ES2952559T3 - Dispositivo y procedimiento de clasificación con un dispositivo láser LIBS - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un dispositivo de clasificación (1) para clasificar objetos (2), comprendiendo el dispositivo de clasificación (1) al menos un carro (3), sobre cuyo carro (3) se pueden mover los objetos (2) uno tras otro. otro por la fuerza gravitacional que actúa, presentando el carro (3) una escotadura (4) que comprende una zona de medición (23), - un dispositivo láser LIBS (6), estando dispuesto el dispositivo láser LIBS (6) junto a la escotadura (4) del portaobjetos (3), para realizar una medición espectroscópica de los objetos (2) que se mueven a lo largo del portaobjetos (3) a través del hueco (4), - un dispositivo separador (7) para separar determinados objetos (2), y - un dispositivo de control (8) para controlar y/o controlar el dispositivo de separación (7) en función de los resultados de medición del dispositivo láser LIBS (6), estando previsto según la invención que el carro (3) comprende al menos dos secciones, la primera sección (9) a través de la cual los objetos (2) son primero móviles, están diseñadas de tal manera que los objetos (2) que se mueven a lo largo de la primera sección (9) están centrados perpendicularmente al transportador dirección (22) mediante fuerza gravitacional, y que la segunda sección (10) de la corredera (3) es plana, y que en la segunda sección (10) está dispuesta la escotadura (4) que comprende la zona de medición (23). del portaobjetos (3). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo y procedimiento de clasificación con un dispositivo láser LIBS
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere a un dispositivo de clasificación para clasificar objetos, el dispositivo de clasificación comprende al menos
- un tobogán, tobogán en la que los objetos se pueden mover sucesivamente en una dirección de transporte por la fuerza gravitatoria actuante, donde el al menos un tobogán presenta una escotadura que comprende una zona de medición,
- un dispositivo láser LIBS, donde el dispositivo láser LIBS está dispuesto adyacente a la escotadura del tobogán para llevar a cabo una medición espectroscópica de los objetos que se mueven a lo largo del tobogán a través de la escotadura,
- un dispositivo de separación para clasificar determinados objetos, así como
- un dispositivo de control para controlar y/o regular el dispositivo de separación en función de los resultados de medición del dispositivo láser LIBS. La invención también se refiere a un procedimiento de clasificación.
ESTADO DE LA TÉCNICA
En el estado de la técnica ya se conoce el uso de la LIBS (ingl. Laser Induced Breakdown Spectroscopy; espectroscopia de plasma inducido por láser) en relación con los dispositivos de clasificación. El procedimiento LIBS se utiliza en particular en relación con la clasificación de metales y minerales para obtener un análisis rápido de los metales o minerales presentes. LIBS es un procedimiento de análisis en el que un rayo láser pulsado y enfocado sobre la superficie material de un objeto calienta extremadamente una pequeña área, genera un plasma y, a continuación, permite realizar un análisis espectral cuantitativo del plasma relacionado con los elementos.
La medición de las intensidades de las líneas espectrales individuales de distintos elementos permite extraer conclusiones sobre la composición atómica del objeto. El espectro del material registrado de este modo puede utilizarse para identificar materiales, determinar el contenido de determinados elementos químicos o compuestos químicos en el objeto y, por tanto, casi como huella dactilar de un determinado tipo de objetos.
Para poder medir los objetos a clasificar por medio del dispositivo láser LIBS en el dispositivo de clasificación, en el estado de la técnica se conocen toboganes cóncavos sobre los que se mueven los objetos, preferentemente por medio de la fuerza gravitatoria, de modo que pasen por delante del dispositivo láser LIBS, que está dispuesto bajo el tobogán, véanse, por ejemplo, los documentos EP 3158324 B1 y EP 3352919 B1.
La desventaja de los toboganes cóncavos es que, debido a la forma cóncava del tobogán, los objetos a clasificar se encuentran a diferentes distancias del fondo del tobogán y, por tanto, a diferentes distancias del dispositivo láser LIBS, en función de su forma y tamaño, lo que provoca problemas de enfoque del láser LIBS, por lo que a menudo son deficientes los resultados de medición del dispositivo láser LIBS.
OBJETIVO DE LA INVENCIÓN
Es objetivo de la presente invención superar las desventajas del estado de la técnica y poner a disposición un dispositivo de clasificación mejorado por medio de un dispositivo láser LIBS.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El objetivo de la invención se consigue mediante un dispositivo de clasificación para clasificar objetos, el dispositivo de clasificación que comprende al menos
- un tobogán, tobogán en el que los objetos se pueden mover sucesivamente en una dirección de transporte por la fuerza gravitatoria actuante, donde el tobogán presenta una escotadura que comprende una zona de medición, - un dispositivo láser LIBS, donde el dispositivo láser LIBS está dispuesto adyacente a la escotadura del tobogán para llevar a cabo una medición espectroscópica de los objetos que se mueven a lo largo del tobogán a través de la escotadura,
- un dispositivo de separación para clasificar determinados objetos, así como
- un dispositivo de control para controlar y/o regular el dispositivo de separación en función de los resultados de medición del dispositivo láser LIBS, donde según la invención está previsto que el tobogán comprenda al menos dos secciones, donde la primera sección, a través de la que se pueden mover primero los objetos, esté configurada de tal
manera que los objetos que se mueven a lo largo de la primera sección se centren por medio de la fuerza gravitatoria de forma normal a la dirección de transporte, y la segunda sección del tobogán esté configurada plana, y que la escotadura que comprende la zona de medición esté dispuesta en la segunda sección del tobogán.
Un tobogán es un elemento que, en el estado de funcionamiento, está dispuesto al menos por secciones de forma inclinada y sobre el que los objetos se pueden deslizar por la sola fuerza de la gravedad, donde los objetos se mueven a través de una primera sección y luego a través de una segunda sección sobre el tobogán. La primera y según sección presentan una forma diferente de la sección transversal de forma normal a la dirección de transporte.
Por una primera sección, en la que los objetos que se mueven a lo largo de ella se centran por medio de la fuerza gravitatoria de forma normal a la dirección de transporte, se entienden en particular aquellas secciones por cuya forma los objetos se transportan al centro de la primera sección por la fuerza gravitatoria actuante transversalmente a la dirección de transporte. Los objetos se centran por lo general por la fuerza gravitatoria cuando la primera sección presenta dos superficies de transporte parciales inclinadas entre sí, que forman parte de la superficie de transporte global. Las superficies de transporte parciales inclinadas, que pueden ser rectas o curvas en sección transversal, suelen se conectan entre sí por lo general en una zona más profunda del tobogán. En una sección transversal de la primera sección de forma normal a la dirección de transporte, la zona más profunda del tobogán corresponde a un punto o sección más profundo.
Por lo general, las superficies de transporte parciales inclinadas están dispuestas simétricamente entre sí, en particular simétricamente con respecto a un plano vertical en el estado de funcionamiento del dispositivo de clasificación y que discurre en la dirección de transporte - observado en una sección transversal de la primera sección de forma normal a la dirección de transporte. Pero, no se excluye que las superficies de transporte parciales inclinadas no estén dispuestas simétricamente entre sí, en tanto que estas - observado en una sección transversal de la primera sección de forma normal a la dirección de transporte - por ejemplo, presenten en cada caso un ángulo diferente con respecto a un plano vertical en el estado de funcionamiento del dispositivo de clasificación y que discurre en la dirección de transporte (por ejemplo, una sección transversal en forma de V inclinada lateralmente); o, por ejemplo, presenten el mismo ángulo con respecto al plano vertical en el estado de funcionamiento del dispositivo de clasificación y que discurre en la dirección de transporte, pero presenten una longitud diferente en la sección transversal (por ejemplo, una sección transversal en forma de V con paredes laterales de altura desigual); o, por ejemplo, presenten tanto ángulos diferentes como longitudes diferentes en la sección transversal (por ejemplo, una sección transversal en forma de V inclinada lateralmente con paredes laterales de altura desigual).
Los objetos se transportan hasta el punto o zona más profundos de la sección transversal del tobogán mediante las superficies de transporte parciales inclinadas y la fuerza gravitatoria que actúa sobre los objetos. Por lo tanto, a medida que los objetos se deslizan a lo largo de la dirección de transporte a través de la primera sección, se acercan cada vez más al punto más profundo del tobogán. Como superficie de transporte se entiende aquí aquella superficie del tobogán sobre la que pueden descansar los objetos debido a la fuerza gravitatoria.
A este respecto, en una forma de realización de la invención, puede estar previsto que la primera sección, más precisamente su superficie de transporte, esté configurada de forma cóncava, en tanto que la superficie de transporte de la primera sección, observada en una sección de forma normal a la dirección de transporte, esté dispuesta inclinada, al menos por secciones, concretamente con respecto a secciones de la sección transversal que discurre de forma normal a la dirección de transporte, y que la segunda sección no presente una superficie de transporte que, observada en una sección de forma normal a la dirección de transporte, esté dispuesta inclinada.
