用于检验和分拣颗粒的系统和方法及采用种子颗粒鉴定该系统和方法的过程的制作方法

用于检验和分拣颗粒的系统和方法及采用种子颗粒鉴定该系统和方法的过程的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于通过产生和使用种子颗粒来鉴定用于检验和分拣颗粒的自动过程的方法。在一个实施例中，通过在多个颗粒上形成共形表面层，并由此给予它们与不合需要的颗粒的对应性质的值或值的范围相同或大致相同的值或值的范围的至少一种性质，来产生种子颗粒。通过引入预定数量的种子颗粒，由自动分拣系统对种子颗粒的检测和去除可用于周期性地校准和鉴定分拣系统，而不中断制造操作或将实际不合需要的颗粒引入工艺物料流。产生和使用种子颗粒来鉴定自动分拣系统尤其适用于Ti海绵分拣操作。
【专利说明】用于检验和分拣颗粒的系统和方法及采用种子颗粒鉴定该系统和方法的过程
[0001]发明背景
1.发明领域
[0002]本发明一般涉及一种用于分拣颗粒的过程。具体而言，本发明涉及一种用于通过将预定数量的种子颗粒引入工艺物料流来鉴定用于检验和分拣颗粒的自动系统的过程。本发明还涉及具有与已知不合需要的颗粒的对应性质的值或值的范围相同或大致相同的值或值的范围的至少一种性质的种子颗粒的生产和鉴定。
[0003]I1.相关技术的背景
[0004]传统采矿和/或金属加工操作可包含中间阶段，其中所需矿石或金属的碎片或颗粒沿着移动表面传输以用于目测检验并去除不需要的杂质。杂质碎片或颗粒的去除对于其中必须有严格的元素浓度公差来确保成品的材料性质适合于其预期的用途的应用来说是重要的。在许多情况下，这种杂质将具有与具有目标成分的标准矿石或金属颗粒明显不同的外观，从而使它们能够通过人工操作员视觉识别并去除。
[0005]对于涉及高应力部件的应用，钛(Ti)是在生产期间需要目测检验和分拣的材料的示例。用于从TiO2和/或TiCl4提取Ti的商业过程产生被称为Ti海绵的海绵状材料，该海绵状材料然后通过重熔合固化成所需的形状。在某些情况下，Ti海绵的产生导致海绵颗粒的形成，海绵颗粒被“烧焦”并且随后被转化成氧化钛或氮化钛。在重熔期间，氮化海绵Ti颗粒的纳入是不合需要的，因为如果它们在熔化阶段保留，它们在成品金属、合金或制造产品中的存在可导致硬阿尔法材料或低密度夹杂物的形成。如果这些夹杂物没有通过各种质量检验检测到，则这些夹杂物可影响制造成品的有效性。氮化或氧化Ti海绵颗粒具有与正常的Ti海绵显著不同的外观，其颜色更深，容易被肉眼识别。这个区别允许识别不需要的颗粒并且通过人工操作员将它们从工艺物料流去除。
[0006]目前的行业标准通常需要用于制造某些最终使用部件的Ti海绵经受100%的目测检验。然而，利用个体操作者来检验和分拣工艺物料流可能是耗费时间、劳动密集且高成本的过程，由于移动表面通常必须慢慢移动以促进人工操作者检验和移除不需要的颗粒。
[0007]现代化分拣过程的最新方法已涉及自动分拣系统的实现，自动分拣系统能够自动地检验和分拣工艺物料流中的颗粒。这种系统的示例在Gigliotti等人的美国专利N0.6，043, 445 (以下简称“Gigliotti”)中说明，Gigliotti涉及用于基于颜色分拣钛海绵颗粒的设备。在一个实施例中，Gigliotti公开了当产品在移动表面上传输时利用成像设备捕获产品的彩色图像。图像被转换成颜色信号并被发送至中央处理单元，在中央处理单元中信号被转换为颜色值。然后将该颜色值与定义可接受阈值水平的查找表格相比较。如果颜色值被识别为在可接受范围之外，则系统将具有该颜色值的颗粒识别为不合需要的产品并且发信号将它们从工艺物料流移除。可通过将沿着移动表面的被拒绝颗粒的运动和图像采集相关联以使被拒绝粒子的位置可被精确识别并且通过物理方法完成它们的去除，来移除被拒绝的颗粒。[0008]Kumar等人的美国专利N0.5，676，256 ( “Kumar”)已公开了能够基于金属颗粒的颜色分拣废金属颗粒的类似的自动系统。Mohr等人的美国专利N0.5，519，225 ( “Mohr”)提供了自动检验的另一方法，Mohr描述了利用射线照相检验方法来检查工艺物料流中的颗粒。Mohr公开了使用采用中子和X-射线或伽马射线的双辐射源交替地照射工艺物料流中颗粒以及使用双形态气体离子化检测器来检测已通过颗粒后的辐射。检测到的辐射被处理并且在监视器上显示,使采用不同衰减材料形成的对象能够被区分。Gigliott1、Kumar和Mohr专利通过引用整体地结合于此，视同在本说明书中充分说明。
[0009]虽然通过使用自动检验和分拣系统可获得节约成本和提高分拣能力，但是对它们的广泛采用存在相当大的阻力，主要是由于与这些系统的精确性、可靠性和鉴定相关联的不确定性。例如，由于诸如颗粒的不均匀照明、在图像采集期间发生的错误和/或在样品传输期间的机械故障之类的问题，自动检查和分拣系统的性能可能偏离规范。
[0010]此外，自动分拣系统的反复验证和校准通常是必须的以确保分拣过程正常运行。这些过程可导致显著的停机时间，由于它们通常需要停止过程流以使校准程序可被执行而不会无意中允许不合需要的颗粒通过系统并被引入制品中。因此，持续需要开发一种自动检验和分拣系统，该系统具有改进的一致性和可靠性、以低成本操作并且能够在对艺物料流最少中断的情况下精确地验证和校准。

【发明内容】

[0011]鉴于上述问题、需要和目标，公开了利用种子颗粒鉴定自动检验和分拣系统的系统和方法。在一个实施例中，提供了一种用于自动检验和分拣系统的形成和鉴定种子颗粒的方法。在特定的实施例中，通过开始时产生具有预定形状和尺寸分布的多个颗粒来形成种子颗粒。然后，在颗粒上形成共形表面层以产生种子颗粒并因此给予种子颗粒至少一种性质，该性质具有与不合需要的颗粒的对应性质的值或值的范围相同或大致相同的值或值的范围。将多个种子颗粒加入包括通过自动检验和分拣系统处理的多个颗粒的工艺物料流。自动检验和分拣系统被编程以从工艺物料流检测并选择性地去除那些具有预定性质值或性质值范围的种子颗粒。从工艺物料流检测并去除的种子颗粒被保留并用于在标准的启动和运行条件过程期间鉴定自动检验和分拣系统本身。
