专利名称：根据物体厚度对物体检验和分类的自动方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及物体、物品、产品、或混合的类似物的鉴定和将其连续物 理分成多个种类，更特别地，涉及所述物体、物品和/或产品的通过流的 自动实时分类的产品。
本发明的目标是提供对于属于至少两个不同种类、尤其是具有不同厚 度的非金属物体进行检验和分类的自动方法和设备。
背景技术：
已知很多用于检验和分类的自动方法和装置，所述自动方法和装置使 用不同类型的电磁辐射并分析反射的或穿过通过物体流的水平面的辐射。
法国专利No. 2822235以及Pellenc Company的专利申请No. W002、 074452披 露了这种类型的设备。
用于上述类型的自动鉴别的己知方法和装置不可以执行对具有不同 结构但是在表面上展示出相同的组成材料的物体或物品。
另外，用于施加辐射和测量的区域被组合，这引起了需要空间的问题， 因为以下事实用于施加入射辐射的装置和用于对反射的或透射的辐射的 测量的装置被结合在减小的体积内。
另外，尽管这些已知的技术方案使用得相对普遍，它们需要特定类型 的辐射和专门的发射器和接收器，从而成本较高。
本发明面临的一般问题在于提供一种可以克服上述缺点的技术方案。
而且，热成像(thermography)(即使用主体辐射热(body radiated
heat)的技术)的原理以及某些应用都是已知的。
在环境温度的主体辐射接近10ym的波长，而这是它发热时最大的。 在300至400。C，它发射接近5y m的波长。随着温度快速变化的密度被检测， 且它被转换成黑白图像。由此获得其中最亮的物体是最热的图像。
几年来，热成像技术快速发展，主要在带宽3 (7至12ura):此时，使
用新一代的价格相对便宜的热像仪，例如测温类型的具有微辐射计的热像 仪，其具有非常有利的特性
一它们操作时不需要冷却装置；
一可获得的温度分辨率非常高，大约o. rc，甚至o.orc。藉此，没
有任何系统是完全热平衡的，主要对于微小的温度波动，在现场(of a scene)的不同物体之间的对比良好；
一空间分辨率高通常给出320X240像素；
一响应时间与视频流一致，或25图像/秒。
对于放射性热成像(active thermography),各种设备和应用是已知 的，本发明使用放射性热成像并且在放射性热成像的框架内温度在待分析 产品受到相同的热脉冲之后被测量。
热成像的标准应用是在冶金中的焊接或粘接的质量控制，美国专利 4996426提供了用于检测在层状材料主要是金属材料内是否存在破裂或不 好的粘接。它提出通过与聚合物海绵状辊(polymer foam roller)接触 而传递部分(平的)的热像。热探头(hot tip)(通过反射聚积)或冷探 头(cold tip)(通过透射聚积)表示出传导性上的中断以及因此在材料 中存在连续性缺陷。测量是动态的仅仅在热流到达缺陷与缺陷完全被该 热流通过之间的短的时窗内该缺陷是可见的。 一旦提供的热量在材料中均 匀地分布开，缺陷就不再可见。该方法可以应用于评估缺陷的深度，但是 相应动态取决于缺陷的形式和性质。
为了检测缺陷，美国专利6914678也使用了一种有扫描系统控制的激
光，该扫描系统以恒定的速度在待检查物体的整个表面上移动，并且在设 定时间段之后，在与受热的区域有给定和设定距离处检査温度。该文献认 为需要基于材料对此时间段进行精细调整。
这些技术也在上世纪90年代传承，用于木材产品例如胶合板的质量控
制。在此应用中，传递时间相对于金属较长，且对产品加热从而产品升高 了大约5"C。然而，原理是相同的，并且缺陷在温度在材料中均匀分布开 后不再可见。该方法也用于食品(具有榛子的巧克力，糖果)，用于检测 插入到产品的块内的杂质。
热成像也可以用于检测难以区分的杂质。由此德国申请431753提出了
对土豆流中的土块和岩块的检测。所反射的热辐射的偏振基于考虑的产品 的密度显示出不同，且因此它通过反射在升温的同时被检测。
热成像技术也可以用于测量墙壁的厚度，如在文献"Metrologie thermique- des materiaux jusqu，aux structures [Thermal Metrology: Materials up to Structures]",作者丄C. Krapez， June 23,1999。 在此文献中，它提出了在表面热脉冲和温度恒定之后测量升温。该方法被 描述为很慢，因为它处理几毫米厚度的部分。其它方法被提出以通过分析 时间升温曲线(temporal heating profile)加快读取，但是它们要求获 得和处理很多热像。
而且，在下面的文献中描述了热成像的其它应用-
一GB — A — 2278440描述了基于不同性质的产品各自的辐射率 (emissivity)可以分类不同性质的产品(钻石/石头或砾石)的系统。 其实施要求在处理之前产品的温度均匀。
一W096/23604描述了一种用于分离产品的系统，首先加热这些产品，
然后基于它们相对于预定温度范围的温度分离这些产品。然而，该文献没 有清楚说明这种区分是根据什么基础。
一FR—A—697450披露了用于分类蔬菜的一种方法和一种装置。区分 因素是水分含量，利用水分含量可以基于产品的性质(高水分含量和低水 分含量)区分好产品(水果和蔬菜)与要丢弃的产品(果核、根茎和木质 化部分)。
一UA—A2002/0027943提出了一种系统和一种方法，用于基于包的性 质(组成材料)对包进行分类。要注意的是，在使用过程中因为加热时间 延长而致的能量消耗是不可接受的，且因为加热时间延长，速度也不高。
从上面对在先技术的分离可知，上述文献中没有一个特别提到对厚度 很小的产品的处理，特别是对l ^ m数量级或小于l U m的厚度的产品的处 理。在这些在先出版物范围内分析的手段(media)显示为或者在时间尺 度上是半无限的(在测量之前热通量没有到达物体的相对壁)或者厚度大 到热能在产品中没有得到均匀地分布。这些实施的方法中的大部分因此相 对复杂，时间长且依靠记录时间温度曲线。
发明内容
本发明致力于提出一种可靠的技术方案，对于使用在鉴定的过程中施 加到较薄产品上或施加到薄的表面层上的热成像的特性，以及实时分离以 通过流的形式过来的相同性质的物体、物品或产品，该技术方案简单，并 且节省能量。
一 为此，本发明目的在于提出一种用于检测和分类属于至少两个不同种 类并且在输送带的输送平面上以基本上单层流形式通过的非金属物体的 自动方法，
其中所述方法主要在于使得所述物体的表面或外层临时经受至少一
