▶ ペラン・セレクテイブ・テクノロジーズ（ソシエテ・アノニム）の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022058530
(43)【公開日】2022-04-12
(54)【発明の名称】物体の流れを検査する機械および方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/85 20060101AFI20220405BHJP
G01N 21/27 20060101ALI20220405BHJP
B07C 5/342 20060101ALI20220405BHJP
【ＦＩ】
G01N21/85 Z
G01N21/27 A
B07C5/342
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022001461
(22)【出願日】2022-01-07
(62)【分割の表示】P 2018546032の分割
【原出願日】2017-02-27
(31)【優先権主張番号】1651728
(32)【優先日】2016-03-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(71)【出願人】
【識別番号】508194847
【氏名又は名称】ペラン・セレクテイブ・テクノロジーズ（ソシエテ・アノニム）
(74)【代理人】
【識別番号】110001173
【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】アントワーヌ・ブルリー
(72)【発明者】
【氏名】グウェナエル・ル・コー
(57)【要約】 （修正有）
【課題】搬送面上を走行する物品を任意選択で分類、選別、評価する機械を提供する。
【解決手段】検査すべき物体の流れＦがその下を通過する少なくとも１つの照明ステーション４と少なくとも１つの検出ステーション４’とを備える、搬送面３上の個々の物体２の流れを自動的に検査する機械であり、少なくとも１つの照明ステーションは、横断方向に集束された照明領域ＺＥＦを画定する検査ビームＲを照射して集束するための手段６を備え、少なくとも１つの検出ステーションは、サイズＬの横断ストリップの形態の検出領域ＺＤを画定する手段９と、検出領域ＺＤを走査する画素１０に含まれる信号を捕捉して伝送する手段９、１とを備える、機械に関する。前記機械は、集束照明領域ＺＥＦが検出領域ＺＤの全幅Ｌ内に収まることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】検査すべき物体の流れＦがその下を通過する少なくとも１つの照明ステーション４と少なくとも１つの検出ステーション４’とを備える、搬送面３上の個々の物体２の流れを自動的に検査する機械であり、少なくとも１つの照明ステーションは、横断方向に集束された照明領域ＺＥＦを画定する検査ビームＲを照射して集束するための手段６を備え、少なくとも１つの検出ステーションは、サイズＬの横断ストリップの形態の検出領域ＺＤを画定する手段９と、検出領域ＺＤを走査する画素１０に含まれる信号を捕捉して伝送する手段９、１とを備える、機械に関する。前記機械は、集束照明領域ＺＥＦが検出領域ＺＤの全幅Ｌ内に収まることを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
搬送面（３）上の流れ（Ｆ）の中で走行する基本的に連続した層に分布された一体表面製品または特定の製品の本質的に単一層の形で配置された個々の物体（２）を自動検査するための機械（１）であり、前記機械（１）は、一方では、化学組成および／または色に従って表面製品の物体、製品または領域を区別することができ、そのように設計され、他方では、検査すべき流れ（Ｆ）がその下を通過する少なくとも１つの照明ステーション（４）と少なくとも１つの検出ステーション（４’）とを備え、
該または各照明ステーション（４）は、特に、照明面（７）を画定するように検査放射線（Ｒ）を搬送面（３）の方向に放射する１つまたは複数のインコヒーレントかつ広帯域の光源（５）から得られた前記検査放射線（Ｒ）の照射および集束のための手段（６）を備え、前記照明面（７）と搬送面（３）との交差部は、流れ（Ｆ）の走行方向（Ｄ）に対して横断方向に延在する照明ライン（８）と、前記照明ライン（８）の両側および搬送面（３）に延在する横断ストリップの形態の集束照明領域（ＺＥＦ）とを画定し、
該または各検出ステーション（４’）は、特に、
一方では、照明ライン（８）の各点を周期的に走査することを可能にし、現在の走査点の周囲に延在する基本測定領域または画素（１０）によって反射された放射線を連続的に受光する検出手段（９）を備え、この可動画素（１０）は、検出手段（９）による照明ライン（８）の走査中に、横断ストリップの形態の検出領域（ＺＤ）を画定し、この領域（ＺＤ）は、検出ステーション（４’）の検査幅に対応する、走行方向（Ｄ）に垂直な軸に沿った寸法（Ｌ）を有し、
他方では、画素（１０）に含まれ、収集および伝送手段（９、１１）によって伝送された信号の処理を実行することができ、そのように設計された解析装置（１４）に接続された少なくとも１つの捕捉装置（１３）へと反射されたマルチスペクトル放射線ビーム（１２）の収集および伝送手段（９、１１）を備える、機械（１）であって、
集束照明領域（ＺＥＦ）は、全体の幅（Ｌ）にわたって検出領域（ＺＤ）に含まれることを特徴とする
機械（１）。
該または各照明ステーション（４）は、特に、照明面（７）を画定するように検査放射線（Ｒ）を搬送面（３）の方向に放射する１つまたは複数のインコヒーレントかつ広帯域の光源（５）から得られた前記検査放射線（Ｒ）の照射および集束のための手段（６）を備え、前記照明面（７）と搬送面（３）との交差部は、流れ（Ｆ）の走行方向（Ｄ）に対して横断方向に延在する照明ライン（８）と、前記照明ライン（８）の両側および搬送面（３）に延在する横断ストリップの形態の集束照明領域（ＺＥＦ）とを画定し、
該または各検出ステーション（４’）は、特に、
一方では、照明ライン（８）の各点を周期的に走査することを可能にし、現在の走査点の周囲に延在する基本測定領域または画素（１０）によって反射された放射線を連続的に受光する検出手段（９）を備え、この可動画素（１０）は、検出手段（９）による照明ライン（８）の走査中に、横断ストリップの形態の検出領域（ＺＤ）を画定し、この領域（ＺＤ）は、検出ステーション（４’）の検査幅に対応する、走行方向（Ｄ）に垂直な軸に沿った寸法（Ｌ）を有し、
他方では、画素（１０）に含まれ、収集および伝送手段（９、１１）によって伝送された信号の処理を実行することができ、そのように設計された解析装置（１４）に接続された少なくとも１つの捕捉装置（１３）へと反射されたマルチスペクトル放射線ビーム（１２）の収集および伝送手段（９、１１）を備える、機械（１）であって、
集束照明領域（ＺＥＦ）は、全体の幅（Ｌ）にわたって検出領域（ＺＤ）に含まれることを特徴とする
機械（１）。
【請求項2】
走査可動画素（１０）は、上流側および下流側の限界または縁部（１０’）と共に、流れ（Ｆ）の走行軸の方向（Ｄ）の所定の延長を有すること、さらに照射および集束手段（５、６）は、可動画素（１０）の搬送面（３）上またはその近傍における移動全体の間、走行方向（Ｄ）の照明領域（ＺＥＦ）の上流側および下流側の限界または縁部は、常に、前記走行方向（Ｄ）の前記画素（１０）の上流側および下流側の限界または縁部（１０’）の内側に含まれるように照明の閉じ込めを実行するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の機械。
【請求項3】
走査可動画素（１０）の形態は、前記少なくとも１つの捕捉および解析装置（１３、１４）の一部であるセンサ（１５）の形態または配置によって決定され、および／またはセンサ（１５）を備えた装置（１３）からの反射放射線を取り込むための開口部（１３’）の形態によって決定され、前記画素（１０）は、好ましくは、走行方向（Ｄ）の細長い矩形形状を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の機械。
【請求項4】
照明ライン（８）に沿った走査移動中の可動画素（１０）の照明領域（１０’’）、すなわち、集束照明領域（ＺＥＦ）との共通面は、前記画素（１０）の全表面の８０％未満、有利にはこの表面の少なくとも３０％、好ましくは少なくとも４０％を表すことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の機械。
【請求項5】
