检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及用于检测经过检测区域的物体的材料和颜色的检测系统。具体地，这样的检测系统可以与用于分类废物和/或可回收材料的设备一起使用。
【背景技术】
[0002]在用于回收的例如分类机中使用的传统的检测系统有时效率低下并错误地识别它们要分类的物体。能够基于待分类物体的材料和颜色将经过检测系统的检测区域的物体分类至不同的部分是有益的。这样的功能可以用于帮助保护类似压实机、粉碎机或刨片机的材料处理设备免受会对设备造成损害的物体的影响。例如，错误地分类玻璃或金属物体会对压实机系统等造成损伤。此外，能够基于待分类物体的塑料类型和颜色分类塑料物体同样是有益的。这些信息随后可以用于将不同的塑料类型分类至分离的部分并且还用于准确地拒绝不需要的材料类型的塑料物体。家庭废物中有几个常见的典型的热塑性材料类型。最常见的是PET、PE、PP和PVC ο PET和PE具有最高的回收价值。PVC在废物管理行业和回收行业中被认为是污染物。PVC塑料对废物燃烧炉造成损伤和磨损，并且即使仅存在少量(〈200ppm)，其也将使可回收PET的价值严重退化。因此，在废物管理或回收期间正确地识别塑料物体和异物，并且拒绝不需要的材料或物体对降低下游设备造成损害的风险是很重要的。
【实用新型内容】
[0003]针对检测系统的上述期望特性和传统检测系统的缺点，本申请的总体目标是提供一种改进的检测系统，该检测系统可以基于经过检测区域的物体的材料和颜色正确地并有效地检测和识别这些物体。
[0004]根据本申请，这些和其他目的通过用于检测经过检测区域的物体的材料和颜色的检测系统实现。检测系统包括:光源单元，该光源单元包括红外光源、可见光源以及用于组合红外光和可见光并将红外光和可见光引导至检测区域的组合光学器件。检测系统进一步包括:输入光学器件单元，该输入光学器件单元布置为在来自光源单元的红外光和可见光穿过检测区域之后接收这些光；以及传感器单元，该传感器单元布置为接收来自输入光学器件单元的光，该传感器单元包括分光器，该分光器用于将所接收的光分成红外部分和可见部分，并且将红外部分引导至光学材料传感器并且将可见部分引导至光学色彩传感器。检测系统进一步包括处理单元，该处理单元至少连接至传感器单元的光学材料传感器和光学色彩传感器并连接至光源单元。处理单元构造为，在使用中，基于来自光学材料传感器的检测到的光的强度以及来自光学色彩传感器的检测到的光的色移识别经过检测区域的物体的材料和颜色。处理单元构造为在使用中控制光源单元交替发射红外光和可见光。
[0005]本申请基于以下内容实现，即来自可见光源的可见光可以与来自红外光源的红外光相组合以便通过控制光源在发射红外光和可见光之间交替并在检测之前将光划分成红外部分和可见部分来检测经过检测区域的物体的颜色和材料。本申请使得能够进行材料检测和颜色检测以测量相同物体位置。换言之，原则上检测系统包括沿着相同的光路交替的两个检测过程，即使用红外光的吸收的材料检测和使用可见光的色移的颜色检测。
[000?] 通过将输入光学器件单元连接至传感器单元，可以保证来自光源单元的光在不需要在物理地定位传感器单元以接收经过检测区域的光的情况下到达传感器单元。因此，本申请的另外的优势是如果传感器单元被替换或者需要移去保养，则不需要机械调整。此外，结合红外光和可见光的光路允许在检测系统的下游有更多地设计自由度，帮助保证光的测量来自相同的部位，并且确保当光学器件退化或变得污浊时对于红外光和可见光两者信号漂移将是相同的。此外，因为输入光学器件单元和传感器单元之间仅需要一个连接，所以检测系统容易模块化，并且由于红外光和可见光具有相同的光路，所以围绕诸如外部光学器件的部件设计变得更容易。
