NO343444B1

NO343444B1 - Apparat og fremgangsmåte for å inspisere en materialstrøm ved lysspredning i matenalet.

Info

Publication number: NO343444B1
Application number: NO20065520A
Authority: NO
Inventors: Jon Henrik Tschudi; Alain Ferber; Ib-Rune Johansen; Erik Wold; Karl Henrik Haugholt; Jens Petter Wold
Original assignee: Titech Visionsort As
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2019-03-11
Also published as: WO2005106438A1; EP1756551A1; GB0409691D0; JP2007535671A; CA2564648A1; NO20065520L; AU2005238704B2; US7982876B2; JP4824017B2; AU2005238704A1; US20080018892A1

Abstract

Et system (10) for automatisk inspeksjon av en strøm av emner (12) for varierende sammensetning innbefatter en emitteringsinnretning (16) for emittering av et detekteringsmedium, som innbefatter elektromagnetisk stråling med én i hovedsaken konstant intensitet, til en bestrålingssone (I) av strømmen hvor mediet penetrerer en overflate av emnet (12). Bestrålingssonen (I) strekker seg kontinuerlig over i hovedsaken strømmens bredde. Mediet som penetrerer overflaten varieres av emnet (12). Videre innbefatter systemet en mottaksinnretning (32) for mottak av det varierte medium fra emnet (12) i en detekteringssone (D) som i hovedsaken er anordnet separat relativt bestrålingssonen (1), samt en detekteringsinnretning (34) for generering av detekteringsdata i avhengighet av det varierte medium. Arrangementet er slik at ved bruk av systemet (10) kan i det minste en større del av det varierte medium som mottas i mottaksinnretningen (32) være transflektert medium.

Description

Oppfinnelsen vedrører automatisk inspeksjon av stoffer, eksempelvis en automatisk inspeksjon og sortering av enkeltgjenstander med hensyn til kvalitet og/eller ulike sammensetninger.

US 5 419 438 beskriver en sorteringsanordning med et transportbelte for en strøm av tilfeldig anordnede gjenstander, av hvilke noen er post-konsumentplastgjenstander av polyvinylklorid (PVC) mens andre er av polyetylenterftalat (PET). Transportbeltet fører gjenstandene til et bestrålingsområde hvor de bestråles med ultrafiolett lys som induserer post-konsumentgjenstandene av PVC til å emittere fosforescerende lys som vil bestå etter at bestrålingen er avsluttet.

Transportbeltet fører så gjenstandene til en inspeksjonssone som er isolert fra det ultrafiolette lyset. Et videokamera er anordnet for mottak av det fosforescerende lys som emitteres fra post-konsumentgjenstandene av PVC. Andre gjenstander som forekommer i strømmen av post-konsument-plastgjenstander (eksempelvis PET) vil ikke emittere fosforescerende lys og kan derfor skilles fra PVC-gjenstandene.

EP-A-341096 beskriver en fremgangsmåte for utskilling av diamanter fra gangstein/gråberg, hvor partikler av gangsteinen føres langs et belte og bestråles med en laserstråle. Lyset som emitteres fra partiklene blir detektert i to avstandsplasserte optiske moduler. Forskjellene i det detekterte lys relaterer seg til materialets natur, og en enkel mikroprosessor og utstøtingsstråle kan benyttes for utstøting av diamantene i en sorteringsbeholder.

US 3 356 211 beskriver et system for separering av malmpartikler som fortrinnsvis er belagt med et flytende fluorescent materiale. Et ønsket mineral kan skilles fra en verdiløs mengde ved å bestråle malmen slik at en del av den vil emittere med en karakteristisk bølgelengde, og de emitterte stråler avføles. De avfølte stråler benyttes for betjening av midler for separering av malmen i en ønsket og en uønsket del. Den ønskede separeringen kan oppnås ved at man først behandler en mengde av malmen med en væske som fortrinnsvis vil dekke partiklene i én av malmens deler og kan emittere med en karakteristisk bølgelengde når den utsettes for ultrafiolett lys, røntgenstråler eller andre egnede typer av elektromagnetisk bestråling. Den behandlede malmen blir så ført til en separasjonssone hvor en elektromagnetisk bølgeinnretning som reagerer på den karakteristiske bølgelengde, detekterer hvilke partikler som er belagt og hvilke partikler som ikke er belagt.

Avfølingsinnretningen vil aktivere en deflekteringsinnretning som fysisk fjerner de belagte partikler fra mengden av malmpartikler. Belegget kan eventuelt utelates når det dreier seg om naturlig fluorescerende malmer.

GB-A-2 188 727 beskriver et system for sortering av malmpartikler ved at de utsettes for elektromagnetisk bestråling i mikrobølgedelen av spekteret.

Strålingsfrekvensen er lik resonansfrekvensen til vann eller til én eller flere målmineraler eller eventuelt en kombinasjon av slike frekvenser. Den resulterende varmeemisjon, som er karakteristisk for partiklene, blir deflektert med eksempelvis en infrarød detektor og analysert. Partikler som har en ønsket varmeemisjonskarakteristikk skilles fra andre partikler som ikke har en slik karakteristikk.

US 5 894 345 beskriver et optisk system for detektering av feil i form av sprekker i et keramisk substrat eller et sintret metallprodukt. Systemet innbefatter en lyskilde for emittering av lysstråler for belysning av en gjenstand slik at lysstrålene vil danne en stiplet linje på gjenstanden. Lysstrålene rettes mot gjenstandens overflate på en slik måte at deres intensiteter vil skille seg fra hverandre på overflaten.

