JP4268985B2 - Glass identification device - Google Patents
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Description
本発明は、ガラスの種類を識別可能なガラス識別装置に関する。 The present invention relates to a glass identification device capable of identifying the type of glass.
従来、循環型社会の構築のため、各種製品のリサイクルが行われている。使用済みの蛍光灯や水銀ランプ等の各種廃電灯類についてもリサイクルが行われている。例えば、廃電灯類において重量比で大部分を占めるガラス部分は破砕されてガラスカレットとなり、ガラス原料に再生産される(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, various products have been recycled to build a recycling society. Recycling is also done for various types of waste lamps such as used fluorescent lamps and mercury lamps. For example, in a waste electric lamp, a glass portion that occupies most of the weight ratio is crushed to become a glass cullet, which is reproduced as a glass raw material (see, for example, Patent Document 1).
ところで、ガラスにはソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、石英ガラス等種々のガラスがあり、ガラスの種類によって融点などの物性が異なる。このため、廃ガラスからガラス原料を再生産する際には、ガラスカレットをガラスの種別毎に分別することが必要となる。そこで、コンベア等により搬送されるガラスカレットに光を照射し、ガラスカレットを透過した透過光に基づく色識別によりガラスカレットを分別回収することが行われている(例えば、特許文献2参照)。選別回収されたガラスカレットは、破砕機により粒状あるいは紛状に細かく破砕されて、ガラス原料として再生産される。
ガラス製品を製造する過程では、ガラス原料を溶融炉において溶融し、溶融ガラス塊(ゴブ)を成型する。このため、ソーダ石灰ガラス原料中に、ホウケイ酸ガラス等の融点の高い異種ガラスが混入した場合、ソーダ石灰ガラスの融点に合わせた溶融炉ではホウケイ酸ガラスは溶融せず、製品に異物としてホウケイ酸ガラスが混入してしまう。したがって、製品としてのガラス原料の品質管理を行う場合、ガラス原料中に混在する異種ガラスの検出が極めて重要になる。しかしながら、廃電灯類に起因する廃ガラスは、無色透明色を呈することが多く、粒状あるいは粉状にまで破砕されたガラス原料を色識別等によりガラスの種別毎に識別して、異種ガラスを検出するのは困難であった。 In the process of manufacturing a glass product, a glass raw material is melted in a melting furnace to form a molten glass lump (gob). For this reason, when different types of glass with a high melting point such as borosilicate glass are mixed in the soda lime glass raw material, the borosilicate glass does not melt in the melting furnace that matches the melting point of soda lime glass, and borosilicate as a foreign substance in the product. Glass is mixed. Therefore, when quality control of a glass raw material as a product is performed, detection of different types of glass mixed in the glass raw material is extremely important. However, waste glass caused by waste electric lamps often exhibits a colorless and transparent color, and glass materials crushed into granular or powdery form are identified by color classification to detect different types of glass. It was difficult to do.
本発明の課題は、略同一職を呈する複数種のガラスを識別することのできるガラス識別装置を提供することにある。 The subject of this invention is providing the glass identification device which can identify the multiple types of glass which exhibits substantially the same job.
本発明は、屈折率の異なる複数種のガラスが混在する識別対象から、所定の屈折率を有する特定ガラスと他の屈折率を有する異種ガラスとを識別するガラス識別装置であって、前記所定の屈折率と同一の屈折率を有する浸液とともに、前記識別対象を収容するセルと、前記セルに平行光を投光する投光部とを備え、前記セルからは、特定ガラスを透過した光が平行光のまま出力され、異種ガラスを透過した光が光路を偏向して出力され、前記セルを透過した、これらの光が入射され当該光に含まれた平行光の成分を集光する集光素子と、前記集光素子の後段に配置され、前記集光素子により集光される前記平行光の成分を遮蔽し、前記異種ガラスにより光路が偏向された光成分を透過するフィルタと、前記フィルタを透過した光を検出する光検出部と、を備えたことを特徴とする。 The present invention is, from an identification subject refraction index different birefringence several glass are mixed, a glasses identification device for identifying a heterogeneous glass having a specific glass and other refractive index having a predetermined refractive index, wherein with immersion liquid having a predetermined refractive index and the same refractive index, and the cell that houses the identification target, and a light projecting portion for projecting a parallel light to the cell, from the cell, passed through the specific glass The light is output as parallel light, the light transmitted through the different glass is deflected in the optical path, output, and the light transmitted through the cell is incident to collect the components of the parallel light contained in the light. A condensing element, a filter that is disposed downstream of the condensing element, shields the component of the parallel light collected by the condensing element, and transmits a light component whose optical path is deflected by the dissimilar glass; Light for detecting light transmitted through the filter A detection section, and further comprising a.
