CN101813637A - 石英粉原料所含有色杂质的检测装置以及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的检测装置1具备原料供给单元2，用于以恒定量为单位连续供给石英粉原料；传送带运送单元3，用以运送由此原料供给单元2所连续供给的所述石英粉原料Q；第1发光单元4，发出规定波长的光；光扩散照射单元5，使所述第1发光单元4发出的光转换为散射光后，对由传送带运送单元3所运送的所述石英粉原料Q进行照射；以及彩色摄像单元6，对所述石英粉原料Q的彩色图像进行连续摄像；且，通过使来自所述光扩散照射单元5的散射光对所述石英粉原料Q进行照射，而使由所述彩色摄像单元6摄像的彩色图像的灰度清晰化，以此检测所述石英粉原料Q中所含的有色杂质。

Description

石英粉原料所含有色杂质的检测装置以及检测方法
技术领域
本发明涉及一种石英粉原料所含有色杂质的检测装置以及检测方法，尤其即便具备多边形外表面而存在使光有漫反射倾向的白色石英粉原料中，含有例如铁类废弃物、有机物类废弃物、碳类废弃物之类的浅色有色杂质的情况下，也可以高精度检测出且去除有色杂质。
背景技术
作为去除粉末中所含杂质的常规方法，例如专利文献1所记载，列举有如下方法，在检查部中，使来自由透光材料构成的输送机下方的透射光和来自输送机上方的反射光同时对输送机上所存在的粉末进行照射，并通过配置在输送机上方的线阵CCD(charge coupled device，电荷耦合器件)摄影机来检测杂质。
专利文献1：日本专利特开2000-84496号公报
发明内容
作为用以探测白色粉末中所含有色杂质的常规检测单元，例如以下方法较为有效，即，利用微分干涉显微镜来对输送机所运送的粉末的黑白图像进行摄像，并应用空间滤光片，对经所述摄像的黑白图像，增强了亮度可变化的部分，再通过对经所述增强的部分进行二值化处理，来检测白色粉末中所含的有色杂质。
然而，相关的方法在相对白色粉末而言有色杂质的色彩的灰度差大时，能够有效检测有色杂质，但当有色杂质的颜色为浅黄色之类的浅色时，则存在无法充分检测白色粉末中所含有色杂质的问题。
作为用以使色彩灰度清晰化的检测单元，以下方法较为有效，例如在检查部中，自输送机上方使光对输送机上所存在的粉末进行照射，并利用配置在输送机上方的线阵CCD摄影机进行摄像，再处理成彩色图像来检测有色杂质。
此有色杂质检测单元，因以彩色图像探测有色杂质，故从原理上看，即便有色杂质的颜色为浅黄色之类的浅色时，也将因有色杂质的灰度变得清晰，而可以对如同粉末状或颗粒状药剂那样不具有多边形外表面的白色粉末，进行高精度检测。
然而，在白色粉末为石英粉的情况下，则存在如下问题：由于石英粉具有多边形的玻璃状外表面而存在照射光会被石英粉的外表面漫反射的倾向，所以如果在检查部中使光从输送机上方照射到输送机上所存在的粉末，并利用配置在输送机上方的线阵CCD摄影机进行摄像，那么，会因所述漫反射的影响，而使石英粉的一部分呈现黑色等，无法获得灰度正确的彩色图像，从而无法高精度检测尤其石英粉中所含的如铁类废弃物、有机物类废弃物、碳类废弃物之类的浅色有色杂质。
本发明的目的在于提供一种通过防止照射光的漫反射以获得灰度正确的彩色图像，而即便在石英粉中含有有色杂质，尤其含有铁类废弃物、有机物类废弃物、碳类废弃物之类的浅色有色杂质的情况下，也可以进行高精度检测的石英粉原料所含有色杂质的检测装置以及检测方法。
为了实现所述目的，本发明的概要构成如下所述。
(1)一种石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：具备
原料供给单元，用于以恒定量为单位连续供给具有多边形外表面的白色石英粉原料；
传送带运送单元，运送由所述原料供给单元连续供给的所述石英粉原料；
第1发光单元，位于所述传送带运送单元的上方，且发出规定波长的光；
光扩散照射单元，位于所述第1发光单元的下方且在所述传送带运送单元的上方，使所述第1发光单元发出的光在转换为散射光后，对由传送带运送单元运送的所述石英粉原料进行照射；及
彩色摄像单元，位于所述传送带运送单元的上方，对所述石英粉原料的彩色图像进行连续摄像；
且，通过使来自所述光扩散照射单元的散射光对所述石英粉原料进行照射，而使由所述彩色摄像单元摄像的彩色图像的色彩差别清晰化，由此来对所述石英粉原料所含有色杂质进行检测。
