Procedimiento, dispositivo de iluminación y sistema para la clasificación espectral.

Procedimiento para la clasificación espectral de materiales a granel (9) transparentes y semitransparentes,

endonde los materiales a granel (9) son desplazados a través de una corriente de material entre una unidad deiluminación (2) y un sensor (1), en donde la unidad de iluminación (2) lleva a cabo de forma discreta una iluminacióncon longitudes de onda (λ) prefijables temporal o localmente, en donde el sensor (1) recibe señales de transmisión,en donde las señales de transmisión se valoran y los materiales a granel (9) se clasifican conforme a la valoración,caracterizado porque la iluminación está configurada como iluminación de campo oscuro parcial.

Procedimiento, dispositivo de iluminación y sistema para la clasificación espectral

La invención se refiere a un procedimiento conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

El tratamiento y la clasificación de materiales a granel con cámaras de color (fundamentalmente cámaras de líneas de color) es un método corriente. Una variante de ejecución habitual se describe en el documento AT410847. También el documento EP 0734789A3 describe esta tecnología. Con ello se usan diferentes tecnologías de cámara, en especial cámaras de líneas con filtro de color RGB (rojo-verde-azul) secuenciales, cámaras de líneas con filtro de color RGB trilineales o también cámaras de 3 chips. La resolución local y temporal del sistema es actualmente de al menos 1.000 puntos de enfoque y 1 kHz de frecuencia de líneas por sistema sensor.

Estas tecnologías de cámara se usan también en el campo del reciclado. Mediante la clasificación al trasluz se tratan predominantemente vidrio y productos plásticos transparentes. Asimismo se usan aparatos con excitadores y sensores ópticos aislados en el margen NIR para la clasificación de materiales parásitos no transparentes como cerámica, piedras y porcelana (KSP) . Estos presentan en la práctica un buen reconocimiento, pero no permiten una clasificación de colores y tienen una baja resolución local.

En la tecnología de cámara de color son precisamente las etiquetas un gran obstáculo, de tal modo que se usan incluso métodos mecánicos complejos, como se describen en el documento AT503036B1, o métodos químicos húmedos para la extracción. Asimismo los sistemas actuales presentan, en el caso de vidrio de color oscuro y grueso (objetos abombados con muchas aristas de fractura) , una transmisión tan baja que se clasifican como materiales parásitos no transparentes, lo que genera muchos desechos de material. A causa de estos problemas los sistemas actuales presentan una elevada sobre-clasificación y, de este modo, unas características de clasificación económicamente insuficientes. Una combinación con aparatos basados en NIR es poco posible, ya que entonces el vidrio o bien no puede clasificarse según el color o durante el proceso de tratamiento se producen circuitos indeseados.

Del documento US 6 137 074 A se conocen un dispositivo y un procedimiento para clasificar vidrio, en donde se detectan transmisiones en el margen visible y en el margen infrarrojo.

El documento EP 0 727 260 A hace patente un procedimiento para clasificar granos, en donde se usan dos fuentes luminosas.

El documento WO 2007/110672 A1 se refiere a un análisis de vidrio, en donde se realizan una toma de campo claro y una toma de campo oscuro, en donde para las dos tomas se utilizan fuentes luminosas con diferentes longitudes de onda.

La tarea de la invención consiste por ello en indicar un procedimiento de la clase citada al comienzo, con el que puedan evitarse los inconvenientes citados, con el que puede garantizarse una clasificación fiable con pocos desechos a causa de una sobre-clasificación y que pueda llevarse a cabo de forma sencilla y económica.

Esto es resuelto conforme a la invención mediante las particularidades de la reivindicación 1.

Por medio de esto se obtiene la ventaja de que los materiales transparentes pueden reconocerse y clasificarse a pesar de estar afectados por etiquetas. Asimismo puede reconocerse de forma fiable vidrio de color oscuro y grueso. Con ello pueden reconocerse de forma fiable incluso objetos abombados con muchas aristas de fractura, que producen una elevada dispersión de la luz incidente.

