Aparato para detectar objetos extraños o anómalos (16) en productos (12) a través de una zona de exploración (14),

comprendiendo dicho aparato:

una fuente de luz (18), dirigiendo dicha fuente de luz (18) un haz de luz concentrado (22) que posee una área de sección transversal determinada hacia una zona de exploración (14), en el que dichos productos (12) se mueven a través de dicha zona de exploración (14) y son incididos por dicho haz de luz (22), siendo dicha luz reflejada directamente a partir generalmente del punto de incidencia de dicho haz de luz (22) sobre dichos productos (12) y reflejada difusamente desde un área alrededor de dicho punto de incidencia debido a la difusión de dicho haz de luz dentro de dichos productos (12);

un primer detector (62) dispuesto para recibir la luz reflejada de nuevo desde dichos productos (12), poseyendo dicho primer detector (62) un primer campo (64) de visión mayor que el área en sección transversal de dicho haz de luz (22), en el que dicho primer detector (62) es sensible a substancialmente la totalidad de dicha luz reflejada directa y difundida desde dichos productos (12) y genera una primera señal correspondiente a la misma;

un segundo detector (66) dispuesto para recibir la luz reflejada de nuevo desde dichos productos (12), poseyendo dicho segundo detector (66) un segundo campo de visión (68) generalmente igual a dicha área de sección transversal de dicho haz de luz (22) en el que dicho segundo detector (66) es sensible a substancialmente sólo dicha luz reflejada directa desde dichos productos (12) y genera una segunda señal correspondiente a la misma; y

circuitos de control (34, 35, 37) en comunicación operativa con dichos primer y segundo detectores (62, 66) para recibir dicha primera y segunda señales, y genera señales de control basadas en o bien dichas señales individualmente o bien en una diferencia entre dichas señales

Aparato y método para explorar productos con un haz de luz para detectar y eliminar impurezas o anomalías en una corriente de transporte de productos.

Sector técnico al que pertenece la invención

La presente invención se refiere a un aparato y a un método para explorar o escanear con un haz de luz cualquier tipo de productos transportados, particularmente con un haz de láser, para detectar y eliminar impurezas o elementos anómalos en la corriente de productos.

Los dispositivos de exploración o seleccionadores láser son conocidos en la técnica. Por ejemplo, Belgian Electronic Sorting Technology (BEST) fabrica y comercializa (no en los EE.UU.) seleccionadores láser identificados con LS9000 y ARGUS. El LS9000 utiliza una combinación de láseres para producir haces estrechos de luz para detectar incluso variaciones mínimas entre productos según su estructura y/o color. Otra compañía, Barco, fabrica y vende una línea de máquinas de selección láser que incluye los modelos ES6000i y ESV1720, que se anuncian como capaces de seleccionar los productos según su color y textura. Los principios fundamentales de la tecnología de selección por láser son bien conocidos y comprendidos por los expertos en la técnica.

El documento WO 92/14556 da a conocer un aparato para seleccionar minerales a partir de un material mineral asociado en el cual se dirige un haz de luz irradiada de una longitud de onda determinada hacia los productos, y subsiguientemente éstos emiten una luz de longitud de onda diferente que es detectada para seleccionar los productos. La emisión Raman de los productos es detectada mediante dos detectores, a la vez que éstos se protegen de la radiación del haz de luz irradiadora mediante un filtro.

Las patentes U.S. nº 4.634.881 y 4.723.659 describen y reivindican realizaciones de seleccionadores láser. La patente '881 describe un dispositivo que utiliza un láser para dirigir un haz de luz concentrado en un patrón de exploración a través del cual se transportan cuerpos translúcidos. Un dispositivo de fondo separado del láser es iluminado por una fuente de luz separada e independiente del haz láser. Un receptor recibe la luz reflejada desde el dispositivo de fondo y de los cuerpos translúcidos que se mueven a través del haz láser de exploración, así como la luz de la fuente de luz independiente que ilumina el dispositivo de fondo. El receptor produce una señal de salida que cambia cuando una impureza entra en el haz de luz de exploración concentrado. Esta señal se utiliza para accionar un dispositivo que elimina la impureza de la corriente de cuerpos translúcidos.