Debido a esta conformación cóncava de la primera sección del tobogán se logra que un objeto se centre en esta primera sección por medio de la fuerza gravitatoria debido a las superficies de transporte inclinadas. De este modo, en la segunda sección del tobogán, donde se realiza la medición espectroscópica, ya no es necesaria una conformación cóncava.
En este contexto, por configuración cóncava de la primera sección del tobogán con una superficie de transporte inclinada al menos por secciones se entiende que la sección transversal del tobogán situada en un plano en ángulo recto a la dirección de transporte forma una depresión para los objetos a clasificar y esta sección transversal presenta al menos una sección inclinada.
La sección transversal de la primera sección del tobogán, más concretamente la sección transversal de la superficie de transporte, puede ser, por ejemplo, en forma de U, en forma de V, puede tener la forma de un arco de círculo, por ejemplo, un semicírculo, puede tener la forma de un tren poligonal, por ejemplo, un tren poligonal que se aproxima a una forma de arco de círculo. Pero, la sección transversal de la primera sección del tobogán no puede estar en ángulo recto, es decir, no puede presentar una superficie de transporte plana en el estado de funcionamiento del dispositivo de clasificación, horizontal en sección transversal con paredes laterales verticales: ya que un objeto sólo sería lanzado
de un lado a otro entre las paredes laterales, pero no se centraría en el centro de la primera sección.
No se excluye que la primera y/o segunda sección del tobogán presenten una sección transversal cerrada al menos en una sección longitudinal, que encierre los objetos a clasificar de forma normal a la dirección de transporte por todos los lados. El tobogán sería entonces un tubo en esta sección longitudinal, por ejemplo, con una sección transversal circular; o con una sección transversal triangular, en tanto que se cierra adicionalmente arriba una sección transversal en forma de V.
La segunda sección del tobogán está configurada plana, es decir, presenta una superficie de transporte plana, porque ya no es necesario centrar el objeto, ya que el centrado se realiza en la primera sección del tobogán y el objeto, cuando pasa de la primera sección a la segunda, continúa moviéndose en la dirección de transporte en la segunda sección sobre esta trayectoria predeterminada por la primera sección, y a saber, sobre la zona de medición de la escotadura. Por una configuración plana de la segunda sección del tobogán se entiende en este contexto que la sección transversal del tobogán, o más exactamente de la superficie de transporte, situada en un plano en ángulo recto a la dirección de transporte está configurada como una recta. Esta recta está orientada horizontalmente en el estado de funcionamiento del dispositivo de clasificación. No están presentes superficies de transporte inclinadas en la segunda sección, visto en el estado de funcionamiento y en sección transversal.
Para poder clasificar los objetos por medio de un dispositivo de clasificación, los objetos se miden temporalmente uno tras otro por tobogán, en particular se miden de forma espectroscópica. Visto en la dirección de transporte de los objetos, también puede estar previsto un dispositivo para aislar los objetos delante del al menos un tobogán. Como dispositivo para aislar los objetos puede estar previsto, por ejemplo, un canal vibrante y/o una cinta transportadora, y/o una placa orientada oblicuamente en el estado de funcionamiento de la instalación de clasificación, por medio de la cual se pueden aislar los objetos a clasificar de modo que entren individualmente en la primera sección del tobogán. Los dispositivos correspondientes para aislar los objetos ya se conocen del estado de la técnica.
Medir uno detrás de otro significa que, a este respecto, no están presentes varios objetos uno sobre otro o, visto de forma normal a la dirección de transporte, uno al lado del otro. Lo mejor es que los objetos individuales presenten una distancia en la dirección de transporte para que se puedan reconocer como objetos individuales.
Como objetos a clasificar entran en consideración, en particular, objetos de metal o de mezclas de metales, así como objetos de mineral o de mezclas de minerales o material de desecho de material refractario, en particular para reciclar los revestimientos de los hornos de fundición. No obstante, no se excluye que los objetos hechos de otros materiales también se clasifiquen con el dispositivo de clasificación siempre que se puedan identificar o medir con el dispositivo según la invención.
Los objetos pueden estar hechos de diferentes materiales, por ejemplo, de dos, tres o incluso más materiales distintos, o solo de un material. Por material se entiende aquí un elemento químico o un compuesto químico. El flujo de objetos, que eventualmente se genera por el dispositivo para aislar los objetos, también puede consistir exclusivamente en objetos que contienen todos un material determinado. A continuación, por ejemplo, el flujo de objetos se clasificaría en fracciones con distinto contenido de este material, como se requiere en el tratamiento de minerales. Pero, el flujo de objetos también puede contener objetos hechos de distintos materiales, como diferentes minerales o diferentes metales, que luego se clasifican en diferentes fracciones de material con la ayuda del dispositivo de clasificación. A su vez, cada fracción de material se podría clasificar en fracciones con distinto contenido de este material. Por ejemplo, con el dispositivo según la invención se podrían separar entre sí objetos con diferente contenido de un determinado elemento. También es posible clasificar diferentes tipos de metal o aleaciones metálicas, por ejemplo, aleaciones de aluminio. Además, el procedimiento según la invención se puede utilizar para constatar sustancias interferentes en el flujo de objetos, donde una sustancia interferente es un objeto que no contiene ninguno de los materiales deseados. Si se desea, las sustancias interferentes se pueden identificar igualmente con precisión por medio del análisis LIBS. Huelga decir que la estructura y el equipamiento del dispositivo, en particular la potencia del láser y la longitud de onda del detector, se adaptan en cada caso al material a clasificar o a los objetos a clasificar.
El procedimiento según la invención también comprende el caso de que no todas las sustancias interferentes u objetos que correspondan al criterio buscado (material, contenido, etc.) se clasifiquen en consecuencia, es decir, se pueden producir errores durante la clasificación. Por lo tanto, tal sobreclasificación o subclasificación de los objetos no constituye una desviación de la idea de la invención.
Según la invención, el dispositivo de clasificación comprende al menos un tobogán. Los toboganes sobre los que se pueden mover objetos por medio de la fuerza gravitatoria son suficientemente conocidos en el estado de la técnica, por ejemplo, en forma de canales o planos inclinados. Los toboganes, como los que se utilizan junto con los dispositivos de clasificación del estado de la técnica, sirven para mantener centrados los objetos a medir por medio
del dispositivo láser LIBS, de modo que estos se guíen en el dispositivo de clasificación y se puedan irradiar por un dispositivo láser LIBS. Los toboganes conocidos por los documentos EP 3158324 B1 y EP 3352919 B1 se componen de una única sección en el sentido de que la sección transversal del tobogán no cambia a lo largo del tobogán. El lugar del objeto sobre el tobogán, y por tanto su llegada al dispositivo de separación, se puede realizar por lo general por medio de la medición LIBS del dispositivo láser LIBS: en el momento de la medición LIBS, un objeto determinado se encuentra en la zona de medición y se puede determinar cuándo llega este objeto al dispositivo de separación. Ante todo, con la medición LIBS continua, en principio también sería posible determinar la longitud de un objeto mediante la medición LIBS, ya que se conoce la frecuencia de la medición LIBS continua y se puede concluir a partir de varias mediciones LIBS sucesivas que se trata de un objeto con la longitud correspondiente.
Pero, en el dispositivo según la invención también puede estar provisto su propio dispositivo de reconocimiento de objetos, que está configurado para detectar al menos la posición de un objeto en el tobogán, es decir, la orientación del objeto con respecto con el tobogán, y adicionalmente la forma y dimensiones del objeto. Esto significa que el dispositivo de reconocimiento de objetos puede reconocer, por ejemplo, cómo se encuentra el objeto con respecto a la zona de medición y/o al dispositivo de separación, por ejemplo, si un objeto se encuentra transversalmente a la dirección de transporte. Generalmente, el dispositivo de reconocimiento de objetos sólo toma una imagen bidimensional, pero, por supuesto, no se excluye que también se creen imágenes tridimensionales. El dispositivo de control según la invención para controlar y/o regular el dispositivo de separación se controlaría, en caso necesario, en función de los resultados de medición del dispositivo de reconocimiento de objetos y del dispositivo láser LIBS. El dispositivo de control también podría, si fuera necesario, efectuar una regulación independiente del dispositivo de separación, por ejemplo, del volumen de aire de un dispositivo de soplado, independientemente de los resultados de medición del reconocimiento de objetos y/o del dispositivo láser LIBS.
En particular, una cámara VIS y una iluminación LED y/o láser entran en consideración como un dispositivo de reconocimiento de objetos, de modo que se pueden crear imágenes bidimensionales o tridimensionales de los objetos, pero por supuesto no se excluye el uso de otro dispositivo para el reconocimiento de objetos en relación con la presente invención. Tampoco se excluye que el dispositivo de reconocimiento de objetos detecte más parámetros que solo posición de un objeto, por ejemplo, el tamaño (longitud y/o anchura) y/o la forma y/o el color y/o las propiedades espectrales en el rango NIR (si el dispositivo de reconocimiento de objetos contiene una cámara NIR) y/o la estructura y/o la altura del objeto. Huelga decir que la altura sólo se puede determinar a partir de imágenes tridimensionales o de varias imágenes bidimensionales.