个远程加热装置的热辐射，从而将非交替性(non-alternating)热脉冲 传递到这些通过物体中的每一个上，且所述热脉冲对于在在输送平面内的 每单位表面积所施加的热能方面所有物体都相同；然后在施加了热脉冲过 去确定时间长度之后，至少通过一种例如热像仪的线性或矩阵热敏传感 器，获得每个所述物体的至少一种热像；然后，根据包含在其热像中的数 据，对每个通过物体进行分级或分类，并且传递对于每个物体的控制或执 行信号；以及最后根据它们的等级或种类和/或传递的与其对应控制或执 行信号将所述通过物体进行分离，
所述方法的特征在于对来自每个通过物体的图像或热像的数据进行 处理从而根据受到辐射影响的表面层的厚度辨别或鉴定物体，其中至少通 过物体的表面层的组成材料对于所有物体是相同的，
所述方法的特征也在于对于一个给定的物体，施加热辐射与热成像 之间所花费的时间长度一方面足够实现基本上均匀分布被所述表面层吸 收的热能，从而在对所述物体进行表面加热之后的温差基本上与这个表面 层的厚度成反比，同时另一方面，施加热辐射与热成像之间所花费的时间 长度足够短从而由辐射和对流引起的横向热扩散现象和冷却现象可以忽 略不计。
本发明也涉及一种用于检测和分类非金属物体的自动设备，如权利要 求12中所述。
使用以下描述将会更好地理解本发明，以下描述涉及通过非限制提供 并且参照附加示意图解释的优选实施例，其中
图l是根据本发明的第一变型实施例的、用于执行根据本发明的自动 方法的设备的部分透视示意图2是显示图1中所示设备的加热装置和一部分输送平面的详细剖开
视图(detail cutaway view);
图3是根据本发明的设备所第二变型实施例的透视示意图；和
图4是与图2相似的、形成根据本发明的设备部件的照明装置的另一个 变型实施例的视图。
具体实施例方式
正如附图中的图1和3所特别图示的那样，本发明涉及一种自动方法， 所述自动方法用于检验和分类属于至少两个不同种类并且在输送带3的输 送平面2上基本上以单层物体流通过的非金属物体1，以便根据这些物体的 至少一种成分或结构特征，在这些物体的水平面(level)上至少执行一 种类型的辨别或鉴定。
更特别地，此方法基本上在于使得所述物体1的一个表面或外层4 临时经受至少 一 个远程加热装置5的热辐射，从而将非交替性 (non-alternating)热脉冲传递到这些通过物体l中的每一个上，且所述 热脉冲对于在在输送平面2内的每单位表面积所施加的热能方面所有物体 都相同(identical);然后在施加了热脉冲过去确定时间长度之后，至少 通过一种例如热像仪(thermal camera)的线性或矩阵热敏传感器6，获 得每个所述物体的至少一种热像(thermal image);然后，根据包含在其 热像中的数据，对每个通过物体l进行分级或分类，并且传递对于每个物 体的控制或执行信号；以及最后根据它们的等级或种类和/或传递的与其 对应控制或执行信号将所述通过物体l进行分离。
根据本发明，此方法的特征在于对来自每个通过物体l的图像或热 像的数据进行处理从而根据受到辐射影响的表面层4的厚度辨别或鉴定物 体，其中，至少通过物体1的表面层4的组成材料对于所有物体是相同的。
此过程的特征也在于，对于一个给定的物体l，施加热辐射与热成像
之间所花费的时间长度一方面足够实现基本上均匀分布被所述表面层4吸
收的热能(caloric energy),从而在对所述物体进行表面加热之后的温 差基本上与这个表面层4的厚度成反比，同时另一方面，施加热辐射与热 成像之间所花费的时间长度足够短从而由辐射和对流引起的横向热扩散 现象和冷却现象可以忽略不计。
在此文献中，"忽略不计"的特征是对于由热像和这些像的研究结果 所提供的数据影响非常小或没有影响(典型地，在所提供数据中的改变小 于腦，甚至小于5%)。
根据一个优选变型实施例，根据差别数据(differential data)或 通过对数据的差别研究(differential exploitation)来执行对所述通 过物体l的辨别或鉴定，所述数据是从施加由加热装置5发射的热辐射前后 而取得的热像中获得或从施加热辐射之后的单个热像中获得。
优选地，热脉冲可以在通过物体l的整个表面或仅仅在某些区域影响 每个通过物体1的暴露表面层4。
由热像提供的强度数据可以直接进行辨别，从而对通过物体的不同种 类之间进行分类。
对于根据本发明的方法的典型特征，进行辨别或鉴定物体l所涉及的 表面层4的厚度大于20u m，有利的是在20y m与2mm之间，优选地在30uni
与lmm之间，并且在施加热辐射与热成像之间所花费的时间长度大约为十 分之几秒，优选地在50ms与600ms之间，更优选地在250ms与400ms之间。
当能够保证将要通过所述方法进行处理的所有物体l至少在其外层的 水平面上具有相同并且均匀的温度时，可以在施加热脉冲之前取消热成 像，然后根据在由相应装置5受控加热所述物体之后得到的单个热像辨别 或鉴定所述通过物体，其中所有物体l的开始或最初热状态是相同的。
然而，不论将加热装置的辐射施加到有待分析的各种物体l上之前时 的各种物体l的热状态如何，g卩，甚至当各种物体的最初热状态不同时，
为了可以进行可靠的热成像辨别，所述方法可以是先得出每个物体l暴露 于加热装置5的辐射中之前的部分热像或整个热像，藉此根据从施加由加 热装置5发射的热辐射前后所获得的热像中获得的差别数据进行辨别或鉴 定所述通过物体l ，藉此通过相同的热敏传感器6或两个不同的传感器获得
暴露前后的热像。
根据附图中的图1和2所示的本发明的第一实践实施例，施加由加热装
置5所发射的辐射5'而导致的热能沉积在输送平面2的水平面上的整个暴 露表面7上基本上相同并且散布均匀。所述布置要求提供适当的加热装置 5以及确定该加热装置相对于所述输送平面2的位置。
根据附图中的图3所示的本发明的第二实践实施例，由加热装置5所发 射的辐射5'而致的热能沉积本身是间歇性的并且限制到输送平面2的水平 面上的暴露表面7的局部区域，例如，在所述物体通过或输送带3移动的 方向上延伸的线段或带段，可选地，局限在当物体通过时对应于物体l的 区域内。
通过使用具有不连续的或间歇性的发射的辐射源或使用具有连续的 或持续发射的、但是其辐射受到位于所述辐射源与所述输送平面之间的 中间元件(掩膜)的空间上的中断的辐射源，在所述暴露区域内或所述 输送表面的加热区域7内间歇性地施加热能。当然，第一种解决方法可能 增加了消耗功率。
对于上述的第二实施例，优选的是可以设置成根据暴露之后取得 的单个热像，通过从所述物体的暴露表面层4的表面的辐射区域和非辐射 区域的数据的差别研究，辨别或鉴定每个通过物体l。
如附图中的图1至3所示，所述热辐射的输送平面内的施加窗限定了暴 露表面7，因此，限定了为带形(优选的为小宽度带形)，或为在相对于输 送带3移动或所述物体1通过的方向D大体上横向延伸的线的加热区域。
另外，在一种优选方式中，所述热辐射是聚焦辐射，优选地，是红外 线型聚焦辐射或具有大半红外线成分的聚焦辐射，并且通过施加装置8传 递辐射，所述施加装置8位于输送平面2上的至少最小距离处，尤其至少稍 微高于所述通过物体l的最大高度。
