WO2000074504A1 - Procede et appareil de detection d'une matiere etrangere dans une matiere premiere - Google Patents

Procede et appareil de detection d'une matiere etrangere dans une matiere premiere Download PDF

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WO2000074504A1
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infrared
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Kiyomi Sato
Tsuyoshi Futamura
Shinzo Kida
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Japan Tobacco Inc.
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    • A24B1/00—Preparation of tobacco on the plantation
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    • G01N21/3577—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing liquids, e.g. polluted water

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for detecting impurities in raw materials.
  • the present invention relates to a foreign substance detection device and a detection method for efficiently detecting various foreign substances, that is, foreign substances, which are mixed in a raw material.
  • Tobacco leaves which are harvested, are transported in various packing forms to the tobacco raw material factory and the cigarette manufacturing factory. After the tobacco leaves are unpacked at these factories, the tobacco leaves are separated for each variety or mixed with tobacco leaves of other varieties. Conveyed as raw material for cigarettes.
  • the video camera photographs the raw material while the raw material is being conveyed, and thereafter, the determination circuit of the detection device detects impurities in the raw material based on the image data obtained by the photographing. More specifically, the determination circuit detects the impurities in the raw material based on the color difference between the tobacco leaf and the impurities.
  • the detection device described above is effective only when the color of the contaminant to be detected is significantly different from the color of the tobacco leaf, and the color of the contaminant is the same color as the tobacco leaf or the tobacco leaf. If it is close to the color of, the detection of contaminants becomes practically impossible.
  • the color of each tobacco leaf is not uniform, and the color of the tobacco leaf varies greatly depending on the quality. Therefore, if the raw material consists of tobacco leaves of different varieties, it is particularly difficult to detect foreign substances in the raw material. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a detection device and a method capable of accurately detecting impurities in a raw material irrespective of a difference in color between the raw material and the foreign matter.
  • the detection device of the present invention is an irradiation device that irradiates inspection light toward a raw material transferred on a conveyor, and a light receiving device that receives inspection light reflected from the raw material. For a plurality of specific wavelength components of the inspection light, the reflection intensity of which is different from that of the inspection light, the reflection intensity of these specific wavelength components is output. And a judgment circuit for detecting impurities in the raw material based on the comparison result.
  • the principle of detecting foreign substances in the present invention is as follows.
  • the test light When the raw material and the foreign substances are irradiated with test light, and the reflectance of the test light reflected by these raw materials and foreign substances, that is, the reflection intensity is measured, the test light
  • the specific wavelength component is based on the fact that the reflection intensity is clearly different between the raw material and the contaminants.
  • inspection light infrared light or laser light can be used.
  • the light receiving device includes extraction means for extracting a specific wavelength component of reflected infrared light from the raw material, The outputted reflection intensity of the specific wavelength component is output.
  • the irradiation device may further include a rotatable polygon mirror.
  • the polygon mirror reflects infrared light from the source toward the raw material on the conveyor, and reflects the reflected infrared light from the raw material to the width of the conveyor. Scan in the direction.
  • the polygon mirror preferably transmits the reflected infrared light to the light receiving device, in which case a compact detector is provided.
  • the irradiation device of the detection device can irradiate the raw material only with a specific wavelength component of the inspection light.
  • the irradiation device includes a source that generates infrared light as inspection light, and extraction means that extracts a specific wavelength component from the infrared light from the source, and the irradiation device includes only the extracted specific wavelength component. Is irradiated on the raw material on the conveyor. If infrared light is used as the inspection light, the infrared heats the raw material. However, when only a specific wavelength component of infrared rays is irradiated to the raw material, the raw material receives less heat energy and prevents the raw material from overheating. As a result, when detecting foreign substances, the raw material is not excessively dried, and the quality of the raw material is maintained.
  • the irradiation device includes cooling means for cooling a source of infrared rays. In this case, heat release from the irradiation equipment is reduced.
  • the detection method of the present invention is performed using the above-described detection device.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a detection device according to a first embodiment for executing a method for detecting impurities.
  • Fig. 2 is a graph showing the reflection characteristics of infrared spectrum obtained from raw materials and various impurities.
  • FIG. 3 is a block diagram specifically showing the determination circuit of FIG. 1,
  • FIG. 4 shows an arrangement of an infrared camera used in the detection device of the second embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the infrared camera of FIG. 4,
  • FIG. 6 is a diagram showing a part of the detection device of the third embodiment
  • FIG. 7 is a diagram showing an arrangement of a line illuminator and an infrared power camera used in the detection device of FIG. 6,
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the infrared camera of FIG. 7,
  • FIG. 9 is a diagram showing a part of the detection device of the fourth embodiment. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the detection device of the first embodiment includes a conveyor 2, and the conveyor 2 transfers the raw material T in the direction of the arrow in FIG.
  • Ingredient T is a mixture of tobacco leaves of multiple qualities and is distributed thinly on conveyor 2.
  • raw material T contains four types of tobacco leaves: native, barre, orient, and yellow.
  • the detection device further includes a light source 4 such as an infrared lamp, and the light source 4 emits infrared light toward the polygon mirror 16.
  • the polygon mirror 16 is arranged above the conveyor 2 and rotates in one direction. The rotation of the polygon mirror 6 deflects the infrared ray emitted from the light source 4 toward the raw material T on the conveyor 2, and the deflected infrared ray scans the entire area of the conveyor 2 in the width direction.
  • the reflected infrared light from the raw material T is also transmitted to the light source 4 via the polygon mirror 6.
  • Half mirror 8 is arranged between light source 4 and polygon mirror 6.
  • No. 1 mirror 8 allows infrared light emitted from light source 4 to pass toward polygon mirror 16, but deflects reflected infrared light from polygon mirror 6 in a predetermined direction.
