Способ и устройство для анализа металлических объектов с учетом изменения свойств конвейерной ленты
Изобретение относится к способу анализа объектов (3) в зависимости от их электромагнитных свойств, а именно для анализа и сортировки их на неметаллические и металлические объекты. Способ включает этапы: транспортировки (S13) анализируемых объектов (3) на конвейерной ленте (1); сканирования (S14) электромагнитных свойств объектов (3) и конвейерной ленты (1) с помощью электромагнитного датчика (9), причем электромагнитные свойства конвейерной ленты являются зависимыми от металлических загрязнителей (19), которые застряли в конвейерной ленте (1); генерирования данных о свойствах ленты, характеризующих электромагнитные свойства конвейерной ленты (1), и анализ объектов (3) в соответствии с отсканированными электромагнитными свойствами и данными о свойствах ленты. Это дает то преимущество, что при проведении различия между металлическими и неметаллическими объектами, которые должны быть отсортированы, учитываются электромагнитные свойства конвейерной ленты (1), а именно влияние металлических загрязнителей (19), которые застряли в конвейерной ленте (1). Тем самым становится возможным уменьшение влияния на сортировку объектов (3), которые с течением времени застревают в конвейерной ленте (1), благодаря чему может быть обеспечено улучшение результатов сортировки. Кроме того, изобретение относится к устройству для осуществления этого способа. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для анализа объектов в зависимости от их электромагнитных свойств, а именно для их анализа и сортировки на металлические и неметаллические объекты и/или для анализа и сортировки металлических объектов в соответствии с видом металла.
Предпосылки создания изобретения
В устройствах для сортировки металлических объектов сортируемые объекты транспортируются на конвейерной ленте и сортируются в зависимости от их электромагнитных свойств. Для определения их электромагнитных свойств объекты, которые транспортируются на конвейерной ленте, сканируются электромагнитным сканером или датчиком. Электромагнитный датчик опознает металлические объекты, и процессор приводит в действие одно или несколько воздушных сопел, расположенных впереди в направлении транспортировки, вызывающих выгрузку металлических объектов под действие дутья в емкость, в которой они собираются. В случае неметаллических объектов соответствующие воздушные сопла не приводятся в действие, и объект падает в емкость для неметаллических объектов, когда объекты подходят к концу конвейерной ленты.
Авторами изобретения установлено, что в устройствах для сортировки металлических объектов такого рода при продолжительном использовании конвейерной ленты возникает ее повреждение из-за того, что со временем в ленте застревают металлическая пыль, гвозди или лом. Это повреждение может влиять на качество сортировки. Например, ложные обнаружения могут приводить к приложению толкающего усилия к неметаллическим объектам со стороны воздушных сопел вследствие наложения незакрепленного неметаллического объекта на металлический загрязнитель, застрявший в ленте, что может приводить к наличию посторонних включений в результате сортировки.
Проблема может быть решена путем увеличения пороговой величины, при которой приводятся в действие воздушные сопла для старых конвейерных лент. Таким образом, небольшие загрязнители, которые застряли в конвейерной ленте, не будут вызывать приведение в действие воздушных сопел. Однако это привело бы к тому недостатку, что невозможно будет обнаружить небольшие металлические объекты.
Краткое изложение сущности изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ и устройство для анализа объектов в зависимости от их электромагнитных свойств, которые могут улучшить качество обнаружения.
Согласно настоящему изобретению предлагается способ анализа объектов в зависимости от их электромагнитных свойств, а именно для анализа и сортировки их на неметаллические и металлические объекты и/или для анализа и сортировки металлических объектов в зависимости того, из какого металла они состоят. Способ включает этапы транспортировки анализируемых объектов на конвейерной ленте; сканирование электромагнитных свойств объектов и конвейерной ленты с помощью электромагнитного датчика, причем электромагнитные свойства являются зависимыми от металлических загрязнителей, которые застряли в конвейерной ленте; генерация данных, характеризующих свойства ленты, которые характеризуют свойства только конвейерной ленты (включая ее загрязнители), и анализ объектов в соответствии с отсканированными электромагнитными свойствами и данными о свойствах ленты. Упомянутые этапы способа перечислены не в порядке их выполнения. Как пример, этап генерации данных о свойствах ленты может быть выполнен перед транспортировкой объектов в случае, если эта генерация осуществляется с помощью этапа калибровки. Кроме того, этап генерации данных о свойствах ленты может быть выполнен во время транспортировки объектов в случае, если генерация осуществляется посредством процесса обучения. Или же генерация осуществляется путем выполнения того и другого. В частности, объекты сортируются на металлические и неметаллические объекты, которые могут быть определены по их электромагнитным свойствам. Дополнительно или в соответствии с другим вариантом сортировка объектов может быть произведена также в соответствии с видом металла, который они содержат или из которого они изготовлены. То, что загрязнители застряли в конвейерной ленте, означает, что они не упали с конвейерной ленты в предыдущем цикле, достигнув места разворота, а также не упали при перемещении в перевернутом положении вдоль нижней стороны конвейерной ленты, в результате чего эти загрязнители снова попадают в очередной цикл транспортировки. Это не обязательно означает, что эти загрязнители позже освободятся и упадут в более позднем цикле транспортировки. Ввиду того, что конвейерная лента по своей природе представляет собой плоскую ленточную конструкцию, поверхностью называется та поверхность, которая предназначена для транспортировки анализируемых объектов. Преимущества этого варианта осуществления изобретения заключаются в учете при анализе объектов, например, при проведении различия между металлическими и неметаллическими объектами, подлежащими анализу, электромагнитных свойств конвейерной ленты, а именно в учете влияния металлических загрязнителей, которые застряли в конвейерной ленте. Таким образом, объекты, которые застряли в конвейерной ленте, оказывают влияние на анализ в меньшей степени, что может обеспечить улучшение результатов сортировки в случае применения для сортировки заявляемого способа.
