Vorrichtung zur Licht- Analyse von Partikeln Device for light analysis of particles
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Licht- Analyse von Partikeln aus einem Strom vereinzelter Teilchen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruches.The invention relates to a device for light analysis of particles from a stream of separated particles having the features of the preamble of the main claim.
Vorrichtungen zur Analyse von Partikeln werten entweder die optischen Daten oder auch beispielsweise mit Röntgenstrahlung gewonnene Informationen aus.Devices for the analysis of particles evaluate either the optical data or also, for example, information obtained with X-radiation.
Für den Fall nicht metallischer leicht durchscheinender Partikel ist insbesondere die Auswertung sowohl der Drauflichtreflexion wie auch der Durchlichttransmission der Teilchen von Interesse. Auf diese Weise können verschiedene Glassorten voneinander getrennt werden, es können Halbedelsteine nach Güteklassen sortiert werden, oder Medikamentenkapseln auf vollständige Befüllung untersucht werden. Eine Vielzahl von vielen Applikationen ist denkbar.In the case of non-metallic, slightly translucent particles, the evaluation of both the top light reflection and the transmitted light transmission of the particles is of particular interest. In this way, different types of glass can be separated from each other, semiprecious stones can be sorted by grade, or drug capsules are examined for complete filling. A multitude of many applications is conceivable.
Bei all diesen Applikationen stellt sich das Problem, dass die gleichzeitige Reflexions- und Transmissionsbeobachtung aufgrund von geometrischen Verhältnissen beim Transport und der Trennung über Wurfparabeln außerordentlich schwierig ist.In all of these applications, the problem arises that the simultaneous reflection and transmission observation is extremely difficult due to geometric conditions during transport and separation over throwing parabolas.
Für den Fall, dass man ein durchsichtiges Transportband benutzt, auf dem die Teilchen auch von unten beleuchtet werden, ergeben sich Probleme durch Verschmutzungen des Transportbandes. Für den Fall, dass in der Flugbahn sowohl Drauflicht- wie Durchlichtbeobachtung stattfinden soll, ergeben sich dagegen zum einen Probleme hinsichtlich der Anordnung der verschiedenen Vorrichtungen über die kurze Fallstrecke und zum anderen Probleme hinsichtlich
des nicht vorhersehbaren Ortes der Teilchen während des Falls, die erhebliche Verzerrungen der Messergebnisse mit sich bringen können.In the event that you use a transparent conveyor on which the particles are illuminated from below, problems arise from contamination of the conveyor belt. On the other hand, in the event that both the top light and the transmitted light observation are to take place in the trajectory, problems arise with regard to the arrangement of the various devices over the short drop distance and, on the other hand, problems the unpredictable location of the particles during the fall, which can cause significant distortions of the measurement results.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, diese Probleme zu lösen und eine Vorrichtung zur Analyse zu schaffen, bei der insbesondere auch das notwendige sehr starke die Teilchen durchstrahlende Licht ortsgenau auch über eine größere nutzbare Breite des Förderstrangs dargeboten wird.The invention has for its object to solve these problems and to provide a device for analysis, in which in particular the necessary very strong particles penetrating light is also accurately displayed on a larger usable width of the conveyor line.
Erfindungsgemäß wird dies durch eine Vorstellung mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausfuhrungsformen der Erfindung wieder.This is achieved by an idea with the features of the main claim. The dependent claims give advantageous embodiments of the invention.
Insbesondere ist vorteilhaft, dass eine Vielzahl von Glasfaserlichtleitern vorgesehen wird, die praktisch nur den Platzbedarf ihrer Lichtaustrittsöffnung im fraglichen Gebiet der Wurfparabeln und dem benachbarten Raum beanspruchen. Dadurch wird vermieden, dass dort große Lampen angebracht werden müssen, diese ggf. mit Kühleinrichtungen zu umgeben sind dort und nur unter großen Schwierigkeiten austauschbar sind.In particular, it is advantageous that a plurality of glass fiber light guides is provided, which claim practically only the space requirements of their light exit opening in the relevant area of the throwing parabolas and the adjacent space. This avoids that there large lamps must be installed, they may need to be surrounded with cooling devices there and are interchangeable only with great difficulty.
