Dispositivo de clasificación con una fuente de radiación supercontinua y un método asociado.

El dispositivo de clasificación para caracterizar y clasificar los productos en una corriente de productos con una fuente de radiación que genera un haz de luz que tiene un espectro de banda ancha y medios para mover los productos a través de una zona de detección

, por lo que dicho haz de luz incide sobre dichos productos en la zona de detección de tal manera que la luz se dispersa y/o se refleja por los productos, mediante el cual se proporcionan medios de detección para detectar dicha luz dispersada y/o reflejada, dichos medios de detección cooperan con una unidad de procesamiento para la caracterización de los productos, en la que se proporciona un sistema de eliminación para la eliminación de productos no deseados u objetos extraños de la corriente de productos, caracterizado porque dicha fuente de radiación comprende una fuente de radiación supercontinua.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/BE2008/000070.

Solicitante: TOMRA Sorting NV.

Inventor/es: BERGHMANS,PAUL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > SEPARACION DE SOLIDOS; CLASIFICACION > CLASIFICACION POSTAL; CLASIFICACION DE OBJETOS INDIVIDUALES... > Clasificación según una característica o una particularidad... > B07C5/342 (según las propiedades ópticas, p. ej. el color)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de los materiales por... > G01N21/89 (en un material móvil, p. ej. del papel, de tejidos (G01N 21/90, G01N 21/91, G01N 21/94 tienen prioridad))

PDF original: ES-2456315_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo de clasificación con una fuente de radiación supercontinua y un método asociado.

La presente invención hace referencia a un método y un aparato de clasificación para detectar irregularidades en un producto, en el que al menos un haz de luz se dirige hacia este producto por medio de un espejo móvil, en el cual, el producto se mueve en una dirección en particular a través de una zona de detección, de manera que dicho haz de luz, que preferiblemente se mueve transversalmente a través de la trayectoria del producto, al menos se dispersa parcialmente y/o se refleja por parte de dicho producto. La luz dispersada y/o reflejada se detecta por, al menos, un detector con el fin de caracterizar y clasificar el producto.

Tales aparatos de clasificación son, por ejemplo, los que se dan a conocer en los documentos del estado de la mencionados con anterioridad en la patente US 6 864 970, la patente US 4 723 659, la patente EP 0 952 895, la patente US-A-6.864.970 y en la patente EP 1 012 582. En los dispositivos de clasificación láser, los productos se clasifican de acuerdo con diferentes principios de clasificación que incluyen un conjunto de parámetros de selección, por ejemplo, la absorción, la fluorescencia, la dispersión o el estado de polarización. La mayoría de los principios de clasificación se basan en un conjunto de longitudes de onda discretas características de las fuentes de láser.

Sin embargo, muchas longitudes de onda láser muy específicas, que son relevantes para el proceso de clasificación, no están disponibles en el mercado o las fuentes de láser son voluminosas y/o caras y/o no fiables. Además, otro problema es la combinación de varios láseres en un sistema de clasificación, que aumenta la complejidad del sistema óptico y requiere un gran surtido de fuentes de luz láser de repuesto.

Cuando se utilizan varias fuentes de láser en un aparato de clasificación, los diversos haces de láser se combinan en un único haz. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la forma de la sección transversal del haz de las fuentes de láser se diferencian entre sí. Además, muchos haces de láser tienen una sección transversal elíptica de tal manera que es extremadamente difícil de combinar estos haces de láser en un solo haz con una sección transversal uniforme y homogénea. No obstante, para la precisión del proceso de clasificación, es importante que la sección transversal del haz de luz que incide sobre los productos a clasificar tenga una sección transversal que sea uniforme y presente una distribución homogénea de frecuencias de luz.

El choque de un haz de láser sobre un producto que tiene una superficie irregular da lugar a fenómenos de interferencia. Particularmente, este es el caso cuando el tamaño de un desnivel en la superficie de un producto es del mismo tamaño que la longitud de onda del haz de láser que incide. La señal resultante generada por el haz de luz reflejada en los detectores del dispositivo de clasificación tiene por lo tanto una precisión limitada.