仍然对于上述的第二实施例，可以设置成由加热装置5产生并且朝 向输送平面2上的一部分辐射被反射掩膜5"，阻挡，从而通过形成所述加 热装置5的一部分和形成施加装置8的反射和会聚元件，所述加热装置5所 发射的所有辐射都施加到输送平面2的暴露表面7上。
特别地，当物体l流表现出极大的多样性时(关于组成材料、结构、成分等)，和/或当辨别或鉴定需要极度可靠并且可以根据几个分析标准
和参数时，所述方法也可以在于通过例如从由磁性探测器(magnetic detector)、光谱仪、和黑白或彩色(视频)热像仪组中选择的至少一个 附加传感器IO，获得与通过物体l相关的附加数据，和将这些附加数据的 研究结果与包含在一个热像或多个热像中的数据相结合，从而辨别或鉴 定所述通过物体l。
当所述至少一种附加传感器10在物体1的输送方向上放置在加热装置 5的上游时(或所述检视窗在加热区域7的上游的情况下)，由此传感器IO 获得的数据可以用作变量或以补充方式使用从而当加热装置5具有间歇 性施加时控制加热装置5。
正如附图用图解法和局部法所显示的那样，此发明也涉及一种自动设 备ll，所述自动设备ll用于检验和分类属于至少两个不同种类并且在输送 带3 (如果必要，也是设备ll的形成部件)的输送平面2上基本上以单层物 体流通过的非金属物体l，使得可以根据非金属物体l的至少一种成分或结 构特征在这些物体的水平面上执行至少一种类型的辨别或鉴定。
一方面，此设备11包括至少一个远程加热装置5，所述远程加热装置5 可以临时使得所述通过物体1的表面或外层4受到其热辐射，从而将对于施 加在输送平面2内的每单位表面积上的热能所有这些物体都相同的非交替 性热脉冲传递到这些通过物体l中的每一个上，另一方面，将至少一个例 如热像仪(thermal camera)的线性或矩阵热敏传感器6在输送的方向上 在所述至少一个加热装置5的下游距离其以确定的距离放置，以获得每个 所述物体的至少一个热像，最后，根据包含在其一个热像或多个热像中的 数据，至少一个处理单元12可以对每个通过物体1进行分级或分类，并且
传递对于每个物体的控制或执行信号，其中，由于所述至少一个处理单元 12连接到至少一个装置13上，所述装置13可以根据物体的等级或种类和与
输送到对应的控制或执行信号分离所述通过物体l 。
此设备的特征在于， 一方面，距离d足够长以致于在每个通过物体l的 组成材料的表面层4内所吸收的热能基本上在所述层内均匀分配，另一方 面，距离d足够短以致于由辐射和对流引起的横向热扩散现象和冷却现象 可以忽略不计，所述距离d用于将在其中施加热辐射或每个热辐射的区域，
或加热区域7，与在其中施加分别相关的热成像区域或每个分别相关的热 成像区域7'隔开。
此设备的特征还在于处理每个通过物体l的一个热像或多个热像的 数据从而根据所述表面层4的厚度辨别或鉴定所述物体，其中对于所有所 述物体，至少通过物体1的表面层4的组成材料是相同的。
优选地，根据差别数据或通过对数据的差别分析，处理单元12辨别或
鉴定所述通过物体l，所述数据是从施加由加热装置5发射的热辐射前后而
取得的热像中获得或从施加热辐射之后的单个热像中获得。
根据本发明的特征，形成输送平面2的输送带3具有恒定的移动速度， 并且至少一个所述加热装置5和至少一个所述热敏传感器6放置在所述输 送平面2的上方。另外， 一方面，距离d足够短从而横向热辐射现象、由于 辐射而致的冷却现象、对流现象的影响可以忽略不计，另一方面，距离d 足够长从而在每个通过物体1的组成材料的表面层4内所吸收的热能基本 上在所述层内均匀分配，所述距离d将在其中施加热辐射或每个热辐射的 区域，或加热区域7，与在其中施加分别相关的热成像区域或每个分别相 关的热成像区域7'隔开。
如附图中的多个图中还显示的那样，由远程加热装置5传递的辐射5' 是定向的，从而作用于形成暴露表面或加热区域7的、且大体上相对于输 送带3移动或所述物体1通过的方向D横向延伸的输送平面2的狭窄带或线， 并且所述辐射5'是聚焦辐射，优选地，是红外线型聚焦辐射或至少具有大 半红外线成分的聚焦辐射。
根据本发明的设备ll的第一实施例，如图1和2显示，加热装置5由以 下部分的结合组成 一方面，具有管状焦点(focal point)的辐射源5" 或具有基本上专用的或细长的焦点的辐射源排列，另一方面，偏转器 (deflector:或反射器)元件8和辐射一会聚元件5'，并且形成所述加热 装置5的两个上述元件5"和8具有造型延伸，横过所述输送平面2的宽度的
大部分延伸，优选地，大体上横过所述整个宽度，并且以相互配合的方式 将热能大体上相同并且均匀地沉积在输送平面2的带形加热区域7的整个
表面上。
有利地，所述管状辐射源5"由以下部分组成辐射管，所述辐射管包
括例如金属沉积的形式的反射掩模或反射层5"，，在朝向输送平面2旋转的
所述管5"的表面上，从而通过与所述辐射管5"组合的偏转和会聚元件8， 辐射管5"发射的大致整个辐射指向所述输送平面2，例如，所述辐射管5" 是在中间红外线范围内发射辐射的类型，优选地所述红外线具有大于 2000nm的波长。
优选地，对于每个通过物体l，所述一个热敏传感器或多个传感器6 执行1在所述物体暴露于热辐射5'前后的成像或受热辐射5'作用前后的成 像，根据通过物体1暴露于所述热辐射5'前后所获得的热像所得到的差别数 据，所述处理单元12辨别或鉴定所述通过物体1。
根据本发明的设备ll的第二实施例，如附图中的图3显示，加热装置 5由以下部分组成与具有二维扫描(例如，以具有垂直轴线的两个枢转 反射镜的形式)的施加装置8相结合的连续或间歇性发射类型的激光源5"， 其中热能沉积是间歇性的、并且限制到输送平面2的水平面上的暴露表面7 的局部区域，例如，在所述物体通过或输送带3移动的方向上延伸的线段 或带段，可选地，局限在当物体通过时对应于物体l的区域内。
在所述第二实施例的保护范围内，根据暴露之后得到的单个热像， 处理单元12通过从所述物体的暴露表面层4的表面的辐射区域和非辐射区
域的数据的差别研究，可以辨别或鉴定每个通过物体l。
对于所述第二实施例，为了最优化热辐射5'的施加，间歇性的沉积 加热装置5、设备11也可以包括用于定位和划界在输送平面2上的通过物体 l的视表面(apparent surface)的装置，所述装置在通道方向上位于加 热装置5的上游，其中所述装置获得的用于定位和划界视表面的数据被用 于控制以单元(激光源5"/具有扫描的施加装置8)形式的所述加热装置5。 为了提高设备ll在辨别方面的执行水平，设备ll可选地可实时获得 与通过物体相关的除了热数据之外的附加性质数据。
为此，然后，可以从由磁性探测器、光谱仪、和黑白或彩色视觉热 像仪组中选择的至少一个附加传感器IO，在处理单元12中将这些附加数据
的研究结果与包含在一个热像或多个热像中的数据的研究结果相结合，从 而辨别或鉴定所述通过物体l 。
