DE102010022455A1

DE102010022455A1 - Method and apparatus for recognizing an object containing a target mineral

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Publication number: DE102010022455A1
Application number: DE102010022455A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: OPTOSORT GmbH
Current assignee: OPTOSORT GmbH
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2011-12-08
Also published as: EP2392414A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen eines ein Zielmineral enthaltenden mineralischen Objektes (14) aus einem sich im freien Fall befindlichen Schüttgutstrom (16) aus einer Vielzahl von Objekten (14) verschiedener Materialien, wobei die an einem vorbestimmten Bereich des Schüttgutstromes (16) vorbei fallenden Objekte (14) mit Licht beaufschlagt werden und wobei dass von den Objekten (14) zurückkommende Licht von einer Zeilen- oder Matrixkamera (24) erfasst und einer Auswerteeinheit (26) zugeführt wird. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen eines Zielminerals der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem signifikante Unterschiede zwischen dem Ziel- und dem Fremdmaterial auftreten, um eine zuverlässige Unterscheidung zu erreichen, wird dadurch erreicht, dass die Objekte (14) mit IR-Licht, vorzugsweise mit NIR-Licht beaufschlagt werden, dass das IR-Licht mittels eines Filters derart gefiltert wird, dass nur ein vorbestimmter Frequenzbereich des IR-Lichtes durchgelassen wird, dass der vorbestimmte Frequenzbereich demjenigen Frequenzbereich entspricht, in dem das vom Zielmineral zurückgesandte IR-Licht eine höhere Lichtintensität aufweist, als das zurückgesandte IR-Licht der anderen Materialien, dass das derart gefilterte IR-Licht von der Zeilen- oder Matrixkamera (24) erfasst und der Ausweerteeinheit (26) zugeführt wird und dass die Auswerteeinheit (26) ein Signal aussendet, sobald die Lichtintensität des erfassten IR-Lichtes einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt.The invention relates to a method and a device for recognizing a mineral object (14) containing a target mineral from a free-flowing bulk material flow (16) from a large number of objects (14) made of different materials, the object being located at a predetermined area of the bulk material flow (16) passing objects (14) are exposed to light and the light coming back from the objects (14) is captured by a line or matrix camera (24) and fed to an evaluation unit (26). A method and a device for recognizing a target mineral of the type mentioned at the beginning, in which significant differences occur between the target and the foreign material, in order to achieve a reliable differentiation, is achieved in that the objects (14) with IR light , preferably subjected to NIR light, that the IR light is filtered by means of a filter in such a way that only a predetermined frequency range of the IR light is let through, that the predetermined frequency range corresponds to that frequency range in which the IR light returned by the target mineral has a higher light intensity than the returned IR light of the other materials, that the IR light filtered in this way is detected by the line or matrix camera (24) and fed to the evaluation unit (26) and that the evaluation unit (26) sends out a signal as soon as the light intensity of the detected IR light exceeds a predetermined limit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines ein Zielmineral enthaltenden Objektes aus einem sich im freien Fall befindlichen Schüttgutstrom aus einer Vielzahl von Objekten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, eine Vorrichtung hierfür gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 4 und ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10.The present invention relates to a method for detecting an object containing a target mineral from a free-flowing bulk flow of a plurality of objects according to the preamble of claim 1, a device therefor according to the preamble of claim 4 and a method of manufacturing the device according to the preamble of claim 10.