  • the dichroic mirrors 10 and 12 are half mirrors in the reflected infrared deflection path. They are arranged sequentially from the eight side.
  • the dichroic mirror 110 deflects a part of the reflected infrared light as the first reflected infrared light, and passes the rest toward the dichroic mirror 12.
  • the dichroic mirror 12 deflects a part of the reflected infrared light that has passed through the dichroic mirror 10 as the second reflected infrared light, and passes the rest as the third reflected infrared light.
  • the first to third reflected infrared rays are supplied to the first to third infrared detectors 20, 22, 24 after passing through the first to third bandpass filters 14, 16, 18, respectively. You.
  • the first to third bandpass filters 14, 16, and 18 pass only components of a specific wavelength from the reflected infrared rays and supply them to the corresponding infrared detectors.
  • the first to third infrared ray detectors 20 to 24 convert the level of the corresponding wavelength component, that is, the reflection intensity into an electric signal, and convert these electric signals to the first to third detection signals S 2 , S 3 Is supplied to the judgment circuit 26.
  • the first to third bandpass filters 14, 16, and 18 respectively extract the first to third wavelength components from the reflected infrared rays.
  • the wavelengths of these wavelength components are Selected to be effective in identifying Specifically, the wavelengths of the first to third reflection components are 1200 nm, 1700 nm, and 1940 nm.
  • solid lines T 2 , T 3 , and T 4 indicate the reflection characteristics of the infrared spectrum reflected from the native, barre, orient, and yellow species.
  • FIG. 2 broken lines, dashed lines and dashed lines A, B, and C indicate the reflection characteristics of the infrared spectrum reflected from various contaminants.
  • the reflection characteristics of A, B, and C are based on the characteristics of packaging materials used for packaging tobacco leaves, such as synthetic resin materials that are materials such as strings, urethane foam that forms packaging boxes, and packaging boxes. Obtained from the moisture-proof paper used for the lining.
  • the reflection characteristic of the three-dot chain line D is obtained from the black synthetic rubber forming the conveyor 2 belt.
  • Reflection characteristics T 2 As apparent from FIG. 2, T 3, T 4 is due to the difference in color of the tobacco leaves, have some differences. However, the reflection characteristics ⁇ 1; ⁇ 2, ⁇ 3 , ⁇ 4 shows a similar tendency.
  • the reflection characteristics of the urethane foam and moisture-proof paper B, C when viewed in the third wavelength component, reflection characteristics T have T 2 of tobacco, T 3, can not respectively and clearly distinguishes this T 4
  • the first wavelength component or the second wavelength component can be distinguished from any of the reflection characteristics ⁇ 2 , ⁇ 3 , and ⁇ 4 .
  • FIG. 2 shows a region including the reflectivity of the reflection characteristics ( ⁇ ⁇ , T 2 , T 3 , ⁇ 4 ) of the raw material ⁇ at the first to third wavelength components, that is, a reflection intensity range R lt R Comparing the R 2 and R 3 with the reflection intensities of the first to third wavelength components indicates that it is possible to detect impurities in the raw material T.
  • the determination circuit 26 includes first to third gate circuits 28, 30, and 32. These gate circuits 28, 30, 32 at the input terminal receives the first to third detection signals S 2, S 3 described above respectively, and output terminals of these gate circuits are connected to the OR circuit 34 You.
  • First to third gate circuits 28, 30, 32 has an upper and lower values, respectively, of these upper and lower limit values, the corresponding the corresponding across levels of reflection intensity region R ,, R 2, R 3 This shows the threshold value.
  • the gate circuit 34 If the detection signal S supplied to one gate circuit is out of the allowable range defined between the upper limit and the lower limit of the gate circuit, the gate circuit is turned on by the OR circuit 34. And the OR circuit 34 outputs a rejection signal.
  • the OR circuit 34 when the OR circuit 34 outputs an exclusion signal in response to the ON signal from the first gate circuit 28, the exclusion signal is reflected by the reflection characteristic B in the raw material T. Or indicates the presence of C contaminants.
  • the OR circuit 34 outputs an exclusion signal in response to the ON signal from the second gate circuit 30 or the third gate circuit 32, the exclusion signal is reflected by the reflection characteristic A in the raw material T. , B, or C are present.
  • the rejection signal from the OR circuit 34 is supplied to a rejection device (not shown).
  • This rejection device is disposed in the transfer path of the raw material T downstream of the polygon mirror 16 and detects the raw material T over the entire width of the conveyor 2 when the raw material T containing the foreign material arrives. Both objects are excluded from the transfer route.
  • the determination circuit 26 described above can not only detect the contaminants in the raw material T but also specify the position of the detected contaminants in the width direction of the conveyor 2. More specifically, when a foreign substance is detected by the determination circuit 26, the scanning position of the infrared ray on the conveyor 2, that is, the position of the foreign substance is specified based on the deflection angle of the infrared ray by the polygon mirror 6 described above. You. In this case, the removing device can remove the raw material T around the contaminant together with the contaminant in the width direction of the conveyor 2, and as a result, the amount of the rejected raw material T is reduced.
  • the detection device of the second embodiment has an infrared camera 36 above the conveyor 2, the infrared camera 36 has a field of view covering the entire width of the conveyor 2, and the internal configuration is shown in FIG. It is specifically shown.
  • the infrared camera 36 has a camera lens 38.
  • the camera lens 38 condenses the reflected infrared light from the raw material T on the conveyor 2, The reflected infrared rays are made incident on the dichroic mirror 142.
  • the dichroic mirror 42 passes a part of the reflected infrared light from the camera lens 38 and directs it toward the first bandpass filter 14, while deflecting the rest toward the dichroic mirror 44. Further, the dichroic mirror 44 passes a part of the reflected infrared light from the dich mirror 42 to the second bandpass filter 16 while the rest is directed to the third bandpass filter 18. To deflect.