La patente '659 se refiere a un dispositivo similar e incluye dispositivos de transporte para mover una serie de hileras de cuerpos translúcidos, tales como patatas fritas cortadas, a través de un haz de luz. Los dispositivos de transporte están configurados para mover hileras paralelas de cuerpos translúcidos simultáneamente a través del trayecto del haz de luz. El elemento de fondo no se ilumina de forma separada y está formado por un material que provoca que la luz incidente del láser se difunda dentro del elemento de fondo de forma similar a la difusión de la luz en el cuerpo translúcido. Un receptor posee un campo de visión mayor que el área en sección transversal del haz de luz y recibe la luz reflejada desde el elemento de fondo y desde los cuerpos translúcidos que se mueven a través del haz de luz. El receptor está fabricado de forma que es insensible a la luz en la parte de su campo de visión que se corresponde con el punto de incidencia del haz de luz sobre los cuerpos translúcidos. El receptor incluye un detector fotosensible en el que el punto del centro óptico del detector se vuelve ciego mediante una mancha posterior, de manera que el detector no "verá" la luz reflejada desde el punto de incidencia del haz láser sobre los cuerpos translúcidos. La patente describe que el detector también puede recibir luz reflejada desde un espejo que posee un pequeño orificio definido a través del mismo que se corresponde con el punto de incidencia del haz láser sobre los cuerpos translúcidos. De este modo, la luz reflejada desde el punto de incidencia pasa a través del pequeño orificio en el espejo y no es reflejado hacia el detector.

La presente invención se refiere a una mejoría de los sistemas y métodos conocidos de selección y exploración de productos con haces láser y da a conocer ventajas definidas sobre los sistemas y métodos convencionales.

Objetivos y resumen de la invención

Es un objetivo primario de la presente invención dar a conocer una máquina y método de selección por láser mejorados.

También es un objetivo principal de la presente invención dar a conocer una máquina y método de selección por láser que puede seleccionar diversos tipos de productos mediante una combinación de señales diferentes de manera que los productos pueden seleccionarse por su color, estructura, o una combinación de color y estructura.

Objetivos y ventajas adicionales de la presente invención se expondrán en parte en la descripción siguiente o serán obvias a partir de la descripción o podrán aprenderse mediante la práctica de la invención.

De acuerdo con la presente invención, se da a conocer un aparato para la selección de productos que se mueven a través de una zona de detección en la que se desean detectar y eliminar anomalías o elementos extraños de la corriente de productos. La invención no está limitada a su utilización en un tipo particular de producto, y es particularmente útil para explorar productos alimentarios, tales como uvas pasas, vegetales, frutos secos, crustáceos etc. La presente invención es útil en cualquier aplicación en la cual puedan detectarse productos anómalos o elementos extraños en la corriente de productos por diferencias en textura y/o color.

El aparato incluye una fuente de luz, preferentemente al menos un láser o una combinación de láseres. La fuente de luz dirige un haz de luz concentrado que posee un área en sección transversal relativamente pequeñas hacia una zona de exploración. Los productos se mueven a través del área de exploración y son incididos por el haz de luz. Los productos pueden ser transportados o propulsados a través del área de exploración mediante dispositivos diversos. Por ejemplo, en una configuración en "caída libre", se permite que los productos explorados "caigan" desde una mesa vibradora o "agitadora". Los productos caen libremente esencialmente a lo largo de su trayectoria natural a través de la zona de exploración. En una realización alternativa, los productos son propulsados a través de la zona de exploración en una configuración en "vuelo libre" en la cual un transportador que se mueve a una velocidad relativamente elevada propulsa los objetos a través de la zona de exploración.

La luz reflejada desde los productos incluye luz directamente reflejada desde el punto de incidencia del haz de luz sobre los productos y luz reflejada de forma difusa desde el área que circunda el punto de incidencia debido a la difusión o dispersión del haz de luz dentro del producto. El grado de difusión de la luz dentro del producto depende de la translucidez del mismo. Por ejemplo, si el cuerpo explorado es un cuerpo relativamente no translúcido (como algunas piedras), se difundirá relativamente poca luz dentro del producto y substancialmente toda la luz reflejada es reflejada directamente desde el punto de incidencia del haz de luz sobre el producto. Por el contrario, si el producto explorado es un cuerpo relativamente translúcido (tal como ciertos productos alimentarios), una gran parte de la luz incidente se difundirá dentro del cuerpo translúcido y se reflejará como luz difundida o dispersada desde el área circundante al punto de incidencia.

Pueden proporcionarse y utilizarse una serie de fuentes y detectores de luz de diferentes longitudes de onda (color) según la función de selección deseada. Por ejemplo, pueden proporcionarse láseres de color visible específicos y sus detectores correspondientes para seleccionar los productos solamente por color. Pueden proporcionarse otros láseres (es decir infrarrojos) y sus detectores correspondientes solos o combinados con los detectores "de color" para seleccionar por estructura.

