EP2938443A1 - Verfahren zum erkennen und klassifizieren von elektromagnetisch detektierbaren teilen, insbesondere von fördergutteilen in einem schüttgut - Google Patents

Verfahren zum erkennen und klassifizieren von elektromagnetisch detektierbaren teilen, insbesondere von fördergutteilen in einem schüttgut

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EP2938443A1
EP2938443A1 EP13827001.2A EP13827001A EP2938443A1 EP 2938443 A1 EP2938443 A1 EP 2938443A1 EP 13827001 A EP13827001 A EP 13827001A EP 2938443 A1 EP2938443 A1 EP 2938443A1
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EP
European Patent Office
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bulk material
sensor
signal
electromagnetic
coil
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EP13827001.2A
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French (fr)
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EP2938443B1 (de
Inventor
Steven SCHOLZ
Alexander Braun
Oliver Gurok
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Devolute Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft
Original Assignee
Devolute Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft
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Publication date
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/344—Sorting according to other particular properties according to electric or electromagnetic properties

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting and classifying electromagnetically detectable parts, in particular articles to be conveyed in a bulk material, with the steps: approximation of the sensor arrangement to the electromagnetically detectable part by carrying out a relative movement between the sensor arrangement and the electromagnetically detectable part, until this is located in the sensor region of the sensor arrangement, wherein the sensor arrangement has at least one electromagnetic sensor which has at least one exciter coil for emitting an electromagnetic exciter field and at least one detector coil; Impinging the excitation coil with a time-dependent excitation current; Measuring a time-dependent signal induced in the detector coil; Evaluate the signal to determine the electromagnetic properties of the electromagnetically detectable part.
  • the following steps are carried out: provision of a bulk material stream; Conveying the stream of bulk material along a sensor arrangement and through the sensor region of the sensor arrangement, the sensor arrangement having at least one electromagnetic sensor which has at least one exciter coil for emitting an electromagnetic exciter field and at least one detector coil; Impinging the excitation coil with a time-dependent excitation current; Measuring a time-varying signal current induced in the detector coil; Evaluating the signal current to determine the electromagnetic properties of a portion of the stream of bulk material located in the sensor region of the sensor assembly.
  • a method is known, for example, from EP 1 940 564 B1.
  • the excitation coil of a special sensor arrangement which in addition to the exciter coil has two mutually offset and oppositely wound detector coils, subjected to an alternating current and thus generates an electromagnetic exciter field.
  • the electrical signal induced by the exciter field in the detector coils is measured and evaluated. Due to the oppositely wound detector coils and by suitable difference signal formation only results from a significantly deviating zero total signal when the field of the exciter coil is distorted by a portion of the flow of bulk material, namely, when electromagnetically detectable counseler pass the sensor area of the sensor, ie other such with para-, dia-, ferro-, ferri- or antiferromagnetic properties.
  • the object of the invention is to provide a method with which electromagnetically detectable parts, in particular items to be conveyed in a flow of bulk material, can be classified particularly easily and accurately.
  • classifying is understood to mean the determination of characteristic electromagnetic properties of, for example, a material to be conveyed in a bulk material flow, by means of which the product to be conveyed is subsequently assigned to a specific substance class.
  • metallic substances can be separated from non-metallic substances, or noble metals from base metals.
  • certain types of stainless steel can be separated from each other on the basis of the electromagnetic properties. In a simple embodiment, this classification leads to a decision that a conveyed material is to be discharged from the bulk material flow or not.
  • the method can detect a characteristic electromagnetic property of a material.
  • the exciter current is generated by superimposing a plurality of sinusoidal waveforms of different frequencies, wherein the frequencies of the plurality of sinusoidal waveforms are each integer multiples of a common fundamental frequency.
  • the temporal course of the exciter current is thereby a superimposition of several sinusoidal courses of different frequencies.
  • the exciting field generated and emitted by the at least one excitation coil also represents a superimposition of the multiple sinusoidal courses of different frequencies.
  • the invention is based on the recognition that the classification of e.g. contained in a bulk flow, responsive to the excitation field counselguter can be particularly easily done when the electromagnetic response is determined not only at a frequency but at several different frequencies. While this can be done by different exciter field shapes, such as e.g. by a Dirac pulse, a white noise, or a continuous tuning of the excitation frequency as a sweep or chirp signal, it has been found that an excitation field designed according to the invention can be handled particularly well both in the generation and in the evaluation.
  • the invention will be discussed below with reference to an application for the classification of conveyed goods and explained to allow the sorting of the conveyed goods by means of the classification.
  • the method is more generally usable, e.g. also in measuring instruments, e.g. Portable measuring devices that only serve to obtain measurement results without being integrated into a sorting system.
  • the excitation field (or the underlying exciting current) is preferably generated by the so-called direct digital synthesis (DDS).
  • DDS direct digital synthesis
  • values stored in a memory are read out in a fixed time sequence and converted into an analog voltage signal via a digital-to-analog converter, which is then converted via an analogue voltage signal Amplifier arrangement is supplied as excitation current to the excitation coils. After reading out a defined number of values, the value sequence is read again from the beginning. In this case, unavoidable power losses occur in the amplifier arrangement, which pollute the entire sensor arrangement as waste heat.
  • the efficiency of the amplifier arrangement ie the ratio of the useful power to the power loss, not only depends on the quality of the amplifier arrangement, but also substantially on the waveform of the excitation current.
  • the efficiency is higher, the lower the crest factor of the signal (or of the exciting current), wherein the crest factor is defined as the ratio of the peak value to the rms value of the signal curve. This is essentially due to the fact that only the real parts of the complex signal curves contribute to the net output, while the power losses also contribute to the imaginary parts, which cancel each other out on a temporal average.
  • the sinusoidal waveforms to the individual frequencies are out of phase with each other, the crest factor of the overall signal at the same power in the individual frequency components can be reduced, whereby the efficiency of the amplifier arrangement increases and the heat load of the sensor arrangement is reduced.
