混合物的識別系統的製作方法
2023-06-12 22:00:26
專利名稱：混合物的識別系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於從具有多種同色系材料的混合物中識別對象材料的識 別系統，特別是涉及適用於混合物具有原料和混入原料中的夾雜物時檢測 原料中的夾雜物，在混合物是具有多種結構要素的複合結構物的情況下， 能適用結構要素的分布或配置的識別的混合物的識別系統。
背景技術：
該混合物的識別系統例如在用於檢測原料中具有的夾雜物時使用，該 檢測裝置被以下的專利文獻1公開。該專利文獻1的裝置向作為原料的煙
葉即香菸原料照射近紅外線，把來自香菸原料的反射光用近紅外線CCD月《 相機進行攝像並求出圖像數據，處理該圖像數據，根據該處理結果來檢測 混入香菸原料的同色系夾雜物。:日本特開2002-28544號公報(參照
和圖1 ) 上述專利文獻1的檢測裝置在從香菸原料反射的紅外光中抽樣多種特 定波長(1.58nm、 1.73um)的近紅外線，根據抽樣的近紅外線的反射率 來判斷反射了抽樣的近紅外線的對象是香菸原料或夾雜物。在此，由於抽 樣的近紅外線對於香菸原料具有特有的反射率，所以不能適用從香菸原料 以外的原料檢測夾雜物。因此，專利文獻1的檢測裝置缺乏通用性。
專利文獻1的檢測裝置具有用於從來自香菸原料的反射光抽樣即分離 多種特定波長的近紅外線的分光器，該分光器具有稜鏡和多個光學濾波器。
分光器的規格。
在香菸原料處於運送過程時，近紅外線CCD照相機對香菸原料進行間 歇攝像並對這樣得到每單位畫幅的圖像數據進行個別處理。因此，為了不 漏掉香菸原料中具有的夾雜物地進行檢測，不得不放慢香菸原料的運送速 度，使夾雜物的檢測耗費很多時間。因此，專利文獻1的檢測裝置對於要 求夾雜物的檢測速度高速化的原料不適合。對香菸原料按每單位畫幅進行攝象時，近紅外線對於畫幅內的香菸原 料的照射不均勻，若發生香菸原料的一部分成為陰影的狀況時，則夾雜物 的檢測不正確。但使近紅外線均勻地向畫幅內的香菸原料進行照射並不容 易。
發明內容
本發明的目的在於提供一種混合物的識別系統，能對混合了同色系材 料得到的混合物中的對象材料進行高速且正確的檢測和識別。為了達到上述目的，本發明的混合物識別系統包括運送機構，其是 把混合物沿規定的運送路徑進行運送的運送機構，混合物具有多種同色系 材料；照射裝置，其具有橫跨運送路徑的檢查線並向檢查線上的混合物照 射紅外光；紅外線照相裝置，其從混合物接受反射的紅外光並根據接受的 紅外光輸出混合物的圖像數據；判斷電路，其根據來自紅外線照相裝置的 輸出來識別混合物具有的對象材料，其中，紅外線照相裝置包括分光鏡， 其把接受的紅外光分光成波長區域相互不同的多個光束；多個紅外線濾波 器，其使各光束中特定波長的紅外線通過，該多個紅外線濾波器在把特定 波長的紅外線向混合物照射並被混合物具有的所述材料分別反射時，特定 波長的紅外線具有在所述材料之間產生規定差的反射率；多個光線傳感器， 其分別接受通過了各紅外線濾波器的紅外線，該多個光線傳感器配置成能 接受從檢查線上混合物反射的紅外光，並且具有把根據各個紅外線的受光 量的電信號作為所述圖像數據產生的多個受光元件。根據上述的識別系統，首先根據形成混合物的材料的組合來選擇對於 檢測或識別對象材料有效的特定波長的紅外線。然後，把適合所選擇的特 定波長紅外線的分光鏡和紅外線濾波器安裝到紅外線照相裝置中。進行這種調整後，照射裝置向運送路徑的檢查線上照射紅外光。在該 狀態下當混合物通過檢查線時，從混合物反射的紅外光經過分光鏡和紅外 線濾波器而分別被紅外線照相裝置的光線傳感器所接受，這些光線傳感器 把混合物的圖像數據向判斷電路輸出。判斷電路根據接受的圖像數據來檢 測或識別混合物中對象材料。本發明的混合物識別系統由於根據混合物的種類來使用所選擇的紅外 線濾波器，所以能檢測各種混合物中具有的夾雜物，能從形成混合物的材