Systemet innbefatter videre et målearrangement som måler endringer i intensiteten til det lys som emitteres fra overflaten på den inspiserte gjenstanden og som har entret og delvis gått gjennom gjenstanden.

EP 0909948 beskriver en prosess for å inspisere harde treoverflater for sprekker, særlig hårtynne sprekker, med det formål å pålitelig og utvetydig detektere slike sprekker ved hjelp av ikke-destruktiv testing av treoverflaten. Prosessen omfatter å belyse et smalt, langstrakt første parti av overflaten og overvåke et parallelt smalt langstrakt andre parti for å se etter reflektert lys. De to partiene beveges over treoverflaten med en fast korrelasjon på tvers av den retningen de strekker seg i og deteksjon av lys i det andre partiet tas som bevis på en sprekk.

US 3 976 384 beskriver et optisk detekteringsapparat for deteksjon av defekter i tømmer.

EP 0776257 er et eksempel på fastsettelse av materialkarakteristikker.

Ifølge et inventivt aspekt foreslås det en anordning for automatisk inspisering av en strøm av stoffer for varierende sammensetning, innbefattende en emitteringsinnretning for emittering av et detekteringsmedium, hvilket medium innbefatter elektromagnetisk stråling med en i hovedsaken konstant intensitet, til en bestrålt sone av nevnte strøm hvor mediet penetrerer en overflate av stoffet, hvilken bestrålte sone strekker seg kontinuerlig over i hovedsaken strømmens bredde, hvilket medium som penetrerer overflaten varieres av stoffet, en mottaksinnretning for mottak av det varierte medium som har sitt utspring fra stoffet, i en detekteringssone som i hovedsaken er atskilt fra den bestrålte sonen, og en detekteringsinnretning for generering av detekteringsdata i avhengighet av det varierte medium, idet arrangementet er slik at ved bruk av anordningen kan i det minste en større del av det varierte medium mottatt i mottaksinnretningen være transflektert medium.

Ifølge et andre inventivt aspekt foreslås det en fremgangsmåte for automatisk inspisering av en strøm av stoffer for varierende sammensetning, innbefattende emittering av et detekteringsmedium, hvilket medium innbefatter elektromagnetisk stråling med en i hovedsaken konstant intensitet, for derved å bestråle en sone av den nevnte strøm, hvilken sone strekker seg kontinuerlig over i hovedsaken strømmens bredde, for derved å penetrere en overflate av stoffet med detekteringsmediet i bestrålingssonen, idet mediet varieres av stoffet, mottak i en mottaksinnretning av det varierte medium som kommer fra stoffet, idet i det minste en større andel av det varierte medium som mottas i mottaksinnretningen vil være transflektert medium, og generering av deteksjonsdata i avhengighet av det varierte medium.

Som følge av disse to aspekter kan strømmen av stoffer være relativt bred, hvilket muliggjør en relativt stor inspeksjonshastighet og derved en relativt stor målekapasitet.

Fordelaktig vil det ved å benytte flere sensorer og/eller et skanningssystem, være mulig å innføre et større antall detekteringspunkter.

Detekteringsmediet kan være elektromagnetiske stråler, eksempelvis infrarøde, for detektering av variasjoner i strømmen av stoffer, eksempelvis med hensyn til kvaliteten av matvareprodukter. For at den automatiske inspeksjonen skal kunne gjennomføres på en mest effektiv måte bør stoffene fordeles i strømmen i form av et i hovedsaken enkelt lag.

Fordelaktig føres stoffet gjennom bestrålings- og detekteringssonene på et transportbelte. Alternativt kan stoffet føres gjennom bestrålings- og detekteringssonene ved hjelp av et vibrasjonsbord.

Fordelaktig holdes detekteringssonen i hovedsaken atskilt fra bestrålingssonen ved hjelp av en skjerminnretning, eksempelvis i form av en skjerm, som vil hindre en spredt eller direkte reflektert stråling i å nå detekteringsinnretningen og derved bevirke feilaktige detekteringsdata.

Emitteringsinnretningen er fordelaktig i form av en rad av lamper, slik at bestrålingssonen vil være en belyst sone. Belysningen av bestrålingssonen skjer i en grad som er større enn den bakgrunnsbelysning som vil kunne forekomme i detekteringssonen.

Fordelaktig plasseres emitteringsinnretningen og mottaksinnretningen på samme side av stoffet.

Det som menes med en transfleksjon av mediet er at det emitterte medium vil penetrere stoffet og spres av dette, og at det spredte medium så utspringer stoffet som et transflektert medium som mottas i mottaksinnretningen i hovedsaken samtidig med bestrålingen, slik at sistnevnte innretning bare mottar det medium som har passert inn i og er spredt i stoffet. Særlig gjelder at det transflekterte medium er det medium som har gått gjennom en del av stoffet og er blitt spredt av stoffets interne struktur. Det transflekterte medium har samme bølgelengdeområde som det emitterte medium.

