[发明专利]用于分析和分选材料的系统

说明书

本发明涉及一种用于分析和分选材料(2)的系统(1)，所述系统包括进给器(10)、分选设备(50)、激光设备(30)、光谱仪(40)和控制器设备(60)，所述进给器用于将至少一个材料件沿着进给表面(15)朝向斜槽(20)的上部分(21)输送到斜槽的上部分上，所述光谱仪被配置成检测来自材料件(2)的发射并且产生与所述发射相对应的输出信号，所述控制器设备被配置成接收所述输出信号并且操作分选设备(50)。激光设备(30)和光谱仪(40)两者都设置在进给(15)表面下方的水平高度上。而且，激光设备(30)被配置成产生激光束(35)，当材料件(2)至少部分地从斜槽(20)突出或者已经从斜槽(20)经由斜槽(20)的下边缘(22)掉落而空降时，所述激光束可以入射在材料件(2)上。

技术领域

本发明总体上涉及分析和分选诸如玻璃、金属、塑料、纸等的任何材料的材料件的领域，并且更具体地涉及一种用于使用激光束分析和分选诸如铝碎料件的金属件的系统和方法。本申请要求于2016年11月28日向美国专利商标局提交的美国专利申请15/361,929的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于此。

背景技术

诸如玻璃、金属、塑料、纸等的材料经常作为具有不同化学成分的件的混合物来提供。例如，铝和镁金属件经常作为不同合金的混合物来提供。为了高效地使用这种金属件，例如，为了通过再熔化进行再循环，必要的是根据期望的组分(fraction)对具有不同成分的金属件的混合物分选。使用这些组分，具有限定的和期望的合金成分的期望的合金可以通过熔化组分来产生。因此，期望的是具有一种用于分析和分选材料的高效的系统和方法。

在国际申请公布WO2015/200111A1中，公开了一种批量取样和激光靶向系统以提供批量材料流的材料识别，所述批量取样和激光靶向系统包括：流动斜槽，所述流动斜槽具有进给器端部和输出端部，所述输出端部适于以一角度远离进给器端部延伸，使得流动斜槽处于倾斜状态并且批量材料流沿着流动斜槽重力地流动，所述流动斜槽具有基本凹形的构型，所述基本凹形的构型包括孔口，所述孔口布置在进给器端部远侧的流动斜槽的最大凹度点处；LIBS激光系统，所述LIBS激光系统布置成与孔口相邻并且被配置成将脉冲激光束通过孔口指引到流过流动斜槽的材料中，所述孔口的尺寸足以允许激光束穿过流动材料的各个颗粒和允许来自各个颗粒的辐射通过孔口传回；以及辐射检测设备，所述辐射检测设备布置成与孔口相邻并且适于收集从材料的各个颗粒发射的辐射，其中所述辐射检测设备通信地耦合到包括光谱仪和控制器的LIBS激光系统，所述光谱仪被配置成识别在斜槽中流动的各个颗粒的成分。然而，本发明人已经发现该系统是低效的，这是因为该系统在会被碎料堵塞的斜槽中需要孔口。

此外，在国际申请公布WO2011/154646A1中，公开了一种用于自动检查和/或分选的方法，以便在通量内基于化学成分分析和/或区分属于至少两个单独类别的对象。该方法包括：提供经过预定宽度的随机排列的对象的基本单层流；投射激光通量，所述激光通量在供对象穿过的分析区域内成形；收集检测信号并且使其成形，所述检测信号与由受激光通量影响的每个对象所输出的响应相对应；借助适应的分析设备与激光通量的投射同步地处理和评估所收集的和成形的检测信号，所述适应的分析设备使得能够将对象与对象之间区分。所述方法的特征在于还包括：将原始入射的激光通量分成多个准直的或聚焦的次级光束，并且同时地将所述多个准直的或聚焦的次级光束施加在间隔开的且分布在分析区域内的点处；并且同时地并行收集由每个次级光束与分析区域内的对象、项目或件接触所产生的检测信号。然而，本发明人认为所述方法对于分选碎料是低效的，这是因为不能高效地分选重叠在一起的或非常靠近在一起的对象。例如，本发明人已经发现，金属碎料件经常粘在一起，导致低效的分析和分选。此外，通过将激光通量分成多个次级光束，在每个件上的能量密度或能量随着时间的过去会变得太小而不能实施适当的元件分析。此外，尽管在权利要求书中提及，但是该文献没有描述以支持的方式将铝碎料实际分选到组分中，并且因此不适用于分选碎料金属件。

发明内容