Таким образом, сущность изобретения может заключаться в учете при анализе объектов, которые свободно лежат на конвейерной ленте и которые транспортируются посредством конвейерной ленты, свойств конвейерной ленты, в частности электромагнитных свойств конвейерной ленты, обусловленных застреванием в конвейерной ленте металлических объектов. Насколько известно авторам изобретения, на момент создания настоящего изобретения эти загрязнители еще не учитывались при анализе и, к тому же, не осознана необходимость учета этих загрязнителей. Во время осуществления способа согласно вышеописанному варианту осуществления настоящего изобретения работа может выполняться в несколько различных этапов. На начальном этапе может быть проведена калибровка, при которой сканируют только ленту, на которой нет незакрепленных объектов. Таким образом, можно непосредственно получить данные о свойствах ленты, не сравнивая результаты сканирования с результатами предыдущего сканирования. На более позднем этапе конвейерная лента транспортирует незакрепленные объекты, подлежащие анализу. На этом этапе адаптируют данные о свойствах ленты во время каждого нового цикла транспортировки. Это значит, что вышеуказанный этап генерации данных о свойствах ленты, характеризующих электромагнитные свойства конвейерной ленты, охватывает генерацию данных о свойствах ленты с помощью этапа калибровки и, к тому же, охватывает генерацию данных о свойствах ленты посредством адаптации данных о свойствах ленты. Однако этап генерации данных о свойствах ленты не обязательно должен включать то и другое, так как улучшение по сравнению с известным уровнем техники может быть обеспечено даже выполнением этапа калибровки без последующего выполнения этапа адаптации, а также только одним выполнением этапа адаптации без выполнения этапа калибровки. В случае выполнения этапа калибровки перед этапом адаптации правильные данные о свойствах ленты получают быстрее и непосредственно с самого начала. Однако правильные данные о свойствах ленты могут быть получены и без выполнения этапа калибровки после ряда циклов транспортировки. В случае применения калибровки и/или адаптации калибровку обычно проводят один раз перед началом непрерывной работы, а этап адаптации выполняют неоднократно во время нормальной работы после калибровки (если она имеет место).
Этап сканирования электромагнитных свойств объектов и конвейерной ленты электромагнитными датчиком предполагает сканирование электромагнитных свойств объектов одновременно с электромагнитными свойствами конвейерной ленты. Как уже упоминалось выше, во время этапа калибровки, который может иметь место, объекты отсутствуют (нет незакрепленных объектов), имеются одни лишь загрязнители (объекты, которые застряли в конвейерной ленте), поэтому во время этапа калибровки сканируют только электромагнитные свойства конвейерной ленты (которая содержит загрязнители). Этап сканирования электромагнитных свойств объектов и конвейерной ленты относится к нормальной работе после этапа калибровки, при которой объекты лежат на конвейерной ленте и, поэтому, само собой, может быть осуществлено только совместное сканирование электромагнитных свойств конвейерной ленты и электромагнитных свойств объектов.
Согласно другому варианту осуществления изобретения способ дополнительно включает этап сохранения сгенерированных данных в базе данных, в частности в оперативной памяти (RAM).
Согласно следующему варианту осуществления изобретения этап анализа представляет собой этап классификации объектов. В частности, это отнесение или к классу металлов или к классу неметаллов, или деление на неметаллы и разные металлы, например неметаллы, медь, алюминий железо, сталь, золото, серебро и т.д., или деление на разные металлы. Эта классификация может применяться для сортировки объектов.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения способ обеспечивает сортировку объектов в соответствии с их классификацией на неметаллы и металлы, или на неметаллы и разные виды металлов, или на разные виды металлов.
Согласно следующему варианту осуществления изобретения в способе данные о свойствах ленты генерируют с помощью процесса обучения, при котором данные о свойствах ленты определяют путем сравнения текущих отсканированных электромагнитных свойств объектов и конвейерной ленты с отсканированными электромагнитными свойствами объектов и конвейерной ленты одного или нескольких предыдущих циклов конвейерной ленты.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения в способе данные о свойствах ленты генерируют адаптацией данных о свойствах ленты путем сравнения электромагнитных свойств, выявленных на определенном участке электромагнитного датчика в текущем цикле транспортировки в определенное время цикла, с электромагнитными свойствами того же участка в предыдущем цикле транспортировки в то же время цикла. Адаптация может включать перезапись вновь определенных данных свойств ленты поверх предыдущих данных о свойствах ленты. Под тем же временем цикла подразумевается тот же момент времени в пределах полного цикла транспортировки, то есть после прохождения конвейерной лентой всей петли. Таким образом, способ анализа позволяет постоянно определять электромагнитные свойства конвейерной ленты при наличии застрявших в ленте металлических объектов и местоположение этих объектов и адаптировать анализ к изменяющимся свойствам конвейерной ленты, так как электромагнитные свойства конвейерной ленты с течением времени могут изменяться вследствие застревания металлических объектов в конвейерной ленте и снова освобождения и/или застревания новых металлических объектов. Кроме того, учитывается смещение такой поврежденной конвейерной ленты в направлении, перпендикулярном к направлению транспортировки, и, следовательно, ее смещение относительно электромагнитного датчика.
Согласно другому еще одному варианту осуществления изобретения в способе адаптация данных о свойствах ленты зависит от количества таких циклов транспортировки из определенного количества циклов транспортировки, в которых установлено, что электромагнитные свойства конвейерной ленты, выявленные на определенном участке электромагнитного датчика в определенное время цикла транспортировки, были металлическими. В частности, постоянно обнаруживаемые застрявшие объекты постепенно появляются в данных о свойствах ленты или решении о сортировке с заданной скоростью обучения, с другой стороны, редко обнаруживаемые застрявшие объекты со временем удаляются из данных о свойствах ленты или из решения о сортировке. Например, если обнаруживается, что металлический объект только что застрял в конвейерной ленте, существует вероятность того, что он снова будет свободен в следующем цикле транспортировки. Поэтому его преимущество состоит в учете частоты присутствия определенного застрявшего металлического объекта.