[0012]在一些实施例中，使用具有平均直径约2_、约3mm或约4_的金属颗粒。可利用沉积工艺生产在金属颗粒上形成的共形表面层，沉积工艺包括但不限于阳极化、电镀、化学气相沉积、物理气相沉积和涂装中的至少一个。沉积共形表面层产生种子颗粒，该种子颗粒具有与不合需要的颗粒的对应性质的值或值的范围相同或大致相同的值或值的范围的至少一种性质。在一个实施例中，共形表面层提供具有与不合需要的颗粒的对应颜色值或颜色值范围相同或大致相同的颜色或颜色范围的种子颗粒。在特定的实施例中，利用不对由颗粒制成的产品的性质造成不利影响的材料形成共形表面层。在一些实施例中，未被拒绝的种子颗粒被重新引入到自动检验和分拣系统。
[0013]在另一特定实施例中，颗粒由Ti海绵组成，不合需要的颗粒由氮化Ti海绵组成以及种子颗粒由Ti海绵组成，其中，种子颗粒的表面涂覆有具有与氮化Ti海绵的对应性质的值或值的范围相同或大致相同的值或值的范围的至少一个性质的材料的共形层。在更多特定实施例中，种子颗粒由具有在其上形成的氧化钛的共形表面层的Ti海绵颗粒组成。可调节氧化钛层的厚度以提供具有与氮化Ti海绵的对应颜色值或颜色值范围相同或大致相同的颜色或颜色范围的种子颗粒。在一些实施例中，经涂覆的种子颗粒的颜色值或颜色值范围为金色、黄色、棕色、黑色、蓝色、红色、紫色、或渐黑和/或这些颜色的组合。
[0014]在另一实施例中，提供了一种用于鉴定用于检验和分拣颗粒、种子颗粒和不合需要的颗粒的自动系统的方法。该方法包括:生产具有与不合需要的颗粒的对应性质的值或值的范围相同或大致相同的值或值的范围的至少一个性质的种子颗粒，并校准系统以根据预定性质值或性质值的范围识别或区分颗粒、种子颗粒和不合需要的颗粒。将预定数量的种子颗粒引入包括多个颗粒和不合需要的颗粒的工艺物料流，并且当工艺物料流沿着移动表面传输时监测该工艺物料流。从工艺物料流中识别然后去除存在于工艺物料流中的种子颗粒和不合需要的颗粒。然后，确定所去除的种子颗粒的数量是否等于被引入工艺物料流的种子颗粒的预定数量，并且重新校准系统以基于确定结果最大限度从工艺物料流去除不合需要的颗粒。
[0015]在另一实施例中，本发明涉及一种由已利用种子颗粒鉴定的用于检验和分拣金属颗粒的自动系统检验的金属颗粒制成的金属。在特定的实施例中，金属包括由已利用Ti种子颗粒鉴定的自动检验和分栋系统分栋的Ti海绵制造的Ti。在另一实施例中，本发明涉及一种由已利用种子颗粒鉴定的用于检验和分拣金属颗粒的自动系统检验的金属颗粒产生的金属形成的制造产品。
[0016]在又一实施例中，公开了一种用于检验和分拣颗粒、种子颗粒和不合需要的颗粒的系统。在特定的实施例中，系统包括具有预定形状和尺寸分布的多个颗粒，其中，在多个颗粒上形成共形表面层以产生具有与不合需要的颗粒的对应性质的值或值的范围相同或大致相同的其值或值的范围的至少一个性质的种子颗粒；包括将被检验和分拣的颗粒、种子颗粒和不合需要的颗粒的工艺物料流；以及第一自动检验和分拣装置。
[0017]第一自动检验和分拣装置的实施例包括:用于将工艺物料流以预定的给料速率引入装置的给料器、用于将工艺物料流传输通过系统的移动表面、用于当工艺物料流沿着移动表面传输时照明工艺物料流的灯、用于获得工艺物料流的图像的相机、用于分析通过相机获得的图像并将图像与颗粒、种子颗粒和不合需要的颗粒的值的预定范围相比较的设备、以及用于从工艺物料流去除种子颗粒和不合需要的颗粒的空气喷射器。在特定的实施例中，通过用于检验和分拣颗粒的系统从工艺物料流去除的种子颗粒和不合需要的颗粒被发送回给料器。
[0018]在一个实施例中，用于检验和分拣颗粒、种子颗粒和不合需要的颗粒的系统包括第二自动检验和分拣装置。在该实施例中，通过第二自动检验和分拣装置检验和分拣通过第一自动检验和分拣装置从工艺物料流去除的种子颗粒和不合需要的颗粒。在另一特定实施例中，第一自动检验和分拣装置的给料速率大于第二自动检验和分拣装置的给料速率。
[0019]种子颗粒的产生和种子颗粒的用于鉴定用于检验和分拣颗粒的自动系统的用途提供一种用于根据分拣系统的预期用途快速且可靠地确保此类分拣系统起作用的手段。利用种子颗粒来鉴定自动检验和分拣系统具有提供更精确、有效且成本高效的分拣系统的优点，该分拣系统又提供经分拣的产品比通过人工操作员检验的产品包含更少的不合需要的颗粒的提高的置信度。【专利附图】

【附图说明】
[0020]包括在说明书中且构成本公开的一部分的附图示出了所公开的发明的示例性实施例，且用于解释所公开的发明的原理。
[0021]图1为示出了示例性的自动检验和分拣系统的部件的示意图。
[0022]图2为示出了用于产生和鉴定种子颗粒的步骤的顺序的流程图。
[0023]图3为示出了利用种子颗粒鉴定自动检验和分拣系统的示例性方法的流程图。
[0024]图4为示出了利用多个自动检验和分拣系统分拣颗粒的示例性方法的流程图。
[0025]图5为示出了利用多个自动检验和分拣系统分拣颗粒的另一示例性方法的流程图。
[0026]图6A示出了已在含10%碳酸氢钠的水溶液中在52伏电压下经阳极化20分钟的示例性的Ti海绵颗粒。
[0027]图6B示出了已在含10%碳酸氢钠的水溶液中在22伏电压下经阳极化20分钟的示例性Ti海绵颗粒。
[0028]图7为根据尺寸、颜色和分拣方法比较Ti种子颗粒的回收率的标绘图。
[0029]除非另外指明，否则全部附图中的相同附图标记和符号用来表示所示实施例的相同特征、元素、部件、或部分。当参考附图具体描述所公开的发明时，这一描述是结合说明性实施例来完成的。
【具体实施方式】
[0030]公开了一种用于利用种子颗粒鉴定自动检验和分拣系统的示例性方法。还公开了用于产生和鉴定种子颗粒本身的方法的实施例。具有其值或值的范围与不合需要的颗粒的对应性质的值或值的范围相同或大致相同的至少一个性质的种子颗粒的产生允许它们用作经受自动检验和分拣系统的实际工艺物料流中仿制的不合需要的颗粒。通过将种子颗粒用作仿制的不合需要的颗粒，可通过在系统的实际操作期间以随机间隔引入预定数量的种子颗粒来周期性地鉴定系统本身。对这些颗粒是否被系统检测到的分析可用于验证和微调检验和分拣过程。