照射および集束手段は、光源（５）から得られる放射線の反射および閉じ込めのための手段（６）と、搬送面（３）上で受光された放射線（Ｒ）の全てが集束手段（６）を介して通過して集束照明領域（ＺＥＦ）で終端するように、光源によって前記搬送面３に向かって直接放射され、所定の角度セクタ（１８）に位置する放射線を停止するための手段（１６）とを備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の機械。
【請求項6】
検出手段（９）によって規定される走査周波数は、走行する流れ（Ｆ）のどの点も少なくとも１回解析するように、２つの連続したラインの走査の間に、これらのラインの各々の閉じ込め照明領域（ＺＥＦ）が、走行方向（Ｄ）に厳密に隣接する横断ストリップの形態の部分を走行搬送面（３）にわたって照射するように、流れ（Ｆ）の走行速度に調整できるように調節され得ることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の機械。
【請求項7】
検出手段（９）によって規定される走査周波数は、２つの連続するラインの走査の間に、これらのラインの各々の閉じ込め照明領域（ＺＥＦ）が、設定され監視される距離で分割されるか、ある距離にわたってまたは設定され監視されるレベルで有効範囲を有する横断ストリップの形態の表面を走行搬送面（３）にわたって照射するように、流れ（Ｆ）の走行速度に調整され得るように調節され得ることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の機械。
【請求項8】
検出手段（９）と収集および伝送手段（９、１１）とは、検出ステーション（４’）に対応する同じ光学装置の一部であり、一方では、スキャナミラー（９）と少なくとも１つの集束素子（１１）とを備え、他方では、有利には矩形スロットの形態の取り込み口（１３’）を介して、画素（１０）内に存在する画像を収集して、少なくとも１つの捕捉および解析装置（１３、１４）に伝送するように構成されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の機械。
【請求項9】
スキャナミラー（９）は回転多面ポリゴンミラーであり、その回転速度は調節可能であり、集束素子（１１）は、レンズのような耐熱式であり得るか、軸外パラボリックミラーのような反射式であり得ることを特徴とする、請求項８に記載の機械。
【請求項10】
有利には、近赤外放射線の解析のためのＮＩＲタイプの分光計および可視放射線の解析のためのＶＩＳタイプの分光計のような異なるタイプの少なくとも２つの別個の捕捉装置（１３）と、走査可動画素（１０）に含まれる画像を形成する反射放射線の光ビーム（１２）を、例えばダイクロイックフィルタタイプの捕捉装置（１３）の１つにそれぞれ向けられるいくつかの二次ビームに細分するための光学手段（１７）とを備えることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の機械。
【請求項11】
検出手段（９）と、収集および伝送手段（９、１１）と、前記少なくとも１つの捕捉装置（１３）と、解析装置（１４）とは、モジュール式検出ヘッドを形成し、検出ステーション（４’）に対応する１つの構造的操作ユニットにグループ化されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の機械。
【請求項12】
照明面（７）の一部を形成する入射閉じ込め放射線（Ｒ）を集束させるためのラインは、搬送面（３）の上方の所定距離（Ｈ）に配置され、この距離は、特に、検査すべき物体（２）の平均サイズまたは走行する製品の層の厚さに基づくことが可能であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の機械。
【請求項13】
搬送面（３）上の流れ（Ｆ）の中を走行する、基本的に連続した層に分布された一体表面製品または特定の製品からの基本的に単一層の形で配置された個々の物体（２）の自動検査方法であって、
前記方法は、化学組成および／または色に従って、検査すべき流れ（Ｆ）がその下を通過する少なくとも１つの照明ステーション（４）および少なくとも１つの検出ステーション（４’）を使用して、表面製品の物体、製品または領域を区別することができ、そのように設計され、
前記方法は、基本的に、
照明面（７）を画定するように搬送面（３）の方向に１つまたは複数のインコヒーレントかつ広帯域の光源（５）から得られた検査放射線（Ｒ）を照射および集束手段（６）によって放射するステップであって、前記照明面（７）と搬送面（３）との交差部は、流れ（Ｆ）の走行方向（Ｄ）に対して横断方向に延在する照明ライン（８）を画定し、前記照明ライン（８）の両側および搬送面（３）に延在する横断ストリップの形態の集束照明領域（ＺＥＦ）を形成する、放射ステップと、
検出手段（９）を用いて照明ライン（８）の各点を周期的に走査して、現在の走査点の周囲に延在する基本測定領域または画素（１０）によって反射された放射線を連続的に回収するステップであって、この可動画素（１０）は、検出手段（９）による照明ライン（８）の走査中に、横断ストリップの形態の検出領域（ＺＤ）を画定し、この検出領域（ＺＤ）は、検査幅に対応する走行方向（Ｄ）に垂直な軸に沿った寸法（Ｌ）を有する、ステップと、
反射されたマルチスペクトル放射線のビーム（１２）を収集して、適合手段（９、１１）によって解析装置（１４）に接続された少なくとも１つの捕捉装置（１３）に伝送するステップと、
画素（１０）に含まれ、収集および伝送手段（９、１１）によって伝送された信号の処理を連続的に、または繰り返し実行するステップと
を含み、
種々の手段（５、６、９、１１、１３、１４）の全てが、少なくとも１つの照明ステーション（４）または少なくとも１つの検出ステーション（４’）の一部を形成する、自動検査方法であって、
種々の上述の動作ステップの過程の間、集束照明領域（ＺＥＦ）は、検査幅（Ｌ）全体にわたって検出領域（ＺＤ）に含まれることを特徴とする、自動検査方法。
前記方法は、化学組成および／または色に従って、検査すべき流れ（Ｆ）がその下を通過する少なくとも１つの照明ステーション（４）および少なくとも１つの検出ステーション（４’）を使用して、表面製品の物体、製品または領域を区別することができ、そのように設計され、
前記方法は、基本的に、
照明面（７）を画定するように搬送面（３）の方向に１つまたは複数のインコヒーレントかつ広帯域の光源（５）から得られた検査放射線（Ｒ）を照射および集束手段（６）によって放射するステップであって、前記照明面（７）と搬送面（３）との交差部は、流れ（Ｆ）の走行方向（Ｄ）に対して横断方向に延在する照明ライン（８）を画定し、前記照明ライン（８）の両側および搬送面（３）に延在する横断ストリップの形態の集束照明領域（ＺＥＦ）を形成する、放射ステップと、
検出手段（９）を用いて照明ライン（８）の各点を周期的に走査して、現在の走査点の周囲に延在する基本測定領域または画素（１０）によって反射された放射線を連続的に回収するステップであって、この可動画素（１０）は、検出手段（９）による照明ライン（８）の走査中に、横断ストリップの形態の検出領域（ＺＤ）を画定し、この検出領域（ＺＤ）は、検査幅に対応する走行方向（Ｄ）に垂直な軸に沿った寸法（Ｌ）を有する、ステップと、
反射されたマルチスペクトル放射線のビーム（１２）を収集して、適合手段（９、１１）によって解析装置（１４）に接続された少なくとも１つの捕捉装置（１３）に伝送するステップと、
画素（１０）に含まれ、収集および伝送手段（９、１１）によって伝送された信号の処理を連続的に、または繰り返し実行するステップと
を含み、
種々の手段（５、６、９、１１、１３、１４）の全てが、少なくとも１つの照明ステーション（４）または少なくとも１つの検出ステーション（４’）の一部を形成する、自動検査方法であって、
種々の上述の動作ステップの過程の間、集束照明領域（ＺＥＦ）は、検査幅（Ｌ）全体にわたって検出領域（ＺＤ）に含まれることを特徴とする、自動検査方法。
【請求項14】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の機械（１）を使用することを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、搬送面上を走行する個々の別個の要素または一体製品の形で、流れの中で走行する物体もしくは物品、またはその部品の自動特徴評価、および任意選択で分類、選別、評価または識別の分野に関する。
【背景技術】
【0002】