料中識別對象材料，通用性優良。
由於紅外線照相裝置具有當混合物通過檢查線上時根據從混合物反射 的紅外光來對混合物進行攝像的多個光線傳感器，所以能高速進行夾雜物 的才企測和對象材料的識別處理。
最好紅外線照相裝置還能包括對各光線傳感器具有的受光元件之間
的感光度差進行補償的補償電路，這時，補償電路具有用於補償來自各受 光元件的電信號的增益和偏置值，這些增益和偏置值按每各個受光元件來 設定。
光線傳感器具有的各個受光元件的感光度出現偏差不可避免，且照射 裝置均勻地向檢查線的整個區域照射紅外線也是困難的。但這種感光度的 偏差和照明的不均勻能被上述的補償電路所消除。因此，各光線傳感器能 正確輸出混合物的圖像數據，其結果是能正確實施夾雜物的檢測和對象材 料的識別。
紅外線照相裝置還能包括把紅外光均勻反射的校準板、在檢查線上 的動作位置與從檢查線離開的休止位置之間對校準板的移動進行引導的導 向器。
在校準板處於動作位置時，校準板把來自照射裝置的紅外光向各光線 傳感器均勻反射，根據該反射光來正確設定向光線傳感器的各個受光元件 分配的增益和偏置值。其結果是紅外線照相裝置能正確輸出混合物的圖像 數據。 '
上述增益和偏置值的設定在紅外線照相裝置的使用開始前或定期地實施。
另一方面，照射裝置包括把紅外光分別向檢查線照射的一對燈單元， 這些燈單元從物品的運送方向看被分別配置在所述檢查線的上遊和下遊。
在混合物通過檢查線時，上述一對燈單元從隔著檢查線的兩側，即， 從混合物的運送方向看分別從上遊側和下遊側向混合物照射紅外光，混合 物不會出現陰影。因此，混合物在其整個區域反射紅外光，被反射的紅外 光可靠地由各光線傳感器所接受。其結果是識別系統能更正確地進行夾雜 物的檢測和對象材料的識別。
具體說就是，各燈單元能具有與檢查線平行延伸並射出紅外光的直 管狀碘《烏燈和把從該碘鴒燈射出的所述紅外光向檢查線反射的反射板。
直管狀碘鴒燈的情況是從碘鴒燈的兩端部照射的紅外線比從碘鴒燈中 央部照射的紅外線弱，碘鴒燈不能把紅外光均勻地向檢查線的整個區域照 射。但由於紅外線照相裝置包括上述的補償電路，所以不會受到由不均勻 紅外線照射所引起的不良影響。
照射裝置還能包括燈殼體，是收容一對燈單元的燈殼體，其具有使 從一對燈單元射出的紅外光向檢查線通過的開口；玻璃窗，其把所述開口 封閉，容許紅外線通過；冷卻單元，其對燈單元內的空氣進行冷卻。
具體說就是，冷卻單元向燈單元內供給冷卻空氣，並使燈單元內維持 比外部壓力高的壓力。
通過燈殼體內循環的冷卻空氣不僅抑制了從燈殼體向混合物散發的 熱，而且能阻止照射裝置和識別系統整體的過熱以及灰塵向燈殼體內的侵 入。因此，玻璃窗內面能經常維持清潔狀態，透射玻璃窗的紅外光也不會 受到灰塵的不好影響。
最好照射裝置還能包括使空氣沿玻璃窗的外面產生流動的空氣噴射單 元，該空氣噴射單元阻止灰塵向玻璃窗的外面附著，使玻璃窗的外面也維 持清潔狀態。
照射裝置還能包括容許把所述一對燈單元從燈殼體拉出的滑動機構， 該滑動機構在與所述檢查線平行的方向上滑動自由地支承所述一對燈單 元。這時，各燈單元的碘鴒燈能在把該燈單元向燈殼體外側拉出來的狀態 下進行更換，使碘鴒燈的更換容易。
圖1是表示一實施例混合物識別系統的概略結構圖； 圖2是表示圖1燈殼體一部分的剖面圖； 圖3是詳細表示圖1燈殼體內部的圖； 圖4是具體表示圖l處理裝置的方塊圖5是表示光線傳感器的各個受光元件所具有的感光度的偏差的曲線;
圖6是用於說明圖4補償器功能的曲線；
圖7是表示校準板處於動作位置的狀態下燈殼體的側面圖8是表示把香菸原料和夾雜物作為對象的紅外線的分光反射特性的
曲線；
圖9是表示變形例的信號轉換裝置的圖IO是表示變形例的處理裝置的圖ll是用於說明圖11處理裝置的輸出轉換功能的圖12是表示把嫩芽和夾雜物作為對象的紅外線的分光反射特性的曲
