用于探测对象的探测设备以及分拣设备的制作方法

文档序号:15043027发布日期:2018-07-27 21:56阅读:151来源:国知局

本实用新型涉及一种用于探测对象、尤其是材料流中的对象的探测设备,所述探测设备至少包括:

用于探测第一波长范围的光的第一探测器以及第一光路,所述第一光路通向第一探测器;

用于探测不同于第一波长范围的第二波长范围的光的第二探测器以及第二光路,所述第二光路通向第二探测器;

其中,第一探测器和第二探测器位于同一壳体中。本实用新型也包括相应的分拣设备。

第二波长范围与第一波长范围不同,也就是说,两个波长范围不是相同的。但是两个波长范围可能重叠。第一波长范围的光的探测不必与第二波长范围的光的探测同时进行,也可以在时间上错开地进行。



背景技术:

AT11769U1公开了一种用于探测含铅的玻璃件的方法。所述对象以紫外光以及附加地以可见的或者红外光来照射。所产生的荧光以及透射光被探测到。为了探测,在壳体中设置两个不同波长敏感性的探测器(摄像机)。从对象出来的光借助波长选择性的分光镜分配到两个探测器上。

这种探测设备的缺点尤其是在于大的空间需求以及在测定对象特性时的不精确性,所述不精确性尤其是由于(构造)公差或者由运行引起的改变而产生。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于,克服所述缺点并且提供一种探测设备,该探测设备的特征在于小的空间需求,并且在公差方面比较灵活,并且尽管如此,该探测设备仍提供最优的探测结果。

该目的借助开头所述的设备如此实现,该设备包括:可调节的第一光转向元件,该可调节的第一光转向元件设置在第一光路中,以便将光引导到第一探测器中;和可调节的第二光转向元件,该可调节的第二光转向元件设置在第二光路中,以便将光引导到第二探测器中。

由于两个光转向元件(例如反射镜)的可调节性,通入相应的探测器中的光路可以针对一个共同的、但是(例如由于制造公差、运行条件等)可变的测量平面或者测量线进行调节。探测精度由此得以提高。同时,该探测设备由于两个可调节的光转向元件可以设计为特别节省空间的,因为光路的分布可以适配于探测器的大小、形状和类型。

光转向元件的可调节性涉及相应光路的(通常小幅度的)改变。换言之:光转向元件的调节跟随所配设的光路的改变。在此尤其是光路的在测量平面(或者测量线)和光转向元件之间延伸的区段被移动或者倾斜,然而光路的在光转向元件和探测器之间的区段(几乎)保持不变。

所述光转向元件可以手动地或者通过驱动装置(尤其是自动化地) 调节。

优选,第一光路和第二光路从一个共同的测量平面出发。以这种方式,可以在两个不同的探测器中测量由相同的对象在相同的时间点发出的光。由此,以简单的方式保证了:两个探测器的测量数据配设给一个具体对象。

第一探测器和第二探测器具有不同的波长敏感度。这能实现可靠地确定对象特性,所述对象特性表现在:由不同特性的对象发出不同光谱强度分布的光。

将两个探测器安装在同一壳体中实现了紧凑的、容易更换的并且针对环境影响进行保护的设备。

一种优选实施方式的特征在于,所述第一光转向元件和第二光转向元件安装在同一壳体中,所述第一探测器和第二探测器也位于该壳体中。由此实现了:敏感组件(探测器、光转向元件)受到保护地安装在同一壳体中。由于该共同的壳体,所有对于探测重要的组件可以一起被更换。

一种优选实施方式特征在于,所述壳体具有优选保护玻璃形式的光进入开口,并且所述第一光路和第二光路穿过该光进入开口延伸。因为对于两个光路使用相同的光进入开口,所以壳体针对测量平面或者测量线的定向是尤其简单的。精细调节可以在需要时通过调节光转向元件实现。

一种优选实施方式特征在于,所述第一光转向元件和第二光转向元件为反射镜。所述反射镜可以设计为全反射的或者部分透光的。使用反射镜能实现尤其实用和经济的方案。然而在此要提到,也可以使用光转向元件如棱镜、衍射光栅等。