非破壊的特徴評価は、対応する入射放射線を受ける物体、物品、または製品によって反射される光線の解析によって行われる。このタイプのいわゆる「光学選別」技術の有利な用途は、家庭ごみ、公共施設廃棄物、または産業廃棄物、特にリサイクル可能な家庭用梱包物の選別であるが、これらに限定されない。
【0003】
こうした中で、本発明は、自動特徴評価を実施するための改善された機械および検査方法を提案する。
【0004】
このような機械および光学選別方法の多数の実施形態は、既に知られており、市販され、実施されている。
【0005】
まず、使用されている検査または入射放射線の性質に関して、当該の実施されている技術は、非コヒーレントかつ広帯域の放射線の放射に基づいていることを指摘することが望ましい。結果として、最新技術で考察されている機械およびシステムは、より単純に「ハロゲン」と呼ばれるタングステンハロゲンタイプの熱的照明源の全てを使用し、レーザまたはエレクトロルミネセントダイオードを使用しない。ハロゲンは、色温度のみに依存する制御されたスペクトル組成を有し、そのスペクトルは光学選別の主要な範囲、すなわち、４００ｎｍから２，５００ｎｍを網羅する。他のシステム、特にレーザは、照明形状の優れた監視を可能にするが、明らかにより高価であり、制御がより複雑であり、そのため光学選別にはほとんど使用されない解決策である。
【0006】
光学選別機では、検出および照明のための要素は、通常は、選別すべき流れから３００ｍｍから２０００ｍｍのかなりの距離に配置される。実際には、経験から言えるのは、ジャミング（遮断アラートおよび選別の停止を引き起こす機械内の物体の詰まり）のリスクを回避することが望まれる場合には、３００ｍｍが、選別すべき廃棄物の流れを通過させるのに必要なチャネルの高さである。大きなサイズ（最大２，０００ｍｍ）は、単一の装置で大きなコンベア幅を走査する必要性に対応する。
【0007】
したがって、光学的バランスの概念は、良好な信号対雑音比、ひいては良好なリアルタイム検出を保証するのに重要である。
【0008】
バランスを改善するために、明白な解決策は、検出において効果的に使用される放出光子の割合を最大にすることにあり、これは「フォトニック有効性」と呼ばれることがある。
【0009】
このような観点から、検出領域と照明領域の収束が最適な解決策であるように思われる。すなわち、照明ラインから捕捉された光子の全てが収集されて、センサによって利用され、センサ自体が表面全体にわたって使用される。
【0010】
しかしながら、既知のシステムの大部分は、特に製造および使用の許容誤差を考慮すると、その実用的な実施が困難であるために、そのような収束を実現することができない。
【0011】
既知の光学選別機の従来の構造は、検出面と大きな角度を成す拡散照明源を使用する。拡散照明源は、製造しやすく、好都合な物体の照明のための様々な向きを有するので、使用されることが多い。
【0012】
しかしながら、拡散照明源は、特定の厚さの物体を解析できるように、被写界深度の問題にさらされている。したがって、拡散照明源は、ベルトの領域内の検出ラインだけでなく、検出面内かつベルトの上方に位置する検出ラインの全ても照射する必要がある。これは、高さごとに、照射領域のわずかな部分がセンサの視野内にあることを意味する。
【0013】
フォトニック効果を保証するために、ＷＯ２０１３／１１５６５０Ａ１に記載されているような可動照明がより有利であると思われる。なぜなら、この照明は、この場合、方向性があり、可動で、検出と同軸であるためである。このアセンブリは、原理的には、どの時点においても、解析中に画素の近傍のみが照射されるので、良好なエネルギー節約を保証する。
【0014】
しかしながら、この既知のアセンブリでは、照明はオーバーフローもする。単一レンズによって集束され、ポリゴンミラーによって反射された２つの光のビームは、ベルトの領域に、画素よりもはるかに大きい８ｃｍに近い直径を有するスポットを形成する。さらに、同軸可動照明は、利点を制限する大きな欠点を有する。つまり、ペットボトルまたはポリ袋のような透明物体では、照明方向１８０°で信号はほとんど返されず、このことが検出の性質を完全に損なう。
【0015】
より一般的には、ハロゲンランプのようなインコヒーレント光源に基づく可動照明を有するどのようなアセンブリも、光を小さな領域に集中させる、したがって、光学的バランスを改善するのに大きな困難を有する。
【0016】
光ファイバアセンブリのみが、照明の適切な閉じ込めを実現することができるが、ほんの数ミリメートルの領域でしか実現することができず、このことにより光ファイバアセンブリを光学選別に使用できない。このカテゴリでは、ＳＲＳ（または空間分解分光法）検出システムが存在する。
【0017】
領域から大きな距離で動作する固定照明源のうち、基本的には、検出と共平面、または共線（同軸）上にある照明源のみが照明を閉じ込めることが期待できる。しかしながら、上述したように、コヒーレント光に基づかない、このタイプの共線的照明を設計することは非常に難しい。
【0018】
基本的に共平面的な照明および検出の実施は、ＥＰ１２４３３５０、および「Ｍｉｓｔｒａｌ」と呼ばれるその機械ラインに関する本出願人の商業的文書によって開示されている。
【0019】
共平面性に関する実際の配置に加えて、上記文献の目的である機械の他の主要な特性および動作モードを以下に示す。
【0020】
この既知の機械は、主に、リサイクルの目的で、種々の物体、特に、廃棄物の光学選別用に設計されている。
【0021】
選別すべき前記物体は、幅が一般に６００ｍｍから３０００ｍｍで、速度が固定され、２ｍ／秒から５ｍ／秒のコンベアベルト上の結び付けられていない単一層上に広げられる。
【0022】
１つまたは複数の光学ヘッドは、コンベアの上に並んで配置され、連続ラインを介して、コンベアの走行中にその表面全体を検査する。
【0023】
集束照明は、ベルトとの交差部が照明ラインを画定する照明面を画定し、照明ラインのすぐ近傍に位置する集束照明領域に放射線の大部分を集中させる。
【0024】
各光学ヘッドに対して、振動ミラー型スキャナは、ヘッドの視野に対応する照明ラインの一部の１つの縁部から次の縁部まで測定点を走査する。横断方向の走査に対応するラインの解析期間は、数ミリ秒である。
【0025】
どの時点においても、走査点の近傍に位置する単一の基本測定領域が表示されて、解析され、基本測定中の表示領域の表面は画素と呼ばれる。ラインによって解析された画素数は、走査幅に基づいて調整され、数ミリメートル、好ましくは、５ｍｍから１０ｍｍの横方向分解能が得られる。
【0026】
解析中に画素から受光された光は、スキャナによって集束素子に反射され、解析および評価のために分光計に伝送する目的で光ファイバに注入される。
【0027】
画素から受光された光は、回折ネットワークを有する分光計においてその構成波長に分解され、スペクトルデータは、材料と回収信号から抽出された色情報を組み合わせることによって、検査または選別の目的で製品を分類するのに使用される。
【0028】
そのためには、処理すべき情報および異なるアナライザを用いて信号から取得された情報を取り込む２組の光ファイバが使用される。すなわち以下である。
【0029】
化学組成を決定するために近赤外分光計に供給する１組のファイバ。
【0030】
赤色、緑色および青色の基準（ＲＶＢシステム）の色に対応する３つのフィルタを使用して色を決定するためのセンサセットを供給する別の組のファイバ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0031】
【特許文献1】国際公開第２０１３／１１５６５０号
【特許文献2】欧州特許出願公開第１２４３３５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0032】
上記のＥＰ１２４３３５０の目的に本質的に対応するこの既存の機械は満足できるものであるが、常に様々な点において改善の必要がある。すなわち、以下である。
【0033】
照明要件の低減。
【0034】
再構成された全体画像の幾何学的品質を保証する解析領域のより良好な空間的安定性、および搬送面を形成するコンベアベルトの有効範囲レベルの制御。
【0035】
分光計のような解析装置の製造公差に関連する欠陥にも関わらず、測定のより優れたスペクトル安定性。
【0036】
少なくとも２つの別個の解析装置を使用する場合の情報の最適化された組み合わせ。
【0037】
本発明は、上述の要求に少なくとも部分的に対処する目的で、ＥＰ１２４３３５０によって開示されているタイプの機械を改良することを本質的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0038】