線；
圖13是表示把尿布和生理用品等複合體及其結構要素作為對象的紅外 線的分光反射特性的曲線。
具體實施例方式
圖1表示混合物的識別系統，該識別系統例如為了檢測香菸原料中具 有的夾雜物而使用。
圖1的識別系統具備香菸原料T的運送路徑即運送帶2。運送帶2水 平延伸並以規定的速度向圖1中箭頭A的方向運送香菸原料T。在此，香 煙原料T是本地(在來)品種、伯萊(W—^一)煙種、東方種和黃色種 的菸葉中的一個，或是這些菸葉的混合物，香菸原料T處於薄薄地被分配 在運送帶2上的狀態。
一般來說上述收穫的香菸原料T有可能混入有夾雜物，在此，預料的 夾雜物包括菸葉包裝所使用的包裝材料和包裝帶等合成樹脂材料、菸葉 包裝箱所使用的氨基曱酸乙酯泡沫和形成包裝箱內村的防溼紙等的破片， 香菸原料T是菸葉和夾雜物的混合物。
照相組件4配置在運送帶2的上方，該照相組件4包括照射裝置6、 冷卻裝置8、紅外線照相裝置10和信號轉換裝置12。
照射裝置6配置在照相組件4的下部，且具備燈殼體14。該燈殼體14 具有朝向運送帶2的下面，該下面具有耐熱的玻璃窗16。
如圖2所示，玻璃窗16包括在燈殼體14的下面形成的開口 18和封 閉該開口 18的耐熱性玻璃板20，該玻璃板20位於燈殼體14內。更詳細說 就是玻璃窗16還包括配置在燈殼體14內且包圍玻璃板20的窗框22、按 壓窗框22和玻璃板20的按壓板24、夾入在窗框22和玻璃板20與按壓板 24之間的襯墊26a和夾入在玻璃板20與燈殼體14的內面之間的襯墊26b。
從圖1看，冷卻裝置8與燈殼體14鄰接而配置在燈殼體14的左側， 冷卻裝置8具有冷卻箱26。冷卻箱26和燈殼體14經由熱交換器28和循環風扇30相互連接，這些熱交換器28和循環風扇30作為用於照射裝置8的 冷卻單元使用。
熱交換器28分別與冷卻水的供給管34和返回管36連接，這些管34、 36貫通冷卻箱26並延伸到冷卻水的供給源。供給源一邊通過供給管34向 熱交換器28供給一定溫度的冷卻水， 一邊通過返回管36接受向熱交換器 28供給的冷卻水。即供給源通過熱交換器28使冷卻水循環，由此，熱交換 器28使冷卻箱26內的冷卻空氣冷卻以維持一定溫度以下。
循環風扇30把冷卻箱26內的冷卻空氣向燈殼體14內導入。另一方面， 燈殼體14內的空氣通過熱交換器28內而返回到冷卻箱26內。因此，冷卻 空氣能在冷卻箱26和燈殼體14之間循環。
在此，循環風扇30—直使燈殼體14的內壓比燈殼體14外側的氣壓高 地向燈殼體14內供給冷卻空氣。因此，燈殼體14內處於被加壓狀態，燈 殼體14內不會有外部氣體侵入。其結果是上述的玻璃窗16即玻璃板20的 內面不會有灰塵堆積。
空氣噴射單元38被安裝在冷卻箱26的下面。空氣噴射單元38從壓縮 空氣源(未圖示)接受供給的壓縮空氣，並把該壓縮空氣如圖1中箭頭B 所示那樣沿玻璃板2 0的外面噴出。這種壓縮空氣的噴出流防止了灰塵向玻 璃板30外面的附著，其結果是使玻璃板20的內外面能經常維持透明的狀 態。
如從圖1了解的那樣， 一對燈單元40配置在燈殼體14內，燈殼體14 內的詳細情況表示在圖3。
燈殼體14向橫跨運送帶2的方向延伸，並具有開口的兩端。這些開口利用蓋(未圖示)能被開閉。例如蓋與燈殼體14被鉸鏈結合。
一對單元座42分別被配置在燈殼體14內，這些單元座42在燈殼體14 內向橫跨運送帶2的方向延伸。各單元座42的兩端側分別配置有座託架44, 這些座託架44 一方面支承一對單元座42的對應側的端部， 一方面被安裝 成相對燈殼體14能升降。
更詳細說就是，各座託架44橫跨燈殼體14的開口並向運送帶2的行 走方向延伸，具有經由螺杆件組合46被燈殼體14支承的兩端。各螺杆件 組合46包括固定在燈殼體14的端面上且具有上下方向貫通的螺紋孔的 座塊48和旋入該座塊48的螺紋孔內並貫通座塊48的螺杆50,由螺杆50
的上端支承座託架44的端部。
