히 배열된다.

그런데, 본 발명에 의해 개량된 광학검출장치를 제외한 본 발명의 입상물 색채선별기 (1) 및 관련 부품인 제어 수단은 종래와 동일할 수도 있으며, 명료하게 하기 위해, 원료공급수단 (501), 이송수단 (2) 및 분사노즐수단 (25) 에 대한 설명은 하기에 더 이상 제시되지 않을 것이다.

계속해서, 도 3 및 4 를 참조하여, 제 2 실시예에 따른 입상물 색채선별기에 대한 설명을 기재하려 한다.

제 2 실시예의 입상물 색채선별기는 제 1 실시예의 변형예이다. 여기서, 제 1 실시예와 유사한 구성품들에는 동일한 참조번호가 주어지며, 설명은 생략될 것이다. 본 실시예의 광학검출장치 (30) 는 제 1 실시예와 유사하게 이송로 (2) 로부터 떨어지는 원료입자 (G) 의 유하궤적 (A) 과 함께 위치되는 두 개의 구성품 집합체를 구비하며, 상기 이송로 (2) 는 상기 구성품 집합체 사이에 위치된다.

도면 좌측의 유하궤적 (A) 의 일 측부상으로, 제 1, 제 2 및 제 3 반사판 (40a, 40b, 40c) 를 구비하는 반사부가 존재한다. 제 1, 제 2 및 제 3 반사판 (40a, 40b 및 40c) 각각은 구획되어 있으며, 각도 조정가능하게 이루어진다. 나아가, 적색의 조명광을 방출하는 조명수단 (80a) 은 제 1 반사판 (40a) 위로 사선으로 제공되며, 녹색의 조명광을 방출하는 조명수단 (80b) 은 제 2 반사판 (40b) 위로 사선으로 제공되고, 또한 청색의 조명광을 방출하는 조명수단 (80c) 은 제 3 반사판 (40c) 위로 제공된다. 제 1 반사판과 제 2 반사판 사이에, 또한 제 2 반사판과 제 3 반사판 사이에는 칸막이 판 (50a, 50b) 이 제공되어, 반사판의 조명광각각은 다른 반사판들로 입사하지 않는다.

한편, 도면의 우측, 즉 유하궤적 (A) 의 반대편 측부상으로, 형광램프 (70) 및 광학검출수단 (230) 이 위치된다. 상기 광학검출수단 (230) 은 유하궤적 (A) 에 가까운 측부로부터 차례로 정렬되어 있는 컨덴서 렌즈 (90), 프리즘 (110) 및 센서부 (120) 를 갖는다. 형광램프 (70) 는 컨덴서 렌즈 상하부의 각각의 위치에 위치된다.

센서부 (120) 는 제 1, 제 2 및 제 3 가시광 센서 (120a, 120b, 120c) 를 가지며, 이러한 센서들은 세로로 배열되고 일체로 이루어진다. 나아가, 프리즘 (110) 은 광학 검출위치 (F) 로부터 입사하는 검출광이 컨덴서 렌즈 (90) 를 통과해서 제 1, 제 2 및 제 3 가시광 센서 (120a-120c) 로 진행하도록 되어 있다.

특히, 프리즘 (110) 은 광학검출위치의 일측부로 빛 (파장) 을 수용하는 기울어진 입사면, 입사면의 반대편 측부로 광로굴절면 및 입사면과 광로굴절면을 연결하는 상하부 평면을 갖는 단면 형상을 갖는다. 프리즘 (110) 은 이러한 단면을 갖는 띠 형태로 측면으로 신장하도록 되어 있다. 오직 청색의 빛만을 통과시키는 제 1 광학필터 (100a), 오직 녹색의 빛만을 통과시키는 제 2 광학필터 (100b) 및 오직 적색의 빛만을 통과시키는 제 3 광학필터 (100c) 는 프리즘 (110) 의 입사면에 세로로 장착되어 있다. 입사면으로부터 프리즘 (110) 의 반대편 측부상에, 또는 센서부 (120) 에 근접한 측부상에, 광학필터 (100a, 100b 및 100c) 에 의해 청색, 녹색 및 적색으로 각각 분광된 빛의 광로를 결정하는 광로굴절면 (110a, 110b 및 110c) 이 형성된다. 광로굴절면 (110a) 은 하부 좌측으로, 광로굴절면 (110c) 은 하부 우측으로 경사져 있고, 광로굴절면 (110b) 은 상기 경사면을 결합시키는 곡면을 이루고 있다.