Bei der Förderung von Mineralien, beispielsweise von Edelsteinen, Borsten (Colemanit), Talkum oder dergleichen, im Tagebau oder im Rahmen eines unterirdischen Bergwerkes werden bei ihrem Abbau meistens andere, unerwünschte Materialen, wie zum Beispiel andere Mineralien, Steine oder sonstige Fremdstoffe mitgefördert. Das gewonnene Material wird für die weitere Verarbeitung bis zu einer vorher bestimmten Größe von typischer Weise 0,5 mm bis 350 mm Durchmesser zerkleinert. Bis zu diesem Zeitpunkt liegt das gesuchte Zielmaterial und der Fremdstoff in einer Mischung als Schüttgut vor, wobei auch Objekte vorkommen, die teilweise Fremdstoffe und teilweise das Zielmineral aufweisen. Beim Fremdstoff unterscheidet man zwischen unbrauchbarem Taubgestein und wirtschaftlich verwertbaren Mineralien. Für eine wirtschaftliche Weiterverwertung der Zielmineralien müssen nun zunächst einmal diejenigen Objekte aus dem bergmännisch geförderten Material herausgetrennt werden, die vollständig oder teilweise aus dem Zielmineral bestehen.In the mining of minerals, such as gemstones, bristles (Colemanit), talc or the like, in the open pit or in the context of an underground mine are usually other unwanted materials, such as other minerals, rocks or other impurities promoted in their degradation. The recovered material is crushed for further processing to a predetermined size, typically 0.5 mm to 350 mm diameter. Up to this point in time, the target material and the foreign substance sought are present in a mixture as bulk material, whereby objects are also present which have partly foreign substances and partly the target mineral. In the case of foreign matter, a distinction is made between unusable peat and economically exploitable minerals. For an economic reuse of the target minerals, it is first necessary to separate out those objects from the mined material that consist entirely or partially of the target mineral.

Hierzu ist aus der DE 195 04 932 A1 bekannt, die geförderten Objekte mittels eines Förderbandes einer Sortiereinheit zuzuführen, wobei die Objekte über die gesamte Breite des Förderbandes verteilt und dort vereinzelt sind, und wobei die Objekte einen Schüttgutstrom bilden, der sich beim Verlassen des Förderbandes in einem freien Fall befindet. Diese im Schüttgutstrom frei fallenden Objekte werden mit sichtbarem Licht beaufschlagt und dass von den Objekten reflektierte Licht besitzt dann eine bestimmte Farbe welche von entsprechenden Kamaras erfasst wird. Mittels einer Auswerteeinheit werden dann die empfangenen Farben dahin gehend ausgewertet, an welcher Stelle des Schüttgutstromes ein ein Zielmineral aufweisendes Objekt vorhanden ist. Dieses Objekt wird dann mit einer entsprechend kurzzeitig aktivierten Luftdüse aus dem Schüttgutstrom herausgeblasen und in einem bereitgestellten Behälter gesammelt.This is from the DE 195 04 932 A1 known to feed the conveyed objects by means of a conveyor belt to a sorting unit, wherein the objects are distributed over the entire width of the conveyor belt and separated there, and wherein the objects form a flow of bulk material, which is on leaving the conveyor belt in a free fall. These objects falling freely in the flow of bulk material are exposed to visible light and the light reflected by the objects then has a certain color which is detected by corresponding camels. By means of an evaluation unit, the received colors are then evaluated to determine at which point of the bulk material stream a target mineral exhibiting object is present. This object is then blown out of the bulk flow with a correspondingly activated air nozzle and collected in a container provided.

Um dieses Verfahren wirtschaftlich durchführen zu können, müssen die Zielmineralien eine signifikant andere Farbe des Lichtes reflektieren, als die Fremdmaterialien. Weil die einzelnen Farbunterschiede nicht immer sehr groß sind, ist für die Durchführung des Verfahrens eine entsprechend saubere Umgebungsluft erforderlich, da zum Beispiel Staub, Wasserdampf oder andere Verunreinigungen in der Luft das Erkennen der jeweiligen Farbe erschweren.To make this process economical, the target minerals must reflect a significantly different color of light than the foreign materials. Because the individual color differences are not always very large, a correspondingly clean ambient air is required for the implementation of the method, since, for example, dust, water vapor or other impurities in the air make it difficult to recognize the respective color.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen eines Zielminerals der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem signifikante Unterschiede zwischen dem Ziel- und dem Fremdmaterial auftreten, um eine zuverlässige Unterscheidung zu erreichen.Based on this, the object of the present invention is to provide a method and an apparatus for detecting a target mineral of the type mentioned at the outset in which significant differences between the target and the foreign material occur in order to achieve reliable differentiation.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Erkennungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 4 und ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 10 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Verfahren und dieser Vorrichtung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.As a technical solution to this problem, a detection method according to the invention with the features of claim 1, a device with the features of claim 4 and a manufacturing method with the features of claim 10 is proposed. Advantageous developments of this method and this device can be found in the respective subclaims.