Согласно следующему варианту осуществления изобретения способ дополнительно включает этап назначения определенному месту электромагнитного датчика в определенное время цикла транспортировки определенного классификатора, в частности одного или нескольких пороговых значений, в соответствии с которыми выполняется классифицирование объектов, при этом классификатор определяют по данным о свойствах ленты. В частности, классификатор представляет собой одно или несколько пороговых значений. В случае классифицирования на металлические и неметаллические объекты достаточно одного порогового значения для одного определенного участка. В случае классифицирования на разные виды металла необходимо наличие более чем одного порогового значения, в зависимости от количества разных металлов, которые должны быть классифицированы. Кроме того, вместо порогового значения классификатором может быть также карта. На практике решение о сортировке, а именно направляется ли объект в емкость для металлических объектов или же он направляется в емкость для неметаллических объектов, может быть принято на основании сигнала, указывающего на электромагнитные свойства на определенном участке, где находится объект, и если этот выявленный сигнал больше или меньше, делается вывод, что объект является металлическим или же неметаллическим.
Согласно другому варианту осуществления изобретения в способе данные о свойствах ленты генерируют путем калибровки, при которой конвейерная лента проходит по меньшей мере один цикл транспортировки без транспортировки анализируемых объектов и во время которой выявляют электромагнитные свойства конвейерной ленты на ряде участков электромагнитного датчика и для ряда моментов времени цикла транспортировки. В частности, каждому участку присваивают определенное пороговое значение и присваивают координаты x и y относительно электромагнитного датчика. Эта стадия калибровки имеет то преимущество, что с самого начала имеются данные о свойствах конвейерной ленты, которые дают правильное изображение конвейерной ленты и ее загрязнителей, в результате чего уже вначале достигается высокое качество сортировки.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения способ дополнительно включает этапы текущего контроля данных о свойствах ленты, определения степени загрязненности конвейерной ленты и индикации для пользователя степени загрязненности. Индикация может быть визуальной или звуковой индикацией с применением монитора, дисплея, светового индикатора или генератора звуковых сигналов. В этом варианте осуществления изобретения индикация степени загрязненности конвейерной ленты может осуществляться непрерывно или только при достижении определенной степени загрязненности, например, тогда, когда загрязнение конвейерной ленты загрязнителями выше определенного порогового значения или загрязнение занимает определенный процент общей площади поверхности транспортировки. Преимуществом этого варианта осуществления изобретения является то, что пользователь информируется о состоянии конвейерной ленты и может предпринять необходимые меры, например, заменить или очистить конвейерную ленту в случае, если степень загрязненности достигла нежелательного уровня.
Согласно следующему варианту осуществления изобретения способ адаптирован так, что загрязнитель конвейерной ленты отображается пользователю графически или в виде изображения отдельной области конвейерной ленты, причем загрязнители в пределах этого графического отображения или изображения показываются в виде областей в соответствии с их размером и местонахождением на конвейерной ленте.
Следующие варианты осуществления изобретения относятся к устройству. Эти варианты осуществления изобретения имеют такие же преимущества, как и преимущества, которые упомянуты применительно к соответствующим вариантам осуществления способа. Приведенные выше комментарии относительно значения и толкования признаков и терминов применимы также к соответствующим признакам устройства.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения предлагается анализирующее устройство, предназначенное для анализа объектов в зависимости от их электромагнитных свойств. Устройство содержит конвейерную ленту для транспортировки анализируемых объектов; электромагнитный датчик для сканирования электромагнитных свойств объектов и конвейерной ленты, причем электромагнитные свойства конвейерной ленты зависят от металлических загрязнителей, которые застряли в конвейерной ленте; вычислительный блок, такой как процессор или блок процессора, для генерации данных о свойствах ленты, характеризующих электромагнитные свойства только конвейерной ленты (включая ее загрязнители), и блок анализа, такой как процессор или блок процессора, для анализа объектов в соответствии с отсканированными электромагнитными свойствами и данными о свойствах ленты.
Согласно следующему варианту осуществления изобретения анализирующее устройство дополнительно содержит память для сохранения сгенерированных данных о свойствах ленты.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения блок анализа выполнен с возможностью классифицирования объектов.
Согласно следующему варианту осуществления изобретения анализирующее устройство дополнительно содержит приспособление для сортировки объектов согласно их классификации на неметаллы и металлы, или на неметаллы и различные виды металлов, или на различные виды металлов.
Согласно другому варианту осуществления изобретения анализирующее устройство выполнено так, что вычислительный блок приспособлен для проведения процесса обучения, в котором определяются данные о свойствах ленты путем сравнения текущих отсканированных электромагнитных свойств объектов и конвейерной ленты с отсканированными электромагнитными свойствами объектов и конвейерной ленты одного или более предыдущих циклов транспортировки конвейерной ленты.
Согласно следующему варианту осуществления изобретения устройство выполнено так, что вычислительный блок выполнен с возможностью адаптации данных о свойствах ленты путем сравнения электромагнитных свойств, выявленных на определенном участке электромагнитного датчика в текущем цикле транспортировки в определенное время цикла, с электромагнитными свойствами того же участка в предыдущем цикле транспортировки в то же время цикла.
Согласно другому варианту осуществления изобретения адаптация данных о свойствах ленты зависит от количества тех циклов транспортировки из определенного количества циклов транспортировки, в которых было установлено, что электромагнитные свойства конвейерной ленты, выявленные в определенном месте электромагнитного датчика в определенное время цикла, являются металлическими.
Согласно следующему варианту осуществления изобретения вычислительный блок выполнен с возможность назначения определенному участку электромагнитного датчика в определенное время цикла определенного классификатора, согласно которому выполняется классификация объектов, при этом классификатор определяется по данным о свойствах ленты.
Согласно другому варианту осуществления изобретения электромагнитный датчик содержит первую группу катушек электромагнитного датчика металла.
Согласно другому варианту осуществления изобретения катушки электромагнитного датчика металла первой группы расположены вдоль линии считывания, проходящей по существу перпендикулярно к направлению транспортировки и по существу параллельно поверхности конвейерной ленты.
Согласно другому варианту осуществления изобретения предоставлена вторая группа катушек электромагнитного датчика металла, которые расположены вдоль линии, которая параллельна линии считывания, и расположены дальше в направлении транспортировки.
