[发明专利]用于光学分类机的多层反射背景

说明书

本发明涉及至少在两个波长范围内与由分类机进行分类的产品匹配的光学分类机的背景，一个波长范围通常由可见光谱中的一种颜色来表示，而另一个波长范围通常在红外光谱中。

本发明所用类型的一种典型的分类机是一般在食品等工业中用于分选可换(fungible)产品的高速分类机。例如，通过重力给料使单个食用豆沿陡斜的通道或斜槽滑下，再由这种机器分类以从标准豆中分离出“低于标准”的豆。术语“低于标准”适用于那些在一个或多个辐射波段中预先设定的合格“颜色”色调范围之外的豆，在某些情况中这些波段是在可见光谱之外。在最简单的情况中，物品由单个光谱中的色调或色度的变化进行分类，包括黑白色度或灰度。这种分类过程称作单色分类，因为只观测单个辐射频谱。在更复杂的光学彩色分类操作中，流动物品的分类是确定何时一个物品在两个辐射波段的任何一个中反射了不合格的辐射量。这种分类过程称作双色分类。很明显，如果需要可以采用两个以上的辐射波段。

以上大概描述的那种类型的光学分类机采用的传感器包括一个或多个光探测器，比如光电二极管。光探测器被放置用来通过透光窗口观测被照明的产品流。产品流在光学传感器和背景之间经过，背景的颜色或色度和具有标准颜色或色度的产品流相匹配，这样只有产品颜色或色度的变化才会引起检测事件。照明来自直接照到产品流上的一个或多个灯，使得在一个或多个辐射波段中对标准产品观测到标准反射率，而在这些波段中对低于标准的产品观测到低于标准的反射率。

分类机还包括位于一个或多个传感器下游的喷射机构，由传感器检测所产生的电信号起动。当检测到低于标准的物品或产品时，恰好在低于标准的产品和喷射机构对准时产生电信号，并起动喷射器。因此，从探测的时刻到喷射的时刻有非常小的延时。典型的喷射机构通常是空气喷射器。

如上所述，产品流在背景前经过，而背景具有对整个工作过程很关键的颜色或色度，其中在传感器所观测的波长或波段中在检测时所述背景的颜色或色度必须和标准产品相匹配。通常其实现方法是对背景仔细上色，使背景干燥后再运行机器，或者分析背景的颜色或色度是否合格。对于双色分类，背景必须在两个波段中对反射特性是合格的，而这实际上不可能由偶然的观测来区别，特别是当这些波段之一是在红外光谱而不是可见光谱中时。这种过程要消耗很多时间，而且这种试错技术仍可导致和合格的辐射范围不完全匹配的结果，而反过来这正是随后所述的本发明想要完成的。也就是说，由于产品的材料和背景的支撑材料(通常是金属)的不同，在可见光谱和红外光谱二者中的颜料的反射率很少在这些光谱中和产品一直完全匹配。

一种典型产品在其表面下的结构对红外光谱范围如何反应或反射是很重要的，而这种产品的表面情况对可见光谱范围如何反射是重要的。例如，试图用颜料深浅的混合来只处理背景的表面，就不考虑背景表面下的材料或衬底材料如何反射红外光谱范围。采用不同颜色光投射到背景上。如描述于1993年11月30日授予William C.Long的U.S.patent 5,263,732，仍未考虑反射表面下的材料的情况。

因此，本发明的一个特点是提供一种用于分类机的改进背景，它具有分层结构，其第一层在短波长范围内对反射光有响应，而第二层在长波长范围内对穿过第一层并从第二层反射回的反射光有响应。

本发明的另一个特点是提供一种用于分类机的改进背景，它具有分层结构，其第一层在可见光谱范围对反射光有响应，而第二层在不可见的红外光谱范围对穿过第一层并从第二层反射回的反射光有响应。

本发明还有一个特点是提供一种上述类型的用于分类机的改进的分层背景，其中第一层是塑料叠层，薄膜或透明带，而第二层是不同的材料，比如木/胶基底。

根据本发明的背景改进的工作是结合用于在较小可换物品流中对这些产品进行分类的机器的电光观察台而进行的。通常，这种使用该背景改进的机器是双色分类机，至少有一个观察台相对于产品通道对准，以使在预先选定的可见光范围内的光和在预先选定的不可见红外光谱范围内的辐射波照射到其中的产品流。灯源通常和滤波器结合以产生所需的、和被分类产品已知的反射响应有关的双色辐射。即，正常或合格的产品已知可在每个预选的光谱范围内反射高于各自的脱开级(triplevel)。不过，不合格产品的反射不高于至少一个脱开级，这会对不合格产品产生一个喷射信号。这种分类机的工作过程在本领域中是熟知的。

背景是很重要的，因为它被选来在每个双色光谱范围内和合格产品匹配。这样，当没有产品流过或在产品间有间隙时，不会产生喷射信号。