上述的螺杆件組合46能調整座託架46的升降，即，能調整單元座42 的高度。單元座42的高度被調整完成後，把座託架46用固定螺釘(未圖 示)固定在燈殼體14上。
各單元座42在其下部包括滑動機構，該滑動機構具有滑塊52。該滑塊 52相對單元座42能向其長度方向即橫跨運送帶2的方向滑動，且具有從單 元座42露出的端面。
對應側的燈單元40分別被安裝在各滑塊52上。燈單元40包括直管 狀的碘鴒燈54和覆蓋該碘鴒燈54的反射板56，反射板56能把從碘鴒燈 54射出的紅外光向運送帶2反射。碘鴒燈54和反射板56向橫跨運送帶2 的方向延伸，能罩住運送帶2的整個寬度。
在燈殼體14的一個開口被打開時，上述的燈單元40能與其滑塊52 — 起通過開口被從燈殼體14拉出來，而且被拉出來的燈單元40能再次裝配 到燈殼體14內的規定位置。為了容易進行該燈單元40的拉出和裝配，如 圖3所示，在各滑塊52的所述端面分別安裝有手柄58。
如圖3所示， 一對燈單元40隔著檢查線IL被分別配置在運送帶2的 上遊側和下遊側，檢查線IL被定在運送帶2上的規定位置並向橫跨運送帶 2的方向延伸。 一對燈單元40從碘鴒燈54射出紅外光，射出的紅外光直接 地或被反射板56反射而向檢查線IL聚光。
更具體說就是如圖3所示，把連結各燈單元40的碘鎢燈54的軸線與 檢查線IL之間的面以L表示、把通過所述檢查線IL的垂直面以VP表示時， 面L相對垂直面VP是存在有規定角度地處於傾斜狀態，兩面L之間的角 度oc例如是60。。
垂直面VP通過一對燈單元40之間的間隙G延伸。因此，來自 一對燈 單元40的紅外光通過玻璃窗16向運送帶2上的香菸原料T照射時，被香 煙原料T反射的紅外光的一部分能通過玻璃窗16在一對燈單元40之間沿 垂直面VP射向上方。
再次參照圖1，所述紅外線照相裝置10具備照相殼體59,該照相殼體 59被配置在燈殼體14上反射。鏡箱60配置在照相殼體59內，鏡箱60在 其內部收容作為分光鏡的一對二向色4竟62、 64。這些鏡62、 64被配置成形 成橫向的V字形，鏡62位於鏡64的下側。鏡箱主體66從鏡箱60向下方
延伸，該鏡箱主體66具有向燈殼體14內突出的下端部。
二向色鏡62、 64和鏡箱主體66位於所述垂直面VP上，因此，被香菸 原料T反射並沿垂直面VP射向上方的紅外光能通過鏡箱主體66向二向色 鏡62射入。
作為反射光光束進行反射， 一方面把比1825nm短的波長的紅外光作為通過 光光束使通過。來自二向色鏡62的反射光光束通過鏡箱主體68向紅外線 濾波器70射入，紅外線濾波器70使反射光光束中1940nm波長的紅外線通 過，該紅外線向光線傳感器72射入。
另一方面，通過了二向色鏡62的通過光光束向二向色鏡64射入。二 向色4￡ 64 —方面4巴通過光光束中1625nm以上的長波長的光束作為反射光 光束進行反射， 一方面4巴比1625nm短的波長的光束作為通過光光束而通 過。來自二向色鏡64的反射光光束通過鏡箱主體74向紅外線濾波器76射 入。紅外線濾波器76使1720nm波長的紅外線通過，該紅外線向光線傳感 器78射入。
且來自二向色鏡64的通過光光束通過鏡箱主體80向紅外線濾波器82 射入。紅外線濾波器82使1550nm波長的紅外線通過，該紅外線向光線傳 感器84射入。
上述的紅外線濾波器70、 76、 82分別能裝卸地被裝配在對應的鏡箱主 體中。
光線傳感器72、 78、 84都具有多個受光元件(未圖示)，這些受光元 件相互鄰接而並排成一列，根據射入的紅外線的光通量而分別產生電信號。 更詳細說就是，各光線傳感器向橫跨運送帶2的方向延伸，並具有運送帶2 寬度以上的長度。因此，各光線傳感器能從檢查線IL上香菸原料T的整個 區域反射的紅外光中由該受光元件接受對應波長的紅外線。