  • the first to third bandpass filters 14 to 18 extract the first to third wavelength components from the reflected infrared rays, respectively, and the extracted wavelength components are the first to third infrared rays.
  • the light enters the line scanners 50, 52, and 54 via the condenser lens 51, respectively.
  • the first to third infrared line scanners 50 to 54 include a CCD array, which converts the reflection intensity of the incident wavelength component into an electric signal, and converts the electric signal to detection signals S 1 S 2 , S 3 Output as
  • the detection signal S indicates the reflection intensity distribution of the infrared spectrum in the width direction of the conveyor 2.
  • the detection signals from the infrared line scanners 50 to 54 are supplied to a judgment circuit 56 having the same function as the judgment circuit 26 described above.
  • the determination circuit 56 detects foreign substances in the raw material T, and at the same time, specifies the detection position of the foreign substances in the width direction of the conveyor 2 and outputs the position signal. Therefore, the detection device and the detection method of the second embodiment can also accurately detect various contaminants in the raw material T, similarly to the detection device and the detection method of the first embodiment.
  • FIGS. 6 to 8 show a detection device and a detection method according to a third embodiment.
  • the detection device includes a housing 60, and the housing 60 houses an infrared ray generating source 62.
  • Infrared source 62 may include, for example, a halogen lamp, a sodium lamp, or an infrared heater.
  • the infrared light generated from the infrared light source 62 passes through the first to third bandpass filters 64, 66, 68 and is emitted to the corresponding optical fibers 70, respectively.
  • the first to third bandpass filters 64, 66, 68 can receive only each of the above-described first to third wavelength components in infrared light, and Guide to corresponding optical fiber 70.
  • Each optical fiber 70 is optically connected to a joint 72, and two optical fibers 74 extend from the joint 72. Therefore, only three specific wavelength components in the infrared light generated from the infrared light source 62 are guided to the optical fiber 74.
  • the optical fibers 74 extend from the housing 60 toward the conveyor 2, and are optically connected to the line illuminators 76, respectively.
  • the line illuminator 76 is disposed above the conveyor 2, extends in the transverse direction of the conveyor 2, and is separated in the traveling direction of the conveyor 2. Therefore, the line illuminator 76 uniformly irradiates only the three wavelength components of the infrared ray to the raw material T on the conveyor 2, and the raw material T reflects the three wavelength components.
  • the irradiation lines of the two line illuminators 76 are preferably the same.
  • a cooling fan 78 is arranged in the housing 60. When the cooling fan 78 is rotated, the cooling fan 78 generates a flow of outside air passing around the infrared light source 62 inside the housing 60, and such outside air cools the infrared light source 62. I do.
  • an infrared camera 80 is arranged above the conveyor 2.
  • the infrared camera 80 receives the infrared rays reflected from the raw material T, that is, the first to third wavelength components of the infrared light, and based on the reflection intensity of these first to third wavelength components, the contamination in the raw material T The object is detected, and the position of the contaminant is specified.
  • the infrared camera 80 is the same as the infrared camera 36 described above. Although having a similar configuration, FIG. 8 shows the determination circuit 56 of the infrared camera 80 more specifically.
  • the decision circuit 56 has first to third comparators 82, 84, 86, which receive the detection signal S from the corresponding infrared line scanner, and determine the received detection signal as its threshold. Compare.
  • the first comparator 82 is directed to the reflection intensity of the first wavelength, an intermediate reflection intensity, that is, reflection intensity regions (FIG. 2 described above between the contaminant B and tobacco T 4 (See Reference).
  • an intermediate reflection intensity that is, reflection intensity regions (FIG. 2 described above between the contaminant B and tobacco T 4 (See Reference).
  • the comparator 82 outputs an exclusion signal via the OR circuit 88.
  • the exclusion signal output in this case indicates that the detected contaminant is B or C.
  • the second comparator 84 has a second threshold value of the level indicating the tobacco leaf 1 ⁇ regarding the reflection intensity of the second wavelength component. Comes a second detection signal S 2 is greater than the second ⁇ , second comparator 8 4 outputs a rejection signal through the OR circuit 8 8. The exclusion signal output in this case indicates that the detected contaminant is A.
  • the third comparator 8 6 relates the reflection intensity of the third wavelength component has a third threshold level indicating the tobacco T 4. Comes the third detection signal S 3 is smaller than the third threshold value, the third comparator 8 6 outputs a rejection signal through an OR circuit 5 2, rejection signal output in this case, the detection Indicates that the contaminant is B or C.
  • the detection device and the detection method of the third embodiment can accurately detect various contaminants in the raw material T similarly to the first and second embodiments described above. Can be prevented from being thermally degraded. That is, in the case of the third embodiment, since only the first to third wavelength components of infrared rays are irradiated on the raw material T, the raw material T is not overheated. Therefore, the tobacco leaves do not become too dry, and the taste of the tobacco leaves does not deteriorate.
  • the inspection apparatus of the third embodiment includes a line illuminator that independently irradiates the first to third wavelength components of infrared rays to the raw material T, and an infrared camera that forms a pair with each line illuminator.
  • the line illuminators can also be arranged separately from each other in the direction of travel of the conveyor. In this case, each infrared camera does not need a function of extracting a specific wavelength component from the reflected infrared light.
  • FIG. 9 shows a detection device and a detection method of the fourth embodiment.
  • the detection device includes first to third laser projectors 90, 92, and 94. These laser projectors respectively emit first to third laser beams ⁇ 2 and ⁇ 3 having different wavelengths.
  • the first laser light ⁇ i from the first laser projector 90 passes through the eight-three mirrors 96, 98, and is reflected by the total reflection mirror 100 toward the laser line generator 102. You.
