KR20230127253A - 생산 라인에서 진행 중인 플라스틱 함유 대상의 xrs검사 및 분류 - Google Patents
생산 라인에서 진행 중인 플라스틱 함유 대상의 xrs검사 및 분류 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230127253A KR20230127253A KR1020237024581A KR20237024581A KR20230127253A KR 20230127253 A KR20230127253 A KR 20230127253A KR 1020237024581 A KR1020237024581 A KR 1020237024581A KR 20237024581 A KR20237024581 A KR 20237024581A KR 20230127253 A KR20230127253 A KR 20230127253A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- xrs
- inspection
- data
- conveyor
- xrf
- Prior art date
Links
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title claims abstract description 469
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 89
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000441 X-ray spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 288
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 133
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 112
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 106
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 51
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 48
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 claims abstract description 41
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 claims description 317
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 76
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 39
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 38
- 238000009681 x-ray fluorescence measurement Methods 0.000 claims description 27
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 23
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 21
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 18
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 15
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 9
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 claims description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 claims description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 21
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 11
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 4
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 3
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical class N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010067623 Radiation interaction Diseases 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013502 plastic waste Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
- G01N23/207—Diffractometry using detectors, e.g. using a probe in a central position and one or more displaceable detectors in circumferential positions
- G01N23/2076—Diffractometry using detectors, e.g. using a probe in a central position and one or more displaceable detectors in circumferential positions for spectrometry, i.e. using an analysing crystal, e.g. for measuring X-ray fluorescence spectrum of a sample with wavelength-dispersion, i.e. WDXFS
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/07—Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission
- G01N2223/076—X-ray fluorescence
- G01N2223/0766—X-ray fluorescence with indicator, tags
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/60—Specific applications or type of materials
- G01N2223/623—Specific applications or type of materials plastics
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/60—Specific applications or type of materials
- G01N2223/643—Specific applications or type of materials object on conveyor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
생산 라인에서 진행 중인 대상을 검사하기 위한 X선 분광법(XRS) 검사 스테이션이 제공된다. XRS 스테이션은 각각 XRS 검사 구역을 규정하고 생산 라인에서 진행하면서 검사 구역을 통과하는 대상에 대해 하나 또는 그 초과의 XRS 검사 세션을 수행하고 상기 대상에 대한 XRS 검사 데이터 피스를 생성하는 적어도 하나의 XRS 검사 시스템을 포함한다. XRS 검사 시스템은 대상의 적어도 일부를 여기시키는 X선 또는 감마선 여기 방사선을 각각 생성하는 적어도 하나의 이미터, 및 여기 방사선에 대한 대상의 적어도 일부의 반응을 검출하고 대상의 플라스틱 재료 조성에 매립된 마킹(들)의 XRS 서명을 나타내는 데이터를 포함하는 해당 XRS 검사 데이터 피스를 생성하는 적어도 하나의 검출 유닛을 포함하고, XRS 서명을 나타내는 상기 데이터는 대상의 플라스틱 재료 조성의 하나 또는 그 초과의 조건을 알려준다. 검사 시스템은 또한 XRS 검사 데이터 피스에 기초하여 각각의 대상의 식별 데이터와 관련된 대상 상태를 생성하도록 적응된 분석기 유틸리티를 포함한다. 또한 검사 스테이션에는 생산 라인의 분류 스테이션에서 사용하기 위해 대상 상태 데이터에 기초하여 상기 대상과 관련된 분류 데이터를 생성하도록 구성된 제어 유닛이 제공된다.
Description
본 발명은 일반적으로 대상(object)에 매립된 XR-반응 마킹을 판독하여 X선 분광법(XRS)을 이용한 대상 검사 분야에 관한 것으로, 생산 라인에서 진행 중인 대상을 검사하여 대상을 적절히 분류하는데 적합한 자동 검사 기술에 관한 것이다.
대상의 재료 조성의 매개변수/조건에 기초하여 대상을 분류하기 위한 시스템에 대한 기술의 필요성이 증가하고 있다. 대상의 표면에 매립되거나 적용된 XRF 마킹에 기초하여 대상의 재질 분석에 XRF 기반 기술을 활용하고 그에 따라 대상을 분류하는 것으로 공지되어 있다.
예를 들어, 본 출원의 양수인에게 양도된 US 2019/193119호는 다른 대상의 여기 빔의 강도를 변조/변화시키고 다른 대상과 이의 2차 방사선을 측정함으로써 복수의 대상에서 마킹 구성의 존재를 동시에 식별하기 위한 XRF 기반 기술을 설명한다. XRF 분석기는 복수의 대상을 동시에 조사하기 위한 공간 강도 분포를 갖는 적어도 하나의 X선 또는 감마선 여기 방사선 빔을 방출하도록 구성된 방사선 이미터 조립체; X선 또는 감마선이 대상에 조사되어 복수의 대상으로부터 도달하는 2차 방사선 X선 신호를 검출하고, 복수의 대상에 대해 검출된 데이터 X선 신호의 공간 세기 분포를 나타내는 데이터를 제공하는 방사선 검출기; 및 검출기와 통신하는 신호 판독 프로세서로서, 상기 프로세서는 검출된 응답 X선 신호를 수신하고 처리하여 복수의 대상의 각각의 대상의 적어도 하나의 표면을 포함하는 마킹 구성의 존재를 확인하도록 구성된, 신호 판독 프로세서를 포함한다.
미국 특허 제 10,207,296호는 미지의 금속 합금으로 구성된 스크랩 피스(scrap piece)와 같은 재료를 검출된 X선 형광에 따라 분류하기 위한 재료 분류 시스템을 개시한다. X선 형광은 원소 구성 서명로 변환될 수 있으며, 이는 각각의 재료를 식별 및/또는 분류하기 위해 기준 재료의 원소 구성 서명와 비교되고 그런 다음 이러한 식별/분류에 따라 별도의 그룹으로 분류된다. 재료 분류 시스템은 각각이 분류될 재료의 별도 스트림을 조사할 수 있는 복수의 개별 X선 소스를 갖는 인라인 X선 튜브를 포함할 수 있다.
스마트 분류 및 순환 경제를 가능하게 하기 위해 대상의 특정 재료의 속성을 결정하기 위해 다양한 유형의 대상의 X선 분광법(XRS) 기반 자동 또는 거의 자동 검사 기술을 가능하게 하는 새롭고 효과적인 기술에 대한 기술이 필요하다. 특히, 플라스틱 선별 공정 및 재활용 공정을 적절하게 관리하기 위해 플라스틱 및 플라스틱 폐기물 함유 물품의 등급을 분류하고 인증할 수 있도록 생산 라인에서 진행하면서 대상을 검사하는 자동 검사 스테이션이 필요하며, 예를 들어 추가 사용을 위해 플라스틱을 추가로 재활용하는 것을 방지하고, 플라스틱 등급을 매기고, 루프 수를 계산하고, 재활용된 내용물의 양, 폴리머 유형 및 기타 정량화 및 자격 데이터를 측정한다.
본 발명의 자동 검사 및 분류 기술에 사용하기에 적합한 XRS 기술은 X선 형광(XRF) 분광법, 뿐만 아니라 미니(mini) XRF 및 마이크로(micro) XRF(μXRF); 및 X선 회절(XRD) 분광법을 포함한다는 점에 주목하여야 한다. 이러한 모든 XR 기반 기술은 원소 분석, 화학 분석, 재료의 구조, 구성 및 물리적 특성 연구에 사용되는 것으로 공지되어 있다.
아래 설명에서, 이러한 모든 XR 기반 분광법 기술을 "XRF"라고 부르지만, 이 용어는 알려진 모든 적합한 X-Ray 기반 기술을 포괄하도록 광범위하게 해석되어야 함을 이해해야 한다.
본 발명은 생산 라인(통상적으로 컨베이어에 놓이는)에 흐르는 대상을 검사하기 위한 XRS 기반의 검사 기술을 제공함으로써, 대상의 플라스틱 재료 조성의 조건에 따라 대상을 분류할 수 있게 한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 (제조 단계에서 대상의 플라스틱 재료에서 생성된) 원래의 것으로부터 플라스틱 재료에 매립된 XRF 서명의 변화 및/또는 상기 서명의 검출 가능성에서의 변화에 기초한 플라스틱 상태를 결정하기 위해 제공된다.
따라서, 본 발명의 하나의 넓은 양태에 따르면, 생산 라인에서 진행 중인 대상을 검사하기 위한 X선 분광법(XRS) 검사 스테이션이 제공된다. XRS 스테이션은 적어도 하나의 XRS 검사 시스템, 분석기 및 제어 유닛을 포함한다. XRS 검사 시스템은 XRS 검사 구역을 규정하고 생산 라인에서 진행하는 동안 검사 구역을 통과하는 대상에 대해 하나 또는 그 초과의 XRS 검사 세션을 수행하고 상기 대상에 대한 XRS 검사 데이터 피스를 생성하도록 구성 및 작동 가능하다. XRS 검사 시스템은 적어도 하나의 이미터를 포함하며, 각각은 대상의 적어도 일부를 여기시키는 X선 또는 감마선 여기 방사선을 생성하고, 적어도 하나의 XRS 검출 유닛은 여기 방사선에 대한 대상의 적어도 일부의 반응을 검출하고 대상의 플라스틱 재료 조성에 매립된 마킹의 XRS 서명을 나타내는 데이터를 포함하는 해당 XRS 검사 데이터 피스를 생성하도록 구성되고, XRS 서명을 나타내는 상기 데이터는 대상의 플라스틱 물질 구성의 하나 또는 그 초과의 조건에 대한 정보를 제공한다. 분석기 유틸리티는 XRS 검사 데이터 피스에 기초하여 각각의 대상의 식별 데이터와 관련된 대상 상태를 생성하도록 구성 및 작동 가능하다. 제어 유닛은 대상 상태 데이터에 기초하여 생산 라인의 분류 스테이션에서 사용하기 위해 상기 대상과 관련된 정렬 데이터를 생성하도록 구성 및 작동 가능하다.
본 발명의 또 다른 광범위한 양태에 따르면, 생산 라인에서 진행 중인 대상을 검사하기 위한 XRS(X-Ray Spectroscopy) 방법을 제공하며, 이 방법은
생산 라인의 XRS 검사 스테이션에 의해 규정된 검사 구역을 통과하는 대상에 하나 또는 그 초과의 XRS 검사 세션을 적용하고 상기 대상에 대한 XRS 검사 데이터 피스를 생성하는 단계로서, XRS 검사 세션은 대상의 적어도 일부를 X선 또는 감마선 방사선으로 여기시키고 대상의 플라스틱 재료 조성에 매립된 마킹의 XRS 서명을 나타내는 데이터를 포함하는 여기 방사선에 대한 상기 대상의 적어도 일부의 응답을 검출하고, XRS 서명을 나타내는 상기 데이터는 대상의 플라스틱 재료 조성의 하나 또는 그 초과의 조건에 대한 정보를 제공하는, 단계;
XRS 검사 데이터 피스에 기초하여, 대상 상태 데이터를 결정하고, 각각의 대상의 식별 데이터와 관련하여 상기 대상 상태 데이터를 기록하는 단계; 및
기록된 대상 상태 데이터에 기초하여 생산 라인의 분류 스테이션에서 사용할 분류 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, XRS 검사 세션은 X선 또는 감마선 여기 방사선에 의해 대상의 적어도 일부를 여기시키는 단계와 여기 방사선에 대한 상기 대상의 적어도 일부의 응답을 검출하는 단계를 포함하며, 상기 응답은 대상과의 여기 방사선 상호작용에 의해 유도된 X선 형광(XRF) 또는 X선 회절(XRD)을 나타낸다.
본 발명의 일부 실시예에서, 대상 상태의 결정은 다음을 포함할 수 있다:
XRS 검사 데이터 피스를 분석하고 각각의 대상에서 각각의 플라스틱 재료 조성의 기준 마킹을 특징짓는 기준 데이터로부터 XRS 서명을 나타내는 데이터의 편차를 결정하는 단계; 및
미리 결정된 기준에 따라 상기 편차를 분석하고 대상 상태 데이터를 결정하는 단계.
대안적으로, 대상 상태의 결정은 XRS 검사 데이터 피스를 중앙 제어 시스템에 전달하고 그로부터 대응하는 대상 상태를 수신하는 것을 포함한다.
일부 실시예에서, 대상 상태의 결정은 다음을 포함한다:
XRS 검사 데이터 피스를 분석하고 각각의 대상에서 각각의 플라스틱 재료 조성의 기준 마킹을 특징짓는 기준 데이터로부터 XRS 서명을 나타내는 데이터의 편차를 결정하는 단계; 및
중앙 제어 시스템이 미리 결정된 기준에 따라 상기 편차를 분석하고 대응하는 대상 상태를 나타내는 데이터를 생성하도록 중앙 제어 시스템에 상기 편차를 나타내는 데이터를 통신하는 단계; 및 중앙 제어 시스템으로부터 대상 상태 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 대상 상태 데이터의 결정은 기계 학습 기반 분석을 식별된 XRS 서명의 편차를 나타내는 데이터에 적용하는 단계를 포함한다.
분석 대상 내 플라스틱 재료 조성의 조건(들)은 플라스틱 재활용 조건을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 플라스틱 재활용 조건은 다음 중 하나 또는 그 초과를 포함한다: 상기 플라스틱 재료가 검사 세션 이전에 겪은 많은 재활용 사이클; 재활용 내용물의 양; 분자 사슬의 변화; 분자 농도의 변화; 제품의 선행 재활용 또는 사용의 결과로 제품 재료에 유입된 이물질의 농도.
분류 데이터는 일반적으로 플라스틱 재료를 추가로 사용할 수 있는지, 즉 허용된 재활용 주기의 수; 이러한 플라스틱 재료를 재활용하여 사용할 수 있는 종류의 대상을 어쨌든 사용할 수 있거나 사용되지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 하나 또는 그 초과의 XRS 검사 세션을 최적화하기 위한 작동 데이터를 생성하기 위해 XRS 검사 스테이션에 도착하는 대상에 관한 입력 대상 관련 데이터가 제공되고 분석된다. 예를 들어, 입력 대상 관련 데이터는 대상 또는 특정 유형의 대상에 대한 기하학적 데이터를 포함할 수 있다. 기하학적 데이터는 XRS 스테이션을 통한 대상 진행 평면에 대해 검사 구역에 대한 위치 데이터를 결정/최적화하는 데 사용될 수 있다. 이것은 여기 방사선의 하나 또는 그 초과의 매개변수를 최적화하기 위해 XRS 스테이션을 통해 진행하는 대상에 대해 XRS 검사 스테이션에서 XRS 검사 시스템의 하나 이상의 요소에 대한 위치 데이터를 조정함으로써 달성될 수 있다. 입력 기하학적 데이터는 마킹의 XRS 서명을 식별하기 위해 검사할 플라스틱 층의 두께를 나타낼 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 입력된 대상 관련 데이터는 대상의 재료 조성을 나타내는 대상 유형에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 이는 대상의 플라스틱 재료 조성에 매립된 예상 마킹에 따라 최적화된 여기 방사선의 스펙트럼 매개변수를 규정하는 데 사용할 수 있다.
최적화할 여기 방사선의 매개변수(들)는 대상의 소정 위치에 가할 파워 및 여기 스폿 크기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 입력 대상 관련 데이터는 XRS 검사 스테이션 상류의 생산 라인의 광학 검사 스테이션에서 생성된 광학 데이터를 포함한다.
일부 실시예에서, 입력 대상 관련 데이터는 미리 저장된 사용자 입력 데이터를 포함한다.
작동 데이터는 XRS 시스템의 방출 및 검출 유닛의 최적 구성을 나타내는 데이터를 포함할 수 있으며, 검사 세션에 포함되는 다수의 이미터 및 다수의 검출기 및 이들 사이 및 검사될 대상에 대한 상대적 수용을 특징으로 한다.
대안적으로 또는 부가적으로, 작동 데이터는 대상이 XRS 검사 스테이션을 통과하는 동안 대상과 XRS 검사 시스템 사이의 상대 변위의 최적 속도를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 광범위한 양태에서, 대상의 X선-분광법(XRS) 검사를 제어하기 위한 제어 시스템을 제공한다. 제어 시스템은 컴퓨터 네트워크에 연결되어 네트워크를 통해 여러 생산 라인의 여러 XRS 검사 스테이션과 통신하고 중앙 데이터베이스 관리자와 데이터 통신하는 컴퓨터 시스템이다. 제어 시스템은 다음을 수행하도록 구성 및 작동 가능하다.
상기 대상의 식별 데이터와 관련된 대상의 XRS 검사 데이터 피스를 나타내는 입력 데이터에 응답하여, 상기 대상에 매립된 마킹에 대해 특정 XRS 검사 시스템에 의해 식별된 XRS 서명을 나타내는 데이터를 포함하는 XRS 검사 데이터를 분삭하기 위해 중앙 데이터베이스에 미리-저장된 데이터를 활용하고 XRS 서명을 나타내는 상기 데이터로부터 유도된 대상의 플라스틱 재료 조성의 하나 또는 그 초과의 조건에 기초하여, 상기 대상에 대한 대상 ETKDXO 데이터를 결정하고,
대상 상태 데이터를 각각의 XRS 스테이션에 전달하고,
하나 초과의 XRS 검사 스테이션에서 제공된 관련 대상의 XRS 검사 데이터 피스 분석에 기초하여 데이터베이스의 데이터를 최적화한다.
생산 라인에서 진행하는 동안 전술한 자동 검사될 대상은 일반적으로 하나 초과의 검사 스테이션에 의해 규정된 하나 또는 그 초과의 검사 구역을 향하여, 이를 통하여, 이로부터 이동시키는 컨베이어에 이격된 관계로 배열된다.
본 발명자들은 (대상으로부터 하나 또는 그 초과의 XR 기반 이미터 및/또는 하나 또는 그 초과의 검출기까지의 미리 선택된 거리인) 미리 선택된 거리로부터 대상/샘플의 측정 및 검사가 샘플/대상이 진행되는 변환 시스템의 컨베이어 트랙/벨트/롤러 아래에 검사 유닛을 위치시킴으로써 달성될 수 있음을 발견하였다. 이는 다음과 관련이 있다:
컨베이어 기반 XRS 분류/식별 시스템은 종종 대상/재료의 XRS 응답을 부정확하고 잡음이 많은 측정값으로 만든다. 이는 검사 시스템이 정확하고 신속한 분류 프로세스를 수행하는 능력에 영향을 미친다. 이러한 결점은 특히 분류될 대상/재료에 상대적으로 원자번호가 낮은 원자 원소 마커를 포함하는 XRS 마커 구성으로 표시되어 있거나, 분류될 재료/대상 자체의 물질성분이 높은 X선 또는 감마선 흡광도 또는 높은 XRF 방출의 원자 요소/구성을 포함하며, 이는 대상의 XRS 마킹 구성에서 XRS 응답을 배제할 수 있으므로 노이즈 측정 및 비효율적이거나 정확하지 않은 식별 또는 분류 프로세스를 생성할 수 있다. 위 또는 측면에서 대상을 검사하는 것(즉, 위 또는 측면에서 조사하고 대상의 위 또는 측면에도 위치한 검출기로 응답 신호를 감지하는 것)은 샘플(특히 검사 스폿이 위치한 샘플의 표면)에서 이미터 및 검출기까지의 거리는 샘플마다 크게 다를 수 있기 때문에 크기와 모양이 다른 대상을 검사하는 데 비효율적인 것으로 보인다. 이러한 차이는 시스템에서 얻은 결과의 정확한 분석을 방해하고 샘플에 존재하는 재료 및 요소를 정확하게 식별하고 정량화할 수 있는 가능성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
샘플/대상이 진행되는 변환 시스템의 컨베이어 트랙/벨트/롤러 아래에 검사 유닛을 배치하면 위의 단점을 피할 수 있다.