Согласно другому варианту осуществления изобретения катушки электромагнитного датчика металла первой группы смещены в направлении вдоль линии считывания относительно катушек электромагнитного датчика металла второй группы. Это дает то преимущество, что лучше охватывается область, подлежащая сканированию.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения устройство дополнительно содержит в качестве сортировочного приспособления сопла для сдувания отобранных объектов в емкость или в определенную из нескольких емкостей. Дополнительно или альтернативно в качестве сортировочного приспособления могут быть применены механические пальцы, которые, например, захватывают, перемещают и опускают объекты в соответствующую емкость.
Сдувание выбранных объектов является лишь одним из нескольких пригодных средств сортировки объектов после их анализа.
Согласно другому варианту осуществления изобретения устройство дополнительно содержит блок текущего контроля, такой как процессор или блок процессора, предназначенный для текущего контроля данных о свойствах ленты и для определения степени загрязненности конвейерной ленты, и средство индикации, показывающее пользователю степень загрязненности. Средство индикации может представлять собой визуальное или звуковое средство индикации, такое как монитор, дисплей, источник света или генератор звуковых сигналов. В этом варианте осуществления изобретения индикация степени загрязненности конвейерной ленты может осуществляться непрерывно или только при достижении определенной степени загрязненности, например, тогда, когда загрязненность конвейерной ленты загрязнителями выше определенного порогового значения или составляет определенный процент общей площади транспортировочной поверхности.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения устройство дополнительно содержит средство индикации, предназначенное для индикации для пользователя в графическом виде загрязненности конвейерной ленты путем демонстрации графического отображения или изображения отдельной области (части) конвейерной ленты и показа в этом воспроизведении или изображении загрязненностей в виде областей в соответствии с их размером или местонахождением на конвейерной ленте.
Вышеупомянутые и другие варианты осуществления изобретения более подробно описаны ниже со ссылкой на фигуры.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 схематически показано устройство согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 2 схематически показана часть устройства по фиг. 1;
на фиг. 3a представлен в визуально воспринимаемой форме результат сканирования во время работы, при этом визуализация показывает анализируемые металлические объекты и металлические объекты, застрявшие в конвейерной ленте устройства по фиг. 1;
на фиг. 3b представлены данные о свойствах ленты в визуально воспринимаемой форме в виде фонового изображения, которое показывает, где застряли металлические объекты в конвейерной ленте устройства по фиг. 1;
на фиг. 3c представлена в визуально воспринимаемой форме коррекция фиг. 3a, при которой для коррекции фиг. 3a использована фиг. 3a;
на фиг. 4a-4e представлена в визуально воспринимаемой форме постепенная адаптация данных о свойствах конвейерной ленты после 0 циклов транспортировки (фиг. 4a), 10 циклов транспортировки (фиг. 4b), 20 циклов транспортировки (фиг. 4c), 35 циклов транспортировки (фиг. 4d) и 50 циклов транспортировки (фиг. 4e);
на фиг. 5 представлена блок-схема последовательности этапов для осуществления способа сортировки согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 6 более детально представлен процессор устройства по фиг. 1, и
на фиг. 7 представлено средство индикации, показывающее пользователю степень загрязненности.
Подробное описание иллюстративных вариантов осуществления изобретения
На фиг. 1 показано устройство для сортировки объектов, таких как мусор или объекты, подлежащие вторичной переработке, согласно варианту осуществления изобретения. В частности, устройство отсортировывает металлические объекты из потока транспортируемых объектов. Дополнительно или альтернативно устройство также может сортировать различные виды металла, то есть отсортировывать объект, если он содержит медь, алюминий, железо, сталь, золото, серебро и т.д. или изготовлен из них. Устройство содержит бесконечную конвейерную ленту 1, которая изготовлена, например, из гибкого немагнитного материала, представленного в виде одного или нескольких слоев. Материал представляет собой, например, эластомер. Конвейерная лента 1 известным образом приводится в движение по меньшей мере двумя шкивами 2, чтобы перемещать анализируемые объекты 3 (в частности, сортируемые объекты) вдоль направления 4 транспортировки. Анализ объектов 3 осуществляется во время их перемещения над описанным ниже электромагнитным датчиком. В месте разворота конвейерной ленты 1 (относительно направления транспортировки) имеется две или несколько емкостей 5, 6. В этом месте разворота конвейерной ленты 1 анализируемые объекты 3 делятся (сортируются) на неметаллические объекты 7 и металлические объекты 8. В этом варианте осуществления изобретения емкость 5 предназначена для накопления неметаллических объектов 7, а емкость 6 предназначена для накопления металлических объектов 8.
Для проведения различия между металлическими и неметаллическими объектами предусмотрен электромагнитный датчик 9, который содержит ряд катушек 10 электромагнитного датчика металла, принцип работы которых известен из существующего уровня техники. Например, в документе US 6696655 B2 описаны катушки датчика, которые могут использоваться применительно к настоящему изобретению. Эти катушки 10 электромагнитного датчика металла размещены вблизи конвейерной ленты 1. Катушки 10 датчика являются электрически возбуждаемыми, и присутствие металлического объекта вблизи такой катушки датчика будет приводить к появлению определенного характерного электрического сигнала на выходе катушек 10 датчика, по которому можно определить, является ли объект металлическим или же он является неметаллическим, и даже можно определить вид металл (например, золото, серебро, железо, алюминий и т.д.). Из существующего уровня техники известны и другие детекторы металла, которые могут быть применены в электромагнитном датчике 9.