Transfleksjon er en brukbar metode for måling av et stoffs kvalitet, eksempelvis en matvare, idet det måles parametere så som vanninnhold, proteininnhold og sukkerog karbohydratinnhold. Transfleksjon er også nyttig for måling av egenskaper og/eller feil i produktet under overflaten, så som i fisk eller kjøtt, eller på andre områder hvor det er ønskelig å kunne måle egenskaper under overflaten. Eksempler på slike egenskaper kan være lokale inhomogeniteter og anisotropi i materialstrukturen. I forbindelse med måling av matvarekvalitet er fisk, særlig saltet og tørket torsk, et norsk industriprodukt. Akseptering i markedet og prisen vil være avhengig av hvorvidt vanninnholdet er under tillatt grense. En vanninnholdsestimering er således viktig i forbindelse med produksjonen og gjennomføres vanligvis av kvalifiserte arbeidere, sorterere, som foretar en manuell bedømming av vanninnholdet. Den saltede og tørkede torsken har vanligvis et vanninnhold i området fra 40-50 %, og en automatisk inspeksjon og sortering av de ulike kvaliteter vil bedre produksjonsprosessen idet både nøyaktigheten og repeterbarheten av inspeksjonen bedres. Vann har kraftige spektraltrekk i bølgelengdeområdet 900 nm til 1500 nm. Dersom strømmen beveger seg med en hastighet på mellom 1 og 2 m/s, og det benyttes et egnet skanningsarrangement, kan vanninnholdet til den nevnte torsktypen som går gjennom detekteringssonen, bestemmes i løpet av mindre enn 1 sek.

En annen nyttig måleverdi som kan bestemmes ved hjelp av transflektert medium er fettinnholdet i animalsk vev, eksempelvis fettinnholdet i kjøtt og fisk. Videre kan transflektert medium benyttes for detektering av en mulig tilstedeværelse av kontaminerende fremmedlegemer i fiskerogn som skal selges for humant bruk.

Strålene som går inn i stoffet vil spres flere ganger som følge av den interne strukturen i stoffet, og noen av de varierte stråler vil spres tilbake ut fra stoffet, og det er denne varierte stråling som benyttes for analysen. Den mengde variert medium som spres tilbake fra gjenstanden vil vanligvis være meget liten som følge av transmisjons- og refleksjonstap og absorpsjon i stoffet, slik at en pålitelig måling derfor kan være vanskelig. Den banen som strålene følger i stoffet, kan være fullstendig tilfeldig.

For at oppfinnelsen skal forstås skal det nå gis en nærmere beskrivelse av den under henvisning til tegningen, hvor:

Fig. 1 viser et sterkt forenklet bilde av et system for emittering av stråler og måling av transflektert stråling,

Fig. 2 viser skjematisk, i et perspektivriss sett ovenfra, et system for automatisk inspisering av stoffer med bruk av transfleksjon, og

Fig. 3 viser et skjematisk vertikalsnitt gjennom en verifisert versjon av systemet i fig. 2.

Det i fig.1 viste system innbefatter en sonde 1 med en emitteringsinnretning 2 som emitterer et detekteringsmedium i form av stråler B av elektromagnetisk stråling med en i hovedsaken konstant intensitet. Den elektromagnetiske stråling treffer stoffer 4, som her flere ulike lag. Når de inngående stråler B når overflaten til stoffet 4 vil noe av strålingen penetrere stoffets 4 overflate og spres i stoffet 4, med variering som følge av lagene i stoffet 4. Det spredte og varierte medium vil så gå ut fra stoffet 4 gjennom toppoverflaten i form av stråler R. En del av disse strålene fokuseres ved hjelp av et optisk arrangement 6, eksempelvis en linse, til en detekteringsinnretning 8, for generering av deteksjonsdata i avhengighet av den varierte stråling R. Detekteringsinnretningen 8 detekterer bølgelengder i bølgelengdeområdet til det emitterte deteksjonsmedium. Det optiske arrangementet 6 muliggjør at sonden 1 kan plasseres i en avstand fra stoffet 4, slik at det ikke er nødvendig med en kontakt mellom sonden 1 og stoffet 4.

Fig. 2 og 3 viser et system 10 for spektralbedømmelse av stoffer i form av saltet og tørket torsk 12. Torskestoffne 12 er plassert med hudsiden ned på et transportbelte 14 som beveger seg i retningen A. Systemet 10 innbefatter en emitteringsinnretning i form av en rad lamper 16, som fortrinnsvis er høyintensitet-IR-produserende, halogene lamper. Alternativt kan emitteringsmidlet emittere detekteringsmedium i det synlige bølgelengdespektrum. Lampene 16 emitterer detekteringsstråler med en i hovedsaken konstant intensitet i en kanal 18 som begrenses av et takpanel 20, et bunnpanel 22 og sideveggpaneler 24. Samtlige av disse paneler fremstilles fortrinnsvis av sorte metallplater. Detekteringsmedium i form av stråler 26 kanaliseres horisontalt i kanalen 18 mot et sylindrisk fokusspeil 28, fortrinnsvis et metallspeil. Strålene 26 rettes nedover av speilet 28 mot transportbeltet 14 for derved å danne en bestrålingssone med en i hovedsaken konstant intensitet og i form av en belyst sone I som strekker seg i hovedsaken kontinuerlig over transportørens 14 bredde og således over strømmens bredde. Den belyste sonen I er fordelaktig så smal som mulig, slik at det på transportbeltet 14 dannes en relativt tynn linje med belysning, med tilhørende meget liten spredningsstråling.