Ein nach dieser technischen Lehre ausgeführtes Verfahren und eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Vorrichtung haben den Vorteil, dass beim Einsatz von Infrarotlicht, insbesondere von NIR-Licht mit einer Wellenlänge von 800 nm bis 10.000 nm, jedes Mineral ein individuelles IR-Licht emmitiert, welches für jedes Mineral eine typische Spektraleigenschaft aufweist. Somit können anhand der Spektraleigenschaften Rückschlüsse dahingehend gezogen werden, um welches Mineral es sich handelt. Gleichzeitig besitzen die Spektrallinien der einzelnen der einzelnen Minerale an unterschiedlichen Stellen sogenannten Peaks, das heißt Wellenlängen besonderer hohen Lichtintensität. Geht man nun hin und wählt eine Wellenlänge aus, in der das Zielmineral einen Peak aufweist, während die anderen im Schüttgutstrom vorkommenden Materialien in diesem Bereich keinen Peak aufweisen, so kann aufgrund des Vorhandenseins dieses Peaks in dem bestimmten Wellenlängenbereich darauf geschlossen werden, dass es sich hierbei um das Zielmineral handelt. Durch das Filtern des IR-Lichtes wird gewährleistet, dass lediglich der gewünschte Wellenlängenbereich von der Kamera erfasst wird, so dass das Vorhandensein einer hohen Lichtintensität auch das Vorhandensein des Zielminerals indiziert.A method carried out according to this technical teaching and a device designed according to this technical teaching have the advantage that when using infrared light, in particular NIR light with a wavelength of 800 nm to 10,000 nm, each mineral emits an individual IR light, which has a typical spectral property for each mineral. Thus, based on the spectral properties can be drawn conclusions as to which mineral it is. At the same time, the spectral lines of the individual minerals at different points have so-called peaks, that is, wavelengths of particular high light intensity. Going now and choosing a wavelength in which the target mineral has a peak, while the other occurring in the bulk material materials in this area have no peak, it can be concluded that it is due to the presence of this peak in the particular wavelength range this is the target mineral. The filtering of the IR light ensures that only the desired wavelength range is detected by the camera, so that the presence of a high light intensity also indicates the presence of the target mineral.

Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, dass die Kamera lediglich feststellen muss, ob an einem bestimmten Ort innerhalb des Schüttgutstromes eine hohe Lichtintensität vorliegt, um zu indizieren, dass es sich hierbei um ein Zielmineral handelt. Eine derartige binäre Situation liefert leicht erkennbare Signale, so dass ein solches Erkennungssystem auch in einer staub- oder wasserdampfbelastenden Umgebung eingesetzt werden kann. Hieraus ergibt sich unter anderem, dass derartige Erkennungssysteme auch unter Tage in der Mine eingesetzt werden können mit dem Ergebnis, dass die nicht benötigten Fremdstoffe vor Ort belassen und gar nicht erst zu Tage gefördert werden brauchen, was wiederum zu einer erheblichen Einsparung von Förderkosten führt.In simple terms, this means that the camera only needs to determine if there is high light intensity at a particular location within the bulk flow to indicate that it is a target mineral. Such a binary situation provides easily recognizable signals, so that such a recognition system can also be used in a dust or steam-polluting environment. It follows, inter alia, that such detection systems can be used underground in the mine with the result that leave the unneeded foreign matter on site and not at all Days, which in turn leads to a significant saving in production costs.