Множество катушек 10 электромагнитного датчика металла содержит первую и вторую группы катушек 10 датчика, которые расположены под конвейерной лентой 1 в том месте, где на поверхности конвейерной ленты 1 расположены анализируемые объекты 3. Катушки 10 датчика первой группы равномерно распределены вдоль линии 11 считывания, проходящей по существу перпендикулярно, в частности перпендикулярно, к направлению 4 транспортировки и по существу параллельно, в частности параллельно, поверхности конвейерной ленты 1. Кроме того, предусмотрена вторая группа катушек 10 датчика, причем катушки 10 датчика второй группы равномерно распределены вдоль линии 12, которая параллельна линии 11 считывания, и расположены дальше в направлении 4 транспортировки. Катушки 10 электромагнитного датчика металла первой группы смещены в направлении вдоль линии 11 считывания относительно катушек 10 электромагнитного датчика металла второй группы таким образом, что расстояние вдоль направления 4 транспортировки между линией 11 считывания и линией 12 меньше диаметра катушки 10 датчика. Кроме того, катушки 10 датчика могут быть расположены по существу по всей ширине конвейерной ленты 1. В зависимости от материала объекта 3, который проходит мимо определенной катушки 10 датчика, выдается электрический сигнал в вычислительный блок 22 (см. фиг. 6), такой как процессор 13 (см. фиг. 1 и 6) или блок процессора 13. В этом варианте осуществления изобретения путем оценивания сигнала можно определить, металлическим или неметаллическим является объект 3, проходящий отвесно над этой определенной реагирующей на металл катушкой 10 электромагнитного датчика. В дополнение к этому или как альтернативное ему решение, сигнал может использоваться для определения, какой вид металла содержит или из какого вида металла состоит анализируемый объект 3, причем для этих режимов может быть предусмотрено более двух емкостей 5, 6. Процессор 13, показанный на фиг. 1, может содержать различные блоки, как показано на фиг. 6, такие как вычислительный блок 22 для генерации данных о свойствах ленты, характеризующих электромагнитные свойства конвейерной ленты, блок 23 анализа для анализа объектов в соответствии с отсканированными электромагнитными свойствами и данными о свойствах ленты и блок 24 текущего контроля для текущего контроля данных о свойствах ленты и для определения степени загрязненности конвейерной ленты. Разбиение на различные блоки включает, например, обеспечение различными аппаратными блоками или интегральными схемами, или упомянутые функциональные возможности реализуются посредством программирования, выполняемого тем же процессором 13. Процессор 13 соединен с памятью 25, такой как RAM, для хранения данных о свойствах ленты.
Дальше электромагнитного датчика 9 (в направлении транспортировки) и рядом с местом разворота конвейерной ленты 1 там, где объекты 3 падают с конвейерной ленты 1, предоставлена группа распылительных наконечников или сопел 14, которые равномерно распределены вдоль линии, которая по существу параллельна, в частности параллельна, линии 10 считывания. Сопла 15 могут быть установлены рядом с траекторией 17, вдоль которой неметаллические объекты 7 падают с конвейерной ленты 1 в емкость 5. Управление каждым отдельным соплом 15 или меньшей группой сопел 15 или приведение их в действие может осуществляться через связанный с ними клапан 16.
В том случае если в соответствии с описанной ниже программой установлен факт присутствия в месте, находящемся отвесно над катушкой 10 датчика, незакрепленного металлического объекта 8, зная скорость транспортировки и расстояние между определенной катушкой 10 датчика и соответствующим соплом 15, расположенным дальше него в направлении транспортировки, процессор 13 определяет время, когда этот металлический объект 8 проходит мимо соответствующего сопла 15 (которое расположено в соответствующем месте по ширине), и вызывает срабатывание соответствующего клапана 16, в результате чего металлический объект 8 выгружается в емкость 6 под действием воздушного дутья вдоль траектории 18.
В случае отсутствия объектов или присутствия неметаллического объекта 7 в месте, находящемся отвесно над этой катушкой 10 датчика, соответствующее сопло 15, расположенное дальше нее в направлении транспортировки, не приводится в действие и неметаллический объект 7 падает вдоль траектории 17 в емкость 5.
Как описано во вводной части данного описания изобретения, после продолжительного периода использования конвейерной ленты может возникнуть ее повреждение из-за металлических объектов типа пыли, гвоздей, лома и т.д., которые застряли в конвейерной ленте 1. Это повреждение может влиять на качество сортировки. Для препятствования этому устройство изучает электромагнитные свойства или электромагнитную характеристику конвейерной ленты 1 во время работы и адаптирует управление сортировкой таким образом, что при проведении различия между металлическими и неметаллическими объектами учитываются изменяющиеся свойства конвейерной ленты.
Для этого устройство может сначала проводить калибровку, при которой конвейерная лента 1 проходит по меньшей мере один цикл транспортировки, который представляет собой перемещение в пределах одной петли. На этой стадии калибровки генерируются данные о свойствах ленты, характеризующие электромагнитные свойства конвейерной ленты 1 вдоль поверхности. Более конкретно, ширина электромагнитного датчика 9 разделена на ряд участков, в частности каждый из этих участков соответствует области обнаружения, расположенной отвесно над одной из катушек 10 датчика в случае, если электромагнитный датчик 9 выполнен таким образом, как описано выше, соответственно положению по ширине (перпендикулярно направлению 4 транспортировки), причем каждый из этих участков имеет определенную координату у в системе координат, которая является фиксированной относительно электромагнитного датчика 9 и показана на фиг. 2 и фиг. 3a-3c. Длина конвейерной ленты 1, которая определяет границу одного цикла транспортировки (который представляет собой полную петлю конвейерной ленты) тоже разделена на ряд моментов времени цикла транспортировки, при этом каждый момент времени имеет определенную координату x в вышеупомянутой системе координат. Таким образом, вся поверхность конвейерной ленты 1 является распознаваемой с определенным местоположением координат x и y, но это местоположение координат x и y или, по меньшей мере, местоположение координаты y является фиксированным относительно электромагнитного датчика 9, потому что с течением времени может произойти смещение конвейерной ленты в направлении, перпендикулярном к направлению транспортировки и относительно электромагнитного датчика 9. Для каждого из указанных участков электромагнитные свойства конвейерной ленты 1 определяют с помощью катушек 10 датчика и сохраняют, см. этап S11 на фиг. 5. Имея эти данные о свойствах ленты, процессор 13 может определить, содержит ли конвейерная лента металлические загрязнители и где эти загрязнители расположены, и генерирует данные о свойствах ленты, см. этап S12 на фиг. 5. Процессор 13 может назначать каждому из этих участков через посредство местоположений их координат x и y пороговое значение, которое задает предел проведения различия между металлическими и неметаллическими объектами.