[0031]在本说明书中，颗粒的性质可被理解成任何材料性质，这种材料性质包括但不限于颗粒的尺寸、形状、密度、表面纹理、颜色或成分。此外，每个性质可被分配一给定值。例如，但不是为了限制，尺寸或形状的性质值可包括一个或多个外部尺寸的数值，密度的性质值将会是每单位体积的质量的测量值，颜色的性质值可包括特定颜色、HEX值、或RGB值，表面纹理的性质可包括光滑、粗糙或参差不齐以及成分的性质值可包括颗粒的元素成分的类型和量。在一些实施例中，可利用例如诸如相机的图像采集设备或通过诸如光学发射光谱(OES)或X射线荧光(XRF)的专门技术来测量颗粒的一种或多种性质。将理解，本说明书中对“不合需要的颗粒的性质”的任何引用指的是与可接受的颗粒的值可区分的性质的特定值。
[0032]可利用材料产生种子颗粒，如果该材料无意地通过检验系统并且被包括到最终产品中，不会对所产生的产品的性质产生不良影响。利用可接受的材料产生种子颗粒允许将种子颗粒直接引入实际生产线，使得可在系统启动或实际分拣操作过程中执行分拣系统的周期性鉴定。当与分拣金属颗粒和/或它们的矿石的过程一起使用时，种子颗粒的使用是特别有利的，因为经常发生的情况是，成分的变化容易表现为如金属或矿石的颜色、结构或一些其他视觉性质的差异。通过利用人工操作员或采用自动检验和分拣系统来识别这种区另IJ，可从工艺物料流去除不合需要的颗粒。
[0033]由于不合需要的颗粒的特征是已知的，可将对颗粒的性能没有不良影响的性质故意给予已知的可接受的颗粒，该可接受的颗粒然后可充当用于测试系统的检验分拣能力的种子。例如，如果不合需要的颗粒的颜色与具有所需成分的颗粒的颜色不同，则可在一个或多个颗粒上形成薄共形层，以便它们呈现不合需要的颗粒的颜色。在本说明书中，共形层被定义为涂覆于或形成于颗粒的所有暴露表面上的表面层，以便共形层大体上覆盖颗粒的整个外面。在特定的实施例中，覆盖颗粒的整个表面使得未涂覆区域是不可见的；然而，完全覆盖的表面不是必要标准。在替代的实施例中，颗粒可具有表面涂层，该表面涂层覆盖足以为颗粒提供与不合需要的颗粒相同或大致相同的颜色的一部分暴露表面区域并且允许该颜色被自动检验和分拣系统检测。在一个实施例中，由表面涂层覆盖的颗粒表面的一部分的范围从暴露表面区域的约80%至约100%。
[0034]当通过自动检验和分拣系统识别的种子颗粒的色泽或值与不合需要的颗粒的色泽或值相同或大致相同时，种子颗粒的颜色被确定为与不合要求的颗粒的颜色相同。也就是说，当它们通过自动检验和分拣系统成像后显示为具有相同或大致相同的色泽或值时，种子颗粒和不合需要的颗粒被显示为具有相同颜色。然而，将理解，表面层不限于为颗粒提供颜色，也可给予种子颗粒作为不合需要的颗粒的特性的任何性质。例如，在一个实施例中，可基于颗粒的密度或在XRF的情况下在X射线放射期间颗粒的次级X射线的发射来区分颗粒。在另一实施例中，可通过OES来区分颗粒，以及在更多特定实施例中，例如，如 A.Rosenfeld 等人在 “Sorting of AluminumAlloy Scrap by Laser Induced OpticalEmission Spectroscopy (通过激光诱导的发射光谱分拣招合金废料)，”矿物、金属和材料学会的金属和工程材料的回收利用第三次国际研讨会，第751-763页(1995)所描述的激光诱导的OES来区分颗粒，该文献通过引用整体地结合于此，视同在本说明书中完整说明。
[0035]表面层优选由对由金属颗粒制造的任何产品没有不合需要影响的材料形成。当包含无论是故意或无意导致所产生的产品的性质以不合需要的方式改变的材料时，会发生不良影响。例如，如果陶瓷、聚合物、金属、合金或制造产品的机械性质(诸如极限拉伸强度、拉伸屈服强度、抗伸长或疲劳性)由于包括该材料无意中被降低，则被认为对其性质有不良影响。这种不良影响不限于以上列举的性质，还可包括微观结构、成分或其他材料性质的由于包括该材料以意想不到的方式的任何改变。在本说明书中，如果氮以大于0.1重量百分比(wt.%)的量存在，则Ti合金中包含氮被认为对所产生的性质具有不良影响。
[0036]虽然种子颗粒的产生和使用本质上有利于分拣任何类型的材料(诸如例如，陶瓷、聚合物、金属或矿石)，但特别适合于分拣Ti海绵颗粒。虽然本公开不旨在局限于Ti，但是由于自动系统能够向Ti海绵分拣过程提供的优点，参照用于分拣Ti海绵颗粒的系统将得到在本说明书中所公开和描述的实施例。
[0037]在制造操作过程中，一些Ti海绵颗粒的表面可变得被氧化或氮化，以及当这发生时，Ti海绵通常被称为“烧焦” Ti海绵。工艺物料流中烧焦Ti海绵的存在是不合需要的，因为如果它在熔化阶段保留，则它包含在随后的金属、合金或制造产品中可导致硬阿尔法材料或低密度夹杂物的形成。这些夹杂物如果没有被各种质量检查所检测到，则对成品的材料性质具有不良影响。传统的Ti海绵具有银色或暗灰色，但是氮的纳入为钛海绵颗粒提供不同的金色、黄色、棕色、黑色、蓝色、红色或紫色。
[0038]当发现一批投料量包含烧焦Ti海绵时，通常对样品进行化学测试以确定是否存在氮。如果发现含氮量高于大约0.1wt.%，则该批投料量不能用于一些特定应用。由于氮化Ti可能对Ti合金的性能具有不良影响，因此优选在重熔之前将氮化Ti海绵颗粒从工艺物料流去除。
[0039]可通过手动或自动过程来完成烧焦Ti海绵的识别和去除。虽然手动过程更耗时并且成本更高，但是它是众所周知并且在行业中广泛接受的方法。人工检查员可经受一些类型的资格认证过程，资格认证过程可包括但不限于测试检查员的色觉和对工艺物料流中的烧焦Ti和/或外来物质的识别。自动检验和分拣过程的使用提供速度、更低运营成本和灵活性的优点；然而，难以确定它们的连续操作在可接受的检测水平并且难以验证不同的系统相同地工作。为了促进它们在行业中的采用，有必要证实自动检验和分拣系统可以是快速且廉价的。
[0040]在本公开中，描述了用于检验和分拣颗粒的自动系统的基本部件。还描述了产生和鉴定具有至少一种性质的种子颗粒的方法的描述，该至少一种性质的值或值的范围与不合需要的颗粒的对应性质的值或值的范围相同或大致相同，还描述了利用种子颗粒来鉴定自动检验和分拣系统的过程。公开了描述形成、鉴定和利用实际的Ti种子颗粒来鉴定自动检验和分拣系统的示例性实施例。