光線傳感器72、 78、 84的受光元件所產生的電信號把通過檢查線IL 的香菸原料T的圖像作為製作的數據使用，這時，來自各受光元件的電信 號與圖像中的 一個像素對應。
上述的二向色鏡62、 64和各個鏡箱主體66、 68、 74、 80向運送帶2 的寬度方向延伸，二向色鏡具有運送帶2寬度以上的長度，鏡箱主體具有 運送帶2寬度方向以上的縫隙幅度。當然鏡箱主體66、 68、 74、 80內藏有
聚光透鏡(未圖示)等。
光線傳感器72、 78、 84分別與上述的信號轉換裝置12電連接。信號 轉換裝置12包括三個處理電路86,這些處理電路86處理來自對應的光線 傳感器的電信號。且信號轉換裝置12還包括與上述燈單元40的各碘鴒 燈54連接的直流電源87和配置在該殼體外側的冷卻裝置89，該冷卻裝置 89對信號轉換裝置12內進行冷卻。
圖4表示處理電路86的一例。
處理電路86具有A / D轉換器88，該A / D轉換器88與對應的光線 傳感器電連接。A/D轉換部88接受光線傳感器的各個受光元件所產生的 模擬電信號，並把接受的電信號轉換成數字電信號X，把電信號X向下面 的補償器90供給。
補償器90分別校正與各個受光元件對應的電信號X，並生成電信號Y, 把這些電信號Y向輸出緩衝存儲器92供給。輸出緩衝存儲器92經由數字 輸出驅動器94把電信號Y向信號轉換裝置12外的判斷電路96輸出。
下面更具體地說明電信號X的校正意義。
各個受光元件對於紅外線的感光度並不一樣，且照射裝置8也難於對 分配在檢查線IL整個區域的香菸原料T均勻照明。因此，在把均勻反射紅 外光的基準板配置在檢查線IL上時，從光線傳感器的各個受光元件產生的 電信號X則如圖5中實線所示那樣不均勻，電信號X的輸出電平表示受光 元件對於紅外光的感光度。
圖5中的虛線表示由照射裝置8向檢查線IL上照射的紅外光的照度分 布，通常，所述直管狀碘鎢燈54具有從其兩端部射出的紅外光比從其中央 部射出的紅外光弱的特性。
因此，需要把各個受光元件的電信號X按照以下的校正公式校正成電 信號Y。
formula see original document page 13
oc、 P分別表示各個受光元件所固有的增益和偏置值。 增益oc由為了補償受光元件之間電信號X的輸出電平所決定，是按每 各個受光元件所設定的固定值。在對於光線傳感器的各個受光元件分配其 固有的增益a時，與從所述補償器90輸出的各個受光元件對應的電信號Y 則如圖6所示那樣具有一定的輸出電平。
另一方面，偏置值(3是為了排除被在運送帶2兩側延伸的導向機架(未 圖示)反射的紅外光的不好影響所設定。具體說就是，偏置值(3僅向光線 傳感器的受光元件列中光線傳感器兩端部具有的規定個數受光元件分配， 為了打消這些受光元件輸出的電信號X而具有足夠的值。因此，如圖6所 示那樣，電信號Y的輸出分布在其兩側分別具有不感光區。
為了使上述補償器卯能進行校正處理，補償器90與非易失性存儲器 98電連接，該存儲器98容納應向各個受光元件分配的增益a和偏置值(3 。 因此，對於各個受光元件的電信號X,通過從存儲器98向補償器90供給 與各個受光元件對應的增益a和偏置值P而能使補償器90根據上述的公式 來校正電信號X,並輸出校正後的電信號Y。
使用設定器100能把增益oc和偏置值P存儲在存儲器98中，且設定器 100還能改寫存儲器98內的增益cc和偏置值p 。
為了向光線傳感器的各個受光元件分配增益ot,紅外線照相裝置10如 圖1所示那樣具備作為所述基準板使用的校準板102，該校準板102根據需 要能配置在檢查線IL上。
更詳細說就是如圖3所示那樣，在燈殼體14的外面安裝有一對導向軌 104，這些導向軌104從橫跨運送帶2的方向看是分別位於燈殼體14的兩 端部。各導向軌104呈現L字狀，從燈殼體14的下面一直延伸到側壁。各 導向軌104分別引導鏈條106的行走，這些鏈條106上分別安裝有託架108。 這些託架108向燈殼體14的外側突出，而且經由連結板IIO相互連結。如 從圖7了解的那樣，連結板110向燈殼體14的長度方向(運送帶2的寬度 方向)延伸，把所述校準板102保持在其上面。