  • phase shift ⁇ of the individual sinusoidal courses relative to the course of the fundamental frequency corresponds to either 0 ° or 180 °. This limitation of the possible phase shifts simplifies the optimization of the signal to achieve the lowest possible crest factor. At the same time this ensures that the start value of the total signal at startup is always zero, so that disturbing signal peaks when "switching on" can be avoided.
  • the phase shifts ⁇ of the individual sinusoidal curves are selected so that the resulting total signal has a crest factor of less than 3, preferably less than 2.5. At these crest factors, the efficiency of the amplifier arrangement is sufficiently high to avoid an undesirably high heat load on the sensor arrangement.
  • the product (90 ° x (S (n-1)) gives either + 90 ° or -90 °, since the Rudin-Shapiro series is composed only of the numbers 1 and -1.
  • this easily calculated formula gives a total signal with the crest factor less than 3.
  • the number of superimposed frequencies ie the individual sinusoidal curves of different frequencies, which are summed up to form the excitation signal, can in principle be chosen freely. If according to a further preferred embodiment of the invention, the number of superimposed frequencies is an integer power of 2, the result is a maximum crest factor of 2, which allows a very favorable efficiency of the amplifier arrangement.
  • the common fundamental frequency of the frequency components between 100 Hz and 10 kHz, preferably at 1 kHz. This frequency range, with reasonable switching and computational effort, provides good results in the detection and classification of the conveyed material parts of the bulk material that respond to electromagnetic fields
  • the number of superposed frequencies is 64.
  • the individual frequency components are separated from one another in a frequency analysis, and the amplitude and / or phase position are determined for these frequency components.
  • the evaluation of the induced signal comprises a fast Fourier transformation (FFT).
  • FFT fast Fourier transformation
  • the sampling rate of the analog-to-digital converter is an integer multiple of the output rate of the digital-to-analog converter and the number of output values is selected to an integral power of 2, the computational resolution of the fast Fourier Transformation are particularly well exploited
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a plant for sorting bulk material
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a sensor arrangement for use in a method according to the invention
  • FIG. 3 shows an exemplary circuit arrangement for use in a method according to the invention
  • Fig. 5 the phase and amplitude spectrum of the exciting current in an embodiment of the invention
  • FIG. 1 shows a plant 10 for sorting bulk material 15, 15 ', 15 ", 16, 16', 16", which is transported in the form of a bulk material flow 13 on a first conveyor belt 12 in a conveying direction.
  • the first conveyor belt 12 is deflected around a roller 27.
  • the bulk material falls 15, 15 ', 15 ", 16, 16', 16” from the first conveyor belt 12 and falls under the influence of its inertia on a second conveyor belt 42, which the bulk material 16, 16 ', 16 " ab vitamint.
  • the bulk material consists of different materials 15, 15 ', 15 "and 16, 16', 16", which are to be sorted out in the sorting system.
  • a tuyere 24 is arranged, which is supplied controlled by a valve 26 from a compressed air source 34, and upon opening of the valve 26 a falling bulk material part 15 'deflects so that it over a separating vertex 36 away on a third conveyor belt 40, which discharges the bulk material part 15 "separately, in order to ensure a clean separation of the different bulk material parts 15, 15 ', 15", 16, 16', 16 ", the bulk material flow 13 is preferably supplied as a singly isolated stream
  • additional separating means such as comb rollers or the like may be required for fibrous bulk material.
  • the control of the valve 26 is effected by a controller 20, which receives signals from a sensor assembly 14 which is arranged in the region of the first conveyor belt 12, below the conveyor belt and in the conveying direction in front of the guide roller 27.
  • a speedometer 29 is additionally provided on the roller 27, for example a protractor.
  • a drive signal for the valve 26 is generated when the sensor assembly 14 detects the presence of a
  • This signal takes into account a certain delay time to take into account the transit time of the bulk material part 15 'from the sensor area via the deflection roller 27 to before the tuyere 24.
  • the duration of the delay depends on the speed of the conveyor belt 12 and possibly also on the nature of the bulk material 15' , So, for example, for light bulk goods 15 'wait a higher delay than heavy bulk goods.
  • the sensor arrangement 14 is used to detect and distinguish the different materials that make up the bulk material and is shown schematically in FIG.
  • an excitation coil 102 is arranged, which generates upon application of a time-dependent excitation current via terminals 1 12 an electromagnetic alternating field.
  • a detector coil 104 is arranged, which is surrounded by the excitation coil 102.
  • the alternating electromagnetic field generated by the exciting coil 102 induces in the Detector coil 104, an electrical signal that can be tapped via terminals 1 14, for example as a signal voltage or as a signal stream.
  • the generation of the excitation current for the application of the exciter coil 102 and the evaluation of the signal of the detector coil 104 is effected by a circuit arrangement 106, which communicates the result of the evaluation to the controller 20.
  • a suitable sensor arrangement is described, for example, in EP 1 940 546 B1, to the contents of which reference is hereby made.
  • a plurality of transverse to the conveying direction of the bulk material arranged side by side sensor arrangements may be provided.
  • the electrical signal induced in the detector coil 104 is in turn fed via the terminals 114 to a measuring amplifier 205, which converts the signal into a voltage and is supplied to an analog-to-digital converter 206. This converts the voltage into a digital signal, which is evaluated by the processor 202.
  • the arrangement of the coils 102,104 acts as a transformer, so that the time course of the excitation current and the induced signal are the same. Only when the field generated by the excitation coil 102 is influenced by a bulk material part 15, 15 ", 15", 16, 16 ', 16 ", a significant deviation of the temporal courses of excitation current and induced signal results, both in a phase shift and may be in an amplitude change, which is done by the processor
  • the values of the signal curve may preferably be stored in an FPGA and this directly drive the analog-to-digital converter.
  • a processor in the strict sense is then not needed.
  • the preprocessing and first evaluation of the digital signal from the analog-to-digital converter ie the FFT and other calculations
  • detector coil 104 or a detector coil pair
  • two or more detector coils or detector coil pairs may be provided in order to increase the resolution capability.
  • a corresponding sensor arrangement is described in EP 1 940 546 B1, to which reference is expressly made in this regard.