  • the laser line generator 1 0 2 is irradiated with the first laser beam lambda t the material T on the conveyor 2.
  • the first and second laser beams ⁇ 2 and ⁇ 3 from the second and third laser projectors 92 and 94 are reflected by the corresponding half mirror and the total reflection mirror 100, and the laser line is generated.
  • the raw material ⁇ ⁇ on the conveyor 2 is irradiated together with the first laser light ⁇ i from the container 102.
  • the first to the first laser beams ⁇ 2 and ⁇ 3 have the same reflection intensity between the raw material ⁇ and various impurities. It goes without saying that the wavelength is selected from the wavelengths that produce a clear difference. Then, also in the case of the detection device of the fourth embodiment, the contaminants in the raw material are detected based on the reflection intensity of the laser beam by the same method as the determination method of the second or third embodiment.
  • the detection device of the fourth embodiment can use a light transmission path composed of a mirror or a lens instead of the optical fibers 14 and 18.
  • the impurities in the raw material ⁇ are detected based on the three wavelength components of the light reflected from the raw material ⁇ .
  • the second contaminants As apparent from FIG. A, B, C, only the S 2 to the first and second detection signal S, or, second and third detection signal S 2.
  • S 3 only Can be detected from
  • the wavelength component of infrared light used for detecting foreign substances is not specified to the above-mentioned wavelengths, that is, 1200 nm, 1700 nm, and 1940 nm. Any wavelength component can be used as long as there is a wavelength component in which a clear difference occurs in the reflection intensity between the raw material and the contaminant.
  • the detection device and detection method of the present invention can be applied to various raw materials such as tobacco leaves of one variety and chopped tobacco obtained by cutting tobacco leaves.

Description

明 細 書
原料中の夾雑物検出装置およびその検出方法 技術分野
本発明は、 原料中に紛れ込んだ種々の異物、 すなわち、 夾雑物を効率良く検 出するための夾雑物検出装置およびその検出方法に関する。 背景技術
収穫物であるたばこ葉は種々の梱包形態にて、 たばこ原料工場ゃシガレツ卜 製造工場に搬入される。 これら工場にて、 たばこ葉の梱包が解かれた後、 たば こ葉は品種毎に分離された状態、 または、 他の品種のたばこ葉と混合された状 態で、 次の工程に向け、 シガレットのための原料として搬送される。
ところで、 搬送過程にある原料には、 たばこ葉の梱包に使用される包材ゃ紐、 または、 包装箱の内張を形成する防湿紙の一部が異物として紛れている場合が ある。 このような異物、 すなわち、 夾雑物は原料の搬送過程にて除去する必要 があり、 このためには、 原料の搬送中、 夾雑物を検出しなければないない。 と くに、 夾雑物がその燃焼時に有毒ガスを発生する合成樹脂系の材質である場合、 このような夾雑物は確実に検出され、 そして、 除去されなければならない。 従来、 夾雑物の検出には、 ビデオカメラを使用した検出装置が知られている。 この検出装置によれば、 ビデオカメラは原料の搬送中、 原料を撮影し、 この後、 検出装置の判定回路は、 前記撮影により得られた画像データに基づき、 原料中 の夾雑物を検出する。 より詳しくは、 判定回路は、 たばこ葉と夾雑物との間の 色彩の相違に基づき、 原料中の夾雑物を検出する。