Además, los aparatos de láser de clasificación existentes cuentan con un conjunto fijo de fuentes láser con frecuencias de luz que se seleccionan en función del tipo de productos que se van a clasificar. Por lo tanto, un aparato de clasificación específico láser sólo se puede utilizar para la clasificación de un determinado tipo de productos y para la determinación de un cierto tipo de defectos u objetos extraños. Cada proceso de clasificación requiere sus propias frecuencias de luz. Es muy engorroso adaptar tales aparatos láser de clasificación con el fin de permitir la clasificación de otros tipos de productos, dado que otras frecuencias de luz pueden ser necesarias para la clasificación de otros productos.

Los aparatos de clasificación también pueden estar provistos de fuentes de banda ancha de luz blanca, por ejemplo las lámparas de descarga de alta intensidad (lámparas HID) , como las bombillas de xenón. El problema con estas fuentes de banda ancha es que la luz generada tiene una coherencia espacial y un brillo bajos, y una muy baja eficiencia de acoplamiento hacia las fibras ópticas. Además, el uso de las lámparas de HID está sujeto a los tiempos de calentamiento y a los tiempos de reencendido.

Los aparatos de clasificación con lámparas de banda ancha como fuente de luz no están dando resultados satisfactorios ya que las fuentes de luz tienen una baja potencia y una baja resolución.

Los aparatos de clasificación láser tienen además la desventaja de que las fuentes de láser sólo están disponibles para un número limitado de longitudes de onda específicas o que las fuentes de láser para ciertas longitudes de onda son demasiado voluminosas o caras para ser utilizadas en un aparato de clasificación. Otra desventaja de los aparatos de láser de clasificación existentes es el hecho de que los diferentes tipos de láser requieren que la electrónica especial y las fuentes de alimentación especiales estén separadas, etc. Una desventaja adicional es la necesidad de una gran cantidad de ópticas especiales, tales como espejos dicroicos para combinar los múltiples haces de láser en un solo haz y la posibilidad de desalineación de los haces de láser durante la operación.

Los aparatos de clasificación láser que utilizan fibras ópticas para guiar los haces de láser tienen problemas de modo múltiple en las aplicaciones de clasificación policromática. Una desventaja adicional es el ancho de banda limitado de las fibras convencionales de modo simple (ventana de operación) .

En general la presente invención hace referencia al campo de los aparatos de clasificación y en particular a los sistemas de exploración ópticos en dispositivos de clasificación y más específicamente a dispositivos de clasificación con banda ancha. En estos aparatos de clasificación, un haz de luz se dirige hacia los productos que se tienen que clasificar y choca sobre estos productos. La luz reflejada se detecta y en base a esta luz que se detecta, los productos se ordenan o se caracterizan.

En este contexto, el término de clasificación de banda ancha hace referencia a un proceso de clasificación que utiliza una colección de longitudes de onda distribuida en un intervalo espectral amplio, tal como la luz ultravioleta y la visible o como la luz visible y la infrarroja cercana y la luz ultravioleta o la luz visible y la infrarroja.

Además, la presente invención generalmente hace referencia a la utilización de fibras de cristal fotónico en combinación con dispositivos de clasificación, tales como una máquina de clasificación de alimentos, sistemas de escaneado óptico, así como para escanear productos tales como alimentos y plásticos, o la eliminación de objetos extraños y la clasificación según la calidad, como el contenido de aceite y agua.

En general, la presente invención hace referencia a fuentes de luz blanca y en particular, a la utilización de fuentes de luz blanca en los dispositivos de clasificación, como por ejemplo fuentes de luz de banda ancha.

La presente invención hace referencia específicamente a un dispositivo de clasificación con una fuente de luz supercontinua de banda ancha de guía de ondas óptica, tal como una fibra de cristal fotónica generada de manera supercontinua.