Следует отметить, что наличие стадии калибровки не является обязательным, и данные о свойствах ленты могут быть определены посредством описанной ниже адаптации (процесс обучения). Польза от стадии калибровки состоит в том, что она обеспечивает правильное определение свойств конвейерной ленты с самого начала работы, что позволяет сократить продолжительность процесса обучения.
Данные о свойствах ленты могут быть представлены в виде файла данных, который определяет электромагнитную характеристику в пределах всей поверхности конвейерной ленты относительно системы координат x-y, описанной выше. На фиг. 3a-4e такие файлы данных визуализированы в форме изображений.
На фиг. 3a-3c более детально визуализированы функциональные возможности устройства. Когда устройство начинает работать, проводят калибровку, в результате которой получают начальные данные о свойствах ленты, см. этап S12 на фиг. 5. Эти начальные данные о свойствах ленты могут быть визуализированы так, как показано на фиг. 3b. На фиг. 3b присутствие металла визуализируется белым цветом, а его отсутствие визуализируется черным цветом. Когда на стадии калибровки на конвейерной ленте 1 нет незакрепленного объекта, подлежащего анализу, белая область на фиг. 3b легко может быть идентифицирована как металлический объект, который застрял в конвейерной ленте 1. Или же, с визуальной точки зрения, процессор изучил фоновое изображение конвейерной ленты, которое показано на фиг. 3b.
Когда анализируемые объекты 3 транспортируются на конвейерной ленте 1 (см. этап S13 на фиг. 5), конвейерная лента 1 вместе с ее металлическими загрязнителями 19 и объектами 3, которые свободно лежат на конвейерной ленте 1, сканируется с помощью катушек 10 датчика как описано выше, см. этап S14 на фиг. 5. Во время этого сканирования данные об электромагнитных свойствах получают по линиям (линии вдоль направления у), в то время как конвейерная лента 1 вместе с ее металлическими загрязнителями 19 и находящимися на ней незакрепленными объектами 3 проходит мимо электромагнитного датчика 9. По этим данным об электромагнитных свойствах может быть установлено, металлической или неметаллической является сканограмма каждого участка, как представлено на фиг. 3a. Данные, собранные по текущей сканограмме, обрабатываются аналогично вышеупомянутым данным о свойствах ленты. Текущая сканограмма обрабатывается, в частности, так же, как и файл данных, для которого ширина электромагнитного датчика 9 разделена на ряд участков, в частности каждый из этих участков соответствует области обнаружения отвесно над одной из катушек 10 датчика в случае, если электромагнитный датчик 9 выполнен так, как описано выше, причем в соответствии с занимаемым положением по ширине каждый из этих участков имеет определенную координату y в системе координат, которая является фиксированной относительно электромагнитного датчика 9 и показана на фиг. 2 и фиг. 3a-3c. Длина конвейерной ленты 1, которая определяет границу одного цикла транспортировки, тоже разделена на ряд моментов времени цикла транспортировки, при этом каждый из этих моментов времени имеет определенную координату x в упомянутой системе координат. Эти текущие данные об электромагнитных свойствах (визуализированные на фиг. За) будут показывать присутствие металлических объектов в областях белого цвета. Однако из стадии калибровки или из предыдущего цикла транспортировки процессору известно благодаря данным о свойствах ленты, что загрязнитель 19 в ней уже был и представляет собой металлический объект, застрявший в ленте. Поэтому этот металлический объект 19 не рассматривается как незакрепленный металлический объект 6, который должен быть сброшен в емкость 6, и исключен из скорректированного набора данных, как показано позицией 20. Для этого текущие данные об электромагнитных свойствах сравнивают с предыдущими данными о свойствах ленты, см. этап S15 на фиг. 5, или, более конкретно, текущие данные об электромагнитных свойствах корректируют, см. этап S16 на фиг. 5, путем вычитания предыдущих данных о свойствах ленты (которые могут быть взяты или из стадии калибровки или предыдущего цикла транспортировки). Или, другими словами, фоновое изображение, визуализированное на фиг. 3b, вычитают из текущего поступившего изображения, показанного на фиг. 3a, в результате чего получают изображение по фиг. 3c, на котором в качестве металлических объектов отображаются только незакрепленные металлические объекты 21, которые могут быть сдуты в емкость 6, см. этап S18 на фиг. 5. Практически это может быть осуществлено за счет увеличения порога для приведения в действия сопел 15 для участков, на которых находятся металлические загрязнители 19, так что даже при наличии загрязнителя 19 участок не считается металлическим при управлении соплами 15, если только в последующий период работы на этом участке не будет размещен еще один незакрепленный металлический объект 8. Таким образом, порог, который задает предел для проведения различия между присутствием и отсутствием металла (или между разными видами металла) постоянно адаптируется во время работы устройства и сохраняется на основе положения координат x и y.
С течением времени в конвейерной ленте могут застревать новые загрязнители 19 или присутствующие загрязнители 19 могут освобождаться. Для адаптации к этому данных о свойствах ленты (фоновое изображение BGt), см. этап S17 на фиг. 5, данные о свойствах ленты (фоновое изображение BGt) обновляются относительно функции отличия Δ от текущих данных об электромагнитных свойствах (текущее изображение Imaget) согласно следующей формуле:
BGt=(1-Δ⋅α)⋅BGt-i+α⋅Δ⋅Imaget
С точки зрения визуального эффекта и в случае визуализации данных о свойствах ленты в виде изображения это означает, что постоянно присутствующие металлические объекты постепенно переходят в фоновое изображение с заданной скоростью α, тогда как редко появляющиеся металлические объекты с течением времени постепенно удаляются из изображения ленты.