可选地，用于定位和划界/区分物体l的上述装置可以包括放置在加
热区域7的上游的所述附加传感器10。
很容易被理解的是，除了上面明确描述并且在附图中图示的上述装 置以外，设备ll进一步包括执行上述方法所必要的所有其它装置(设备和 软件)，所述所有其它装置包括用户或操作人员对其进行的编程和与其它 装置或系统的连接。本领域的普通技术人员都了解这些其它装置，并且这 些其它装置在本领域普通技术人员的所知的范围内，所以在此文献中，不 再进一步描述它们。
为了更好地说明本发明的可能的不同的实践实施例(其被设计用于 解决不同类型的分类)，下面将详细描述根据本发明的方法和设备的几个 具体实施例。
根据上述的Pellenc Company的两件专利申请，下面提及的各种实施 例和应用中，物体l都快速通过(l至3m/s)，以单层传输以及稳定在平的 输送带3上。
一般原理在图1和3中示出。
设备11包括通过物体或产品1的至少一个加热装置5，所述加热装置5 一体形成为辐射源5"(或者为激光源或热类型灯，例如Globar，白炽灯， 卤素灯，氙气闪光灯等)，所述辐射源产生优选波长大于2000nm的波长的 能量，其中所述加热装置设置在输送带3上方；和偏向(deviation)或聚 焦类型的施加装置8 (例如椭圆反射镜或反射器)，所述施加装置形成强照 明并且仅为输送带3的整个宽度的小部分的区域7。因此，根据加热装置5 的特性，任何物体1当它在输送带3上通过时受到几个微秒的热脉冲。
线性或矩阵热像仪6给至少一个测量区域7'观察，其中在热量从物体 l或产品的表面层4中分散之后获取图像。在加热之前放置的控制或基准区 域7"也可以被观察以表示在加热之前的物体1的表面温度。如果热像仪6是 矩阵热像仪，视场可以如图1和3中所示地选择，从而相同的热像仪同时对 两个区域7'和7"进行观察。如果热像仪6是线性热像仪，区域7"应该由没
有示出的第二热像仪(优选是相同的)观察。
加热区域7和附近的成像区域7，分开距离d，所述距离d根据应用而变化。
可选地，不同性质(色视觉、红外线光谱仪等)的另一传感器10可
以在热像仪6之前或之后放置在同一输送带上。由传感器10提供的信息可
以与由热像仪6提供的信息结合以通过适当的计算机和算法(处理单元12) 形成物体l的组合分类。在输送带的末端，形成分离装置13的喷嘴条的一 些喷嘴被致动以排出(eject)选择的物体。
将被分类的物体l例如是箱板纸、塑料(包、膜、袋、电子产品或汽 车的粉碎的废胶)或要被分类以进行堆置肥料或其它生物处理的生物废 料。
物体l通常主要以两种形式(松散的或团块)存储在分类中心。 一般 地，它们在那里停留足够长的时间以便它们的表面温度分布均匀，但是并 不总是如此，特别是在外部存储(阳光、雨水和霜的影响)的情况下。在 装载在装有设备ll的分类线上之后，因此它们的温度出现几度范围的变 化。可选地，在循环中心(recycling center),就在分类区域之前物体l 可以通过热洗阶段，然后它们的温度更加均匀地散布。
每一个物体1首先在输送带3上加速，然后稳定。输送带的速度基于 物体l的性质被最优化以保证在单一层上的展开，同时避免滑动或滚动大 量物体。该速度通常为l至3m/s。
每一个物体1首先通过控制区域7"，在那里可以获得第一热像它表 明物体l的开始温度。通常，物体明显地因为它更冷的温度在输送带3底部 上是分离的，因为输送带连续受到装置5的加热，而物体却快速通过。
然后物体1通过区域7，在那里它接收分布在整个表面层4上的热脉 冲。该区域7具有优选为5至10cm的宽度。该宽度被降低以尽可能表示通过 时的特征。
当物体l通过距离d时，如果物体是薄的(小于0.5mm)，接收的热量 在其表面层4上均匀分布开，且如果物体是深的或厚的(见下面的模型)， 热量在物体的深度方向上散布。距离d基于材料的性质以及要被分类的物 体的表面层厚度选择。距离d的大小为100至600mm。在行进过程中，由物 体的表面层的辐射形成的冷却如在下面所示的，处于忽略不计的范围。
当物体进入区域7，时，获得第二热像，且可以在热稳定之后知道物 体1的温度。在加热之前和之后的温度差提供了对考虑的物体l的全部升
温o
放置在同一区域的一个(或更多)其它传感器IO，可以提供重要的 其它信息，特别是
一物体1在输送带3上的位置，尤其在热对比不足以在热像中很好地
定位物体l的情况下，这里，最适当的传感器10是彩色视觉热像仪(color vision camera);
一表面的其它标准，特别是它的颜色和它的印刷图案特征(视觉热
像仪)；
一物体的组成材料，例如由在Pellenc Co卿any上述法国申请和PCT 申请中所描述的红外线光谱仪提供。
如果物体l的组成材料是已知的，测量的升温就可以推出第一层或表 面层4的厚度。由此，例如可以区分纸张与箱纸板，因为它们仅仅是比质 量不同(对于法国标准，大约224g/m2)，所述质量与物体的厚度直接相关。
最后，使用来自传感器6和10的数据的组合的分类器形式的设备11 可以确定是否排出每一个物体l。只有一排排出喷嘴13在这里示出，但是 此示例仅仅是非限制性的，可以特别具有三重分类，这样在产品或物体l 流的同一侧或相对两侧可以具有两排平行的喷嘴。
上面操作的变型是在物体通过时获得多于两张的图像，这对于矩阵 热像仪来说是很简单的。在某些情况下实际有利的是，使用中间图像，其 或者在加热阶段取得或者在热量扩散阶段取得。
因此，为了更好地理解本发明以及为了说明它的理论基础，有利的 是可以借助于这种被研究的现象(exploited phenomena)的热模型。
热量在薄的物体内均匀分布的时间
物体在热脉冲之后的发展由热方程表示，所述热方程是一维的并且 不存在热源.-
<formula>formula see original document page 19</formula>在此，T为温度，t为经过的时间，x为深度，且a为产品的扩散系数。 在半无限的介质(medium)中，即相对于热扩散具有较大厚度的介 质中，此时间(this time)表示如下
Td 二 e2/4 a，其中e是热通量达到的厚度。
如果在此时间段的结束，达到组成物体的薄层的界限，扩散停止，
且温度在下面的阶段中均匀分布。估计的是，此均匀的时间段(从热脉冲 起计算)为Th二2Td。
在箱板纸的情况下，a等于O. 14mm7s。对于e二100ura， Td=18ms， 因此Th二36ms。
此外，我们注意到如果热脉冲位于表面的单个区域内，它在侧面仅 仅非常慢地扩散。对于lmm的横向扩散，Td-1.8s，且对于2mm， Td二7.2s。
因此可以认为热量快速地(几分之一秒之内)扩散到物体的厚度， 但是它的横向扩散在我们的时间尺度上可以忽略不计。对于塑料(其扩散 系数更小，且厚度稍微大些，直到500nm，对应于Td二400ms)，上面的结 论也是有效的。
对于薄箱纸板的最终升温计算