Systemet 10 kan også, som vist i fig. 2, innbefatte et sylindrisk polygonalt speil 32 med en rotasjonsakse R som strekker seg i retningen A, og en optisk detekteringsinnretning 34. Ved å bruke det roterende polygonale speilet 32 er det mulig å skanne strømmen av stoffer 12 i en bane D som danner en detekteringssone som også strekker seg tvers over i hovedsaken hele bredden til transportbeltet 14 og således over bredden til strømmen av stoffer. Alternativt kan det istedenfor det roterende polygonale speilet benyttes et oscillerende speil for skanning av strømmen av stoffer i banen D. Detekteringssonen D er fordelaktig atskilt fra belysningssonen I i en avstand på fra 0,5 mm til 10 cm, alt avhengig av stoffene som skal analyseres. Det er meget viktig å unngå spredningsstråling i detekteringssonen D fra belysningssonen I fordi et iboende problem ved måling av transflektert medium er det lave signal-støy-forhold, slik at, dersom spredningsstråling skulle nå detekteringssonen D, eksempelvis som reflektert stråling fra belysningssonen I, så vil dette gi alvorlige feil i de oppnådde verdier. I det foreliggende system oppnås undertrykkelsen av spredt stråling ved at det benyttes en fysisk lysstopper i form av en sort eller svertet metallskjerm 36, som ved sin øvre kant er festet til takpanelet 20 og rager i hovedsaken vertikalt ned fra takpanelet 20.

De mest nøyaktige resultater ved måling av transflektert medium oppnås når det i detekteringsinnretningen ikke mottas diffust reflektert lys fra overflaten eller overflatene til de stoffer som inspiseres. Reflektive overflater vil selvfølgelig reflektere detekteringsmedium, hvilket vil kunne gi feil i detekteringsdataene, og skjermen 36 er derfor meget vesentlig når det dreier seg om en inspeksjon av stoffer som har en reflekterende overflate. Dersom det inspiserte stoffet er av en mindre reflekterende type, så vil det i noen tilfeller være mulig å unngå bruken av skjermen 36.

Alternativt kan systemet 10 innbefatte et spektralbildekamera 29 med et hus 30 som vist i fig. 3, istedenfor det skanningsarrangementet som baserer seg på bruk av det roterende polygonale speilet 32 og den optiske detekteringsinnretningen 34 som er vist i fig. 2. Et arrangement med spektralbildekameraet 29 vil innbefatte et optisk dispergeringselement (ikke vist) for derved å muliggjøre samtidig spektralanalyse ved detekteringspunktene langs sonen D.

Ideelt sett bør skjermens 36 bunnkant ha kontakt eller tilnærmet kontakt med toppoverflaten til stoffet 12 på transportøren 14, for derved å sikre en undertrykking av en maksimal mengde spredningsstråling. En slik undertrykkelsesgrad av strålingen vil imidlertid ikke være praktisk og det er tilfredsstillende dersom en hovedandel av spredningsstrålingen undertrykkes.

For at det transflekterte medium skal kunne detekteres på en pålitelig måte, må de inspiserte gjenstander overspenne gapet mellom belysningssonen I og detekteringssonen D slik at analysen av det varierte transflekterte medium vil skje i hovedsaken samtidig med bestrålingen.

Det skal nå særlig vises til den modifiserte versjon av systemet 10 som vist i fig. 3. Der er skjermen 36 ved sin nedre del glidbart forbundet med en innstillbar subskjerm 38 som kan innstilles vertikalt, slik det er vist med den vertikale stiplede pilen 39 i fig. 3. Innstillingen skjer i samsvar med størrelsen av de gjenstander som ligger på transportøren 14. På subskjermen 38 er det montert en sylindrisk linse 40. Det er mulig å ha flere andre skjermarrangementer. Eksempelvis kan subskjermen 38 være automatisk tilpassbar til gjenstandsstørrelsen i strømmen, eller subskjermen 38 kan være delt i individuelt innstillbare elementer, idet hvert slikt innstillbart element har et tilordnet linseelement. Avstanden mellom linsene eller linsene 40 og gjenstandens overflate holdes ideelt sett så konstant som mulig.

Dersom stoffet på transportøren 14 er saltet og røkt torsk, så kan det være fordelaktig å ha en innstillbar subskjerm 38 dersom de relativt flate stykkene har størrelser som varierer i stor grad. Hvis ikke kan subskjermen 38 glidebeveges ned til den nederst mulige stilling (som vist i fig. 3) for undertrykkelse av en tilstrekkelig mengde spredningsstråling.

Dersom stoffet på transportøren 14 har en maksimal høyde som er større enn avstanden mellom transportørens 12 flate og bunnkanten på subskjermen 38 i dennes nederste stilling, så må subskjermen 38 beveges vertikalt oppover slik at disse gjenstandene kan passere, samtidig som man fremdeles kan undertrykke en tilstrekkelig mengde spredningsstråling.

Den sylindriske linsen 40 kan som vist være montert på skjermen 36, i fig. 2, og på subskjermen 38 i fig.3, og variert stråling (illustrert med strålene 42 fra stoffet 12 i detekteringssonen D) vil gå gjennom linsen 40, hvor strålene 42 samles mot det roterende og polygonale speilet 32 eller rettes mot spektralbildekameraet 29, som vist i fig. 3. Den nær infrarøde (NIR) delen av strålene som rettes mot det roterende, polygonale speilet 32, kan da rettes mot detekteringsinnretningen 34 for analyse for bestemmelse av den nødvendige kvalitet som måles, så som vanninnholdet i torsken.

Fordelaktig kan det benyttes en ytterligere sylindrisk linse (ikke vist), eller alternativt en diffraksjonslinse, for å fokusere strålene i det emitterte detekteringsmedium mot en bedre definert, dvs. smalere, belysningssone I.