  • the temporal course of the excitation current corresponds to a superimposition of sinusoidal curves of different frequencies, wherein the frequencies respectively correspond to integer multiples of a common fundamental frequency.
  • electromagnetic fields of these frequencies are simultaneously generated, the influence of which can be evaluated by the bulk material separated from each other and so.
  • Statements about conductivity, size, humidity etc. of the bulk material allow.
  • FFT fast Fourier transform
  • FIG. 1 An exemplary course of the exciter current according to an embodiment of the invention is shown in FIG.
  • the time is plotted on the abscissa and the output voltage of the digital-to-analog converter 203 in volts is plotted on the ordinate.
  • the number of frequency components should also correspond to an entire power of 2, in the present example 64 sinusoidal signals of different frequency were superimposed. This results in a fundamental frequency of 1 kHz frequency components of 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz ... to 64 kHz, which can be easily processed with simple electronics.
  • the sampling of the induced signal can, for example, be carried out at an easily manageable sampling frequency of approximately 1 MHz. This corresponds to a 16-fold oversampling of the highest frequency component, so that disturbing aliasing effects are almost impossible.
  • phase position for all superimposed frequency components relative to one another is selected to be either 0 ° or 180 °.
  • This phase position brings another advantage in the FFT analysis. As a rule, this works with a cosine function and as a result delivers phases of approximately + 90 ° or -90 °, depending on the respective phase shift of the induced signal relative to the exciting current. In these phases, unavoidable rounding errors of the FFT analysis may, on average, cancel out, while e.g.
  • the calculated phases may be e.g. subsequently be offset back to the original phases 0 ° or 180 ° by an offset.
  • the temporal course of the excitation current has a low crest factor (crest factor).
  • crest factor crest factor
  • reactive currents are reduced, which contribute only to the power loss, but not to the signal power.
  • a large signal energy can be transported at a relatively low maximum value of the signal. It has been found that the crest factor should be below 3, preferably below 2.5.
  • amplitudes and phase angles of the individual frequency components can be varied.
  • a surprisingly good crest factor of 2 is achieved in the illustrated example by determining the phases of the frequency components based on the Rudin-Shapiro series and the number of frequency components is a power of 2.
  • the Rudin-Shapiro series is a series of the numbers +1 and -1, where the nth value S (n) of the series is determined by how many times the bit sequence 1 1 occurs in the binary representation of the number n.
  • the resulting amplitude and phase spectrum of the excitation current is shown in the two diagrams of FIG.
  • the frequencies of the sinusoidal oscillations constituting the exciting signal are given in kHz, while along the ordinate of the lower diagram, the respective phase position is shown in degrees [°] (+ 90 ° or -90 °).
  • the diagram already shows the phase angles that result when using a cosine-based FFT analysis, ie either -90 ° or + 90 °.
  • the amplitudes of the individual frequency components in mV are plotted along the ordinate of the upper diagram in FIG.
  • the amplitudes are chosen in the illustrated example so that all 64 sine signals of the 64 different frequencies occur in the excitation signal with the same signal amplitude.

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen und Klassifizieren von elektromagnetisch detektierbaren Teilen, insbesondere von Fördergutteilen in einem Schüttgut, mit den Schritten: Bereitstellen eines Stromes (13) von Schüttgut (15,15',15",16,16\16"); Fördern des Stromes (13) von Schüttgut an einer Sensoranordnung (14) entlang und durch den Sensorbereich der Sensoranordnung (14) hindurch, wobei die Sensoranordnung (14) wenigstens einen elektromagnetischen Sensor aufweist, welcher wenigstens eine Erregerspule (102) zur Aussendung eines elektromagnetischen Erregerfeldes und wenigstens eine Detektorspule (104) aufweist; Beaufschlagen der Erregerspule (102) mit einem zeitabhängigen Erregerstrom; Messen eines in der Detektorspule (104) induzierten zeitabhängigen elektrischen Signales; Auswerten des Signale, um die elektromagnetischen Eigenschaften eines Abschnitts des Stroms (13) von Schüttgut zu ermitteln, der sich im Sensorbereich der Sensoranordnung (14) befindet, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Erregerstrom durch eine Überlagerung mehrerer sinusförmiger Verläufe verschiedener Frequenzen erzeugt wird, wobei die Frequenzen der mehreren sinusförmigen Verläufe jeweils insbesondere ganzzahlige Vielfache einer gemeinsamen Grundfrequenz sind.

Description

Verfahren zum Erkennen und Klassifizieren von elektromagnetisch detektierbaren Teilen, insbesondere von Fördergutteilen in einem Schüttgut
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen und Klassifizieren von elektromagnetisch detektierbaren Teilen, insbesondere von Fördergutteilen in einem Schüttgut, mit den Schritten: Annäherung der Sensoranordnung an das elektromagnetisch detektierbare Teil durch Ausführen einer Relativbewegung zwischen der Sensoranordnung und dem elek- tromagnetisch detektierbaren Teil, bis dieses sich im Sensorbereich der Sensoranordnung befindet, wobei die Sensoranordnung wenigstens einen elektromagnetischen Sensor aufweist, welcher wenigstens eine Erregerspule zur Aussendung eines elektromagnetischen Erregerfeldes und wenigstens eine Detektorspule aufweist; Beaufschlagen der Erregerspule mit einem zeitabhängigen Erregerstrom; Messen eines in der Detektorspule indu- zierten zeitabhängigen Signales; Auswerten des Signales, um die elektromagnetischen Eigenschaften des elektromagnetisch detektierbaren Teiles zu ermitteln.