由松木制成的纸或纸板的热容为C二920kJ/m3 K。如果总吸收的能 量(设备为800mm宽的情形)为2000W，且如果输送带以3m/s的速度通过， 此能量流以被如下分布2000 J/s /( 3 m/s x 0. 8 m) = 833 J /m2 。对 于200ym厚纸板，此能量流扩散超过2 10—4m，或体积密度W二4165kJ/m3。 那么升温4. 5°C。对于50um的薄纸，基于同样的原因升温18t:。
因此这是非常显著的升温，并且即使利用初级产品的线性热像仪也 容易测量。对于以均匀温度存储的产品，这种升温甚至可以足以使得在加 热之前的控制图像不必要。
受热物体通过辐射的冷却
Stefan-Boltzmann等式W= o f可以应用到环境温度的物体， 其提供了由受热物体以辐射的方式再散发的热流的大致大小。在300K (27 。C)时，W=460W/m2，或O. 046W/cm2。
另外，由物体的环境(其温度非常靠近)接收的辐射，大致补偿了 此散发。净流通过对在环境温度300K的等式求差别而计算出来，对于与周 围介质的温度差AT:
AW=4 o T3 AT = 6. 16 AT。
如果获得了例如上面得到的最大值，或最不希望的值， AT = 18°C，那么AW=lllW/m2。
在此推理中，热量通过传导传递到下面的箱纸板层被忽略实际上，
即使在两层之间的很小的空气空间也使得热传递主要通过向下辐射而不 是传导。不过，有必要考虑在此表面层的两个面上的冷却，或者这里AW，
=222W/m2，其中，1112为受热表面(单个表面)的面积。
如果加热阶段提供大约800J/m2 (参见上面)，热量通过辐射缓慢地 扩散(对于最薄的纸，多于4秒，对于厚的纸板，达到l分钟)。因此，可 以不考虑这些物体由于在所述的两个成像示例之间(间隔开至少l秒半) 的辐射的导致的冷却。
如上所述的，加热装置5可采用各种实施例，每一个具有特定的优点 和限制。
实施物体l的受控加热的第一可能性在于执行中红外线辐射(MIR)。
为了保证低的穿透深度和强的吸收，独立于染料和墨水(dying and ink),大于2000mn波长的会聚光是理想的。在此范围内的吸收对于所有的 有机产品大于80%。
正是从强吸收的事实，辐射的穿透深度很低(超过3000nm，对于水 在大约20ym之后衰减90X)，这保证了表面升温(或加热)。由此保证了 仅仅产品的第一层受到强热的影响。我们注意到此推理也意味着产品太薄 不会阻止所有的辐射10um厚的塑料袋将收集该波长的能量的10—50X。
附图的图2为根据本发明的照明系统形式的加热装置5的变型实施例 的示意图。
可以利用圆柱形辐射管5"产生这种照明。这些管是墨水一干燥系统 或玻璃一熔化炉的标准工业部件。它们的成本适中，并且它们的使用寿命 数以年计。在表面温度为830'C或1100K的情况下，根据黑体定律计算辐射 能量为W二8. 3W/cm2。
发射峰值的波长为入p = 2630nm。
可以看出，此温度适于我们的问题。对于此温度，直径为lcm的管的 辐射足以提供每线性米2500W。
重要的是，在产品通过的轴向上将热脉冲集中在窄的带7内。为了产 品流通(大于350腿的高度)以及为了安全原因(起火风险)，照明通常不 能靠近输送带。根据本发明，然而，可以集中热流椭圆反射器8围绕管5" 放置，且它设计成一个焦点是管本身，藉此，另一个焦点靠近输送带。由
此，通过反射器8的任何光线被反射到区域7上的输送带上。如果例如从管
到反射器的底部的距离大致为12cm，那么从管到输送带的距离大致为 50cm，区域7具有在由输送带3形成的输送平面2上的大致5cm的宽度。
另外，对于选择的温度，可以对管5"的一半喷涂金属，通过放置层5"， 在其将要朝向输送平面2旋转的表面上。这阻挡了在喷涂有金属的区域中 的大部分发射光线14没有发射或仅仅被非常微弱地发射出来。然后热量 仅仅辐射到位于反射器8侧的半空间。通过使得下侧喷涂有金属，任何将 不利于加热的瞬时性质(instantaneous nature)直接的照明被消除，且 所有的光线被强制通过反射器，这使得场最优化区域7接收几乎所有的 辐射热。
然而，图2中示出的实施例仅仅是示意性的。
在其中从管5"到输送带3的大距离不必要的所有情况下，可以将管放 置得靠近输送带，例如大约20cm。在此情况下，可以去除反射器8并且可 以仅仅使用喷涂有金属的层5"'以限制辐射的角区域，可选地，通过反射 和会聚装置完成。在此情况下，对于区域5"'有利的是朝向顶部放置，且
形成朝向下部的直接辐射。
图4是图示相对于图2中示出的加热装置5的加热装置5的变型实施例。
辐射源的形状形成为例如管的形式，且设置有反射层5，"，所述反射 层5"，限制辐射的角扩散并且位于管的与输送平面2相对的面上。
此扩散角的限制层的作用可以有利地通过例如由上反射部分和侧反 射部分(例如平面反射镜的部分)组成的反射器8完成。这些装置可以将 由管发射的光线通过会聚它们而指向输送平面，但是没有使得它们聚焦。
附图标记14，表示使用反射器8被限制到输送平面的区域7内的光线。
用于执行物体的受控加热的可能性在于利用卤素照明。 实际上，可以通过卤素管产生热脉冲，所述卤素管与椭圆反射器结 合，如在上述专利申请中所述的。这使得可以使用对于红外光谱仪和对于 热像仪相同的照明，且这使得可以非常好地将光线聚焦在宽度小于3cm的 带7上。
但是，该方法具有下面的几种限制
一不可以使得一半的管5"喷涂有金属，且一半的能量不能被聚焦。
没有通过反射器8达到输送带3的光线也加热了产品，但是对应的加热时刻 被不良地限定；
一产品1的吸收在此光谱范围内没有靠近100%。对于没有颜色或白 色的纸，它反射或扩散大量的能量。因此升温仅仅有前面值的5%至10。％， 或对于200 u m的纸板大约O. 25°C ，且对于50 u m的纸为1 。C 。
这又达到了低分辨率热像仪的检测极限，从而区分模式(在加热之 前的控制图像)变得必要。此辐射模式，然而，对于在多传感器应用中减 少照明数量是有利的。
在本发明的保护范围内的执行受控加热的第三可能性在于通过重复 的脉冲执行脉冲照明(或脉动照明)。
存在基于重复的短时(lms，甚至lixs)闪光的加热装置。可以利用 氙气灯或放映机(movie projector)产生这些闪光。然而，这些闪光通 常最优为在可视的领域内操作，并且它们红外线的产量较低。尽管有此缺 点，它们提供了非常好地限定加热的时刻的优点。
用于当物体l通过时执行物体l的受控加热的第四个具体可能性在于 通过激光优选是红外光激光执行照明。
通过激光的照明，结合受控的二维扫描器，当然更加复杂，但是如 下面指出的，它提供了相对于热源的几个优点