一种优选实施方式特征在于,所述光转向元件彼此独立地可调节,由此可以使探测设备特别精确地适配于可变的测量平面/测量线。

一种优选实施方式特征在于,所述第一光转向元件可以围绕第一轴线枢转,并且第二光转向元件可以围绕第二轴线枢转,其中所述轴线基本上彼此平行和/或垂直于相应光路的光轴线。

一种优选实施方式特征在于,所述第一光路的在第一光转向元件和第一探测器之间的区段与第二光路的在第二光转向元件和第二探测器之间的区段相对于彼此倾斜最高20°、优选基本上彼此平行地延伸。这能实现探测器彼此并排地设置,由此可以显著降低空间需求。

一种优选实施方式特征在于,第一光路通过第一光转向元件的转向和第二光路通过第二光转向元件的转向分别在60°和120°之间、优选基本上为90°。这同样减小了空间需求,并且实现了探测设备或者壳体的扁平的结构。

一种优选实施方式特征在于,至少一个光转向元件是部分透光的和/ 或波长选择性的,尤其是透过第一波长范围的光并且反射与第一波长范围不同的第二波长范围的光,并且所述第一光路和第二光路在所述部分透光的和/或波长选择性的光转向元件之前的区段中重叠。

一种优选实施方式特征在于,所述第一探测器为用于红外线的摄像机和/或所述第二探测器为用于可见光的摄像机。

本实用新型还包括一种用于根据对象的至少一个特性分拣对象、尤其是在材料流中的对象的分拣设备,包括按照本实用新型的用于确定对象的至少一个特性的探测设备。这种分拣设备的一个示例是一种用于分拣玻璃件的装置,例如根据玻璃件的颜色。

此外涉及一种用于探测对象、尤其是在优选单层的材料流中的对象的方法,其中,用光照射所述对象并且借助按照本实用新型的探测设备探测由所述对象发出的不同波长的、尤其是反射光和/或透射光和/或荧光形式的光,所述探测设备包括至少两个不同的探测器。由所述对象发出的不同波长的光通过第一光转向元件引导到第一探测器中并且通过第二光转向元件引导到第二探测器中,其中所述第一探测器探测第一波长范围的光,并且第二探测器探测与第一波长范围不同的第二波长范围的光。

一种优选实施方式特征在于,第一波长范围中的光和第二波长范围中的光入射到两个光转向元件上。这些光路因此可以重叠或者彼此靠近,由此针对共同的测量线的调节得以简化。

一种优选实施方式特征在于,第一波长范围中的光和第二波长范围中的光首先入射到第一光转向元件上,其中第一波长范围中的光通过所述第一光转向元件转向第一探测器,而第二波长范围中的光穿透所述第一光转向元件并且通过所述第二光转向元件转向第二探测器。

一种优选实施方式特征在于,第一或者第二波长范围中的光为可见光并且第二或者第一波长范围中的光为红外光。

一种优选实施方式特征在于,所述光转向元件优选可以彼此独立地调节。

一种优选实施方式特征在于,所述光转向元件可以针对一个共同的测量平面或者测量线调节。这通过(尤其是分别)调节光转向元件实现。

一种优选实施方式特征在于,第一和第二探测器信号被评估并且所探测对象的至少一个特性被确定。

一种优选实施方式特征在于,第一和第二探测器的信号被评估并且将对象根据该评估进行分拣、尤其是从材料流中去除或者引离。

下面借助于具体应用详细说明本实用新型的一种实施方式。为了颜色分拣和杂质探测的目的,可以大多使用借助红外和/或RGB传感器的非接触式方法,这些方法根据向材料流定向的光的记录的透射率或者吸收率进行某些物料/对象的分离,例如通过下游的吹嘴或者吸嘴转移到为此设置的部段中。混合材料流的要挑出的件式货物例如在分拣带上或者在自由下落路径期间被射线源照射,并且透过所述材料流的或者被材料流反射的射线在其强度上被按照本实用新型的探测设备记录并且与参考值比较。与所述探测设备数据联通的评估和控制单元接着将件式货物配设给相应的部段并且安排通过接纳器抓住该件式货物或者借助气动喷嘴或者吸嘴转移到预定的容器中。