Bezogen auf das Erkennen und Klassifizieren von Fördergutteilen in einem Schüttgut werden folgende Schritte ausgeführt: Bereitstellen eines Schüttgutstromes; Fördern des Stromes von Schüttgut an einer Sensoranordnung entlang und durch den Sensorbereich der Sensoranordnung hindurch, wobei die Sensoranordnung wenigstens einen elektromagnetischen Sensor aufweist, welcher wenigstens eine Erregerspule zur Aussendung eines elektromagnetischen Erregerfeldes und wenigstens eine Detektorspule aufweist; Beaufschlagen der Erregerspule mit einem zeitabhängigen Erregerstrom; Messen eines in der Detektorspule induzierten zeitabhängigen Signalstroms; Auswerten des Signalstroms, um die elektromagnetischen Eigenschaften eines Abschnitts des Stroms von Schüttgut zu ermitteln, der sich im Sensorbereich der Sensoranordnung befindet. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel aus der EP 1 940 564 B1 bekannt. In dem dort beschriebenen Verfahren wird die Erregerspule einer speziellen Sensoranordnung, die zusätzlich zu der Erregerspule zwei zueinander versetzt angeordnete und gegensinnig gewundene Detektorspulen aufweist, mit einem Wechselstrom beaufschlagt und erzeugt somit ein elektromagnetisches Erregerfeld. Das durch das Erregerfeld in den Detektorspulen induzierte elektrische Signal wird gemessen und ausgewertet. Durch die gegensinnig gewundenen Detektorspulen und durch geeignete Differenzsignalbildung ergibt sich nur dann ein von Null signifikant abweichendes Gesamtsignal, wenn das Feld der Erregerspule durch einen Teil des Stroms von Schüttgut verzerrt wird, nämlich dann, wenn elektromagnetisch detektierbare Fördergutteile den Sensorbereich des Sensors passieren, also unter anderem solche mit para-, dia-, ferro-, ferri- oder antiferromagnetischen Eigenschaften. Durch das bekannte Verfahren ist es möglich, die Anwesenheit und den Ort eines das elektromagnetische Erregerfeld beeinflussenden Fördergutteils im Schüttgut zu ermitteln, wenn das Fördergutteil mit dem Schüttgutstrom am Sensor entlang und durch dessen Sensorbereich hindurch gefördert wird. Es ist auch möglich, aus dem Sensorsignal Materialeigenschaften zu extrahieren. Es ist dazu aber ein hoher mathematischer und rechnerischer Aufwand erforderlich. Es wäre daher wünschenswert, den genannten Sensor dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Erkennung und Klassifizierung elektromagnetisch detektierbarer Fördergutteile vereinfacht wird.
Es ist auch möglich, mit einer solchen Sensoranordnung generell ein Erkennen und eine Klassifizierung von elektromagnetisch detektierbaren Teilen vorzunehmen, die z.B. an die Sensoranordnung herangeführt werden, oder an die die Sensoranordnung herangeführt wird. Die Sensoranordnung ist also nicht auf die Verwendung in einer Sortiereinrichtung beschränkt. Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem elektromagnetisch detektierbare Teile, insbesondere Fördergutteile in einem Schüttgutstrom, besonders leicht und genau klassifiziert werden können. Unter dem Begriff Klassifizieren wird im Sinne der Erfindung die Bestimmung von charakteristischen elektromagnetischen Eigenschaften z.B. eines Fördergutteiles in einem Schüttgutstrom verstanden, anhand derer das Fördergutteil anschließend einer bestimmten Stoffklasse zugeordnet wird. So können z.B. in einer Abfall- oder Shreddermaterialsortieranlage metallische Stoffe von nichtmetallischen Stoffen getrennt werden, oder edle Metalle von unedlen Metallen. Ebenso können anhand der elektromagnetischen Eigenschaften bestimmte Edelstahlsorten voneinander getrennt werden. In einer einfachen Ausgestaltung führt diese Klassifizierung zu einer Entscheidung, dass ein Fördergutteil aus dem Schüttgutstrom auszuschleusen ist oder nicht. Generalisiert und unabhängig von einer Anwendung in der Sortiertechnik kann mit dem Verfahren eine charakteristische elektromagnetische Eigenschaft eines Materials erfasst werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 1. Erfindungsgemäß wird der Erregerstrom durch eine Überlagerung mehrerer sinusförmiger Verläufe verschiedener Frequenzen erzeugt, wobei die Frequenzen der mehreren sinusförmigen Verläufe jeweils insbesondere ganzzahlige Vielfache einer gemeinsamen Grundfrequenz sind. Der zeitliche Verlauf des Erregerstroms ist dadurch eine Überlagerung mehrerer sinusförmiger Verläufe verschiedener Frequenzen. Entsprechend stellt das von der wenigstens einen Erregerspule erzeugte und emittierte Erregerfeld ebenfalls eine Überlagerung der mehreren sinusförmigen Verläufe verschiedener Frequenzen dar.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Klassifizierung der z.B. in einem Schüttgutstrom enthaltenen, auf das Erregerfeld ansprechenden Fördergutteile besonders einfach erfolgen kann, wenn das elektromagnetische Ansprechverhalten nicht nur bei einer Frequenz, sondern bei mehreren verschiedenen Frequenzen ermittelt wird. Während dies durch unterschiedliche Erregerfeldformen erfolgen kann, wie z.B. durch einen Dirac-Impuls, ein weißes Rauschen, oder ein kontinuierliches Durchstimmen der Anregungsfrequenz als Sweep- oder Chirp-Signal, hat sich herausgestellt, dass ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Erregerfeld sowohl in der Erzeugung als auch in der Auswertung besonders gut handhabbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend schwerpunktmäßig in Bezug auf eine Anwendung für die Klassifizierung von Fördergutteilen diskutiert und erläutert, um mittels der Klassifizierung eine Sortierung der Fördergutteile zu ermöglichen. Das Verfahren ist aber genereller einsetzbar, z.B. auch in Messgeräten, z.B. portablen Messgeräten, die lediglich der Gewinnung von Messergebnissen dienen, ohne in eine Sortieranlage integriert zu sein.