검사 시스템이 검사된 샘플 아래에 있는 구성의 또 다른 이점은 대상/샘플과 검사 유닛을 서로 근접하게, 예를 들어 몇 센티미터, 검사 대상/샘플/재료에서 심지어 1mm 이하까지 위치시킬 수 있다는 것이다. 이것은 검사 시스템이 공기를 통해 이동하면서 응답 신호가 상당히 감쇠될 수 있는 샘플 내의 광 요소를 검출하도록 구성되는 경우에 중요할 수 있다.
본 발명의 기술은 XRS 마커에 의해 표시/식별 가능한 다양한 대상의 분류/식별에 적합하며, 대상의 고유한 부분이거나 대상 내에 오버레이되거나 매립된 추가된 마커/마킹 구성일 수 있다. 유리하게는, 본 발명의 기술은 대상이 비규칙적인 형상(예를 들어, 대상 또는 상이한 크기 및 형상 또는 비정형 형상)을 갖는 경우에도 그러한 마킹된 대상의 신뢰성 있는 식별/분류를 용이하게 한다.
예를 들어 다양한 제품의 재활용 프로세스, 특히 플라스틱 제품, 패키지 및 재료의 재활용 프로세스 중에 다양한 유형, 모양 및 크기의 대상을 검사하는 상황이 발생할 수 있다. 플라스틱 재활용 공정은 일반적으로 특정 재료나 폴리머 또는 이들을 구성하는 폴리머 조합에 따라 제품을 분류하고 분리해야 한다.
위에 나타낸 바와 같이, 검사 대상/샘플에 매우 근접한 검사 유틸리티의 유리하게 배치(대상의 모양이 불규칙한 경우에도)는 이러한 마킹된 대상/재료의 신뢰할 수 있는 식별/분류를 용이하게 한다. 대상/재료의 식별 가능한 마커/마킹 구성은 XRS 마킹 구성의 일부로 사용되는 비교적 가벼운 원자 원소 마커를 포함한다.
본 개시의 범위에서, 원자 원소 마커, 또는 XRS 마킹 구성의 일부인 원자 요소에 대한 언급은 XRS 방출이 식별 가능한 것의 필수적인 부분인 마킹 구성의 원자 요소를 언급하는 것으로 이해되어야 하고, 이의 XRS 마커 구성의 XRS 서명(이는 이러한 원자 요소를 표시 구성에 존재할 수 있지만 XRS 방출이 있는 경우 표시의 식별 가능한 서명의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않는 다른 요소와 구별하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 원자 번호가 25를 초과하지 않는(예를 들어, XRS 전자 에너지가 6keV를 초과하지 않는) 이러한 하나 또는 그 초과의 가벼운 원자 원소 마커를 포함하는 마킹 구성의 사용을 용이하게 한다.
제작자의 일부로 가벼운 원자 요소를 포함하는 XRS 식별 가능 마킹 구성에 기초하여 비정규 크기/모양의 대상을 식별하고 정량화할 수 있는 결합된 기능은 통합된 다양한 유형의 대상/재료를 분류하는 데 유리하고, XRS 마킹 구성의 일부인 더 무거운 원자 원소 마커의 통합은 규제로 인해 가능하지 않을 수 있다(예: 생물학적/인체 소비에 사용된 대상에 더 무거운 원자 원소의 통합을 금지할 수 있는 FDA 규정 - 예를 들어, 음식/음료 용기 역할을 하는 대상). 예를 들어, 규칙적이지 않은 크기/모양의 대상에 통합된 가벼운 원자 요소를 포함하는 XRS 마킹 구성을 식별하는 이 결합된 기능은 XRS 마킹 구성으로 마킹되고 크기/모양이 비정형인 마킹되는 플라스틱 대상(예: 재활용 플라스틱)의 식별 및/또는 분류 및/또는 정량화에 유리하다.
이 예를 명확히 하기 위해 분류/식별할 재활용 가능한 플라스틱 대상은 다음 중 하나 또는 그 초과를 특징으로 할 수 있다.
a. 일반적으로, 분류될 재활용 가능한 플라스틱 대상은 다양한 모양과 크기를 가진 고체 대상이다.
b. XRS 마커/마킹 구성은 실질적으로 균질한 방식으로 재활용 가능한 플라스틱 대상의 플라스틱 재료에 매립될 수 있다.
c. 매립된 XRS 마커/마킹-구성은 일반적으로 X선/감마선 검사 방사선 스폿에 의해 조명되는 각 영역마다 상대적으로 약한 XRS 신호를 생성하는 낮은 농도의 XRS 응답 원자 요소를 가질 수 있다. 농도는 원소에 따라 다르다. 가벼운 원소의 경우 일반적으로 무거운 원자보다 더 높은 농도를 사용해야 한다. 예를 들어, 무거운 원자(원자 번호 25 초과)의 경우 최대 100ppm, 더 가벼운 원자의 경우 최대 500ppm, 매우 가벼운 원자(원자 번호 20 이하)의 경우 500ppm 초과.
d. 플라스틱 재료에 매립된 XRS 마커의 원자 요소, 특히 식품/음료 포장에 사용되는 요소는 일반적으로 상대적으로 가벼운 요소(예: 원자 번호 25 이하)이므로 약한 XRS 신호만 생성하며 공기에서 이동하는 동안 크게 감쇠된다.
일부 응용 분야에서는 대상을 지지하는 컨베이어 시스템의 측면 또는 위에 XRS 검사 모듈(예: 방사선 소스 및 XRS 스펙트럼 검출기/분광계)의 위치 설정은 일반적으로 컨베이어 시스템 자체가 중요한 XRS 응답과 관련되기 때문에 필요하여, XRS 검사 모듈을 컨베이어에서 멀리 두는 것이 바람직하다. 또한 XRS로 표시된 기존의 고체 대상을 정렬하기 위해 이 기술을 사용하는 것이 가능하다. 그 이유는 다음과 같기 때문입니다. 이러한 고체 대상의 XRF 마커는 일반적으로 상대적으로 높은 농도의 XRS 응답 원자 요소로 구성되어 표시된 대상의 상대적으로 작은 부피에 국한된다(전체 대상의 부피가 작은 경우, 예를 들어 표시된 동전의 경우 또는 XRS 마커가 위치하는 표시된 대상의 특정 위치). 따라서, 대상을 조사할 때 마킹된 대상으로부터 상당히 강렬한 XRS 응답 신호의 방출이 예상될 수 있으며, 이는 심지어 순간적인(적분할 수 없는) XRS 검출 방식(예를 들어, 및 X선/감마선 조명 스폿 및/또는 XRS 응답의 순간 감지)의 사용으로 충분한 SNR을 구비한 XRS 응답 신호를 얻는 것을 허용한다.
그러나 이것은 균질하게 매립된 XRF 마커가 일반적으로 낮은 농도를 갖는 재활용 가능한 플라스틱 요소 또는 유체 재료와 같은 대상을 분류하는 경우에는 해당되지 않는다(플라스틱 대상은 약한 XRS 응답 신호만 제공하는 가벼운 XRF 반응 원자로 표시됨). 따라서 낮은 농도의 매립된 XRS 마커가 있는 대상/재료에서 XRS 신호의 충분한 SNR을 얻기 위해, XRS 검사는, 조명 스폿의 영역을 통과하면서 장시간 동안 감지된 XRS 응답 신호를 통합하여 충분한 SNR의 전체 XRS 신호를 얻으면서, 바람직하게는 분류할 재료/대상이 일정 기간 동안 연속적으로 또는 간헐적으로 조사되는 통합 가능한 방식을 따른다.
따라서, 본 발명의 일부 양태에 따르면, XRS 검사 시스템 또는 적어도 XRS 검출기는 컨베이어 아래에 배치되어 XRS 검사 시스템과 적어도 분류될 재활용 가능한 플라스틱 대상의 바닥 사이의 거리가 실질적으로 일정하게 유지될 수 있고 대상 크기의 가변성에도 불구하고 매우 작을 수 있으며, XRS 측정이 컨베이어에 의해 배제되거나 배제되지 않도록 XRS 검출기 위의 컨베이어 시스템에서 실질적으로 XRS 투명 윈도우를 규정할 수도 있다.
본 발명은 플라스틱, 유리, 금속, 임의의 매트릭스 및/또는 기타 재료에 매립된 또는 재활용되거나 재활용되지 않은, 난연성 재료를 포함하는 다양한 재료로 만들어진 마킹된 대상을 식별 및/또는 분류 및/또는 정량화하는 데 사용될 수 있고 유리할 수 있음을 이해해야 한다. 대상이라는 용어는 여기에서 식별 가능하고 고유하거나 추가된 XRS 마킹/구성을 갖는 유체/액체뿐만 아니라 고체 항목/집합체를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명은 또한 예를 들어 난연제/억제제를 함유하는 대상/재료를 분류하는데 유리할 수 있으며, 여기서 분류될 대상 자체의 재료 조성은, 고농도(예: 1,000ppm 초과 또는 심지어 10,000ppm 초과)의 브롬과 같은 고유한 물질 원소/구성을 포함할 수 있는 바와 같이, XRS 검사의 경우 사용된 X선 또는 감마선 방사선에 대해 매우 흡수성이다.
또한, 본 발명의 일부 구현에서 통합 가능한 검출 방식(본원에서는 게이팅(gating)이라고도 함)을 사용한다. 위에 표시된 대로 에너지 분산 XRF (EDXRF) 시스템과 같은 XRS 검사 시스템에는 샘플/대상(샘플 내 여기 원자)를 향해 X선 방사선을 방출하고 샘플 내에 응답 X선 신호 방출을 초래하는 하나 또는 그 초과의 이미터 및 응답 신호를 검출하기 위한 하나 또는 그 초과의 검출기를 포함한다. 이미터는 예를 들어, 마킹 대상의 XRS 마킹 구성에서 동시에 또는 연속적으로 식별할 수 있는 상이한 전압/필터/시준 매개변수와 같은 상이한 매개변수/특성을 갖고/작동하는 상이한 이미터일 수 있다. 하나 또는 그 초과의 이미터로부터 들어오는 방사선을 수신하고 응답 신호가 하나 또는 그 초과의 검출기에 도달할 수 있는 샘플/대상의 구역/영역은 본 명세서에서 검사 스폿(스폿) 또는 검사 구역으로 상호 교환적으로 언급된다. XRS 검사 시스템에 의해 수집된 데이터, 예를 들어 각각의 스펙트럼 채널(에너지 대역에 해당하는 각각의 채널)의 카운트 또는 카운트 속도는 농도 및/또는 검사된 샘플/대상 내의 다양한 재료/원자 요소의 상대적인 농도의 존재 및/또는 측정을 나타낸다(일반적으로 분석 후). 그러나, 컨베이어 위의 대상을 검사하는 본 발명에 따른 XRS 시스템의 경우, 특히 XRS 검출기가 컨베이어 아래에 있을 때 컨베이어 자체가 여기 XRS 방사선에 응답하여 XRF 응답을 방출할 수 있어 검사 대상/샘플의 XRF 측정으로 감도와 측정 정확도가 감소한다.
따라서, 그러한 시스템에서(특히 검출기가 컨베이어 아래에 있을 때) 컨베이어 재료의 여기로 인해 측정된 노이즈/배경 XRS를 감소시킬 필요가 있다.
이를 위해, 검사 스테이션은 하나 또는 그 초과의 센서를 포함하는 센서 유닛 및 전진 대상이 검사 구역에 도달하는 시간 및 대상이 검사 구역을 통과해야할 시간에 관한 표시를 XRS 검사 시스템에 제공하는 작동 제어기를 더 포함한다(예: 대상의 전방 가장자리가 검사 구역 지점에 도달하는 시간과 대상의 후방 가장자리가 검사 구역 지점을 떠나는 시간 사이의 시간). 따라서 XRS 검사 시스템은 센서 유닛에서 제공하는 데이터에 따라 작동하여 검사 세션을 수행하고 검사 대상이 검사 구역 내에 있는 기간에만 XRS 검출기에서 측정된 데이터를 수집하므로 보다 정확하고, XRS 검사 시스템이 수집한 데이터를 신뢰할 수 있고 효율적으로 분석한다.
예에서 센서 유닛은 대상이 센서 유닛 근처의 미리 선택된 영역에 존재하고 검사 스폿을 향해 움직이는(컨베이어 벨트와 같은 연속 트랙에서) 때마다 감지할 수 있는 하나 또는 그 초과의 적외선 센서를 포함한다. 센서 유닛은 이미징 센서(들)일 수 있고 컨베이어 상의 대상을 감지하고 컨베이어 상/위를 차지하는 크기/범위를 식별하기 위한 이미지/패턴 인식 유틸리티와 연관될 수 있다. 따라서 센서 유닛은 대상이 검사 스폿에 도달할 때 표시를 제공할 수 있다. 센서는 또한 샘플의 크기와 샘플이 검사 스폿을 떠날 때를 나타내는 데이터를 제공할 수 있다. 다른 예에서 센서 유닛은 샘플의 크기 및 모양과 관련된 데이터뿐만 아니라 유사한 데이터를 제공할 수 있는 X선과 같은 하나 또는 그 초과의 시각적 또는 기타 파장 카메라를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 센서 유닛은 대상의 재료를 나타내는 데이터, 더 구체적으로 대상이 금속 대상(X선 흡수)인지 또는 플라스틱과 같은 비금속 대상인지를 나타내는 데이터를 유리하게 제공할 수 있는 X선 촬영 센서를 포함할 수 있다.
센서 유닛의 데이터는 들어오는 샘플/대상의 검사 방식을 선택하고 결정하는 데 활용될 수 있다. 일 예에서, 검사 세션은 둘 또는 그 초과의 단계를 포함할 수 있다. 즉, 제 1 단계에서 검사 시스템에 대한 한 세트의 매개변수(X선관 전압, 이미터 및/또는 검출기의 전류 및 필터/빔 시준기 포함)가 선택되고 제 2 단계에서 다른 세트의 매개변수가 선택된다. 측규정 제 1 단계 또는 제 2 단계에서 검사되는 샘플의 부분은 검사되는 샘플의 크기 및/또는 형상에 따라 설정될 수 있다.
다른 예에서, XRS 측규정 SNR을 개선하여 검사 시스템에 의해 전달되는 대상/재료의 마킹 구성의 상대적으로 약한 XRR 서명의 검출을 가능하게 하기 위해 게이팅/통합 측정 방식이 사용될 수 있다.
이 방식의 제 1 구현에서, 하나 또는 그 초과의 센서(들)(예: IR 또는 시각 또는 X선 이미징 센서(들)/카메라, 근접 센서, 컨베이어 위치 센서 또는 임의의 다른 적절한 센서)는 검사된 대상이 검사 구역을 통과하는 시간을 감지하여 XRS 검사 시스템을 가동하여 특정 재활용 플라스틱 대상이 검사 구역을 통과하는 시간 동안만 연속적 또는 간헐적으로 검사하도록 한다. 각각의 대상에서 수집된 데이터는 검사 구역을 통해 대상/샘플을 통해 검사 구역이 통과하는 영역/부피 및 검사 구역/스폿을 통해 이동할 때 대상 속도에 따라 달라지는 검사 기간에 해당한다. 측정은 하나 또는 그 초과의 검사 구역을 통한 대상의 이동 동안 및 이와 함께 시간 슬롯/빈에서 수행될 수 있다. 측정된 데이터(예를 들어, 각각의 스펙트럼 채널당 카운트)는 상기 타임 빈/슬롯에 대해 수집될 수 있고, 그 후 대상의 총 XRS 측정 데이터를 얻기 위해 합산/평균화될 수 있다.
게이트 방식에 대한 제 2 구현에서, 하나 또는 그 초과의 센서(들)(예: IR 센서/카메라/근접 센서, 컨베이어 위치 센서 또는 임의의 다른 적절한 센서)는 컨베이어의 XRS 투명 윈도우는 검사 구역을 가로지르고, XRS 검사 시스템을 작동시켜 바람직하게는 대상이 있는 XRS 투명 윈도우가 검사 구역을 가로지르는 시간 동안 특정 대상을 연속적으로 또는 간헐적으로 검사한다. 이 체계를 통해 시스템은 컨베이어 재료의 XRS 응답과 관련된 XRS 측정에서 노이즈/클러터를 줄인다. 또한, 여기서 유사한 방식으로, 시스템은 컨베이어 시스템의 속도를 동적으로 제어하여 예를 들어 XRS 투명 윈도우(예를 들어, 대상 포함)가 검사 구역을 가로질러 검사되는 기간을 연장하도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 시스템은 컨베이어의 배경 클러터/노이즈가 없거나 적은 상태에서 대상을 검사하는 시간을 실제로 연장하여 측규정 신호 대 잡음 및/또는 신호 대 클러터를 더욱 개선한다. 더욱이, 그 반대로, 시스템은 XRS 투명 윈도우가 검사 구역 내에 있지 않을 때 컨베이어의 속도를 높이도록 적응될 수 있으며, 따라서 시스템에 의해 검사된 대상의 수율이 향상된다.
이 방식의 제 1 및 제 2 구현 중 임의의 것에서, 상기 연속적 또는 간헐적 검사 기간 동안 획득된 스펙트럼 응답은 충분한 SNR을 갖는 정확한 XRS 응답 신호를 획득하기 위해 통합된다. 이 방식의 제 1 및 제 2 구현은 모두 XRS 측규정 노이즈 감소 및 SNR 개선을 제공한다. 대상과 XRF 투명 윈도우가 모두 검사 구역에 있는 시간에만 대상의 측정이 수행되도록 위에서 설명한 제 1 및 제 2 구현을 결합할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 일부 실시예에서, 본 발명의 기술은 검사 구역을 통해 컨베이어에 의해 운반되는 대상의 시간 적분 XRS 측정을 수행하는 것을 포함한다. 시간 적분 XRS 측정은 예를 들어 다음을 수행함으로써 수행될 수 있다: 컨베이어의 이동 축을 따른 컨베이어의 위치 또는 컨베이어에서 XRS 투명 윈도우를 규정하는 적어도 하나의 구멍의 위치를 나타내는 데이터 획득 및 상기 적어도 하나의 XRS 투명 윈도우의 위치가 검사 구역을 가로지르는 기간와 동기화하여 XRS 검사 세션을 작동하기 위한 작동 데이터를 생성. XRS 검사 시스템은 예를 들어 해당 기간과 동기화되어 배타적으로 작동될 수 있다, 즉, 해당 기간 동안 검사를 활성화하고 다른 시간에 검사를 비활성화함으로써 - 해당 기간 이전 또는 이후에 작동할 수 있다. 그 후, 적분 기간 동안의 X선-형광 응답의 스펙트럼 프로파일은 적어도 하나의 XRS 투명 윈도우가 검사 구역을 가로지르는 기간 내에 적분된다.