Un dispositivo de reconocimiento de objetos propio puede mejorar la clasificación de los objetos, en tanto que se pone a disposición más información sobre la naturaleza de los objetos. Puede mejorar la separación ya que el dispositivo de separación puede reaccionar a la posición y/o la forma de los objetos.
Si está presente un dispositivo de reconocimiento de objetos, este también puede determinar - en lugar de utilizar el dispositivo láser LIBS para este fin - el lugar momentáneo de los objetos, de modo que el dispositivo de control pueda calcular cuándo llegará este objeto al dispositivo de separación.
En principio, se puede utilizar un dispositivo de reconocimiento de objetos para todos los dispositivos de clasificación que comprendan un dispositivo láser LIBS, sin limitarse a los dispositivos de clasificación con un tobogán o con un tobogán según la invención.
El dispositivo de clasificación según la invención comprende un dispositivo láser LIBS para llevar a cabo un análisis del objeto que pasa por el dispositivo láser LIBS sobre el tobogán. A este respecto, el dispositivo láser LIBS comprende al menos un láser, así como un detector para llevar a cabo la medición del espectro. Con el dispositivo láser LIBS, es posible identificar solo el objeto a través del espectro de los elementos químicos individuales contenidos y/o llevar a cabo un análisis cuantitativo. Esto significa que con el dispositivo láser LIBS se puede determinar, por un lado, si el objeto presenta el material previamente fijado, es decir, un determinado elemento químico o un determinado compuesto químico y, por otro lado, también qué contenido de este elemento químico o de este compuesto químico presenta el objeto.
Para poder llevar a cabo la medición LIBS, en el tobogán está presente una escotadura que comprende una zona de medición. En cualquier caso, la escotadura debe presentar unas dimensiones tales que el rayo láser pueda alcanzar el objeto para llevar a cabo la espectroscopia de plasma inducido por láser y que también sea posible medir el plasma que se genera por el rayo láser. La zona de medición se encuentra allí donde el rayo láser pasa a través de la escotadura en el estado de funcionamiento del dispositivo. Esto significa que la escotadura se corresponde con la zona de medición en términos de tamaño, o es mayor que la zona de medición. No obstante, la zona de medición constata en cualquier caso dónde se realiza la medición LIBS de los objetos.
El dispositivo de clasificación según la invención comprende además un dispositivo de separación que separa un objeto, que se ha definido que contiene un material determinado, por ejemplo, un metal determinado o un mineral determinado, de otros objetos del flujo de objetos cuando el análisis LIBS ha proporcionado un resultado correspondiente, donde en el resultado del análisis LIBS también puede estar contenido el resultado de la evaluación de un dispositivo de reconocimiento de objetos eventualmente presente, por ejemplo, el tamaño y/o el color del objeto. Si durante la separación los objetos valiosos se separan de los objetos no valiosos o de forma inversa no es esencial y depende de cuál de las dos fracciones presente la mayor cantidad de objetos, o se determina a través de aspectos cualitativos. La clasificación de una fracción se puede realizar, por ejemplo, a través de boquillas de soplado por medio de aire comprimido. Por supuesto, no se excluye que se utilicen otros dispositivos de separación distintos de las boquillas de soplado para clasificar los objetos.
Tampoco se excluye que el dispositivo de separación clasifique más de una fracción, de modo que, por ejemplo, dos metales o minerales distintos se clasifiquen por separado.
El tobogán según la invención difiere de los toboganes que se conocen por el estado de la técnica ya que comprende al menos dos secciones, donde la segunda sección del tobogán está configurada plana. Dado que la segunda sección está configurada plana se logra que los objetos a clasificar descansen completamente o al menos con varios puntos de apoyo sobre la superficie de transporte del tobogán, donde los puntos de apoyo tienen todos la misma distancia normal al dispositivo láser LIBS. Esto conduce a una mayor precisión de la medición, ya que el análisis LIBS requiere una distancia lo más constante posible del objeto al dispositivo láser. Con un tobogán cóncavo, existe la posibilidad de que el objeto a medir no descanse sobre el punto más profundo del tobogán - visto en sección transversal - y, de este modo, esté más alejado del dispositivo láser. Por lo tanto, la distancia de medición al láser varía en función de la forma del objeto y el tamaño del objeto. No obstante, se requiere una banda de grano estrecha o una baja varianza del tamaño del objeto para una baja varianza de las mediciones realizadas. Si esto no se cumple, las mediciones se verán afectadas negativamente o se llevarán a cabo mediciones irregulares, con lo que va acompañada una mayor susceptibilidad al error.
Según la invención, está previsto además que la escotadura para llevar a cabo la medición LIBS esté dispuesta en la segunda sección del tobogán. Por lo tanto, se garantiza que, por una parte, los objetos estén presentes de forma aislada y así se puedan medir uno tras otro y, por otra, se garantiza que los objetos presenten siempre esencialmente la misma distancia, con menor dependencia del tamaño o la forma del objeto, al dispositivo láser LIBS debido a la configuración plana de la segunda sección, ya que todos los puntos de apoyo de los objetos se encuentran en el plano de la segunda sección. La escotadura se dispondrá por lo general en el centro del tobogán, es decir, a la misma distancia de los lados del tobogán.
Por supuesto, no obstante, no se puede excluir que algunos objetos, debido a su particular forma exterior allí dónde el rayo láser incide sobre ellos, tengan una distancia a la superficie de transporte plana de la segunda sección. En principio, la clasificación de los materiales se realiza de modo que primero se produce un flujo de objetos a partir de objetos individuales para poder medir los objetos uno tras otro. A continuación, los objetos entran en el tobogán uno tras otro y se mueven por la gravedad a lo largo del tobogán. La primera sección cóncava del tobogán centra los objetos de forma normal a la dirección de transporte en el centro del tobogán y, por tanto, también sobre la zona de medición en la segunda sección del tobogán.
Puede estar previsto que un dispositivo de reconocimiento de objetos detecte primero cada objeto individual y comunique los datos al dispositivo de control también comprendido por el dispositivo. En este caso, tras recibir los datos del dispositivo de reconocimiento de objetos, el dispositivo de control envía una señal al dispositivo láser LIBS, de modo que la medición LIBS se inicie en el momento adecuado, en caso de que el dispositivo láser LIBS esté configurado para emitir radiación láser solo en presencia de un objeto en la escotadura.
Sin embargo, también es posible que no se realice ningún reconocimiento de objetos antes, sino sólo después o simultáneamente con la medición láser LIBS. En este caso, el dispositivo láser LIBS emite radiación láser continuamente de forma pulsada. La medición LIBS se realiza igualmente de forma continua, donde sólo se puede obtener una medición satisfactoria con los datos correspondientes si un objeto se encuentra en la zona de medición. De lo contrario, sólo se llevan a cabo las llamadas mediciones en blanco. Tras la medición LIBS, el dispositivo de control recibe los datos del dispositivo láser LIBS y/o del dispositivo de reconocimiento de objetos, si esta se realiza simultáneamente con la medición LIBS o después de esta, y en función del resultado envía una señal correspondiente al dispositivo de separación, que a continuación, por ejemplo, mediante soplado divide los objetos en las fracciones correspondientes, por ejemplo, en distintos contenedores.
En particular, como dispositivo de control entra en consideración un ordenador que permite controlar y/o regular
automáticamente el dispositivo de clasificación según la invención. Por lo tanto, el dispositivo de clasificación según la invención es capaz, por un lado, de identificar el objeto, es decir, de constatar si el objeto presenta el material deseado, y, por otro lado, también de determinar el contenido igualmente contenido de este material. Además, el dispositivo de control es capaz de evaluar las señales o datos del dispositivo láser LIBS, así como del dispositivo de reconocimiento de objetos, si está presente, e instruir al dispositivo de separación en consecuencia.
En una forma de realización de la invención, está previsto que el tobogán presente una anchura y que la segunda sección del tobogán presente un extremo inferior y que la zona de medición de la escotadura esté dispuesta al menos a la mitad de la anchura del tobogán sobre el extremo inferior de la segunda sección del tobogán para garantizar que la distancia de medición, es decir, la distancia entre el láser LIBS y el objeto situado en la zona de medición, sea lo más constante posible ya que el objeto descansa sobre el tobogán. Por otro lado, la distancia de medición variaría más fuertemente si la medición LIBS sólo se llevara a cabo al final del tobogán o incluso después de que el objeto hubiera abandonado el tobogán.
Dado que la medición del objeto se realiza al menos a la mitad de la anchura del tobogán sobre el borde inferior de la segunda sección, en cualquier caso también se reduce el riesgo de que el objeto, debido a la velocidad a la que se mueve sobre el tobogán, ya haya rebasado el dispositivo de separación antes de recibir una señal para la clasificación del dispositivo de control.
En una forma de realización de la invención, está previsto que la escotadura del tobogán discurra hasta el extremo inferior de la segunda sección del tobogán en forma de hendidura en la dirección de transporte, donde la zona de medición de la escotadura, visto en la dirección de transporte, está alejada del extremo inferior de la segunda sección del tobogán, en particular está dispuesta en la zona de la hendidura más alejada del extremo inferior de la segunda sección del tobogán. De este modo se evita que el polvo acumulado u otros contaminantes menoscaben la medición LIBS.