[0041]1.自动检验和分拣系统
[0042]一些适合于分拣金属颗粒的多种基于颜色的检验和分拣系统是本领域公知的。一个示例是机器视觉系统，该系统通常用于检验和分拣食品行业中的各种产品。P.H.Heinemann 在“Machine Vision Inspection of ‘Golden DeliciousjApples (机器视觉检查‘金冠’苹果)，”农业应用工程，第11卷，第6号，第901-906页(1995)和Y.Tao等人在“Machine Vision for Color Inspection of Potatoes and Apples (用于西红柿和苹果的颜色检验的机器视觉))，”ASAE会刊，第38卷，第5号，第1555-1561页(1995)和TomPearson 在“Machine Vision System for Automated Detection of Stained PistachioNuts (用于自动检测污损的开心果的机器视觉系统))，”SPIE，第2345卷，第95-103页(1995)提供了描述利用机器视觉系统的一些示例。上述中的每一个文献通过引用整体地结合于此，视同在本说明书中充分说明的。Gigliotti已经预先公开了用于基于颜色检验和分拣Ti海绵颗粒的示例性系统，然而Kumar提供了用于通过颜色来检验和分拣废金属的系统。
[0043]诸如机器视觉系统的自动检验和分拣系统可被调整为基于单个颗粒的颜色检验和分拣工艺物料流。检验和分拣过程利用颜色成像系统完成，该颜色成像系统识别不同于大多数颗粒的颗粒。使用专有软件程序来教导系统颗粒的可接受颜色范围。被识别为具有该预定范围之外的颜色的任何颗粒绝对被拒绝。在本说明书中，术语“颜色”和“颜色值”可互换使用并且理解成具有等效含义。可利用例如空气喷射、一端上具有吸盘的机械手臂或一些类型操纵器来手动去除被拒绝的颗粒来分拣颗粒本身。
[0044]图1中提供了示出本领域公知的示例性的检验和分拣系统(100)的主要部件的示意图的侧视图。失重式补偿给料器(I)沿着移动表面(3)(诸如通过给料器卸料溜槽(2)的传送带)的全宽度引入颗粒。给料器卸料溜槽(2)设计成加速颗粒进给，以使颗粒在暴露表面区域上均匀分布。在一个实施例中，给料器卸料溜槽(2)产生总计约25%的暴露表面区域的颗粒覆盖。移动表面⑶自身通常以例如约每分钟480英尺(ft/min)的速度传输颗粒。然而，可按需调节运输速度以最优化分拣过程。
[0045]当颗粒沿着移动表面(3)传输时上部高强度灯(4)照明颗粒，然而当颗粒通过固定点时上部线扫描相机(5)获得工艺物料流的图像。上部线扫描相机(5)可以是本领域公知的任何合适的相机，但在特定实施例中，由1024像素组成并且能够高频率扫描。还提供底部线扫描相机(7)和底部高强度灯(8)以照明和获得颗粒下侧的图像。上部线扫描相机
(5)俯瞰移动表面(3)以及，因此获得以移动表面(3)作为背景的图像，然而底部线扫描相机(7)仰视透过工艺物料流并且通常获得对比蓝色发光二极管(LED)背景的图像。
[0046]通过空气喷射器(6)驱逐被识别为具有超出可接受范围的颜色不合需要的颗粒，在一个实施例中，空气喷射器(6)由沿着移动表面(3)的全宽度分散的多个喷嘴组成。在一个实施例中，喷嘴间隔约四分之一英寸。当不合需要的颗粒的位置被识别时，通过将移动表面(3)的运输速度与上部线扫描相机(5)和空气喷射器(6)位置之间的距离相关联来确定其位置。当颗粒到达移动表面(3)的端部时，其向前动量将通常将颗粒传输到切削片(9)的上表面上。然而，当不合需要的颗粒已被识别并且到达移动表面(3)的端部时，一个或多个空气喷射器(6)喷嘴在其位置拦截不合需要的颗粒的位置时被激活。一阵强空气从目标空气喷射器(6)喷嘴射出以引导不合需要的颗粒向下，以使它们落到切削片(9)之下并且与工艺物料流分离。
[0047]将理解，本说明书中所公开和图1中所示的检验和分拣系统(100)仅仅是作为本领域公知的并且可用于分拣颗粒的多个此类系统的示例。此外，图1所示的自动分拣系统未按比例绘制。在Key Technology公司2010年6月出版并且通过引用结合于此、视同在本说明书中完整说明的标题为“Understanding How Electronic Sorting Technology HelpsMaximize FoodSafety (理解电子分拣技术如何帮助最大化食品安全)”的文章中发现类似于本说明书中所公开的示例性的检验和分拣系统的图示。本说明书中所描述的检验和分拣系统的一个特征是其有基于它们的颜色或颜色值区分对象并且然后从工艺物料流去除那些颜色或颜色值超出可接受范围的对象的能力。虽然基于它们的颜色或颜色值来区分颗粒，但此类分拣系统可适合于基于可由分拣系统容易地测量和分析的任何其他有区别的材料性质(诸如它们的密度、光发射光谱或X射线荧光)来区分颗粒。
[0048]可利用一组定义分拣系统(100)的敏锐度的标准来测试和鉴定分拣系统(100)的操作。虽然可利用实际的不合需要的颗粒来证明分拣系统(100)的能力，但产生作为仿制的不合需要颗粒的种子颗粒使它们在常规的设置和标准操作条件下能够使用。下面的部分描述了种子颗粒的形成。
[0049]I1.种子颗粒的产生
[0050]利用种子颗粒的一个优点在于，当种子颗粒模仿不合需要的颗粒的性质时，利用来自工艺物料流的颗粒形成的产品不受纳入种子颗粒的影响。当用于基于颗粒的颜色来区分颗粒的分拣系统(100)时，则区别性质是颗粒的颜色。
[0051]种子颗粒的另一特征在于，它们的形状使得它们在沿着移动表面(3)传输时保持静止。可以使用任何形状，只要其具有足够的支撑点和/或刻面来防止种子颗粒在种子颗粒首先通过上部线扫描相机(5)成像的点与它到达空气喷射器(6)时的点之间在移动表面
(3)上滚动。颗粒必须保持静止以确保通过上部线扫描相机(5)扫描和通过系统识别的不合需要的颗粒是随后一到达空气喷射器(6)就从工艺物料流去除的相同颗粒。