Mediante la mejor identificación de las mercancías en piezas puede conseguirse también a continuación una mejor clasificación.

La invención se refiere además a una unidad de iluminación, con la que el procedimiento conforme a la invención puede llevarse a cabo de forma especialmente sencilla y a un dispositivo para llevar a cabo el procedimiento.

Las reivindicaciones subordinadas, las cuales al igual que las reivindicaciones independientes forman parte al mismo tiempo de la descripción, se refieren a otras configuraciones ventajosas de la invención.

La invención se describe con más detalle con base en los dibujos adjuntos, en los que se han representado solamente formas de ejecución preferidas a modo de ejemplo. Con ello muestran:

la figura 1 una representación esquemática de un dispositivo para llevar a cabo el procedimiento conforme a la invención para la clasificación espectral; la figura 2 curvas de transmisión frente a longitudes de onda;

la figura 3 una representación esquemática de un dispositivo con la utilización de un sensor monocromático; y la figura 4 una representación esquemática de la estructura de una ejecución ventajosa de una unidad de iluminación.

En la figura 1 se ha representado esquemáticamente un dispositivo para la clasificación espectral de materiales a granel 9 transparentes y semitransparentes con una unidad de iluminación 2 y un sensor 1, en donde el sensor 1 está configurado para la recepción de señales de transmisión. La unidad de iluminación 2 está configurada para una iluminación con longitudes de onda A prefijables, en donde una iluminación con estas longitudes de onda A puede llevarse a cabo discretamente de forma temporal o local.

El sensor 1 puede ser un sensor monocromático, el cual puede estar configurado en especial como cámara. Aquí aparecen como ventajosas en especial cámaras de superficie o cámaras de líneas. La resolución local y temporal del sensor 1 puede ser de al menos 1.000 puntos de enfoque y de al menos 1 kHz de frecuencia de líneas, en donde son siempre posibles mayores frecuencias de líneas. La frecuencia de líneas puede estar situada por ejemplo en un margen de entre 4 y 20 kHz. Con un sensor 1 monocromático puede proporcionarse una configuración sencilla y fiable del sensor 1.

A través del espacio entre la unidad de iluminación 2 y el sensor 1 está previsto que se conduzca la corriente de material.

Una instalación de valoración está unida por el lado de entrada al sensor 1 y por el lado de salida a una instalación de clasificación, en donde la instalación de clasificación – según se mira en la dirección de la corriente de material – está dispuesta a continuación del sensor 1.

En el caso del procedimiento para la clasificación espectral de materiales a granel 9 transparentes y semitransparentes, los materiales a granel 9 son desplazados a través de una corriente de material entre la unidad de iluminación 2 y el sensor 1, en donde la unidad de iluminación 2 lleva a cabo de forma discreta la iluminación con longitudes de onda A prefijables temporal o localmente, el sensor 1 recibe señales de transmisión, las señales de transmisión se valoran y los materiales a granel 9 se clasifican conforme a la valoración.

Una ejecución ventajosa del procedimiento se refiere a la clasificación de vidrio de desecho.

Las características espectrales de todos los materiales pertinentes en la práctica se conocen hoy en día. Por ello, mediante una medición espectral precisa puede llegarse a una asociación de material muy fiable. En la práctica esto se limitará razonablemente para conseguir la necesaria resolución de clasificación. Por ello aparece como importante para una valoración y una clasificación, por un lado que no sólo sea conocida la transmisión total del material, sino sobre todo las relaciones de absorción en el caso de diferentes márgenes de longitudes de onda. Asimismo la transmisión debe seguir siendo tan elevada, que sea posible una valoración técnica. Sin embargo, esto no se produce o sólo de forma insuficiente en muchos márgenes espectrales, en el caso de diferentes espesores de material y concentraciones de pigmentos. De este modo aparece como conveniente integrar márgenes espectrales en los que se produzca una transmisión elevada, y usar para la evaluación márgenes en los que se produzca una transmisión reducida o nula.