La forma de hendidura abierta de la escotadura impide que las impurezas que se llevan sobre el tobogán por los objetos a clasificar se acumulen al final de la escotadura en dicha escotadura. Además, se evita que los objetos queden atrapados en el borde inferior de la escotadura - aquí no presente - y, de este modo, influyan negativamente en la detección y/o separación de los objetos.
Otra forma de realización de la invención prevé que una depresión se conecte con la escotadura en la dirección de transporte, en particular hasta el extremo inferior de la segunda sección del tobogán. Esto significa que la escotadura en el extremo inferior de la segunda sección está cerrada y no abierta como en el caso de una hendidura abierta. La terminación de la escotadura está formada, por ejemplo, por un nervio que se encuentra en el plano de la segunda sección, por lo que se realiza un apantallamiento del láser y se impide que puedan sobresalir objetos a través de la escotadura en la dirección del láser y se pudiera dañar el láser, y/o que el polvo pudiera llegar a través de la escotadura al láser y ensuciarlo.
En esta forma de realización también se evita que los objetos queden atrapados en el borde inferior de la escotadura y, de este modo, influyan negativamente en la detección y/o separación de los objetos. La anchura de la depresión, medida de forma normal a la dirección de transporte, corresponde preferentemente a la anchura de la escotadura, medida de forma normal a la dirección de transporte. La anchura de la escotadura es por lo general una fracción de la anchura de la segunda sección del tobogán. La anchura de la escotadura es por lo general menor del 50% del tamaño mínimo del objeto. Si se parte de que la anchura de la segunda sección sea al menos el doble del objeto más grande a clasificar, por lo tanto, la anchura de la escotadura es por lo general menor del 25% de la anchura de la segunda sección, por ejemplo, menor del 15% de la anchura de la segunda sección, en particular menor del 12%, preferiblemente menor del 10%.
En una forma de realización de la invención, el nervio presenta un grosor que se reduce en comparación con el grosor del material de la segunda sección fuera de la escotadura, de modo que se configura una depresión en la superficie de transporte del tobogán a continuación de la escotadura. Gracias a esta realización se permite acumular, por un lado, menos suciedad en la escotadura y, por otro lado, se evita que los objetos dañen el dispositivo láser LIBS a través de la escotadura, ya que el láser se apantalla por el nervio El grosor del material puede reducirse, por ejemplo, en un 40-70%, por ejemplo, en un 50%.
La zona de medición de la escotadura también se sitúa en esta forma de realización, con depresión, lejos del extremo inferior de la segunda sección del tobogán visto en la dirección de transporte, en particular en la zona de la escotadura más alejada del extremo inferior de la segunda sección del tobogán. La escotadura puede ser circular o tener la forma de un orificio oblongo que está orientado en la dirección de transporte.
En los dispositivos LIBS convencionales, estas escotaduras no están realizadas en forma de hendidura o con la
depresión siguiente, sino que son circulares, por ejemplo, lo que conduce a que las impurezas se acumulen y depositen en el borde de la escotadura circular con el tiempo, por lo que se perjudica la medición láser LIBS.
Debido al hecho de que la primera sección del tobogán actúa con efecto de centrado, la primera sección tiene en cualquier caso paredes al menos en cierta medida. Para evitar que los objetos a clasificar caigan lateralmente del tobogán antes o después de la medición LIBS en la segunda sección del tobogán y, de este modo, no se puedan separar correctamente, en una forma realización de la invención está previsto que la segunda sección del tobogán comprenda paredes laterales a lo largo del tobogán que, observado en una sección de forma normal a la dirección de transporte, discurren verticalmente para sujetar un objeto en la segunda sección. En particular, para los objetos que no se quedarían en el centro en la segunda sección del tobogán, sino que caerían lateralmente del tobogán o se deslizarían a un tobogán adyacente, está previsto que el tobogán presente paredes laterales en la segunda sección. Estas paredes laterales están configuradas planas y están dispuestas de forma normal a la superficie de apoyo plana de la segunda sección. Las paredes laterales sirven para el guiado lateral y no son una superficie de apoyo o superficie de transporte para los objetos. Estas paredes laterales no pueden servir para centrar el objeto en el centro de la segunda sección porque no presentan superficies de transporte parciales inclinadas.
Para poder fabricar la segunda sección del tobogán de forma particularmente económica y sólo con un fondo, en una forma de realización de la invención está previsto que la segunda sección del tobogán no comprenda ninguna pared lateral. Por lo general, la primera sección centrante, en particular cóncava, garantiza un movimiento rectilíneo, que de todos modos se continúa por los objetos de la segunda sección. Luego, la segunda sección del tobogán comprendería solo una superficie de apoyo plana.
También sería concebible que la segunda sección presentara por secciones paredes laterales y por secciones sin paredes laterales.
Con el fin de trabajar de la forma más rentable posible con respecto a los costes energéticos, en una forma de realización de la invención está previsto que el dispositivo láser LIBs esté configurado para emitir radiación láser sólo en presencia de un objeto en la escotadura, es decir, de forma discontinua. Mediante la emisión de radiación láser pulsada sólo en presencia de un objeto en la zona de medición se puede trabajar de forma más eficiente desde el punto de vista energético, ya que respectivamente solo se debe emitir radiación láser para el proceso de medición. En el caso de la radiación láser emitida de forma discontinua, puede estar previsto un dispositivo de reconocimiento de objetos, que está configurado para detectar al menos la posición de un objeto en el tobogán, donde el dispositivo de reconocimiento de objetos está dispuesto delante del dispositivo láser LIBS, visto en la dirección de transporte de los objetos. La disposición del dispositivo de reconocimiento de objetos delante del dispositivo láser LIBS, visto en la dirección de transporte de los objetos, también es posible cuando se utiliza radiación láser continua.
En primer lugar, el objeto a clasificar se mueve sobre el tobogán por delante del dispositivo de reconocimiento de objetos que reconoce la presencia de un objeto. A continuación, el dispositivo de control envía una señal al dispositivo láser LIBS, por lo que este emite un rayo láser hacia el objeto en el momento adecuado para llevar a cabo una espectroscopia de plasma inducido por láser del objeto para identificar el objeto.
Para evitar que el láser tenga que encenderse y apagarse continuamente y prolongar así la vida útil del láser, en una forma de realización preferida de la invención está previsto que el dispositivo láser LIBS esté configurado para emitir radiación láser continuamente y que el dispositivo de clasificación comprenda además un absorbedor láser para absorber la radiación láser, donde el absorbedor láser está dispuesto opuesto al tobogán del dispositivo láser LIBS, visto en la dirección de la radiación láser. De este modo se evitan daños en el recinto o en el entorno del dispositivo de clasificación o en las personas por parte del láser, que irradia constantemente en la misma dirección.
En la radiación láser continua es ventajoso que la medición láser LIBS es independiente de los datos del dispositivo de control, que este recibe del dispositivo de reconocimiento de objetos, o no sería absolutamente necesario un dispositivo de reconocimiento de objetos para este fin. En cualquier caso, con la radiación láser continua, la posición de un dispositivo de reconocimiento de objetos presente se puede seleccionar independientemente de la posición del dispositivo láser LIBS (o de la zona de medición) según criterios óptimos, constructivos o técnicos de separación Dado que un rayo láser pulsado se emite constantemente desde el dispositivo láser LIBS, no es necesario que el dispositivo de control proporcione al dispositivo láser LIBS una señal para la medición. No obstante, en el caso de que no esté presente ningún objeto en la zona de medición, sólo se lleva a cabo una medición en blanco.
En particular, en el caso de la radiación láser continua puede estar previsto un dispositivo de reconocimiento de objetos, que está configurado para detectar al menos la posición de un objeto sobre el tobogán, donde el dispositivo de reconocimiento de objetos también puede estar dispuesto después del dispositivo láser LIBS, visto en la dirección
de transporte de los objetos.
En particular, en el caso de radiación láser continua de los objetos, el reconocimiento de objetos se puede realizar después o simultáneamente con la medición láser LIBS. El objeto pasa primero por delante del dispositivo láser LIBS, donde se lleva a cabo primero una espectroscopia de plasma inducido por láser del objeto para identificar el objeto y, a continuación o simultáneamente, se realiza el reconocimiento de objetos para enviar datos relativos al objeto al dispositivo de separación a través del dispositivo de control, de modo que se consiga el patrón de clasificación adecuado, en particular el patrón de soplado.
El dispositivo láser LIBS no depende de los datos del reconocimiento de objetos en el modo de funcionamiento continuo, a diferencia del modo discontinuo. Además, huelga decir que si el dispositivo de reconocimiento de objetos está dispuesto delante del dispositivo láser LIBS, visto en la dirección de transporte de los objetos, es posible tanto un uso discontinuo como continuo del láser, mientras que en una disposición después o junto al dispositivo láser LIBS sólo es posible la emisión continua de radiación láser.