また、前記投光部は、光源と、前記光源から発せられる光を平行光化する平行光光学系とを備え、前記平行光光学系で平行光化された光を集光して絞りに通し、当該絞りを通過した光を平行光化して前記セルに投光すること、を特徴とする。 The light projecting unit includes a light source and a parallel light optical system that collimates the light emitted from the light source, collects the light collimated by the parallel light optical system, and passes the light through a diaphragm. The light passing through the diaphragm is collimated and projected onto the cell .
また、前記光検出部は、前記フィルタを透過した光を結像させる結像光学系を有することを特徴とする。 In addition, the light detection unit includes an imaging optical system that forms an image of light transmitted through the filter .
また、前記結像光学系は、前記異種ガラスの屈折率に応じて結像位置を可変に構成されることを特徴とする。 The imaging optical system is characterized in that the imaging position is variably configured according to the refractive index of the different glass.
本発明によれば、ガラスの種類毎に異なる光の屈折率を利用して、特定ガラスと、他の屈折率を有する異種ガラスとを識別することができる。 According to the present invention, it is possible to distinguish between a specific glass and a different kind of glass having another refractive index by using a refractive index of light that is different for each type of glass.
1 ガラス識別装置
10 識別対象
11 特定ガラス
11a 特定ガラス透過光
12 異種ガラス
12a 異種ガラス透過光
20 セル
20a ガラス粒
30 投光ユニット(投光部)
31 光源
31a,61a 光(光束)
32、62 平行光束光学系
32a,62a 平行光束
40 受光ユニット
41 特定ガラス透過光検出部
42 異種ガラス透過光検出部
43 収束光学素子
44 空間フィルタ
45 結像光学系
46 合焦光学素子
47 スクリーン
48 CCDカメラ
100 浸液DESCRIPTION OF
31
32, 62 Parallel light beam
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態に係るガラス識別装置1の概略構成を示す模式図である。このガラス識別装置1は、略同一色を呈し、組成の異なる複数種のガラスが混在する識別対象10を、光の屈折率を利用してガラスを種別毎に識別するための装置である。図1に示すように、ガラス識別装置1は識別対象10を収容するセル20と、セル20に光を投光する投光ユニット30(投光部)と、セル20を透過した光を受光する受光ユニット40とを備え、受光ユニット40において識別対象10に混在するガラスのうち、所定の屈折率を有する特定ガラス11と、他の屈折率を有する異種ガラス12とを識別可能に構成したものである。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a
ここで、識別対象10は、複数種のガラスが混在するガラスカレット(ガラス片)、ガラス粒、ガラス粉等を含む。また、これらのガラスカレット、ガラス粒、ガラス粉には、廃ガラス(廃電灯類、廃びん類等各種のものを含む)に起因するものや各種ガラス製品の生産工程で発生するガラス屑等を含む。
Here, the
また、識別対象10には、所定の選別方法により予めガラスの種別毎に所定の程度分別されたものも含む。ガラスを種別毎に分別するための上記選別方法として、上記従来技術として挙げた色識別によりガラスを分別する方法を挙げることができる。また、ガラスの比重は種類によって異なるため、比重沈降法等を用いてガラスを種別毎に分別してもよい。比重沈降法とは、ガラスの種類によって比重が異なることを利用して、ガラスを種別毎に分別する比重選別方法の一種である。具体的には、所定の比重液中でガラスを沈降させると、層状にガラスが分離する。そして沈降したガラスを層状に取り出すことにより、ガラスを種別毎に分別することができる。比重沈降法を用いてガラスの分別を行う場合、ガラスカレットを細かく破砕して粒子径を揃えた微粒カレットを用いて分別することが好ましい。粒子径を揃えることにより分別の精度がよくなるためである。
In addition, the
また、複数種のガラスとして、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス(耐熱ガラス)、鉛ガラス(クリスタルガラス)、石英ガラス等を挙げることができる。これらは組成の違い等により、光の屈折率が異なる。 Examples of the multiple types of glass include soda-lime glass, borosilicate glass (heat-resistant glass), lead glass (crystal glass), and quartz glass. These have different refractive indexes of light due to differences in composition.