上記目的を達成するために、本発明は、搬送面上の流れの中で走行している、基本的に連続した層に分布された一体表面製品または特定の製品の本質的に単一層の形で配置された個々の物体を自動検査するための機械であり、前記機械は、一方では、化学組成および／または色に従って表面製品の物体、製品または領域を区別することができ、そのように設計され、他方では、検査すべき流れがその下を通過する少なくとも１つの照明ステーションと少なくとも１つの検出ステーションとを備え、
該または各照明ステーションは、特に、照明面を画定するように検査放射線を搬送面の方向に放射する１つまたは複数のインコヒーレントかつ広帯域の光源から得られた前記検査放射線の照射および集束のための手段を備え、前記照明面と搬送面との交差部は、流れの走行方向に対して横断方向に延在する照明ラインと、前記照明ラインの両側および搬送面に延在する横断ストリップの形態の集束照明領域とを画定し、
該または各検出ステーションは、特に、
一方では、照明ラインの各点を周期的に走査することを可能にし、現在の走査点の周囲に延在する基本測定領域または画素によって反射された放射線を連続的に受光する検出手段を備え、この可動画素は、検出手段による照明ラインの走査中に、横断ストリップの形態の検出領域を画定し、この検出領域は、検出ステーションの検査幅に対応する、走行方向に垂直な軸に沿った寸法を有し、
他方では、収集および伝送手段であって、評価装置に接続されたまたは評価装置を備え、画素に含まれ、収集および伝送手段によって伝送された信号の処理を実行することができ、そのように設計された少なくとも１つの解析装置にへと反射されたマルチスペクトル放射線ビームの収集および伝送手段を備える、機械であって、
集束照明領域は検査幅全体にわたって検出領域に含まれることを特徴とする機械を目的とする。
該または各照明ステーションは、特に、照明面を画定するように検査放射線を搬送面の方向に放射する１つまたは複数のインコヒーレントかつ広帯域の光源から得られた前記検査放射線の照射および集束のための手段を備え、前記照明面と搬送面との交差部は、流れの走行方向に対して横断方向に延在する照明ラインと、前記照明ラインの両側および搬送面に延在する横断ストリップの形態の集束照明領域とを画定し、
該または各検出ステーションは、特に、
一方では、照明ラインの各点を周期的に走査することを可能にし、現在の走査点の周囲に延在する基本測定領域または画素によって反射された放射線を連続的に受光する検出手段を備え、この可動画素は、検出手段による照明ラインの走査中に、横断ストリップの形態の検出領域を画定し、この検出領域は、検出ステーションの検査幅に対応する、走行方向に垂直な軸に沿った寸法を有し、
他方では、収集および伝送手段であって、評価装置に接続されたまたは評価装置を備え、画素に含まれ、収集および伝送手段によって伝送された信号の処理を実行することができ、そのように設計された少なくとも１つの解析装置にへと反射されたマルチスペクトル放射線ビームの収集および伝送手段を備える、機械であって、
集束照明領域は検査幅全体にわたって検出領域に含まれることを特徴とする機械を目的とする。
【0039】
本発明は、非限定的な例として示され、添付の図面を参照して説明される好適な実施形態に関する以下の説明により、より良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明に係る機械の部分図であり、特に検出ステーションを示した図である。
【図2】本発明に係る機械の搬送面の領域における照明領域および検出領域の詳細図である。
【図3B】本発明の一実施形態に従う、これら２つの異なる分光計の搬送面の領域における検出領域の最適化された組み合わせを示した図である。
【図4A】非閉じ込め照明の場合に得られる画像の空間的不安定性の結果を示した図である。
【図4B】本発明に係る機械で得られた画像の空間的安定性を示した図である。
【図5】本発明に係る検出ステーションの一部である分光計の光学的欠陥に起因する可能なスペクトルの乱れを示しており、これらの乱れを理解しやすくするために大きく誇張して示した図である。
【図5A】非閉じ込め照明の場合の照射領域が中央からずれた結果を示す部分図である。
【図5B】非閉じ込め照明の場合の照射領域が中央からずれた結果を示す部分図である。
【図6】本発明に係る検出ステーションの一部である分光計の光学的欠陥に起因する可能なスペクトルの乱れを示しており、これらの乱れを理解しやすくするために大きく誇張して示した図である。
【図6A】本発明の枠組み内で、すなわち、閉じ込め照明の場合のこの同じ中央からずれた結果を示す部分図である。
【図6B】本発明の枠組み内で、すなわち、閉じ込め照明の場合のこの同じ中央からずれた結果を示す部分図である。
【発明を実施するための形態】
【0041】
図１および図１Ａは、搬送面３上の流れＦの中を走行する基本的に連続した層に分布された一体表面製品または特定の製品の基本的に単一層の形で配置された個々の物体２の自動検査のための機械１の部分図であり、前記機械１は、一方では、化学組成および／または色に従って表面製品の物体、製品または領域を区別することができ、そのように設計され、他方では、検査すべきストリームＦがその下を通過する少なくとも１つの照明ステーション４と少なくとも１つの検出ステーション４’とを備える。
【0042】
該または各照明ステーション４は、照明面７を画定するように検査放射線Ｒを搬送面３の方向に放射する１つまたは複数のインコヒーレントかつ広帯域の光源５から得られた前記検査放射線Ｒの照射および集束のための手段６を備え、前記照明面７と搬送面３との交差部は、流れＦの走行方向Ｄに対して横断方向に延在する照明ライン８と、および前記照明ライン８の両側および搬送面３に延在する横断ストリップの形態の集束照明領域ＺＥＦとを画定する。
【0043】
該または各検出ステーション４’は、特に、
一方では、照明ライン８の各点を周期的に走査することを可能にし、現在の走査点の周囲に延在する基本測定領域または画素１０によって反射された放射線を連続的に受光する検出手段９を備え、この可動画素１０は、検出手段９による照明ライン８の走査中に、横断ストリップの形態の検出領域ＺＤを画定し、この検出領域ＺＤは、検出ステーション４’の検査幅に対応する、走行方向Ｄに垂直な軸に沿った寸法Ｌを有し、
他方では、収集および伝送手段９、１１であって、画素１０に含まれ、収集および伝送手段９、１１によって伝送された信号の処理を実行することができ、そのように設計された解析装置１４に接続された少なくとも１つの捕捉装置１３に反射されたマルチスペクトル放射線ビーム１２の収集および伝送手段９、１１を備える。
一方では、照明ライン８の各点を周期的に走査することを可能にし、現在の走査点の周囲に延在する基本測定領域または画素１０によって反射された放射線を連続的に受光する検出手段９を備え、この可動画素１０は、検出手段９による照明ライン８の走査中に、横断ストリップの形態の検出領域ＺＤを画定し、この検出領域ＺＤは、検出ステーション４’の検査幅に対応する、走行方向Ｄに垂直な軸に沿った寸法Ｌを有し、
他方では、収集および伝送手段９、１１であって、画素１０に含まれ、収集および伝送手段９、１１によって伝送された信号の処理を実行することができ、そのように設計された解析装置１４に接続された少なくとも１つの捕捉装置１３に反射されたマルチスペクトル放射線ビーム１２の収集および伝送手段９、１１を備える。
【0044】
本発明によれば、この機械１は、集束照明領域ＺＥＦが、全幅Ｌ内の検出領域ＺＤに（内に）含まれる、すなわち、好ましくは厳密に包含されることを特徴とする。
【0045】
さらに、本発明によれば、走査可動画素１０は、上流側および下流側の限界または縁部１０’と共に、流れＦの走行軸の方向Ｄの所定の延長を有し、照射および集束手段５、６は、可動画素１０の搬送面３上またはその近傍における移動全体の間、走行方向Ｄの照明領域ＺＥＦの上流側および下流側の限界または縁部は、常に、前記走行方向Ｄの前記画素１０の上流側および下流側の限界または縁部１０’の内側に含まれるように、照明の閉じ込めを実行するように構成される。
【0046】
当技術分野の当業者は、最新技術によって指定されたオーバーフロー照明とは逆の方針をとる本発明の上記の規定により、それらの実施により生じる照明の低減に加えて、以下に詳細に示すように、解析される領域の良好な空間的およびスペクトル安定性を保証するだけでなく、分光計タイプのいくつかの捕捉装置および解析装置間のアラインメントを容易にすることも可能であることを理解する。
【0047】