En el caso de la iluminación con la unidad de iluminación 2 aparece como ventajoso que se prefijen al menos una longitud de onda A de la iluminación en el margen UV, al menos una longitud de onda A en el margen VIS y al menos una longitud de onda A en el margen NIR. Con ello pueden separarse de forma fiable sustancias extrañas en el... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la clasificación espectral de materiales a granel (9) transparentes y semitransparentes, en donde los materiales a granel (9) son desplazados a través de una corriente de material entre una unidad de iluminación (2) y un sensor (1) , en donde la unidad de iluminación (2) lleva a cabo de forma discreta una iluminación con longitudes de onda (A) prefijables temporal o localmente, en donde el sensor (1) recibe señales de transmisión, en donde las señales de transmisión se valoran y los materiales a granel (9) se clasifican conforme a la valoración, caracterizado porque la iluminación está configurada como iluminación de campo oscuro parcial.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una longitud de onda (A) de la iluminación se prefija en el margen UV, al menos una longitud de onda (A) en el margen VIS y al menos una longitud de onda (A) en el margen NIR.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque al menos tres longitudes de onda (A) de la iluminación se prefijan en el margen VIS.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque la ventana (11) del sensor (1) está orientada hacia una región de observación (4) de la unidad de iluminación (2) , porque todos los elementos iluminantes (3) de la unidad de iluminación (2) están dispuestos por fuera de la región de observación (4) , y porque un porcentaje de campo claro de la iluminación de campo oscuro parcial se produce, mediante un elemento pasivo difusor de luz (5) , en el lado de la unidad de iluminación (2) vuelto hacia el sensor (1) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como sensor (1) se utiliza un sensor monocromático.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la unidad de iluminación (2) genera destellos de luz monocromáticos, en donde se generan destellos de luz secuenciales en todas las longitudes de onda (A) prefijables.

7. Unidad de iluminación (2) para un procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 6 para cooperar con un sensor óptico (1) , que comprende varios elementos iluminantes (3) y una región de observación (4) para cooperar con la ventana (11) del sensor (1) , caracterizada porque todos los elementos iluminantes (3) están dispuestos por fuera de la región de observación (4) , y porque la unidad de iluminación (2) , para configurar una iluminación de campo oscuro parcial, presenta un elemento pasivo difusor de luz (5) para configurar un porcentaje de campo claro.

8. Unidad de iluminación según la reivindicación 7, caracterizada porque el elemento difusor de luz (5) de vidrio o material sintético está configurado, satinado superficial o volumétricamente, con unas pérdidas por absorción reducidas.

9. Unidad de iluminación según la reivindicación 7 u 8, caracterizada porque el espacio entre los elementos iluminantes (3) y el elemento difusor de luz (5) está limitado por delimitaciones laterales (6) , y porque las delimitaciones laterales (6) están configuradas con alta reflexión de forma especular o difusa, para la homogenización de la iluminación de campo oscuro.

10. Unidad de iluminación según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizada porque está configurada, para una iluminación discreta temporal o localmente, con longitudes de onda (A) prefijables.

11. Unidad de iluminación según la reivindicación 10, caracterizada porque al menos una de las longitudes de onda

(A) prefijables está en el margen UV, porque al menos una, preferentemente al menos tres, de las longitudes de onda (A) prefijables está en el margen VIS, y porque al menos una de las longitudes de onda (A) prefijables está en el margen NIR.

12. Unidad de iluminación según una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizada porque los elementos iluminantes

(3) son LEDs.

13. Dispositivo para la clasificación espectral de materiales a granel (9) transparentes y semitransparentes, con una unidad de iluminación (2) y un sensor (1) para la toma de señales de transmisión, caracterizado porque la unidad de iluminación (2) está configurada conforme a una de las reivindicaciones 7 a 12.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque el sensor (1) es un sensor monocromático.