Durch den Einsatz einer Zeilen- oder Matrixkamera ist es möglich, einen breiten Schüttgutstrom quasi Online zu erfassen und dennoch zu erkennen, an welcher Stelle innerhalb des Schüttgutstromes das Zielmineral vorliegt. Aufgrund der erkannten Position des Zielminerals wird dann beispielsweise eine Druckluftdüse an der gewünschten Stelle aktiviert, um das das Zielmineral enthaltende Objekt aus dem Schüttgutstrom heraus in einen gesonderten Behälter zu befördern.By using a line or matrix camera, it is possible to capture a broad flow of bulk material quasi online and still recognize at what point within the bulk material flow, the target mineral is present. On the basis of the recognized position of the target mineral, a compressed-air nozzle is then activated at the desired location, for example, in order to convey the object containing the target mineral from the bulk material stream into a separate container.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Filter innerhalb der Kamera zwischen dem Objektiv und dem lichtempfindlichen Sensor angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass auch hier ein Verschmutzen des Filters vermieden wird, da sich dieser innerhalb des Kameragehäuses befindet.In an advantageous embodiment, the filter is arranged inside the camera between the objective and the photosensitive sensor. This has the advantage that also here a contamination of the filter is avoided, since this is located inside the camera body.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Frequenzbereich nicht größer als 50 nm, vorzugsweise jedoch nur 30 nm, auszubilden. Es hat sich gezeigt, dass ein derart enger Frequenzbereich ausreicht, um den Peak im Spektralbereich des Zielminerals zu erfassen. Ein weiterer Vorteil dieses engen Frequenzbereiches besteht darin, dass unerwünschte Nebenpeaks nicht erfasst werden.In a preferred embodiment, it has proven to be advantageous to form the frequency range not greater than 50 nm, but preferably only 30 nm. It has been found that such a narrow frequency range is sufficient to detect the peak in the spectral range of the target mineral. Another advantage of this narrow frequency range is that unwanted secondary peaks are not detected.

Idealerweise wird der Frequenzbereich durch Bestimmen der Halbwertbreite des Peaks festgelegt. Die Halbwertbreite ist derjenige Bereich des Peaks, bei dem die Hälfte der maximalen Lichtintensität des Peaks erreicht ist.Ideally, the frequency range is determined by determining the half width of the peak. The half-width is that area of the peak at which half the maximum light intensity of the peak is reached.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle als Quarzröhrenlichtquelle ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch eine linienförmige Lichtquelle zum Einsatz kommt, die ihr Licht zumindest über einen größeren Teil der Breite des Schüttgutstromes ausstrahlt.In a particularly preferred embodiment, the light source is designed as a quartz tube light source. This has the advantage that in this way a linear light source is used, which emits its light at least over a larger part of the width of the bulk material flow.

In einer ganz bevorzugten Ausführungsform werden zwei oder auch vier derartige Quarzröhrenlichtquellen eingesetzt, die um den Schüttgutstrom herum angesiedelt sind.In a very preferred embodiment, two or even four such quartz tube light sources are used, which are located around the bulk material flow around.

In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform sind vier Lichtquellen um den Schüttgutstrom herum angeordnet, wobei zwei Lichtquellen oberhalb und zwei Lichtquellen unterhalb der Kameraebene vorgesehen sind, und wobei zwei Lichtquellen diesseits und zwei Lichtquellen jenseits des Schüttgutstromes vorgesehen sind. Damit einher geht auch der Einsatz von zwei verschiedenen Kameras, damit der Schüttgutstrom sowohl diesseits, als auch auf der anderen Seite kameratechnisch erfasst wird. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch auch derartige Objekte den Zielmineralien zugeordnet werden, die nur teilweise aus Zielmineral bestehen und deren anderer Teil aus einem Fremdmaterial besteht. Beim Einsatz nur einer einzigen Kamera bestünde die Gefahr, dass nur das Fremdmaterial detektiert wird, so dass dieses Objekt nicht erkannt und somit nicht wirtschaftlich genutzt werden kann.In another preferred embodiment, four light sources are arranged around the bulk material flow, with two light sources above and two light sources below the camera plane, and two light sources on this side and two light sources beyond the bulk material flow. This is accompanied by the use of two different cameras, so that the bulk material flow is captured on both sides of the camera as well as on the other side. This has the advantage that, as a result, such objects are also assigned to the target minerals, which only partially consist of target minerals and whose other part consists of a foreign material. When using only a single camera, there is a risk that only the foreign material is detected, so that this object can not be detected and thus can not be used economically.