Fordelaktig kan en slik ytterligere linse være montert på skjermen 36 eller subskjermen 38 på den motsatte siden av der hvor linsen 40 er plassert, slik at fokuseringsavstanden opprettholdes selv om skjermen beveges. Dersom skjermen ikke benyttes kan det være vesentlig å benytte en slik ytterligere linse. En fastgjøring av denne ytterligere linsen til skjermen vil sikre en relativt konstant avstand til stoffet.

Ved bruk, når den saltede og tørkede torsken beveges på transportøren 14, vil den gå gjennom belysningssonen I hvor strålene 26 vil penetrere den øvre overflaten til torsken 12. Strålingen spres i torsken og varieres i samsvar med strukturen i torsken. Noe av den varierte stråling vil gå ut fra den øvre overflaten på torsken i detekteringssonen D og rettes mot det roterende, polygonale speilet 32 gjennom linsen 40.

Det vil være mulig å erstatte det roterende, polygonale speilet 32 med en optisk fiber som skanner frem og tilbake over detekteringssonen D og overfører det transflekterte mediet til detekteringsinnretningen 34.

Detekteringsinnretningen 34 innbefatter fordelaktig enten en strålesplitter- og optisk filterkombinasjon eller et optisk dispersjonselement- og sensorrekkekombinasjon, dersom det benyttes et skannings-detekteringsarrangement som vist i fig. 2.

Alternativt kan det benyttes et optisk dispersjonselement - og en todimensjonal sensorrekkekombinasjon dersom det benyttes et spektralbildekamera som vist i fig.

3, for analysering av den transflekterte stråling samtidig i flere bølgelengder.

Alternativt kan et kamera, eller skanningsarrangementet i fig. 2, kombineres med egnet belysning med ulike bølgelengder istedenfor at det benyttes hvitt lys og filtre eller et dispersjonselement foran detekteringsinnretningen. For et slikt formål kan ett eller flere filtre benyttes ved lampene 16 for derved å tillate at bare visse bølgelengder bestråler belysningssonen I. Eksempelvis kan det benyttes et filterhjul for bestråling av belysningssonen I med detekteringsmedium med utvalgte bølgelengder. Alternativt kan det benyttes egnede lysemitterende dioder for emittering av detekteringsmedium med de utvalgte bølgelengder.

Bestrålingen av belysningssonen kan være statisk, som vist i fig. 2 og 3 med lampene 16, eller den kan være dynamisk, idet det da eksempelvis benyttes en skanningsbelysning. Med et skanningsbelysningsarrangement vil det normalt være nødvendig å synkronisere skanningsbelysningen med skanningen av detekteringssonen. Det vil også kunne være mulig å benytte samme enhet for belysning og detektering.

De dataene som oppnås med detekteringsinnretningen 34 benyttes for tilveiebringelse av et spektralbilde for bedømmelse av de nødvendige parametere, og, dersom strømmen av stoffer 12 på transportøren 14 er enkeltgjenstander, i motsetning til fluider og masselignende materialer, så vil det også kunne være ønskelig å tilveiebringe et todimensjonalt spektralbilde av detekteringssonen D, slik at målinger av den spesifikke parameter som måles kan gjennomføres over et interessant område, tvers over transportørbeltet 14.

Ved å bruke systemet 10 i fig. 3 med statisk belysning kan et spektralbilde tilveiebringes ved hjelp av et spektralbildekamera, eller ved å kombinere ett eller flere linje-skanning-kameraer med egnede optiske filtre slik at derved bare ønskede strålingsbølgelengder detekteres. Et slikt spesielt arrangement medfører den fordelen at man får en bedre spektraloppløsning uten bevegelige deler, men ved NIR er ulempen kostnadene i forbindelse med de todimensjonale infrarød-sensorer og en relativ lav spatial eller romlig oppløsning. Detekteringselementer for det synlige spektrum (elementer som har en følsomhet opptil 1100 nm), kan med linje- og matriseelementer gi god oppløsning med relativt lav kostnad.

Den todimensjonale simuleringen av detekteringssonen D vil automatisk generere et kart med flere distinkte målepunkter fordelt over sonen D, og vil være særlig fordelaktig for større diskrete gjenstander, så som saltet og tørket torsk. Dette fordi det kan oppnås en gjennomsnittsverdi for den parameter som måles. Videre, ved bildedannelse, kan målingene vektes i samsvar med en modell av prøven og grupperes for bedret interpretering, eksempelvis i samsvar med de prøvelokaliseringsmønstrene som benyttes for torsken ved manuell fuktighetsmåling med fullstendig prøvetørking. Disse lokaliseringsmønstrene for prøvetakingen varierer fra land til land, og den automatiske måling-interpretering kan derfor bringes til samsvar med disse prøvelokaliseringsmønstrene.

Detekteringssonen D kan også overvåkes med flere separate spektralmåleenheter, så som punktspektrometre, som hvert er dedikert til et sted i detekteringssonen.

Eksempler på slike sted-detekteringsenheter er enkle strålesplitter/filterdetekteringsenheter, dispersjonselementer og detektorrekkekombinasjoner, og filterhjulenheter. Visse optiske diffraksjonselementer (DOE) kan også gi en billig spektralenhet. I et slikt system kan én enkelt DOE dedikeres til ett av de distinkte målepunktene som er fordelt i sonen D. Et optisk diffraksjonselement (DOE) er en passiv komponent som omstyrer valgte bølgelengder av det innkommende lys til et sett av på forhånd definerte posisjoner i en separat detektor eller detektorrekke. Istedenfor et dedikert punktspektrometer for hvert målepunkt kan antallet individuelle spektrometre reduseres, og ved å tilte spektrometeret kan detektoren skanne deler av detekteringssonen D.