В общем процессор 13 определяет различие между предыдущими данными о свойствах ленты и текущими данными об электромагнитных свойствах, собранными от электромагнитного датчика 9. Затем он постепенно обновляет данные о свойствах ленты с заданной скоростью α обучения. Таким образом, если на том же участке новый металлический объект присутствует несколько раз, он постепенно переходит в данные о свойствах ленты как вновь застрявший металлический загрязнитель 19. Для идентификации металлического объекта как нового металлического загрязнителя 19 необходимо, из соображений скорости обучения, чтобы обнаружение металлического объекта осуществлялось несколько раз на одном и том же участке. Тем самым исключается возможность случайного рассмотрения металлического объекта, который присутствует лишь в течение одного цикла транспортировки, как загрязнителя 19. Другими словами, из-за скорости обучения присутствие нового металлического загрязнителя 19 может вызывать увеличение величины, отражающей электромагнитную характеристику на этом участке от 0 (для неметаллического) с приращением на 1 в каждом цикле транспортировки. При достижении величины, равной 10, участок считается металлическим и соответственно увеличивается связанный с ним порог.
Фиг. 4a-4e отображают в визуально воспринимаемой форме постепенную адаптацию свойств конвейерной ленты после 0 циклов транспортировки (фиг. 4a), 10 циклов транспортировки (фиг. 4b), 20 циклов транспортировки (фиг. 4c), 35 циклов транспортировки (фиг. 4d) и 50 циклов транспортировки (фиг. 4e).
Как уже упоминалось, устройство для сортировки объектов в качестве блока процессора 13 может содержать блок 24 текущего контроля, служащий для текущего контроля данных о свойствах ленты и для определения степени загрязненности конвейерной ленты, и средство 26 индикации, показывающее пользователю степень загрязненности.
На фиг. 7 показано средство 26 индикации, показывающее пользователю, помимо прочей информации и параметров, загрязненность конвейерной ленты 1. В частности, средство 26 индикации представляет собой экран монитора, на котором может быть отображен, например, общий вид 27. Общий вид 27 демонстрирует графическое воспроизведение всей конвейерной ленты 1 вместе с загрязнителями 19. В пределах этого общего вида 27 кадр меньшего размера может показывать, какая увеличенная часть конвейерной ленты 1 подробно показана в окне 28, в котором подробно отображается часть конвейерной ленты 1 вместе с загрязнителями 19. Применительно к средству 26 индикации показанные и конвейерная лента 1 и загрязнители 19 являются графическим воспроизведениями одного и того же, однако это может быть прямая трансляция, показывающая выведенное изображение камеры. Кроме того, средство 26 индикации может содержать несколько клавиш 29, которые могут представлять собой реальные клавиши или графически показанные клавиши, нажатие которых осуществляется посредством указательного устройства (например, компьютерной мыши), или они могут представлять собой элементы ввода для ввода параметров управления для управления устройством и способом. Более того, средство 26 индикации может иметь ряд полей отображения, в которых показаны, например, параметры способа анализа и/или анализирующего устройства, обозначенные позицией 30, и полей, в которых показаны связанные с этими параметрами значения, которые обозначены позицией 31. Одним таким параметром может быть степень загрязненности, отображаемая, например, в виде процентного значения. Направление транспортировки может быть показано пользователю стрелкой 32. Специалисту понятно, что приведенное выше описание средства 26 индикации лишь в общих чертах поясняет примерную структуру. На практике существует много способов индикации для пользователя загрязненности и/или степени загрязненности. В общем, средство индикации может представлять собой подключенное к процессору средство визуальной или звуковой индикации, такое как монитор, дисплей, источник света или генератор звуковых сигналов. В этом варианте осуществления изобретения индикация степени загрязненности конвейерной ленты может осуществляться непрерывно или только при достижении определенной степени загрязненности, как, например, тогда, когда загрязненность конвейерной ленты загрязнителями превышает определенное пороговое значение или составляет определенный процент от общей площади поверхности транспортировки.
Несмотря на то, что в описанном варианте осуществления изобретения анализ объектов осуществляется для их сортировки, анализ может быть использован также по другому назначению, такому как классификация в целях осуществления неодинаковой обработки определенных объектов, например, в целях неодинакового окрашивания неодинаково классифицированных объектов.
Хотя в описанном варианте осуществления изобретения сканирование электромагнитных свойств объектов осуществляется посредством транспортировки (перемещения) объектов и их прохождения мимо электромагнитного датчика, очевидно, что объем изобретения также охватывает сканирование электромагнитных свойств путем перемещения электромагнитного датчика мимо анализируемых объектов (вдоль направления транспортировки) и временного останова конвейерной ленты или путем перемещения электромагнитного датчика мимо анализируемых объектов в дополнение к транспортировочному перемещению конвейерной ленты.
Изобретение детально проиллюстрировано на графических материалах и подробно описано выше, однако такие иллюстрацию и описание следует рассматривать как носящие пояснительный характер или как пример, а не как ограничивающие объем изобретения, и они не предполагают ограничение изобретения раскрытыми вариантами его осуществления. Сам по себе тот факт, что в различных зависимых пунктах формулы изобретения перечислены определенные меры, не указывает на невозможность дающего преимущества использования комбинации этих мер.
1. Способ анализа объектов (3) в зависимости от их электромагнитных свойств, причем способ включает этапы:
транспортировки (S13) анализируемых объектов (3) на конвейерной ленте (1);
сканирования (S14) электромагнитных свойств объектов (3) и конвейерной ленты (1) с помощью электромагнитного датчика (9), причем электромагнитные свойства конвейерной ленты (1) зависят от металлических загрязнителей (19), которые застряли в конвейерной ленте (1);
генерирования (S12, S17) данных о свойствах ленты, характеризующих электромагнитные свойства конвейерной ленты (1), и
анализ (S18) объектов в соответствии с отсканированными электромагнитными свойствами и данными о свойствах ленты.
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий этап сохранения сгенерированных данных о свойствах ленты в базе данных.
3. Способ по п. 1, где этап анализа представляет собой этап классифицирования объектов (3).
4. Способ по п. 3, где объекты (3) сортируют согласно их классификации на неметаллы и металлы, или сортируют на неметаллы и разные виды металлов, или сортируют на разные виды металлов.
5. Способ по п. 1, где данные о свойствах ленты генерируют с помощью процесса обучения, при котором данные о свойствах ленты определяют путем сравнения текущих отсканированных электромагнитных свойств с отсканированными электромагнитными свойствами одного или нескольких предыдущих циклов транспортировки конвейерной ленты (1).