검출광 칸막이 판 (150a) 은 광로굴절면 (110a) 과 광로굴절면 (110b) 사이에 있는 경계부 (110d) 와 가시광센서 (120a) 와 가시광센서 (120b) 사이에 있는 경계부 (120d) 사이에 제공되며, 마찬가지로, 검출광 칸막이판 (150b) 은 광로굴절면 (110b) 과 광로굴절면 (110c) 사이에 있는 경계부 (110e) 와 가시광센서 (120b) 와 가시광센서 (120c) 사이에 있는 경계부 (120e) 사이에 제공된다. 검출광 칸막이 판 (150a, 150b) 은 광로굴절면 (110a, 110b 및 110c) 으로부터 방사하는 적색, 녹색 및 청색의 빛을 구획한다.

제 1, 제 2 및 제 3 가시광 센서 (120a-120c) 의 센서 어레이 각각은 측면으로 나란히 배열된 복수개의 센서 어레이 (sensor array) 를 가지며, 센서 어레이각각은 복수개의 수광소자로 구성되고, 제 1, 제 2 및 제 3 가시광 센서 (120a-120c) 의 센서 어레이 각각은 제 1 실시예와 유사하게, 패키지로 배열되어 다른 센서 어레이에 대응한다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 센서부 (120) 는 제어수단 (512) 의 수광신호 처리수단 (210) 에 접속된다. 수광신호 처리수단 (210) 은 증폭기 (170A, 170B, 170C), 비율계산회로 (180), 비교회로 (190) 및 이젝터 작동회로 (200) 를 구비하며, 이젝터 작동회로 (200) 는 분사노즐수단 (220) 에 연결된다.

지금부터, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 입상물 색채선별기의 작동을 기재하려 한다.

우선, 도 1 및 2 에 따라서, 제 1 실시예에 대해 먼저 설명할 것이다. 원료 공급수단 (501) 으로부터 공급되는 원료곡물 (G) 은 이송수단 아래로 미끄러지며, 이송수단 (2) 의 이송 단부로부터 대략 곧은 하강궤적 또는 유하궤적 (A) 으로 방출된다.

작동시, 광학검출장치 (3) 에서, 할로겐 램프 (6b) 의 조명광은 칸막이 판 (5) 에 의해 제 1 반사판 (4a) 에 입사하는 것이 차단되고, 오직 제 2 반사판 (4b) 에만 입사해서 반사광 (b1) 으로 반사된다. 반사광 (b1) 은 광학검출위치 (F) 를 통과해서 컨덴서 렌즈 (9) 상에 입사하며, 그리고 나서 제 1 광학 필터 (10a) 에 입사한다. 제 1 광학 필터 (10a) 는 1,400-1600 nm 의 파장 영역인 근적외광만을 수용하여 통과시키고, 근적외광 영역의 반사광 (b1) 은 프리즘 (11) 에 입사하며, 광로굴절면 (11a) 에 의해 그 광학로는 변화되어 근적외광 센서 (12A) 로 입사한다. 마찬가지로, 형광 램프 (6a) 로부터의 조명광은 칸막이 판 (5) 에 의해 제 2 반사판 (4b) 에 입사하는 것이 차단되고, 제 1 반사판 (4a) 에만 입사해서 반사광 (a1) 으로 반사된다. 반사부 광 (a1) 은 광학검출위치 (F) 를 통과해서 컨덴서 렌즈 (9) 상에 입사하며, 420-490 nm 의 파장 영역인 가시광 영역만이 제 2 광학 필터 (10b) 를 통과해서 프리즘 (11) 에 입사한다. 이러한 가시광은 광로굴절면 (11b) 에 의해 그 광로가 변화되며, 가시광 센서 (13B) 에 입사한다.

이때, 검출광 칸막이 판 (15) 은 빛이 그 대응하는 센서가 아닌 다른 수광센서로 들어가는 것을 방지하기 위해 광로굴절면으로부터 방사하는 빛을 각각 구획한다.