使用可见光或者红外光还可以实现:借助探测器、通常CCD摄像机拍摄的对象的图像借助图像处理进行加工并且从而例如也识别对象的形状。

保护玻璃由普通玻璃制成并且针对尘土和可能的其他非期望的照射保护壳体的内部空间。

通常为摄像机、例如所谓的RGB摄像机或者红外摄像机的探测器对于不同的波长(范围)具有不同的感光度。在RGB摄像机中处理RGB 信号、即颜色红、绿和蓝分别被传递到或者存储在自身的通道中。

用于照射对象所使用的光源可以发射出在可见范围(380-780nm波长)中的和/或在红外范围(780nm-1mm波长)中的光,并且例如可以设计为一个或多个红外LED(LED线)。但同样也可以使用带有在可见范围和/或在红外范围中的波长的灯或者一个或多个日光或者彩色LED (LED线)。也可以考虑紫外线光源用于激活荧光。

光源可以以脉冲方式运行,即,尤其是周期性地打开和关闭。因此探测也仅周期性地发生并且可以对于不同的波长范围时间错开地进行。

至少其中一个所述探测器、通常是摄像机可以例如至少在这样的波长范围中是敏感的,在该波长范围中光源发出光,亦即在这种情况下在 780nm-1mm的波长范围之内的范围中。在此也可以又使用RGB摄像机,该RGB摄像机可选地带有前置滤镜。

附图说明

下面借助附图详细说明本实用新型。在此:

图1示出按照本实用新型的第一探测设备;

图2示出按照本实用新型的第二探测设备;

图3示出按照本实用新型的第三探测设备;

图4示出可调节的光转向元件。

具体实施方式

图1示出用于探测对象8、例如彩色的玻璃件的探测设备10。在对象通过输送装置26(在图1中作为输送带示出)运动期间,对象8被探测。也可能的是,沿着自由下落路径来探测对象8。优选涉及单层的材料流。

对象8(在图1中从上面)被至少一个光源7的光照射。从对象8 出来的光(例如反射光或者荧光)利用探测设备10探测。为了探测透射光,探测设备10必须与光源7处于对象8的不同侧上。这能够例如通过使用透明的滑道而非输送带来实现,在那里对象8由光源7穿过滑道来照射或者穿过自由下落路径来照射。

探测设备10包括用于探测第一波长范围的光的第一探测器1以及通向第一探测器1的第一光路11,并且包括用于探测与第一波长范围不同的第二波长范围的光的第二探测器2以及通向第二探测器2的第二光路 12。

第一探测器1是IR(红外)探测器(尤其是NIR(近红外)探测器)并且包括物镜21、摄谱仪20以及光学传感器24。第二探测器2 是VIS(视觉识别)探测器(尤其是RGB(三原色)摄像机)并且包括物镜22和光学传感器25。探测器1、2中的至少一个能够构成为行扫描相机。

探测器1、2安装在同一壳体5中。可调节的第一光转向元件3(在这里以反射镜的形式)设置在第一光路11中,以便将光引导到第一探测器1中。可调节的第二光转向元件4(这里以反射镜的形式)设置在第二光路12中,以便将光引导到第二探测器2中。

光转向元件3、4安装在同一壳体5中,第一探测器1和第二探测器2也处于该壳体中。壳体5具有一个优选防护玻璃形式的光进入开口6。两个光路11、12延伸穿过光进入开口6。

以附图标记9表示测量平面或者测量线,探测设备10针对该测量平面或者测量线调节。测量平面或者测量线9能够由于结构公差或者在运行过程中改变。通过光转向元件3、4的调节,能够将这种情况考虑进去。在示出的实施方式中,光转向元件3、4甚至能够彼此独立地调节,从而能够实现最优地针对测量平面或者测量线9的调节。

在示出的实施方式中,第一光转向元件3围绕第一轴线13可枢转并且第二光转向元件4围绕第二轴线14可枢转,其中,轴线13、14 基本上彼此平行和/或垂直于相应的光路11、12的光轴。保持装置设有附图标记15、16,光转向元件3、4可枢转地支承在相应的所述保持装置上。

图4示出可调节的光转向元件3的一个可能的实施方式。该光转向元件包括反射镜23,该反射镜由保持装置15、16保持。反射镜23 通过中间保持件而可枢转地支承在保持环装置15上。借助调节螺钉 17实现调节,所述调节螺钉抵抗(压力)弹簧18地起作用。夹紧螺钉19负责固定,以便避免共振以及由于弹簧老化引起的位置改变。