首先，它使得可以简化差别加热分析，通过使其应用于单个图像。 如果物体的利用激光简单加热的特定端被瞄准，就可以估算在100至200ms 的时间段结束时的升温。如所看出的，该时间足以使得热量扩散到物体的 厚度范围内，但是不足以进行横向扩散。因此可以比较直接受热区域与也 是热平衡的相邻区域。适当的区域的大小的数量级在一侧上或直径为从 5mm至10mm，这优选地可与市场上获得的平行激光束兼容。
一个变型在于通过使得相邻的线没有被加热而利用激光形成加热的 线。考虑到不可避免的由流动(stream)引起的热像仪的散焦，有利的是 此线与输送带的前进方向平行，其中所述流动的采集时间为几微秒，对应 于10 — 20ram的通道。
激光使得可以将能量会聚在有关的区域上，因此可以大幅降低需要 的能量，以及相关的起火风险。如果激光放置在定位物体的视觉系统的下 游，它就可以仅仅指向物体存在的那些点。通过结合前面的布置，可以扫 描与输送带13的前进方向平行的线，但是仅仅是物体l存在的地方。
此操作的第二优选方法由图3说明。激光5"形成平行激光束，即由一 组两个具有朝向物体1的垂直轴8的反射镜反射的光束，其中描述了交替加 热/非交替加热，线优选平行于物体的前进方向D。激光可以连续模式或脉 冲模式操作。在图像获取之前，物体l如前面一样被允许在通过距离d的过 程中稳定它们的温度。控制区域7"不再必要。
在这种生产的情况下，对输送带3的任何加热避免，且需要的能量极 大减小。如果输送带的装填率为大约20%，且如果每一个物体的表面的50 %被加热，则前面的能量的10%就足以获得相同的热效应。200W的能量而 不是2000W的能量因此是足够的。如果在完全理想的状态下"测量 (survey)"每一个物体的10%的表面，贝lj40W就足够。如果在厚产品(200 IX m)的情况下升温rC，且薄产品(40um)的情况下升温4'C被认为是足 够的，要求又被降低了4倍。那么适于应用的最小能量的激光具有10W的功 率。
最后，激光因为其性质提供了其它的优点
一通过其单频性质，它可以专门作用在那些吸收在激光的波长上最 大的某些材料上；
一它甚至可以选择物体加热的时间长度，基于其它标准，例如组成
材料，如果此表示提前通过另一传感器IO (例如红外线光谱仪)提供。
下面将结合各种类型的物体分类说明根据本发明的方法和设备的应用。
本发明的第一应用涉及纸，特别是铅印格式纸与纸板类型的包装产 品之间的区分。
此应用包含结构化(纤维性)产品，该产品很容易扩散(diffusing) 并且不透明。在MIR波长，它非常具有吸收性，且它的发射率(emissivity) 高(大于0.9)而恒定。
该区分应该涉及具有相近外观的两种印刷产品(printed product):
一小的包装纸板，其厚度从250至400um，
一杂志和广告，其内部纸张具有大约40nm的厚度，但是封面一般具 有150um的厚度。 ，
对于纸的扩散系数，假定a-O. 14mm2/s，且对于
—小的薄纸板:假定Th一c = e2/2 a = 0 . 252/(2 x 0. 14) s = 0. 224s =224 ms，
—杂志封面假定Th—m 二 0. 162/(2 x 0.14) = 92 ms。 在稳定之后或在此为224ms (最长的两个产品之间的均匀化时间)之 后取得图像。
在以3m/s的速度通过的情况下，在两点之间的移动大约670mm。这刚 好足以在相同的图像上具有两个图像频带，如果使用320X240像素的热像 仪，且像素的图像在带上另外具有4mm (with pixels whose image on the belt has 4 mm on the side)。
利用MIR辐射的升温对于杂志封面计算为大致为5. 6°C，对于小纸板 计算为大致3.6'C。这些值的差别是显著的和可测量的。
最后，有必要考虑水分的影响水分极大地增加了热容并且因此相 当于更大的厚度。因此任何湿的纸将会与纸板混淆。这种情形与再循环物 体一致，因为弄脏的产品不是理想的，且它们几乎总是湿的。因此，分类 器易于丢弃湿纸。
最后，对于非常薄的产品，例如单独的纸张(或放置再输送带上的 塑料膜)，正是输送带本身且它的更高温度隐约显出该物体这易于使得 产品更易于分类为纸。这种效果因此是有利的，除了对于塑料膜之外。
本发明的第二应用涉及由多层聚合物材料(PET)制成的产品(尤其 是包装)。
这里，区分首先涉及没有颜色的透明瓶，该透明瓶或者以单层PET 生产或者以至少三层并列层生产，其中中心层由形成对气体(氧气或二氧 化碳)的障碍。这种材料例如是尼龙。描述的另一种情况，接近但是更简 单，是甚至再洗涤之后在表面上存在标签或塑料套。在此情况下，有必要 以在表面上标签的存在为特征。
在加热多层之后，热量主要透过第一厚度(表面层)。实际上，这些 层不是一体制成的，且朝向第二层的传导是非常有限的。在加热期间，光
学不连续性形成入射能量的向上反射的事实加强了这种现象。
单层瓶通常具有大约400"m的厚度。如果是三层，中心层是薄的，
或大约20lim，且它分开每一层大约为190um的两层。
一单层Th一m = e2/2 a 二 0.42/(2 x 0. 14) s = 0. 571 s = 571 ms —三层(第一层):Th—t 二 0. 192/(2 x 0.14) 二 129 ms 因此有必要等待至少250ms来区分两种情形，理想的是570ms，对应
于移动1500mm。此最后的值防止两个图像由同一热像仪6处理。
这就是说，可以在洗涤输出时工作，典型地在95。C工作，在物体朝
向3(TC的自然冷却的过程中。三层瓶在表面冷却得比单层快。那么，仅仅
单个图像是必要的。
本发明的第三应用涉及分类由塑料材料制成的袋子和膜。 非常常见的，塑料膜由PE型或PP型聚烯烃制成，且它们难以通过由
相同材料制成的固体物体的光谱进行区分。特别地，具有碳黑的内层的 PEHD，特定类型的多层，具有非常接近于PELD塑料袋的光谱。那么对于前
面的情况可以通过厚度的显著不同来对它们进行分类。这种类型的分类另 外涉及已经确定PE (LD或HD)的存在的红外线光谱仪。因为它们的热惯性 低，为了理想的对比，在加热区域之后在PEHD瓶完全稳定之前要快速完成 图像的获取。
本发明的第四应用涉及堆肥的净化。
首先，主要有机产品流通过从天然垃圾流开始通过滤网获得。通常， 80mm的网眼使得可以从细屑(通过的碎片)获得浓度大于80%的有机材料 (食品碎屑、厨房产生的碎屑、绿色垃圾)，即含水很高的细屑。 主要遇到两种类型的污染物
一轻质污染物塑料类型(柔性或刚性)，以及多少弄脏了的纸；
一重质污染物玻璃、岩石、金属，灰。
再次获取两个连续的图像以观察升温。 相关产品几乎都是不透明的，因此易于在窄的表面层上吸收热辐射。
生物制品类似皮肤，覆盖受束缚的水团(captive water mass)。它 们扩散得非常慢(水的扩散系数为O. 14mm7s)。它们的厚度至少是lmm。水 的热容在所有流体中是最高的。这些产品因此具有较低的平衡温度。