好ましくは、２つの領域ＺＥＦおよびＺＤは、基本的に、照明面７上に、したがって照明ライン８に対して、中央揃えされる。
【0048】
さらに、最新の技術で使用される光ファイバビームのような反射かつ集光される放射線ビーム１２の任意の材料透過支持体または手段を除去することができる、本発明の有利な設計変形例によれば、走査可動画素１０の形態は、センサの形態、または前記少なくとも１つの捕捉装置および解析装置１３、１４の一部であるセンサ１５の配置によって、および／またはこれらのセンサ１５を備える装置１３からの反射放射線の取り込み口１３’の形態によって決定され、前記画素１０は、好ましくは、走行方向Ｄの細長い矩形形状を有する。
【0049】
好ましい方法で、本発明の閉じ込め照明の上述の利点を保証しながら、解析装置の高性能動作を維持するために、照明ライン８に沿った走査移動中の可動画素１０の照明領域１０’’、すなわち、集束照明領域ＺＥＦとの共通面は、前記画素１０の全表面の８０％未満、有利にはこの表面の少なくとも３０％、好ましくは少なくとも４０％を表す。６０％から８０％のレベルが好ましく、７０％は、ほとんどの場合、本質的に最適な値であると思われる。
【0050】
照明の点で機械の性能をさらに最適化するために、この態様における干渉または外乱を低減し、さらには排除するために、照射および集束手段は、好ましくは、光源５から得られる放射線の反射および閉じ込めのための手段６と、搬送面３上で受光された放射線Ｒの全てが集束手段６を介して通過して集束照明領域ＺＥＦで終端するように、該光源によって前記搬送面３に向かって直接放射され、所定の角度セクタ１８に位置する放射線を停止するための手段１６とを備える。
【0051】
当然、これらの手段５、６、１６は、ユニットもしくはモジュール、または部分的モジュールおよび部分的ユニットのいずれかとすることができる。
【0052】
検査の性質、特徴評価すべき所望の情報および／または製品／物体２に基づいて、機械１を調整および操作するための様々なモードが考慮され得る。
【0053】
したがって、特に、走行する流れＦの１００％の有効範囲を保証することができるように、検出手段９によって規定される走査周波数は、走行する流れＦのどの点も少なくとも１回解析するように、２つの連続したラインの走査の間に、これらのラインの各々の閉じ込め照明領域ＺＥＦが、走行方向Ｄに厳密に連続する横断ストリップの形態の部分の走行搬送面３にわたって照射するように、流れＦの走行速度に調整できるように調節され得る。
【0054】
１００％の異なる検査口、すなわち、この値よりも小さいかまたは大きい場合、検出手段９によって規定される走査周波数は、２つの連続するラインの走査の間に、これらのラインの各々の閉じ込め照明領域ＺＥＦが、設定され監視される距離で分割された、またはある距離にわたってもしくは設定され監視されるレベルで有効範囲を有する横断ストリップの形態の表面の走行搬送面３にわたって照射するように、流れＦの走行速度に調整することができるように調節され得る。
【0055】
機械１の好適な設計変形例によれば、検出手段９と収集および伝送手段９、１１とは、検出ステーション４’に対応する同じ光学装置の一部であり、一方では、スキャナミラー９と少なくとも１つの集束素子１１とを備え、他方では、有利には矩形スロットの形態の取り込み口１３’を介して、画素１０内に存在する画像を収集して、少なくとも１つの捕捉および解析装置１３、１４に伝送するように構成される。
【0056】
図１は、好ましくは搬送面３の全幅にわたって閉じ込め照明領域ＺＥＦを提供する単一照明ステーション４の一部またはモジュールのみを示している。いくつかの照明モジュールが設けられている場合、照明モジュールは、当然、Ｄに垂直な方向に隣接部と互いに整列される。
【0057】
同様に、簡略化のために、図１は、機械１が有する２つのステーション上の１つの検出ステーション４’のみを示しており、前記機械はこの図１では部分的に示されている。図示されていないが、図示されているステーションと同一の第２のステーション４’は、図示され、搬送面３の残りの横断方向部分にわたって延在する領域２Ｄに隣接する整列検出領域を有する。当然、２つの検出ステーション４’は、照明ステーション４と整列されるか、またはその逆である。
【0058】
有利には、スキャナミラー９は回転多面ポリゴンミラーであり、その回転速度は、有利には調節可能であり、集束素子１１は、レンズのような耐熱式であり得るか、軸外パラボリックミラーのような反射式であり得る。
【0059】
機械１は、任意選択で、該または各ビーム１２（図１）に対して１つの捕捉装置１３（任意選択で検査ステーション４ごとに１つ）を備え得るが、機械１は、好ましくは、有利には異なるタイプの少なくとも２つの別個の捕捉装置１３（例えば、近赤外放射線の解析のためのＮＩＲタイプの分光計および可視放射線の解析のためのＶＩＳタイプの分光計）と、走査可動画素１０（前記ビーム１２の有効部分を画定する）に含まれる画像を形成する反射放射線の光ビーム１２を、例えばダイクロイックフィルタタイプ（図３Ａ）の捕捉装置１３の１つにそれぞれ向けられるいくつかの二次ビームに細分するため光学手段１７とを備える。
【0060】
機械１は、任意選択でモジュール構造を有する１つの照明ステーション４のみを備えるが、機械１は、１つの検出ステーション４’または複数の検出ステーション（検査幅Ｌが増加する）を備え得ることは明らかである。
【0061】
複数の検査ステーションを備える場合、検出手段９と、収集および伝送手段９、１１と、前記少なくとも１つの捕捉装置１３と、任意選択で解析装置１４とは、モジュール式検出ヘッドを形成し、検出ステーション４’に対応する１つの構造的操作ユニットにグループ化され得る。
【0062】
さらに、複数の検出ステーション４’の場合、各々は２つの異なる分光計１３を備え得る。
【0063】
照明を最適化して検出を促進するために、図１Ｂに示されているように、本発明の閉じ込め照明形態での放射線Ｒの照射および集束手段５、６は、照明面７の一部を形成する入射閉じ込め放射線Ｒを集束させるためのラインが、搬送面３の上方の所定距離Ｈに配置されるように配置され、構成され、寸法設定され、この距離は、特に、検査すべき物体２の平均サイズまたは走行する製品の層の厚さに基づく。
【0064】
この集束ラインの搬送面３の上の検出面の方向への投影は、通常、照明ライン８に対応することがわかるであろう。
【0065】
本発明はさらに、搬送面３の上の流れＦの中を走行する基本的に連続した層に分布された一体表面製品または特定の製品の基本的に単一層の形で配置された個々の物体２の自動検査のための方法であって、前記方法は、化学組成および／または色に従って、検査すべきストリームＦがその下を通過する少なくとも１つの照明ステーション４および少なくとも１つの検出ステーション４’を使用して、表面製品の物体、製品または領域を区別することができ、そのように設計される方法を目的とする。
【0066】
この方法は、基本的には、
照明面７を画定するように搬送面３の方向に１つまたは複数のインコヒーレントかつ広帯域の光源５から得られた検査放射線Ｒを照射および集束手段６によって放射するステップであって、前記照明面７と搬送面３との交差部は、流れＦの走行方向Ｄに対して横断方向に延在する照明ライン８を画定し、前記照明ライン８の両側および搬送面３に延在する横断ストリップの形態の集束照明領域ＺＥＦを形成する、放射ステップと、
検出手段９を用いて照明ライン８の各点を周期的に走査して、現在の走査点の周囲に延在する基本測定領域または画素１０によって反射された放射線を連続的に回収するステップであって、この可動画素１０は、検出手段９による照明ライン８の走査中に、横断ストリップの形態の検出領域ＺＤを画定し、この検出領域ＺＤは、検査幅に対応する走行方向Ｄに垂直な軸に沿った寸法を有する、ステップと、
反射されたマルチスペクトル放射線のビーム１２を収集し、適合手段９、１１によって解析装置１４に接続された少なくとも１つの捕捉装置１３に伝送するステップと、
画素１０に含まれ、収集および伝送手段９、１１によって伝送された信号の処理を連続的に、または繰り返し実行するステップと
を含み、
種々の手段５、６、９、１１、１３、１４の全てが、少なくとも１つの検出ステーション４’または少なくとも１つの照明ステーション４の一部を形成する。
照明面７を画定するように搬送面３の方向に１つまたは複数のインコヒーレントかつ広帯域の光源５から得られた検査放射線Ｒを照射および集束手段６によって放射するステップであって、前記照明面７と搬送面３との交差部は、流れＦの走行方向Ｄに対して横断方向に延在する照明ライン８を画定し、前記照明ライン８の両側および搬送面３に延在する横断ストリップの形態の集束照明領域ＺＥＦを形成する、放射ステップと、