Beim Einsatz von drei oder vier Kameras, vorzugsweise in einer Ebene um den Schüttgutstrom herum, wird die Präzision der Erkennung entsprechend weiter erhöht.When using three or four cameras, preferably in a plane around the bulk flow, the accuracy of the detection is further increased accordingly.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle so ausgebildet, das diese polarisiertes Licht einer einstellbaren Schwingungsebene aussendet. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch der Kontrast der Lichtsignale erhöht wird, so dass eine noch bessere Erkennung möglich ist. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Schwingungsebene dem jeweiligen Erkennungsvorgang anzupassen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.In a further preferred embodiment, the light source is designed to emit this polarized light of an adjustable vibration level. This has the advantage that in this way the contrast of the light signals is increased, so that an even better recognition is possible. It has proven to be advantageous to adapt the vibration level to the respective detection process in order to achieve optimum results.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung kann nicht nur bei Edelsteinen wie Diamanten oder dergl. oder Talkum eingesetzt werden, sondern auch bei Borsten (Bohrsalz) wie z. B. Colemanit oder anderen Mineralien, die infrarotaktiv sind.The inventive method and apparatus of the invention can be used not only for gemstones such as diamonds or the like. Or talc, but also in bristles (drilling salt) such. Colemanite or other minerals that are infrared active.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen.Further advantages of the method and the device according to the invention will become apparent from the accompanying drawings and the embodiments described below.

Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:Likewise, according to the invention, the above-mentioned features and those which are still further developed can be used individually or in any desired combinations with one another. The mentioned embodiments are not to be understood as an exhaustive list, but rather have exemplary character. Show it:

1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht; 1 a schematic representation of the device according to the invention in side view;

1 die Vorrichtung gemäß 1 in Frontansicht. 1 the device according to 1 in front view.

In den 1 und 2 ist in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Erkennen eines ein Zielmineral enthaltenden Objektes dargestellt, wobei eine Vielzahl von Objekten unterschiedlicher Materialien über entsprechende Förderbänder 10, 12 zugeführt werden. Auf diesen Förderbändern 10, 12 ist eine Vielzahl von Objekten 14 angeordnet, die sich über die gesamte Breite des Förderbandes 10, 12 verteilen. Die einzelnen Objekte 14 können eine Größe bis zu 350 mm im Durchmesser aufweisen, können aber auch nur ein Durchmesser von 0,5 mm haben. Dabei sind die Objekte 14 auf den Förderbändern 10 und 12 derart sortiert, dass nur Objekte ähnlicher Größe gleichzeitig zum Einsatz kommen, wobei die Streuung Faktor 3 nicht übersteigen sollte.In the 1 and 2 is a schematic representation of an apparatus for detecting an object containing a target mineral, wherein a plurality of objects of different materials via corresponding conveyor belts 10 . 12 be supplied. On these conveyor belts 10 . 12 is a variety of objects 14 arranged over the entire width of the conveyor belt 10 . 12 to distribute. The individual objects 14 can have a size up to 350 mm in diameter, but can only have a diameter of 0.5 mm to have. Here are the objects 14 on the conveyor belts 10 and 12 sorted in such a way that only objects of similar size are used simultaneously, whereby the dispersion should not exceed factor 3.

Am Ende des Förderbandes 12 fallen die einzelnen Objekte 14 in einem Schüttgutstrom 16 von diesem herunter und befinden sich fortan im freien Fall. Dabei verläuft der Schüttgutstrom einer Krümmungs- oder Parabellinie, deren Verlauf stark von der Geschwindigkeit der Objekte 14 und der Neigung des Förderbandes 12 abhängt.At the end of the conveyor belt 12 fall the individual objects 14 in a bulk flow 16 from this down and are from now on in free fall. Here, the bulk flow of a curvature or parabola line, the course of which greatly depends on the speed of the objects 14 and the inclination of the conveyor belt 12 depends.

In einem gewissen Abstand vom Förderband 12 ist ein vorbestimmter Bereich 18 ausgewählt, um den herum vier Nahinfrarotlicht (NIR-Licht) ausstrahlende Lichtquellen 20 angeordnet sind. Dabei sind zwei Lichtquellen 20 oberhalb und zwei Lichtquellen 20 unterhalb des vorbestimmten Bereiches angeordnet, während zwei Lichtquellen 20 rechts und zwei Lichtquellen 20 links neben dem Schüttgutstrom 16 angeordnet sind.At a certain distance from the conveyor belt 12 is a predetermined range 18 selected to emit light sources around four near infrared (NIR) light sources 20 are arranged. There are two light sources 20 above and two light sources 20 arranged below the predetermined range, while two light sources 20 right and two light sources 20 to the left of the bulk material flow 16 are arranged.