이송수단 (2) 에 남아있는 원료입자 (G) 가 유하궤적 (A) 에서 광검출 위치 (F) 로 보내져 형광 램프 (7a) 와 할로겐 램프 (7b) 에 의해 조명될 때, 이러한 원료입자들은 형광 램프 (7a) 및 할로겐 램프 (7b) 로부터 빛을 반사하게 된다. 반사광은 컨덴서 렌즈 (9) 를 통과하며, 제 1 및 제 2 광학 필터 (10a) 와 (10b) 에 입사하고, 또한 가시광 영역과 근적외광 영역으로 분리되게 된다. 가시광 영역의 반사광은 프리즘 (11) 의 광로굴절면 (11b) 를 통과해서 그 광로가 변화되며, 가시광 센서 (13B) 에 입사한다. 나아가, 근적외광 영역의 반사광은 프리즘 (11) 의 광로굴절면 (11a) 를 통과해서 그 광로가 또한 변화되며, 근적외광 센서 (12A) 에 입사한다.

근적외광 센서 (12A) 에서의 검출값 신호는 증폭기 (17A) 에 보내져서 증폭한 후에 비교회로 (18A) 에 보내진다. 비교회로 (18A) 는 증폭된 검출값 신호를 미리 저장된 한계 전압과 비교한다. 만약 검출값이 한계값으로부터 벗어나 있다면, 비교회로 (18A) 는 신호를 이젝터 작동회로 (19) 로 보내며, 분사노즐장치 (25) 가 작동한다.

가시광 센서 (13B) 에 의해 검출된 값은 동일한 방법으로 증폭기 (17B) 에 보내져 증폭된 후에 비교회로 (18B) 로 보내진다. 비교회로 (18B) 는 증폭된 검출값 신호를 미리 저장된 한계값과 비교한다. 검출값이 한계값에서 벗어나 있다면, 비교회로 (18B) 는 분사노즐장치 (25) 를 작동시키기 위해 신호를 이젝터 작동회로 (19) 에 보낸다. 본 실시예에서, 불량입자의 검출은 원료입자 (G) 로부터 반사된 빛의 양과 반사광간의 차이가 소정의 한계값으로부터 벗어나는지 또는 한계값내에 있는지를 결정함으로써 실행된다. 하지만, 이러한 검출은 원료입자 (G) 를 통과하는 광량 및 반사부 광량간의 차이를 통해서도 이루어질 수 있다.

분사노즐수단 (25) 의 이젝터 밸브 (E1-E12) 는 근적외광 센서 (12A) 의 센서 어레이 (A1-A12) 에, 또한 가시광 센서 (13B) 의 센서 어레이 (B1-B12) 에 대응하게 작동한다. 예를 들어, 만약 센서 어레이 (A1) 에서의 검출값이 비교회로 (18A) 의 소정 한계값에서 벗어나 있다면, 이젝터 밸브 (E1) 는 이젝터 작동회로 (19) 에 의해 작동된다. 마찬가지로, 이젝터 밸브 (E3) 는 센서 어레이 (B3) 에, 이젝터 밸브 (E5) 는 센서 어레이 (A5) 에 대응하는 식으로, 센서 어레이 (A1-A12) 및 (B1-B12) 는 이젝터 밸브 (E1-E12) 에 대응한다.

상기와 같이, 센서 어레이 (A1-A12) 및 (B1-B12) 는 서로 수직으로 뿐만 아니라, 검출위치 (F) 에서 원료입자 (G) 에 대응하며, 또한 분사노즐수단 (25) 의 이젝터 밸브 (E1-E12) 에도 대응한다. 따라서, 광검출 위치 (F) 에서의 검출광은 (A1) 과 (B2), 또한 (A2) 와 (B1) 처럼 각각 대응하지 않는 센서 어레이에 입사하지 않고, (A1) 과 (B1), 또한 (A2) 와 (B2) 처럼 각각 대응하는 센서 어레이에 입사할 것이다. 따라서, 이상물 (異狀物) 및 채색 입자와 같은 불량입자는 대응 센서 어레이 및 이젝터에 의해 신뢰할 만한 수준으로 선별될 것이다.

지금부터, 본 발명의 도 3 및 4 를 참조로 하여 제 2 실시예에 대해 기재하려 한다. 제 2 실시예에 따른 기계장치의 작동은 제 1 실시예와 거의 동일하다. 따라서, 오직 상이한 부분만을 기재할 것이다.