일부 구현에서, 시간 적분 XRS 측정을 수행하는 것은 추가로 다음을 포함한다: 상기 대상의 위치를 감지하고, 상기 대상이 검사 구역을 가로지르는 시간과 동기화하여(예를 들어, 배타적으로 동기화하여) XRS 검사 시스템을 동작시켜, 통합 주기는 컨베이어의 적어도 하나의 XRS 투명 윈도우와 대상이 검사 구역을 교차하는 기간의 적어도 일부이다.
대안적으로 또는 부가적으로, 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 방법은 다음을 수행함으로써 검사 구역을 통해 컨베이어에 의해 운반되는 대상의 시간 적분 XRS 측정을 수행하는 단계를 포함한다: 상기 대상의 위치를 감지하는 단계; 및 상기 대상이 검사 구역을 가로지르는 기간와 동기화(예를 들어, 배타적으로 동기화)하여 XRS 검사 유틸리티를 동작시키는 단계; 및 상기 대상이 검사 구역을 통과하는 상기 기간 동안 검사 구역을 통과하는 대상으로부터 도달하는 X선 형광 응답의 스펙트럼 프로파일을 통합하는 단계를 포함한다.
방사선 이미터 배열체는 검사되는 동안 대상이 위치하는 검사 구역과 정렬된 컨베이어의 세그먼트 위, 아래 또는 옆에 위치된 하나 또는 그 초과의 이미터를 포함할 수 있으며, 검사 구역을 향해 방사선을 방출한다.
경우에 따라, 컨베이어 자체에 상당한 XRF 응답을 갖는 재료가 포함될 수 있다. 그러한 경우에, 컨베이어는 적어도 상기 하나 또는 그 초과의 검사 구역에서, 컨베이어의 비 또는 감소된 XRS 방사율의 영역을 규정하는 하나 또는 그 초과의 XRS 투명 윈도우를 규정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 컨베이어는 하나 또는 그 초과의 벨트 또는 롤러 세트 내에서 또는 그 사이에 하나 또는 그 초과의 간격을 갖는 하나 또는 그 초과의 벨트 또는 롤러 세트를 포함하는 하나 또는 그 초과의 컨베이어 트랙을 포함할 수 있다. XRS 투명 윈도우는 이러한 간격에 의해 규정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로 컨베이어는 하나 또는 그 초과의 벨트 또는 롤러 세트 내에 또는 그 사이에 위치/규정된 하나 또는 그 초과의 간격 XRS 투명 윈도우를 갖는 둘 또는 그 초과의 컨베이어 트랙을 포함할 수 있다. 그러나 대안적으로 또는 추가적으로, 적어도 하나의 벨트 또는 롤러 세트는 XRS 투명 윈도우를 규정하는 하나 또는 그 초과의 구멍으로 구성될 수 있다.
일부 구현에서 XRS 투명 윈도우를 규정하는 하나 또는 그 초과의 간격/구멍의 2차원 크기는 각각 여기(방출된) 빔 단면의 2차원 크기보다 크거나 같을 수 있음에 유의해야 한다. 이는 방출되는 방사선 빔이 컨베이어의 트랙, 벨트 및/또는 롤러 세트와 상호작용하지 않고 XRS 투명 윈도우를 통과할 수 있도록 하여 컨베이어의 트랙, 벨트 및/또는 롤러로부터의 XRS 응답을 방지한다.
예를 들어, 컨베이어는 적어도 하나의 트랙을 따라 움직일 수 있고 벨트 내에 하나 또는 그 초과의 구멍(예를 들어, 천공 또는 윈도우)을 갖는 적어도 하나의 벨트를 포함할 수 있고; 구멍(들)은 검사 구역을 가로지르기 위해 컨베이어의 벨트를 따라 움직일 수 있다. 일부 구현에서, 적어도 하나의 벨트의 구멍(들)의 2차원 크기는 트랙을 따라 벨트의 이동 방향을 규정하는 축선을 따라 연장된다. 따라서, 축선을 따른 구멍의 길이는 그 축선을 따른 빔의 단면 크기보다 적어도 몇 배 더 크다. 이를 통해 검사 구역을 통해 벨트에 의해/위에서 운반되는 대상의 시간 적분 XRS 측정을 수행할 수 있다. 이를 위해, 일부 구현에서 시스템은 또한 검사 시스템에 연결 가능한 검사 시간 제어기 및 신호 적분기를 포함하고, 검사 구역을 통해 컨베이어(벨트)에 의해/위에서 운반되는 대상의 시간 적분 XRF 측정을 수행하도록 구성되고 작동 가능하다. 검사 시간 제어기는 다음과 같이 작동할 수 있다: 컨베이어의 이동 축선을 따라 컨베이어의 위치(또는 XRS 투명 윈도우를 규정하는 적어도 하나의 구멍의 위치)를 나타내는 데이터를 획득 및 처리하고 컨베이어의 관련 세그먼트의 위치(XRS 투명 윈도우를 규정하는 구멍 위치)가 검사 구역을 가로지르는 기간와 동기화하여 검사 세션을 작동하기 위한 작동 데이터를 생성하고; 대상이 있는 상기 관련 세그먼트(XRF 투명 윈도우)가 검사 구역을 통과하는 기간 내의 통합 기간 동안 검사 구역을 통과하는 대상으로부터 도달하는 XRS 응답의 스펙트럼 프로파일을 통합한다.
따라서, 컨베이어 세그먼트가 X선 또는 감마선 방사선 빔과 상호작용하지 않는 기간 동안 대상으로부터 통합된 XRS 응답이 얻어진다. 이러한 방식으로 얻은 통합 XRS 응답은 일반적으로 비교적 높은 신호 대 잡음비 또는 신호 대 클러터 비율을 갖습니다.
일부 구현에서 검사 시간 제어기는 컨베이어 세그먼트(XRS 투명 윈도우를 규정하는 구멍)의 위치가 검사 구역을 가로질러 XRF 투명하지 않은 컨베이어의 다른 부분이 검사 구역을 가로지르는 시간에 검사 모듈의 작동을 비활성화/정지/멈춤하는 기간과 동기화하여 XRS 검사 시스템을 작동하도록 구성되고, 대안적으로 또는 부가적으로, 제어기는 대상의 위치가 검사 구역을 가로지르는 시간과 동기화하여 검사 시스템을 작동하고 다른 시간에는 검사 모듈의 작동을 비활성화/정지/멈춤하도록 적응될 수 있다. 검사 모듈의 작동을 비활성화/정지/멈춤하는 것은 적어도 검출기의 작동을 비활성화하는 것 및/또는 적어도 이미터의 작동을 비활성화하는 것을 포함할 수 있음을 이해해야 한다.
대안적으로 또는 부가적으로, 본 발명의 일부 구현예에서 위에서 나타낸 바와 같이, 컨베이어는 롤러 사이의 간격으로서 XRS-투명 윈도우를 규정하도록 배열된 적어도 하나의 롤러-세트를 포함할 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 본 발명의 일부 구현예에서 컨베이어는 대상을 운반하기 위한 가동 벨트를 포함하고, 여기서 벨트는 단면 크기보다 다소 작은 크기의 하나 또는 그 초과의 구멍/천공을 갖는 그리드 또는 메쉬로 구성되어, 벨트의 메쉬/그리드 재료와 빔의 상호 작용에 대한 응답으로 감소된 XRS 클러터를 산출한다. 일부 구현에서, 벨트의 메쉬/그리드를 규정하는 주축선(예를 들어, 와이어/로드의 방향)은 검사 구역을 가로질러 상기 벨트가 이동하는 동안 감소된 XRS 클러터가 실질적으로 일정한 강도 및 스펙트럼 프로파일을 갖도록 상기 벨트의 이동 방향에 대해 대각선 배향으로 정렬된다. 예를 들어 스펙트럼 프로필 강도의 가변성은 +/-15% 범위를 초과할 수 없다.
제어기는 컨베이어에서 예상되는 미리 정의된 XRS 클러터를 나타내는 기준 데이터를 수신하기 위해 데이터 저장소(로컬 또는 원격)에 연결될 수 있다. 따라서 제어기는 검사 구역으로부터 검출된 XRS 응답을 나타내는 데이터를 수신하고, 대상이 검사 구역에 위치될 때, 검출된 응답으로부터 미리 정의된 XRS 클러터를 빼서 대상으로부터 XRS 응답을 나타내는 데이터를 획득하도록 구성 및 작동 가능할 수 있다. 일부 구현에서, 제어기는 대상이 검사 구역을 가로지르는 시간 기간의 적어도 일부에 걸쳐 대상으로부터의 응답과 연관된 2차 방사선을 통합하도록 추가로 적응될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예 및 구현은 도면에 의해 예시되고 다음 실시예의 상세한 설명에서 더 상세히 설명된다. 당업자는 청구된 본 발명이 본원에 제공된 예에 의해 제한되지 않으며 청구된 본 발명을 벗어나지 않으면서 본 발명을 실시하기 위한 다양한 변형을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에 개시된 요지를 더 잘 이해하고 그것이 실제로 수행될 수 있는 방법을 예시하기 위해, 이제 첨부된 도면을 참조하여 비제한적인 예로서 실시예가 설명될 것이다:
도 1은 생산 라인에서 진행 중인 대상의 자동 검사를 위한 본 발명의 예시적인 XRF 검사 스테이션의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 XRF 검사 방법의 흐름도이고,
도 3a는 본 발명의 일부 실시예에 따른 컨베이어 기반 XRF 검사 스테이션을 개략적으로 도시하는 블록도이고,
도 3b 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 컨베이어 기반 검사 스테이션의 가능한 다양한 구성의 개략도이며, 여기서 시스템의 검사 구역(들)에 대한 정적 또는 이동형 XRF 투명 윈도우는 롤러 기반 컨베이어 및 벨트 기반 컨베이어로 구현되고,
도 3e 및 도 3f는 각각 컨베이어의 이동 방향을 따라 배열되고 이동하는 복수의 검사 구역을 이용하는 본 발명에 따른 컨베이어 기반 검사 스테이션의 실시예의 개략도이고,
도 4a 및 도 4b는 검사 유틸리티의 검사 구역을 향해 전진하는 샘플/대상의 존재 및/또는 크기에 대응하는 표시 및 데이터를 제공하도록 구성된 센서 유닛을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 검사 스테이션의 사시도 및 측면도를 각각 도시하는 개략도이고,
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 검사 스테이션의 측면도 및 평면도를 도시하는 개략도이다.
도 1은 생산 라인에서 진행 중인 대상의 자동 검사를 위한 본 발명의 예시적인 XRF 검사 스테이션의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 XRF 검사 방법의 흐름도이고,
도 3a는 본 발명의 일부 실시예에 따른 컨베이어 기반 XRF 검사 스테이션을 개략적으로 도시하는 블록도이고,
도 3b 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 컨베이어 기반 검사 스테이션의 가능한 다양한 구성의 개략도이며, 여기서 시스템의 검사 구역(들)에 대한 정적 또는 이동형 XRF 투명 윈도우는 롤러 기반 컨베이어 및 벨트 기반 컨베이어로 구현되고,
도 3e 및 도 3f는 각각 컨베이어의 이동 방향을 따라 배열되고 이동하는 복수의 검사 구역을 이용하는 본 발명에 따른 컨베이어 기반 검사 스테이션의 실시예의 개략도이고,
도 4a 및 도 4b는 검사 유틸리티의 검사 구역을 향해 전진하는 샘플/대상의 존재 및/또는 크기에 대응하는 표시 및 데이터를 제공하도록 구성된 센서 유닛을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 검사 스테이션의 사시도 및 측면도를 각각 도시하는 개략도이고,
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 검사 스테이션의 측면도 및 평면도를 도시하는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 생산 라인(10)에서 진행 중인 대상을 검사하기 위한 본 발명의 XRF 검사 스테이션(12)의 구성 및 작동이 블록도를 통해 개략적으로 도시되어 있다. 대상(일반적으로 11)는 생산 라인(10)을 따라 연속적인 스테이션을 통해 운반 방향(D)으로 대상(11)의 스트림을 운반하는 임의의 적합한 알려진 구성의 컨베이어(15) 상에 이격된 관계로 배열된다. XRF 검사 스테이션(12)은 검사 스테이션(12)에 의해 정의된 검사 구역(IR)을 통과하면서 대상(11)를 연속적으로 검사한다.
검사 스테이션(12)은 하나 또는 그 초과의 XRF 검사 시스템을 포함하며, 그러한 시스템(14) 중 하나가 도면에 개략적으로 도시되어 있다. XRF 검사 시스템(14)은 검사 구역(IR)을 정의하고, 생산 라인(PL)에서 진행하는 동안 검사 구역(IR)을 통과하는 대상(11)에 대해 하나 이상의 XRF 검사 세션을 수행하도록 구성 및 작동 가능하다.
검사는 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 기준에 따라 대상의 플라스틱 재료 조성 상태(들)를 식별하고 결정하는 것을 목표로 한다. 검사는 대상의 플라스틱 재료 조성에 매립된 XRF 마킹의 XRF 서명(signature)을 나타내는 데이터 식별에 기초한다.
XRF 검사 시스템(14)은 대상(11)의 적어도 일부를 여기시키는 X선 또는 감마선 여기 방사선(ER)을 생성하는 하나 또는 그 초과의 이미터(emitter;16)를 포함하는 방사선 소스 디바이스 및 검출기 및 스펙트럼 분석기를 포함하는 하나 또는 그 초과의 XRF 검출 유닛(18)을 포함하는 검출 디바이스를 포함한다. 검출 유닛은 여기 방사선(ER)에 대한 대상(11)의 XRF 반응을 검출하고 그 스펙트럼 프로파일을 결정하고 대상의 플라스틱 재료 조성에 매립된 식별 가능한 XRF 마킹의 XRF 서명을 나타내는 데이터를 포함하는 XRF 검사 데이터 피스(piece)(측정 데이터)를 생성하도록 구성된다.
XRF 검사 시스템의 요소는 일반적으로 컨베이어에 의해 규정되는 대상 진행 평면에 대해 적절하게 배열될 수 있다. 예를 들어, 그리고 일부 실시예에서 바람직하게는, 적어도 하나의 X선 검출기는 각각의 검사 구역과 관련된 컨베이어의 섹션 아래에 위치되고, 컨베이어의 상기 섹션 아래/아래의 각각의 검사 구역으로부터 XRF 응답을 검출하도록 구성 및 작동 가능하다. 이는 검출기와 검사 구역을 통해 컨베이어에 의해 이동되는 대상 사이의 거리를 최소화하고 및/또는 필요한 경우 상기 대상의 크기에 관계없이 거리를 실질적으로 고정된 상태로 유지할 수 있게 한다. 이 기술은 아래에서 더 구체적으로 설명될 것이다.
XRF 서명을 나타내는 이렇게 결정된 데이터는 미리 결정된 기준에 따라 대상의 플라스틱 재료 조성 상태를 알려준다, 예를 들어, 시스템(14)에 의해 검사를 진행하는 플라스틱 재활용(들)의 이력을 나타낸다. 본 출원의 목적을 위해, 기준은 플라스틱 재료의 재활용 조건을 결정하기 위해 선택된다. 그러한 조건은 다음 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다: 상기 플라스틱 재료가 겪은 많은 재활용 사이클; 재활용 내용의 양(분자 사슬의 변화, 분자 농도의 변화, 이전 재활용 공정 또는 정기적인 사용 중에 재료/제품에 유입될 수 있는 이물질/불순물의 농도)). 주어진 플라스틱 재료에 대해 및 가능하게는 또한 주어진 대상(들)에 포함되는 경우, 대상의 플라스틱 재료 조건은 이 재료를 추가로 사용할 수 있는지, 예를 들어, 추가로 재활용될 수 있는지 여부와 방법이 결정되고, 만약 재활용될 수 있다면, 가능한 재활용 횟수가 상이한 대상 등에서 더 사용될 수 있다.
주어진 플라스틱 재료 조성에 대해 각각의 기준은 각각의 특성(예: 임계값 접근법(thresholding approach)) 또는 서로 다른 특성의 조합(및 가능하면 각각의 가중 계수(weighting factors))에 의해 규정될 수 있으므로 플라스틱 재료 상태를 적절하게 분류할 수 있어 상기 대상의 그것, 정렬 목적을 위한 것이다. 플라스틱 재료 상태는 기준 XRF 서명으로부터 시스템(14)에 의해 판독/측정된 XRF 서명을 나타내는 데이터의 결정된 편차로부터 유도된다. 참조 XRF 서명은 플라스틱 재료 조성의 식별/인증을 위해 주어진 플라스틱 재료에 초기에 생성/매립된 원래 XRF 마킹에 대응하는 원래 XRF 서명일 수 있다. 미리 저장된 편차 관련 데이터베이스를 이용하여 XRF 서명 편차를 데이터 처리 및 분석하여 특정 조건을 특징으로 하는 플라스틱 재료 조성을 포함하는 대상의 상태를 판단한다. 원본과의 XRF 서명 편차(deviation)를 결정하기 위한 데이터 분석은 XRF 마킹의 생성에 사용되는 XRF 마킹 시스템뿐만 아니라 XRF 판독/검사 시스템(12)에 대한 미리 저장된 데이터를 고려할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
따라서, XRF 검사 시스템은 XRF 검사 데이터 피스에 기초하여 각각의 대상의 식별 데이터(ID)와 관련하여 대상 상태 데이터(OSD)를 생성하도록 구성 및 작동 가능한 XRF 서명 분석기(20)를 더 포함한다. 대상의 ID는 임의의 공지된 적절한 기술, 예를 들어 광학 시스템, 예를 들어 XRF 검사 스테이션 상류의 광학 검사 스테이션(30)에서; 또는 제어 가능한 방식으로 외부 데이터 제공자(32)에 의해 공급된다. 분석기(20)의 작동은 아래에서 더 자세히 설명된다.
XRF 스테이션(12)에 제어 유닛(22)이 추가로 제공되고 상기 제어 유닛은 분석기(20)로부터의 대상 상태 데이터 OSD에 응답하여 각각의 대상(11)와 관련하여 대응하는 정렬 데이터를 생성하도록 구성되고 작동 가능한 제어 유닛(22)이다. 이 정렬 데이터(예를 들어, 함께 대상 상태 데이터 및/또는 식별된 XRF 서명 데이터와 함께)는 추가 사용/분석을 위해 메모리(25)에 기록될 수 있다.