Orthogonal zum vorbestimmten Bereich 18 ist eine virtuelle Kameraebene 22 vorgesehen, in der zwei Zeilen- oder Matrixkameras 24 vorgesehen sind. Im Inneren der Kamera 24 ist zwischen dem Objektiv und dem lichtempfindlichen Sensor ein hier nicht dargestellter Filter eingebaut. Beide Kameras 24 sind mit einer Auswerteeinheit 26 verbunden, die wiederum mit einer hier nicht näher dargestellten Evaluierungseinheit verbunden ist. Die Evaluierungseinheit ist an eine Anzahl von Düsen 28 angeschlossen, mit denen ausgewählte Objekte 14 aus dem Schüttgutstrom 16 herausbefördert werden können.Orthogonal to the predetermined area 18 is a virtual camera layer 22 provided in the two line or matrix cameras 24 are provided. Inside the camera 24 is installed between the lens and the photosensitive sensor a filter not shown here. Both cameras 24 are with an evaluation unit 26 connected, which in turn is connected to an evaluation unit not shown here. The evaluation unit is connected to a number of nozzles 28 connected with which selected objects 14 from the bulk material flow 16 be transported out.

Die Evaluierungseinheit wertet die von der Auswerteeinheit 26 kommenden Signale dahingehend aus, an welcher Stelle der Breite des Schüttgutstromes 16 sich ein ein Zielmaterial enthaltendes Objekt 14 befindet und aktiviert die dazugehörige Düse 28, so dass das Zielobjekt 14 aus den Schüttgutstrom 16 herausgeblasen und in einem Behälter 30 gesammelt wird. Alle anderen Objekte 14 passieren die Düsen 28 und fallen in einen weiteren Behälter 32.The evaluation unit evaluates those of the evaluation unit 26 coming signals to the effect, at which point of the width of the bulk material flow 16 itself an object containing a target material 14 is located and activates the associated nozzle 28 so that the target object 14 out of the bulk flow 16 blown out and in a container 30 is collected. All other objects 14 the nozzles pass 28 and fall into another container 32 ,

Das Verfahren zum Erkennen eines ein Zielmineral enthaltenden Objektes 14 wird nachfolgend näher beschrieben: Mineralien, wie beispielsweise Diamanten, Borste, Colemanit, Talkum oder dergleichen sind infrarotaktiv. Das heißt, diese Mineralien werden durch den Empfang von IR-Licht, insbesondere NIR-Licht angeregt und emmitieren ein eigenes IR-Licht mit einem individuellen Spektralverlauf. Das heißt, jedes Mineral imitiert NIR-Licht mit Peaks (Wellenbereiche hoher Lichtintensität) in einem anderen Wellenlängenbereich. Folglich kann man durch Erstellen einer Spektralanalyse herausfinden, in welchem Wellenlängenbereichen, z. B. Colemanit, Peaks, also Stellen hoher Lichtintensität, aufweist. Führt man eine solche Spektralanalyse für alle oder fast alle Mineralien und andere Materialien innerhalb eines Schüttgutstromes durch, so lässt sich durch eine Differenzanalyse ein Wellenlängenbereich finden, in dem nur das Zielmineral, hier Colemanit, ein Peak aufweist, während die anderen Mineralien in diesem Wellenlängenbereich eben kein oder zumindest kein signifikantes Peak aufweisen. Ist ein solcher Wellenlängenbereich gefunden, so wird ein Filter, insbesondere ein Bandpassfilter erstellt, der ausschließlich den gefundenen Wellenlängenbereich des NIR-Lichtes hindurchlässt.The method of recognizing an object containing a target mineral 14 is described in more detail below: Minerals such as diamonds, bristles, colemanite, talc or the like are infrared active. That is, these minerals are excited by the reception of IR light, in particular NIR light and emit their own IR light with an individual spectral profile. That is, each mineral mimics NIR light with peaks (high-intensity wavelength regions) in another wavelength range. Thus, by making a spectral analysis, one can find out in which wavelength ranges, e.g. B. Colemanit, peaks, ie high light intensity points, has. Performing such a spectral analysis for all or almost all minerals and other materials within a bulk flow, then a wavelength range can be found by differential analysis, in which only the target mineral, here colemanite, has a peak, while the other minerals in this wavelength range even have no or at least no significant peak. If such a wavelength range is found, then a filter, in particular a bandpass filter is created, which passes only the found wavelength range of the NIR light.