(2)根据所述(1)记载的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述光扩散照射单元具有下表面形成凹凸而成的透明塑料板。
(3)根据所述(1)或(2)记载的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述发光单元发出的光是波长为20～800nm范围的可见光。
(4)根据所述(1)、(2)或(3)记载的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述传送带运送单元由透光材料所构成。
(5)根据所述(4)记载的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述检测装置还具备第2发光单元，其从所述传送带运送单元的下方侧对由所述传送带运送单元运送的所述石英粉原料照射光。
(6)根据所述(1)至(5)中任一项记载的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述检测装置通过进而具备如下单元来提高有色杂质的检测精度，所述单元是利用微分干涉显微镜，对所述传送带运送单元运送的所述石英粉原料的黑白图像进行摄像，并应用空间滤光片，对经所述摄像的黑白图像，增强了亮度可变化的部分，再通过对经所述增强的部分进行二值化处理，来检测所述石英粉原料中所含的有色杂质。
(7)根据所述(1)至(6)中任一项记载的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述石英粉原料中的石英粉的平均粒径为20～1000μm。
(8)根据所述(1)至(7)中任一项记载的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述石英粉原料中的有色杂质为铁类废弃物、有机物类废弃物、碳类废弃物之类的浅色有色杂质。
(9)根据所述(1)至(8)中任一项记载的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述石英粉原料中的有色杂质的平均粒径为20～1000μm。
(10)一种石英粉原料所含有色杂质的检测方法，其特征在于：运送具有多边形外表面的白色石英粉原料，并从所运送的所述石英粉原料的至少上方，使规定波长的光在转换为散射光后，对所运送的所述石英粉原料进行照射，并对灰度经清晰化处理的所述石英粉原料的彩色图像进行连续摄像，由此，检测所述石英粉原料所含有色杂质。
发明的效果
根据本发明，即便石英粉中含有有色杂质，尤其含有铁类废弃物、有机物类废弃物、碳类废弃物之类的浅色有色杂质时，也可以进行高精度检测。
附图说明
图1是依据本发明的石英粉原料所含有色杂质的检测装置的侧视结构示意图。
图2是由图1的圆形虚线所包围的检测装置的局部放大图。
图3是用以对构成检测装置的传送带运送单元、第1发光单元及光扩散照射单元的配设状态进行说明的图。
图4是表示光扩散照射单元的具体截面形状的一个示例图。
[符号的说明]
1检测装置                    2原料供给单元
3传送带运送单元              4第1发光单元
5光扩散照射单元              6彩色摄像单元
7原料供给料斗                8粉末供给托盘
9振动供料器                  10输送机传送带
11凹凸部                     12透明塑料板
13CCD摄影机                  14控制装置
15、16杂质去除用抽吸滚筒     17容器
18第2发光单元
具体实施方式
其次，以下参照附图，对本发明实施形态进行说明。
图1是依据本发明的石英粉原料所含有色杂质的检测装置的侧视结构示意图，图2是由图1的圆形虚线所包围的检测装置的局部放大图，图3是用以说明构成检测装置的传送带运送单元、第1发光单元及光扩散照射单元的位置关系的图，接着，图4是表示光扩散照射单元的具体截面形状的一个示例图。
图1所示的检测装置1主要由原料供给单元2、传送带运送单元3、第1发光单元4、光扩散照射单元5以及彩色摄像单元6构成。