분류 데이터는 각각의 대상 분류 동작을 수행하기 위해 분류 스테이션(50)에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 분류 스테이션(50)은 XRF 검사 스테이션(12)의 생산 라인(10) 하류에 위치할 수 있고, XRF 스테이션 제어 유닛(22) 또는 메모리(25)와 데이터 통신하는 분류 제어기(52) 또는 외부 저장 장치를 포함할 수 있으며, 여기서 경우에 따라 정렬 데이터가 저장된다.
일부 실시예에서, 분석기(20)는 검출 유닛(18)으로부터 수신된 XRF 검사 데이터 피스를 분석하고 대상 상태 데이터 OSD를 결정하기 위해 사전 프로그래밍된다. 위에서 설명한 바와 같이, 여기에는 서명 관련 기준 데이터(원본 XRF 서명)에 대한 측정된 XRF 서명의 분석 및 측정된 서명의 기준 데이터로부터의 변화 또는 편차 정도의 결정, 및 기 저장된 편차 관련 기준 데이터에 기초하여 이렇게 결정된 편차의 정도의 분석을 포함한다.
분석기(20)는 이러한 2단계 분석 절차를 수행하도록 구성되고 작동될 수 있다. 이를 위해, 분석기(20)는 중앙 데이터베이스(26)에서 검색을 위한 검색 엔진을 관리하고 중앙 데이터베이스(26)에서 데이터를 업데이트/최적화하는 데이터베이스 관리자(24)와의 데이터 통신을 위해 구성된다. 데이터베이스 및 그 관리자는 원격 컴퓨터 시스템과 연관될 수 있다. 따라서 분석기는 임의의 알려진 적합한 통신 프로토콜을 사용하여 컴퓨터 네트워크를 통해 원격 컴퓨터 시스템과 통신하기 위해 임의의 알려진 적합한 유형의 통신 유틸리티(도시되지 않음)를 적절하게 갖추고 있다.
데이터베이스는 클라우드 기반 시스템일 수 있다. 예를 들어, 클라우드 기반 시스템은 분산 블록체인 시스템일 수 있으며, 여기서 다수의 당사자(예: 제조업체, 재활용업체, 소매업체)가 분산 원장에 액세스할 수 있다.
도면에 추가로 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, XRF 검사 데이터의 분석은 원격 중앙 제어 시스템(40)에 의해 수행될 수 있다. 더 구체적으로, 제어 시스템(40)은 컴퓨터 네트워크를 통해 다수의 생산 라인에 있는 다수의 XRF 검사 스테이션과 통신하는 컴퓨터 시스템이다. 제어 시스템(40)은 대상의 ID와 관련하여 대상의 XRF 검사 데이터 피스를 나타내는 데이터 및 XRF 스테이션 식별 데이터를 포함하는 입력 데이터에 응답한다. 시스템(40)은 상술한 바와 같이 XRF 데이터를 분석하는 XRF 데이터 분석기(42)를 포함하고, 대상 상태 데이터(OSD)를 생성하고 그것을 대응하는 XRF 스테이션으로 통신하기 위해 대상 상태 생성기(44)를 작동시킨다.
대안적으로, 내부 분석기(20)에 의해 제공된 분석 결과는 중앙 제어 시스템(40)에 의해 검증될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 데이터 분석 절차는 내부 분석기(20)와 중앙 제어 시스템(40) 사이에 분배될(distributed) 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 분석기(20)에 의해 XRF 서명 기준 데이터에 대해 XRF 검사 데이터가 먼저 분석되고, 이렇게 - 획득한 서명 편차 데이터는 중앙 스테이션(40)에서 처리 및 분석한다. 중앙 제어 시스템(40)은 데이터베이스 시스템(매니저)(24)과 통신하여 미리 저장된 기준데이터를 활용하여 인공지능(AI) 및 데이터 처리 기반 머신 러닝을 적용하도록 구성된다.
(내부 분석기(20) 및/또는 중앙 제어 시스템(40)에 의해 수행되는) 데이터 분석은 AI 및 기계 학습 데이터 분석을 이용할 수 있다. AI 및 기계 학습 기술의 원리는 일반적으로 알려져 있으며 이러한 기술은 일반적으로 다양한 XRF 검사에서 제공하는 XRF 검사 데이터와 유사한 해당 측정 데이터에 대해 기계 학습 모델을 훈련하기 위해 훈련 단계 및 특정 XRF 검사 시스템에 의해 실제 측정에서 얻은 측정 데이터에 훈련된 모델을 적용하는 추론 단계를 활용한다는 점을 제외하고는 더 자세히 설명되어야 한다.
따라서 대상 상태 데이터(그 안의 플라스틱 재료 상태를 나타냄)는 내부 분석기(20) 및/또는 외부 중앙 제어 시스템(40)에 의해 제공될 수 있다. 하나 초과의 XRF 검사 스테이션에서 제공된 관련 대상의 데이터 분석 결과는 데이터베이스의 기준 데이터를 업데이트/최적화하기 위해 데이터베이스 관리자와 통신해야 한다.
바람직하게는, XRF 검사 시스템(14)은 검사될 특정 대상에 대한 자동 작동의 최적화를 가능하게 하는 방식으로 구성된다. 이를 위해, 시스템(14)은 대상(11)의 재료 관련 및/또는 기하학적 매개변수를 나타내는 입력 대상 관련 데이터(ORD)를 이용한다.
그러한 대상 관련 데이터(ORD)는 사용자 인터페이스(34)를 통해 임의의 적절한 사용자 제공자(32)에 의해 초기에 제공될 수 있으며, 예를 들어 컨베이어의 대상 스트림의 진행의 속도/패턴(컨베이어의 속도는 각 제어기에 의해 적절하게 제어될 수도 있음)을 고려하여 미리 준비되고 검사 시스템(14)에 제어 가능한 방식으로 주기적으로 공급되는 CAD 데이터일 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 대상 관련 데이터(ORD)는 XRF 검사 스테이션 상류의 광학 검사 스테이션(30)에서 획득될 수 있다.
XRF 검사 스테이션(12)은 대상 관련 데이터(ORD)를 수신 및 분석하고 XRF 검사 시스템(14)에 대한 작동 데이터를 생성하는 제어기(28)를 더 포함한다. 이러한 작동 데이터는 시스템(14)(예를 들어, 그 내부 제어 회로)에 의해 검사 세션의 작동 모드를 조정하는 데 사용된다. 작동 모드는 대상과 관련된 재료에 따라 이미터(들)의 작동 매개변수(예: 스펙트럼 데이터) 및/또는 검사 세션에 포함된 이미터(들) 및 검출기(들)의 수 및 대상의 재료 관련 및 기하학적 데이터에 기초하여 검사될 대상에 대해 이들 사이의 상대적인 수용(relative accommodation)에 의해 규정된다. 이를 위해, XRF 검사 시스템은 그 기능적 요소(이미터(들) 및/또는 검출기(들)의 서로에 대한 이동 및 검사 평면(대상 진행 평면)의 이동을 가능하게 하도록 구성될 수 있을 뿐만 아니라 검사 세션에서 선택한 필터를 사용할 수 있도록 여러 다른 스펙트럼 필터를 활용할 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 대상 관련 데이터(ORD)는 대상의 모양과 높이, 이미터(들) 및/또는 검출기(들)의 위치를 포함할 수 있으므로 판독 가능한 XRF 응답을 최적화하기 위해 조정되어야 한다. 위에서 설명되고 아래에서 더 구체적으로 예시되는 바와 같이, 적어도 XRF 검사 시스템의 검출기(들)는 컨베이어 평면 아래, 즉, 검사 구역을 통해 운반/이동되는 동안, 대상이 위치하는 컨베이어의 표면에 의해 규정된 검사 평면 아래에 위치할 수 있다. 대상 관련 데이터는 대상의 영역을 포함하는 XRF 마킹의 위치 및 크기(예: 플라스틱 층 두께)를 나타내는 데이터를 포함할 수 있으며, 샘플 및 읽을 특정 마커(들)을 여기시키고(exciting) 샘플에서 도달하는 2차 방사선을 감지하는 데 고효율을 달성하기 위해 이에 따라 XRF 시스템의 작동 매개변수를 조정할 필요가 있다.
이와 관련하여 다음 사항에 유의해야 한다. 샘플에 도달하고 샘플에 의해 흡수되는 선택된 스펙트럼의 1차 여기 X선 방사선의 양, 특히 측정되는 요소/마커에 의해 흡수되는 해당 방사선의 부분/분율은 최적화/최대화되어야 하며, 또한, 검출기에 도달하는 측정 요소에서 방출되는 2차 방사선(여기 방사선에 응답하여 방출되는 방사선)의 부분은 최적화/최대화되어야 한다. 샘플에 도달하고 샘플에 의해 흡수되는 여기 방사선의 양을 최대화하는 것은 1차 방사선이 샘플 표면 영역의 원하는 볼륨(즉, 마커(들)가 존재하거나 존재할 것으로 예상되는 볼륨)에 가능한 한 많이 국한(confined)되도록 해야 한다. 이에 의해, 샘플 표면의 상기 볼륨(volume)에 의해 1차 방사선을 흡수할 확률이 증가하고 상기 표면 영역의 볼륨를 통해 1차 방사선이 샘플의 벌크로 침투할 확률이 감소된다.
따라서 위의 요인을 최적화하기 위해 작동 데이터에 기초하여 이미터-샘플-검출기 구조를 조정해야 할 수도 있다. 대상에 상대적인 이미터 및 검출기의 기하학적 설정이 최적화된 XRF 시스템은 여기 및 검출 프로세스의 효율성을 증가시켜 XRF 서명 식별의 정확도를 높인다.
여기 및 검출을 최적화하기 위해 XRF 시스템 기하 구조를 조정하는 일반적인 원리와 이를 구현하는 일부 예는 본 출원의 양수인에게 양도된 WO 2018/05135호에 설명되어 있으며, 이 공보는 인용에 의해 본원에 포함된다.
XRF 시스템 자체의 구성 및 작동은 예를 들어 WO 2016/157185호, WO 2018/051353호에 설명된 것과 같을 수 있으며, 둘 다 본 출원의 양수인에게 양도되고 인용에 의해 본원에 포함된다.
전술한 XRF 검사 스테이션(12)에 의해 구현될 수 있는 본 발명의 XRF 검사 방법은 일반적으로 검사 방법의 흐름도(전체적으로 60으로 표시됨)를 예시하는 도 2를 참조하여 이제 더 상세히 설명될 것이다.
대상이 생산 라인에서 진행되는 동안, 대상은 연속적으로 도착하여 XRF 검사 스테이션을 통과하며, 여기에서 각각의 대상(또는 경우에 따라 선택적 대상)는 하나 또는 그 초과의 자동 검사 세션을 거친다(단계 62). 실질적으로 대상은 생산 라인 처리량의 요구 사항을 충족하기 위해 상대적으로 빠른 속도로 운송되어야 함을 이해해야 한다. 본 발명의 XRF 검사 기술은 빠르고 효과적인 자동 검사 모드를 제공하며, 이는 다양한 유형의 대상 및 다양한 유형의 플라스틱 재료 조성에 대해 조정 가능할 수 있다.
전술한 바와 같이, XRF 검사 세션은 X선 또는 감마선 방사선(예를 들어, 대상 관련 데이터에 기초하여 결정된 선택된 최적화된 스펙트럼)에 의한 대상의 적어도 일부의 여기 및 여기된 부분의 XRF 응답의 스펙트럼 프로파일의 검출을 포함한다. 바람직하게는, 검사 세션(들)은 적절하게 제공된 작동 데이터에 기초하여 최적화된 검사 모드로 구현된다(단계 66).
전술한 바와 같이, 작동 데이터는 예를 들어 선행 스테이션(예를 들어 광학 검사 스테이션)- 단계 64에서 획득된 대상 관련 데이터에 따라 결정될 수 있다.
또한 전술한 바와 같이, 이미터(들) 및 검출기(들)의 배열의 기하학 및/또는 이미터(들)의 작업 매개변수(전력 및 스펙트럼 프로파일)는 바람직하게는 대상 관련 데이터에 기초하여 최적화된다. 전술한 바와 같이, 이미터(들) 및 검출기(들)의 배열의 기하학은 바람직하게는 대상 관련 데이터에 기초하여 최적화된다. 배치 데이터에는 검사 세션에 포함된 다수의 이미터 및 다수의 감지기 및 이들의 상대적 수용이 포함된다. XRF 서명 판독을 적절하게 최적화하기 위해, 예를 들어 두 개의 이미터가 단일 감지 장치와 관련하여 여기에서 동시에 사용될 수 있다(대상의 특정 위치에 도달하고 흡수되는 1차 방사선의 양을 증가시키기 위해). 또한, 이미터(들)는 원하는 위치에서 원하는 크기의 여기 스폿을 생성하기 위해 대상을 향하거나 대상으로부터 멀어지게 적절하게 이동될 수 있다.
검출 가능한 XRF 마킹의 XRF 서명을 식별하기 위해 XRF 응답 데이터가 분석되고 대응하는 XRF 검사 데이터 피스(측정 데이터)이 생성된다(단계 68). 식별된 XRF 서명은 적절하게 제공/액세스된 기준 데이터(단계 71) 및 바람직하게는 또한 측정된 XRF 반응과 관련하여 적절하게 제공되는 대상의 ID 데이터(단계 73)를 사용하여 분석된다(단계 70). 기준 데이터는 각각의 플라스틱 재료에서 생성되고 특성화되는 원본 XRF 마킹에 대응하는 데이터를 포함할 수 있다. 데이터 분석은 식별된 XRF 서명과 해당 기준 데이터 사이의 차이, 즉 기준 데이터로부터 XRF 서명의 변화/편차 정도를 결정하는 것을 포함하고, 편차 관련 데이터는 다시 코딩된다(recoded)(단계 72).
이러한 변화/편차는 (중앙 데이터베이스에 미리 저장된) 편차 관련 기준 데이터에 기초하여 미리 결정된 기준에 따라(단계 74) 추가로 분석되고(예: AI 및 기계 학습 기술 사용) 해당 대상 상태 데이터가 생성되고(단계 78), 바람직하게는 적절하게 기록된다(단계 80). 분석 결과는 데이터베이스를 업데이트하는데 사용될 수 있다(단계 76). 대상 상태 데이터는 상기 대상에 대한 정렬 데이터를 생성하는데 사용된다(단계 82).
예를 들어, 데이터베이스의 데이터는 주어진 대상 유형의 주어진 플라스틱 재료 조성에 대해, 그리고 주어진 XRF 검사 시스템 및 검사 모드에 대해, 상기 XRF 시스템/검사 모드, 플라스틱 재료 조성의 해당 조건 및 그것의 추가 사용 규칙을 사용하여 상기 대상에서 측정된 XRF 서명 편차를 설명하는 데이터 사이의 연관성을 포함할 수 있다. 복수의 XRS 검사 결과 분석을 통해 데이터베이스 및 관리를 업데이트하고 최적화할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 선택적으로, 그리고 일부 실시예에서 바람직하게는 XRF 검사 시스템의 요소는 일반적으로 컨베이어에 의해 정의되는 대상 진행 평면에 대해 적절하게 배열될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 X-Ray 검출기는 각각의 검사 구역과 관련된 컨베이어의 섹션/영역 아래에 위치할 수 있고, 컨베이어의 상기 섹션 하부/아래의 각각의 검사 구역으로부터 XRF 응답을 검출하도록 구성 및 작동 가능하다.
이제 도 3a 내지 도 3f를 함께 참조하고, 도 3a는 적어도 하나의 X선 검출기가 컨베이어 섹션 아래에 위치하는 본 발명의 실시예에 따른 컨베이어 기반 XRF 검사 스테이션(100)의 다양한 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 3b 내지 도 3f는 정적 또는 이동가능한 본 발명의 실시예에 따른 컨베이어 기반 검사 시스템의 다양한 구성의 개략적인 사시도 예시이고 시스템의 검사 구역(들)에 대한 정적 및 가동 XRF 투명 윈도우를 갖고 및/또는 시스템의 컨베이어에 의한 대상/재료의 이동/병진 방향을 따라 배열 및/또는 가로지르는 복수의 검사 구역이 있다.
XRF 검사 스테이션(100)은 일반적으로 전술한 도 1의 검사 스테이션(12)과 유사하게 구성되며, 즉 적어도 하나의 검사 구역(도 1의 IR)을 정의하는 적어도 하나의 XRF 검사 시스템(120)(일반적으로 도 1의 시스템(12)과 유사함)을 포함한다. 검사 시스템(120)은 방사 배열체(emitting arrangement;122)(도 1의 16) 및 대응하는 검출기 배열체(124)(도 1의 18)를 포함한다. 또한 검사 스테이션(100)에 제어기(28)(일반적으로 도 1의 제어기와 유사함)가 제공된다.
도 3a의 비제한적 예에서, 검사 스테이션(100)은 검사 구역의 대응하는 배열을 정의하는 이격된 검사 시스템의 배열을 포함하며, 이러한 시스템/구역(R1, R2, R3, R4)는 도면에 도시되어 있다. 따라서, 방출 및 검출기 배열은 대응하는 이미터 검출기 쌍을 포함할 수 있거나, 2개 이상의 검사 시스템이 자명한 방식으로 도 3a에 예시된 바와 같이 공통 이미터를 사용할 수 있으며, 여기에서 요소(122A, 122B 및 122C)는 이미터를 지정하고 요소(124A, 124B, 124C, 및 124D)는 검출기를 지정한다.
검사 스테이션(100)은 검사 구역(들)을 통해 대상(Ob1 내지 Ob3)(일반적으로 도 1에서 11로 지정됨)을 이동시키기 위해 구성 및 작동 가능한 적어도 하나의 컨베이어(111)를 포함하는 컨베이어 시스템(110)과 연관되어 있다. 도 3a의 예에서, 대상은 검사 구역(R1 내지 R4)을 향하여 연속적으로 이송된다.
또한 도 3a에 도시된 바와 같이, 검출기 배열(이 비제한적인 예에서 다중 검출기(124A, 124B, 124C 및 124D))은 검사 시스템에 의해 규정된 각각의 검사 구역(들) 아래에 위치된다. 일부 실시예에서, 이미터(들)는 또한 이미터(122A)에 대해 도 3a에 예시된 바와 같이 검사 구역 아래에 위치될 수 있다.
도면에 예시된 바와 같이, 컨베이어(111)는 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 하나 또는 초과의 벨트(112) 또는 롤러 세트(113) 또는 물체/재료(연속/집합 또는 분리, 고체 또는 유체 재료;continuous/aggregate or separate, solid, or fluid materials)를 운반하기 위한 다른 메커니즘을 포함하는 하나 또는 그 초과의 컨베이어 트랙(114)을 포함할 수 있다.