En una realización, se dispone un primer detector para recibir la luz reflejada desde los productos explorados. El primer detector posee un campo de visión mayor que el área en sección transversal del haz de luz de manera que es sensible a substancialmente toda la luz directa y difundida reflejada desde...

1. Aparato para detectar objetos extraños o anómalos (16) en productos (12) a través de una zona de exploración (14), comprendiendo dicho aparato:

una fuente de luz (18), dirigiendo dicha fuente de luz (18) un haz de luz concentrado (22) que posee una área de sección transversal determinada hacia una zona de exploración (14), en el que dichos productos (12) se mueven a través de dicha zona de exploración (14) y son incididos por dicho haz de luz (22), siendo dicha luz reflejada directamente a partir generalmente del punto de incidencia de dicho haz de luz (22) sobre dichos productos (12) y reflejada difusamente desde un área alrededor de dicho punto de incidencia debido a la difusión de dicho haz de luz dentro de dichos productos (12);

un primer detector (62) dispuesto para recibir la luz reflejada de nuevo desde dichos productos (12), poseyendo dicho primer detector (62) un primer campo (64) de visión mayor que el área en sección transversal de dicho haz de luz (22), en el que dicho primer detector (62) es sensible a substancialmente la totalidad de dicha luz reflejada directa y difundida desde dichos productos (12) y genera una primera señal correspondiente a la misma;

un segundo detector (66) dispuesto para recibir la luz reflejada de nuevo desde dichos productos (12), poseyendo dicho segundo detector (66) un segundo campo de visión (68) generalmente igual a dicha área de sección transversal de dicho haz de luz (22) en el que dicho segundo detector (66) es sensible a substancialmente sólo dicha luz reflejada directa desde dichos productos (12) y genera una segunda señal correspondiente a la misma; y

circuitos de control (34, 35, 37) en comunicación operativa con dichos primer y segundo detectores (62, 66) para recibir dicha primera y segunda señales, y genera señales de control basadas en o bien dichas señales individualmente o bien en una diferencia entre dichas señales.

2. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además un mecanismo de eliminación (48) controlado por dichas señales de control y configurado para eliminar objetos (16) de dichos productos (12) en respuesta a las mismas.

3. Aparato según la reivindicación 2, en el que dicho mecanismo de eliminación comprende un banco de eyectores de aire (50) dispuestos generalmente a través de dicha zona de exploración (14), encontrándose dichos eyectores de aire en un número y ubicación tal que son capaces de eliminar un objeto (16) de dichos productos (12) de cualquier punto a lo largo de la anchura de dicha zona de exploración.

4. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicho circuito de control comprende un dispositivo de diferenciación (72) en la recepción de dichas primera y segunda señales, generando dicho dispositivo de diferenciación (72) una señal de control a partir de la diferencia entre dichas primera y segunda señales que se corresponde esencialmente a solamente dicha luz reflejada difundida.

5. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además un primer elemento de definición (74) dispuesto operativamente antes de dicho primer detector (62), definiendo dicho primer elemento de definición (74) el tamaño de dicho primer campo de visión (64), y un segundo elemento de definición (78) dispuesto operativamente antes de dicho segundo detector (66), definiendo dicho segundo elemento de definición (78) el tamaño de dicho segundo campo de visión (68).

6. Aparato según la reivindicación 5, en el que dichos primer y segundo elementos definidores (74, 78) comprenden dispositivos de diafragma (76, 80) que poseen aberturas a su través de un tamaño que define dichos primer y segundo campos de visión (64, 68), respectivamente.

7. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo divisor de haces (82) dispuesto operativamente antes de dichos primer y segundo dispositivos de detección, dividiendo dicho divisor de haces (82) la luz reflejada desde dichos productos (12) en un primer haz dividido dirigido hacia dicho primer detector (62) y un segundo haz dividido dirigido hacia dicho segundo detector (66).

8. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además un divisor de haz de polarización (88) dispuesto operativamente entre dicha zona de exploración y dichos dispositivos de detección, polarizando dicho divisor de haz de polarización (88) de forma cruzada la luz recibida desde dichos productos respecto a una polarización determinada de dicho haz de luz y dirigiendo dicha luz polarizada de forma cruzada a dichos detectores (62, 66), y dejando pasar la luz reflejada recibida desde dichos productos (12) que posee la misma polarización que dicho haz de luz (22), alejándola de dichos detectores (62, 66).