Además, la presente invención hace referencia a un dispositivo de clasificación con un sistema de guía de onda óptica, dicho sistema comprende una fibra óptica y específicamente se compone de una fibra de modo único constante.

Adicionalmente, la presente invención hace referencia a la utilización de una fibra óptica de modo único constante para guiar la luz en un sistema de enfoque de un aparato de clasificación.

Además,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. El dispositivo de clasificación para caracterizar y clasificar los productos en una corriente de productos con una fuente de radiación que genera un haz de luz que tiene un espectro de banda ancha y medios para mover los productos a través de una zona de detección, por lo que dicho haz de luz incide sobre dichos productos en la zona de detección de tal manera que la luz se dispersa y/o se refleja por los productos, mediante el cual se proporcionan medios de detección para detectar dicha luz dispersada y/o reflejada, dichos medios de detección cooperan con una unidad de procesamiento para la caracterización de los productos, en la que se proporciona un sistema de eliminación para la eliminación de productos no deseados u objetos extraños de la corriente de productos, caracterizado porque dicha fuente de radiación comprende una fuente de radiación supercontinua.

2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se proporciona al menos un filtro de ancho de banda que permite el paso de un haz de luz hacia los medios de detección con un ancho de banda mayor que un ancho de banda en el que se generan fenómenos de interferencia en la superficie de los productos.

3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que se proporciona al menos un filtro de ancho de banda que permite el paso de un haz de luz hacia los medios de detección con un ancho de banda que está entre los 5 y los 30 nm y, preferiblemente, del orden de los 10 a los 20 nm.

4. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que al menos un filtro de bloqueo de banda espectral se proporciona en el camino óptico de dicho haz de luz entre dicha fuente de radiación supercontinua y dicha zona de detección, por lo que el filtro de bloqueo de banda espectral impide sustancialmente que la luz que se genera mediante fluorescencia, a través de la incidencia de luz sobre dichos productos con una longitud de onda situada fuera de la banda espectral bloqueada por este filtro, llegue a los medios de detección.

5. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dichos medios de detección incluyen medios para filtrar componentes espectrales seleccionadas, tales como, por ejemplo, los espejos dicroicos.

6. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 5, en el que dicha fuente de radiación supercontinua incluye una fibra de cristal fotónico para generar una radiación supercontinua.

7. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha fibra de cristal fotónico es una fibra de modo único continuo.

8. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho haz de luz se guía por una fibra de modo único continuo de la fuente de radiación hacia un sistema de enfoque para dirigir el haz a la zona de detección.

9. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, con un elemento de exploración, tal como un espejo poligonal giratorio, para desplazar dicho haz de luz sobre la corriente de productos en la zona de detección.

10. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el espectro de dicha fuente de radiación comprende luz continua con una longitud de onda de entre los 1100 y los 1600 nm.

11. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el espectro de dicha fuente de radiación comprende luz continua con una longitud de onda de entre los 1000 y los 3000 nm.

12. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el espectro de dicha fuente de radiación comprende luz continua con una longitud de onda de entre los 350 y los 3000 nm.

13. El método para clasificar una corriente de productos en los que al menos un haz de luz se dirige hacia dicha corriente del producto, por lo que los productos se mueven en una dirección particular a través de una zona de detección de tal manera que dicho haz de luz se dispersa y/o refleja, al menos parcialmente, por parte de los productos, mediante el cual los productos se clasifican en función de la luz dispersada y/o reflejada medida y los productos no deseados u objetos extraños se eliminan de la corriente de productos, caracterizado porque dicho haz de luz se genera en una fuente de radiación supercontinua.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicho haz de luz es un supercontinuo generado en una fibra óptica.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, en el que sólo se detectan los componentes espectrales seleccionados de la luz dispersada y/o reflejada.

16. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones hasta la 15, en el que sólo los componentes espectrales seleccionados del haz de luz inciden sobre los productos en dicha zona de detección.