Das Erregerfeld (bzw. der zugrundeliegende Erregerstrom) wird bevorzugt durch die sogenannte direkte digitale Synthese (DDS) erzeugt. Dafür werden z.B. in einem Speicher abgelegte Werte in fester zeitlicher Abfolge ausgelesen und über einen Digital-Analog- Wandler in ein analoges Spannungssignal gewandelt, welches anschließend über eine Verstärkeranordnung als Anregungsstrom den Erregerspulen zugeführt wird. Nach Auslesen einer definierten Anzahl von Werten, wird die Wertefolge erneut von Vorne ausgelesen. Dabei entstehen in der Verstärkeranordnung unvermeidbare Leistungsverluste, welche als Abwärme die gesamte Sensoranordnung belasten. Der Wirkungsgrad der Verstärkeranordnung, also das Verhältnis der Nutzleistung zur Verlustleistung, hängt nicht nur von der Qualität der Verstärkeranordnung, sondern auch wesentlich von der Signalform des Erregerstroms ab. Der Wirkungsgrad ist dabei um so höher, je niedriger der Scheitelfaktor (Crest-Faktor) des Signals ist (bzw. des Erregerstroms), wobei der Scheitelfaktor als das Verhältnis des Scheitelwerts zum Effektivwert des Signalverlaufs definiert ist. Dies liegt im wesentlichen darin begründet, dass zu der Nutzleistung nur die realen Anteile der komplexen Signalverläufe beitragen, während zur Verlustleistung auch die imaginären Anteile, die sich im zeitlichen Mittel gegenseitig aufheben, einen Beitrag leisten.
Wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die sinusförmigen Verläufe zu den einzelnen Frequenzen gegeneinander phasenverschoben sind, lässt sich der Scheitelfaktor des Gesamtsignals bei gleicher Leistung in den einzelnen Frequenzanteilen vermindern, wodurch der Wirkungsgrad der Verstärkeranordnung erhöht und die Wärmebelastung der Sensoranordnung reduziert wird.
In einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht dabei die Phasenverschiebung φ der einzelnen sinusförmigen Verläufe gegenüber dem Verlauf der Grundfrequenz entweder 0° oder 180°. Durch diese Einschränkung der möglichen Phasenverschiebungen wird die Optimierung des Signals zum Erreichen eines möglichst kleinen Scheitelfaktors vereinfacht. Gleichzeitig ist dadurch sichergestellt, dass der Startwert des Gesamtsignals bei Inbetriebnahme immer Null ist, wodurch störende Signalspitzen beim„Einschalten" vermieden werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Phasenverschiebungen φ der einzelnen sinusförmigen Verläufe so gewählt, dass das resultierende Gesamtsignal einen Scheitelfaktor von weniger als 3, bevorzugt weniger als 2,5 aufweist. Bei diesen Scheitelfaktoren ist der Wirkungsgrad der Verstärkeranordnung ausreichend hoch, um eine unerwünscht hohe Wärmebelastung der Sensoranordnung zu vermeiden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Phasenverschiebungen φ der einzelnen sinusförmigen Verläufe nach der Formel φη = 90° + (90° x S(n-1 )) bestimmt, wobei n der Quotient der jeweiligen Frequenz und der Grundfrequenz ist, und S(n) der n-te Wert der Rudin-Shapiro-Reihe ist. Das Produkt (90° x (S(n-1 )) ergibt entweder +90° oder -90°, da die Rudin-Shapiro-Reihe nur aus den Zahlenwerten 1 und -1 aufgebaut ist.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass diese leicht zu berechnende Formel ein Gesamtsignal mit dem Scheitelfaktor kleiner 3 ergibt. Die Anzahl der überlagerten Frequenzen, also der einzelnen sinusförmigen Verläufe unterschiedlicher Frequenz, die zur Bildung des Erregersignals aufsummiert werden, kann im Prinzip frei gewählt werden. Wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Anzahl der überlagerten Frequenzen eine ganzzahlige Potenz von 2 ist, so ergibt sich ein maximaler Scheitelfaktor von 2, welcher einen sehr günstigen Wirkungsgrad der Verstärkeranordnung ermöglicht.
In einer besonders gut handhabbaren Ausgestaltung der Erfindung liegt die gemeinsame Grundfrequenz der Frequenzanteile zwischen 100 Hz und 10 kHz, bevorzugt bei 1 kHz. Dieser Frequenzbereich bietet bei vertretbarem Schaltungs- und Rechenaufwand gute Ergebnisse bei der Erfassung und Klassifizierung der auf elektromagnetische Felder ansprechenden Fördergutteile des Schüttgutes
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzahl der überlagerten Frequenzen 64.
Zur Auswertung des vom Erregerfeld induzierten elektrischen Signals, also des in der oder in den Detektorspulen induzierten Stroms und/oder der darin induzierten Spannung, werden in einer Frequenzanalyse dessen einzelne Frequenzanteile voneinander separiert, und zu diesen Frequenzanteilen die Amplitude und/oder Phasenlage bestimmt. Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst dazu die Auswertung des induzierten Signals eine schnelle Fourier-Transformation (FFT). Durch Anwendung dieser mathematischen Standardmethode können die genannten Werte besonders einfach ermittelt werden. Denkbar ist auch die Anwendung von Weiterentwicklungen der normalen FFT, wie die sog.„pruned FFT" oder„sparse FFT". Vereinfacht gesagt, werden dort die Fourier-Transformierten interessierender Frequenzanteile berechnet. Das spart Rechenleistung und bringt somit Kosten- und Energieeinsparung. Wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers ein ganzzahliges Vielfaches der Ausgaberate des Digital-Analog- Wandlers ist und die Anzahl der Ausgabewerte zu einer ganzen Potenz von 2 gewählt wird, kann die rechnerische Auflösung der schnellen Fourier-Transformation besonders gut ausgenutzt werden
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Anlage zur Sortierung von Schüttgut;
Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel für eine Sensoranordnung zur Anwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren;
Fig. 3: eine beispielhafte Schaltungsanordnung zur Anwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren;
Fig. 4: den zeitlichen Verlauf des Erregerstroms in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 5: das Phasen- und Amplitudenspektrum des Erregerstroms in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Ohne Beschränkung der allgemeinen Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt nachfolgend eine detaillierte Beschreibung eines Anwendungsbeispiels, nämlich der Einsatz des Verfahrens bei der Klassifizierung von Fördergutteilen in einem Fördergutstrom zum Zwecke der gezielten Erfassung und Ausschleusung gewünschter Fraktionen aus dem Fördergutstrom anhand der mit dem Verfahren möglichen Klassifizierung.