矿石和玻璃具有比水低的热容。然而，它们总是很厚(大于2mm)， 且扩散的速度是水的至少4倍，因此它们比水冷得更快，这从加热阶段可 以看出。
金属具有很强的反射率(90至95%)，且它们升温很少。另外，它们 的发射率很低，且对于给定的升温，它们发射非常少的辐射，它们因此显 示为几乎是黑体。从控制图像(在加热之前)可以看出确实如此，如果它 们热平衡。
轻质污染物对于MIR型辐射非常敏感，如上所述的，它们具有很小的 热容，并且它们很薄。其次，它们扩散少并且几乎保持恒定的速度持续几 秒。
如果在两个图像之间的升温以降序排列，将会是如下情况-
一最热塑料和纸；
一适度(中等)加热生物制品；
一稍微加热矿物或玻璃；
一金属，几乎为黑体，来自第一图像。
策略与前述示例有少许不同允许经过足够长的时间或大约为200 至250ms的时间以便稳定纸。然而没有稳定其它产品。与此相反，因为水 的热容降低了含水产品的温度，塑料甚至已经比含水产品热许多。因为同 样原因，玻璃、矿物和金属明显地比含水产品冷些和/或黑些。
然后，通过保留中间值产品，排出所有非常热和非常冷的产品。由 此可见，可以仅仅使用热像仪作为单个传感器进行此类型的分类，从而使 得分类具有很大的竞争力。
由此，本发明涉及与通过辐射进行加热的元件相结合的热像仪的应 用，以对于各种产品类型进行实时分类，特别地
一根据第一层的厚度区别纸与纸板； 一区别单层与多层塑料包装； 一通过每一种材料区分厚塑料(厚度大于lmm); 一区分打算用于堆肥的生物流中的各种污染物(塑料、纸、金属、 玻璃、矿物质)。
由前述得出如下所述，本发明提出一种简单方法，其适用于在厚度在20 u m至2mm范围内的薄的非金属产品。
在其优选的应用中，充分利用了以下物理现象
一每单位表面积的热容与受热材料的表面层的厚度成正比，因此， 对于给定的表面辐射级别，处于平衡状态下的温度增加与此厚度成反比。 由此可以推断出已知材料的厚度；
一达到热平衡所必须经历的时间足够短(小于500ms)以致于其它热 现象(由辐射和对流引起的横向热扩散现象和冷却现象)可以忽略不计；
一所述厚度足以确保至少对于一定波长的热辐射基本上被完全吸 收。对于在20tim以下的波长的情况下，这些情况不再符合。
由此，可以通过产品的厚度区别产品从而将它们分成各种类别。此 外，加热与检测之间所经历的时间足够短以致于即使对于迅速通过的产 品，也允许使用小型设备进行快速判断和实时分类。
当然，本发明不限于在附图中描述和显示的实施例。由此，在不脱 离本发明的保护范围的情况下，特别地，通过各种元件的组合或通过同等 技术的替代可以对本发明做出修改。
权利要求
1、一种用于检测和分类属于至少两个不同种类的、并且在输送带的输送平面上以基本上单层流形式通过的非金属物体的自动方法，其中所述方法主要在于使得所述物体的表面或外层(4)临时经受至少一个远程加热装置(5)的热辐射，从而将非交替性热脉冲传递到这些通过物体(1)中的每一个上，且所述热脉冲对于所有物体在在输送平面(2)内每单位表面积所施加的热能都相同；然后在施加热脉冲过去了确定时间长度之后，通过至少一种例如热像仪的线性或矩阵热敏传感器(6)，获得每个所述物体的至少一种热像；然后，根据包含在其热像中的数据，对每个通过物体(1)进行分级或分类，并且传递对于每个物体的控制或执行信号；以及最后根据它们的等级或种类和/或传递的与其对应控制或执行信号将所述通过物体(1)分离，所述方法的特征在于对来自每个通过物体(1)的图像或热像的数据进行处理从而根据受到辐射影响的表面层(4)的厚度辨别或鉴定物体，其中至少通过物体(1)的表面层(4)的组成材料对于所有物体是相同的，以及对于给定的物体(1)，施加热辐射与热成像之间所花费的时间长度一方面足够实现基本上均匀分布被所述表面层(4)吸收的热能，从而在对所述物体进行表面加热之后的温差基本上与这个表面层(4)的厚度成反比，同时另一方面，施加热辐射与热成像之间所花费的时间长度足够短从而由辐射和对流引起的横向热扩散现象和冷却现象能够忽略不计。
2、 根据权利要求l中所述的方法，其中根据差别数据或通过对数据的 差别研究来执行对所述通过物体(1)的辨别或鉴定，所述数据从施加由 加热装置(5)发射的热辐射前后而取得的热像中获得或从施加热辐射之后的单个热像中获得。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，其中热脉冲在通过物体(1)的整 个表面或仅仅在某些区域影响每个通过物体(1)的暴露表面层(4)。
4、 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中用于辨别或鉴定物 体(1)所涉及的表面层(4)的厚度大于20um，有利的是在20"m与2mm 之间，优选地在30nm与lmm之间，并且其中在施加热辐射与热成像之间所花费的时间长度大约为十分之几秒，优选地在50ms与600ms之间，更优选 地在250ras与400ms之间。
5、 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述方法也在于 获得每个物体(1)暴露于加热装置(5)的辐射中之前的部分热像或整个 热像，藉此根据从施加由加热装置(5)发射的热辐射前后所获得的热像 中获得的差别数据辨别或鉴定所述通过物体(1)，其中通过相同的热敏传 感器(6)或两个不同的传感器获得暴露前后的热像。
6、 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中施加由加热装置(5) 所发射的辐射而导致的热能沉积相同在输送平面(2)的水平面上的整个 暴露表面(7)上大体上相同并且分布均匀。
7、 根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中由加热装置(5)所 发射的辐射而致的热能沉积本身是间歇性的并且限制到输送平面(2)的 水平面上的暴露表面(7)的局部区域，例如，在所述物体通过或传送带(3)移动的方向上延伸的线段或带段，可选地，局限在当物体(1)通 过时对应于物体的区域内。
8、根据权利要求7中所述的方法，其中根据暴露之后得到的单个热 像，通过从所述物体的暴露表面层(4)的表面的辐射区域和非辐射区域 的数据的差别研究，辨别或鉴定，个通过物体(1)。
9、 根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述热辐射是聚焦 辐射，优选地，是红外线型聚焦辐射或具有大半红外线成分的聚焦辐射， 并且通过施加装置(8)传递辐射，所述施加装置(8)位于输送平面(2) 上的至少最小距离处，尤其至少稍微高于所述通过物体l的最大高度。
10、 根据权利要求9中所述的方法，其中由加热装置(5)产生并且朝 向输送平面(2)上的一部分辐射被反射掩膜(5'")阻挡，从而通过形 成所述加热装置(5)的一部分和形成施加装置(8)的反射和会聚元件， 所述加热装置(5)所发射的所有辐射都施加到输送平面(2)的暴露表 面(7)上。