Die vergleichsweise raumgreifenden starken Leuchtmittel werden zusammen mit einem sie kühlenden Klimagerät beabstandet an geeigneter Stelle der Vorrichtung z.B. in ferneren Teilen unter dem Laufband vorgesehen, und können dort leicht zugänglich zum Austausch und Wartung der Lampen angeordnet verbleiben. Der an der Fallstrecke gewonnene Raum kann nun dazu benutzt werden, Sensoren auf beiden Seiten der Fallstrecke anzuordnen, die Transmission und Reflexion der Teilchen erfassen, um die Ergebnisse an einen Rechner weiterzuleiten, der noch während des Falls Luftdüsen dazu veranlassen kann, die Teilchen erfassen, um die Ergebnisse an einen Rechner weiterzuleiten, der noch während des Falls Luftdüsen dazu veranlassen kann, die Teilchen in einen Gut- und einen Fehlstrom zu sortieren.The relatively bulky strong bulbs are spaced along with a cooling air conditioning device at a suitable location of the device, e.g. provided in more remote parts under the treadmill, and can remain there easily accessible arranged for replacement and maintenance of the lamps. The space gained at the drop distance can now be used to place sensors on either side of the drop distance, detect the transmission and reflection of the particles, to relay the results to a computer which, while still falling, can cause air nozzles to seize the particles, to forward the results to a computer, which can still cause air nozzles during the fall to sort the particles into a good and a fault current.
Vorteilhafterweise sind die Sensoren ebenso wie die Glasfaserlichtleitern rechtwinklig zur Fallrichtung ausgerichtet, wobei die durch die unterschiedlichen Materialeigenschaften unter Umständen unterschiedlichen Fallrichtungen da- durch vermieden werden, dass der Endbereich des Förderbandes vor der Fallstrecke der Wurfparabel bereits einer Wurfparabel folgend nach unten hin abgebogen ist.
Auf diese Weise wird erreicht, dass nicht über eine scharfe Knickkante die Teilchen ihrer eigenen Wurfparabel folgen, sondern bereits mit einer der Wurfparabel folgenden Bewegungsrichtung starten, wodurch wesentlich geringere Abweichungen in dem zu erwartenden Ort erreicht werden.Advantageously, the sensors as well as the fiberglass light guides are oriented at right angles to the direction of fall, wherein the different directions due to the different material properties are avoided by the fact that the end of the conveyor belt before the fall of the trajectory parabola is already bent downwards following a parade of parallels. In this way, it is achieved that the particles do not follow their own parabola over a sharp bending edge, but already start with a direction of movement following the parabola, whereby substantially smaller deviations in the expected location are achieved.
Diese Kenntnis des Ortes der Teilchen im fallenden Materialstrom erlaubt es, eine Linse zur Fokussierung des Lichtes auf diesen Ort vor die Glasfaserlichtleiterenden zu setzen, um weiter die Lichtstärke zu vergrößern, um so eine bessere Auflösung der Reflexions- und Transmissionssensorergebnisse zu erreichen.This knowledge of the location of the particles in the falling material stream allows a lens to focus the light at this location in front of the fiber optic fiber ends to further increase the intensity of the light so as to achieve better resolution of the reflection and transmission sensor results.
Die Vorrichtung lässt sich auch in lediglich in einem der Moden, entweder Transmission oder Reflexion betreiben, wobei die erfindungsgemäßen Maßnahmen bezüglich der Aufbringung des Lichts und Fokussierung des Lichts auf einen vorbestimmten Ort wesentliche Vorteile gegenüber bisher bekannten Vorrichtungen bieten.The device can also be operated in only one of the modes, either transmission or reflection, wherein the measures according to the invention with respect to the application of the light and focusing of the light to a predetermined location offer significant advantages over previously known devices.
Schließlich besteht ein weiteres Problem bisher bekannter Vorrichtungen darin, dass am Rande eines Förderbandes liegende Teilchen durch Stoßen an die Seitenwand nicht der gewünschten Wurfparabel folgen, sondern ein wenig quer fliegen. Dies lässt sich vermeiden, indem die Randbereiche des Förderbandes aufgestellt sind, d. h. keine Geschwindigkeitsunterschiede zwischen Rand und Förderband mehr bestehen. Dies erhöht die Trennschärfe der Vorrichtung um entscheidende letzte Prozent.Finally, another problem of previously known devices is that particles lying on the edge of a conveyor belt do not follow the desired parabola by striking the sidewall, but rather fly transversely. This can be avoided by placing the edge areas of the conveyor belt, d. H. there are no more speed differences between edge and conveyor belt. This increases the selectivity of the device by a decisive last percent.