9. Aparato según la reivindicación 8, en el que dicho divisor de haz de polarización (88) está situado entre dicha fuente de luz (18) y dicha zona de exploración (14) de manera que dicho haz de luz concentrado (22) de una polarización determinada pasa a través de dicho divisor de haz de polarización (88) antes de incidir sobre dichos productos (12).

10. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además un espejo poliédrico giratorio (90) situado entre dicha fuente de luz (18) y dicha zona de exploración (14), dirigiendo dicho espejo poliédrico (90) dicho haz de luz (22) con un patrón de exploración (23) a través de la anchura de dicha zona de exploración (14).

11. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicha fuente de luz (18) comprende al menos un generador de haces láser (20, 102, 104, 106).

12. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicha fuente de luz (20) comprende al menos dos generadores de haces láser (20, 102, 104, 106), y dicho haz de luz concentrado (22) comprende una combinación de al menos dos haces láser de longitudes de onda diferentes.

13. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo de mesa vibradora (38) situado para recibir dichos productos (12) y mover dichos productos (12) hacia dicha zona de exploración (14), estando situada dicha zona de exploración (14) por debajo y adyacente al borde de salida de dicha mesa vibradora (38), en el que dichos productos (12) substancialmente caen desde dicha mesa vibradora (38) y pasan a través de dicha zona de exploración (14) con una trayectoria de caída libre.

14. Aparato para seleccionar productos que se mueven a través de una zona de detección (14) en el que se detectan y eliminan anomalías u objetos extraños (16) en los productos (12), comprendiendo dicho aparato:

una fuente de luz (18), dirigiendo dicha fuente de luz (18) un haz de luz concentrado (22) que posee un área en sección transversal determinada hacia una zona de exploración (14), en el que dichos productos (12) se mueven en masa a través de dicha zona de exploración (14) y son incididos por dicho haz de luz (22), siendo dicho haz de luz reflejado directamente desde generalmente el punto de incidencia de dicho haz de luz (22) sobre dichos productos (12) y reflejado difusamente desde un área alrededor de dicho punto de incidencia debido a la difusión o dispersión de dicho haz de luz (22) dentro de dichos productos (12);

un primer detector (62) dispuesto para recibir la luz reflejada de nuevo desde dichos productos (12), poseyendo dicho primer detector (62) un primer campo de visión (64) visión mayor que el área en sección transversal de dicho haz de luz (22), en el que dicho primer detector (62) es sensible a substancialmente la totalidad de dicha luz reflejada directa y difundida desde dichos productos (12) y genera una primera señal correspondiente a la misma;

un segundo detector (66) dispuesto para recibir la luz reflejada desde dichos productos (12), poseyendo dicho segundo detector (66) un segundo campo de visión (68) generalmente igual a dicha área en sección transversal de dicho haz de luz (22) en el que dicho segundo detector (66) es sensible a substancialmente sólo dicha luz reflejada directa desde dichos productos (12) y genera una segunda señal correspondiente a la misma; y

circuitos de control (35, 35, 37) en comunicación operativa con dichos primer y segundo detectores (62, 66) para recibir dichas primera y segunda señales y generar una primera señal de control de la selección basada en una diferencia entre dichas primera y segunda señales, correspondiendo dicha primera señal de control de la selección substancialmente sólo a dicha luz reflejada difundida, y;

unas serie de eyectores de aire situados por debajo de dicha zona de exploración (14) y que se extienden a través de una trayectoria de movimiento de dicha masa de productos (12), siendo dichos eyectores de aire accionados por dicha señal de control para eliminar los objetos no deseados (16) de cualquier punto dentro de dicha masa de productos (12).

15. Aparato según la reivindicación 14, en el que dicho circuito de control (34, 35, 37) está configurado para generar señales de control de la selección adicionales dependientes de dichas primera y segunda señales individualmente, en el que dichos eyectores de aire son activados por una entre dicha primera señal de control de la selección y dichas señales de control de la selección adicionales.

16. Aparato según la reivindicación 15, que comprende un primer modo de selección según dicha primera señal de control de la selección y se basa en la estructura de dichos productos (12).

17. Aparato según la reivindicación 15, que comprende un segundo modo de selección según una señal de control de la selección adicional dependiente de dicha primera señal y basado en variaciones en el color de dichos productos (12).

18. Aparato según la reivindicación 15, que comprende un tercer modo de selección según una señal de control de la selección adicional dependiente de dicha segunda señal y basado en variaciones en el color y estructura de dichos productos (12).