In Figur 1 ist eine Anlage 10 zur Sortierung von Schüttgut 15, 15', 15", 16, 16', 16" dargestellt, welches in Form eines Schüttgutstromes 13 auf einem ersten Förderband 12 in eine Förderrichtung transportiert wird. Das erste Förderband 12 wird um eine Rolle 27 umgelenkt. An der Rolle 27 fällt das Schüttgut 15, 15', 15", 16, 16', 16" von dem ersten Förderband 12 herunter und fällt unter Einfluss seiner Trägheit auf ein zweites Förderband 42, welches das Schüttgut 16, 16', 16" abfördert. Wie durch unterschiedliche Schraffuren schematisch dargestellt ist, besteht das Schüttgut aus unterschiedlichen Materialien 15, 15', 15" und 16, 16', 16", welche in der Sortieranlage auseinandersortiert werden sollen. Dazu ist in der Fallstrecke des Schüttguts eine Blasdüse 24 angeordnet, welche von einem Ventil 26 beherrscht aus einer Druckluftquelle 34 versorgt wird, und bei Öffnen des Ventils 26 ein herunterfallendes Schüttgutteil 15' so ablenkt, dass es über einen Trennscheitel 36 hinweg auf ein drittes Förderband 40 abgelenkt wird, welches das Schüttgutteil 15" separat abfördert. Um eine saubere Trennung der unterschiedlichen Schüttgutteile 15, 15', 15", 16, 16', 16" zu gewährleisten wir der Schüttgutstrom 13 bevorzugt als vereinzelter, einlagiger Strom zugeführt. Dies kann über übliche Mittel wie Rüttler, Rutschen, Bänderkaskaden oder dergleichen erfolgen, die nicht dargestellt sind. Bei faserigem Schüttgut können zusätzliche Vereinzelungsmittel wie Kammwalzen o.a. erforderlich sein.
Die Ansteuerung des Ventils 26 erfolgt durch eine Steuerung 20, welche Signale von einer Sensoranordnung 14 erhält, die im Bereich des ersten Förderbands 12 angeordnet ist, und zwar unterhalb des Förderbandes und in Förderrichtung vor der Umlenkrolle 27. Um die Ansteuerung des Ventils 26 mit der Fördergeschwindigkeit der Schüttgutteile 15, 15', 15", 16, 16', 16" zu synchronisieren, ist zusätzlich ein Geschwindigkeitsmesser 29 an der Rolle 27 vorgesehen, z.B. ein Winkelmesser. In der Steuerung 20 wird ein Ansteuersignal für das Ventil 26 erzeugt, wenn die Sensoranordnung 14 die Anwesenheit eines auszusondernden Schüttgutteils 15' feststellt. Dieses Signal berücksichtigt eine gewisse Verzögerungszeit zur Berücksichtigung der Laufzeit des Schüttgutteils 15' vom Sensorbereich über die Umlenkrolle 27 bis vor die Blasdüse 24. Die Dauer der Verzögerung hängt dabei von der Geschwindigkeit des Förderbandes 12 und unter Umständen auch von der Art des Schüttgutteils 15' ab. So muss z.B. bei leichten Schüttgutteilen 15' eine höhere Verzögerung abgewartet werden als bei schweren Schüttgutteilen.
Die Sensoranordnung 14 dient der Erkennung und Unterscheidung der unterschiedlichen Materialien, aus denen das Schüttgut besteht und ist in Figur 2 schematisch dargestellt. Parallel zur Förderebene des Förderbandes 12 ist eine Erregerspule 102 angeordnet, welche bei Beaufschlagung mit einem zeitabhängigen Erregerstrom über Anschlüsse 1 12 ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt. In der gleichen Ebene ist eine Detektorspule 104 angeordnet, die sich von der Erregerspule 102 umgeben ist. Das von der Erregerspule 102 erzeugte elektromagnetische Wechselfeld induziert in der Detektorspule 104 ein elektrisches Signal, das über Anschlüsse 1 14 abgegriffen werden kann, z.B. als Signalspannung oder als Signalstrom. Die Erzeugung des Erregerstroms für die Beaufschlagung der Erregerspule 102 sowie die Auswertung des Signals der Detektorspule 104 erfolgt durch eine Schaltungsanordnung 106, welche das Ergebnis der Auswertung an die Steuerung 20 kommuniziert. Eine geeignete Sensoranordnung ist beispielsweise in der EP 1 940 546 B1 beschrieben, auf die und deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird.
Um einen breiten Schüttgutstrom zu sortieren können mehrere quer zur Förderrichtung des Schüttguts nebeneinander angeordnete Sensoranordnungen vorgesehen sein.
In Figur 3 ist die Schaltungsanordnung 106 genauer dargestellt. In einem Wertespeicher
201 sind aufeinanderfolgende Werte eines Signalverlaufs des Erregerstroms abgespeichert und werden nacheinander von einem Prozessor 202 ausgelesen und an einen Digital-Analog-Wandler 203 geleitet, welcher eine zu dem jeweiligen Wert proportionale elektrische Spannung ausgibt. Diese Spannung wird durch eine Verstärkeranordnung 204 in einen Strom umgewandelt, welcher über die Anschlüsse 1 12 als Erregerstrom der Erregerspule 102 zugeführt wird. Dieses Verfahren der Signalerzeugung wird auch als Direkte Digitale Synthese (DDS) bezeichnet.
Das in der Detektorspule 104 induzierte elektrische Signal wird wiederum über die Anschlüsse 114 einem Messverstärker 205 zugeführt, welcher das Signal in eine Spannung umsetzt und einem Analog-Digital-Wandler 206 zugeführt. Dieser wandelt die Spannung in ein digitales Signal um, welches durch den Prozessor 202 ausgewertet wird.
Die Anordnung der Spulen 102,104 wirkt wie ein Transformator, so dass sich der zeitliche Verlauf des Erregerstroms und des induzierten Signals gleichen. Erst wenn das von der Erregerspule 102 erzeugte Feld durch ein Schüttgutteil 15, 15", 15", 16, 16', 16" beeinflusst wird ergibt sich eine signifikante Abweichung der zeitlichen Verläufe von Erregerstrom und induziertem Signal, welche sowohl in einer Phasenverschiebung als auch in einer Amplitudenänderung bestehen kann. Diese werden durch den Prozessor
202 zur Erkennung und Klassifizierung der Schüttgutteile des Schüttguts ausgewertet.