Schließlich wird zur Vermeidung von Temperaturbelastungen der Lichtleiter vorgeschlagen, die Infrarotkomponente des vorzugsweise aus Metalldampflampen gewonnenen intensiven Lichts durch vorgeschaltete Filter auszufütern.Finally, in order to avoid temperature stresses, the optical waveguide is proposed to pass the infrared component of the intense light, which is preferably obtained from metal vapor lamps, through upstream filters.
Die Filter können, da im Bereich der Metalldampflampen genügend Raum vorgesehen ist, einer eigenen Luftkühlung zugeführt werden.Since enough space is provided in the area of the metal halide lamps, the filters can be supplied to their own air cooling.
Dies erlaubt es, die ansonsten gegen die Hitze der intensiven Lichtquelle zu schützenden Sensormittel im Bereich der Fallstrecke auf normale Temperaturbedingungen auszulegen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung. Dabei zeigt:This makes it possible to design the sensor means, which are otherwise to be protected against the heat of the intense light source, in the region of the drop distance to normal temperature conditions. Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description of a preferred exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings. Showing:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus der Vorrichtung.Fig. 1 is a schematic representation of the structure of the device.
Beim bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel bei dem zur Analyse von Partikeln aus einem Strom vereinzelter Teilchen wenigstens eine an einer, einem Förderband nachgeordneten Fallstrecke angeordnete, Licht abgebenden Einrichtung vorgesehen ist, und Sensormitteln zur ortsaufgelösten Erfassung der aufgefangenen Strahlung, eine Vielzahl von Glasfaserlichtleitern genutzt werden, wird vorgeschlagen, das von einer Mehrzahl von Metalldampflampen und/oder auch von hochintensiven LED-Anordnungen ausgehende Licht vom Ort der Detektion bebstandet zu erzeugen und über Lichtleiter an den Ort an der Fallstrecke zu leiten.In the preferred exemplary embodiment, in which at least one light-emitting device arranged at a downstream conveyor track is provided for analyzing particles from a stream of separated particles, and sensor means for spatially resolved detection of the collected radiation, a multiplicity of glass fiber light guides are used, it is proposed to generate the light emanating from a plurality of metal halide lamps and / or also from high-intensity LED arrays from the point of detection and to conduct them via optical fibers to the location on the drop zone.
Dabei sollen die Lichtleiter mit ihren Lichtaustrittsöffhungen in einer quer zur Fallbewegungsrichtung über die Breite des Förderbandes verlaufenden Reihe angeordnet sein, wobei die Glasfaserlichtleiterenden auf eine gedachte Linie in dem fallenden Materialstrom rechtwinklig zur Fallrichtung ausgerichtet sind.The light guides should be arranged with their Lichtaustrittsöffhungen in a direction transverse to the falling movement direction across the width of the conveyor belt extending row, the fiber optic light ends are aligned on an imaginary line in the falling material flow perpendicular to the direction of fall.
In Fig. 1 ist schematisch dargestellt ein mit einem Motor 28 angetriebenes Förderband 10, dessen Kanten nach oben aufgestellt sind, zuerkennen. Dieses Austeilen der Ränder des Bandes dient dazu, am Rand Differenzgeschwin- digkeiten durch etwaige Anstoßmöglichkeiten von randnahen Partikel gegen einen unbewegte Führung zu vermeiden.In Fig. 1 is shown schematically a driven with a motor 28 conveyor belt 10, the edges of which are set up, award. This distribution of the edges of the strip serves to avoid differential speeds at the edge due to possible abutment of particles close to the edge against a stationary guide.
Unterhalb eines einer Wurfparabel für die gewählte Förderbandgeschwindigkeit gekrümmten Endbereichs 12 des Förderbands 10 ist eine Beleuchtung 16 angedeutet, die mit oder ohne Sammellinse fokussiert durch Enden von Glasfasern gebildet wird. Falls eine Sammellinse eingesetzt wird, wird diese sich bevorzugt als halbzylindrische Linse senkrecht zur Zeichnungsebene parallel zur Förderbandendkante erstrecken. Auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Beobachtungs"zeile" im Materialstrom sind die Zeilenkameras 26 angeordnet.Below a curved parcel for the selected conveyor belt speed end portion 12 of the conveyor belt 10, a lighting 16 is indicated, which is focused with or without converging lens formed by ends of glass fibers. If a condenser lens is used, this will preferably extend as a semi-cylindrical lens perpendicular to the plane of the drawing parallel to the Förderbandendkante. On the opposite side of the observation "line" in the flow of material, the line scan cameras 26 are arranged.