在此，校準板102由均勻反射紅外光且難於熱變形的材料形成。例如 校準板102由聚四氟乙烯、聚醚醚酮材料或陶瓷形成。
如圖3所示，在校準板102處於檢查線IL上的動作位置時，校準板102 能均勻反射照射裝置6照射的紅外光。因此，從校準板102反射的紅外光 即所述紅外線被各光線傳感器的各個受光元件所接受，根據這些受光傳感 器的電信號X的輸出電平來決定應該向各個受光元件分配的增益cc 。
另一方面，校準板102能沿一對導向軌104與鏈條106—起移動。因 此如圖1所示，在把香菸原料T在運送帶2上進行運送時，校準板102能 退避到位於燈殼體14側壁側的^(木止位置，校準板102不會妨礙香菸原料T的運送。
校準板102不僅在所述增益OC的初始設定時使用，考慮到各個受光元
件感光度的時效惡化，也使用用於定期實施增益a的再設定。
所述判斷電路96接受來自所述處理電路86的輸出，即，分別接受從 第一波長(l550nm)、第二波長(1720nm)、和第三波長(1940nm)紅外線 得到圖像數據Dln、 D2n、 D3n,並根據這些圖像數據來檢測香菸原料T中 的夾雜物。圖像數據的下標n表示代表光線傳感器中受光元件的元件號碼。
第一波長 第三波長的紅外線根據香菸原料T對紅外線的反射率與夾 雜物對紅外線的反射率的不同來從香菸原料T中檢測夾雜物，即選擇對於 其識別最合適的組合。
詳細敘述該點則是，如圖8中實線T1 T4所示那樣，香菸原料T具有 同樣的分光反射特性，而所述夾雜物在圖8中則具有虛線(F1 )、點劃線(F2) 和雙點劃線(F3)所示的分光反射特性。T1 T4分別表示本地品種、伯萊 煙種、東方種和黃色種的菸葉，F1 F3分別表示所述的包裝材料和包裝帶等 合成樹脂材料、氨基曱酸乙酯泡沫和防溼紙。
如從圖8了解的那樣，以第一波長的紅外線看時，香菸原料T1 T4的 紅外線反射率與夾雜物F1 F3的紅外線反射率明確不同。
以第二波長的紅外線看時，香菸原料T2、 T3的紅外線反射率與夾雜物 Fl的紅外線反射率之間沒出現明顯的差，但在香菸原料T1與其他的夾雜物 F2、 F3之間則紅外線反射率出現明顯的差。
以第三波長的紅外線看時，香菸原料T3、 T4的紅外線反射率與夾雜物 F2、 F3的紅外線反射率沒出現明顯的差，但在香菸原料T1、 T2與夾雜物 Fl之間則紅外線反射率出現明顯的差。
因此，關於第一 第三波長的紅外線，是當這些紅外線被香菸原料T反 射時，把與第一~第三波長的紅外線所容許的反射率範圍對應的電信號Y容 許電平範圍與實際的電信號Y進行比較，由此，判斷電路96就能檢測即識 別香菸原料T中的夾雜物。
具體說就是，判斷電路96分別計算所述圖像數據的比Rl( = Dln / D3n ) 和比R1 (= R2n/D3n),在這些比Rl、 R2被同時收入表示香菸原料T的 特定範圍內時，則判斷圖像數據表示的是香菸原料T。相反，當比R1、 R2 的任何一個從所述特定範圍離開時，則判斷電路96判斷圖像數據表示的是
夾雜物。
如上述那樣由於判斷電路96根據從處理電路86得到的連續圖像數據 來檢測香菸原料T中的夾雜物，所以能迅速進行夾雜物的檢測。因此，香 煙原料T的運送速度即處理速度能高速化。
判斷電路96還能把圖像數據Dln、 D2n、 D3n作為疑似RGB信號來處 理，這時還能把其判斷結果作為疑似彩色圖像在顯示裝置(未圖示)中進 行顯示。
本發明不被上述一實施例所制約，而是能有各種變形。
例如一實施例中判斷電路96並行地接受信號轉換裝置1的三個輸出。 但圖9所示的信號轉換裝置12在處理電路86與判斷電路96之間還包括開 關電路112,該開關電路112把處理電路86的三個輸出串行向判斷電路96 供給。這時，判斷電路96根據處理電路86的各輸出來檢測香菸原料T中 的夾雜物，其判斷結果能作為單色圖像在顯示裝置中順次顯示。