Die Werte des Signalverlaufes können bevorzugt in einem FPGA gespeichert sein und dieser direkt den Analog-Digital-Wandler ansteuern. Ein Prozessor im engeren Sinne wird dann nicht benötigt. Auch die Vorverarbeitung und erste Auswertung des digitalen Signals vom Analog-Digital-Wandler (also die FFT und andere Berechnungen) können im FPGA ausgeführt werden, um den Prozessor rechentechnisch zu entlasten.
In einer nicht dargestellten Variante der Sensoranordnung 14 können an Stelle einer Detektorspule 104 (oder eines Detektorspulenpaares) zwei oder mehr Detektorspulen oder Detektorspulenpaare vorgesehen sein, um das Auflösungsvermögen zu erhöhen. Eine entsprechende Sensoranordnung ist in der EP1 940 546B1 beschrieben, auf die und deren Inhalt diesbezüglich ausdrücklich verwiesen wird.
Um das Schüttgut 15, 15', 15", 16, 16', 16" einfacher klassifizieren zu können entspricht der zeitliche Verlauf des Erregerstroms einer Überlagerung sinusförmiger Verläufe verschiedener Frequenzen, wobei die Frequenzen jeweils ganzzahligen Vielfachen einer gemeinsamen Grundfrequenz entsprechen. Dadurch werden gleichzeitig elektromagnetische Felder dieser Frequenzen erzeugt, deren Beeinflussung durch das Schüttgut getrennt voneinander ausgewertet werden kann und so z.B. Aussagen über Leitfähigkeit, Größe, Feuchte etc. des Schüttguts erlauben. Um die Frequenzanteile im induzierten Signal voneinander zu trennen wird dieses einer schnellen Fourier- Transformation (FFT) unterzogen, aus welcher sich für jede einzelne Frequenz die Amplitude und Phasenlage des frequenzaufgeteilten Signals bzw. deren Differenz ermitteln läßt.
Ein exemplarischer Verlauf des Erregerstroms gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 4 dargestellt. Dabei ist auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Wandlers 203 in Volt aufgetragen. Um die Auflösung der FFT-Analyse optimal zu nutzen, sollte der Signalverlauf eine Anzahl von Werten umfassen, die einer ganzen Potenz von 2 entspricht, der dargestellte Verlauf umfasst 1024 (=210) Werte. Ebenso sollte auch die Anzahl der Frequenzanteile einer ganzen Potenz von 2 entsprechen, im vorliegenden Beispiel wurden 64 Sinussignale unterschiedlicher Frequenz überlagert. Es ergeben sich so bei einer Grundfrequenz von 1 kHz Frequenzanteile von 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz ... bis 64 kHz, die sich mit einfacher Elektronik problemlos verarbeiten lassen.
Praktisch können z.B. 1024 abgespeicherte Werte für den DAC verwendet und diese - der Einfachheit halber - mit 1 MHz ausgegeben werden Es ergibt sich dann eine Grundfrequenz von 1000000/1024 = 976,5625Hz - also ca. 1 kHz.
Die Abtastung des induzierten Signals kann z.B. bei einer problemlos handhabbaren Tastfrequenz von ca. 1 MHz erfolgen. Das entspricht einem 16-fachen Überabtasten des höchsten Frequenzanteils, so dass störende Aliasing-Effekte nahezu ausgeschlossen sind.
Es ist leicht zu erkennen, dass der Signalverlauf mit Null beginnt und endet. Dies ist für die elektronischen Komponenten vorteilhaft, da Signalsprünge und somit Stromspitzen vermieden werden. Um dies zu erreichen ist die Phasenlage für alle überlagerten Frequenzanteile relativ zueinander entweder zu 0° oder zu 180° gewählt. Diese Phasenlage bringt einen weiteren Vorteil bei der FFT-Analyse. Da diese in der Regel mit einer Kosinus-Funktion arbeitet, liefert sie als Ergebnis jeweils Phasen von etwa +90° oder -90°, abhängig von der jeweiligen Phasenverschiebung des induzierten Signals gegenüber dem Erregerstrom. Bei diesen Phasen können sich unvermeidliche Rundungsfehler der FFT-Analyse im Mittel auslöschen, während z.B. bei einer Phase von 0° ein Rundungsfehler von 0,1 ° entweder zu 0,1 ° oder zu 359,9° führt, so dass sich im Mittel ein falscher Phasenwert von 180° ergäbe. Diese Gefahr besteht bei der beschriebenen Wahl der Phasenlagen also gerade nicht. Die errechneten Phasen können z.B. nachfolgend durch einen Offset wieder zu den ursprünglichen Phasen 0° bzw. 180° verschoben werden.
Um eine störende Erwärmung der Schaltungsanordnung zu vermeiden ist es hilfreich, wenn der zeitliche Verlauf des Erregerstroms einen niedrigen Scheitelfaktor (Crest-Faktor) hat. Dadurch werden Blindströme reduziert, welche nur zur Verlustleistung, nicht jedoch zur Signalleistung beitragen. Gleichzeitig kann bei relativ niedrigem Maximalwert des Signals eine große Signalenergie transportiert werden. Es hat sich herausgestellt, dass der Crest-Faktor unter 3 liegen sollte, bevorzugt unter 2,5.