例えば、ソーダ石灰ガラスは二酸化ケイ素を主成分とし、副成分としてソーダ石灰等を含むものであり、光の屈折率は1.51である。
また、ホウケイ酸ガラスは、二酸化ケイ素を主成分とし、三酸化ホウ素等を副成分として含むものである。このホウケイ酸ガラスとして代表的な耐熱ガラスの一種であるパイレックス(登録商標)ガラスの場合、光の屈折率は1.472である。For example, soda-lime glass contains silicon dioxide as a main component and soda lime as a subcomponent, and the refractive index of light is 1.51.
The borosilicate glass contains silicon dioxide as a main component and boron trioxide or the like as a subcomponent. In the case of Pyrex (registered trademark) glass which is a kind of typical heat-resistant glass as the borosilicate glass, the refractive index of light is 1.472.
また、鉛ガラスは二酸化ケイ素を主成分とし、酸化鉛等を副成分として含むものであり、光の屈折率は1.545以上の値を有する。
さらに、石英ガラスは、石英や水晶を電気炉で強熱し、溶解させて作られるガラスで二酸化ケイ素から形成され、基本的には副成分を含まない。石英ガラスの光の屈折率は1.472である。Lead glass contains silicon dioxide as a main component and contains lead oxide or the like as a subcomponent, and the refractive index of light has a value of 1.545 or more.
Further, quartz glass is made of silicon dioxide and is made of silicon dioxide that is made by igniting and melting quartz or quartz in an electric furnace, and basically does not contain any subcomponents. Quartz glass has a light refractive index of 1.472.
また、略同一色として、例えば、無色透明色が挙げられるが、特定の色に限定されるものではない。 Examples of the substantially same color include a colorless and transparent color, but are not limited to a specific color.
セル20は、識別対象10を浸液100とともに収容するもので、図1に示すように、投光ユニット30からセル20に光が投光される。セル20に識別対象10を効率よく収容するという観点から、識別対象10は、破砕機により粒状または粉状に破砕されたものを好ましく用いることができる。なお、図1にはこのように粒状に破砕されたガラス粒の状態で識別対象10が収容されている例を示した。また、識別対象10の粒度は揃っていることが好ましい。識別対象10の粒度が揃っていることにより、セル20に識別対象10を細密に充填することができる。また、後述するように、異種ガラス12の混入割合などを求める際にも容易になる。
The
図2に、セル20の具体的構成例を示す。図2(a)はセル20の平面図であり、図2(b)はセル20の正面図である。セル20は識別対象10を収容するための所定の収容空間を有し、投光ユニット30により投光される光が通過する所定の光路長lを有している。セル20は、光路長lを定めるために一定の間隔を置いて配置されたセル前面板21とセル後面板22とを有している。
FIG. 2 shows a specific configuration example of the
このセル前面板21およびセル後面板22は光学的に透明であり、実質的に互いに平行な二つの平面を持つ平行平板である。セル前面板21およびセル後面板22は所定の種類のガラス板から構成され、特定ガラス11と同じ種類のガラス板であるが好ましい。また、セル前面板21およびセル後面板22はその表面および内面に傷がないことが好ましい。傷の存在により光が屈折するのを防止するためである。
The
図2(b)に示すように、セル前面板21およびセル後面板22はそれぞれ円形に形成されている。セル前面板21とセル後面板22とはフレーム23に嵌装されて、支持枠24によりフレーム23に固定されている。フレーム23は、セル前面板21とセル後面板22とが嵌装される凹み部23aを有し、この凹み部23aの中央部にはフレーム23の前後に貫通する孔(図示略)が形成されている。セル前面板21とセル後面板22とはこの凹み部23aに嵌装されて、孔の前後を塞ぐことにより識別対象10の収容空間が形成される。
As shown in FIG. 2B, the
また、フレーム23の上部には、識別対象10を収容するための注入口26が形成されており、この注入口26を介して識別対象10がフレーム23とセル前面板21およびセル後面板22により構成される収容空間内に注入される。
支持枠24には、正面視において中央部に円形の投光窓27が形成されており、この投光窓27を介してセル前面板21に光が入射する。In addition, an
The
光路長lは例えば、10mm程度〜20mm程度等とすることが好ましい。
また、予め上記の分別方法により所定の程度分別されたガラスカレット等の分別精度(ガラスの均質度)を見る場合には、サンプリングした試料を識別対象10として用いることができる。この場合、セル20の収容容量としては、例えば、50ml程度〜100ml等に設定することができる。The optical path length l is preferably about 10 mm to 20 mm, for example.
