[发明专利]有宽光谱光源的分拣装置及相应方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测产品中的不规则性的方法和分拣设备， 其中至少一束光束借助移动的反射镜被引向该产品，由此，该产品沿 特定方向移动通过检测区，这样，最好是横向移动越过产品的路径的 所述光束，至少部分地被所述产品散射和/或反射。该散射和/或反射 光被至少一个检测器检测，以表征该产品和分拣该产品。

背景技术

这种分拣设备例如被公开在现有技术文献US 6 864 970，US 4 723 659，EP 0 952 895和EP 1 012 582中。

在激光分拣装置中，产品按照不同的分拣原理被分拣，这些分拣 原理包含一组选择参数，例如吸收、荧光、散射或偏振状态。大多数 分拣原理是基于激光源的一组特定的分立的波长。

但是，许多适合分拣处理的非常特定的激光波长，市场上得不到， 或者该激光源体积庞大和/或昂贵和/或不可靠。此外，另一个问题是 把若干激光器组合在一个分拣系统中，这样既增加光学系统的复杂 性，还需要大批备用的激光光源。

当若干激光源被使用在一个分拣设备中时，这些激光源的光束被 组合成一个单一的光束。但是，大多数情形下，激光源光束的截面形 状互不相同。此外，许多激光光束有椭圆的截面，使把这些激光光束 组合成有一致和均匀截面的一个单一光束是极其困难的。对于分拣处 理的精度，投射到待分拣产品上的光束的截面有一致的截面并呈现光 频率的均匀分布，无论如何都是重要的。

激光光束投射到有不规则表面的产品上，会引起干涉现象。这尤 其是当产品表面中的不平整度的尺寸，与投射的激光光束波长有相同 尺寸时的情形。因此，在分拣装置的检测器上的由反射光束产生的结 果信号有受限制的精度。

再有，已有的激光分拣设备，带有固定的一组激光源，其光频率 是按待分拣产品的功能类型选定的。因此，特定激光分拣设备只可用 于分拣某种类型的产品和用于确定某种类型的缺陷或异样的物体。每 种分拣处理要求它自己的光频率。为了能让这种激光分拣设备适合分 拣其他类型产品，是十分麻烦的，因为要分拣这类其他产品需要别的 光频率。

分拣设备也可配备白光宽带源，例如高强度放电灯(HID灯)， 诸如氙灯泡。用这些宽带源的问题在于产生的光有低的空间相干性和 亮度，以及非常低的耦合到光纤的效率。此外，HID灯的使用还受有 关预热时间和再点火时间的制约。

用宽带灯泡作光源的分拣设备不能给出满意的效果，因为该光源 有低的功率和低的分辨率。

激光分拣设备还有缺点是，只有有限数量特定波长的激光源是可 用的，或者是某些波长的激光源用于分拣设备中是过于庞大或昂贵 的。现有激光分拣设备的另一个缺点在于不同类型激光器要求分开的 和特定的电子设备和电源等等这一事实。再一个缺点是，需要大量的 特殊光学装置，诸如把多束激光束组合成一束光束的二向色反射镜， 以及在操作时激光束不对准的可能性。

用光纤引导激光束的激光分拣设备在多色分拣应用中存在多模 的问题。再一个缺点是常规单模光纤的有限带宽(工作窗口)。

发明内容

本发明一般涉及分拣设备领域，尤其涉及分拣装置中的光学扫描 系统，更详细地说，是涉及宽带分拣装置。在这样的分拣设备中，光 束被引向待分拣的产品，并投射在这些产品上。反射光被检测，并基 于该检测的光来分拣产品或表征产品。

在本文中，术语宽带分拣意思是一种分拣处理，它使用分布在宽 光谱范围上的波长集合，诸如紫外和可见，又诸如可见和近红外，又 诸如紫外、可见和红外。

此外，本发明一般涉及光子晶体光纤与分拣装置的组合使用，该 分拣装置例如是食品分拣机械，例如是光学扫描系统，例如是用于扫 描产品如食品和塑料，例如是用于淘汰奇特的物体，又诸如是用于按 质量例如油和水的含量分拣。

本发明一般涉及白光光源，更具体地，是涉及在分拣装置中白光 光源，例如宽带光源的使用。

本发明特别涉及有光波导宽带超连续光谱光源的分拣装置，例如 在光子晶体光纤中产生的超连续光谱。

本发明还涉及有光波导系统的分拣装置，所述系统包括光纤，并 且具体是由环形单模光纤构成。

本发明还涉及使用环形单模光纤来引导光进入分拣设备的聚焦 系统。