Det vil også være mulig å bruke en rekke eller en matrise av diskrete silisiumdetektorer sammen med filtre eller dispersive elementer for detektering av spesifikke bølgelengder i det synlige og NIR-spektrumsområdet av frekvenser.

Silisiumdetektorer kan benyttes for detektering av elektromagnetisk stråling opptil ca. 1100 nm og egner seg særlig for farge-, vanninnhold- og proteininnholdmålinger.

Et annet alternativ for skanningsarrangementet med det roterende og polygonale speilet 32 er å gjennomføre skanningen av detekteringssonen D ved hjelp av en fiberoptisk multiplekser som innbefatter dedikert fiberoptikk for hvert målepunkt fordelt over detekteringssonen D. Fiberoptikken leder det varierte medium fra de respektive målepunkter i sekvens til detekteringsinnretningen 34.

Det kunne være fordelaktig å måle trasflektert medium også i en andre detekteringssone nedstrøms den første detekteringssonen D, slik at den transflekterte stråling måles i hovedsaken samtidig på to ulike avstander fra belysningssonen I. Dataene som oppnås fra de to detekteringssonene kan kombineres for å vise svekkingen av spektralintensiteten over avstanden, hvorved det muliggjøres en kartlegging av strålingsbanen. Dette kan oppnås på mange måter, eksempelvis ved å benytte en dobbeltlinjedetektor i en skanningsinnretning, ved å bruke to spektralbildekameraer (disse to alternativene måler strålingsintensiteten fra to detekteringssoner som strekker seg over i hovedsaken hele bredden til transportbeltet 14), eller ved å bruke en linjedetektor, eller i det minste én eller annen enkeltdetektor, som måler intensitetssvekkelsen til strålingen i transportbelteretningen A.

Det vil også kunne være nyttig å kombinere transfleksjonsmålinger med refleksjonsmålinger, enten for derved å bedre detekteringen av materialegenskapene eller for å måle overflateegenskaper på stoffene. For fisk vil det eksempelvis være mulig å måle både vanninnholdet (ved hjelp av den transflekterte stråling) og sjekke tilstedeværelsen av overflatemarkeringer, så som blodflekker, samtidig (med reflektert stråling). Dette kan oppnås i systemet 10 ved at det benyttes en andre detekteringsenhet som skanner belysningssonen I i tillegg til den transfleksjonsdetekteringsenhet som skanner detekteringssonen D på den motsatte siden av skjermen 36. Særlig for fisk vil imidlertid refleksjon-spektralmålinger ikke alltid være gode nok, fordi de i sterk grad påvirkes av overflateegenskaper, så som tilstedeværelsen av saltkrystaller, fiskeskjell og overflateegenskaper på finnene.

Når det gjelder sortering av avfallsgjenstander og særlig sortering av plastbeholdere, hvor det er ønskelig å kunne skille beholderne i fraksjoner med ulike farger, kan en pålitelig identifisering av svakt fargede, transparente plastgjenstander by på problemer. For plastflasker som er beregnet for væsker vil det ofte, på sorteringstrinnet, foreligge noe væske igjen i flasken. Denne væskeresten kan forstyrre absorpsjonen av stråling gjennom gjenstanden.

Fargebestemmelsen kan bygge på den stråling som reflekteres fra transportbeltet, hvilket kan gi feilaktige bestemmelser. En måling av den transflekterte stråling vil imidlertid gi en pålitelig farge- og materialidentifisering med klart skille mellom lett fargede plastgjenstander og klare plastgjenstander.

Som nevnt foran i forbindelse med fig. 1 kan transflektert medium benyttes for detektering av lagvariasjoner i stoffet, så som detektering av nylon ”hylser” (gassperrer) i PET-flasker.

Transflektert medium kan også benyttes innenfor medisinen, særlig for gjennomføring av en ikke-invaderende inspeksjon av huden og de umiddelbart under denne liggende vevlag. En pasient kan, i en liggende stilling, føres gjennom belysningssonen I, slik tilfellet er i eksisterende skanningsmaskiner for kropper. Ved en slik anvendelse kan en særlig tilpassbar skjerm 36, så som den med de individuelt innstillbare subskjermer 38 som nevnt foran, benyttes for å tilveiebringe en skjerming som hindrer at reflektert medium fra belysningssonen 1 når detekteringssonen D. Dette fordi store variasjoner, ikke bare av pasientens kroppsstørrelse, men også i den stilling som kroppen kan innta under fremføringen gjennom belysningssonen I. Fordelaktig gjennomføres belysningen ved hjelp av et skannings-belysningsarrangement med en medisinsk sikker laser eller flere kolineære lasere sammen, for derved å tilveiebringe en sone I fra et sted som beveger seg raskt på tvers frem og tilbake over strømmen (dvs. den plattform som pasienten ligger på). Laserstrålen vil gi en meget smal belyst sone, hvilket kan forenkle målingene, med innsensitiv fokusering og reduksjon av den ellers nødvendige tilpassing av skjermen 36. Som beskrevet foran i forbindelse med en skanning-belysning, kan et skanningsdetekteringsarrangement (så som det som er vist i fig. 2) synkroniseres med skanning-belysningen, slik at det derved blir mulig å bruke én enkelt enhet for belysning og detektering. Eksempler på mulige medisinske anvendelsesområder kan være analyse av en pasients oksygeninnhold i blodet, og detektering av skadet/abnormal vevsstruktur under huden.