處理電路86能被置換成圖10的處理電路114。處理電路114在把來自 所述光線傳感器72、 78、 84的電信號X校正成電信號Y的功能116的基礎 上，具有如圖11所示那樣把這些電信號Y在整個規定時間向判斷電路96 持續輸出的輸出轉換功能118。這時，在香菸原料T運送停止的狀態下，判 斷電路96同樣地能從香菸原料T的失見定部位區域中4全測夾雜物。
上述實施例都是把香菸原料T是菸葉與夾雜物的混合物作為前提。但 本發明的識別系統當然對於菸葉以外的原料也能用於在其原料中夾雜物的 檢測，在從由各種材料構成的混合物中識別特定的材料時也同樣能適用。
例如圖12分別表示收穫的嫩芽和有可能混入該嫩芽中的夾雜物，具體 說就是綠色和灰色的天蠶絲所具有的紅外線的分光反射特性，以及適合檢 測嫩芽中夾雜物的第一 第三波長(1300nm、 1730nm、 1940nm)的紅外線。
如從圖12了解的那樣，以第三波長紅外線的反射率看時，在嫩芽與夾 雜物之間沒出現明顯的差，但以第一和第二波長紅外線的反射率看時，在 嫩芽與夾雜物之間則出現明顯的差。因此，如上述那樣，判斷電路求出圖 像數據的比Rl (= Dln/D3n)和比Rl (= R2n/D3n),並能4艮據這些比 Rl、 R2正確;險測嫩芽中的夾雜物。
圖13表示尿布和生理用品等的複合體和這些複合體的構成要素(紙、 無紡布、聚合物)所具有的紅外線的分光反射特性，以及適合識別構成要
素的第一 第三波長(1600nm、 1750nm、 1940nm)的紅外線。
如從圖13 了解的那樣，以第一 第三波長紅外線的反射率看時，在復 合體之間或其構成要素之間出現明顯的差。因此，判斷電路能識別複合體 中各構成要素的配置和分布狀態，能根據該識別結果進行產品的質量管理。 如從上述實施例了解的那樣，在原料中夾雜物的檢測和複合體中構成 要素的識別時，第三波長(1940nm)的紅外線被共通使用。由於該第三波 長的紅外線能被材料中的水分良好吸收，所以在識別具有水分的材料和不 具有水分的材料時是有用的。
本發明的識別系統還能使用第三波長的紅外線與第 一和第二波長以外 的其他波長紅外線的組合，且使用的紅外線並不限定於是三個，在應檢測 的夾雜物和應識別的對象材料的種類多的情況下，當然能使用波長不同的 四個以上的紅外線。
權利要求
1、一種混合物的識別系統，其中，包括運送機構，其把混合物沿規定的運送路徑進行運送，所述混合物具有多種同色系材料；照射裝置，其具有橫跨所述運送路徑的檢查線並向所述檢查線上的混合物照射紅外光；紅外線照相裝置，其接受從所述混合物反射的紅外光並根據接受的紅外光輸出所述混合物的圖像數據；判斷電路，其根據來自所述紅外線照相裝置的輸出來識別所述混合物具有的對象材料，其中，所述紅外線照相裝置包括分光鏡，其把接受的紅外光分光成波長區域相互不同的多個光束；多個紅外線濾波器，其僅使所述各光束中特定波長的紅外線通過，該多個紅外線濾波器在把所述特定波長的紅外線向所述混合物照射並被所述混合物具有的所述材料分別反射時，所述特定波長的紅外線具有在所述材料之間產生規定差的反射率；多個光線傳感器，其分別接受通過了所述各紅外線濾波器的紅外線，該多個光線傳感器配置成能接受從所述檢查線上的混合物反射的紅外光，並且具有把根據各個紅外線的受光量的電信號作為所述圖像數據產生的多個受光元件。
2、 如權利要求1所述的混合物的識別系統，其中， 所述紅外線照相裝置還包括對所述各光線傳感器具有的所述受光元件之間的感光度差進行補償的 補償電路，所述補償電路具有用於補償來自各受光元件的電信號的增益和偏置 值，這些增益和偏置值按每各個受光元件來設定。
3、 如權利要求2所述的混合物的識別系統，其中， 所述紅外線照相裝置還包括 把紅外光均勾反射的校準板、在所述檢查線上的動作位置與從所述檢查線離開的休止位置之間對所述校準板的移動進行引導的導向器。