In addition, when looking at the sorting accuracy (glass homogeneity) of glass cullet or the like that has been sorted in advance by the above-described sorting method, the sampled sample can be used as the
上記セル20に識別対象10とともに収容される浸液100(図3参照)は、特定ガラス11と略同一の光の屈折率を有する液体が用いられる。
As the immersion liquid 100 (see FIG. 3) accommodated in the
ここで、図3を参照して、浸液100の屈折率とガラス粒10aの屈折率との関係を説明する。図3には浸液100に浸されたガラス粒10aを示している。なお、ガラス粒10aを「ひし形」の形状で示しているが、これは説明を簡易に行うために便宜的に示したものであり、実際のガラス粒10aがこのような形状を示すものではない。
Here, with reference to FIG. 3, the relationship between the refractive index of the
浸液100内においてガラス粒10aは入射光に対して、入射面と出射面とが平行に配置していない場合、浸液100の屈折率とガラス粒10aの屈折率とが等しければ、矢印Aに示すように、入射光は直進する。したがって、特定ガラス11と略同一の屈折率を有する浸液100を用いた場合、特定ガラス11に入射した光は、直進し、光路は偏向されない。
In the
これに対して、浸液100の屈折率よりもガラス粒10aの屈折率が小さい場合、ガラス粒10aは凹レンズのような役割を果たし、矢印Bに示すように、入射光はガラス粒10aの外側に向かうように光路が屈折する。一方、浸液100の屈折率よりもガラスの屈折率が大きい場合、ガラス粒10aは凸レンズのような役割を果たし、矢印Cに示すように、入射光はガラス粒10aの内側に向かうように光路が屈折する。すなわち、浸液100中において異種ガラス12に入射した光は、特定ガラス11よりも屈折率が大きい場合であっても小さい場合であっても、異種ガラス12を透過することにより光路が偏向される。
On the other hand, when the refractive index of the
但し、入射面と出射面とが平行に配置されている場合、浸液100の屈折率とガラス粒10aの屈折率とが相違していても、入射光は直進する。このため、光の屈折率を利用して異種ガラス12を識別するためには、ガラス粒10aをプリズム状の多面体形状に構成し、入射面と出射面とが平行とならないようにする必要がある。例えば、厚み(壁面の厚み)が1mm以下のガラスカレット等を破砕してガラス粒10aを得る場合には、ガラス粒の粒径が2mm以下となるように破砕することが好ましい。厚みが1mm以下のガラスカレット等を2mm以下にまで破砕することにより、ガラス粒10aを上記プリズム状の多面体形状に構成することができる。なお、ガラス粒10aの粒径とはガラス粒の最大長さを指す。
However, when the entrance surface and the exit surface are arranged in parallel, the incident light travels straight even if the refractive index of the
また、上記において、特定ガラス11は、上記識別対象10に含まれる可能性のある複数種のガラスの中から任意の一種類のガラスを選定することができる。また、所定の屈折率とは、特定ガラス11として選定された特定の種類のガラスの屈折率を指す。
Moreover, in the above, as the
特定ガラス11の選定に際して、特定ガラス11と異種ガラス12とを光の屈折率の違いを利用して識別するという観点から、複数種のガラスのうち、識別対象10に含まれる比率が最も高いと想定される種類のガラスを特定ガラス11として選定することが好ましい。あるいは、他の種類のガラスと識別したい所定の種類のガラスを特定ガラス11としてもよい。例えば、ソーダ石灰ガラスとして分別されたガラスカレット、ガラス粒10a、ガラス粉等を識別対象10とする場合、ソーダ石灰ガラスを特定ガラス11とすることが好ましい。また、ソーダ石灰ガラスを他の種類のガラス(ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、石英ガラス)と識別したい場合には、ソーダ石灰ガラスを特定ガラス11とすることが好ましい。
When selecting the
ここで、光の屈折率が略同一であるとは、誤差が100分の1以下であることが好ましい。すなわち、特定ガラス11の屈折率と浸液100の屈折率とが少なくとも有効桁数3桁において数値が一致していることが好ましい。
このように、特定ガラス11の屈折率と、浸液100の屈折率とを略等しくすることで、常圧下においても、投光ユニット30から投光された光の透過量を最大とすることができる。このため、セル20に圧力を加えて浸液100の屈折率を特定ガラス11の屈折率と等しくする必要がなく、装置を簡易化することができる。Here, it is preferable that an error is 1/100 or less that the refractive index of light is substantially the same. That is, it is preferable that the numerical values of the
Thus, by making the refractive index of the