작동시, 조명장치 (80a) 의 적색 조명광은 칸막이 판 (50a) 에 의해 차단되어 오직 제 1 반사판 (40a) 에만 부딪히며, 또한 반사광 (a1) 으로 반사되며, 그 후에 광검출 위치 (F) 를 통과한다. 반사광 (a1) 은 컨덴서 렌즈 (90) 와 제 3 광학 필터 (100c) 를 통과하며, 프리즘의 광로굴절면 (110c) 에 의해 광로가 변화되어 프리즘 (110) 에 입사하고, 그 후에 제 3 가시광 센서 (120c) 에 입사한다. 이때, 광로굴절면 (110c) 으로부터 방사된 반사광 (a1) 은 검출광 칸막이 판 (150b) 에 의해 구획되어 제 2 가시광 센서 (120b) 에는 어떤 영향도 주지 않으면서 제 3 가시광 센서 (120c) 로 들어간다. 동일하게, 조명수단 (80b) 와 (80c) 의 녹색과 청색 조명광 각각은 제 2 반사판 (40b) 과 제 3 반사판 (40c) 에 의해 반사광 (b1), (c1) 으로 반사되고, 반사광 (b1) 과 (c1) 각각은 광검출 위치 (F), 컨덴서 렌즈 (90), 제 2 및 제 1 광학 필터 (100b) 와 (100c) 및 프리즘 (110) 의 광로굴절면 (110b) 와 (110a) 를 통과해서 제 2 및 제 1 가시광 센서 (120b) 와 (120a) 로 입사한다.

한편, 형광램프 (70) 에서의 조명광은 원료입자 (G) 에 부딪혀 반사되며, 그 반사광은 컨덴서 렌즈 (90), 제 1, 제 2 및 제 3 광학 필터 (100a, 100b, 100c) 및 프리즘 (110) 의 광로굴절면 (110a, 110b, 110c) 을 통과해서 대응하는 제 1, 제 2 및 제 3 가시광 센서 (120a, 120b 및 120c) 로 입사한다.

제 1, 제 2 및 제 3 가시광 센서 (120a, 120b, 120c) 는 입사하는 반사광 (a1, b1, c1) 과 원료입자에서의 반사광으로 구성된 광학 검출광으로부터 적색, 녹색 및 청색의 파장을 검출한다. 검출값은 센서 각각에 연결된 증폭기 (170A, 170B, 170C) 에 의해 증폭되고 비율계산회로 (180) 로 보내진다. 비율계산회로 (180) 는 각각의 검출값에 근거해서 비율계산을 실행하며, 계산된 비율값은 비교회로 (190) 에 입력된다. 비교회로 (190) 는 비율값을 특정색에 대응하는 소정의 한계 전압비율과 비교한다. 만약 비율값이 한계값으로부터 벗어나 있다면, 비교회로 (190) 는 이젝터 작동신호를 이젝터 작동회로 (200) 로 보낸다. 그때, 분사노즐장치 (220) 는 이젝터 작동회로 (200) 에 의해 작동하고 채색 곡물 및 불량입자는 선별된다. 또한 제 2 실시예에서, 제 1 실시예에 기재된 바와 같이, 한계값과 비교되는 광학 검출광은 반사광 및 원료입자 (G) 를 통과하는 빛을 근거로 하고 있다.

또한 제 2 실시예에서, 세 개의 가시광 센서의 센서 어레이 각각은 서로서로 세로로 대응하면서 배열되어 있으며, 동일한 광검출 위치 (F) 에서의 검출광은 세 개의 가시광 센서의 대응하는 센서 어레이에 입사한다. 따라서, 비율계산은 검출되는 입자에 대응하는 센서 어레이 검출값으로부터 정확하게 실행되며, 또한 목표하는 곡물 또는 표적 색상을 선별할 수 있다.