上述した検出装置は、 検出すべき夾雑物の色彩がたばこ葉の色彩と大きく相 違する場合にのみ有効であり、 夾雑物の色彩がたばこ葉と同色またはたばこ葉 の色彩に近い場合、 夾雑物の検出は事実上不可能となる。
さらに、 たばこ葉は同一品種であっても、 個々のたばこ葉の色彩は一様では なく、 しかも、 たばこ葉の色彩はその品質によっても大きく相違する。 それゆ え、 原料が異なる品種のたばこ葉からなっている場合、 とくに、 原料中の夾雑 物の検出は非常に困難である。 発明の開示
本発明の目的は、 原料と夾雑物との間の色彩の相違によらず、 原料中の夾雑 物を正確に検出することができる検出装置および方法を提供することにある。 本発明の検出装置は、 コンベア上を移送される原料に向けて検査光を照射す る照射機器と、 原料から反射された検査光を受け取る受光機器であって、 原料 と夾雑物との間にてその反射強度に差が生じる検査光の複数の特定波長成分に 関し、 これら特定波長成分の反射強度を出力する、 受光機器と、 原料に固有の 特定波長成分の反射強度と受光機器から出力された反射強度とを比較し、 この 比較結果に基づき、 原料中の夾雑物を検出する判定回路とを備える。
本発明における夾雑物の検出原理は、 原料および夾雑物に検査光を照射し、 そして、 これら原料および夾雑物にて反射された検査光の反射率、 すなわち、 反射強度を測定したとき、 検査光の特定波長成分に関しては、 その反射強度が 原料と夾雑物との間にて明瞭に相違することに基づく。
したがって、 検査光の特定波長成分に関し、 原料に固有の特定波長成分の反 射強度と、 測定された特定波長成分の反射強度とを比較すれば、 原料と夾雑物 とが同色であっても、 原料中の夾雑物の検出が可能となる。
検査光としては、 赤外線やレーザ光を使用することができる。
たとえば、 検出装置の照射機器が赤外線を発生する発生源を含む場合、 受光 機器は、 原料からの反射赤外線の特定波長成分を抽出する抽出手段を含み、 抽 出された特定波長成分の反射強度を出力する。
具体的には、 照射機器は回転可能なポリゴンミラーをさらに含むことができ、 このポリゴンミラ一は発生源からの赤外線をコンベア上の原料に向けて反射 し、 原料からの反射赤外線をコンベアの幅方向に走査させる。 ポリゴンミラー は、 反射赤外線を受光機器に伝達するのが好ましく、 この場合、 コンパクトな 検出装置が提供される。
検出装置の照射機器は、 検査光の特定波長成分のみを原料に照射することが できる。 たとえば、 照射機器は、 検査光としての赤外線を発生する発生源と、 この発生源からの赤外線から特定波長成分を抽出する抽出手段とを含み、 そし て、 照射機器は抽出された特定波長成分のみをコンベア上の原料に照射する。 検査光として赤外線が使用される場合、 赤外線は原料を加熱する。 しかしな がら、 赤外線の特定波長成分のみが原料に照射される場合、 原料が受ける熱ェ ネルギは少なく、 原料の過熱が防止される。 この結果、 夾雑物の検出時、 原料 が乾燥し過ぎることはなく、 原料の品質が維持される。
好ましくは、 照射機器は、 赤外線の発生源を冷却する冷却手段を含む。 この 場合、 照射機器からの熱の放出が低減される。
本発明の検出方法は、 上述の検出装置を使用して実施される。 図面の簡単な説明
第 1図は、 夾雑物の検出方法を実行する第 1実施例の検出装置を示した概略 構成図、
第 2図は、 原料および種々の夾雑物から得られる赤外線スぺクトルの反射特 性を示したグラフ、
第 3図は、 第 1図の判定回路を具体的に示したプロック構成図、
第 4図は、 第 2実施例の検出装置に使用される赤外線カメラの配置を示した 図、
第 5図は、 第 4図の赤外線カメラの構成を示した概略図、
第 6図は、 第 3実施例の検出装置の一部を示した図、
第 7図は、 第 6図の検出装置に使用されるライン照明器および赤外線力メラ の配置を示した図、
第 8図は、 図 7の赤外線カメラの構成を示した図、
第 9図は、 第 4実施例の検出装置の一部を示した図である。 発明を実施するための最良の形態
第 1図を参照すると、 第 1実施例の検出装置はコンベア 2を備え、 コンベア 2は原料 Tを第 1図中矢印方向に移送する。 原料 Tは、 複数品質のたばこ葉の 混合物であり、 コンベア 2上に薄く分布された状態にある。 たとえば、 原料 T は在来種、 バーレ一種、 オリエント種、 そして黄色種の 4種類のたばこ葉を含 む。
検出装置は赤外線ランプ等の光源 4をさらに備え、 光源 4はポリゴンミラ一 6に向け、 赤外線を出射する。 ポリゴンミラ一 6はコンベア 2の上方に配置さ れ、 一方向に回転する。 ポリゴンミラー 6の回転は光源 4から出射された赤外 線をコンベア 2上の原料 Tに向けて偏向し、 そして、 偏向された赤外線はコン ベア 2の幅方向全域を走査する。 一方、 原料 Tからの反射赤外線は同じくポリ ゴンミラー 6を介して光源 4側に伝達される。
光源 4とポリゴンミラー 6との間にはハーフミラー 8が配置されている。 ノ、 一フミラー 8は光源 4から出射された赤外線をポリゴンミラ一 6に向けて通過 させるが、 しかしながら、 ポリゴンミラー 6からの反射赤外線を所定の方向に 偏向させる。
反射赤外線の偏向経路には、 ダイクロイツクミラー 1 0， 1 2がハーフミラ 一 8側から順次配置されている。 ダイクロイツクミラ一 1 0は反射赤外線の一 部を第 1反射赤外線として偏向させ、 その残りをダイクロイツクミラー 1 2に 向けて通過させる。 ダイクロイツクミラー 1 2はダイクロイツクミラー 1 0を 通過した反射赤外線の一部を第 2反射赤外線として偏向させ、 その残りを第 3 反射赤外線として通過させる。