El reconocimiento de objetos después de la medición láser LIBS tiene la ventaja de que el dispositivo láser LIBS se dispone más arriba en el tobogán, visto en la dirección de transporte de los objetos, de modo que los objetos todavía tienen que recorrer una distancia mayor hasta el dispositivo de separación, por lo que deja más tiempo para la transmisión de información desde el dispositivo láser LIBS al dispositivo de control y, por tanto, en caso necesario, para la activación del dispositivo de separación por parte del dispositivo de control. Una medición láser LIBS, es decir, la medición, su evaluación (esto lleva la mayor parte del tiempo) y la transmisión del resultado al dispositivo de control, lleva por lo general más tiempo que el reconocimiento de objetos, es decir, la medición de la posición y/o la forma del objeto y la transmisión del resultado al dispositivo de control.
Si está previsto un dispositivo de reconocimiento de objetos, el dispositivo de separación puede lograr una mejor clasificación, ya que el dispositivo de separación se puede adaptar mejor a los parámetros específicos de los objetos, por ejemplo, la posición o la forma de los objetos. Así, por ejemplo, el dispositivo de separación se puede ajustar de forma dirigida con vistas a la fuerza y/o dirección del accionamiento. Por ejemplo, en el caso de las boquillas de soplado, la fuerza del flujo de aire y/o la duración de los pulsos de aire y/o el punto de incidencia del flujo de aire sobre el objeto se pueden adaptar para lograr una clasificación adecuada.
El dispositivo de clasificación puede estar configurado de tal manera que un objeto se mida espectroscópicamente varias veces, donde preferentemente se lleva a cabo una medición del objeto al menos cada 4,5 mm a 5 mm. Varias veces significa que cada objeto se mide al menos dos veces y que al menos una de estas dos mediciones debe ser exitosa para que el objeto se pueda definir y, por tanto, clasificar. Por supuesto, no se excluye que las distancias entre las mediciones individuales se adapten respectivamente al tamaño de los objetos a clasificar, de modo que, por ejemplo, haya una distancia espacial mayor o menor entre las mediciones. Así, las medidas serían concebibles, por ejemplo, cada 1 a 2 mm, cada 2 a 3 mm, cada 3 a 4 mm, cada 4 a 5 mm, cada 5 a 6 mm, cada 6 a 7 mm, cada 7 a 8 mm, cada 8 a 9 mm o cada 9 a 10 mm.
La clasificación se realiza cuando la medición fue exitosa en al menos un punto de medición. Estarán presentes varios puntos de medición, en particular cuando se utilicen rayos láser pulsados de emisión continua. En general, las mediciones se pueden efectuar de manera típica a una frecuencia de 500-600 Hz, siendo concebibles frecuencias de 1000 Hz o más.
Si están presentes varios puntos de medición por objeto, también se pueden identificar varios materiales diferentes en diferentes lugares de un único objeto.
Como ya se ha mencionado, la clasificación sólo se realiza si al menos un punto de medición de un objeto presenta una medición exitosa. Si no está presente ninguna medición exitosa, se trata de una medición en blanco y el objeto se separa conforme a los objetivos cualitativos de los objetos deseados. Si están presentes de varias mediciones para un objeto, que comprenden al menos una asignación de material, es decir, una medición válida, así como una medición en blanco, se puede llevar a cabo una asignación para el objeto a una fracción a partir de la relación del número, eventualmente con parametrización adicional, de las mediciones válidas y en blanco.
En una forma de realización de la invención, está previsto que el dispositivo de clasificación comprenda además un dispositivo de medición de distancia para determinar la distancia de los objetos sobre el tobogán al dispositivo láser LIBS. Con el dispositivo de medición de distancia, la distancia de la superficie del objeto a medir desde el dispositivo láser LIBS se puede determinar antes de la medición LIBS y, de este modo, se pueden tener en cuenta las desviaciones, como resultado de las superficies irregulares del objeto, por lo que se pueden evitar las imprecisiones en la medición y/o seleccionarse las mediciones individuales en función de la distancia.
La superficie de apoyo plana de la segunda sección del tobogán se conecta por lo general con el punto más profundo de la sección transversal de la primera sección. En una forma de realización de la invención, está previsto que la transición de la primera sección a la segunda sección del tobogán sea abrupta, por lo que no se requiere la elaboración de una sección de transición. Abrupta significa que la sección transversal del tobogán cambia de forma de forma discontinua, por ejemplo, parcialmente está presente un escalón en la superficie de transporte. La transición abrupta garantiza un modo de fabricación del tobogán especialmente sencillo, ya que no se requiere una sección de transición que permita una sucesión sucesivamente de un tobogán cóncavo a un tobogán plano.
En una forma de realización de la invención, si así lo requieren los objetos a clasificar, está previsto que una zona de la primera sección adyacente a la segunda sección esté configurada como una sección de transición para permitir una transición sucesiva de la primera sección a la segunda sección. Una transición sucesiva significa una transición constante sin escalones en la superficie de transporte. En particular, si la sección de transición permite una transición sucesiva de la sección cóncava a la sección plana del tobogán, esto está ligado a un mayor esfuerzo en términos de técnica de fabricación. Una transición sucesiva de la primera sección del tobogán a la segunda sección del tobogán se requiere en particular si la configuración exterior de los objetos a medir lo hace necesario, por ejemplo, ya que los objetos serían fuertemente desviados de su trayectoria en el caso de una transición abrupta y no se moverían sobre la escotadura para la medición LIBS como estaba previsto.
Para evitar un atasco de objetos sobre el tobogán, en una forma de realización de la invención está previsto que la anchura del tobogán aumenta en la primera sección, visto en la dirección de transporte de los objetos. Preferentemente, el ensanchamiento de la primera sección se consigue mediante biselado de una chapa plana con los bordes dispuestos oblicuamente entre sí.
El ángulo de inclinación del tobogán con respecto a la horizontal en el estado de funcionamiento del dispositivo de clasificación no debe ser demasiado grande, ya que entonces los objetos individuales se levantarán del tobogán, en particular del fondo del tobogán, y caerán en lugar de deslizarse. La inclinación del tobogán se adapta a los objetos a clasificar para conseguir el resultado de clasificación más idóneo posible. Por ejemplo, una inclinación de unos 50° es adecuada para chatarra de aluminio con piezas de un tamaño entre 40 mm y 100 mm. El resultado de clasificación también se ve afectado negativamente por una inclinación demasiado baja, ya que entonces los objetos se deslizan con demasiada lentitud, lo que puede provocar un atasco de material. Especialmente para piezas planas, es adecuado un ángulo de inclinación de unos 70°, por lo que se puede aumentar el rendimiento, mientras que para piezas más esféricas se elegirá un ángulo de inclinación menor.
Para lograr una clasificación especialmente buena de los objetos, en una forma de realización de la invención está previsto que el tobogán presente un ángulo de inclinación de 40° a 70°, preferentemente de 50°. El ángulo de inclinación de entre 40° y 70°, preferentemente 50°, se consigue que los objetos no se deslicen demasiado despacio y provoquen un atasco de objetos, ni que se deslicen demasiado rápido y se levanten del fondo del tobogán.
En una forma de realización de la invención, está previsto que el dispositivo de clasificación comprenda además un dispositivo para aislar los objetos, donde el dispositivo para aislar los objetos presenta una inclinación menor que la del tobogán para poder generar un único flujo de objetos antes de la clasificación. Como dispositivo para aislar los objetos entran en consideración, en particular, canales vibrantes u otros dispositivos vibratorios que consiguen el aislamiento de los objetos mediante una amplitud adecuada. Para evitar que los objetos pasen demasiado deprisa por el dispositivo de aislamiento, se ha previsto que el canal vibrante presente una inclinación menor que el tobogán. No se requiere que la primera sección y la segunda sección del tobogán discurran respectivamente de forma rectilínea en un plano vertical, que discurre en la dirección de transporte, en el estado de funcionamiento. La primera sección del tobogán también puede estar curvada, observado en este plano vertical, es decir, tener una inclinación variable. Pero, el tobogán no está curvado por lo general fuera del plano vertical, es decir, en otras palabras, no hace curvas laterales en la dirección de transporte de los objetos.
Dado que los objetos a clasificar no se limpian la mayoría de las veces antes de la clasificación, en una forma de realización de la invención está previsto que un segundo dispositivo láser esté previsto para limpiar los objetos, donde el segundo dispositivo láser está dispuesto delante del dispositivo láser LIBS, visto en la dirección de transporte de los objetos, para poder limpiar la superficie de los objetos antes de la medición al menos en una zona, que sea al menos tan grande como la zona de incidencia del rayo láser LIBS en el objeto. Por lo general, la zona limpiada será mayor que la zona de incidencia del rayo láser LIBS. Preferentemente, el segundo dispositivo láser limpia cada zona de incidencia del rayo láser LIBS.
La limpieza previa de las zonas de incidencia con el segundo láser evita que se midan la contaminación o los revestimientos en lugar del propio material del objeto. En el peor de los casos, la medición de la contaminación o del revestimiento conduciría a que el objeto no se separara como corresponde, con lo que, por un lado, la fracción ya
separada que comprende el material determinado se contaminaría y, por otro, no se podría identificar en absoluto un objeto que comprendiera el material buscado.