검사 스테이션(100)이 하나 또는 그 초과의 검사 구역(예: R1 및 R2)을 포함하는 경우, 검사 구역(R1 및 R2)은 도 3e에 도시된 바와 같이 컨베이어(111)의 병진/이동 방향(D)을 따라 배열되어 운반된 대상/재료를 여러 번의 연속적인 검사가 가능하도록 한다. 복수의 검사 구역(R1 및 R2)과 연관된 방출 장치(122)의 이미터는 예를 들어 스펙트럼 특성뿐만 아니라 상이한 전압/필터/시준(collimation) 매개변수와 같은 상이한 매개변수/특성을 갖고/작동하는 상이한 이미터일 수 있고, 표시된 대상의 XRF 마킹 구성에서 다수의 상이한 요소를 연속적으로 식별할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 시스템(100)이 하나 또는 그 초과의 검사 구역, 예를 들어 R1 및 R2를 포함하는 경우, 검사 구역(R1 및 R2)은 컨베이어(111)의 병진/이동 방향(D)을 가로질러 도 3f에 도시된 바와 같이 배열되어, 컨베이어에 의해 운반되는 여러 대상의 동시/병렬 검사를 가능하게 한다. 또한, 이 경우에, 복수의 검사 구역(R1 및 R2)의 횡단 이미터(travers emitters;122)는 예를 들어 스펙트럼 특성뿐만 아니라 상이한 전압/필터/시준 매개변수과 같은 상이한 매개변수/특성을 갖는/작동하는 상이한 이미터일 수 있고 마킹된 대상의 XRF 마킹 구성에서 여러 가지 다른 요소를 동시에 식별할 수 있다.
XRF 검사 시스템/유닛(120)은 적어도 하나의 X선 또는 감마선 방사선 이미터(122) 및 적어도 하나의 X선 검출기(124)를 포함한다. 선택적 X선 검출기(124A 내지 124D)는 컨베이어(111) 및 검사 구역(R1 내지 R4)에 대해 다양한 구성을 가지며, 위에서 예시된다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, 상기 이미터 중 하나 또는 그 초과 및 상기 검출기 중 하나 또는 그 초과가 실제로 구현될 수 있다. 적어도 하나의 X선 또는 감마선 방사선 이미터(122)(예를 들어, 122A 내지 122C 중 임의의 것)는 상기 검사 구역(R1)에 위치한 적어도 하나의 대상(Ob1)으로부터 2차 X선-형광 반응 XRF를 여기시키기 위한 적어도 하나의 검사 구역(R1), 예를 들어 검사 구역을 향해 X선 또는 감마선 방사선(ER)을 방출하도록 구성되고 작동 가능하다. X선 또는 감마선 방사선(ER)에 응답하고 대응하는 하나 또는 그 초과의 검사 구역으로부터 도착하는 XRF 응답을 나타내는 데이터를 포함하는 XRF 검사 데이터 피스(측정 데이터)을 생성하기 위한 하나 또는 그 초과의 X선 검출기(124)(예를 들어, 124A 내지 124D 중 임의의 것)는 하나 또는 그 초과의 검사 구역에서 도착하는 X선 형광 반응 XRF의 스펙트럼 프로파일 검출을 위해 구성되고 작동 가능하다. 이를 위해 검사 구역(들)(R1 내지 R4)은 이미터(들)(122)(일반적으로 122 선택적인 복수의 이미터 중 임의의 하나 또는 그 초과를 지정함(예를 들어, 122A 내지 122C), 및 2차 방사선 응답 XRF가 XRF 검출기(들)(124)(일반적으로 선택적인 복수 중 임의의 하나 또는 그 초과를 지정하는 124)에 의해 검출될 수 있는 복수의 검출기, 예를 들어 124A 내지 124D)에 의해 검출될 수 있고, XRF 검사 시스템(120)은 예를 들어 에너지 분산 XRF (Energy dispersive XRF;EDXRF) 시스템으로 구성되고 작동 가능할 수 있다.
유리하게는, 본 발명의 실시예에서, XRF 검사 시스템(120)의 검출기(들)(124)는 컨베이어(111) 아래, 보다 구체적으로는 각각의 검사 구역(들)(예를 들어, R1 내지 R4)에 위치된 그 섹션(들) 아래에 위치된다. 이러한 구성은 검사된 대상(Ob1 내지 Ob2)에 대해 선험적으로 알려진 거리(d)를 유지하면서 다양한 형상 및 크기를 갖는(Ob1 내지 Ob2)와 같은 대상을 검사하는 것을 용이하게 하고 이로부터 XRF 응답(XRF)가 예상된다(예: 적어도 대상의 바닥 부분까지의 고정/제어 가능한 거리(d)).
유리하게는, 검사된 대상(Ob1 내지 Ob2), 또는 그 바닥면에 대한 고정 또는 제어가능하게 조정 가능한 거리(d)의 우선순위(a-priory) 정보는, 대상(Ob1 내지 Ob2)의 다른 재료 또는 검사 구역(들)(예를 들어, R1 내지 R4) 부근의 다른 재료에 의해 방출될 수 있는 XRF 신호를 완화시키면서, 대상(Ob1 내지 Ob2)의 XRF 마킹 구성(XRF marking compositions)의 XRF 응답(XRF)의 정확한 분석을 용이하게 한다. 이것은 예를 들어 거리(d)의 데이터가 대상(Ob1 내지 Ob2)의 XRF 마킹 구성의 XRF 응답의 스펙트럼 서명의 예상된 추정 강도와 그의 범위를 나타낸다는 사실을 이용함으로써 수행될 수 있어(예를 들어, 예상되는 강도 또는 그 범위, XRF 마킹 구성의 XRF 응답에서 스펙트럼 피크를 나타냄), 이러한 예상된 추정 강도 범위를 초과하는 스펙트럼 피크를 필터링하여 제거할 수 있으며 이에 의해 XRF 마킹 구성에 의해 소싱된(sourced) 것이 아니니지만 검사 구역의 다른 재료(예: 검사 대상의 다른 재료)에의해 소싱될 수 있는 XRF 노이즈/클러터의 적어도 일부를 제거할 수 있다.
컨베이어(111) 아래에 X선 검출기(들)(124)를 배치/배열하는 추가적인 이점은, 그러한 배열이 대상의 형태/크기에 관계없이 거리(d)를 유지/조정하는 동안, 다양한 형태 및 크기의 대상의 검사를 용이하게 한다는 것이다.
추가로, 컨베이어(111) 아래의 X선 검출기(들)(124)의 배치/배열은 대상(Ob1 내지 Ob3)의 적어도 바닥 부분에 매우 가까운 비교적 작은 거리(d), 예를 들어, 몇 센티미터 이하의 거리(d)에서 XRF 검출기(들)(124)의 배치를 용이하게 한다. 이는 이어서 XRF 반응이 XRF 마킹 구성의 XRF 스펙트럼 서명의 일부인 마킹 요소로서 가벼운 원자 요소(들)를 포함하는 XRF 마킹 구성로부터의 스펙트럼 반응의 검출 및 분석을 가능하게 한다. 예를 들어, 이것은 예를 들어 25를 초과하지 않는 비교적 낮은 원자 번호의 원자 요소를 표시하는 것을 포함하는 XRF 표시 구성(composition)의 활용을 용이하게 한다.
전술한 구성으로, 컨베이어 기반 XRF 검사 스테이션(100)은 예를 들어 대상(Ob1 내지 Ob3)의 플라스틱 재료에 매립된 XRF 마킹 구성의 XRF 스펙트럼 서명을 검출하기 위해 유리하게 사용되고 구성되고 작동 가능할 수 있다. 예를 들어, 대상(Ob1 내지 Ob3)의 플라스틱 재료는 각각 플라스틱에 매립된 하나 또는 그 초과의 원자 원소 마커(atomic element marker)의 미리 결정된 상대 농도로 구성된 각각의 XRF 마킹 구성을 포함할 수 있다(이러한 원자 원소 마커는 또한 본원에서 XRF 원자 원소로 상호 교환적으로 지칭됨). 일반적으로 알려진 바와 같이, 각각의 XRF 마킹 구성의 XRF 스펙트럼 서명은 그 안에 있는 하나 또는 그 초과의 XRF 원자 요소의 미리 결정된 상대 농도와 연관된다(예를 들어, XRF 검출기(들)(124)는 일반적으로 조사된/검사된 대상으로부터의 XRF 반응의 프로파일 스펙트럼을 검출할 수 있는 분광계로서 구성되고 작동 가능하다). 이를 위해, 선험적으로 알려진 것을 이용하고 검출기(들)(124)와 대상(Ob1에서 Ob1)의 바닥 사이의 가능한 작은 거리(d)가 컨베이어 기반 XRF 검사 스테이션(100)은 플라스틱 재료에 매립되고, 방사선(XR)에 응답하여 약한 또는 공기 흡수성 XRF 응답만을 방출하는 적어도 하나의 광 XRF 원자 요소를 포함할 수 있는 XRF 마킹 구성의 스펙트럼 프로파일 검출을 용이하게 한다. XRF 광자의 에너지가 6kev를 초과하지 않고 대상(Ob1)로부터 수 센티미터를 초과하지 않는 거리(d)로부터 상기 XRF 신호를 검출하는 신호를 포함하고, 컨베이어 아래 검출기의 상기 최소 거리(d)는 상기 수 센티미터의 거리를 초과하지 않아 각각의 상기 XRF 마킹 구성의 XRF 스펙트럼 서명의 정확한 검출을 가능하게 한다.
따라서, XRF 검사 시스템(120)의 XRF 검출기(들)(124)는 각각의 검사 구역(들), 예를 들어 R1 내지 R4에서 컨베이어(111)의 각각의 섹션(들)/영역(들) 아래에 위치된다. XRF 검출기(들)(124)는 컨베이어의 상기 섹션 위의 상기 각각의 검사 구역(예를 들어, R1 또는 R2)으로부터 상기 X선-형광 응답 XRF를 검출하도록 구성되고 작동 가능할 수 있으며, 그들과 상기 컨베이어(111)에 의해 검사 구역을 통해 이동되는 대상, 예를 들어, Ob1 사이의 최소 거리 d가 유지되거나 대상의 크기에 관계없이 실질적으로 고정되도록 조정될 수 있다. 일반적으로, X선 또는 감마선 방사 이미터(들)(122)는 컨베이어(111)에 의해 그곳으로 운반될 대상과 검사 영역들의 예를 들어, 위/아래 또는 측면의 어느 곳에나 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 3a의 비제한적 예에서, 선택적인 방사선 이미터(122B 및 122C)는 컨베이어(111) 위에(및 가능하게는 검사 구역(R2 내지 R4)의 위 또는 측면에) 위치하는 것으로 도시되어 있다. 선택적 방사선 이미터(122B 및 122C)는 그들의 방사선이 검사 구역(R2 내지 R4)을 향하도록 배향된다.
컨베이어 기반 XRF 검사 스테이션(100)의 일부 실시예에서, 컨베이어(111) 아래에 위치한 X선 또는 감마선 방사 이미터(들) 중 하나 이상을 갖는 컨베이어 기반 XRF 검사 시스템(100)의 구성에 의해 특별한 이점이 얻어진다. 이는 도면에서 선택적인 방사선 이미터(122A)의 구성에 의해 예시된다. 도시된 바와 같이, 방사선 이미터(122A)는 그의 방사선(ER)이 검사 구역(R1)을 향하도록 배향된다. 그러한 구성에서, 방사선 이미터(122A) 및 XRF 검출기(124A) 둘 다 피검사 대상(Ob1)이 검사 구역(R1)을 통과할 때 컨베이어(111) 및 피검사 대상(Ob1)의 동일한 측으로부터 컨베이어(111) 아래에 위치된다. 이는 XRF 마킹 구성과는 별개로 재료 조성이 상대적으로 상당한 X선 또는 감마선 흡광도를 갖는 다양한 대상의 검사에 특히 이점을 제공하며, 이는 특히 방사선 이미터(122) 및 XRF 검출기(124)가 검사 대상의 반대편에 위치하는 경우에 XRF 검사를 배제할 수 있다.
대상에 존재하여 대상의 XRF 마킹 구성의 XRF 검사를 배제할(preclude) 수 있는 상대적으로 상당한 X선 또는 감마선 흡광도를 갖는 재료/원자-요소는 예를 들어 상대적으로 높은 농도의 예를 들어 1,000ppm 초과 또는 심지어 10,000ppm 초과의 원자 번호 25 이상의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 난연성 물질(non brominated flame retardants material)로 만들어진 Ob1와 같은 대상은 상당한 농도의 브롬(Br)을 포함할 수 있으며, 이는 X선/감마선 방사선(XR)의 상대적으로 높은 흡광도를 특징으로 한다. 또한, 예를 들어 P(인) 및/또는 Al 및/또는 Mg 및/또는 Zn을 고농도로 함유하는 브롬화되지 않은 난연제 재료로 만들어진 대상(Ob1)은 본 발명의 시스템에 의해 검사/식별/분류될 수 있다. 이러한 경우에, 컨베이어(111) 위 또는 측면에 방사선 이미터(122)를 배치하고 컨베이어(111) 아래에 대응하는 XRF 검출기(124)를 배치하면 이미터(122)로부터 방출된 (1차/여기) 방사선 ER의 상당한 흡광도를 초래할 수 있고, 이는 달리 XRF 마킹 구성에 대한 XRF 반응을 유도할 수 있으며, 또한 대상(Ob1)의 XRF 마킹 구성으로부터 XRF 응답 XRF의 상당한 흡광도를 초래할 수 있다. 이러한 경우 XRF 검사의 신호 대 노이즈(Signal-to-Noise) 또는 신호 대 클러터(Signal-to-Clutter)가 열화될(deteriorated) 수 있다.
따라서, 본 발명의 일부 실시예는 SNR의 이러한 열화를 방지/감소하도록 구성 및 작동 가능하며, 상대적으로 중요한 X선 또는 감마선 흡광도를 갖는 재료/원자-요소를 포함하거나 이에 의해 형성되는 대상에 포함된 XRF 마킹 구성의 정확하고 신뢰할 수 있는 검사를 가능하게 한다. 이는 방사선 이미터(122A) 및 XRF 검출기(124A) 모두가 컨베이어(111)의 동일한 측으로부터 컨베이어(111) 아래에 위치하도록 구성하여, 검사 대상(Ob1)이 검사 구역(Rl)을 통과할 때 그것들이 검사 대상(Ob1)의 동일한 측면으로부터 존재하게 됨에 의하여 달성된다. 따라서, 이미터(122A)로부터 대상(Ob1)의 마킹 구성으로부터 XRF 응답(XRF)을 여기/유도하는 지점(들)까지의 방출된 방사선(ER)의 누적 이동 거리에 검출기까지의 XRF 응답(XRF)의 이동 거리를 더한 값은 짧을 수 있으며(예: 총 몇 센티미터 또는 도면에서 약 2*D) 결과적으로 대상을 통과하는 누적 이동 거리는 대상(Ob1)의 크기/직경보다 훨씬 작을 수 있으므로, 이미터(122A)로부터의 X-Ray 또는 Gamma-Ray 방사선(XR)의 흡광도 및 XRF 마킹 구성 이외의 대상 자체의 재료에 의한 XRF 응답(XRF)이 감소될 수 있다. 또한, 컨베이어(111) 아래의 X선 또는 감마선 이미터(122A)의 배치/배열은 검사 구역(R1)을 통해 컨베이어(111)에 의해 이동되는 대상의 바닥면에 매우 근접하게 X선 또는 감마선 이미터(122A)를 배치할 수 있게 하여, 이미터(122A)와 대상 사이의 최소/작은 거리(d)(예를 들어, 수 센티미터 이하의 거리)를 획득할 수 있고, 이 거리(d)는 또한 대상의 크기에 관계없이 이미터의 움직임 없이 실질적으로 고정된 상태로 유지될 수 있다.
컨베이어(111) 아래에 (그 위의 검사 구역으로 지향되는) XRF 검출기(124) 및 가능하게는 X선 또는 감마선 방사 이미터(122A)를 배치하는 데 어려움이 발생할 수 있는데, 이는 종래의 컨베이어가 종종 상당한 XRF 응답을 가질 수 있는 재료, 또는 이미터로부터 X선 또는 감마선 방사선(XR)을 많이 흡수하거나 대상 Ob1로부터 XRF 응답(XRF)를 흡수하는 재료가 있는 재료로 제조된다는 사실에 의해 기인할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 이러한 어려움은 이미터(122)의 1차 X선 또는 감마선 방사선(ER) 및/또는 2차 XRF 응답(XRF)에 대해 높은 흡수성이 아닌(실질적으로 투과) 및/또는 2차 XRF 반응 XRF를 실질적으로 투과하는(transmissive) 재료/원자 요소로 형성된 컨베이어(111)를 이용함으로써 해결된다.
일부 실시예에서, 컨베이어(111)는 XRF의 자체 방출이 약한 알루미늄 합금 메쉬 또는 다른 경금속 또는 탄소 기반 재료와 같은 재료로 형성되거나, 검사 대상 을 마킹하는 데 사용되는 XRF 마킹 구성과 상이한 스펙트럼 영역(spectral regimes)에서 XRF의 자체 방출을 갖는 재료로 형성된다.
대안적으로 또는 부가적으로, 본 발명의 일부 실시예에서, 이러한 어려움은 XRF 방사율이 없거나 낮은 영역을 정의하고 가능하게는 X선 또는 감마선 1차 방사선(ER)의 낮은 흡광도를 갖는 하나 또는 그 초과의 XRF 투명 윈도우(W1 내지 W4)을 갖는 컨베이어(111)의 구성에 의해 해결된다. 따라서, 이들 윈도우(W1 내지 W4)가 검사 구역(들), 예를 들어 R1 내지 R4에 위치할 때, 그들은 실질적으로 XRF 검사를 방해하거나 간섭하지 않는다. XRF 투명 윈도우(W1 내지 W4)는 예를 들어 컨베이어(111)의 공극(void;예: 벨트 또는 롤러 내/사이)에 의해 정의된 간격/구멍(spacings/apertures)으로 구현되거나, 또는 그러한 간격/구멍에 배열된 XRF 흡광도가 없거나 낮은 정의된 재료에 의해 구현될 수 있다. 이와 관련하여 간격 또는 구멍라는 용어는 X선 또는 감마선 여기 방사선(ER)의 파장 범위 및/또는 검사 시스템(120)에 의해 전달되고 식별되도록 지정된 대상의 XRF 마킹 구성으로부터 XRF 응답(XRF)의 예상된 파장에 실질적으로 투과성인 광학 윈도우로서 고려되어야 한다.
이를 위해, 위에서 지시되고 자명하게 도 3b 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 컨베이어(111)는 하나 또는 그 초과의 벨트(112) 또는 롤러 세트(113)를 갖는 하나 또는 그 초과의 컨베이어 트랙(114)을 포함할 수 있고, 하나 또는 그 초과의 벨트(112) 사이 또는 내부(각각 도 3B 및 3C에 도시된 바와 같이) 또는 롤러 세트 사이 또는 내부에(도 3D에 도시된 바와 같이) 하나 또는 그 초과의 간격(공극 또는 XRF 투명 재료)에 의해 위치/규정된 XRF 투명 윈도우(들)(W1)을 가질 수 있다.