第 1〜第 3反射赤外線は第 1〜第 3バンドパスフィル夕 1 4， 1 6， 1 8を 通過した後、 第 1〜第 3赤外線検出器 2 0 , 2 2 , 2 4にそれぞれ供給される。 第 1〜第 3バンドパスフィルタ 1 4， 1 6， 1 8は、 反射赤外線中から特定波 長の成分のみを通過させ、 対応する赤外線検出器に供給する。 第 1〜第 3赤外 線検出器 2 0〜 2 4は対応した波長成分のレベル、 すなわち、 反射強度を電気 信号に変換し、 これら電気信号を第 1〜第 3検出信号 S 2， S 3として判定 回路 2 6に供給する。
ここで、 第 1〜第 3バンドパスフィルタ 1 4， 1 6 , 1 8は反射赤外線中か ら第 1〜第 3波長成分をそれぞれ抽出し、 これら波長成分の波長は、 原料丁と 夾雑物との識別に有効となるべく選択されている。 具体的には、 第 1〜第 3反 射成分の波長は 1 2 0 0 nm、 1 7 0 0 nm, 1 9 4 0 nmである。
上述した第 1〜第 3反射成分の選択理由は以下のとおりである。
第 2図中、 実線丁ぃ T 2， Τ 3， Τ 4は、 在来種、 バーレ一種、 オリエント種、 黄色種から反射された赤外線スぺクトルの反射特性を示す。
一方、 第 2図中、 破線、 1点鎖線および 2点鎖線の A， B , Cは、 各種の夾 雑物から反射された赤外線スペクトルの反射特性を示す。 具体的には、 A， B， そして、 Cの反射特性は、 たばこ葉の梱包に使用される包材ゃ紐等の材料であ る合成樹脂材、 包装箱を形成するウレタンフォーム、 包装箱の内張に使用され る防湿紙からそれぞれ得られる。 なお、 第 2図中、 3点鎖線の Dの反射特性は コンベア 2のベルトを形成する黒色の合成ゴムから得られる。 第 2図から明らかなように反射特性 T2， Τ3, Τ4は、 たばこ葉の色彩 の相違に起因し、 多少の差異を有する。 しかしながら、 反射特性 Τ1; Τ2， Τ3， Τ4は同様な傾向を示す。
第 1波長成分 （ 1200nm) に着目した場合、 合成樹脂材の反射特性 A (破 線） とたばこ葉の反射特性 Ti Tsとを明瞭に区別するのは困難である。 しか しながら、第 3波長成分に着目した場合、反射特性 Aはたばこ葉の反射特性 Tい Τ2， Τ3， Τ4の何れとも明瞭に区別可能である。
一方、 ウレタンフォームや防湿紙の反射特性 B， Cは、 第 3波長成分でみた とき、 たばこ葉の反射特性 Τい Τ2, Τ3， Τ4のそれぞれと明瞭に区別するこ とはできないが、 しかしながら、 第 1波長成分または第 2波長成分にて、 反射 特性丁ぃ τ2， τ3， τ4の何れとも区別可能である。
したがって、 第 2図は、 第 1〜第 3波長成分での原料 Τの反射特性 （Τ\, T 2, T3, Τ4) の反射率を包含する領域、 すなわち、 反射強度域 Rlt R2, R3 と、 第 1〜第 3波長成分の反射強度とが比較されれば、 原料 T中の夾雑物の検 出が可能であることを示している。
それゆえ、 第 3図に示されているように判定回路 26は、 第 1〜第 3ゲート 回路 28， 30， 32を備えている。 これらゲート回路 28, 30, 32は入 力端子にて、 前述した第 1〜第 3検出信号 S2， S3をそれぞれ受け取り、 そして、 これらゲート回路の出力端子は OR回路 34にそれぞれ接続されてい る。 第 1〜第 3ゲート回路 28, 30， 32は上限値および下限値をそれぞれ 有し、 これら上限値及び下限値は、 対応する反射強度域 R,, R2， R3の両端レ ベルに対応した閾値を示す。
1つのゲー卜回路に供給された検出信号 Sがそのゲート回路の上限値と下限 値との間にて規定される許容域から外れている場合、 そのゲ一卜回路は OR回 路 34にオン信号を出力し、 そして、 OR回路 34は排除信号を出力する。 ここで、 前述の説明から既に明かなように第 1ゲート回路 2 8からのオン信 号を受けて O R回路 3 4が排除信号を出力する場合、 その排除信号は、 原料 T 中に反射特性 Bまたは Cの夾雑物が存在することを示す。 また同様に、 第 2ゲ ―ト回路 3 0または第 3ゲート回路 3 2からのオン信号を受けて O R回路 3 4 が排除信号を出力する場合、 その排除信号は、 原料 T中に反射特性 A， B、 ま たは Cの夾雑物が存在することを示す。
O R回路 3 4からの排除信号は排除装置 （図示しない） に供給される。 この 排除装置は、 ポリゴンミラ一 6よりも下流の原料 Tの移送経路に配置され、 夾 雑物を含む原料 Tが到達したとき、 コンベア 2の幅方向全域に亘る原料 Tをそ の検出した夾雑物ともに移送経路外に排除する。
前述した判定回路 2 6は原料 T中の夾雑物の検出のみならず、 コンベア 2の 幅方向に関し、 検出した夾雑物の位置をも特定することができる。 より詳しく は、 判定回路 2 6にて夾雑物が検出されたとき、 前述したポリゴンミラー 6に よる赤外線の偏向角に基づきコンベア 2上の赤外線の走査位置、 すなわち、 夾 雑物の位置が特定される。 この場合、 排除装置は、 コンベア 2の幅方向に関し、 夾雑物周辺の原料 Tをその夾雑物とともに排除でき、 この結果、 原料 Tの排除 量が低減される。
前述した第 1実施例の検出装置の場合、 原料 Tへの赤外線の伝達と原料 Tか らの反射赤外線の伝達と同一の経路が使用されているので、 コンパク卜な検出 装置が提供される。
つぎに、 第 4図および第 5図は第 2実施例の検出装置および検出方法を示す。 第 2実施例の検出装置は、 コンベア 2の上方に赤外線カメラ 3 6を備え、 赤 外線カメラ 3 6はコンベア 2の全幅をカバ一する撮影視野を有し、 その内部構 成は第 5図に具体的に示されている。 赤外線カメラ 3 6はカメラレンズ 3 8を 有する。 カメラレンズ 3 8はコンベア 2上の原料 Tからの反射赤外線を集光し、 この反射赤外線をダイクロイックミラ一 4 2に入射させる。