Det er også mulig å bestråle selve detekteringssonen D med elektromagnetiske stråler for samtidig bestemmelse av reflektert stråling fra detekteringssonen D. De elektromagnetiske stråler som benyttes for bestråling av detekteringssonen kan filtreres, med en optisk filterinnretning, for fjerning av transfleksjonbølgelengdemålespekteret (som bestemmes av den elektromagnetiske stråling som bestråler den bestrålte sone I).

En detektering av transflektert medium kan suplementeres med ytterligere detektering av medium som emitteres fra det stoff som inspiseres og som har en annen bølgelengde enn det detekteringsmedium hvormed det bestråles. Slikt medium kan være det som skyldes at visse materialer ikke eksponeres mot detekteringsmediet, så som detektering av luminescens, fluorescens og fosforescens, som kan bidra til materialidentifisering.

Claims

PATENTKRAV

1. Anordning for automatisk inspeksjon av en strøm av stoffer for varierende sammensetning, innbefattende en emitteringsinnretning for emittering av et detekteringsmedium, innbefattende elektromagnetisk stråling med en i hovedsaken konstant intensitet, til en bestrålt sone av nevnte strøm hvor mediet penetrerer en overflate av stoffet, hvilken bestrålte sone strekker seg kontinuerlig over i hovedsaken strømmens bredde, hvilket medium som penetrerer overflaten varieres av stoffet, en mottaksinnretning for mottak av det varierte medium som utspringer fra stoffet i en detekteringssone som i hovedsaken er atskilt fra den bestrålte sonen, og en detekteringsinnretning for generering av detekteringsdata i avhengighet av det varierte medium, idet arrangementet er slik at ved bruk av anordningen kan i det minste en hoveddel av det varierte medium mottatt i mottaksinnretningen være transflektert medium.

2. Anordning ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at detekteringssonen strekker seg i hovedsaken tvers over strømmens bredde.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2,

k a r a k t e r i s e r t v e d at detekteringssonen innbefatter flere individuelle detekteringspunkter som er fordelt over i hovedsaken detekteringssonens bredde.

4. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at emitteringsinnretningen tjener til emittering av elektromagnetisk stråling som detekteringsmedium, og at detekteringsinnretningen tjener til detektering av intensiteten til den elektromagnetiske stråling som kommer fra detekteringssonen, i hovedsaken samtidig for flere utvalgte bølgelengder.

5. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at emitteringsinnretningen innbefatter én eller flere kilder av elektromagnetisk stråling anordnet for fordeling over strømmen.

6. Anordning ifølge et av kravene 1-4,

k a r a k t e r i s e r t v e d at emitteringsinnretningen er anordnet for emittering av detekteringsmediet i form av en skanningsstråle som skanner bestrålingssonen.

7. Anordning ifølge et av kravene 1-4,

k a r a k t e r i s e r t v e d at emitteringsinnretningen er anordnet for emittering av detekteringsmediet i form av flere skanningsstråler som er innbyrdes kolieære og som kan skanne bestrålingssonen.

8. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at emitteringsmidlene innbefatter en optisk

filterinnretning.

9. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at emitteringsinnretningen og mottaksinnretningen er anordnet på samme side av strømmen.

10. Anordning ifølge krav 9,

k a r a k t e r i s e r t v e d at emitteringsinnretningen og mottaksinnretningen er anordnet under strømmen.

11. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at stoffet føres gjennom bestrålings- og detekteringssonene på et transportbelte.

12. Anordning ifølge et av kravene 1-10,

k a r a k t e r i s e r t v e d at stoffet føres gjennom bestrålings- og detekteringssonene på et vibrasjonsbord.

13. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre innbefatter en fysisk lysstopper for isolering av detekteringssonen relativt bestrålingssonen.

14. Anordning ifølge krav 13,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den fysiske lysstopperen er en skjerm.

15. Anordning ifølge krav 14,

k a r a k t e r i s e r t v e d at skjermen videre innbefatter én eller flere innstillbare subskjermer som er fordelt over i hovedsaken strømmens bredde.

16. Anordning ifølge krav 14 eller 15,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre innbefatter én eller flere sylindriske linser som er montert på skjermen.

17. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at stoffet er animalsk vev.

18. Anordning ifølge krav 17,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det animalske vev er humant vev.

19. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at bestrålingssonen og detekteringssonen er atskilt fra hverandre med en avstand på fra i hovedsaken 0,5 mm til i hovedsaken 10 cm.

20. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at mottaksinnretningen innbefatter et polygonalt speil hvis refleksjonskanter er anordnet om en rotasjonsakse for det polygonale speilet, hvilken rotasjonsakse går i hovedsaken parallelt med en fremføringsretning for strømmen.

21. Anordning ifølge et av kravene 1-19,

k a r a k t e r i s e r t v e d at mottaksinnretningen innbefatter et oscillerende speil.

22. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at detekteringsinnretningen innbefatter en strålesplitter- og optisk filterkombinasjon.

23. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at detekteringsinnretningen innbefatter silisiumdetektorer.

24. Anordning ifølge et av kravene 1-19,

k a r a k t e r i s e r t v e d at mottaksinnretningen innbefatter et spektralbildekamera.

25. Anordning ifølge krav 24,

k a r a k t e r i s e r t v e d at detekteringsinnretningen innbefatter et optisk dispersjonselement- og sensorrekkekombinasjon.