[0052]可从工艺物料流获得具有所需形状、尺寸和表面特征的颗粒，使得它们可形成为种子颗粒。种子颗粒的平均尺寸可通过粉碎和/或研磨颗粒并使它们通过适当尺寸的筛或网来控制。虽然用于产生种子颗粒的颗粒的平均尺寸不限于任何特定值或值的范围，但在特定的实施例中，对于金属颗粒，平均颗粒直径为约2_、约3mm或约4_。这些颗粒尺寸尤其适用于生产Ti海绵种子颗粒。
[0053]A.共形表面层的形成
[0054]各种方法可用于处理所选择的颗粒并且产生具有适当的颜色或多种颜色的种子颗粒。在一个实施例中，可通过涂覆具有所需颜色的染料或涂料的涂层给予颗粒颜色。所需颜色可通过本领域公知的传统的喷涂、刷涂、浸溃或任何其他涂覆技术完成。该技术的缺点在于，涂料本身可通过第三方制造并且它的持续可用性可能成为问题。此外，可能存在与不同批次的涂料间的颜色均匀性相关联的问题。另一问题在于，涂料涂层将很有可能随着重复处理而剥落或磨损。
[0055]在另一实施例中，具有所需颜色的超薄且共形的薄膜可通过薄膜沉积工艺形成，薄膜沉积工艺包括，但不限于，阳极化、电镀、化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。通过采用诸如等离子体增强的CVD的刺激薄膜生长的工艺可促进通过CVD的薄膜生长。PVD的生长可利用包括但不限于热蒸发、电子束蒸发和溅射的沉积技术来完成。利用上述薄膜生长技术的共形表面涂层的沉积还将产生更耐用且持续时间长的涂层，该涂层不太可能随着重复处理和使用而磨损。这些沉积技术是本领域公知的并且将省略它们的详细描述。
[0056]沉积作为共形薄膜的材料优选地提供具有颜色的经涂覆的颗粒表面，该颜色的值或值的范围与已知的不合需要的颗粒的对应值或值的范围相同或大致相同。可通过改变沉积或诸如成分、厚度和/或温度的应用参数来控制颜色。在特定的实施例中，用于形成表面层的材料不会不良地影响利用从工艺物料流获得的颗粒所制造的任何成品的性质。也就是说，在种子颗粒上产生的表面层使得如果它们无意地越过分拣系统并被纳入工艺物料流，则它们的存在不会以不良的方式影响所产生的产品的性质。
[0057]在一些实施例中，种子颗粒可涂覆有紫外线(UV)涂料以“标记”种子颗粒，以使它们可与传统的不合需要的颗粒区分。诸如黄色、绿色、蓝色或红色的各种颜色的UV涂料的涂覆可用于区分不同类型的种子颗粒。UV涂料在可见光下是透明的，但当暴露于UV光源时变得可见。通过使UV涂色的种子颗粒经受UV光源(诸如黑光)，种子颗粒可容易地被识别并且与包含在工艺物料流中的普通的不合需要的颗粒区分。
[0058]对于涉及Ti海绵的应用，已发现在Ti海绵颗粒的表面上形成氧化层是形成具有与氮化Ti海绵的对应值或值的范围相同或大致相同的值或值的范围的颜色的种子颗粒的有效方式。由于氧是通常在Ti和Ti合金中找到的元素，氧化Ti海绵种子颗粒包含到工艺物料流中将不会对利用来自工艺物料流的颗粒形成的后来的Ti金属、合金或成品有不良影响。此外，可通过改变氧化层的厚度来控制氧化Ti海绵颗粒的颜色。由于入射和反射光的干涉，氧化层的厚度的改变产生颜色的变化。
[0059]可利用包括但不限于阳极化、电镀、CVD和PVD膜生长技术的上述任何工艺将氧化Ti层容易地沉积在多个Ti海绵颗粒的表面上作为共形薄膜。其中，阳极化是可容易地适用于Ti海绵颗粒的相对低成本工艺。阳极化还容易重现并且可针对测试目的产生一系列颜色。例如，J.-L.Delplancke等人在“钛的自着色阳极化(Self-Colour Anodizing ofTitanium)，”表面技术，第16卷，第153-162页(1982)已预先具体描述了 Ti的阳极化，该文献通过引用整体地结合于此，视同在本说明书中完整说明。
[0060]在一个实施例中，可通过将多个颗粒浸入具有预定温度的电解液中完成Ti海绵颗粒的阳极化。可使用的示例性的电解液可包括碳酸氢钠或硫酸。Ti碎片允许位于钛板或盘上，金属阴极被浸入电解液中并且将直流电流应用到电极之间。因此，通过改变包括但不限于电解液的施加的电压、类型、浓度和温度以及阳极化时间的参数可控制氧化层的厚度和Ti海绵颗粒的颜色。用于阳极化Ti颗粒的明确定义的一组参数可被建立并且用于产生一组标准。在特定的实施例中，在室温下在包含10%碳酸氢钠和水的溶液中阳极化Ti海绵。例如，可通过施加52或22伏特(V)的电压达到10至20分钟，直到Ti海绵的颜色与烧焦Ti海绵样品的颜色相同，来进行阳极化。
[0061]在另一实施例中，Ti的板或箔可被阳极化以产生其值或值范围与氮化的Ti海绵的相应值或值范围相同或大约相同的颜色。然后可将经阳极化的板或箔固定至适当的衬底的面，以产生经涂覆的种子颗粒。例如，该衬底可以是具有与被检查的Ti海绵颗粒尺寸相似的塑料立方体或金字塔形状。最有用的形状是在移动表面上传输时保持静止的形状。然而，以此方式产生的种子颗粒可能可用于颜色标准的制造，该颜色标准可用于周期性地测试自动分拣系统的设置。
[0062]在又一实施例中，由Ti的预切样品(诸如立方体或金字塔形状)组成的种子可具有在其上形成的共形表面层。利用上述工艺(即阳极化、电镀、CVD和PVD)中的任一种，该表面层赋予预切样品颜色，该颜色的值或值范围与不合需要的颗粒的相应值或值范围相同或大约相同。这种类型的种子颗粒可用于测试自动分拣系统的设置。应当注意，虽然已经利用Ti薄板、箔或预切样品作为示例来描述了本章节中的种子颗粒的制造，但应当理解这仅仅是示例性，并且可使用多种其它金属或衬底中的任一种。
[0063]B.量化种子颗粒
[0064]在已经制造具有所需形状、尺寸和颜色的多个种子颗粒之后，下一步骤是通过使它们经过自动检验和分拣系统(100)的检验以鉴定种子颗粒本身。鉴定过程是必须的，以确保由此形成的种子颗粒的颜色和其它特征具有足够的质量以准确地模拟不合需要的颗粒的那些特征。此外，应当通过在标准条件下操作的自动检验和分拣系统来可靠地检测种子颗粒。