6. Способ по п. 1, где данные о свойствах ленты генерируют путем адаптации (S17) данных о свойствах ленты сравнением (S15) электромагнитных свойств, выявленных на определенном участке электромагнитного датчика (9) в текущем цикле транспортировки в определенное время цикла, с электромагнитными свойствами того же участка в предыдущем цикле транспортировки в то же время цикла.
7. Способ по п. 6, где адаптация данных о свойствах ленты зависит от количества таких циклов транспортировки из числа определенного количества циклов транспортировки, в которых было установлено, что электромагнитные свойства конвейерной ленты (1), выявленные на определенном участке электромагнитного датчика (9) в определенное время цикла транспортировки, являются металлическими.
8. Способ по п. 3, дополнительно включающий этап:
назначения определенному участку электромагнитного датчика (9) в определенное время цикла транспортировки определенного классификатора, согласно которому осуществляют классификацию, при этом классификатор определяют по данным о свойствах ленты.
9. Способ по п. 1, где данные о свойствах ленты генерируют путем калибровки (S12), при которой конвейерная лента (1) проходит по меньшей мере один цикл транспортировки без транспортировки анализируемых объектов (3) и во время которой выявляют электромагнитные свойства конвейерной ленты (1) на ряде участков электромагнитного датчика (9) и для ряда моментов времени цикла транспортировки.
10. Способ по п. 1, дополнительно включающий этапы:
текущего контроля данных о свойствах ленты;
определения степени загрязненности конвейерной ленты (1); и
индикации для пользователя степени загрязненности.
11. Способ по одному из пп. 1-10, где осуществляют индикацию для пользователя в графическом виде степени загрязненности конвейерной ленты путем предоставления графического воспроизведения или изображения отдельной области конвейерной ленты (1) и отображения в этом воспроизведении или изображении загрязнителей (19) как областей в соответствии с их размером и местонахождением на конвейерной ленте (1).
12. Анализирующее устройство для анализа объектов в зависимости от их электромагнитных свойств, содержащее:
конвейерную ленту (1) для транспортировки анализируемых объектов (3);
электромагнитный датчик (9) для сканирования электромагнитных свойств объектов (3) и конвейерной ленты (1), причем электромагнитные свойства конвейерной ленты (1) являются зависимыми от металлических загрязнителей (19), которые застряли в конвейерной ленте (1);
вычислительный блок (22) для генерирования данных о свойствах ленты, характеризующих электромагнитные свойства конвейерной ленты (1), и
блок (23) анализа для анализа объектов в соответствии с отсканированными электромагнитными свойствами и данными о свойствах ленты.
13. Анализирующее устройство по п. 12, дополнительно содержащее память (25) для сохранения генерированных данных о свойствах ленты.
14. Анализирующее устройство по п. 12, где блок (23) анализа выполнен с возможностью классификации объектов (3).
15. Анализирующее устройство по п. 14, дополнительно содержащее сортировочное приспособление (15) для сортировки объектов (3) в соответствии с их классификацией на неметаллы и металлы, или на неметаллы и разные виды металлов, или на разные виды металлов.
16. Анализирующее устройство по п. 12, где вычислительный блок (22) выполнен с возможностью проведения процесса обучения, в котором данные о свойствах ленты определяют путем сравнения текущих отсканированных электромагнитных свойств с отсканированными электромагнитными свойствами одного или нескольких предыдущих циклов транспортировки конвейерной ленты (1).
17. Анализирующее устройство по п. 12, где вычислительный блок (22) выполнен с возможностью адаптации данных о свойствах ленты путем сравнения электромагнитных свойств, выявленных на определенном участке электромагнитного датчика (9) в текущем цикле транспортировки в определенное время цикла транспортировки, с электромагнитными свойствами того же участка в предыдущем цикле транспортировки в это же время цикла транспортировки.
18. Анализирующее устройство по п. 17, где адаптация данных о свойствах ленты зависит от количества тех циклов транспортировки из определенного числа циклов транспортировки, в которых установлено, что электромагнитные свойства конвейерной ленты (1), выявленные на определенном участке электромагнитного датчика (9) в определенное время цикла транспортировки, являются металлическими.
19. Анализирующее устройство по п. 12, где вычислительный блок (22) выполнен с возможностью назначения определенному участку электромагнитного датчика (9) в определенное время цикла транспортировки определенного классификатора, в соответствии с которым выполняется классификация объектов, причем классификатор определяется по данным о свойствах ленты.
20. Анализирующее устройство по п. 12, где электромагнитный датчик (9) содержит первую группу катушек (10) электромагнитного датчика металла.
21. Анализирующее устройство по п. 20, где катушки (10) электромагнитного датчика металла первой группы расположены вдоль линии (11) считывания, проходящей, по существу, перпендикулярно к направлению (4) транспортировки и, по существу, параллельно поверхности конвейерной ленты (1).
22. Анализирующее устройство по п. 21, где предоставлена вторая группа катушек (10) электромагнитного датчика металла, которые расположены вдоль линии (12), которая параллельна линии (11) считывания и дальше в направлении (4) транспортировки.
23. Анализирующее устройство по п. 22, где катушки (10) электромагнитного датчика металла первой группы смещены в направлении вдоль линии (11) считывания по отношению к катушкам (10) электромагнитного датчика металла второй группы.
24. Анализирующее устройство по п. 12, дополнительно содержащее в качестве сортировочного приспособления сопла (15) для сдувания отобранных объектов (8) в одну или несколько емкостей (6).
25. Анализирующее устройство по п. 12, содержащее блок (24) текущего контроля, предназначенный для текущего контроля данных о свойствах ленты и для определения степени загрязненности конвейерной ленты (1), и средство индикации, показывающее пользователю степень загрязненности.
26. Анализирующее устройство по одному из пп. 12-25, содержащее средство (26) индикации, предназначенное для индикации для пользователя в графическом виде загрязненности конвейерной ленты путем отображения графического воспроизведения или изображения отдельной области конвейерной ленты (1) и отображения в этом воспроизведении или изображении загрязнителей (19) в виде областей в соответствии с их размером и местонахождением на конвейерной ленте (1).