例えば、特定ガラス11をソーダ石灰ガラスとした場合、シダーオイル(杉オイル;屈折率1.50)や、グローブオイル(丁字油のオイル;屈折率1.53)などを好適に用いることができる。
For example, when the
次に、投光ユニット30について説明する。投光ユニット30は、図1に示すように、セル20に光を投光するもので、平行度の高い光をセル20に投光できることが好ましい。
Next, the
投光ユニット30の具体的な構成を図4に示す。図4に示す様に、投光ユニット30は、所定の波長の光31aを出射する光源31と、光源31から出射された光31aから平行光束32aを生成する平行光束光学系32を用いて構成でき、平行光束光学系32により生成された平行光束32aをセル20に投光する構成としている。
A specific configuration of the
光源31としては、浸液の色が黄色から橙色なので、570nm〜600nmの範囲の光を出射するものを用いることが好ましい。特に、589nmの波長の光を出射するナトリウム灯が光源31として適している。
As the
平行光束光学系32は、光源31から発せられた拡散角θの拡散光31aから平行光束33aを生成する第一の平行光束光学素子33と、第一の平行光束光学素子33により生成された平行光束33aを収束する収束光学素子34と、収束光学素子34の焦点位置に配置され、光束34aを所定の倍率で絞る絞り35と、絞り35により絞られた光束34aから再び平行光束32aを生成する第二の平行光束光学素子36を備えている。但し、図中に示す符号「L」は光軸である。
The parallel beam
第一の平行光束光学素子33および第二の平行光束光学素子36は、例えばコリメートレンズ等の正のパワーを有するレンズあるいはレンズ群を用いて構成することができる。
The first parallel light beam
収束光学素子34は、正のパワーを有する光学素子を用いて構成することができる。具体的には、集光レンズ、収束レンズ、凸レンズ等を用いて構成できる。
The converging
絞り35は、虹彩絞りのように、絞り35の開口径を可変に調整できるものを好ましく用いることができる。虹彩絞りとは、何枚かの絞り羽根の一端を固定リングに軸止めし、他端を回転リングに軸止めしたもので、絞りリングを回すと回転リングが回るため、各絞り羽根の位置が変わり、絞り径が変化するものである。
As the
絞り35の絞り径は小さい方がセル20に投光する光の平行性は良くなるが、光量が減り、受光ユニット40において受光する像が暗くなる。このため、装置の実用上、絞り63の絞り径の直径は2mm程度である。
The smaller the aperture diameter of the
上記構成の投光ユニット30により生成された平行光束32aをセル20に投光すると、セル20に投光された光32aのうち、異種ガラス12を透過した異種ガラス透過光12aは、特定ガラス11を透過した特定ガラス透過光11aと分離する。これは、上述したように、特定ガラス11と浸液100の屈折率は略同一であるのに対し、異種ガラス12と浸液100の屈折率は異なっているため、異種ガラス12に入射した光は、図3を参照して説明したように、光路が偏向されるためである。但し、セル20内の光路上において特定ガラス11と異種ガラス12とが重なりあっている場合、特定ガラス11を透過した光であっても、異種ガラス12を透過することにより光路が偏向された光は異種ガラス透過光12aに含まれる。また、異種ガラス12を透過した後に特定ガラス11を透過した光についても異種ガラス透過光12aに含まれる。
When the
受光ユニット40は、図1に示すように、特定ガラス透過光11aを検出する特定ガラス透過光検出部41と、異種ガラス透過光検出部42とを備え、光路の異なる特定ガラス透過光11aと異種ガラス透過光12aとを光学的に分離して受光するものである。このように、特定ガラス透過光11aと異種ガラス透過光12aとを光学的に分離して、特定ガラス透過光11aと異種ガラス透過光12aとを検出することにより、識別対象10に含まれる特定ガラス11と異種ガラス12とを識別可能にしている。
As shown in FIG. 1, the
特定ガラス透過光検出部41は、特定ガラス透過光11aを収束する収束光学素子43を備えている。この収束光学素子43は、正のパワーを有する光学素子であり、具体的には、集光レンズ、収束レンズ、凸レンズ等を挙げることができる。収束光学素子43により、特定ガラス透過光11aを所定の位置に収束させることで、特定ガラス透過光11aを所定の位置で検出することができる。
The specific glass transmitted
本実施の形態では、セル20に対して特定ガラス透過光検出部41を異種ガラス透過光検出部42よりも手前(セル20に近い側)に配置している。そして、この特定ガラス透過光検出部41と異種ガラス透過光検出部42の間であって、この収束光学素子43による特定ガラス透過光11aの収束位置に、特定ガラス透過光11aを遮蔽する空間フィルタ44(フィルタ)が配置されている。空間フィルタ44としては、例えば、所定の面積を有するガラス板44aに、特定ガラス透過光11aが焦点として収束する範囲に、特定ガラス透過光11aを反射又は吸収する材料を塗布した遮蔽部44bを有するものを用いることができる。この空間フィルタ44を用いることにより、特定ガラス透過光11aを遮蔽するとともに、異種ガラス透過光12aは透過させることができる。
In the present embodiment, the specific glass transmitted