본 발명의 입상물 색채선별기는 상기 실시예에 제한되어 있지 않으며, 다양한 변형이 본 발명의 청구범위내에서 가능하다. 실례로 나타나 있지는 않지만 복수개의 광학 센서가 제공될 수 있으며, 동일한 종류의 센서들은 복수개로 배열될 수 있고, 조명 장치 및 광학 필터는 센서 각각에 대응하는 형태일 수도 있다. 예를 들어, 색채선별을 실행하기 위해 두 개의 가시광 센서가 제공될 수 있으며, 적색 및 녹색 파장을 위한 두 개의 가시광 센서 및 색채선별 및 무기물 선별을 실행하기 위한 하나의 근적외광 센서가 제공될 수 있다. 나아가, 비록 일 세트로 이루어진 광학검출장치를 제공하는 실시예가 상기에 기재되어 있다 하더라도, 두 개의 세트가 원료입자 전후방의 광학 검출을 위해 함께 마련될 수 있음은 두 말할 필요가 없다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 입상물 색채선별기용 광학 검출장치에서, 컨덴서 렌즈, 광학 필터 및 동일 평면상에 부착된 복수개의 수광센서는 다음과 같이 배열되어 있다. 수광센서와 동일한 수의 광로굴절면을 갖는 프리즘은 컨덴서 렌즈와 수광센서 사이에 제공되며, 복수개의 수광센서는 동일한 관측점에서 빛을 수용한다. 따라서, 동일한 광검출 위치의 빛은 컨덴서 렌즈를 통과해서 광학 필터로 분해되며, 각각의 빛 (파장) 은 프리즘의 광로굴절면을 통해 대응하는 수광센서에 입사하도록 되어 있다. 따라서, 상이한 파장을 검출하기 위해 일체로 나란히 배열되어 형성된 복수개의 수광센서를 갖는 소형 센서부를 사용하기 때문에, 또한 대응하는 빛이 프리즘의 광로굴절면을 통과해 수광센서 각각에 정확하게 입사하기 때문에, 본 발명은 수광센서가 서로 직각으로 위치된 상기의 다이클로익 미러 또는 색분해 프리즘 시스템과 비교해서 광학검출장치를 소형화할 수 있다.

나아가, 본 발명의 광학검출장치에서, 수광센서가 나란히 배열되어 있으므로, 센서부 또는 센서 수단은 일 센서의 부분품을 대응하는 타 센서의 부분품과 손쉽게 짝지을 수 있으며, 또한 종래 기술에서 필요했던 것 처럼 수광센서 각각의 위치를 개별적으로 조정할 필요 없이, 소정 파장의 빛을 복수개의 수광센서의 대응부에 적합하도록 할 수 있다. 나아가, 일체로 형성된 복수개의 수광센서를 갖는 종래의 광학검출수단에서는 가시광 센서 각각은 광검출 위치가 달라서, 검출광으로부터 동일한 원료입자를 구별해서 색채선별을 실행하는 것은 불가능하다. 본 발명에 따르면, 동일한 수광검출 위치에서의 빛을 가시광 센서 각각에 대응하는 광학 필터를 통해서 분해한 후, 프리즘의 광로굴절면을 통해서 대응하는 가시광 센서에 입사하게 한다. 따라서, 색채선별은 검출광 각각에 근거한 색분석 또는 비율계산을 통해서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 두 개의 가시광 센서 및 하나의 근적외광 센서를 제공함으로써, 또한 이러한 수광센서와 일치하도록 광로굴절면과 광학 필터를 설치함으로써, 색채선별 및 유리, 돌과 같은 이상물 선별은 단일의 소형 광학검출장치로 실행될 수 있다. 또한, 수광센서는 다양하게 조합될 수 있다.

Claims

원료입자 (G) 공급수단 (501), 공급수단으로부터 대개 고정된 경로 (A) 로 공급된 원료입자를 떨어뜨리는 이송수단 (2), 떨어지는 원료입자를 광검출하고 검출된 신호를 출력하기 위해 유하궤적을 따라서 제공된 하나 이상의 광학검출장치 (3; 30), 광학검출장치에서의 출력신호에 응하여 떨어지는 원료입자로부터 불량입자를 제거하기 위한 선별수단 (25; 220) 및 작동을 조절하기 위해 공급수단, 광학검출장치 및 선별수단에 접속된 제어수단 (502; 512) 을 구비하며, 상기 광학검출장치는 떨어지는 원료입자로부터 빛을 모으기 위한 컨덴서 렌즈 (9; 90), 렌즈를 통과하는 빛을 분해하기 위한 복수개의 광학 필터 (10a, 10b; 100a, 100b, 100c) 및 필터; 반사부 (4; 40); 및 조명수단 (6, 7; 70, 80) 에 대응하는 복수개의 수광센서 (12A, 13B; 120a, 120b, 120c) 를 포함하는 입상물 색채선별기에 있어서,