ダイクロイツクミラー 4 2は、 カメラレンズ 3 8からの反射赤外線の一部を 通過させて第 1バンドパスフィル夕 1 4に向け、 一方、 残りをダイクロイツク ミラー 4 4に向けて偏向させる。 さらに、 ダイクロイツクミラー 4 4はダイク 口イツクミラー 4 2からの反射赤外線の一部を通過させて第 2バンドパスフィ ル夕 1 6に向け、 一方、 残りを第 3バンドパスフィル夕 1 8に向けて偏向させ る。
前述したように第 1〜第 3バンドパスフィル夕 1 4〜1 8は、 反射赤外線か ら第 1〜第 3波長成分をそれぞれ抽出し、 そして、 抽出された波長成分は第 1 〜第 3赤外線ラインスキャナ 5 0， 5 2， 5 4にそれぞれ集光レンズ 5 1を介 して入射される。
第 1〜第 3赤外線ラインスキャナ 5 0 - 5 4は C C Dアレイを含み、 C C D アレイは入射された波長成分の反射強度を電気信号に変換し、 この電気信号を 検出信号 S 1 S 2, S 3として出力する。 ここで、 検出信号 Sはコンベア 2の幅 方向に関し、 その赤外線スペクトルの反射強度分布を示す。
各赤外線ラインスキャナ 5 0〜5 4からの検出信号は前述した判定回路 2 6 と同様な機能を有する判定回路 5 6に供給される。 判定回路 5 6は、 原料 T中 の夾雑物を検出すると同時に、 コンベア 2の幅方向に関する夾雑物の検出位置 をも特定し、 その位置信号を出力する。 したがって、 第 2実施例の検出装置お よび検出方法もまた、 第 1実施例の検出装置および検出方法と同様に、 原料 T 中の種々の夾雑物を正確に検出することができる。
つぎに、 第 6〜第 8図は第 3実施例の検出装置および検出方法を示す。
第 3実施例の検出装置はハウジング 6 0を備え、 ハウジング 6 0は赤外線発 生源 6 2を収容している。 赤外線発生源 6 2はたとえばハロゲンランプ、 ナ卜 リウムランプ、 或いは赤外線ヒー夕を含むことができる。 赤外線発生源 6 2から発生された赤外線は、 第 1〜第 3バンドパスフィル夕 6 4 , 6 6， 6 8を通過し、 対応した光ファイバ 7 0にそれぞれ出射される。 ここで、 第 1〜第 3バンドパスフィル夕 6 4， 6 6， 6 8は、 赤外線中、 前述 した第 1〜第 3波長成分のそれぞれのみを受け取ることができ、 そして、 受取 つた波長成分を対応する光ファイバ 7 0に導く。
各光ファイバ 7 0はジョイント 7 2に光学的に接続され、 このジョイント 7 2からは 2本の光ファイバ 7 4が延びている。 したがって、 光ファイバ 7 4に は、 赤外線発生源 6 2から発生された赤外線中、 3つの特定の波長成分のみが 導かれる。 光ファイバ 7 4はハウジング 6 0からコンベア 2に向けて延び、 そ して、 ライン照明器 7 6にそれぞれ光学的に接続されている。
ライン照明器 7 6はコンベア 2の上方に配置され、 コンベア 2の横断方向に 延びるとともに、 コンベア 2の走行方向に離間している。 したがって、 ライン 照明器 7 6は、 コンベア 2上の原料 Tに赤外線の 3つの波長成分のみを一様に 照射し、 そして、 原料 Tは 3つの波長成分を反射する。 ここで、 第 7図に示さ れるように、 2つのライン照明器 7 6の照射ラインは同一であるのが好ましい。 さらに、 ハウジング 6 0内には冷却ファン 7 8が配置されている。 冷却ファ ン 7 8が回転されると、 冷却ファン 7 8はハウジング 6 0内に赤外線発生源 6 2の周囲を通過する外気の流れを発生し、 このような外気は赤外線発生源 6 2 を冷却する。
第 7図に示されるように、 コンベア 2の上方には赤外線カメラ 8 0が配置さ れている。 赤外線カメラ 8 0は、 原料 Tから反射された赤外線、 すなわち、 赤 外線の第 1〜第 3波長成分を受け取り、 そして、 これら第 1〜第 3波長成分の 反射強度に基づき、 原料 T中の夾雑物を検出し、 そして、 その夾雑物の位置を 特定する。
第 8図に示されるように、 赤外線カメラ 8 0は前述した赤外線カメラ 3 6と 同様な構成を有するが、 第 8図は、 赤外線カメラ 8 0の判定回路 5 6をより具 体的に示している。
判定回路 5 6は第 1〜第 3比較器 8 2 , 8 4， 8 6を有し、 これら比較器は 対応する赤外線ラインスキャナからの検出信号 Sを受け取り、 受取った検出信 号をその閾値と比較する。
具体的には、 第 1比較器 8 2は、 第 1波長成分の反射強度に関し、 夾雑物 B とたばこ葉 T 4との間の中間の反射強度、すなわち、前述した反射強度域 (第 2図参照） の下限値に相当する第 1閾値を有する。 第 1検出信号 S iが第 1閾値 よりも小さいとき、 比較器 8 2は O R回路 8 8を介して排除信号を出力する。 この場合に出力される排除信号は、 検出した夾雑物が Bまたは Cであることを 示す。
一方、 第 2比較器 8 4は、 第 2波長成分の反射強度に関し、 たばこ葉 1\を示 すレベルの第 2閾値を有する。 第 2検出信号 S 2が第 2闞値よりも大であると き、 第 2比較器 8 4は O R回路 8 8を介して排除信号を出力する。 この場合に 出力される排除信号は、 検出した夾雑物が Aであることを示す。
さらに、 第 3比較器 8 6は、 第 3波長成分の反射強度に関し、 たばこ葉 T 4を 示すレベルの第 3閾値を有する。第 3検出信号 S 3が第 3閾値よりも小であると き、 第 3比較器 8 6は O R回路 5 2を介して排除信号を出力し、 この場合に出 力される排除信号は、 検出した夾雑物が Bまたは Cであることを示す。