一方、異種ガラス透過光検出部42は、特定ガラス透過光11aと分離された異種ガラス透過光12aを検出するもので、異種ガラス透過光12aを結像させる結像光学系45を有している。この結像光学系45は、例えば、図1に示すように、異種ガラス透過光12aを所定の位置に合焦させて異種ガラス透過光12aを結像する合焦光学素子46と、この合焦光学素子46により結像された像が投影されるスクリーン47と、このスクリーン47を介して所定の範囲の投影画像を撮像するCCDカメラ48とを有している。本実施の形態では、上記空間フィルタ44により特定ガラス透過光11aが遮蔽されているので、スクリーン47には異種ガラス透過光12aが輝点として投影される。
On the other hand, the different glass transmitted
異種ガラス透過光12aを所定の位置に合焦する合焦光学素子46として、例えば、集束レンズ、収束レンズ、凸レンズ等を用いることができる。
For example, a focusing lens, a converging lens, a convex lens, or the like can be used as the focusing
スクリーン47は、上記の合焦光学素子46による異種ガラス透過光12aの合焦位置(焦点位置)に配置される。すなわち、スクリーン47は位置を可変に配置されており、異種ガラス透過光12aの像の合焦位置に合わせて適宜スクリーン47の位置、すなわち異種ガラス透過光12aを結像させる位置(結像位置)を調整することができるように構成されている。CCDカメラ48についても同様に位置を調整可能に構成されている。
The
例えば、特定ガラス11をソーダ石灰ガラスとした場合、ソーダ石灰ガラスの屈折率が1.51であるのに対して、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスの屈折率は1.472であり、鉛ガラスは1.545以上である。このため、ソーダ石灰ガラスよりも屈折率の低いホウケイ酸ガラス、石英ガラスの合焦位置に対して、ソーダ石灰ガラスよりも屈折率の高い鉛ガラスの合焦位置は手前側に位置する。
For example, when the
したがって、異種ガラス透過光12aがスクリーン47に投光された際に、スクリーン47の位置を合焦光学素子46に対して前後に移動させることで、合焦位置の相違により異種ガラス12の種類を識別することができる。
Therefore, when the dissimilar glass transmitted light 12a is projected onto the
但し、スクリーン47やCCDカメラ48は、リニアガイドに組みつけるなどして、前後に移動させることができる。なお、リニアガイドとは、レールとキャリッジとを組み合わせた直線運動用軸受けである。
However, the
CCDカメラ48により取得される撮像画像200には、図5に示すように、セル20に投光された所定の面積を有する輪郭210内に、異種ガラス12が輝点211等として現れる。
In the captured
CCDカメラ48には、画像処理装置(図示略)などを接続してもよい。そして、画像処理装置において撮像画像200に現れた輝点211の解析を行うことなどにより、輝点211の数等に基づいて識別対象10中に含まれる異種ガラス12の割合を求める構成としたり、異種ガラス12の種類を解析したりする構成としてもよい。但し、画像処理装置としては、例えば、CCDカメラ48により撮像された撮像画像200を解析するための画像解析ソフトなどが導入されたパーソナルコンピュータ等を用いることができる。また、撮像画像200を画像処理装置が備えるディスプレイなどに出力して、画像を表示させる構成としてもよいし、プリンターなどにより紙媒体に出力して、画像を表示させる構成としてもよい。
An image processing device (not shown) or the like may be connected to the
以上説明した本実施の形態では、略同一色の複数種のガラスが混在する識別対象10を特定ガラス11と略同一の屈折率を有する浸液100に浸してセル20に収容している。そして、投光ユニット30によりセル20に平行光束32aを投光しているので、セル20内において屈折率の相違により、特定ガラス11に入射した光は直進し、異種ガラス12を通過した光はその光路が偏向される。これにより、特定ガラス11を透過した特定ガラス透過光11aと、異種ガラス12を透過した異種ガラス透過光12aとを分離して、特定ガラス透過光11aと異種ガラス透過光12aとを別々に検出することができる。
In the present embodiment described above, the
また、特定ガラス透過光検出部41は収束光学素子43を備えているので、特定ガラス透過光11aはこの収束光学素子43により所定の位置に収束させることができる。すなわち、収束光学素子43により特定ガラス透過光11aを一点(焦点)に集めて、一点において特定ガラス透過光11aを検出することができる。
Moreover, since the specific glass transmitted
また、収束光学素子43により特定ガラス透過光11aが一点に集められるので、空間フィルタ44は、この特定ガラス透過光11aの焦点位置に特定ガラス透過光11aを反射又は吸収する材料を塗布した遮蔽部44bを有するガラス板44aなどの簡易な構成とすることができる。この空間フィルタ44を配置することにより、特定ガラス透過光11aを遮蔽して、異種ガラス透過光12aを輝点211等として異種ガラス透過光検出部42に検出させることができる。
Further, since the specific glass transmitted light 11a is collected at one point by the converging