[0007]在本申请的各种实施方式中，红外光源构造为发射具有选自包括750nm-1000nm、I OOOnm-1250nm、1250nm_l 500nm、1500nm_l 750nm 和 1750nm_2000nm 的组中的波长的光。
[0008]在本申请的各种实施方式中，可见光源构造为发射具有选自包括350nm-450nm、450nm-550nm、550nm-650nm 和650nm-750nm的组中的波长的光。
[0009]在本申请的一个实施方式中，组合光学器件可包括:二向色镜，该二向色镜构造为透射来自可见光源和红外光源中的一个的光并且反射来自可见光源和红外光源中的另一个的光；以及校准透镜，该校准透镜布置在二向色镜的下游，用于在红外光和可见光经过二向色镜之后校准红外光和可见光。
[0010]红外光源可以是选自由发光二极管、卤素灯和真空灯泡组成的组。可见光源可以是发光二极管。
[0011]在本申请的各种实施方式中，输入光学器件单元和传感器单元可以通过光纤连接。光纤允许输入光学器件单元或传感器单元在不考虑单元中的另一个的位置的情况下放置。此外，光纤的长度可以适配为期望的配置。光纤可包括至少一个光纤快速连接器。
[0012]在本申请的一个实施方式中，输入光学器件单元可包括:壳体;光透射保护元件，覆盖壳体的接收端；以及耦合透镜，用于将光耦合至壳体的连接至传感器单元的输出端。光线透射保护元件可以由玻璃制成。
[0013]在本申请的一个实施方式中，输入光学器件单元可以进一步包括:重新引导反射元件，该重新引导反射元件被布置为将所接收的光重新引导至输出端。
[0014]分光器可包括二色分光镜。二色分光镜可被构造为透射红外光和可见光中的一个，并且反射红外光和可见光中的另一个。
[0015]在本申请的一个实施方式中，光学材料传感器可包括衍射光学元件(DOE)，该衍射光学元件被布置为接收红外光并且将红外光向着至少一个检测器引导。DOE模拟具有紧密选择的中心波长和尽可能低的光谱带宽的五窄带光学滤光器。此外关于DOE的使用和实施的信息可以在相同申请人的欧洲专利I 337 818中找到。
[0016]光学色彩传感器可包括RGB传感器。RGB传感器可以优选地具有模拟RGB-电压输出和可忽略不计的红外灵敏度。
[0017]在本申请的一个实施方式中，处理单元可构造为通过驱动红外光源和可见光源中的一个而不驱动红外光源和可见光源中的另一个来控制光源单元交替发射红外光和可见光。
[0018]处理单元可构造为以约160Hz的频率交替驱动红外光源和可见光源中的一个而不驱动红外光源和可见光源中的另一个。
[0019]在本申请的各种实施方式中，检测系统可以通过测量一组参考材料预校准，并且该一组参考材料可包括塑料材料。例如，材料传感器可以通过测量一组七个参考塑料材料(PE、PVC、PP、PS、PET、PEN、PC)来校准。在生产期间，这些塑料材料被放入滤光轮中以校准传感器。基于这些测量，计算对于传感器的每个单独材料的塑料模型并且存储在处理单元中。通过预校准检测系统，不需要额外的现场校准，因为白色参考(空的检测区域)的测量校正组装之后出现的光谱漂移。
[0020]当研究所附的权利要求以及下文的说明书时，本申请的其他特征以及优点将变得显而易见。本领域技术人员应该认识到，本申请的不同的特征可以结合，以在没有背离本申请的范围的情况下创造除在下文中描述的那些以外的实施方式。
【附图说明】
[0021]现在将参照示出的本申请的不同的实施方式的附图更详细地描述本申请的这些和其他方面。
[0022]图1A是根据本申请的一个实施方式的用于分类的检测系统