26. Anordning ifølge krav 25 i avhengighet av krav 3,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre innbefatter flere optiske dispersjonselement- og sensorrekkekombinasjoner, idet hvert optiske dispersjonselement er dedikert til ett av de nevnte flere individuelle detekteringspunkter.

27. Anordning ifølge krav 25 eller 26,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det optiske dispersjonselement er et optisk diffraksjonselement som genererer flere spektra.

28. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre innbefatter en andre detekteringssone nedstrøms den førstnevnte detekteringssone.

29. Anordning ifølge krav 28,

k a r a k t e r i s e r t v e d at detekteringsinnretningen er en tolinjedetekteringsinnretning.

30. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre innbefatter en andre detekteringsinnretning for detektering av reflektert elektromagnetisk stråling fra bestrålingssonen.

31. Anordning ifølge et av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre innbefatter en andre emitteringsinnretning for emittering av ytterligere detekteringsmedium som innbefatter elektromagnetisk stråling for bestråling av detekteringssonen, hvilket andre emitteringsmiddel innbefatter en optisk filterinnretning for fra det ytterligere detekteringsmedium å filtrere stråling i transfleksjon-målebølgelengdespekteret, hvilken detekteringsinnretning tjener til bestemmelse av intensiteten til den elektromagnetiske stråling som reflekteres fra deler av strømmen.

32. Fremgangsmåte for automatisk inspeksjon av en strøm av stoffer for varierende sammensetning, innbefattende emittering av et detekteringsmedium, som innbefatter elektromagnetisk stråling med en i hovedsaken konstant intensitet, for bestråling av en sone av den nevnte strømmen, hvilken sone strekker seg kontinuerlig over i hovedsaken strømmens bredde, penetrering av en overflate av stoffet med detekteringsmediet i bestrålingssonen, idet mediet varieres av stoffet, mottak i en mottaksinnretning av det varierte medium som kommer fra stoffet, idet i det minste en hovedandel av det varierte medium mottatt i mottaksinnretningen er transflektert medium, og generering av deteksjonsdata i avhengighet av det varierte medium.

33. Fremgangsmåte ifølge krav 32,

k a r a k t e r i s e r t v e d at mottakingen skjer i hovedsaken samtidig med emitteringen.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 32 eller 33,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det varierte medium som kommer fra stoffet, kommer fra en detekteringssone.

35. Fremgangsmåte ifølge krav 34,

36. Fremgangsmåte ifølge krav 35,

k a r a k t e r i s e r t v e d at detekteringsmediet innbefatter elektromagnetisk stråling som bestråler den nevnte sonen, og at genereringen innbefatter en bestemmelse av intensiteten til den elektromagnetiske stråling som kommer fra detekteringssonen, hvilken bestemmelse gjennomføres for hvert detekteringspunkt, samtidig med hensyn til flere utvalgte bølgelengder.

37. Fremgangsmåte ifølge krav 35 eller 36,

k a r a k t e r i s e r t v e d at detekteringsdata fra de nevnte flere individuelle detekteringspunkter benyttes for tilveiebringelse av en todimensjonal simulering av det stoffet som går gjennom detekteringssonen.

38. Fremgangsmåte ifølge krav 37,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den todimensjonale simuleringen analyseres ved hjelp av bildeinterpretering.

39. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 32-38,

k a r a k t e r i s e r t v e d at detekteringsmediet emitteres i form av en skanningsstråle som skanner den nevnte sonen.

40. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 32-38,

k a r a k t e r i s e r t v e d at detekteringsmediet emitteres i form av flere skanningsstråler som er innbyrdes kolineære og som kan skanne sonen.

41. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 32-40,

k a r a k t e r i s e r t v e d at emitteringen innbefatter en sekvensbestråling av den nevnte sone med detekteringsmedium som har utvalgte bølgelengder.

42. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 34-41,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre innbefatter en føring av stoffet gjennom den nevnte sone og den nevnte detekteringssone.

43. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 34-42,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre innbefatter en isolering av den nevnte sonen relativt detekteringssonen ved hjelp av en skjerm.

44. Fremgangsmåte ifølge krav 43,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre innbefatter en innstilling av skjermen i samsvar med størrelsen av det stoffet som passerer under den.

45. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 32-44,

k a r a k t e r i s e r t v e d at stoffet er animalsk vev.

46. Fremgangsåte ifølge krav 45,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det animalske vev er humant vev.

47. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 32-44,

k a r a k t e r i s e r t v e d at stoffet er plastbeholdere.

48. Fremgangsmåte ifølge krav 47,

k a r a k t e r i s e r t v e d at detekteringsdataene benyttes for å identifisere fargeog/eller materialegenskaper for plastbeholderne.

49. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 34-48,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre innbefatter mottak av, i hovedsaken samtidig med emitteringen, variert medium som kommer fra en andre detekteringssone nedstrøms den førstnevnte detekteringssone.

50. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 32-49,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre innbefatter en generering av ytterligere detekteringsdata i relasjon til elektromagnetisk stråling som reflekteres fra bestrålingssonen.

51. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 34-50,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre innbefatter emittering av ytterligere detekteringsmedium som innbefatter elektromagnetisk stråling, for bestråling av detekteringssonen, filtrering av stråling i transfleksjon-målebølglengdespekteret fra det ytterligere detekteringsmedium, idet genereringen videre innbefatter en bestemmelse av intensiteten til den elektromagnetiske stråling som reflekteres fra deler av strømmen.