Para evitar que los objetos a clasificar queden atascados en el tobogán y se detenga así la clasificación de los objetos restantes, lo que puede dar lugar a elevados costes debido a la interrupción del proceso de clasificación, en una forma de realización de la invención está previsto que el tobogán presente una anchura que sea al menos 2 veces mayor que el objeto más grande a clasificar. Así pues, la anchura del tobogán debe estar adaptada al tamaño de los objetos en la medida de lo posible, de modo que ninguno de los objetos detenga el proceso de medición. La primera sección del tobogán se puede ensanchar en dirección a la segunda sección, pero no estrecharse, para evitar una influencia negativa en el proceso de deslizamiento de los objetos.
Con el fin de permitir la clasificación de varios objetos en paralelo, en una forma de realización de la invención está previsto que al menos dos toboganes estén dispuestos en paralelo uno al lado del otro. Por lo general, estos toboganes estarán configurados de igual manera, pero también podrían estar configurados de diferente manera, por ejemplo, con anchura diferente.
La disposición en paralelo permite, en particular, aumentar el rendimiento de clasificación del dispositivo. En principio, sin embargo, también sería posible clasificar varios objetos diferentes, tal como, por ejemplo, metales o minerales o/y también objetos con distintos tamaños en los toboganes individuales. Por supuesto, se pueden disponer más de 2 toboganes uno al lado del otro, por ejemplo, 3, 4 o 5.
En cualquier caso, se requiere que cada tobogán disponga de su propia escotadura, así como de su propio dispositivo láser LIBS para la medición LIBS, ya que, de lo contrario, los objetos no podrán medirse ni analizarse. Además, cada tobogán debe tener su propio dispositivo de separación para poder dividir los objetos en las fracciones tras la separación. No se requiere que cada tobogán tenga su propio dispositivo de control. Por lo tanto, sería concebible que sólo está previsto un dispositivo de reconocimiento de objetos común y/o un dispositivo de control común para todos los toboganes.
En particular, si están previstos varios toboganes en paralelo, un dispositivo para generar un flujo de objetos de una sola capa y un dispositivo para aislar los objetos, preferiblemente un canal vibrante, está dispuesto en primer lugar delante de los toboganes, visto en la dirección de transporte de los objetos. Este flujo de objetos de una sola capa se divide posteriormente mediante, por ejemplo, varias instalaciones en forma de canal, en varios flujos de objetos, que discurren en paralelo, de objetos dispuestos individualmente uno tras otro, visto en la dirección de transporte de los objetos. Esto significa que, tras una distribución en superficie de los objetos, se produce una distribución en líneas de los mismos.
El objetivo de la invención también se consigue mediante un procedimiento según la invención para clasificar objetos con un dispositivo según la invención, donde el procedimiento comprende las siguientes etapas:
a. aislamiento de los objetos para mover los objetos uno tras otro por medio de fuerza gravitatoria en al menos un tobogán;
b. medición espectroscópica de los objetos por medio de un dispositivo láser LIBS, donde un objeto se mide espectroscópicamente varias veces, preferiblemente al menos cada 4,5 mm a 5 mm;
c. clasificación de determinados objetos por medio de un dispositivo de separación.
La medición espectroscópica de un objeto al menos dos veces se considera medición múltiple. Huelga decir que el número efectuado de mediciones depende del tamaño o la longitud del objeto. Por lo tanto, los objetos más largos o grandes se miden por lo general con más frecuencia que los pequeños.
El reconocimiento de objetos eventual se puede realizar antes, al mismo tiempo o después de la medición espectroscópica.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La invención se explica ahora más en detalle mediante ejemplos de realización. Los dibujos son a modo de ejemplo y deben exponer las ideas de la invención, pero de ningún modo limitarlas o reproducirlas de forma concluyente. A este respecto, muestran:
Fig. 1 una estructura esquemática de una forma de realización de un dispositivo de clasificación según la invención, en la que el dispositivo de reconocimiento de objetos está dispuesto delante del dispositivo láser LIBS;
Fig. 2 una estructura esquemática de una forma de realización de un dispositivo de clasificación según la invención,
en la que el dispositivo de reconocimiento de objetos está dispuesto detrás del dispositivo láser LIBS;
Fig. 3 una forma de realización de un dispositivo de clasificación según la invención con tres toboganes en vista en perspectiva,
Fig. 4 un fragmento de una vista en planta de los toboganes de la forma de realización del dispositivo de clasificación según la invención de la fig. 3,
Fig. 5 una vista lateral de la forma de realización del dispositivo de clasificación según la invención de la fig. 3, Fig. 6 tres cortes a través de las primeras y las segundas secciones de tres toboganes que discurren en paralelo de la forma de realización de la fig. 3,
Fig. 7 fragmentos ampliados de la forma de realización del dispositivo de clasificación según la invención de la fig. 6, Fig. 8 una forma de realización de un dispositivo de clasificación según la invención con tres toboganes que comprenden paredes laterales, en vista en perspectiva,
Fig. 9 un fragmento de una vista en planta de los toboganes de la forma de realización del dispositivo de clasificación según la invención de la fig. 8,
Fig. 10 una vista lateral de la forma de realización del dispositivo de clasificación según la invención de la fig. 8.
MODO(S) DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
La fig. 1 muestra la estructura esquemática de una forma de realización de un dispositivo de clasificación 1 según la invención. La forma de realización comprende un tobogán 3 sobre el que los objetos 2 se pueden mover por la fuerza gravitatoria, un dispositivo de reconocimiento de objetos 5, un dispositivo de medición de distancia 14 opcional, un dispositivo láser LIBS 6, un segundo dispositivo láser 16, un dispositivo de control 8, así como un dispositivo de separación 7. El dispositivo presenta además un dispositivo 19 para aislar los objetos 2, en este caso un canal vibrante, que genera una disposición lineal de objetos 2 individuales a partir de un flujo de objetos, de modo que la medición LIBS de los objetos 2 se pueda realizar de forma sucesiva.
El tobogán 3 está dividido en una primera sección 9 y una segunda sección 10, donde los objetos se pueden mover primero a través de la primera sección 9 y sólo después entrar en la segunda sección 10 del tobogán. La segunda sección 10 del tobogán 3 presenta una escotadura 4 bajo la cual el dispositivo láser LIBS 6 está dispuesto a una distancia para llevar a cabo una medición LIBS a través de la escotadura 4. El dispositivo láser LIBS 6 comprende al menos un elemento para generar un rayo láser y un detector.
Los objetos 2 se aíslan, por ejemplo, con la ayuda del dispositivo para el aislamiento 19 y, a continuación, pasan de forma sucesiva a la primera sección 9 del tobogán 3. En primer lugar, el objeto 2 se ilumina por la iluminación 18 y, de este modo, se reconoce por el dispositivo de reconocimiento de objetos 5 o se constata la posición del objeto 2 y se transmite al dispositivo de control 8. Mediante estos datos, el dispositivo de control 8 también puede calcular cuándo el objeto estará en el dispositivo láser LIBS 6 y en el dispositivo de separación 7. En principio, también sería posible que el dispositivo de reconocimiento de objetos 5 detectara otros datos del objeto 2 y proporcionara al dispositivo de control datos adicionales sobre la forma, tamaño o altura del objeto. Esto significa que el dispositivo de reconocimiento de objetos 5 puede crear una imagen bidimensional si sólo interesa la posición o la forma del objeto 2, o crear una imagen tridimensional si, por ejemplo, también es relevante la altura del objeto 2. Gracias a los datos del dispositivo de reconocimiento de objetos 5 también se pueden determinar cuánto tiempo cubre el objeto 2 la zona de medición 23, es decir, cuántas mediciones LIBS se deben hacer de este objeto, y dónde debe actuar el dispositivo de separación 7 en el objeto 2, es decir, por ejemplo, qué boquillas de soplado de un conjunto de boquillas de soplado se excitan. Así, por ejemplo, se pueden excitar varias boquillas de soplado transversalmente a la dirección de transporte si el objeto 2 está tendido transversalmente.
Si no se emite radiación láser continua, puede estar previsto, por un lado, que el dispositivo de control 8 emita entonces una señal al dispositivo láser LIBS 6 para llevar a cabo una medición LIBS, en cuanto el objeto 2 pase por la escotadura 4 detrás o debajo de la cual se encuentra el dispositivo láser LIBS 6, o bien que se emita radiación láser pulsada de forma continua, de modo que la medición se realice independientemente de una señal del dispositivo de reconocimiento de objetos 5.