[0065]图2中提供了示例性的流程图，示出了用于产生种子颗粒、赋予所需颜色、然后鉴定种子颗粒的整个过程。在步骤SlO到S12中概括了颗粒的制造和共形表面层的形成。最初，在步骤S10，产生具有所需形状、尺寸范围和组分的多个颗粒。在步骤S11，通过适当尺寸的网筛来筛选颗粒，以分离出具有所需尺寸分布的那些颗粒。然后在步骤S12，在颗粒上形成表面层以产生经涂覆的种子颗粒。在步骤S12，可同时处理不同的批次，以产生具有不同颜色的种子颗粒。在步骤S13，可将经涂覆的种子颗粒提交给自动分拣系统，在步骤S14中，在自动分拣系统中分拣种子颗粒。通过一次提交单种颜色的种子颗粒，分拣过程大致完成。[0066]之前已经参考图1描述了自动检验和分拣系统本身，并且自动检验和分拣系统被编程以接受具有落在预定范围内的颜色的颗粒，并拒绝其颜色落在可接受范围之外的颗粒。在一个实施例中，利用可从实际不合需要的颗粒获得的颜色值来设置被认为可接受的各种颜色或颜色范围。这些颜色值被加载到自动分拣系统中，并用于确定哪些颗粒被鉴定用作种子颗粒。具有落在可接受范围之外的颜色的颗粒被拒绝，并且在步骤S15中可被保存并用作种子颗粒。如果颗粒未被拒绝并且由此通过分拣系统，则它们可任选地在步骤S16中被检验和重新提交至分拣系统，或者在步骤S17中它们可被丢弃。如果在首次通过自动分拣系统之后发现表面层中的任何瑕疵，则在一些实施例中，种子颗粒可被修复然后被重新引入自动分拣系统中以进行进一步测试。被提交至分拣器并且在两轮之后未被拒绝的颗粒通常被丢弃。可想到，被分拣器第一次拒绝的种子颗粒也可再次被提交，以提供它们被正确拒绝的附加置信度。
[0067]II1.鉴定用于检验和分拣颗粒的系统
[0068]一旦已经鉴定具有所需尺寸、形状和颜色范围的适当数量的种子颗粒，则它们自身可用于鉴定自动检验和分拣系统。图3中提供了示例性的流程图，示出了遵循利用种子颗粒鉴定自动检验和分拣系统的方法的一系列步骤。应理解，图3中示出的流程图仅仅是示例性；并且提供了具体化本发明的精神和范围的说明性示例。可实现多种变型中的任一种，而不偏离发明概念。
[0069]最初，在步骤S20，利用以上章节II中描述的过程来产生具有所需尺寸和颜色分布的多个种子颗粒。然后将这些种子颗粒引入自动分拣系统中，在步骤S21，最初获得各个种子颗粒的图像。然后在步骤S22校准自动分拣系统，以识别与每个种子颗粒相关联的颜色或颜色范围，使得具有该特定颜色或颜色范围的颗粒可被识别并拒绝。通常必须针对每个种子颜色执行校准步骤S22。具有适当性质的那些种子颗粒用于确保自动分拣系统识别然后拒绝具有适当性质的那些颗粒(种子颗粒和不合需要的颗粒二者)。
[0070]一旦校准了自动检验和分拣系统，则在步骤S23，可将种子颗粒引入到实际的工艺物料流中，该实际的工艺物料流通过自动检验和分拣系统传输。种子颗粒本身通常按照随机时间间隔被引入，并且被包括以使得它们被均匀分布在工艺物料流中包含的颗粒之中。颗粒通常沿着移动表面(诸如传送带)传输，并且在步骤S24利用一个或多个图像采集设备(诸如相机)来监测颗粒。步骤S22中执行的校准过程允许自动分拣系统区分工艺物料流中的可接受的颗粒和不合需要的颗粒。通常，基于通过监测过程识别的颗粒的颜色来区分颗粒。用于在颗粒沿着移动表面传输时捕获颗粒的图像、将图像转换成颜色信号、然后将颜色信号与可接受的值做比较的系统是本领域中公知的，并且在之前已经由其他文献(诸如Gigliotti)详细描述。如果颗粒的颜色落在可接受的用户定义的范围之外，则颗粒被标识为不合需要的颗粒，并在步骤S25中从工艺物料流中去除。
[0071]一旦所有种子颗粒已通过自动分拣系统传输，则在步骤S26，确定被去除的种子颗粒的总数量是否等于曾被引入工艺物料流的种子颗粒的数量。如果是，则这意味着自动分拣系统正在根据其预期用途工作，并且在步骤S27，确定校准过程完成。如果在步骤S26确定已从工艺物料流中去除了少于所有种子颗粒，则在步骤S28，可确定校准过程未完成。在这种情况下，工艺流程返回至步骤S22，在步骤S22，自动分拣系统被重新校准，并且重复步骤S23到S26。在一些实施例中，未在步骤S26中去除的种子颗粒被丢弃，因为它们不适合用于该过程。
[0072]当在启动期间或在标准操作条件下分拣实际工艺物料流时，需要将种子颗粒与常规不合需要的颗粒区分开。在一个实施例中，例如以上章节I中所描述，可通过向种子颗粒涂覆UV漆来区分种子颗粒和不合需要的颗粒。当在UV光下检验被拒绝的颗粒时，则种子颗粒将容易可见，并且可被选择性地去除和计数。
[0073]在一些实施例中，可允许牺牲分拣准确度以在更高的速度下处理颗粒。在这种情况下，通常仅需要确保分拣准确度保持在预定阈值(即预定回收百分比)之上。例如，如果自动分拣系统必须回收被引入工艺物料流中的种子颗粒的至少80%，则仅需要执行图3中所示的鉴定过程以确保被回收的颗粒的占比保持高于80%。应注意，通常针对被引入自动分拣系统的种子颗粒的每种颜色来执行鉴定过程本身(包括预定回收百分比的建立)。组成可接受的回收百分比的标准通常不同，取决于机器性能和测试中使用的种子的总数。
[0074]本领域普通技术人员显而易见的是，可在图3中所示的流程图中实现大量的变型，而不偏离本发明的精神和范围。例如，可将被拒绝的颗粒重新引入工艺物料流中，从而可由分拣系统对它们进行第二次甚至第三次检验。将被拒绝的颗粒重新引入工艺物料流中有助于减少被系统错误拒绝的颗粒的数量。在另一实施例中，可将种子颗粒添加到被人工检查员分拣的工艺物料流中，以测试人工检查员的操作效率。
[0075]在另一实施例中，可使用一个以上分拣装置，一个分拣装置设置在另一个的下游，每个分拣装置具有用于分拣颗粒的相同或不同标准。可将从第一分拣器中被拒绝的颗粒发送至第二分拣器，以利用不同的标准集合来重新检查。例如，可在第一和第二分拣器之间不同的工艺参数包括给料速率、传输速度、可接受颜色的范围和成像条件。给料速率通常由给料器控制，给料器控制馈送给分拣器的以每小时质量(磅或千克)为单位表示的材料量。传输速度通常通过改变诸如传送带之类的移动表面的速度(例如带速)来控制。如上所述，传输速度可具有例如480ft/min或600ft/min的值。所使用的传输速度通常利用系统软件来控制。