また、異種ガラス透過光検出部42は、異種ガラス透過光12aを合焦する合焦光学素子46を備えている。この合焦光学素子46により異種ガラス透過光12aは、それぞれの屈折率に応じた位置、つまり、ガラスの種類に応じた位置で合焦する。そして、本実施の形態では、この異種ガラス透過光12aが投影されるスクリーン47およびCCDカメラ48を備え、これらは位置を可変に構成されている。このため、スクリーン47やCCDカメラ48の位置を適宜調整することで、異種ガラス透過光12aを合焦させ、その合焦位置の相違に基づいて異種ガラス12を識別することができる。
The different glass transmitted
したがって、識別対象10として、予めガラスの種別毎に所定の程度分別されたものに、同一色を呈する異種ガラス12が粒状あるいは粉状の形態で混入している場合であっても、上記ガラス識別装置1を用いてガラス原料中に混入した異種ガラス12を検出することができる。また、識別対象10として、粒状あるいは粉状に破砕されたものであっても、上記ガラス識別装置1を用いれば、特定ガラス11と異種ガラス12とを識別できる他、識別ガラスの種類を識別することもできる。
Therefore, even when the
さらに、ガラス原料として粒径が1〜3mm程度の粒状もしくは粉状に破砕されたガラス粒10a、ガラス粉を識別対象10とする場合に、ガラス識別装置1は、異種ガラス12の混入を検出する異種ガラス検出装置として利用できる。この際、識別対象10に含まれるガラスの粒度が揃っている場合には、輝点211等として検出された異種ガラス透過光12aの結像数を、例えば、上記した画像処理装置等により解析することで、異種ガラス12の混入割合を簡易に計算して求めることができる。
Furthermore, when the
本実施の形態では、セル20に投光する光32aは、投光ユニット30において、第一の平行光束光学素子33により生成された平行光束33aを収束光学素子34および絞り35により所定の絞り径に一度絞った上で、再び第二の平行光束光学素子36により平行光束32aとされたものである。このように、平行光束32aを生成する際に、少なくとも一度、光束33aを絞ることで、セル20に投光する光束32aの平行度をより高いものとすることができ、また、セル20に対する投光面積をより拡大することができる。
In the present embodiment, the light 32a to be projected onto the
以上、説明した上記実施の形態は本発明の一態様であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。 The above-described embodiment is one aspect of the present invention, and it is needless to say that the present invention can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記施の形態では、受光ユニット40において異種ガラス透過光12aをスクリーン47に投影するものとして説明したが、スクリーン47ではなく、例えば、磨りガラスのようなものに投影してもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、平行光束光学系32を、第一の平行光束光学素子33、収束光学素子34、絞り35、第二の平行光束光学素子36を用いて構成するものとして説明したが、例えば、図4に示す投光ユニット30に代えて、図6に示す投光ユニット50を用いて構成してもよい。図6に示す投光ユニット50は、光源51と、光源51から発せられた拡散光51aから平行光束52aを生成するための平行光束光学系52を備えたものである。平行光束光学系52は、上記と同様にコリメートレンズ等の正のパワーを有するレンズあるいはレンズ群等から成る光学素子を用いて構成することができる。また、上記投光ユニット30に代えて、所定の波長のビーム光を出射する光源(図示略)を用い、ビームエキスパンダーなどによりビーム光の光径を拡径させてセル20に投光する構成としてもよい。但し、上記実施の形態の様に、投光ユニット30において平行光束32aを生成する際に、一度生成された平行光束33aを絞る構成とした方がセル20に投光する光の平行性がよくなる。
In the above-described embodiment, the parallel light beam
また、上記実施の形態では、セル20に設けられるセル前面板21およびセル後面板22は特定ガラス11と同じ種類のガラス板で構成されていることが好ましいと説明したが、例えば、特定ガラス11とは異なる種類のガラス板で構成した場合は、ブランク測定を行い差分を引くように画像処理を行うことなどによりガラスの種類を識別することができる。
In the above embodiment, it has been described that the
また、上記実施の形態では、スクリーン47に投影された画像をCCDカメラ48により撮像するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、単にスクリーン47や磨りガラスに異種ガラス透過光12aを投影し、オペレータ等が目視により異種ガラス透過光12aに基づく輝点等を確認する構成としてもよい。また、上記実施の形態では、CCDカメラ48に画像処理装置を接続し、画像処理装置において識別対象10中の異種ガラス12の割合や種類等を識別する構成としたが、これに限定されるものではなく、CCDカメラ48により撮像された撮像画像200に基づいて、オペレータ等が目視により異種ガラス12の割合や異種ガラス12の種類等を識別する構成としてもよいのは勿論である。
In the above embodiment, the image projected on the