Die das Produkt abtastenden Zeilensensoren sitzen dabei durch Spiegelstrecken 24 obwohl in den Fokus der Durch - oder Drauflicht-Beleuchtung gerückt, auf
den beiden Seiten der Beobachtungstrecke hinter den Beleuchtungen platzsparend eng benachbart diesen.The line sensors scanning the product are seated by mirror sections 24, although they have moved into the focus of the through or top lighting The two sides of the observation track behind the lights to save space closely adjacent this.
Eine Bank mit der Beobachtungszone unmittelbar nachgeordneten Ausblasdüsen 18 wird die unerwünschte Bestandteile des Produktstroms aus der Fallstrecke 14 auf in eine Abweisprodukt-Kammer 22 ausblasen. Eine justierbare Kante 20 sorgt für eine Trennung der beiden Ströme an definiertem Ort.A bank with the observation zone directly downstream blow-off nozzles 18 will blow out the unwanted components of the product stream from the drop section 14 into a rejection chamber 22. An adjustable edge 20 provides for separation of the two streams at a defined location.
Ein z.B. keilartiges Trennelement zwischen den beiden Produktströmen kann dabei in seiner Neigung verstellt werden, so dass an unterschiedlich schwere Produkte mit unterschiedlichen Flugeigenschaften eine leichte Anpassung möglich ist, ohne dass der Druck der Ausblasluft nachgestellt werden müsste.An e.g. Wedge-like separating element between the two product streams can be adjusted in its inclination, so that on different heavy products with different flight characteristics a slight adjustment is possible without the pressure of the exhaust air would have to be readjusted.
Da sich bei metallischen Teilen, die ausgeblasen werden, ganz erhebliche Anforderungen an gleichmäßige Luftzufuhr ergeben, andererseits jedoch teilweise erhebliche Luftmengen gleichzeitig abgegeben werden, wird vorgeschlagen, mit einem Zwischenspeicher jeweils ein größeresSince in metal parts that are blown, quite considerable requirements for uniform air supply arise, on the other hand, however, sometimes considerable amounts of air are delivered simultaneously, it is proposed with a buffer each a larger
Druckluftvolumen zwischenzuspeichern, das an die Ausblasdüsen angeschlossen ist. Eine kontinuierlich arbeitende Druckluftpumpe wird zur Nachförderung von Druckluft an dieses Volumen eingesetzt.Intermediate compressed air volume, which is connected to the exhaust nozzles. A continuously operating compressed air pump is used to convey compressed air to this volume.
Schließlich werden Geschwindigkeitsdifferenzen randliegender Partikel auf dem Förderband dadurch vermieden, daß ein Randbereich des Bandes aufgestellt ist. Dies erlaubt es die Breite der Förderbänder voll zu nutzen, also auf nichtbefüllte Randbereiche zu verzichten. Dabei kann insbesondere jeweils ein seitlicher Bereich des Förderbandes mit niedriger Zugsteifigkeit versehen sein, und am Beginn der fördernden Oberseite der Förderbandes seitliche keilförmige Begrenzungen 30 vorgesehen sein, die vom Förderband, wenn es wieder an die Oberseite bewegt wird, auf jeder Seite einen Randstreifen aus einer im wesentlichen horizontalen Lage in eine vertikale Ausrichtung bringen. Hierzu werden auf jeder Seite Rollenmittel zum Ankanten eines Randstreifens des Förderbands aus einer im wesentlichen horizontalen Lage in eine vertikale Ausrichtung vorgeschlagen.
Finally, differences in speed of marginal particles on the conveyor belt are avoided in that an edge region of the belt is set up. This allows the full use of the width of the conveyor belts, ie to dispense with non-filled edge areas. In this case, in each case a lateral region of the conveyor belt can be provided with low tensile rigidity, and lateral wedge-shaped boundaries 30 can be provided at the beginning of the conveying upper side of the conveyor belt, which on the conveyor belt, when moved back to the top, has an edge strip on each side bring substantially horizontal position in a vertical orientation. For this purpose, roller means for anchoring an edge strip of the conveyor belt from a substantially horizontal position to a vertical orientation are proposed on each side.