11、 根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中通过例如从由磁 性探测器、光谱仪、和黑白或彩色视觉热像仪组中选择的至少一个附加 传感器(10)，获得与通过物体(1)相关的附加数据，且其中将这些附加数据的研究结果与包含在一个热像或多个热像中的数据相结合，从而 辨别或鉴定所述通过物体(1)。
12、 一种用于检验和分类属于至少两个不同种类并且在输送带的输送 平面上基本上以单层物体流通过的非金属物体的自动设备，使得它能够 根据非金属物体的至少一种成分或结构特征在这些物体的水平面上执行 至少一种类型的辨别或鉴定，其中， 一方面，此设备(11)包括至少一个远程加热装置(5)，所述远程加热装置(5)能够临时使得所述通过物体(1)的表面或外层(4) 受到其热辐射，从而将对于所有这些物体施加在输送平面(2)内的每单位表面积上的热能都相同的非交替性热脉冲传递到这些通过物体(1)中的每一个上；另一方面，至少一个例如热像仪的线性或矩阵热敏传感器(6)，其在通过方向上在所述至少一个加热装置(5)的下游距离所述至 少一个加热装置(5)确定的距离放置，以获得每个所述物体的至少一个 热像；最后，至少一个处理单元(12)，所述至少一个处理单元(12)根 据包含在每个通过物体(1)的一个热像或多个热像中的数据，能够对每 个通过物体(1)进行分级或分类，并且传递对于每个物体的控制或执行 信号，其中，所述至少一个处理单元(12)连接到至少一个能够根据物体 的等级或种类和与输送的对应的控制或执行信号分离所述通过物体(1)的 装置(13)，其中 一方面，距离(d)足够长以致于在每个通过物体(1)的组成 材料的表面层(4)内所吸收的热能基本上在所述层内均匀分配，另一方 面，距离(d)足够短以致于由辐射和对流引起的横向热扩散现象和冷却 现象能够忽略不计，所述距离(d)将在其中施加了热辐射或每个热辐射 的区域，或加热区域(7)，与在其中施加分别相关的热成像区域或每个分 别相关的热成像区域(7')隔开。其中处理每个通过物体(1)的一个热像或多个热像的数据从而根据 所述表面层(4)的厚度辨别或鉴定所述物体，其中对于所有所述物体， 至少通过物体(1)的表面层(4)的组成材料是相同的。
13、 根据权利要求12中所述的设备，其中根据差别数据或通过对数据 的差别分析，处理单元(12)辨别或鉴定所述通过物体(1)，所述数据是从施加由加热装置(5)发射的热辐射前后而取得的热像中获得或从施加 热辐射之后的单个热像中获得。
14、 根据权利要求12或13所述的设备，其中形成输送平面(2)的输送带(3)具有恒定的移动速度，其中所述至少一个所述加热装置(5)和所 述至少一个所述热敏传感器(6)放置在所述输送平面(2)的上方。
15、 根据权利要求14中所述的设备，其中加热装置(5)由以下部分 的结合组成 一方面，具有管状焦点的辐射源5"或具有基本上专用的或细 长的焦点的辐射源排列，另一方面，偏转器(deflector:或反射器)元 件(8)和辐射一会聚元件(5')，并且其中形成所述加热装置(5)的两个 上述元件(5")和(8)具有造型延伸，横过所述输送平面(2)的宽度的 大部分延伸，优选地，大体上横过所述整个宽度，并且以相互配合的方式 将热能大体上相同并且均匀地沉积在输送平面(2)上的、接受聚焦辐射 的带形加热区域(7)的整个表面上。
16、 根据权利要求15中所述的设备，其中所述管状辐射源(5")由以 下部分组成辐射管，所述辐射管包括例如金属沉积的形式的反射掩模或 反射层(5"，)，在朝向输送平面(2)旋转的所述管(5")的表面上，从 而通过与所述辐射管(5")组合的偏转和会聚元件(8)，辐射管(5")发 射的大致整个辐射指向所述输送平面(2)，例如，所述辐射管(5")是在 中间红外线范围内发射辐射的类型，优选地所述红外线具有大于2000nm的 波长。
17、 根据权利要求12至16中任一项所述的设备，其中对于每个通过物 体(1)，所述一个热敏传感器或多个传感器(6)执行在所述物体暴露于 热辐射(5')前后的成像，并且根据通过物体(1)暴露于所述热辐射(5') 前后所获得的热像所得到的差别数据，所述处理单元(12)辨别或鉴定所 述通过物体(1)。
18、根据权利要求12至14中任一项所述的设备，其中加热装置(5)由以下部分组成与具有二维扫描的施加装置(8)相结合的连续或间歇 性发射类型的激光源(5")，从而热能沉积是间歇性的、并且限制到输送 平面(2)的水平面上的暴露表面(7)的局部区域，例如，在所述物体通 过或输送带(3)移动的方向上延伸的线段或带段，可选地，局限在当物体通过时对应于物体(1)的区域内。
19、 根据权利要求18中所述的设备，其中处理单元(12)根据暴露 之后得到的单个热像，通过对相关物体的表面层(4)的表面(7)从而暴 露部分的辐射区域和非辐射区域的数据的差别研究，辨别或鉴定每个通过 物体(1)。
20、 根据权利要求18和19所述的设备，其中所述设备也包括用于定 位和划界在输送平面(2)上的通过物体(1)的视表面的装置，其在通道 方向上位于加热装置(5)的上游，其中所述用于定位和划界视表面的装 置获得的数据被用于控制以单元(激光源(5")/具有扫描的施加装置(8)) 形式的所述加热装置(5)。
21、根据权利要求12至20中任一项所述的设备，其中所述设备也包括 至少一个附加传感器(10)，所述附加传感器(10)通过例如从由磁性探 测器、光谱仪、和黑白或彩色视觉热像仪组中选择，用于获得与通过物 体(1)相关的附加数据，和将这些附加数据的研究结果与包含在一个热 像或多个热像中的数据相结合，从而辨别或鉴定所述通过物体(1)。
全文摘要
本发明的目的是提供一种用于检测和分类的非金属物体的自动方法和设备。所述方法的特征在于使得所述物体的表面或外层(4)临时经受至少一个远程加热装置(5)的热辐射，从而将非交替性(non-alternating)热脉冲传递到这些通过物体(1)中的每一个上，且所述热脉冲对于在输送平面(2)内的每单位表面积所施加的热能方面所有物体都相同；然后在施加了热脉冲过去确定时间长度之后，至少通过一种例如热像仪的线性或矩阵热敏传感器(6)，获得每个所述物体的至少一种热像；然后，根据包含在其热像中的数据，对每个通过物体(1)进行分级或分类，并且传递对于每个物体的控制或执行信号；以及最后根据它们的等级或种类和/或传递的与其对应控制或执行信号将所述通过物体(1)进行分离。
文档编号B07C5/34GK101351280SQ200680049857
公开日2009年1月21日 申请日期2006年12月28日 优先权日2005年12月30日
发明者安托万·布雷尼 申请人:佩朗精品工艺股份有限公司