また、例えば、特定の種類のガラス原料としてのガラス粒10a(あるいはガラス粉)を識別対象10として用いる場合、このガラス識別装置1、2によるガラスの識別結果をガラスカレットの分別工程にフィードバックする構成としてもよい。すなわち、ガラス識別装置1により異種ガラス12の混入が検出された場合には、ガラスカレットを分別する段階にフィードバックして、ガラスカレットの分別をより精密に行わせることで、より均質度の高いガラス原料を再生産することができる。例えば、比重沈降法により粒状、粉状のガラスを分別する際には、沈降液中で層状に分離させる際の時間を長くしたり、層状に取り出す際の作業を慎重に行ったりすることで分別の精度を上げるための指標とすることができる。
Further, for example, when
Claims (4)
前記所定の屈折率と同一の屈折率を有する浸液とともに、前記識別対象を収容するセルと、前記セルに平行光を投光する投光部とを備え、
前記セルからは、特定ガラスを透過した光が平行光のまま出力され、異種ガラスを透過した光が光路を偏向して出力され、
前記セルを透過した、これらの光が入射され当該光に含まれた平行光の成分を集光する集光素子と、
前記集光素子の後段に配置され、前記集光素子により集光される前記平行光の成分を遮蔽し、前記異種ガラスにより光路が偏向された光成分を透過するフィルタと、
前記フィルタを透過した光を検出する光検出部と、
を備えたことを特徴とするガラス識別装置。From the identification target refraction index different birefringence several glass are mixed, a glass identification apparatus for identifying a heterogeneous glass having a specific glass and other refractive index having a predetermined refractive index,
With immersion liquid having the same refractive index and the predetermined refractive index, comprising a cell for containing the identification target, and a light projecting portion for projecting a parallel light to the cell,
From the cell, the light transmitted through the specific glass is output as parallel light, and the light transmitted through the different glass is deflected in the optical path and output.
A condensing element for condensing the components of parallel light contained in the light that is incident on the light and transmitted through the cell;
A filter that is arranged at a subsequent stage of the light collecting element, shields a component of the parallel light collected by the light collecting element, and transmits a light component whose optical path is deflected by the different glass;
A light detection unit for detecting light transmitted through the filter;
A glass identification device comprising:
を特徴とする請求項1記載のガラス識別装置。 The light projecting unit includes a light source and a parallel light optical system that collimates the light emitted from the light source, collects the light collimated by the parallel light optical system, passes the light through a diaphragm, Collimating the light that has passed through the aperture and projecting it onto the cell;
The glass identification device according to claim 1 .
前記フィルタを透過した光を結像する結像光学系を有すること、を特徴とする請求項1または2記載のガラス識別装置。The glass identification device according to claim 1, further comprising an imaging optical system that forms an image of light transmitted through the filter.
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