Um den Crest-Faktor des Erregerstroms zu optimieren, können Amplituden und Phasenlagen der einzelnen Frequenzanteile variiert werden. Um bei allen Frequenzen die gleiche Empfindlichkeit der Sensoranordnung 14 zu erreichen ist es jedoch vorteilhaft, alle Frequenzanteile mit der gleichen Amplitude zu versehen, so dass zur Optimierung nur noch die Phasenlagen variiert werden. Ein überraschend guter Crest-Faktor von 2 wird im dargestellten Beispiel dadurch erreicht, dass die Phasen der Frequenzanteile auf Basis der Rudin-Shapiro-Reihe bestimmt werden und die Anzahl der Frequenzanteile eine Potenz von 2 ist. Die Rudin-Shapiro-Reihe ist eine Reihe aus den Zahlen +1 und -1 , wobei sich der n-te Wert S(n) der Reihe danach bestimmt, wie oft die Bit-Folge 1 1 in der Binärdarstellung der Zahl n auftritt. Ist diese Anzahl gerade, so ist der Wert der Reihe +1 ; ist die Anzahl ungerade, so ist der Wert -1. So ergibt sich z.B. für das 14. Element der Reihe eine +1 , da in der Binärdarstellung der Zahl 14 (1110) zweimal die Bit-Folge 1 1 vorkommt. Die ersten Werte der Rudin-Shapiro-Reihe lauten:
Die Phasenverschiebungen φ der einzelnen sinusförmigen Verläufe werden nach der Formel φη = 90° + (90° x S(n-1 )) bestimmt. Das resultierende Amplituden- und Phasenspektrum des Erregerstroms ist in den beiden Diagrammen der Fig. 5 dargestellt. In der Darstellung sind entlang der Abszisse die Frequenzen der das Erregersignal aufbauenden Sinusschwingungen in kHz angegeben, während entlang der Ordinate des unteren Diagramms die jeweilige Phasenlage in Grad [°] dargestellt ist (+90° oder -90°). Das Diagramm zeigt bereits die Phasenlagen, die sich bei Anwendung einer auf der Kosinus-Funktion beruhenden FFT-Analyse ergeben, also entweder -90° oder +90°. Entlang der Ordinate des oberen Diagramms in Figur 5 sind die Amplituden der einzelnen Frequenzanteile in mV aufgetragen. Die Amplituden sind in dem dargestellten Beispiel so gewählt, dass alle 64 Sinussignale der 64 verschiedenen Frequenzen in dem Erregersignal mit gleicher Signalamplitude auftreten.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Erkennen und Klassifizieren von elektromagnetisch detektierbaren Teilen mittels einer Sensoranordnung (14) mit den Schritten: Annäherung der Sensoranordnung (14) an das elektromagnetisch detektierbare Teil, bis dieses sich im Sensorbereich der Sensoranordnung befindet, wobei die Sensoranordnung (14) wenigstens einen elektromagnetischen Sensor aufweist, welcher wenigstens eine Erregerspule (102) zur Aussendung eines elektromagnetischen Erregerfeldes und wenigstens eine Detektorspule (104) aufweist;
Beaufschlagen der Erregerspule (102) mit einem zeitabhängigen Erregerstrom; Messen eines in der Detektorspule (104) induzierten zeitabhängigen Signales;
Auswerten des Signales, um die elektromagnetischen Eigenschaften des elektromagnetisch detektierbaren Teiles zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass der Erregerstrom durch eine Überlagerung mehrerer sinusförmiger Verläufe verschiedener Frequenzen erzeugt wird, wobei die Frequenzen der mehreren sinusförmigen Verläufe jeweils insbesondere ganzzahlige Vielfache einer gemeinsamen Grundfrequenz sind.
Verfahren nach Anspruch 1 zum Erkennen und Klassifizieren von elektromagnetisch detektierbaren Fördergutteilen in einem Schüttgut, wobei ein Strom (13) von Schüttgut (15,15',15",16,16·,16") bereitgestellt wird, und wobei der der Strom (13) von Schüttgut an der Sensoranordnung (14) entlanggeführt wird,
und wobei das Signal ausgewertet wird, um die elektromagnetischen Eigenschaften eines Abschnitts des Stroms (13) von Schüttgut zu ermitteln, der sich im Sensorbereich der Sensoranordnung (14) befindet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sinusförmigen Verläufe der einzelnen Frequenzen gegeneinander phasenverschoben sind.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung φ der einzelnen sinusförmigen Verläufe gegenüber dem sinusförmigen Verlauf der Grundfrequenz entweder 0° oder 180° entspricht.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebungen φ der einzelnen sinusförmigen Verläufe so gewählt sind, dass das resultierende Gesamtsignal einen Scheitelfaktor von weniger als 3, bevorzugt weniger als 2,5 aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebungen φ der einzelnen sinusförmigen Verläufe nach der Formel φη = 90°+ (90° x S(n-1 )) bestimmt werden, wobei n der Quotient aus der jeweiligen Frequenz und der Grundfrequenz ist, und S(n) der n-te Wert einer Rudin-Shapiro- Reihe ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung des Signalstroms eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) oder eine„pruned FFT"-Variante umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der überlagerten sinusförmigen Verläufe eine ganzzahlige Potenz von 2 ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der überlagerten sinusförmigen Verläufe 64 ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Grundfrequenz der überlagerten sinusförmigen Verläufe zwischen 100 Hz und 10 kHz liegt, bevorzugt bei 1 kHz.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113984877A (zh) * 2021-10-25 2022-01-28 慈溪市亚路车辆配件有限公司 一种汽车安全带卡扣硬度检测工装以及检测方法
CN116099655B (zh) * 2023-01-13 2025-05-16 中北大学 一种基于涡流效应的非磁性金属分类装置及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5654638A (en) * 1995-12-21 1997-08-05 White's Electronics, Inc. Plural Frequency method and system for identifying metal objects in a background environment
JP3443043B2 (ja) * 1998-12-08 2003-09-02 三菱重工業株式会社 電池分別方法及びその装置
US7674994B1 (en) * 2004-10-21 2010-03-09 Valerio Thomas A Method and apparatus for sorting metal
DE102005048757A1 (de) 2005-10-10 2007-04-19 Oliver Gurok Sensorvorrichtung zum Erkennen elektromagnetisch detektierbarer Fördergutteile und Sortiervorrichtung mit einer solchen Sensorvorrichtung
AT504527B1 (de) * 2007-02-23 2008-06-15 Evk Di Kerschhaggl Gmbh Verfahren und vorrichtung zum unterscheiden von ein elektromagnetisches wechselfeld beeinflussenden objekten, insbesondere metallobjekten

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