在图1-3中可以看到,第一光路11的在光转向元件3与第一探测器1之间的区段和第二光路12的在第二光转向元件4与第二探测器2 之间的区段以最大20°相对彼此倾斜(这里甚至基本上彼此平行地延伸)。由此,探测器1、2能够在壳体5内部彼此并排或者说彼此上下重叠以及因此尽可能节省空间地设置。

光路11、12通过相应的转向元件3、4的转向分别在60°与120°之间、在这里基本上为90°。

在图1中,对象8利用来自光源7的光照射并且从对象8出来的不同波长的光以透射光的形式被探测设备10探测,所述探测设备包括两个不同的探测器1、2。从对象8出来的不同波长的光通过第一光转向元件3导入到第一探测器1中,并且通过第二光转向元件4导入到第二探测器2中。第一波长范围的光和第二波长范围的光在此射到两个光转向元件3、4上。

按照图2的实施方式与按照图1的实施方式的区别在于,第一光转向元件3是部分透光的和/或波长选择性的(例如构成为所谓的“分光镜”),而第一光路11和第二光路12在部分透光或者波长选择性的光转向元件3前面的区段中重叠(即不存在至第一光转向元件3的分开的光路,所述第一光转向元件构成为“分光镜”)。光转向元件3是波长选择性的,即其反射具有确定波长的光并且使得具有另外波长的光通过(低通或者高通类型);例如,超过700nm的NIR部分能够被反射并且(例如以90°)向第一探测器1的方向(IR摄像机)偏转,并且低于700nm的波长被透射,以到达第二光转向元件4并且接下来到达第二探测器2(尤其是彩色摄像机)。

如已经提到的那样,在图1至3的这些实施方式中,第一探测器 1是用于IR光的摄像机,并且第二探测器2是用于可见光的摄像机(彩色摄像机)。按照图2的实施方式比按照图1的实施方式更为紧凑,因为在图1中,光转向元件3、4沿着对象8的输送方向看必须彼此前后相继地设置,而在图2中,各光转向元件3、4能够精确地彼此上下重叠地设置。

图3中的实施方式与图2中的实施方式的区别仅在于,交换探测器1、2,即用于IR光的第一探测器1(IR摄像机)布置在用于可见光的摄像机形式(彩色摄像机)的第二探测器2上方。探测设备10 例如能够应用在用于分拣对象8、尤其是在材料流中的对象(例如玻璃件)的分拣设备中。在此,根据至少一个利用探测设备10探测到的对象特性(例如颜色)来分拣出对象。

借助探测设备10实施的用于探测对象8的方法以这样的方式实现:对象8以来自光源7的光被照射并且从对象8出来的不同波长的光(尤其是以反射光和/或透射光和/或荧光的形式)被探测设备10探测。

从对象8出来的、不同波长的光通过第一光转向元件3导入到第一探测器1中,并且由第二光转向元件4导入到第二探测器中,其中,第一探测器1探测第一波长范围的光并且第二探测器2探测第二波长范围的光,所述第二波长范围与第一波长范围不同。

为了适配改变的测量平面或者测量线9,光导向元件3、4优选能够彼此独立地调节。优选地,光转向元件3、4针对共同的测量平面或者测量线9调节。

第一和第二探测器1、2的信号被评估,其中,被探测的对象8 的至少一个特性被测定。

根据该评估,现在能够分拣对象8,尤其是由材料流中去除或者引离。

附图标记列表

1.第一探测器;

2.第二探测器;

3.第一光转向元件;

4.第二光转向元件;

5.壳体;

6.光进入开口;

7.光源;

8.对象;

9.测量平面或者测量线;

10.探测设备;

11.第一光路;

12.第二光路;

13.第一轴线;

14.第二轴线;

15.保持装置;

16.保持装置;

17.调节螺钉;

18.弹簧;

19.夹紧螺钉;

20.摄谱仪;

21.第一探测器1的物镜;

22.第二探测器2的物镜;

23.反射镜;

24.光学传感器;

25.光学传感器;

26.传输装置。

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