En la fig. 2 está representado una forma de realización de un dispositivo con irradiación láser continua, de modo que el láser del dispositivo láser LIBS 6 funciona generalmente de forma continua, incluso si no está presente ningún objeto 2 sobre la escotadura 4. Si no hay ningún objeto 2 que medir, se realiza una denominada medición en blanco en la que no se transmiten datos al dispositivo de control 8. Si un objeto 2 está presente de nuevo sobre la escotadura 4, entonces los datos de medición se transmiten al dispositivo de control 8 después de una medición exitosa y se inicia el proceso de clasificación. Además, dado que la radiación láser se emite de forma continua, está previsto un absorbedor láser 13 que está dispuesto espaciado de la escotadura 4 con respecto a el tobogán 3 opuesto al dispositivo láser LIBS 6 para absorber la radiación emitida desde el dispositivo láser LIBS 6. El dispositivo de control 8 también recibe los resultados de medición del dispositivo de medición de distancia 14 opcional dispuesto delante del dispositivo láser LIBS 6, visto en la dirección de transporte de los objetos 2, que mide la distancia del objeto 2 con
respecto al dispositivo láser LIBS 6 y, de este modo, reconoce qué recorrido de distancia presenta el objeto 2 con respecto al tobogán 3 o al dispositivo láser LIBS 6, por lo que se pueden evitar errores en la evaluación de las mediciones láser LIBS.
Además, podría estar previsto todavía un segundo dispositivo láser 16 antes del dispositivo láser LIBS 6 para liberar de eventuales impurezas el objeto 2 antes de la medición LIBS mediante el dispositivo láser LIBS 6, al menos en las zonas de medición del objeto 2. El dispositivo láser LIBS 6 lleva a cabo una medición LIBS, donde el resultado, es decir, los datos de medición determinados, se envía al dispositivo de control 8, que ahora a su vez evalúa los datos de medición y envía una señal al dispositivo de separación 7 de modo que el objeto 2 se clasifique si presenta un metal o mineral fijado. Mediante los datos de medición, el dispositivo de separación 7 se puede controlar o regular de forma adaptada, por ejemplo, en lo que respecta a la forma, posición o tamaño del objeto 2. A continuación, los objetos 2 se dividen en al menos dos fracciones, a saber, una fracción que contiene objetos 2 con el elemento o la composición previamente fijados, y una fracción con objetos 2 que no los contienen. En general, también podría estar prevista una fracción en la que se pueden clasificar los objetos 2 que no se pueden definir debido a una medición en blanco. Por ejemplo, se podría instalar otro dispositivo de separación 7 u otras boquillas de soplado en el dispositivo de separación 7 existente para separar una tercera fracción de objetos indefinibles 2.
En el presente caso, el dispositivo de reconocimiento de objetos 5 es una cámara VIS y el dispositivo de separación 7 es una boquilla de soplado o un conjunto de boquillas de soplado. Para cada tobogán 3 se ha previsto respectivamente un dispositivo de separación 7, que comprende una o varias válvulas de boquilla de soplado.
La forma de realización según la fig. 2 difiere de la forma de realización según la fig. 1 esencialmente sólo en que el dispositivo de reconocimiento de objetos 5 está dispuesto después del dispositivo láser LIBS 6, visto en la dirección de transporte 22 de los objetos 2.
Debido a la disposición del reconocimiento de objetos después del dispositivo láser LIBS 6 queda más tiempo para la medición láser LIBS y la transmisión de los datos de medición al dispositivo de control 8, ya que el dispositivo láser LIBS 6 puede estar posicionado más lejos del extremo inferior 11 del tobogán, visto en la dirección de transporte 22 de los objetos 2. De nuevo, el reconocimiento de objetos requiere mucho menos tiempo que la medición con láser LIBS, de modo que el dispositivo de reconocimiento de objetos 5 también se puede disponer sin problemas después del dispositivo láser LIBS 6. Además, en esta disposición es ventajoso que la medición láser LIBS funciona independientemente de los datos del reconocimiento de objetos, es decir, no depende de los datos transmitidos por el dispositivo de control.
La fig. 3 muestra una forma de realización que comprende tres toboganes similares 3, cada uno de los cuales comprende una primera sección 9 y una segunda sección 10. Visto en la dirección de transporte 22 de los objetos 2, delante de los toboganes 3 está dispuesto un dispositivo para el aislamiento de los objetos 2, en forma de canal vibrante 19 con cada vez un elemento de guiado 24 en forma de canal vibrante por tobogán 3, elemento de guiado 24 que desemboca en cada caso en la primera sección 9 de un tobogán 3, preferentemente de forma adaptada a la sección transversal del tobogán. El canal vibrante 19, y por tanto sus elementos de guiado 24, tiene o tienen una inclinación menor que el tobogán 3. En la dirección de transporte 22 de los objetos 2, delante del canal vibrante 19, está dispuesta una bandeja común que sirve como dispositivo para generar un flujo de objetos de una sola capa 20. Gracias a tres toboganes 3 se pueden separar los objetos 2 al mismo tiempo.
El tobogán 3 según la forma de realización de la fig. 3 comprende una sección de transición 15, que permite una transición sucesiva de la primera sección 9 a la segunda sección 10, es decir, convierte continuamente la sección transversal de la primera sección 9, aquí semicircular, a la sección transversal de la segunda sección 10, aquí una superficie de apoyo plana sin paredes laterales 12 (véase la fig. 8).
Además, la segunda sección 10 del tobogán presenta una escotadura 4 en forma de agujero circular, al que se conecta una depresión en forma de un nervio 21 hasta el borde inferior 11 de la segunda sección 10 del tobogán 3. La depresión en forma de nervio 21 impide que las impurezas se acumulen en la escotadura 4 y, por tanto, afecten negativamente a la medición llevada a cabo por el dispositivo láser LIBS 6. No obstante, mediante el nervio 21 se impide al mismo tiempo que el dispositivo láser LIBS resulte dañado por objetos 2 que pasen a través de la escotadura 4. En las formas de realización de las fig. 1 y 2 puede verse que el dispositivo láser LIBS 6 está dispuesto espaciado de la escotadura 4 para llevar a cabo la medición desde debajo del tobogán 3 a través de la escotadura 4.
La forma de realización de la Fig. 3 muestra además un dispositivo de separación 7 que sirve para dividir los objetos 2 en al menos dos fracciones, separándose los objetos 2 que se han identificado por contener el elemento deseado o la composición deseada o el contenido deseado o los objetos 2 restantes. En la forma de realización de la fig. 3, el dispositivo de separación 7 se materializa mediante boquillas de soplado o un conjunto de boquillas de soplado que pueden soplar los objetos 2 sobre una pared de separación 17.
La fig. 4 muestra una vista en planta de una forma de realización según la invención que comprende tres toboganes 3 según la forma de realización de fig. 3, los tres toboganes 3 respectivamente comprende una primera sección 9, una segunda sección 10 y una sección de transición 15, toboganes 3 sobre los que están dispuestos objetos 2. La primera sección 9 del tobogán 3 es cóncava, en este caso semicircular, mientras que la segunda sección 10 es plana. La sección de transición 15 permite una transición sucesiva de la primera sección cóncava 9 a la segunda sección plana 10. La primera sección presenta paredes laterales debido a su conformación cóncava, mientras que la segunda sección 10 no presenta paredes laterales, sino que está realizada simplemente como una placa plana.
La segunda sección del tobogán 3 presenta respectivamente una escotadura 4 con una zona de medición 23 bajo la cual el dispositivo láser LIBS 6 está dispuesto a distancia para llevar a cabo la medición a través de la escotadura 4. A este respecto, la medición tiene lugar en la zona de medición 23 al principio de la escotadura 4. Dos objetos 2 situados en el campo de medición están representados aquí translúcidos para reconocer aún la escotadura 4. La anchura de la escotadura 4, medida aquí de izquierda a derecha, es igual a la anchura del nervio 21, y es del 10-15% de la anchura de una segunda sección 10.
La fig. 5 muestra una vista lateral de las formas de realización de las fig. 3 y 4. La fig. 5 muestra además un dispositivo láser LIBS 6 para llevar a cabo la medición láser LIBS a través de la zona de medición 23 a través de la escotadura 4. El tobogán 3 presenta paredes en la zona de la primera sección 9, pero no en la zona de la segunda sección 10. La segunda sección 10 está realizada sólo como una placa plana.
La fig. 6 muestra la disposición de los objetos 2, que presentan una superficie de apoyo esencialmente plana, en la primera sección cóncava 9 del tobogán 3 (sección A-A en la fig. 5) y en la segunda sección plana 10 (sección B-B en la fig. 5). Además, la fig. 6 muestra una figura de la vista en sección en la segunda sección 10 del tobogán sin objeto 2. De este modo, se puede reconocer la escotadura 4 del tobogán 3 (resaltado con el detalle C en la figura C-C). En la fig. 7 están representados ampliados los detalles A, B y C de la fig. 6. El tobogán 3 presenta paredes en la sección 9 (plano de corte A-A) debido a la sección transversal cóncava, mientras que no están presentes paredes laterales 12 en la segunda sección 10 (plano de corte B-B o C-C). La segunda sección 10 está realizada como una placa plana.
En la representación A puede verse que el gran objeto 2 con su superficie de apoyo está presente distanciado del punto más profundo del tobogán 3 en una distancia que depende del tamaño del objeto 2, así como de la concavidad del tobogán 3. De este modo, el objeto se eleva en el tobogán 3. Debido a la distancia variable de este modo entre el objeto 2 y un dispositivo láser LIBS 6, en esta sección se podrían producir fluctuaciones de medición y, por lo tanto, los errores de medición asociados.