Es versteht sich, dass eine solche Spektralanalyse nicht zwingend für alle Mineralien des Schüttgutstromes durchgeführt werden muss, jedoch erhöht sich die Präzision der Sortierung umso mehr Mineralien durch Spektralanalyse erfasst werden. Auch ist es möglich, dass im Schüttgutstrom neben Mineralien (kristalline Struktur) andere Materialien, wie z. B. anorganische Stoffe, Stoffe mit amorphen Strukturen, Kunststoffe oder dergleichen, vorhanden sind. Auch hier gilt, das Vorhergesagte analog, d. h. für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nicht schädlich, wenn im Schüttgutstrom andere Fremdmaterialien als Minerale vorkommen, jedoch erhöht es die Sortierqualität, wenn auch diese anderen Materialien infrarotaktiv sind oder vorher auf andere Art und Weise aussortiert werden.It goes without saying that such a spectral analysis does not necessarily have to be carried out for all minerals of the bulk material flow, however, the precision of the sorting increases as more minerals are detected by spectral analysis. It is also possible that in bulk flow in addition to minerals (crystalline structure) other materials such. As inorganic substances, substances with amorphous structures, plastics or the like, are present. Here, too, the same applies as before, d. H. it is not detrimental to carrying out the process according to the invention if other foreign materials than minerals occur in the bulk material flow, but it increases the sorting quality, even if these other materials are infrared-active or are sorted out in other ways beforehand.

Die zu untersuchenden Objekte 14 werden von einem Förderband 12 herantransportiert und verlassen das Förderband 12 in einem freien Fall. In einer Kameraebene 22 ist auf jeder Seite des Schüttgutstromes 16 je eine Kamera 24 angeordnet. In dieser Kamera 24 ist der hier nicht näher dargestellte Filter zwischen dem Objektiv und dem lichtempfindlichen Sensor der Kamera 24 angeordnet.The objects to be examined 14 be from a conveyor belt 12 transported and leave the conveyor belt 12 in a free fall. In a camera level 22 is on each side of the bulk flow 16 one camera each 24 arranged. In this camera 24 is not shown here filter between the lens and the photosensitive sensor of the camera 24 arranged.

Das von den Lichtquellen 20 ausgestrahlte IR-Licht trifft von beiden Seiten auf den Schüttgutstrom 16 in einem vorbestimmten Bereich 18, wobei die einzelnen Objekte 14 des Schüttgutstromes 16 aus vier verschiedenen Richtungen mit IR-Licht beaufschlagt werden. Dabei emmitieren die Objekte 14 jeweils ein individuelles IR-Licht, welches von den Kameras 24 erfasst wird. Durch das Ausfiltern des IR-Lichtes bis auf einen kleinen Wellenlängenbereich von vorzugsweise 30 nm, maximal jedoch 50 nm wird erreicht, dass die Kamera 24, falls vorhanden, nur den Peak des Zielminerals als hellen Lichtpunkt wahrnimmt. Das heißt, für jeden Ort im vorbestimmten Bereich 18 des Schüttgutstromes 16 kann die Kamera 24 mittels des Lichtsensors feststellen, ob dort Licht vorhanden ist oder nicht, weshalb über die Auswerteeinheit 26 sehr zuverlässig festgestellt werden kann, ob sich an der betreffenden Stelle ein Zielmineral enthaltendes Objekt befindet oder auch nicht.That from the light sources 20 radiated IR light hits the bulk material flow from both sides 16 in a predetermined area 18 , where the individual objects 14 of the bulk material flow 16 be exposed from four different directions with IR light. At the same time the objects emit 14 each an individual IR light, which from the cameras 24 is detected. By filtering out the IR light to a small wavelength range of preferably 30 nm, but a maximum of 50 nm is achieved that the camera 24 if present, perceives only the peak of the target mineral as a bright spot of light. That is, for every location in the predetermined area 18 of the bulk material flow 16 can the camera 24 Use the light sensor to determine whether there is light or not, which is why the evaluation unit 26 it can be determined very reliably whether or not there is an object containing target mineral at the point in question.