19. Aparato según la reivindicación 14, que comprende además un primer elemento de definición (74) situado operativamente antes de dicho primer detector (62), definiendo dicho primer elemento de definición (74) el tamaño de dicho primer campo de visión (64), y un segundo elemento de definición (78) situado operativamente antes de dicho segundo detector (66), definiendo dicho segundo elemento de definición (78) el tamaño de dicho segundo campo de visión (68).

20. Aparato según la reivindicación 14, en el que dicha señal de control de la selección se utiliza para seleccionar por estructura, y comprende además al menos una fuente de luz visible adicional y un detector asociado configurado para seleccionar los productos explorados por diferencias en el color visible.

21. Método de exploración y selección de una masa de productos (12) en movimiento para eliminar anomalías y objetos no deseados (16) de la misma, comprendiendo dicho método las etapas de:

mover la masa de productos (12) a través de una zona de exploración (14) de una anchura determinada de manera que los productos (12) se disponen con una profundidad de un solo producto cuando pasan a través de la zona de inspección (14);

barrer un haz de luz concentrado (22) a través de la trayectoria de los productos (12) en movimiento con un patrón de exploración (23) de manera que todos los productos (12) son incididos por el haz de luz (22) a medida que pasan a través de la zona de exploración (14), siendo la luz reflejada directamente desde generalmente el punto de incidencia del haz de luz (22) sobre los productos (12) y reflejada difusamente desde un área alrededor del punto de incidencia debido a la difusión o dispersión del haz de luz dentro de los productos (12);

dividir la luz reflejada desde los productos (12) en dos haces reflejados;

recibir uno de los haces reflejados en un primer dispositivo de detección (62) que es sensible a substancialmente toda la luz reflejada desde los productos (12) y generar una primera señal proporcional a la misma;

recibir uno de los haces reflejados en un segundo dispositivo de detección (66) que es sensible a substancialmente sólo la luz reflejada directamente desde los productos (12) y generar una segunda señal proporcional a la misma; y

controlar un dispositivo de eliminación (48) para eliminar los objetos no deseados o anomalías (16) de la masa de productos (12) en movimiento o bien con cualquiera de la primera y segunda señales individualmente o bien con una diferencia entre la primera y segunda señales.

22. Método según la reivindicación 21, que comprende la selección de la masa de productos (12) en movimiento basada en la estructura de los productos (12) en un primer modo de selección según la diferencia entre la primera y segunda señales.

23. Método según la reivindicación 21, que comprende la selección de la masa de productos (12) en movimiento basada en el color de los productos (12) en un segundo modo de selección según la primera señal.

24. Método según la reivindicación 21, que comprende la selección de la masa de productos (12) en movimiento basada en la estructura y el color de los productos (12) en un tercer modo de selección según la segunda señal.

25. Método según la reivindicación 21, que comprende además la polarización del haz de luz reflejada de nuevo desde los productos (12) y dirigir toda la luz reflejada con la misma polarización que el haz de luz incidente (22) lejos de los detectores (62, 66) y dirigir solamente la luz con polarización cruzada hacia los detectores (62, 66).

26. Método según la reivindicación 25, que comprende polarizar el haz de luz reflejada de nuevo desde los productos (12) con un dispositivo divisor de haz de polarización (88).

27. Método según la reivindicación 21, que comprende mover la masa de productos (12) esencialmente verticalmente a través de la zona de exploración (14).

28. Método según la reivindicación 27, que comprende recibir los productos (12) en una mesa vibradora (48), mover los productos (12) hacia un borde de salida de la mesa vibradora (48) mediante la acción vibradora de la mesa vibradora (48), y permitir que los productos (12) esencialmente caigan desde el borde delantero de la mesa vibradora (48) en una trayectoria de caída libre a través de la zona de exploración (14).

29. Método según la reivindicación 28, que comprende además permitir que los productos (12) caigan a lo largo de su trayectoria de caída libre a lo largo de un rampa de alimentación.

30. Método según la reivindicación 21, que comprende además barrer un haz de luz concentrado adicional a través de la trayectoria de los productos (12) en movimiento desde un lado opuesto al del primer haz de luz (22) para explorar lados opuestos de los productos (12).

31. Método según la reivindicación 21, en el que la etapa de controlar el dispositivo de eliminación (48) comprende accionar cualquier combinación de una serie de eyectores de aire situados a lo largo de la anchura de la trayectoria de la masa de productos (12) en movimiento.

32. Método según la reivindicación 21, que comprende además explorar los productos (12) con un haz de luz de color visible y recibir la luz reflejada visible con un detector correspondiente que genera una señal proporcional a la misma, y utilizar la señal para selección los productos (12) por diferencias de luz visible específicas.