検出手段９を用いて照明ライン８の各点を周期的に走査して、現在の走査点の周囲に延在する基本測定領域または画素１０によって反射された放射線を連続的に回収するステップであって、この可動画素１０は、検出手段９による照明ライン８の走査中に、横断ストリップの形態の検出領域ＺＤを画定し、この検出領域ＺＤは、検査幅に対応する走行方向Ｄに垂直な軸に沿った寸法を有する、ステップと、
反射されたマルチスペクトル放射線のビーム１２を収集し、適合手段９、１１によって解析装置１４に接続された少なくとも１つの捕捉装置１３に伝送するステップと、
画素１０に含まれ、収集および伝送手段９、１１によって伝送された信号の処理を連続的に、または繰り返し実行するステップと
を含み、
種々の手段５、６、９、１１、１３、１４の全てが、少なくとも１つの検出ステーション４’または少なくとも１つの照明ステーション４の一部を形成する。
【0067】
この方法は、上述した種々の動作ステップの過程において、集束照明領域ＺＥＦは、検査幅Ｌ全体にわたって検出領域ＺＤに含まれることを特徴とする。
【0068】
好ましくは、上述の方法は、先に説明され、以下に詳細に示されるような機械１を使用する。
【0069】
【0070】
まず、図１および図１Ａを参照すると、機械１は、少なくとも１つの熱的マルチスペクトル光源５、例えば、可視および近赤外領域の広帯域光を放射するタングステンハロゲンフィラメントを含む管を備える。光源５と組み合わされたリフレクタ６は、コンベアベルトによって形成された搬送面３上に位置する照明ライン８に向けて、リフレクタ６に到達する全ての光線を集束する。ＥＰ１２４３３５０に示されているように、リフレクタ６の形状は楕円円筒形であり、管５のフィラメントは、楕円の焦点の１つに配置され、反対の焦点に、このフィラメントの拡大画像を形成する。この他方の焦点は、ベルト３の近傍に位置する。この画像は、ライン８の近傍に集束照明領域ＺＥＦを画定する。領域ＺＥＦは、例えば、１０倍から２５倍程度、好ましくは、１５倍から２０倍程度の設定倍率で拡大される。例えば、このフィラメントが１ｍｍの直径を有し、倍率が１８倍である場合、領域ＺＥＦの高さは１８ｍｍになる（高さは、上面図の画素および画像、すなわち、物体２の走行方向Ｄの画素および画像サイズが参照される）。
【0071】
これらは、製品または物体を区別するための有用な情報を含むこれらの連続的に処理された基本画像に含まれるスペクトル信号である。
【0072】
この高さは、検査幅Ｌ全体にわたって維持される。なぜなら、ベルトの横軸では焦点ぼけがないからである。光学理論および本発明者らによってなされた測定は共に、照度が領域ＺＥＦ全体で本質的に均一であり、それが前記領域ＺＥＦの上端または下端（物体２のベルト３の走行方向Ｄのこの領域の上流側限界および下流側限界）で急激に崩れることを裏付けている。
【0073】
当然、照射および集束手段は、ベルト３の横方向に整列された複数のユニット［管５＋リフレクタ６］を備えたモジュール構成を有し得る。
【0074】
実際には、リフレクタ６を通過しない残留照明、すなわち、領域ＺＥＦの近傍のベルト３上での照度が約１００倍弱い直接照明も考慮する必要がある。この残留照明を、ハロゲン管５の近傍または管自体の上に位置するマスクまたは停止片１６によって隠すことができる。残留照明の除去により、領域ＺＥＦにおいてベルト３に到達する放射線Ｒの全てを集中させることができる。
【0075】
検出システムは、構造的に照明ライン８にセンタリングされていなければ、少なくとも光学的に照明ライン８にセンタリングされる。どの時点でも、画素と呼ばれ領域ＺＥＦ内に位置する基本領域１０から得られた光ビーム１２は、領域ＺＥＦ内で手段９（例えば、スキャナミラー）の走査移動に基づいて移動し、前記手段９によって取り込まれ、方向転換される。スキャナ９の回転運動により、コンベアベルト３を横切って延在する広い検出フィールドＺＤを画素１０で走査することができる。スキャナ９は、振動ミラータイプまたはポリゴンミラータイプのものであり得る。
【0076】
スキャナ９によって偏向されたビーム１２は、集束素子１１によって、少なくとも１つの分光計１３の取り込みスロット１３’に向かって集束される。分光計１３の内部では、光は回折ネットワーク１３’’に送られ、そのスペクトル組成に従って、いくつかのフォトダイオード型センサ１５を備えるバー１５’上に分布される。これらのセンサ１５は、バー１５’の内部に均等に離間されていてもよいし、そうでなくてもよい。各センサ１５によって受信された信号は、増幅され、その後、適切な電子ユニット（図示せず）によってデジタル化される。センサ１５の応答の全てによって構成されるスペクトルは、選別される一群の製品または物体２内の画素１０に含まれる表面を分類することを可能にするコンピュータ装置１４によってリアルタイムで解析される。
【0077】
任意選択の後続のステップは、連続する横断方向の走査中に取得された連続画素１０の基本画像をグループ化して、表面および形状を決定することができる均質な物体２の表現を画定し、排出、選択、分類のために選ばれる場合もあれば、そうでない場合もある全体画像の集約および形成の処理サイクルを含む。最後に、検出ステーション４’が選別機１の一部である場合に、排出命令は、コンベア３の端部に配置された（図示されていないが機械の一部を形成する）小さな圧縮空気電磁弁棒に送られ、その結果、対象の物体２を上向きまたは下向きのいずれか自然落下経路から適切な容器へと偏向させることができる。
【0078】
図１および図１Ａを明確にするために、２つのＮＩＲ（近赤外）成分およびＶＩＳ（可視）成分への光ビーム１２の可能な細分は、図示されないが、分光計の上流側のダイクロイックミラーによって実行される。したがって、図示されている分光計１３は、ＮＩＲ分光計またはＶＩＳ分光計であり得る。ダイクロイックフィルタによるこのような細分の可能な実施形態は、図３Ａに示されている。この図は、光の流れがＮＩＲ成分（通過する）とＶＩＳ成分（反射される）に分離する様子を示している。各々の二次光流れは、各分光計１３の特定の取り込みスロット１３’を通過するために、手段１１、１７の適合配置のために、集束される。
【0079】
検査プロセス中のどの時点でも、画素１０は、ベルト３上のセンサ１５の全ての共通画像である。
【0080】
横断方向照明ライン８の走査サイクル中の可動画素１０の連続する位置の全てが検出領域ＺＤを構成する。ＮＩＲの２０倍程度の光学倍率および１ｍｍの高さのセンサ１５の場合、少なくとも回収基本画像が鮮明である場合、検出領域ＺＤの高さ（または幅）は２０ｍｍである。画像がぼやけている場合、高さはより大きく、例えば、視野の両側で最大２３ｍｍである。より大きなセンサ１５を有するＶＩＳ画素（例えば、１．５ｍｍ）の場合、領域ＺＤの高さは、鮮明な画像では２０×１．５＝３０ｍｍであり、フィールドのエッジでは最大３５ｍｍである。
【0081】
本発明によれば、照明は閉じ込められており、すなわち、領域ＺＥＦは検出領域ＺＤ内に完全に包含されており、つまり、この実施形態では一定である領域ＺＥＦの高さは領域ＺＤの高さ未満であることを意味している。可動画素１０の集束が所与の距離に対してのみ完全であり得るので、領域ＺＤの高さは可変であり、スキャナ９から搬送面３までの距離は可変である。
【0082】
マルチラインセンサ１５のバーの場合、バー１５’はいくつかの平行なセンサライン（例えば、２本または４本のライン）を有し得る。すなわち、これらのセンサラインを高さがより重要である単一線と見なすことが可能である。本発明によれば、照明は、この場合、重ねられたセンサの様々なラインの全高が領域ＺＥＦの高さよりも高くなるように閉じ込められる。
【0083】
上記の定義は、照明用であろうとセンサ１５の画像用であろうと、光が集束される領域にのみ厳密に適用される。この条件は、ベルト３の上方に一定の高さ（サイズ）を有する物体および製品２を検出するためのものであるが、単一の距離に対してのみ厳密に検証される。照明ビーム（入射放射線Ｒ）は検出ビーム１２よりもはるかに開いているので、照明はベルト３の近くにのみ閉じ込められた状態のままである。図示されている本発明の実用的な実施形態の枠組みの中では、検出ビーム１２の３°未満に対して、照明ビームＲの全開角度２０°から３０°を有することが可能である。したがって、本質的には、焦点距離の数センチメートル、典型的には５０ｍｍしか該条件を満たすことができない。しかし、この高さは、主に、入射放射線Ｒがベルト３よりも１０ｍｍから２０ｍｍ上方、すなわち、物体または製品２の大部分の通過高さで集束される場合に、流れＦのほとんど全てを通過させるのに十分である。