Beim Einsatz einer Zeilen- oder Matrixkamera ist es möglich, den Schüttgutstrom 16 zeilen- oder matrixweise abzutasten und durch das binäre Erkennungssystem ist es leicht möglich, einen bestimmten Punkt auf den lichtempfindlichen Sensor einen bestimmten Punkt innerhalb des Schüttgutstromes zuzuordnen, so dass die Evaluierungseinheit die entsprechende Düse 28 aktivieren kann, um das Zielobjekt 14 aus dem Schüttgutstrom 16 herauszublasen. When using a line or matrix camera, it is possible to control the flow of bulk material 16 scan by line or matrix and by the binary recognition system, it is easily possible to assign a certain point on the photosensitive sensor a certain point within the bulk flow, so that the evaluation unit the corresponding nozzle 28 can activate to the target object 14 from the bulk material flow 16 blow out.

Der Wellenlängenbereich bestimmt sich nach der Größe und dem Verlauf des Peaks, wobei der Anfang und das Ende des Wellenlängenbereiches demjenigen Punkt entspricht, an dem der Peak gerade noch die Hälfte seiner Lichtintensität aufweist.The wavelength range is determined by the size and the course of the peak, with the beginning and the end of the wavelength range corresponding to the point at which the peak has just half its light intensity.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19504932 A1 [0003]

Claims

Method for detecting an object containing a target mineral ( 14 ) from a free-flowing bulk material flow ( 16 ) from a large number of objects ( 14 ) of different materials, wherein the at a predetermined range of the bulk material flow ( 16 ) passing objects ( 14 ) are exposed to light and whereby that of the objects ( 14 ) returning light from a line or matrix camera ( 24 ) and an evaluation unit ( 26 ), characterized in that the objects ( 14 ) are applied with IR light, preferably with NIR light, that the IR light is filtered by a filter such that only a predetermined frequency range of the IR light is transmitted, that the predetermined frequency range corresponds to the frequency range in which the from Target light returned IR light has a higher light intensity than the returned IR light of the other materials that the thus filtered IR light from the line or matrix camera ( 24 ) and the evaluation unit ( 26 ) and that the evaluation unit ( 26 ) emits a signal as soon as the light intensity of the detected IR light exceeds a predetermined limit.

A method according to claim 1, characterized in that as infrared light near-infrared light (NIR light) is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the camera ( 24 ) the returned IR light of the entire, predetermined range ( 18 ) detected.

Device for detecting an object containing a target mineral ( 14 ) from a free-flowing bulk material flow ( 16 ) from a large number of objects ( 14 ) of different materials, with a predetermined range of the bulk material flow ( 16 ) light source ( 20 ), with a line or matrix camera ( 24 ) for capturing the of the objects ( 14 ) returning light and with an evaluation unit ( 26 ) for evaluating the detected light, characterized in that the light source ( 20 ) IR light, preferably NIR light, emits a filter which transmits only a predetermined frequency range of the IR light, the predetermined frequency range corresponding to the frequency range in which the IR light returned by the target mineral has a higher light intensity , as the returned IR light of the other materials.

Apparatus according to claim 4, characterized in that in a plane around the predetermined area two, three or four cameras ( 24 ), preferably arranged equidistantly.

Device according to one of claims 4 to 5, characterized in that the filter is designed as a bandpass filter.

Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the filter has a frequency range of the IR light of at most 50 nm, preferably 30 nm.

Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the light source ( 20 ) is formed as a quartz tube light source.

Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that the light source ( 20 ) emits polarized light of an adjustable vibration plane.

Method for producing a device for detecting an object containing a target mineral ( 14 ) from a free-flowing bulk material flow ( 16 ) from a large number of objects ( 20 ) of different materials, in particular according to one of claims 4 to 9, with the following steps: A: performing in each case a spectral analysis for essentially all minerals contained in the bulk material; B: making a difference analysis and determining a frequency range in which the target mineral emits IR light with a higher light intensity than the IR light emitted by the other minerals; C: Providing a filter that passes only the detected frequency range of the IR light; D: providing a photosensitive device that determines the light intensity of the detected IR light; and E: providing an evaluation unit ( 26 ).

Method according to claim 10, characterized, that the following step follows at step D: F: Determine the half width of the peak and set this half width as the frequency range.

Method according to one of claims 10 to 11, characterized in that step E is carried out as follows: E1: providing an evaluation unit ( 26 ), which determines the light intensity of the detected IR light, compares this value with a predetermined threshold and sends a signal as soon as the limit is exceeded.