したがって、 第 3実施例の検出装置および検出方法は、 前述した第 1および 第 2実施例の場合と同様に、 原料 T中の種々の夾雑物を正確に検出できるのは 勿論のこと、 原料 Tの熱劣化を防止することができる。 すなわち、 第 3実施例 の場合、 原料 Tには、 赤外線の第 1〜第 3波長成分のみが照射されるだけであ るので、 原料 Tが過熱されることない。 したがって、 たばこ葉が乾燥し過ぎた り、 また、 たばこ葉の喫味が悪化することもない。 第 3実施例の検査装置は、 原料 Tに対し、 赤外線の第 1〜第 3波長成分をそ れぞれ独立して照射するライン照明器と、 各ライン照明器とそれぞれ組をなす 赤外線カメラを備えることもでき、 ライン照明器はコンベアの走行方向に互い に離間した配置される。 この場合、 各赤外線カメラは、 反射赤外線から特定の 波長成分を抽出する機能を必要としない。
第 9図は、 第 4実施例の検出装置および検出方法を示す。
第 4実施例の検出装置は、 第 1〜第 3レーザ投光器 9 0， 9 2， 9 4を備え ている。 これらレーザ投光器は互いに波長の異なる第 1〜第 3レーザ光 λい λ 2， λ 3をそれぞれ出射する。第 1レーザ投光器 9 0からの第 1レーザ光 λ iは八 —フミラ一 9 6， 9 8を通過した後、 全反射ミラー 1 0 0にてレーザライン発 生器 1 0 2に向けて反射される。 レーザライン発生器 1 0 2は第 1レーザ光 λ t をコンベア 2上の原料 Tに照射される。
第 2および第 3レーザ投光器 9 2 , 9 4からの第 1および第 2レーザ光 λ 2， λ 3は、 対応するハーフミラ一、 そして、 全反射ミラー 1 0 0により反射され、 そして、 レーザライン発生器 1 0 2からコンベア 2上の原料 Τに第 1レーザ光 λ iとともに照射される。
ここで、 第 1〜第レーザ光 λい λ 2， λ 3が前述した赤外線中の第 1〜第 3波 長成分と同様に、 その反射強度に関して、 原料 Τと種々の夾雑物との間に明確 な差が生じる波長の中から選択されていることは言うまでもない。 そして、 第 4実施例の検出装置の場合にも、 原料 Τ中の夾雑物は、 第 2ないし第 3実施例 の判定方式と同様な方式により、 レーザ光の反射強度に基づいて検出される。 第 4実施例の検出装置は、 光ファイバ 1 4， 1 8の代わりに、 ミラーやレン ズからなる光伝達経路を使用することもできる。
上述の各実施例の何れにおいても、 原料 Τ中の夾雑物は、 原料 Τから反射さ れた光のうち、 その 3つの波長成分に基づいて検出されている。 しかしながら、 T/JP00/03669
12 夾雑物の検出は、 2つの波長成分のみを使用しても可能である。 具体的には、 第 2図から明かなように夾雑物 A， B , Cは、 第 1および第 2検出信号 S し S 2 のみ、 または、 第 2および第 3検出信号 S 2. S 3のみからでも検出可能である。 また、 夾雑物の検出に使用される赤外線の波長成分は、 前述した波長、 すな わち、 1 2 0 0 nm， 1 7 0 0 nm, 1 9 4 0 nmに特定されることはなく、 原料と 夾雑物との間にて、 その反射強度に明瞭な差が発生する波長成分であれば、 任 意の波長成分を使用可能である。
さらに、 原料中に A〜( 以外の夾雑物が含まれる状況にあっては、 これら夾 雑物を検出する上で好適した波長成分が使用される。
本発明の検出装置および検出方法は、 1品種のたばこ葉や、 たばこ葉を裁断 した得た刻たばこ等の種々の原料に対して適用可能である。

Claims

請求の範囲
1 . 原料中の夾雑物を検出する検出装置であって、 前記検出装置は、
コンベア上を移送される原料に向けて検査光を照射する照射機器と、 前記原料から反射された検査光を受け取る受光機器であって、 前記原料と前 記夾雑物との間にてその反射強度に差が生じる前記検査光の複数の特定波長成 分に関し、 これら特定波長成分の反射強度を出力する、 受光機器と、
前記原料に固有の前記特定波長成分の反射強度と前記受光機器から出力され た前記反射強度とを比較し、 この比較結果に基づき、 前記原料中の夾雑物を検 出する判定回路と
を備える。
2 . 請求項 1の前記装置において、
前記照射機器は、 前記検査光としての赤外線を発生する発生源を含み、 前記受光機器は、 前記原料から反射された赤外線の前記特定波長成分を抽出 する抽出手段を含む。
3 . 請求項 2の前記装置において、
前記照射機器は回転可能なポリゴンミラーをさらに含み、 前記ポリゴンミラ
—は前記発生源からの赤外線を前記コンベア上の前記原料に向けて反射し、 前 記反射赤外線を前記コンベアの幅方向に走査させる。
4 . 請求項 3の前記装置において、
前記ポリゴンミラーは、 前記原料からの前記反射赤外線を前記受光機器に伝 達する。
5 . 請求項 1の前記装置において、
前記照射機器は、 前記検査光の前記特定波長成分のみを前記原料に照射する。
6 . 請求項 5の前記装置において、
前記照射機器は、 前記検査光としての赤外線を発生する発生源と、 前記発生 源からの赤外線から前記特定波長成分を抽出する抽出手段とを含み、 前記抽出 された特定波長成分のみを前記コンベア上の原料に照射する。
7 . 請求項 6の前記装置において、
前記照射機器は、 前記発生源を冷却する冷却手段をさらに含む。
8 . 原料中の夾雑物を検出する検出方法であって、 前記検出方法は、
コンベア上を移送される原料に向けて検査光を照射し、
前記原料から反射された検査光を受取り、 前記原料と前記夾雑物との間にて その反射強度に差が生じる前記検査光の複数の特定波長成分に関し、 これら特 定波長成分の反射強度を出力し、
前記原料に固有の前記特定波長成分の反射強度と前記出力された反射強度と を比較し、 この比較結果に基づき、 前記原料中の夾雑物を検出する。
9 . 請求項 8の前記方法において、
前記検査光は赤外線であり、
前記原料から反射された赤外線の前記特定波長成分が抽出される。
1 0 . 請求項 8の前記方法において、
前記検査光は、 前記特定波長成分のみからなる赤外線である。
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