【0084】
本発明の閉じ込め照明条件を満たすためには、調整および動作許容誤差に適合する実用的な措置を講ずる必要がある。
【0085】
事前のアライメント手順によって、最初に、横断方向に整列された、かつ検査幅Ｌ全体を網羅する様々なリフレクタ６の照明領域ＺＥＦが整列され、次に、１つまたは複数の検出ステーション４’を構成する光学装置９、１１の検出領域ＺＤが整列される。
【0086】
例えば、管５のフィラメントの画像の高さに関する許容誤差は、例えば＋／－２ｍｍで慎重に監視される。この許容誤差は、調節の許容誤差を含む。すなわち、一旦調節されると、照明ライン８は空間内で完全に安定している（好ましくは、１ミリメートル以下）。
【0087】
解析領域ＺＤの高さ（方向Ｄにおける）に関しては、特に、スキャナ９がポリゴン回転ミラーである場合の許容誤差もあり、典型的な値は＋／－２ｍｍである。この調節により、動作中のこの範囲の変動が保証される。特に、固定フレームに接続された面が使用される場合に、避けられない周期的振動を生成するのは、主に、ミラー９の反射面における変化である。ポリゴンミラーを機械加工された単一部品で構成する代替形態はあるが、これはあまり経済的な解決策ではない。
【0088】
これらの許容誤差および可能な許容誤差の累積を監視することによって、照射された高さの一部が検出領域ＺＤに存在しないというリスクは極めて制限され、排除さえ可能である。
【0089】
スキャナ９の好適な実施形態は、所望の速度（調節可能）に設定されるモータを用いて、一定速度で案内されるポリゴンミラーに対応する。例えば、ミラー９が毎秒１７回転し、１０面を備える場合、毎秒１７０ライン、またはラインごとに５．９ミリ秒で走査する。ベルトが３ｍ／秒で前進する場合、ミラー９は１周期の間に約１８ｍｍだけ進行する。したがって、解析すべき高さ（方向Ｄにおける照射ストリップＺＥＦの寸法、つまり検出ストリップＺＤとの共通領域）は、少なくとも検出穴を有さないように、理想的には１８ｍｍである。ミラー９の速度は、厳密な対応（走行する流れの１００％の有効範囲）を得るように調整され得る。
【0090】
この好適な実施形態は、ベルトの有効範囲レベル、例えば、３ｍ／秒および４ｍ／秒を損なわずに、ベルト３のいくつかの前進速度を正確に管理することを可能にする。４ｍ／秒の場合、１００％の理想的な有効範囲を実現するために、上記ミラー９を毎秒約２３．５回転で回転させれば十分である。
【0091】
この推論を、ユーザが望むなら、９０％（意図的に有効範囲に含まない割合を可能にする）または１２０％（意図的な有効範囲）のような他の有効範囲の値に容易に拡大適用することが容易に可能である。したがって、上記のスキームは柔軟な管理を可能にする。
【0092】
本発明による閉じ込め照明は、以下に開示される多くの利点を有する。
【0093】
図２は、領域ＺＥＦ、検出領域ＺＤ、および可動画素１０のそれぞれの位置を示す。照明ライン８上のこれらの領域の中心の収束は、実際には、平均すると実現できるに過ぎない。示されているように、どの時点でも、領域ＺＥＦは、わずかに中央からずれる可能性がある。
【0094】
領域ＺＥＦと画素１０（可動検査窓）との交差部から放出され、スキャナ９を介して集束素子１１に向けられた光子の全ては、捕捉信号に寄与する。したがって、かなりの割合で必要な照明パワーが低減される。
【0095】
有効範囲の照明（ＺＤ＝ＺＥＦの対応）、および最新技術のオーバーフロー照明でさえも、検出フィールドのエッジにおけるぼやけ、さらにスキャナミラー９の回転時にそのセンタリング許容誤差を考慮する必要がある。センサ１５の画像を上記の仮定で完全に照射するためには、フィールドのエッジに２３ｍｍの高さ（＋／－２ｍｍの許容誤差）、または全体として２７ｍｍの高さが必要であろう。
【0096】
したがって、同じ局所的な照度で、オーバーフロー照明用の２７ｍｍから閉じ込め照明用の１８ｍｍへと移すことによって、３３％の消費電力の低減が得られる。この同じ低減は、コンベアベルト等のベルトが停止した場合に、物体２または搬送面３の過熱のリスクにも適用される。
【0097】
本発明によれば、異なる高さのセンサ１５のバー１５’を有する２つの分光計１３であっても、どの時点でも同じ高さが考慮され、すなわち照射される高さが考慮され、その結果、いくつかの分光計の厳密で自然なアライメントが可能になる（図３Ｂ）。
【0098】
この状態は、ＮＩＲ用の検出領域ＺＤと、ＶＩＳ用のより大きな検出領域ＺＤ’とを示す図３Ｂに示されている。捕捉される光は、画素１０と領域ＺＥＦとの交差領域から常に得られる。しかしながら、この領域または交差領域は、２つの分光計、ＮＩＲおよびＶＩＳに対して厳密には同じである。上述した寸法では、画素ＶＩＳの画像が３０ｍｍの高さを有する場合でも、２０ｍｍだけが有効に有用である。経験から、画素１０の良好なマルチセンサ解析のためにこの条件を遵守することの重要性が発明者に示されており、どのようなアライメント欠陥でも解析画素１０の拒絶を招くリスクがある。
【0099】
この自然な対応は、同じ光学アセンブリ上の２つの分光計１３の取り込みスロット１３’の間の非常に微妙なアライメントを回避する。照明が閉じ込められていない場合、これらのスロット１３’は厳密に同じ高さおよび同じセンタリングを有するべきである。本発明に関連して、対応を損なわずに比較的高いスロット１３’を使用することが可能である。
【0100】
【0101】
多面（ポリゴン）回転スキャナミラー９の回転速度およびベルト３の速度を良好に調節することにより、ベルトの厳密な有効範囲は１００％になる。それに対して、走行軸（または高さ）におけるミラー９の視野許容誤差を考慮に入れた最新技術の幅広のオーバーフロー照明では、検出領域は、ミラーの各面の通過に従って変化（典型的には＋／－２ｍｍ）して、有効領域または特定の穴を形成する。この状態は、図４Ａに示されており、分光計が２列の重ね合わされたセンサ１５を備える場合に、３つの連続するラインが示されている。上部のセンサの２つのラインは、さらに、可変であり、フィールドエッジで有意となり得る有効範囲を有するが、第２および第３のラインは、それらの間に、フィールド領域の中心で容易に認識できる検出穴を有する隙間を有することは明らかである。
【0102】
それに対して、固定領域ＺＥＦによって制限される効果的な検出では、この振動は消滅する（照射に関連する不安定性の他の唯一の原因はベルトの可変前進速度であるが、この速度の急速な変化は可能性が低い）。本発明に従うこの状況は図４Ｂに示されており、ここでは一連の３つのラインによる２次元画像の設計が完全になる（これはＺＥＦ１、ＺＥＦ２、およびＺＥＦ３で表される）。
【0103】
各ラインの領域ＺＤが中央からずれた結果が図４Ｃに示されており、ここでは３つのラインは、明確にするために別々に示されている。ＺＥＦ１は、その検出領域ＺＤ１が慎重にセンタリングされ、ＺＥＦ２は、その検出領域ＺＤ２が頂部に向かってオフセットされ、ＺＥＦ３はその逆に検出領域ＺＤ３が底部に向かってオフセットされる。いずれの場合も、各画素１０からの情報は、搬送面３（ベルト、コンベアベルト）上のその真位置から得られるが、各センサ１５によって見られる相対的な照明面は変化する。例えば、ＺＤ３内のセンサ１５の下側ラインは、上側ラインよりも少ない信号を受信する。したがって、信号レベルは変化し得るが、信号の放出位置は変化しない。
【0104】
解析領域のこの空間的安定性により、以下に述べる多くの利点が得られる。
【0105】
検出穴が存在しないことが、最も本来の目的である。これは、例えば、ＣＳＲ（固体回収燃料）の選別中に電線のＰＶＣシースを取り除く、またはプラスチックフレークの選別において非ＰＥＴフレークを取り除くことが不可欠であるような小さな物体２を探すのに重要であり得る。閉じ込め照明がない場合、検出穴のリスクを避けるために、体系的かつ有意なレベルの有効範囲が必要である。
【0106】
生産性の伸びを実現するために、ベルトの検出レベルを最適化することも可能である。例えば、探される最小の物体が５ｍｍ幅であることがわかっている場合、２つの連続する検出ラインまたはストリップＺＤの間に２ｍｍから３ｍｍの検出穴を許容することが可能である。これらの一連のラインまたはストリップを慎重に制御することで、このパラメータを緩みなく最適化することができる。
【0107】
逆に、安全上の理由から、監視される冗長レベルで検出有効範囲を有することが望まれる場合（例えば、各ポイントを２回解析する場合）、２つの連続するラインまたはストリップＺＤ間に正確に２分の１の有効範囲を案内することが可能である。