예를 들어, 컨베이어(111)는 컨베이어(111)의 벨트 또는 롤러 세트를 운반하는 둘 또는 그 초과의 컨베이어 트랙(114)을 포함할 수 있고, XRF 투명 윈도우(W1 내지 W4) 중 하나 또는 그 초과를 정의하는 간격은 트랙의 벨트 또는 롤러 세트 사이에 위치될 수 있다. 이 경우, 도 3b 및 도 3d에 예시된 바와 같이, 이러한 방식으로 정의된 XRF 투명 윈도우(W1)의 위치는 검사 구역(들)(R1)에 대해 고정될 것이며, 대상(들), 예를 들어 Ob1는 그 위로 통과/이송된다. 대안적으로 또는 추가로 예를 들어 컨베이어의 적어도 하나의 벨트 또는 롤러 세트는 하나 또는 그 초과의 XRF 투명 윈도우(W1 내지 W4)를 정의하는 하나 또는 그 초과의 XRF 투명 구멍으로 구성될 수 있다. 이 경우에, 도 3c에 예시된 바와 같이 그러한 구멍이 가동 벨트에 정의된다면, 구멍에 의해 정의된 XRF 투명 윈도우(W1)의 위치는 검사 구역(들)(R1)에 대해 움직일 수 있을 것이다.
따라서 위에 표시된 대로 XRF 투명 윈도우는 롤러 사이 또는 컨베이어 트랙의 벨트 내 간격/구멍/공극으로 정의되거나 인접한 컨베이어 트랙에 대한 벨트/롤러 세트 사이의 간격/공극/구멍으로 정의될 수 있다. 일부 구현에서 하나 또는 그 초과의 XRF 투명 윈도우는 부분적으로만 XRF 투명하다는 점을 이해해야 하는데, 이는 XRF 투명 윈도우가 정의되는 간격/공극/구멍이 XRF 여기 방사선 빔(들)(ER)의 2D 단면(폭/길이)보다 다소 작은 2D 크기(폭/길이)로 구성되거나 검사 대상에서 XRF 반응 XRF의 유효 단면보다 다소 작은 2D 단면(폭/길이)으로 구성되기 때문이다. 그러나 창을 정의하는 간격/구멍/공극은 컨베이어의 롤러/벨트 사이의 일반적인 간격보다 크므로 간격 근처에 있는 롤러/벨트의 재료와 ER 또는 XRF 빔의 상호 작용의 응답으로서 실질적으로 고정된 강도 및 스펙트럼 프로파일의 감소된 XRF 클러터를 산출한다(yielding).
일부 실시예에서, XRF 검사 스테이션(10, 100)의 분석기(20)는 또한 검사 구역(들)에 의해/위로 운반되는 대상의 시간 적분 XRF 측정을 수행하도록 구성 및 작동 가능한 신호 적분기를 포함한다는 점에 유의해야 한다. 또한, 일부 실시예에서, 검사 스테이션(10, 100)의 제어기(20)는 아래에서 설명되는 바와 같이 검사 세션의 다양한 매개변수/조건을 관리하는 검사 제어기 유틸리티를 포함한다. 이는 검출기(들)가 컨베이어 세그먼트 아래에 위치하는 컨베이어 기반 XRF 스테이션(100)에 대해 더 구체적으로 예시되지만, 본 발명의 이 측면은 이 특정 예로 제한되지 않는다.
따라서, 도 3a의 비제한적인 예에 예시된 바와 같이, 분석기(20)는 신호 적분기(126)를 포함하고 동작 제어기(28)는 각각 검사 시스템(120)에 연결될 수 있거나 그 일부인 검사 시간 제어기(128)를 포함한다. 검사 시간 제어기(128) 및 신호 적분기(126)는 검사 구역(들), 예를 들어 R1 내지 R4를 통해 운반/위로 운반되는 대상(Ob1 내지 Ob3)의 시간 적분 XRF 측정을 수행하도록 구성 및 작동 가능하다.
이와 관련하여, "시간 적분 XRF 측정(time integrative XRF measurement)"이라는 어구는 검사 대상이 하나 이상의 검사 영역(예컨대, 영역 R1 내지 R4)을 통과하고 여기 X선 또는 감마 방사선(ER)에 의해 조사되는 특정 총 시간 기간(연속 기간 또는 간헐 기간)에 걸쳐 수행되는 Ob1과 같은 대상에 대한 XRF 측정을 지정하기 위해 사용되며, 그로부터의 XRF 응답(XRF)은 검출기(124) 중 하나 또는 그 초과에 의해 검출된다. 이 측정 체계는 측정 세션의 총 시간 기간의 서로 다른 시간 슬롯에서 얻은 XRF 응답(XRF)를 함께 합산/통합하여 상이한 시간 슬롯의 개별 XRF 응답의 그것들보다 일반적으로 더 높은 총 신호 대 노이즈 또는 신호 대 클러터 비율을 갖는 총 측정된 XRF 응답을 얻을 수 있다는 의미에서 통합적(integrative)이다. 이것은 예를 들어, 하나의 시간 슬롯에서 XRF 측정으로부터 얻은 XRF 응답(XRF)의 스펙트럼 프로파일이 대상(Ob1)의 XRF 마킹 구성의 실제 응답과 관련된 "신호" 부분과, 예를 들어 방사선(XR)에 반응하여 XRF를 방출하는 다른 재료의 XRF 반응(응답)으로부터 얻은 "노이즈/클러터"를 가질 수 있기 때문이다. XRF 응답(XRF)의 노이즈 부분은 (예를 들어, 대상(Ob1)의 이동 또는 컨베이어(111)의 이동으로 인해 또는 상이한 배경 XRF 응답을 갖는 상이한 검사 구역에서 대상의 검사로 인해) 상이한 시간 슬롯 사이에서 변할 수 있다. 따라서, 대상이 하나 또는 그 초과의 검사 구역에 위치/이동할 때 서로 다른 시간 슬롯에서 얻은 XRF 응답(XRF)의 통합 또는 합산은 일반적으로 각각의 시간 슬롯의 XRF 측정값의 SNR/SCR보다 높은 총 신호 대 잡음 또는 신호 대 클러터를 생성한다.
따라서, 일부 실시예에서, 검사 시간 제어기(128) 및 신호 적분기(126)는 위에 표시된 "시간 적분 XRF 측정" 방식을 구현하도록 구성되고 작동 가능하다. 이를 위해 제어기(128)는 대상(Ob1)이 검사 구역(R1 내지 R4)의 하나 또는 그 초과를 교차하는 시간 슬롯에서만 (대상 Ob1를 검사하기 위한) XRF 검사 세션을 수행하도록 XRF 검사 시스템(120)을 동작시키기 위한 제어 신호를 생성한다. 이를 달성하기 위해, 제어기(128)는 센서(SI)와 같은 데이터 소스 및/또는 Ob1와 같은 검사 대상이 검사 구역(R1 내지 R4) 중 하나 또는 초과를 통과(cross)하는 시간/시간 슬롯을 나타내는 데이터를 제공할 수 있는 다른 데이터 소스에 연결될 수 있다. 센서(SI)는 하나 이상의 검사 영역에서 대상의 위치를 감지하도록 구성되고 작동 가능한 카메라, 근접 센서 또는 임의의 다른 대상 위치 센서일 수 있으며, 대상이 적어도 부분적으로 X-선 또는 감마 방사선 빔(ER)에 의해 커버되는 시간 슬롯/기간을 결정한다. 이러한 센서(SI)는 도 1을 참조하여 전술한 검사 시스템(30)의 일부일 수 있다.
검사 시간 제어기(128)는, 대상(Ob1)이 각각의 영역(R1)을 교차하는(cross) 시간 슬롯(들)에 대한 XRF 측정(들)을 얻기 위해 각각의 방사선 이미터(122A) 및 각각의 영역(R1)과 관련된 각각의 XRF 검출기(124A)를 모두 활성화하거나 활성화를 보장(ensure)하기 위해, 대상의 위치가 예컨대 검사 구역(R1)과 같은 적어도 하나의 검사 구역(R1 내지 R4)을 교차하는 시간(시간 슬롯)과 동기화하여 검사 시스템/유닛(120)를 작동하도록 구성될 수 있다. 이는 대상이 컨베이어에 의해 이동될 때 교차할 수 있는 R1 내지 R4의 하나 또는 여러 검사 구역에 대해 수행될 수 있다.
일부 구현에서, 제어기(128)는 검사 대상(Ob1)이 각각의 영역(R1)을 교차하는 시간 슬롯(들)에 대한 XRF 측정(들)을 얻기 위해 각각의 영역(R1)을 빠져나가는 시간에 각각의 XRF 검출기(124A)의 동작을 비활성화/정지/중지(disable/stop/hal)하도록 구성될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 일부 구현에서, 검사 시간 제어기(128)는 검사 대상(Ob1)이 각각의 영역(R1)을 빠져나가는 시간에 각각의 X선 또는 감마선 이미터(122A)의 동작을 비활성화/정지/중지하도록 구성될 수 있다.
따라서, 서로 다른 시간 슬롯에서 대상에 대한 복수의 XRF 측정치가 XRF 검출기(124A)에 의해 얻어질 수 있고, 이들은 신호 적분기(126)에 의해 적분/합산되어 개별 측정과 비교했을 때 개선된 SNR/SCR을 갖는 전체/적분된 XRF 측정을 산출할 수 있다. 신호 적분기(128)는 XRF 검사 시스템(120)에 연결될 수 있거나 그의 일부이고, 상이한 시간 슬롯에서 대상(Ob1)에 대해 수행된 복수의 XRF 측정으로부터 얻어진 XRF 응답(예를 들어, XRF 스펙트럼 프로파일)을 수신하고(예를 들어, XRF 검출기(들)(124)로부터), 향상된 SNR/SCR을 갖는 전체/통합 XRF 측정을 얻기 위해 이러한 측정들을 통합 또는 합산하도록 구성 및 작동될 수 있다.
전술한 바와 같이, 일부 실시예에서 XRF 검사 스테이션(10, 100)은 외부 XRF 프로세서에 의한 처리를 위해 대상(Ob1)에 대해 수행된 XRF 측정치를 출력하도록 구성 및 작동 가능하다. 대안적으로 또는 부가적으로, 컨베이어가 검사 ㄱ역(들),예컨대, R1에 대해 이동 가능한 XRF 투명 윈도우(들), 예컨대, W1을 포함하는 실시예들에서(예컨대. 컨베이어(111)의 벨트 내에 규정된 XRF 투명 윈도우(들)), 검사 시간 제어기(128)는, 이동 가능한 XRF 투명 윈도우(들), 예컨대, W1이 특정 검사 구역(Rl)을 교차하거나 완전히 그 구역 내에 있는 시간 슬롯에서만 특정 검사 구역에서 XRF 검사를 수행하기 위한 XRF 검사 시스템(120)을 동작시킴으로써 상기의 "시간 통합 XRF 측정" 방식을 구현하도록 구성되고 작동 가능할 수 있다. 이는 컨베이어 또는 컨베이어 벨트의 재료에서 얻을 수 있는 노이즈/클러터 XRF를 줄이기 위한 수단을 제공한다.
이를 달성하기 위해, 제어기(128)는 컨베이어 시스템(110)의 일부일 수 있는 센서(S2), 카메라 또는 컨베이어/벨트의 이동 축을 따라, 제어기(128)에 대한 벨트 위치 또는 적어도 하나의 XRF 투명 창(들), 예를 들어, 여기에 정의된 W1의 위치를 나타내는 감지 데이터를 제공하도록 구성되고 작동 가능한 다른 데이터 소스 또는 벨트 위치 센서와 같은 데이터 소스에 연결될 수 있다. 이어서, 작동 제어기(28)는 다음을 수행하도록 구성되고 작동 가능할 수 있다: 컨베이어/벨트(111)의 위치, 또는 벨트/컨베이어의 이동 축선을 따라 검사 구역(들), 예를 들어 R1에 대한 적어도 XRF-투명 윈도우(W1)의 위치를 나타내는 데이터를 획득하고; XRF 검사 시스템(120), 보다 구체적으로, 상이한 검사 구역들, 예컨대, Rl 내지 R4의 이미터(들)(122) 및 검출기(들)(124)을, XRF-투명 윈도우(W1)의 위치가 각각의 검사 구역(들)을 교차하는 시간의 기간(들)(시간 슬롯)에서 또는 그와 동기화하여 작동시킨다. 예를 들어, 일부 실시예에서 제어기(128)는 XRF 투명 윈도우의 위치가 검사 구역을 가로지르는 기간과 동기화하여 검사 모듈을 작동하고 XRF에 투명하지 않은 벨트의 다른 부분이 검사 구역을 가로지르는 시간에서 검사 모듈의 작동을 비활성화/정지/중지하도록 구성되고; 그리고 이로써 (예를 들어, XRF 검출기(들)(124)로부터) XRF 투명 윈도우(들), 예를 들어, W1이, 검사 구역 R1 내지 R4 중 하나 또는 그 초과에 있고, 따라서 XRF 측정에서의 노이즈/클러터 수준이 감소되는(윈도우(W1)가 아니라 컨베이어 벨트 자체가 검사 구역에 있는 경우에 비해) 상이한 시간 슬롯에서 수행된 복수의 XRF 측정으로부터 얻어진 XRF 응답(예컨대, XRF 스펙트럼 프로파일)을 얻는다.
이러한 XRF 응답(예를 들어, XRF 스펙트럼 프로파일)은 임의의 검사 구역, 예를 들어 R1에서 수행된 복수의 XRF 측정으로부터 얻어지며, 고, 각각의 검사 구역에 있는 노이즈/클러터가 감소되어 SNR/SCR이 개선된 전체/통합 XRF 측정을 얻기 위해 (내부 또는 외부 신호 적분기(126)에 의해 전술한 바와 같이) 통합/합산/평균화될 수 있다.
임의의 검사 구역들,예컨대, R1, 하나는 XRF 투명 윈도우(들)의 위치, 예를 들어 W1이 되는 시간 슬롯에서 하나인 각각의 검사 구역에서(one at the time slots at which the location of the XRF-transparent window(s) e.g., W1 is at the respective inspection region) 수행된 복수의 XRF 측정으로부터 얻어진 이러한 XRF 응답들(예컨대, XRF 스펙트럼 프로파일들)은 (내부 또는 외부 신호 적분기(126)에 의해 전술한 바와 같이) 통합/합산/평균되어 노이즈/클러터가 감소되고 따라서 개선된 SNR/SCR을 갖는 전체/통합 XRF 측정을 얻을 수 있다.
이와 관련하여, 본 발명에 따르면 SNR/SCR의 개선을 위한 "시간 적분 XRF 측정" 방식을 구현하기 위한 상기 2개의 상이한 기술 각각은 다른 기술의 구현과 독립적으로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 즉, 각각의 검사 구역별 측정의 시간 슬롯은 각각의 영역에서 XRF 투명 윈도우(W1)의 위치와 동기화될 수 있거나(예를 들어, 검사 대상(Ob1)의 위치에 관계없이) 각각의 검사 구역에 의한 측정의 시간 슬롯은 각각의 구역에서 대상(Ob1)의 위치와 동기화될 수 있다(예를 들어, XRF 투명 윈도우(W1)의 위치에 관계없이). 그러나, XRF 투명 윈도우(들)이 검사 구역에 대해 가동되는 경우, SNR/SCR의 개선과 노이즈/클러터의 감소에서의 특별한 장점은 노이즈/클러터의 감소 및 SNR/SCR의 개선에서의 특별한 이점은 이들 두 기술을 결합하고 타임 슬롯에서만 R1과 같은 검사 구역에서 XRF 검사를 수행하기 위해 검사 시스템(120)을 작동시키는 본 발명의 시스템(100)의 구현에서 얻어질 수 있으며 시간 슬롯은 검사 구역(R1)에서 위치 대상(Ob1)(또는 적어도 부분/이의 중요한 부분) 및 검사 구역(R1)에서 XRF 투명 윈도우(들)(W1)(또는 적어도 부분/이의 중요한 부분)의 위치 모두에 동기화된다. 이 조합된 체계는 통합 기간 동안 검사 구역(들)(R1)을 가로질러 대상(Ob1)으로부터 도달하는 X선 형광 응답의 스펙트럼 프로파일을 통합할 수 있게 하므로 더 개선된 SNR/SCR을 제공할 수 있으며, 여기서 XRF는 투명 윈도우는, 그 위의 대상과 함께, 검사 구역(들)(R1)을 가로지른다: 이는 이 시간 슬롯 동안 대상이 작동된 검사 구역, 예를 들어, R1 내에 있기 때문이고, 이 동안, 컨베이어 또는 벨트(111)의 재료와 XRF 여기 방사선(XR)의 상호 작용이 감소되거나(크기/치수 XRF 투명 윈도우(들)(W1)이 검사 구역(R1)보다 작은 경우) 또는 완전히 회피되어 (크기/치수 XRF 투명 윈도우(들)(W1)가 검사 구역(R1)보다 크거나 같은 경우에), 대상(Ob1)으로부터 개선된 XRF 응답을 산출하고 컨베이어(111)로부터 감소된 배경 잡음을 산출한다.
일부 구현에서, 통합 기간의 시간 슬롯은 상기 시간 슬롯 동안 상기 X선 또는 감마선 방사선 빔을 작동할 때 X선 또는 감마선 방사선 빔이 컨베이어 내에 정의된 XRF 투명 윈도우(W1) 내에 완전히 있음을 특징으로 하고, 이는 컨베이어 또는 벨트와 상호 작용하지 않으며 컨베이어 또는 벨트에서 XRF 방출을 유발하지 않는다.
일부 구현에서, 통합 기간의 시간 슬롯은 대상이 각각의 시간 슬롯에서 동안검사되는 검사 구역에서 X선 또는 감마선 방사선 빔에 의해 적어도 부분적으로 덮이도록 대상이 배치되는 것을 추가로 특징으로 한다. 따라서 전체 집적 기간 동안 대상이 X선 형광 응답 XRF를 방출하도록 시간 슬롯을 설정할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 검사 시간 제어기(128)는 컨베이어 시스템(110)에 연결 가능하고 하나 또는 그 초과의 대상의 측정 결과/동시에 따라 컨베이어 시스템(110)의 속도를 동적으로 조정하도록 구성 및 작동 가능하다. 예를 들어, 신호 적분기(126)는 대상이 검사 구역을 통과하는 동안 연속적으로 또는 간헐적으로 특정 대상에 대해 수행된 측정의 상기 표시된 합산/적분을 수행할 수 있다. 따라서, 대상 측정의 SNR/SCR이 증가하는 속도의 예를 나타내는 데이터가 결정될 수 있으며, 측정이 XRF 투명 윈도우를 통해 수행되는지 여부에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 대상이 운반되어 시스템에 의해 검사되는 시간 동안, 신호 적분기(126)는 충분한 정확도/SNR로 대상의 XRF 측정을 얻는 데 필요한 총 시간을 추정할 수 있다. 예를 들어, 신호 적분기(126)는 과거 타임 슬롯/빈에 대해 수집된 총 XRF 측정 데이터를 계속해서 계산/모니터링할 수 있다. 신호 적분기(126)가 획득된 신호(총 카운트)가 너무 약하거나 신호 획득 속도가 느리다고 판단하는 경우, 검사 시간 제어기(126)는 컨베이어(111)의 속도를 늦추도록 구성 및 작동 가능할 수 있어, 대상이 장기간에 걸쳐 검사되도록(즉, 측정 시간 슬롯/빈의 수 증가) 및/또는 X선 또는 감마선 이미터(122)의 전압/전류 또는 그 필터 특성 또는 빔 시준 크기/매개변수를 변경하도록 한다. 반대로, 신호 적분기(126)가 획득된 신호(총 카운트)가 대상의 정확한 검사에 충분하거나 신호 획득 속도가 대상의 정확한 검사를 산출하는 데 필요한 것 이상이라고 결정하는 경우, 검사 시간 제어기(128)는 시스템(100)에 의해 검사 대상의 수율을 향상시키기 위해 컨베이어(111)의 속도를 높이도록 구성되고 작동될 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 대상으로부터의 신호 습득의 속도는 XRF 투명 윈도우를 통해 검사되는지 여부에 종속한다. 따라서, 검사 시간 제어기(128)는 컨베이어(111)의 속도를 동적으로 제어하여 (예를 들어, 대상이 있는) XRF 투명 윈도우가 검사 구역(R1)을 가로지르고 컨베이어의 감소된 배경 클러터/노이즈 및/또는 XRF 투명 윈도우가 검사 구역 내에 있지 않을 때 컨베이어 속도를 높여 검사한다.