A su vez, en la segunda sección 10 (representación B), la superficie de apoyo del objeto 2 descansa completamente sobre el punto más profundo del tobogán 3, que no existe en sentido estricto, ya que todos los puntos de la segunda sección 10 del tobogán 3 se encuentran en un mismo plano, por lo que los objetos 2 presentan siempre la misma distancia al dispositivo láser LIBS 6. De este modo se reducen las fluctuaciones de medición debidas a las diferentes distancias al dispositivo láser LIBS 6.
En la representación C, el plano de corte del tobogán 3 se ve de nuevo en la sección 10, donde se puede reconocer la realización del nervio 21 en el extremo inferior 11 del tobogán 3. La escotadura 4 se cierra en el extremo mediante un nervio 21, visto en la dirección de transporte 22 de los objetos 2. El nervio 21 es menos grueso que la segunda sección 10 circundante, de modo que en la segunda sección 10 se configura una depresión en el lado superior del nervio 21 en continuación parcial de la escotadura 4. El producto de desgaste de los objetos examinados 2 se puede deslizar a lo largo de la depresión que forma el nervio 21.
La fig. 8 muestra un dispositivo de clasificación 1 que corresponde en gran medida a la forma de realización de la fig.
3. Los dos dispositivos difieren únicamente en que el dispositivo de clasificación 1 en la forma de realización de la fig.
8 presenta paredes verticales 12 en la segunda sección 10, mientras que este no es el caso en la forma de realización de la fig. 3.
La fig. 9 muestra la vista en planta de tres toboganes 3 conforme a la vista en planta de la fig. 4. Los toboganes 3 de los dos dispositivos difieren únicamente en que los toboganes 3 según la forma de realización de la fig. 9 presentan paredes laterales 12 en la segunda sección 10, mientras que este no es el caso en la fig. 4.
La fig. 10 muestra una vista lateral conforme a la representación en la fig. 5. El tobogán 3 difiere del tobogán de la fig.
5 únicamente en que el tobogán 3 según la forma de realización de la fig. 10 presenta paredes laterales 12 en la segunda sección 10, mientras que este no es el caso en la forma de realización según la fig. 5.
LISTA DE REFERENCIAS
1 Dispositivo de clasificación
2 Objeto
3 Tobogán
4 Escotadura
5 Dispositivo de reconocimiento de objetos
6 Dispositivo láser LIBS
7 Dispositivo de separación
8 Dispositivo de control
9 Primera sección
10 Segunda sección
11 Extremo inferior
12 Pared lateral
13 Absorbedor láser
14 Dispositivo de medición de distancia
15 Sección de transición
16 Segundo dispositivo láser
17 Pared separadora
18 Iluminación
19 Dispositivo para aislar los objetos (canal vibrante)
20 Dispositivo para generar un flujo de objetos monocapa
21 Nervio
22 Dirección de transporte
23 Zona de medición
24 Elementos de guiado en forma de canal del dispositivo 19
Claims (17)
1. Dispositivo de clasificación (1) para clasificar objetos (2), el dispositivo de clasificación (1) comprende al menos
- un tobogán (3) sobre el que los objetos (2) se pueden mover sucesivamente en una dirección de transporte (22) por la fuerza gravitatoria actuante, donde el tobogán (3) presenta una escotadura (4) que comprende una zona de medición (23),
- un dispositivo láser LIBS (6), donde el dispositivo láser LIBS (6) está dispuesto adyacente a la escotadura (4) del tobogán (3) para llevar a cabo una medición espectroscópica de los objetos (2) que se mueven a lo largo del tobogán (3) a través de la escotadura (4),
- un dispositivo de separación (7) para clasificar determinados objetos (2), así como
- un dispositivo de control (8) para controlar y/o regular el dispositivo de separación (7) en función de los resultados de medición del dispositivo láser LIBS (6), caracterizado porque el tobogán (3) comprende al menos dos secciones, donde la primera sección (9), a través de la que se pueden mover primero los objetos (2), está configurada de tal manera que los objetos (2) que se mueven a lo largo de la primera sección (9) se centran por medio de la fuerza gravitatoria de forma normal a la dirección de transporte (22), y la segunda sección (10) del tobogán (3) está configurada plana, y porque la escotadura (4) que comprende la zona de medición (23) está dispuesta en la segunda sección (10) del tobogán (3).
2. Dispositivo de clasificación (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera sección (9) está configurada cóncava en tanto que una superficie de transporte de la primera sección (9), observado en una sección de forma normal a la dirección de transporte (22), está dispuesta inclinada al menos por secciones, y porque la segunda sección (10) no presenta una superficie de transporte que, observado en una sección de forma normal a la dirección de transporte (22), esté dispuesta inclinada.
3. Dispositivo de clasificación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el tobogán (3) presenta una anchura y la segunda sección (10) del tobogán (3) presenta un extremo inferior (11) y porque la zona de medición (23) de la escotadura (4) está dispuesta al menos a media anchura del tobogán (3) por encima del extremo inferior (11) de la segunda sección (10) del tobogán (3).
4. Dispositivo de clasificación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la escotadura (4) del tobogán (3) discurre hasta el extremo inferior (11) de la segunda sección (10) del tobogán (3) en forma de hendidura en la dirección de transporte (22), donde la zona de medición (23) de la escotadura, visto en la dirección de transporte (22), está alejada del extremo inferior (11) de la segunda sección (10) del tobogán (3), en particular está dispuesta en la zona de la escotadura (4) más alejada del extremo inferior (11) de la segunda sección (10) del tobogán (3).
5. Dispositivo de clasificación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque una depresión se conecta con la escotadura (4) en la dirección de transporte (22), en particular hasta el extremo inferior (11) de la segunda sección (10) del tobogán (3).
6. Dispositivo de clasificación (1) según la reivindicación 5, caracterizado porque el espesor del material de la segunda sección (10) se reduce hasta un nervio (21) para formar la depresión.
7. Dispositivo de clasificación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la segunda sección (10) del tobogán (3) comprende paredes laterales (12) que, vistas en una sección de forma normal a la dirección de transporte (22), discurren verticalmente para sujetar un objeto (2) sobre la segunda sección (10).
8. Dispositivo de clasificación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la segunda sección (10) del tobogán (3) no comprende paredes laterales (12).
9. Dispositivo de clasificación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque está previsto un dispositivo de reconocimiento de objetos (5) que está configurado para detectar al menos la posición de un objeto (2) sobre el tobogán (3), y el dispositivo de reconocimiento de objetos (5) está dispuesto delante del dispositivo láser LIBS (6), visto en la dirección de transporte (22) de los objetos (2).
10. Dispositivo de clasificación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que el dispositivo láser LIBS (6) está configurado para emitir radiación láser de forma continua y porque el dispositivo de clasificación (1) comprende además un absorbedor láser (13) para absorber la radiación láser, donde el absorbedor láser (13) está dispuesto opuesto con respecto al tobogán (3) del dispositivo láser LIBS (6), visto en la dirección de la radiación láser.
11. Dispositivo de clasificación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 o la reivindicación 10, caracterizado porque está previsto un dispositivo de reconocimiento de objetos (5) que está configurado para detectar al menos la posición de un objeto (2) en el tobogán (3), y el dispositivo de reconocimiento de objetos (5) está dispuesto después del dispositivo láser LIBS (6), visto en la dirección de transporte (22) de los objetos (2).
12. Dispositivo de clasificación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque este está configurado de tal manera que un objeto (2) se mide espectroscópicamente varias veces, donde preferentemente se lleva a cabo una medición del objeto (2) al menos cada 4,5 mm a 5 mm.
13. Dispositivo de clasificación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el dispositivo de clasificación (1) comprende además un dispositivo de medición de distancia (14) para determinar la distancia de los objetos (2) en el tobogán (3) con respecto al dispositivo láser LIBS (6).
14. Dispositivo de clasificación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la transición de la primera sección (9) a la segunda sección (10) del tobogán (3) es abrupta.
15. Dispositivo de clasificación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque está previsto un segundo dispositivo láser (16) para limpiar los objetos (2), donde el segundo dispositivo láser (16) está dispuesto delante del dispositivo láser LIBS (6), visto en la dirección de transporte (22) de los objetos (2).
16. Dispositivo de clasificación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque al menos dos toboganes (3) están dispuestos en paralelo uno al lado del otro.
17. Procedimiento de clasificación de objetos con un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, donde el procedimiento comprende las etapas siguientes:
a. aislamiento de los objetos (2) para mover los objetos uno tras otro por medio de fuerza gravitatoria en al menos un tobogán (3);
b. medición espectroscópica de los objetos (2) por medio de un dispositivo láser LIBS (6), ondee un objeto (2) se mide espectroscópicamente varias veces, preferiblemente al menos cada 4,5 mm a 5 mm;
c. clasificación de determinados objetos (2) por medio de un dispositivo de separación (7).
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