[0076]通过图4示出的流程图提供了包括第一和第二分拣器的系统的示例。在该实施例中，给料器#1最初以给料速率#1将金属颗粒提供给分拣器#1。分拣器#1然后以传输速率#1处理这些颗粒。通过分拣器#1从而被分拣器#1接受的颗粒被发送至料斗，在料斗处，颗粒可经历制造过程中的下一步骤。从分拣器#1被拒绝的颗粒被发送至给料器#2，在给料器#2处，颗粒然后以给料速率#2被馈送至分拣器#2，在特定实施例中，给料速率#2小于给料速率#1。分拣器#2然后以传输速率#2处理这些颗粒。通过分拣器#2并被分拣器#2接受的颗粒被发送回给料器#1，使得它们被重新引入分拣器#1。来自分拣器#2的被拒绝颗粒经过视觉检验，在视觉检验中，它们被拒绝或接受，并被发送至料斗。
[0077]通过使用图4中所示的工艺流程，工艺物料流可最初以相对高的给料速率被分拣器#1分拣，这通常产生更大数量的被拒绝颗粒。然后可使用分拣器#2以更低的给料速率重新分拣被拒绝颗粒，被接受的颗粒被发送回给料器#1，同时来自分拣器#2的被拒绝金属颗粒被视觉上检查，并且在一些实例中经过化学分析。通过视觉检查的颗粒被发送至料斗，而未能通过视觉和/或化学检验的那些颗粒通常被丢弃或经过进一步分析。
[0078]图5中提供了利用超过一个分拣装置的工艺流程的另一示例。在本实施例中，颗粒最初以给料速率#1从给料器#1被发送至分拣器#1，其中颗粒然后以传输速度#1被分拣器#1处理。通过分拣器#1从而被分拣器#1接受的颗粒被发送至料斗。来自分拣器#1的被拒绝颗粒被发送至给料器#2，在给料器#2处，颗粒然后以给料速率#2被馈送至分拣器#2。颗粒然后以传输速度#2被分拣器#2处理。虽然所使用的给料速率可以是任何合适的值，但在特定实施例中，给料速率#2小于给料速率#1。在该实施例中，不是被发送回给料器#1，通过分拣器#2从而被分拣器#2接受的那些颗粒被发送至料斗。来自分拣器#2的被拒绝颗粒也经过视觉检验和/或化学分析，在视觉检验和/或化学分析中，它们被拒绝或接受，并被发送至手提袋。使用第二分拣器以更低的给料速率来检验来自第一分拣器的被拒绝颗粒提高了整体分拣准确度和速度。
[0079]iV.示例性实施例
[0080]提供了示例性实施例，其中产生了实际种子颗粒，并且测试了检验和分拣系统。虽然本章节中提供的示例涉及Ti种子颗粒的制造和它们用于检验和分拣Ti海绵的用途，但应理解，这些方法可在任何类型的颗粒的情况下应用，包括例如陶瓷、聚合物、宝石、金属或矿粒。
[0081]示例 #1:
[0082]在10%碳酸氢钠(NaHCO3)和水的溶液中在室温下阳极化被筛选至8筛孔尺寸的Ti海绵碎片，以形成具有目标厚度的氧化物层。允许Ti海绵颗粒沉淀在该溶液内包含的钛板上。金属阴极被浸没在电解液中，并且在电极之间施加直流。Ti海绵碎片的一个批次在52伏特(V)的施加电压下阳极化20分钟，而第二批次在22V下阳极化20分钟。例如，如图6A所示，深黑色/深蓝色的表面层在52V下阳极化的Ti海绵碎片的表面上产生。图6A右侧的尺子是以厘米(cm)为单位的，并且提供参照系。具有深黑色/深蓝色的Ti碎片表示在Ti海绵颗粒的制造期间可能发生的最严重的氧化或氮化。在22V下阳极化的Ti海绵碎片在图6B中示出。这些种子颗粒呈现出更淡的颜色，该颜色是在标准处理条件下出现的氮化物颗粒的更典型特征。
[0083]示例 #2:
[0084]按照与图1中示出的分拣系统相似的方式操作的Optyx型号3755分拣机器被安装在小平台上，并且使用失重类型给料器来将Ti海绵馈送至分拣机器。使用了从每小时900到2100磅(Ibs)的范围的给料速率。该系统被配置成使得传送带以每分钟约480英尺传输Ti颗粒。上方相机和下方相机二者用于在工艺物料流在传送带上传输时对工艺物料流成像。上方相机面对用于传送Ti海绵颗粒的带，而下方相机面对一行蓝色发光二极管(LED)。利用 Key Technology 公司软件包“Keywear 2.01.”来操作 Optyx 系统。
[0085]使用由5网筛(4mm) Ti海绵的小批量以及两桶5网筛零碎级Ti海绵来进行最初的调谐实验。通过将不合需要的颗粒类型装载到计算机化的视觉系统中来发起分拣过程。通过馈送来自已经形成的库的不合需要的颗粒的样品来加载不合需要的颗粒类型，然后基于已经由自动检验和分拣系统识别的已知不合需要的颗粒来连续更新不合需要的颗粒类型。将黑橡胶、木材、纸张、脱色的海绵、烧焦的海绵、塑料以及各种其它不合需要的颗粒加载到该系统中。可成功加载的最小的不合需要的颗粒对应于三个像素。在分拣机器中使用的线扫描相机具有1024像素扫描长度，并且扫描以每秒约4000次的速率进行。每个像素在一侧测得约为0.02英寸(0.5mm)。一旦不合需要的颗粒类型被加载到数据库中，则它被给予标识名。可按照需要在分拣机器中激活或停用不同的不合需要的颗粒类或类型。[0086]种子颗粒利用0.25英寸Ti立方体产生，其被阳极化以产生具有深金黄色的种子颗粒，并且类似于具有22%氮的TVxNx样品(“22%TiN”)。将总数为十五个的阳极化的0.25英寸Ti立方体添加至5网筛Ti海绵批次，以确定分拣机器检测Ti种子颗粒的能力。利用烧焦的Ti海绵的实际22%TiN样品作为比较基础，执行相同的测试。测试结果被提供在以下的表1中:
[0087]表1:对于Ti种子和烧焦Ti海绵的分拣测试的比较
【权利要求】
1.一种鉴定种子颗粒以用于自动检验和分拣系统的方法，包括: 产生多个具有预定形状和尺寸分布的颗粒； 在所述颗粒上形成共形表面层以产生经涂覆的种子颗粒，并由此给予种子颗粒至少一种性质，所述至少一种性质具有与不合需要的颗粒的对应性质的值或值的范围相同或大致相同的值或值的范围； 将多个种子颗粒加入包括所述多个颗粒的工艺物料流，所述工艺物料流经过所述自动检验和分栋系统处理； 编程所述自动检验和分拣系统以从工艺物料流选择性地去除具有预定性质值或性质值范围的种子颗粒；以及 保留被自动检验和分拣系统检测到并从工艺物料流中去除的种子颗粒。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述颗粒是具有约2mm、约3mm或约4mm的平均横截面尺寸的金属颗粒。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共形表面层通过从由阳极化、电镀、化学气相沉积、物理气相沉积和涂漆组成的组中选择的至少一种工艺形成。