4、 如權利要求2所述的混合物的識別系統，其中，所述照射裝置包括把紅外光分別向所述檢查線照射的一對燈單元，這 些燈單元從所述物品的運送方向看被分別配置在所述檢查線的上遊和下遊。
5、 如權利要求4所述的混合物的識別系統，其中， 所述各燈單元具有與所述檢查線平行延伸並射出所述紅外光的直管狀碘鴒燈和把從該碘鴒燈射出的所述紅外光向所述檢查線反射的反射板。
6、 如權利要求5所述的混合物的識別系統，其中， 照射裝置還包括燈殼體，其收容所述一對燈單元，該燈殼體具有使從所述一對燈單元射出的紅外光向所述^r查線通過的開口； 玻璃窗，其把所述開口封閉，容許所述糹工外線通過； 冷卻單元，其對所述燈單元內的空氣進行冷卻。
7、 如權利要求6所述的混合物的識別系統，其中， 所述冷卻單元通過所述燈單元內供給冷卻空氣，並使所述燈單元內維持比外部壓力高的壓力。
8、 如權利要求7所述的混合物的識別系統，其中， 所述照射裝置還包括使空氣沿所述玻璃窗的外面流動的空氣噴射單元。
9、 如權利要求6所述的混合物的識別系統，其中， 所述照射裝置還包括容許把所述一對燈單元從所述燈殼體拉出的滑動機構，該滑動機構在與所述檢查線平行的方向上自由滑動地支承所述一對 燈單元。
10、 如權利要求1所述的混合物的識別系統，其中， 所述照射裝置包括把紅外光分別向所述檢查線照射的一對燈單元，這些燈單元從所述物品的運送方向看被分別配置在所述4企查線的上遊和下 遊。
11、 如權利要求IO所述的混合物的識別系統，其中， 所述各燈單元具有與所述檢查線平行延伸並射出所述紅外光的直管狀碘鴒燈和把從該碘鴒燈射出的所述紅外光向所述檢查線反射的反射板。
12、 如權利要求11所述的混合物的識別系統，其中，所述照射裝置還包括燈殼體，其是收容所述一對燈單元，該燈殼體 具有使從所述一對燈單元射出的紅外光向所述檢查線通過的開口 ； 玻璃窗，其把所述開口封閉，容許所述紅外線通過； 冷卻單元，其對所述燈單元內的空氣進行冷卻。
13、 如權利要求12所述的混合物的識別系統，其中， 所述冷卻單元通過所述燈單元內供給冷卻空氣，並使所述燈單元內維持比外部壓力高的壓力。
14、 如權利要求13所述的混合物的識別系統，其中， 所述照射裝置還包括使空氣沿所述玻璃窗的外面產生流動的空氣噴射單元。
15 、如權利要求11所述的混合物的識別系統，其中， 所述紅外線照相裝置還包括對所述各光線傳感器具有的所述受光元件之間的感光度差進行補償的 補償電路，所述補償電路具有用於補償來自各受光元件的電信號的增益和偏置 值，這些增益和偏置值按每各個受光元件來設定。
16、如權利要求15所述的混合物的識別系統，其中，所述紅外線照相裝置還包括把紅外光均勻反射的校準板、在所述檢查線上的動作位置與從所述檢查線離開的休止位置之間對所 述校準板的移動進行引導的導向器。
全文摘要
一種混合物的識別系統，在檢測香菸原料(T)中的夾雜物時使用，包括運送香菸原料(T)的運送帶(2)、向橫跨運送帶(2)的檢查線(IL)照射紅外光的照射裝置(6)、在香菸原料(T)通過檢查線(IL)時接受被香菸原料(T)反射的紅外光並根據接受的紅外線輸出香菸原料(T)的圖像數據的紅外線照相裝置(10)、根據紅外線照相裝置(10)的輸出來檢測香菸原料(T)中夾雜物的判斷電路(96)，紅外線照相裝置(10)具有使香菸原料(T)反射的紅外光中特定波長的紅外線通過的多個紅外線濾波器(70、76、82)和接受通過了這些紅外線濾波器(70、76、82)的紅外線的光線傳感器(72、78、84)。
文檔編號G01N21/15GK101341392SQ20068004776
公開日2009年1月7日 申請日期2006年11月8日 優先權日2005年11月16日
發明者二村毅, 泉屋貴文, 田井誠, 篠原茂行 申請人:日本菸草產業株式會社