【0108】
集約による再構成された２次元画像の完全な安定性は、物体２のより良好な画像処理を可能にする。角度のある輪郭または丸みのある輪郭の検出は、連続するラインが等間隔であり、画素の画像が慎重に整列されている場合にのみ可能である。例えば、丸い物体が表示される場合、その外観が図４Ａから作成された画像に対して変形されることは容易に想像できる。逆に、その形状は図４Ｂでは見やすくなる。
【0109】
以下に示すように、本発明の閉じ込め照明の使用は、特に、照明領域および検出領域の有効範囲が完全ではない場合、解析領域のスペクトル安定性にも影響を及ぼす。
【0110】
【0111】
入射光は、スロット１３’に集束され、その後、ネットワーク１３’’上に分布され、そのスペクトル組成に従って分離され、個々のセンサ１５（図示せず）を含むバー１５’に再集束される。光はＮ個の波長範囲（以下、ＰＬＯ）に従って分離される。一例として、λ１からλ８で示される８つの異なるＰＬＯのスロット１３’の画像が図５に示されている。
【0112】
システムの光学倍率が１である場合、ＰＬＯに対するスロット１３’の画像は、理想的な光学系の場合には、スロット１３’と同じ寸法の矩形である。
【0113】
分光計１３の高い有効性を保証するために、スロット１３’はセンサ１５の画像を制限すべきではなく、センサ１５と少なくとも同じ高さでなければならない。実際にこれが事実であると仮定すると、バー１５’上の照射部分は、取り込みスロット１３’上の照射部分のみに依存し、この照射部分は、ベルト３の領域内の領域ＺＥＦの画像の一部であり、「照射スロット」を用いて参照することが可能である。これは、回転スキャナミラー９によって形成された多角形の回転の間、またはリフレクタ６の機能不良の場合に、移動し得る。スロット１３’の照射部分のみが図５および図６に示されている。
【0114】
【0115】
不完全な集束のために、ＰＬＯの照射スロットの画像は、ぼやける可能性があるので、拡大されて、バー１５’からオーバーフローする可能性がある。このケースは、λ１、λ７、およびλ８について示されている。
【0116】
センサ１５のバー１５’は、出力ベルトに対して完全に平行ではない。したがって、ＰＬＯ画像は、ベルトの一方の端部が他方の端部よりも高く、対応するセンサ１５が完全に照射されなくなるリスクがある。図６および図７は、バー１５’に関してＰＬＯの画像からの画像が左から右へと高くなっている様子を示している。
【0117】
このタイプの欠陥がスペクトルの安定性に及ぼす影響を以下に示す。本発明の文脈の範囲内でスペクトルを特徴付けるのは、輝度の絶対値ではなく、様々なＰＬＯ間の固定された相対的比率である。したがって、ＰＬＯの応答が他のＰＬＯとは異なる比率で変更されるたびに、スペクトルの乱れが生じる。
【0118】
照射スロットの画像がセンサ１５からオーバーフローし、同じ比率で他のセンサ１５からオーバーフローしない場合、解析されるスペクトル組成が影響を受ける。これが図５のケースである。図５Ａの中央揃えされた状態を図５Ｂの中央からずれた状態と比較した場合、応答λ４およびλ５は影響を受けず、応答λ６、λ７、λ８の信号は増加するが、応答λ１、λ２、λ３の信号は減少することがわかる。
【0119】
それに対して、照明が本発明に従って慎重に閉じ込められた場合、すなわち、各センサ１５上の照射スロットの画像が前記センサ１５の上端または下端に到達しない場合、期待される光子の全てが捕捉される。図６では、図５に示されているものと同じ中央からずれた状態であるにも関わらず、応答は状態６Ａと状態６Ｂとの間で影響を受けないことがわかる。
【0120】
閉じ込め照明は、各センサ１５の中央部分に十分なマージンを有して閉じ込められた場合に、スペクトル組成に影響を与えないことは明らかである。
【0121】
これらのマージンは、有利に調整でき、上述した安定性の条件の達成を保証しながら、また製造、構造および／または組み立ての欠陥に対する補償を保証しながら、検査領域（ＺＥＦおよびＺＤの交差部）が、機械１の量的および質的性能の低下を防止するために高さが過度に制限されることはない。
【0122】
したがって、本発明に従って、検出領域またはラインＺＤより本質的に狭い照明領域またはラインＺＥＦを提供することにより、機械１の枠組みの中で製造公差による欠陥およびスペクトル解析に使用される分光計１３の欠陥を管理するための最も安定的な構造を容易に構成することができる。
【0123】
当然、本発明は、説明され、添付図面に図示された実施形態に限定されない。特に、本発明の保護の範囲を逸脱することなく、様々な要素の構成の観点から、または同等の技術の置換によって、修正が可能である。
【図1】
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図6A】
【図6B】
【手続補正書】
【提出日】2022-02-03
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
搬送面（３）上の流れ（Ｆ）の中で走行する基本的に連続した層に分布された一体表面製品または特定の製品の本質的に単一層の形で配置された個々の物体（２）を自動検査するための機械（１）であり、前記機械（１）は、一方では、化学組成および／または色に従って表面製品の物体、製品または領域を区別することができ、そのように設計され、他方では、検査すべき流れ（Ｆ）がその下を通過する少なくとも１つの照明ステーション（４）と少なくとも１つの検出ステーション（４’）とを備え、
該または各照明ステーション（４）は、特に、照明面（７）を画定するように検査放射線（Ｒ）を搬送面（３）の方向に放射する１つまたは複数のインコヒーレントかつ広帯域の光源（５）から得られた前記検査放射線（Ｒ）の照射および集束のための手段（６）を備え、前記照明面（７）と搬送面（３）との交差部は、流れ（Ｆ）の走行方向（Ｄ）に対して横断方向に延在する照明ライン（８）と、前記照明ライン（８）の両側および搬送面（３）に延在する横断ストリップの形態の集束照明領域（ＺＥＦ）とを画定し、
該または各検出ステーション（４’）は、特に、
一方では、照明ライン（８）の各点を周期的に走査することを可能にし、現在の走査点の周囲に延在する基本測定領域または画素（１０）によって反射された放射線を連続的に受光する検出手段（９）を備え、この可動画素（１０）は、検出手段（９）による照明ライン（８）の走査中に、横断ストリップの形態の検出領域（ＺＤ）を画定し、この領域（ＺＤ）は、検出ステーション（４’）の検査幅に対応する、走行方向（Ｄ）に垂直な軸に沿った寸法（Ｌ）を有し、
他方では、画素（１０）に含まれ、収集および伝送手段（９、１１）によって伝送された信号の処理を実行することができ、そのように設計された解析装置（１４）に接続された少なくとも１つの捕捉装置（１３）へと反射されたマルチスペクトル放射線ビーム（１２）の収集および伝送手段（９、１１）を備える、機械（１）であって、
集束照明領域（ＺＥＦ）は、全体の幅（Ｌ）にわたって検出領域（ＺＤ）に含まれることを特徴とする
機械（１）。
該または各照明ステーション（４）は、特に、照明面（７）を画定するように検査放射線（Ｒ）を搬送面（３）の方向に放射する１つまたは複数のインコヒーレントかつ広帯域の光源（５）から得られた前記検査放射線（Ｒ）の照射および集束のための手段（６）を備え、前記照明面（７）と搬送面（３）との交差部は、流れ（Ｆ）の走行方向（Ｄ）に対して横断方向に延在する照明ライン（８）と、前記照明ライン（８）の両側および搬送面（３）に延在する横断ストリップの形態の集束照明領域（ＺＥＦ）とを画定し、
該または各検出ステーション（４’）は、特に、
一方では、照明ライン（８）の各点を周期的に走査することを可能にし、現在の走査点の周囲に延在する基本測定領域または画素（１０）によって反射された放射線を連続的に受光する検出手段（９）を備え、この可動画素（１０）は、検出手段（９）による照明ライン（８）の走査中に、横断ストリップの形態の検出領域（ＺＤ）を画定し、この領域（ＺＤ）は、検出ステーション（４’）の検査幅に対応する、走行方向（Ｄ）に垂直な軸に沿った寸法（Ｌ）を有し、
他方では、画素（１０）に含まれ、収集および伝送手段（９、１１）によって伝送された信号の処理を実行することができ、そのように設計された解析装置（１４）に接続された少なくとも１つの捕捉装置（１３）へと反射されたマルチスペクトル放射線ビーム（１２）の収集および伝送手段（９、１１）を備える、機械（１）であって、
集束照明領域（ＺＥＦ）は、全体の幅（Ｌ）にわたって検出領域（ＺＤ）に含まれることを特徴とする
機械（１）。
【外国語明細書】