XRF 투명 윈도우의 크기/형상 및/또는 상대 배열, 예를 들어 W1 내지 W4에 관해서는, 본 발명의 일부 실시예에서 XRF 투명 윈도우를 정의하는 하나 또는 그 초과의 간격/구멍의 2차원 크기가 각각 하나 또는 그 초과의 이미터(들)(122)에 의해 방출되는 X선 또는 감마선 방사선의 빔 XR 단면의 2차원 크기와 같거나 더 크다는 점에 주목하여야 한다. 이러한 실시예에서, 주 방사선 빔(ER)은 컨베이어(111)의 트랙, 벨트 및/또는 롤러 세트와 상호 작용하지 않고 XRF 투명 윈도우(W1)을 통과할 수 있으므로 컨베이어의 트랙, 벨트 및/또는 롤러로부터의 XRF 응답을 피할 수 있다.
XRF 투명 윈도우, 예를 들어 W1 내지 W4의 형상 및/또는 상대적 배열에 대해, 본 발명의 일부 실시예에서 컨베이어는 내부에 정의되는 하나 또는 그 초과의 XRF 투명 윈도우(W1 내지 W4)(예를 들어, 투명한 구멍 또는 천공)로 형성된 벨트를 포함하고, 검사 구역(들)(R1 내지 R4) 중 하나 또는 그 초과를 가로지르도록 컨베이어(111)의 벨트와 함께 이동할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 그러한 경우에, 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 벨트에 있는 하나 또는 그 초과의 XRF 투명 윈도우(W1 내지 W4)의 2차원 크기는 트랙을 따라 벨트의 이동 방향을 정의하는 축선(D)을 따라 연장된다. 바람직하게는, 윈도우(W1 내지 W4)의 2차원 크기는 축선을 따른 윈도우의 길이가 엑스레이 또는 감마선 방사선의 단면 크기보다 적어도 몇 배 이상 크도록 신장되고, 빔(XR)을 이 축선(V)을 따라 이동시켜, 벨트와 방사선의 감소된 상호작용으로 대상의 위에 표시된 시간 적분 XRF 측정을 수행할 수 있게 한다(예를 들어, 도 3b의 매쉬 벨트의 구성 참조).
컨베이어(111)가 트랙을 따라 이동할 수 있는 벨트를 포함하는 일부 실시예에서, 벨트는 그리드 또는 메쉬로 구성될 수 있고 하나 또는 그 초과의 XRF 투명 윈도우(W1 내지 W4)는 하나 또는 그 초과의 구멍(광학적) 또는 벨트 내의 물리적 천공에 의해 정의될 수 있다. 그러한 정의된 윈도우(W1 내지 W4)의 크기(광학 구멍 또는 물리적 천공)는 경우에 따라 XRF 여기 방사선 빔(XR)의 단면 크기보다 작거나 XRF 응답(XRF)의 예상 단면보다 작을 수 있다. 이렇게 하면 벨트의 메쉬/그리드 재료와 빔의 상호 작용에 대한 응답으로 XRF 클러터가 감소한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 벨트의 메쉬/그리드를 정의하는 주축선(예를 들어, 와이어/로드의 방향)은 벨트(112)의 이동 방향(D)에 대해 대각선 배향으로 정렬된다. 이는 벨트의 메쉬/그리드의 이러한 배향 때문에, 벨트로부터 상기 측정된 XRF 클로터는 검사 구역을 횡단할 때 실질적으로 일정한 강도 및 스펙트럼 프로파일을 가질 수 있다(예를 들어, 항상 벨트가 검사 구역에서 유사한 영역을 점유하기 때문이다). 따라서, 벨트로부터의 노이즈 강도(배경 클러터의 스펙트럼 프로파일임)의 가변성은 감소될 수 있다 - 예를 들어, 검사 구역을 가로질러 상기 벨트가 이동하는 동안 +/-15%의 범위를 초과하지 않도록 고정된다.
일부 구현에서 작동 제어기(28)(예: 검사 시간 제어기(128)) 또는 분석기(20)는 컨베이어(벨트 또는 롤러)에서 예상되는 사전 정의된 XRF 클러터를 나타내는 데이터를 수신하기 위한 기준 데이터 저장소(예: 도 1의 데이터베이스(25))와 같은 기준 데이터 제공자 유틸리티에 연결 가능하다. 작동 제어기(28) 또는 분석기(20)는 검출기에 의해 검출된 XRF 응답을 수신하고 X선-형광 응답으로부터 미리 정의된 XRF 클러터를 차감하여 노이즈/클러터에 대한 신호가 개선된 대상으로부터 X선-형광 응답을 나타내는 데이터를 획득하도록 구성 및 작동 가능할 수 있다.
이제 이미터 및 검출기를 포함하는 검사 시스템의 일부가 컨베이어 시스템의 2개의 컨베이어 사이에 위치하고 센서 유닛이 제공되는 검사 스테이션의 관련 요소를 (투시도 및 측면도를 통해) 개략적으로 예시하는 도 4a 및 도 4b를 참조하고, 검사 유틸리티의 검사 구역(즉, 스폿)을 향해 진행하는 샘플의 존재 및/또는 크기에 대응하는 표시 데이터를 제공하도록 구성된다. 센서 유닛은 또한 XRF 검사 분석기/유틸리티에 의해 마킹을 확인하기 전에 마킹된 대상의 예비 검사를 위해 광학 검사 모듈, 예를 들어 시각, IR 또는 X선 이미징(도면에 구체적으로 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 광학 검사 모듈은 마킹된 대상의 시각적 외관을 검사할 수 있다(예: 마킹이 보이지 않는지 확인). 광학 검사 시스템은 마킹된 대상의 이미지를 데이터베이스에 저장된 대상의 미리 선택된 이미지와 비교함으로써 마킹을 검사할 수 있다. 상기 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 기술된 바와 같은 본 발명의 다양한 특징은 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예에서도 구현될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 컨베이어 기반 XRF 검사 시스템의 개략적인 측면도 및 평면도를 도시하며, 여기에서 이미터 및 검출기를 포함하는 검사 유틸리티는 컨베이어 아래, 보다 구체적으로는 메쉬형 컨베이어 벨트 아래에 위치한다. 이 예에서 센서 유닛은 위에서 설명한 것처럼 검사 구역을 향해 진행하는 샘플의 존재 및/또는 크기에 해당하는 표시 및 데이터를 제공하도록 구성된다. 상술한 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 기술된 바와 같은 본 발명의 다양한 특징은 도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예에서도 구현될 수 있다.
Claims (56)
- 생산 라인에서 진행 중인 대상을 검사하기 위한 X선 분광법(XRS) 검사 스테이션으로서, 상기 XRS 스테이션은:
적어도 하나의 XRS 검사 시스템으로서, 상기 XRS 검사 시스템은 XRS 검사 구역을 규정하고 상기 생산 라인에서 진행하는 동안 상기 검사 구역을 통과하는 상기 대상에 대해 하나 또는 그 초과의 XRS 검사 세션을 수행하고 상기 대상에 대한 XRS 검사 데이터 피스(piece)를 생성하도록 구성 및 작동 가능하고, 상기 XRS 검사 시스템은 적어도 하나의 이미터(emitter) 및 적어도 하나의 검출 유닛을 포함하고, 적어도 하나의 이미터 각각은 X선 또는 감마선 여기(exciting) 방사선을 발생시켜 대상의 적어도 일부를 여기시키고, 적어도 하나의 검출 유닛은 상기 여기 방사선에 대한 상기 대상의 상기 적어도 일부의 응답을 검출하고, 상기 대상의 플라스틱 재료 조성에 매립된(embedded) 마킹의 XRS 서명(signature)을 나타내는 데이터를 포함하는 해당 XRS 검사 데이터 피스를 생성하며, 상기 XRS 서명을 나타내는 상기 데이터는 상기 대상 내의 플라스틱 재료 조성의 하나 또는 그 초과의 조건에 대한 정보를 제공하는, 적어도 하나의 XRS 검사 시스템;
상기 XRS 검사 데이터 피스에 기초하여, 각각의 대상의 식별 데이터와 연관된 대상 상태를 생성하도록 구성 및 작동 가능한, 분석기 유틸리티; 및
대상 상태 데이터에 기초하여, 상기 생산 라인의 분류 스테이션에서 사용하기 위해 상기 대상과 관련된 분류 데이터를 생성하도록 구성 및 작동 가능한 제어 유닛을 포함하는, 검사 스테이션. - 제 1 항에 있어서,
상기 분석기는, 상기 XRS 검사 데이터 피스를 분석하고 각각의 대상 내의 각각의 플라스틱 재료 조성의 기준 마킹을 특징짓는 기준 데이터로부터 상기 XRS 서명을 나타내는 데이터의 편차(deviation)를 결정하고; 미리 결정된 판단기준에 따라 상기 편차를 분석하고 상기 대상 상태 데이터를 결정하도록 구성 및 작동 가능한, 검사 스테이션. - 제 1 항에 있어서,
상기 분석기는, 상기 XRS 검사 데이터 피스를 분석하고 각각의 대상 내의 각각의 플라스틱 재료 조성의 기준 마킹을 특징짓는 기준 데이터로부터 상기 XRS 서명을 나타내는 상기 데이터의 편차를 결정하고; 대응하는 대상 상태를 나타내는 데이터를 중앙 제어 시스템으로부터 수신하기 위한 요청으로서 상기 중앙 제어 시스템에 상기 편차를 나타내는 데이터를 통신하고(communicate); 상기 중앙 제어 시스템으로부터 상기 대상 상태를 나타내는 상기 데이터의 수신에 응답하여, 상기 분류 데이터를 생성하도록 제어 유닛을 작동시키는 것을 수행하도록 구성 및 작동 가능한, 검사 스테이션. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 분석기는 식별된 XRS 서명의 편차를 나타내는 데이터의 머신 러닝 기반 분석을 수행하도록 구성 및 작동 가능한, 검사 스테이션. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대상 내의 플라스틱 재료 조성의 상기 하나 또는 그 초과의 조건은 플라스틱 재활용 조건을 포함하는, 검사 스테이션. - 제 5 항에 있어서,
상기 플라스틱 재활용 조건은 다음 매개변수 중 하나 또는 그 초과를 포함하며, 상기 매개변수는 상기 플라스틱 재료가 검사 세션 이전에 겪은 재활용 사이클의 수; 재활용 내용의 양; 분자 사슬의 변화; 분자 농도의 변화; 및 제품의 선행 재활용 또는 사용의 결과로 제품 재료에 유입된 이물질의 농도인, 검사 스테이션. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분류 데이터는 상기 플라스틱 재료가 추가로 사용될 수 있는지 여부 및 방법을 나타내는, 검사 스테이션. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 XRS 검사 스테이션에 도착하는 상기 대상에 대한 입력 대상 관련 데이터를 분석하고 상기 하나 또는 그 초과의 XRS 검사 세션을 최적화하기 위한 작동 데이터를 생성하도록 구성 및 작동 가능한 작동 제어기를 더 포함하는, 검사 스테이션. - 제 8 항에 있어서,
상기 입력 대상 관련 데이터는 상기 대상에 대한 기하학적 데이터를 포함하고, 상기 작동 데이터는 상기 XRS 스테이션을 통한 대상 진행 평면에 대한 상기 검사 구역에 대한 위치 데이터를 포함하는, 검사 스테이션. - 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 입력 대상 관련 데이터는 상기 대상의 재료 조성을 나타내는 대상 유형에 관한 데이터를 포함하고, 상기 작동 데이터는 상기 대상 내의 플라스틱 재료 조성에 매립된 예상 마킹에 따라 최적화된 여기 방사선의 스펙트럼 매개변수를 포함하는, 검사 스테이션. - 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 대상 관련 데이터는 특정 유형의 대상에 대한 기하학적 데이터를 포함하여, XRS 스테이션을 통해 진행하는 대상에 대해 상기 XRS 검사 스테이션에서 XRS 검사 시스템의 하나 또는 그 초과의 요소에 대한 위치 데이터를 조정하여 여기 방사선의 하나 또는 그 초과의 매개변수를 최적화하도록 하는, 검사 스테이션. - 제 11 항에 있어서,
최적화될 여기 방사선의 상기 하나 또는 그 초과의 매개변수는 상기 대상 내의 미리 결정된 장소에 적용되는 전력(power) 및 여기 스폿(spot) 크기 중 적어도 하나를 포함하는, 검사 스테이션. - 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 입력 기하학적 데이터는 상기 마킹의 XRS 서명을 식별하기 위해 검사될 플라스틱 층의 두께를 나타내는, 검사 스테이션. - 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동 데이터는 상기 XRS 시스템의 방출(emitting) 유닛 및 검출 유닛의 최적 구성을 나타내는 데이터를 포함하고, 상기 검사 세션에 포함되는 다수의 이미터 및 다수의 검출기와 그들 사이 및 검사 대상에 대한 상대적 수용(accommodation)을 특징으로 하는, 검사 스테이션. - 제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동 데이터는 상기 대상의 상기 XRS 검사 스테이션을 통한 진행 동안 상기 대상과 상기 XRS 검사 시스템 사이의 상대 변위의 최적 속도를 나타내는 데이터를 포함하는, 검사 스테이션. - 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 대상 관련 데이터는 상기 XRS 검사 시스템 상류의 광학 검사 스테이션에서 생성된 광학 데이터를 포함하는, 검사 스테이션. - 제 8 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 대상 관련 데이터는 미리 저장된 사용자 입력 데이터를 포함하는, 검사 스테이션. - 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 XRS 검사 세션은 X선 또는 감마선 여기 방사선에 의해 대상의 적어도 일부를 여기시키고 상기 여기 방사선에 대한 상기 대상의 상기 적어도 일부의 응답을 검출하고, 상기 응답은 상기 대상과의 상기 여기 방사선 상호작용에 의해 유도된 X선 형광(XRF) 또는 X선 회절(XRD)을 나타내는, 검사 스테이션. - 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 검사 구역으로 그리고 이를 통해 상기 대상을 이동시키는 동안 검사되는 대상을 운반하기 위한 표면을 갖는 컨베이어를 더 포함하는, 검사 스테이션. - 제 19 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 XRS 검사 시스템의 상기 검출 유닛은 하나 또는 그 초과의 검출기를 포함하고, 상기 하나 또는 그 초과의 검출기 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 검사 구역과 정렬된 상기 컨베이어의 표면의 세그먼트 아래 위치되어 상기 검사 구역을 통해 상기 컨베이어에 의해 이동되는 상기 대상과 상기 적어도 하나의 검출기 사이의 고정된 원하는 거리를 최소화하거나 유지할 수 있게 하는, 검사 스테이션. - 제 20 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 이미터는 상기 컨베이어 표면의 상기 세그먼트 아래에 위치되고 상기 검사 구역을 향해 상기 여기 방사선을 방출하도록 구성되어, 상기 이미터와 상기 검사 구역을 통해 상기 컨베이어에 의해 이동되는 대상 사이의 원하는 고정된 거리를 최소화하거나 유지할 수 있게 하는 구성; 및
상기 적어도 하나의 이미터는 상기 컨베이어 표면의 상기 세그먼트 위 또는 옆에 위치되고 상기 검사 구역을 향해 상기 여기 방사선을 방출하도록 구성되는 구성;
중 하나를 갖는, 검사 스테이션. - 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨베이어는 상기 여기 방사선에 대한 실질적인 XRS 응답을 갖는 재료를 포함하고, 상기 컨베이어는 상기 컨베이어의 XRF 방사율(emissivity)이 없거나 상대적으로 감소된 대응하는 하나 또는 그 초과의 영역을 규정하는 하나 또는 그 초과의 XRS 투명 윈도우를 규정하도록 구성되는, 검사 스테이션. - 제 22 항에 있어서,
상기 컨베이어는 내부 또는 사이에 하나 또는 그 초과의 간격을 갖는 하나 또는 그 초과의 벨트 또는 롤러 세트를 포함하는 하나 또는 그 초과의 컨베이어 트랙을 포함하고, 상기 하나 또는 그 초과의 벨트 또는 롤러 세트는 상기 XRF 투명 윈도우를 규정하는, 검사 스테이션. - 제 23 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 XRS 투명 윈도우의 2차원 크기는 각각 상기 여기 방사선의 빔 단면의 2차원 크기와 같거나 더 커서 상기 빔이 상기 컨베이어의 트랙, 벨트 및/또는 롤러 세트와 상호 작용하지 않고 상기 XRS 투명 윈도우를 통과할 수 있어 상기 컨베이어의 트랙, 벨트 및/또는 롤러에서 XRS 응답을 피할 수 있는, 검사 스테이션. - 제 24 항에 있어서,
상기 컨베이어는 상기 트랙 중 적어도 하나를 따라 움직일 수 있고 상기 벨트 내에 상기 XRS 투명 윈도우를 규정하는 하나 또는 그 초과의 구멍을 갖는 적어도 하나의 벨트를 포함하여; 상기 하나 또는 그 초과의 구멍은 상기 적어도 하나의 검사 구역을 가로지르도록 상기 컨베이어의 벨트를 따라 이동 가능한, 검사 스테이션. - 제 25 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 구멍의 상기 2차원 크기는 상기 트랙을 따른 상기 벨트의 이동 방향을 규정하는 축선을 따라 세장형이어서, 상기 축선을 따른 상기 구멍의 길이가 상기 축선을 따른 상기 빔의 단면 크기보다 적어도 몇 배 더 커서 상기 검사 구역을 통해 상기 벨트의 표면 상에 운반되는 상기 대상의 시간 적분(integrative) XRF 측정을 수행할 수 있게 하는, 검사 스테이션. - 제 19 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
검사 시간 제어기 및 상기 검사 시스템에 연결 가능한 신호 적분기(integrator)를 더 포함하고, 하기 단계들을 수행함으로써 상기 적어도 하나의 검사 구역을 통해 상기 컨베이어에 의해 이송된 상기 대상의 시간 적분 XRS 측정을 수행하도록 구성 및 작동 가능한 검사 스테이션:
상기 검사 시간 제어기에 의해, 상기 적어도 하나의 검사 구역에 대한 상기 컨베이어의 이동 축선을 따라 상기 컨베이어의 위치를 나타내는 데이터를 획득 및 분석하고, 검사될 대상을 운반하는 컨베이어 세그먼트의 위치가 검사 구역을 가로지르는 기간과 동기화하여 상기 검사 세션을 수행하기 위해 상기 XRS 검사 시스템에 작동 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 신호 적분기에 의해, 상기 대상이 상부에 있는 상기 컨베이어의 상기 세그먼트가 상기 검사 구역을 가로지르는 통합(integration) 기간 중에 상기 대상이 상기 검사 구역을 가로지르는 동안 상기 검출 유닛에 의해 검출되는 상기 XRS 응답의 스펙트럼 프로파일을 통합하여(integrating); 최적화된 신호 대 노이즈 또는 신호 대 클러터 비율을 갖는 상기 대상으로부터 획득된 통합 XRS 응답을 획득하는 단계. - 제 27 항에 있어서,
상기 검사 시간 제어기에 연결 가능하고 상기 컨베이어의 상기 세그먼트의 위치를 나타내는 상기 데이터를 감지하고 제공하도록 구성 및 작동 가능한 위치 센서를 더 포함하는, 검사 스테이션. - 제 19 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨베이어로부터 예상되는 미리 정의된 XRS 클러터를 수신하기 위해 기준 데이터 제공자에 연결될 수 있는 제어기를 더 포함하고, 상기 검출 유닛으로부터, 상기 적어도 하나의 검사 구역으로부터 검출된 상기 검출된 XRS 응답을 수신하고, 상기 대상이 상기 검사 구역에 위치할 때 상기 대상으로부터 상기 XRS 응답을 나타내는 데이터를 획득하기 위해 상기 검출된 XRS 응답으로부터 상기 미리 정의된 XRS 클러터를 빼도록(subtract) 구성 및 작동 가능한, 검사 스테이션. - 제 19 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검사 구역으로부터 검출된 상기 검출된 XRS 응답을 상기 검출 유닛으로부터 수신하며, 상기 검출된 XRS 응답은 상기 대상이 상기 검사 구역에 위치할 때 상기 대상에서 유래하는 XRS 방사선을 나타내고; 상기 대상이 상기 검사 구역을 가로지르는 기간의 적어도 일부에 걸쳐 상기 대상에서 유래하는 XRS 방사선을 통합하도록 구성되고 작동 가능한 제어기를 더 포함하는, 검사 스테이션. - 대상의 X선 분광법(XRS) 검사를 제어하기 위한 제어 시스템으로서,
상기 제어 시스템은 컴퓨터 네트워크에 연결되어 상기 네트워크를 통해 다수의 생산 라인에 있는 복수의 XRS 검사 스테이션과 통신하는 컴퓨터 시스템이고, 중앙 데이터베이스 관리자와 데이터 통신을 하며, 상기 제어 시스템은 다음의 단계들을 수행하도록 구성 및 작동 가능한 제어 시스템:
상기 대상의 식별 데이터와 연관된 대상의 XRS 검사 데이터 피스를 나타내는 입력 데이터에 응답하여, 상기 대상에 매립된 마킹에 대한 특정 XRS 검사 시스템에 의해 식별된 XRS 서명을 나타내는 데이터를 포함하는 상기 XRS 검사 데이터를 분석하기 위해 중앙 데이터베이스에 미리 저장된 데이터를 활용하고, XRS 서명을 나타내는 상기 데이터로부터 도출된 상기 대상 내의 플라스틱 재료 조성의 하나 또는 그 초과의 조건에 기초하여 상기 대상에 대한 대상 상태 데이터를 결정하는 단계;
상기 대상 상태 데이터를 상기 각각의 XRS 스테이션에 통신하는 단계; 및
하나 초과의 XRS 검사 스테이션에서 제공된 관련 대상의 XRS 검사 데이터 피스 분석에 기초하여 상기 데이터베이스의 데이터를 최적화하는 단계. - 생산 라인에서 진행 중인 대상을 검사하기 위한 X선 분광법(XRS) 검사 방법으로서,
상기 생산 라인의 XRS 검사 스테이션에 의해 규정된 검사 구역을 통과하는 대상에 하나 또는 그 초과의 XRS 검사 세션을 적용하고 상기 대상에 대한 XRS 검사 데이터 피스를 생성하는 단계로서, 상기 XRS 검사 세션은 X선 또는 감마선 방사선에 의해 상기 대상의 적어도 일부를 여기하고 상기 대상의 플라스틱 재료 조성에 매립된 마킹의 XRS 서명을 나타내는 데이터를 포함하는 여기 방사선에 대한 상기 대상의 적어도 일부의 응답을 검출하는 단계를 포함하고, XRS 서명을 나타내는 상기 데이터는 상기 대상 내의 플라스틱 재료 조성의 하나 또는 그 초과의 조건에 대한 정보를 제공하는, 단계;
상기 XRS 검사 데이터 피스에 기초하여, 대상 상태 데이터를 결정하고, 각각의 대상의 식별 데이터와 연관된 상기 대상 상태 데이터를 기록하는 단계; 및
기록된 대상 상태 데이터에 기초하여, 상기 생산 라인의 분류 스테이션에서 사용할 분류 데이터를 생성하는 단계를 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 대상 상태를 결정하는 단계는,
상기 XRS 검사 데이터 피스를 분석하고 각각의 대상 내의 각각의 플라스틱 재료 조성의 기준 마킹을 특징짓는 기준 데이터로부터 상기 XRS 서명을 나타내는 데이터의 편차를 결정하는 단계; 및
미리 결정된 판단기준에 따라 상기 편차를 분석하고 상기 대상 상태 데이터를 결정하는 단계를 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 대상 상태를 결정하는 단계는 상기 XRS 검사 데이터 피스를 중앙 제어 시스템에 통신하고 그로부터 대응하는 대상 상태를 수신하는 단계를 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 대상 상태를 결정하는 단계는,
상기 XRS 검사 데이터 피스를 분석하고 각각의 대상 내의 각각의 플라스틱 재료 조성의 기준 마킹을 특징짓는 기준 데이터로부터 상기 XRS 서명을 나타내는 데이터의 편차를 결정하는 단계; 및
중앙 제어 시스템이 미리 결정된 판단기준에 따라 상기 편차를 분석하고 상기 대응하는 대상 상태를 나타내는 데이터를 생성하도록 상기 중앙 제어 시스템에 상기 편차를 나타내는 데이터를 통신하고; 상기 중앙 제어 시스템으로부터 상기 대상 상태 데이터를 수신하는 단계를 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 33 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대상 상태 데이터를 결정하는 단계는 상기 식별된 XRS 서명의 편차를 나타내는 데이터에 머신 러닝 기반 분석을 적용하는 단계를 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대상 내의 플라스틱 재료 조성의 상기 하나 또는 그 초과의 조건은 플라스틱 재활용 조건을 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 37 항에 있어서,
상기 플라스틱 재활용 조건은 다음의 매개변수 중 하나 또는 그 초과를 포함하고, 상기 매개변수는 상기 플라스틱 재료가 검사 세션 이전에 겪은 재활용 사이클의 수; 재활용 내용의 양; 분자 사슬의 변화; 분자 농도의 변화; 및 제품의 선행 재활용 또는 사용의 결과로 제품 재료에 유입된 이물질의 농도인, XRS 검사 방법. - 제 32 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분류 데이터는 상기 플라스틱 재료가 추가로 사용될 수 있는지 여부 및 방법을 나타내는, XRS 검사 방법. - 제 32 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 XRS 검사 스테이션에 도착하는 상기 대상에 대한 입력 대상 관련 데이터를 분석하는 단계, 및 상기 하나 또는 그 초과의 XRS 검사 세션을 최적화하기 위한 작동 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 40 항에 있어서,
상기 입력 대상 관련 데이터는 상기 대상에 대한 기하학적 데이터를 포함하고, 상기 작동 데이터는 상기 XRS 스테이션을 통한 대상 진행 평면에 대한 상기 검사 구역에 대한 위치 데이터를 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 40 항 또는 제 41 항에 있어서,
상기 입력 대상 관련 데이터는 상기 대상의 재료 조성을 나타내는 대상 유형에 관한 데이터를 포함하고, 상기 작동 데이터는 상기 대상의 플라스틱 재료 조성에 매립된 예상 마킹에 따라 최적화된 여기 방사선의 스펙트럼 매개변수를 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 40 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 대상 관련 데이터는 특정 유형의 대상에 대한 기하학적 데이터를 포함하여, XRS 스테이션을 통해 진행하는 대상에 대해 상기 XRS 검사 스테이션에서 XRS 검사 시스템의 하나 또는 그 초과의 요소에 대한 위치 데이터를 조정하여 여기 방사선의 하나 또는 그 초과의 매개변수를 최적화할 수 있도록 하는, XRS 검사 방법. - 제 42 항 또는 제 43 항에 있어서,
최적화될 여기 방사선의 상기 하나 또는 그 초과의 매개변수는 상기 대상 내의 미리 결정된 장소에 적용되는 전력 및 여기 스폿 크기 중 적어도 하나를 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 43 항 또는 제 44 항에 있어서,
상기 입력 기하학적 데이터는 상기 마킹의 XRS 서명을 식별하기 위해 검사될 플라스틱 층의 두께를 나타내는, XRS 검사 방법. - 제 41 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동 데이터는 상기 XRS 시스템의 방출 유닛 및 검출 유닛의 최적 구성을 나타내는 데이터를 포함하고, 상기 검사 세션에 포함되는 다수의 이미터 및 다수의 검출기와 그들 사이 및 검사 대상에 대한 상대적 수용를 특징으로 하는, XRS 검사 방법. - 제 41 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동 데이터는 상기 대상의 상기 XRS 검사 스테이션을 통한 진행 동안 상기 대상과 상기 XRS 검사 시스템 사이의 상대 변위의 최적 속도를 나타내는 데이터를 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 41 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 대상 관련 데이터는 상기 XRS 검사 시스템 상류의 상기 제조 라인의 광학 검사 스테이션에서 생성된 광학 데이터를 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 41 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 대상 관련 데이터는 미리 저장된 사용자 입력 데이터를 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 32 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 XRS 검사 세션은 X선 또는 감마선 여기 방사선에 의해 대상의 적어도 일부를 여기시키고 상기 여기 방사선에 대한 상기 대상의 상기 적어도 일부의 응답을 검출하고, 상기 응답은 상기 대상과의 상기 여기 방사선 상호작용에 의해 유도된 X선 형광(XRF) 또는 X선 회절(XRD)을 나타내는, XRS 검사 방법. - 제 32 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검사 대상은 상기 적어도 하나의 검사 구역으로 그리고 이를 통해 상기 대상을 이동시키는 컨베이어의 표면 상에 위치하는, XRS 검사 방법. - 제 51 항에 있어서,
상기 응답의 검출은 상기 적어도 하나의 검사 구역과 정렬된 컨베이어 표면의 세그먼트 아래에 적어도 하나의 XRS 검출기를 위치시키는 것을 포함하여, 검사 구역을 통해 상기 컨베이어에 의해 이동되는 대상과 상기 적어도 하나의 검출기 사이의 고정된 원하는 거리를 최소화하거나 유지할 수 있게 하는, XRS 검사 방법. - 제 51 항 또는 제 52 항에 있어서,
다음 단계들을 수행함으로써 적어도 하나의 검사 구역을 통해 상기 컨베이어에 의해 운반되는 상기 대상의 시간 적분 XRS 측정을 수행하는 단계를 더 포함하는, XRS 검사 방법:
상기 적어도 하나의 검사 구역에 대한 상기 컨베이어의 이동 축선을 따라 상기 컨베이어의 위치를 나타내는 데이터를 획득 및 분석하고, 검사될 대상을 운반하는 컨베이어 세그먼트의 위치가 검사 구역을 가로지르는 기간과 동기화하여 상기 검사 세션을 수행하기 위해 작동 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 대상이 상부에 있는 상기 컨베이어의 상기 세그먼트가 상기 검사 구역을 가로지르는 통합 기간 중에 상기 대상이 상기 검사 구역을 가로지르는 동안 검출되는 상기 XRS 응답의 스펙트럼 프로파일을 통합하여; 최적화된 신호 대 노이즈 또는 신호 대 클러터 비율을 갖는 상기 대상으로부터 획득된 통합 XRS 응답을 획득하는 단계. - 제 53 항에 있어서,
상기 컨베이어의 상기 세그먼트의 위치를 나타내는 데이터를 감지하고 제공하는 단계를 더 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 51 항 내지 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨베이어로부터 예상되는 미리 정의된 XRS 클러터를 포함하는 기준 데이터를 수신하는 단계, 상기 적어도 하나의 검사 구역으로부터 검출된 상기 검출된 XRS 응답을 수신하는 단계, 및 상기 대상이 상기 검사 구역에 위치할 때 상기 대상으로부터 XRS 응답을 나타내는 데이터를 획득하기 위해 상기 검출된 XRS 응답으로부터의 미리 정의된 XRS 클러터를 빼는 단계를 더 포함하는, XRS 검사 방법. - 제 51 항 내지 제 55 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검사 구역으로부터 검출된 상기 검출된 XRS 응답을 수신하며 상기 검출된 XRS 응답은 상기 대상이 상기 검사 구역에 위치할 때 상기 대상에서 유래하는 XRS 방사선을 나타내는 단계; 및 상기 대상이 검사 구역을 가로지르는 기간의 적어도 일부에 걸쳐 상기 대상에서 유래하는 XRS 방사선을 통합하는 단계를 더 포함하는, XRS 검사 방법.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IL279615 | 2020-12-20 | ||
| IL27961520 | 2020-12-20 | ||
| US202163141099P | 2021-01-25 | 2021-01-25 | |
| US63/141,099 | 2021-01-25 | ||
| PCT/IL2021/051482 WO2022130376A1 (en) | 2020-12-20 | 2021-12-13 | Xrs inspection and sorting of plastic containing objects progressing on production line |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230127253A true KR20230127253A (ko) | 2023-08-31 |
Family
ID=79165027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237024581A KR20230127253A (ko) | 2020-12-20 | 2021-12-13 | 생산 라인에서 진행 중인 플라스틱 함유 대상의 xrs검사 및 분류 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240035989A1 (ko) |
| EP (1) | EP4264244A1 (ko) |
| JP (1) | JP2024506677A (ko) |
| KR (1) | KR20230127253A (ko) |
| AU (1) | AU2021399285A1 (ko) |
| CA (1) | CA3205936A1 (ko) |
| IL (1) | IL303909A (ko) |
| WO (1) | WO2022130376A1 (ko) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9630348B2 (en) * | 2013-05-13 | 2017-04-25 | Dialogr Systems, Llc | Detection in thermoplastics |
| CN107735676B (zh) | 2015-04-02 | 2021-04-06 | 索雷克核研究中心 | 用于认证标记了xrf标记的对象的xrf装置和方法 |
| US10207296B2 (en) | 2015-07-16 | 2019-02-19 | UHV Technologies, Inc. | Material sorting system |
| CN109844509B (zh) | 2016-06-21 | 2021-10-26 | 索雷克核研究中心 | Xrf分析仪、识别被标记物体的方法、分拣系统和分拣方法 |
| US9787366B1 (en) | 2016-06-29 | 2017-10-10 | Intel Corporation | Near field communication detection in wireless charging systems |
| KR102426344B1 (ko) | 2016-09-19 | 2022-07-27 | 소레크 뉴클리어 리서치 센터 | 샘플을 식별하는 ｘｒｆ 시스템과 방법 |
| AU2019361327B2 (en) * | 2018-10-18 | 2023-11-09 | Security Matters Ltd. | System and method for detection and identification of foreign elements in a substance |
| IT201900004671A1 (it) * | 2019-03-28 | 2020-09-28 | De Tec Tor S R L | Apparato per controllo qualità in linee di produzione, corrispondente procedimento e prodotto informatico |
-
2021
- 2021-12-13 AU AU2021399285A patent/AU2021399285A1/en active Pending
- 2021-12-13 EP EP21834945.4A patent/EP4264244A1/en active Pending
- 2021-12-13 IL IL303909A patent/IL303909A/en unknown
- 2021-12-13 US US18/258,450 patent/US20240035989A1/en active Pending
- 2021-12-13 WO PCT/IL2021/051482 patent/WO2022130376A1/en active Application Filing
- 2021-12-13 KR KR1020237024581A patent/KR20230127253A/ko unknown
- 2021-12-13 JP JP2023548858A patent/JP2024506677A/ja active Pending
- 2021-12-13 CA CA3205936A patent/CA3205936A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2024506677A (ja) | 2024-02-14 |
| US20240035989A1 (en) | 2024-02-01 |
| AU2021399285A1 (en) | 2023-07-13 |
| WO2022130376A1 (en) | 2022-06-23 |
| CA3205936A1 (en) | 2022-06-23 |
| EP4264244A1 (en) | 2023-10-25 |
| IL303909A (en) | 2023-08-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8014493B2 (en) | Method and devices for assessing the threat status of an article at a security check point | |
| US7982876B2 (en) | Apparatus and method for inspecting a stream of matter by light scattering inside the matter | |
| EP0852717B1 (en) | Detecting contraband by employing interactive multiprobe tomography | |
| CA2651728C (en) | Tray for use in assessing the threat status of an article at a security check point | |
| EP2435819B1 (en) | Method for the identification of materials in a container | |
| US20010033636A1 (en) | Method and apparatus for determining a material of a detected item | |
| US20060104414A1 (en) | Combinatorial contraband detection using energy dispersive x-ray diffraction | |
| JP2006084275A (ja) | 爆発物等の探知方法および装置 | |
| US10586324B2 (en) | Inspection devices and methods for inspecting a container | |
| EP2335057B1 (en) | Dual energy x-ray transmission method for analysing ores | |
| KR20230127253A (ko) | 생산 라인에서 진행 중인 플라스틱 함유 대상의 xrs검사 및 분류 | |
| US9063061B2 (en) | Detection of an anomaly in a biological material | |
| CN116940833A (zh) | 对生产线上行进的含塑料物体的xrs检查和分拣 | |
| CN115372385A (zh) | 一种多模式智能物流无损检测方法及系统 | |
| CA2319315C (en) | Method and device for identification of a type of material in an object and utilization therefor | |
| CN108548831A (zh) | 检测肉类中脂肪含量的方法和装置 | |
| JP2016090494A (ja) | Ｘ線検査装置 | |
| US20220390390A1 (en) | Material analysis and separation system for the determination of their chemical composition and material analysis and separation method for the determination of their chemical composition | |
| JP2007232742A (ja) | 対象物内部品質測定装置および測定方法 |