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述种子颗粒的共形表面层具有与不合需要的颗粒的对应颜色值或颜色值范 围相同或大致相同的颜色或颜色范围。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述共形表面层由不会不合需要地影响利用所述颗粒制造的物品的性质的材料形成。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述颗粒由Ti海绵组成，所述不合需要的颗粒由氮化Ti海绵组成以及种子颗粒由Ti海绵组成，其中种子颗粒的表面涂覆有具有与氮化Ti海绵的对应性质的值或值的范围相同或大致相同的值或值的范围的至少一个性质的材料的共形层。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述种子颗粒由Ti海绵组成，所述Ti海绵具有形成在所述Ti海绵上的氧化钛的共形表面层，所述氧化钛层的厚度被调整为给所述种子颗粒提供与氮化Ti海绵的相应颜色值或颜色值范围相同或大约相同的颜色或颜色范围。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述种子颗粒的颜色值或颜色值范围为金色、黄色、棕色、黑色、蓝色、红色、紫色、或渐黑和/或这些颜色的组合。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，未被去除的种子颗粒被重新引入所述自动检验和分拣系统。
10.一种用于鉴定用于检验和分拣颗粒、种子颗粒和不合需要的颗粒的自动系统的方法，包括: 产生种子颗粒，所述种子颗粒具有与不合需要的颗粒的对应性质的值或值的范围相同或大约相同的值或值的范围的至少一种性质； 根据预定性质值或性质值范围校准所述系统以识别或区分颗粒、种子颗粒以及不合需要的颗粒； 将预定数量的种子颗粒引入包括多个颗粒和不合需要的颗粒的工艺物料流中； 在工艺物料流沿着移动表面传输时监测所述工艺物料流； 识别所述工艺物料流中的种子颗粒和不合需要的颗粒；从所述工艺物料流中去除所述不合需要的颗粒和所述种子颗粒； 确定被去除的种子颗粒的数量是否等于曾被引入所述工艺物料流的种子颗粒的预定数量；以及 基于所述确定的结果重新校准所述系统以使不合需要的颗粒从工艺物料流的去除最大化。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述表面层通过从由阳极化、电镀、化学气相沉积、物理气相沉积和涂漆组成的组中选择的至少一种工艺形成。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，通过在多个颗粒上形成共形表面层来产生所述种子颗粒，由此给予所述种子颗粒至少一种性质，所述至少一种性质具有与所述不合需要的颗粒的相应性质的值或值的范围相同或几乎相同的值或值的范围。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述共形表面层由不会不合需要地影响利用所述颗粒制造的物品的性质的材料形成。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述颗粒由Ti海绵组成，所述不合需要的颗粒由氮化Ti海绵组成以及种子颗粒由Ti海绵组成，其中种子颗粒的表面涂覆有具有与氮化Ti海绵的对应性质的值或值的范围相同或大致相同的值或值的范围的至少一个性质的材料的共形层。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述种子颗粒由Ti海绵组成，所述Ti海绵具有形成在所述Ti海绵上的氧化钛的共形表面层，所述氧化钛层的厚度被调整为给所述种子颗粒提供与氮化Ti海绵的相应颜色值或颜色值范围相同或大约相同的颜色或颜色范围。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述种子颗粒的颜色值或颜色值范围为金色、黄色、棕色、黑色、蓝色、红色、`紫色、或渐黑和/或这些颜色的组合。
17.一种用于检验和分拣颗粒、种子颗粒和不合需要的颗粒的系统，包括: a)具有预定形状和尺寸分布的多个颗粒，其中共形表面层在多个颗粒上形成，以产生具有与不合需要的颗粒的相应性质的值或值的范围相同或大约相同的值或值的范围的至少一个性质的种子颗粒； b)工艺物料流，包括待检验和分拣的颗粒、种子颗粒和不合需要的颗粒；以及 c)第一自动检验和分拣装置，包括 给料器，用于以预定给料速率将工艺物料流引入所述装置中， 移动表面，用于使工艺物料流传输通过所述系统， 灯，用于在所述工艺物料流沿着所述移动表面传输时照明所述工艺物料流， 相机，用于获得所述工艺物料流的图像， 用于分析由所述相机获得的图像并将所述图像与用于颗粒、种子颗粒和不合需要的颗粒的预定参数范围作比较的装置，以及 空气喷射器，用于从所述工艺物料流去除种子颗粒和不合需要的颗粒。
18.如权利要求17所述的用于检验和分拣颗粒的系统，其特征在于，被去除的所述种子颗粒和不合需要的颗粒被送回至所述给料器。
19.如权利要求17所述的用于检验和分拣颗粒、种子颗粒和不合需要的颗粒的系统，其特征在于，还包括第二自动检验和分拣装置，其中被所述第一自动检验和分拣装置从工艺物料流中去除的种子颗粒和不合需要的颗粒被所述第二自动检验和分拣装置检验和分拣。
20.如权利要求19所述的用于检验和分拣颗粒、种子颗粒和不合需要的颗粒的系统，其特征在于，所述第一自动检验和分拣系统的给料速率高于所述第二自动检验和分拣系统的给料速率。
【文档编号】B07C5/342GK103501925SQ201180068304
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2011年12月22日 优先权日:2010年12月22日
【发明者】M·R·耶尔兰姆 申请人:钛金属公司