상기 복수개의 수광센서 (12A, 13B; 120a, 120b, 120c) 는 일체로 형성되어 동일 평면상에 나란히 놓여 있으며, 상기 광학검출수단은 상기 컨덴서 렌즈 (9; 90) 와 상기 수광센서 (12A, 13B; 120a, 120b, 120c) 사이에 위치된 프리즘 (11; 110) 을 더 구비하고, 상기 프리즘은 상기 센서와 동일한 수의 광로굴절면 (11a, 11b; 110a, 110b, 110c) 을 가짐으로써, 상기 복수개의 수광센서는 동일 관측점에서의 빛을 수용하는 것을 특징으로 하는 입상물 색채선별기.
제 1 항에 있어서, 복수개의 광학 필터 (10a, 10b; 100a, 100b, 100c) 는 상기 프리즘 (11; 110) 의 입사면에 나란히 장착되는 것을 특징으로 하는 입상물 색채선별기.
제 1 항 내지 제 2 항에 있어서, 상기 광로굴절면 (11a, 11b; 110a, 110b, 110c) 은 상기 컨덴서 렌즈 (9; 90) 로부터 상기 프리즘 (11; 110) 의 반대편 측부상으로 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 입상물 색채선별기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광학검출수단 (21; 230) 은 칸막이 판 (15; 150a, 150b) 을 가지며, 상기 칸막이 판 각각은 상기 프리즘 (11; 110) 의 인접한 광로굴절면 사이에 있는 경계부 (23; 11d, 110e) 와 대응하는 인접한 수광센서들 사이에 있는 대응 경계부 (24; 120d, 120e) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 입상물 색채선별기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 이송수단 (2) 은 띠형 흐름으로 원료입자 (G) 를 떨어뜨리도록 이루어져 있으며, 상기 띠형 흐름에서 복수개의 원료입자는 측면으로 나란히 배열되고, 상기 선별수단은 벨트형 흐름내의 원료입자와 대응하는 복수개의 공기 노즐이 장착된 분사노즐장치 (25; 220) 를 구비하며, 또한 상기 수광센서 각각은 띠형 흐름내의 원료입자의 수 및 공기 노즐의 수에 해당하는 수광 요소 (A1-A12, B1-B12) 를 갖는 것을 특징으로 하는 입상물 색채선별기.
제 3 항에 있어서, 상기 광학검출수단 (21; 230) 은 칸막이 판 (15; 150a, 150b) 을 가지며, 상기 칸막이 판 각각은 상기 프리즘 (11; 110) 의 인접한 광로굴절면 사이에 있는 경계부 (23; 11d, 110e) 와 대응하는 인접한 수광센서들 사이에 있는 대응 경계부 (24; 120d, 120e) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 입상물 색채선별기.
제 3 항에 있어서, 상기 이송수단 (2) 은 띠형 흐름으로 원료입자 (G) 를 떨어뜨리도록 이루어지며, 상기 띠형 흐름에서 복수개의 원료입자는 측면으로 나란히 배열되고, 상기 선별수단은 띠형 흐름내의 원료입자와 대응하는 복수개의 공기 노즐이 장착된 분사노즐장치 (25; 220) 를 구비하며, 또한 상기 수광센서 각각은 띠형 흐름내의 원료입자의 수 및 공기 노즐의 수에 해당하는 수광 요소 (A1-A12, B1-B12) 를 갖는 것을 특징으로 하는 입상물 색채선별기.
제 4 항에 있어서, 상기 이송수단 (2) 은 띠형 흐름으로 원료입자 (G) 를 떨어뜨리도록 이루어지며, 상기 띠형 흐름에서 복수개의 원료입자는 측면으로 나란히 배열되고, 상기 선별수단은 띠형 흐름내의 원료입자와 대응하는 복수개의 공기 노즐이 장착된 분사노즐장치 (25; 220) 를 구비하며, 또한 상기 수광센서 각각은 띠형 흐름내의 원료입자의 수 및 공기 노즐에 해당하는 수 만큼의 수광 요소 (A1-A12, B1-B12) 를 갖는 것을 특징으로 하는 입상물 색채선별기.