原料供给单元2位于原料供给区域I内，且配设目的在于以恒定量为单位而连续供给白色石英粉原料，此原料供给单元2在图1中具备原料供给料斗(hopper)7，暂时储存所投入的石英粉原料，并且使规定量的石英粉滑落；粉末供给托盘(tray)8，接住从所述原料供给料斗7中滑落的石英粉；以及振动供料器(feeder)9，为将所述粉末供给托盘8内的石英粉，以恒定量为单位连续供给到传送带运送单元3中而使粉末供给托盘8振动。
传送带运送单元3具有沿水平方向连续延伸的结构，以从检测装置1中原料供给单元2所在的原料供给区域I，经由用以对石英粉原料中所含有色杂质进行检测的杂质检测区域II和去除有色杂质的杂质去除区域III，在将有色杂质去除后而剩余的石英粉回收的整个原料回收区域IV内运送石英粉原料，图1中表示由环形输送机传送带10构成的情形，但并不限于此种结构，可采用各种形态。
所述输送机传送带10的表面颜色，就所述输送机传送带10上运送的石英粉原料为白色来看，为了在利用彩色图像来检测时清晰地判别有色杂质，而优选白色。而且，优选的是所述检测装置1还具备第2发光单元18，所述第2发光单元18从所述输送机传送带10的下方侧对输送机传送带10所运送的所述石英粉原料照射光。另外，此种情况下，输送机传送带10必须由透明材料构成。
第1发光单元4位于杂质检测区域II内且在所述传送带运送单元3(更严谨的说是输送机传送带10)的上方，且为发出规定波长的光而配置。作为第1发光单元4，具体来说可列举卤素灯、金属卤化物灯、水银灯，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯等。由所述发光单元发出的光更优选为波长20～800nm范围的可见光。
光扩散照射单元5在杂质检测区域II内位于所述第1发光单元4的下方且在所述传送带运送单元3(更严谨的说是输送机传送带10)的上方，如图3所示，光扩散照射单元5的配置目的在于使所述第1发光单元4所发出的光转换为散射光后，对由传送带运送单元运送的所述石英粉原料Q进行照射。作为光扩散照射单元5，具体来说具有将所述第1发光单元4发出的光转换为散射光的构造即可，并无特别限定，但例如图4所示，优选由下表面形成有凹凸部11的透明塑料板12构成。而且，凹凸部11既可由和透明塑料板12相同的材料一体形成，或者也可以通过将形成有凹凸部11的透明扩散胶带贴附在透明塑料板12的下表面而形成。
而且，就光扩散照射单元5的配设个数或配置来说，优选配置在各照明的正下方。
彩色摄像单元6位于杂质检测区域II内且在所述传送带运送单元(更严谨的说是输送机传送带10)的上方，用来对所述石英粉原料Q的彩色图像进行连续摄像。作为彩色摄像单元6，具体来说可以由对输送机传送带10上所运送的石英粉Q进行摄像的CCD摄影机13、将摄像后的图像处理成彩色图像的控制装置14、将经控制装置14处理的彩色图像显示出来的监控器(未图示)构成。
本发明的检测装置1将所述结构作为必要结构，但进而也可以如图1所示，设置杂质去除区域III和原料回收区域IV。
例如，由构成彩色摄像单元6的控制装置14来检测有色杂质时，如图1所示，杂质去除区域III内为抽吸去除位于输送机传送带10上的有色杂质，而可设置由来自控制装置14的指令进行驱动且具有规定的狭缝(slit)的杂质去除用抽吸滚筒15、16，而且，可使杂质去除后的石英粉从输送机传送带10上滑落，回收到位于原料回收区域IV内的容器17中。
如上所述，本发明的检测装置1可通过使来自所述光扩散照射单元5的散射光照射所述石英粉原料Q，而将由所述彩色摄像单元所摄像的彩色图像的灰度清晰化，从而高精度检测所述石英粉原料Q中所含的有色杂质。
接着，在利用所述检测装置1检测出且去除有色杂质之后，可利用回收的石英粉制成高品质的石英坩锅。
一般而言，如果石英粉原料Q中的石英粉和有色杂质的粒径为不同尺寸，则易于识别两者，但本发明的检测装置1即使在粒径为同等程度的情况下，也可以高精度检测有色杂质。尤其，本发明的检测装置1可在有色杂质为铁类废弃物、有机物类废弃物、碳类废弃物之类的浅黄色有色杂质时，进行高精度检测。
另外，优选石英粉原料Q中的石英粉和有色杂质的平均粒径均为20～1000μm的范围。其原因在于，如果所述平均粒径未满20μm，那么，存在因检测装置的分辨率而无法高精度检测的倾向，而且，如果所述平均粒径大于1000μm，那么利用常规的检测装置也能够以充分的精度进行检测，所以，无法通过使用本发明的检测装置发挥显着效果。
而且，所述检测装置1也可以进一步具备如下单元，此单元是利用微分干涉显微镜来对由所述传送带运送单元运送的所述石英粉原料的黑白图像进行摄像，并应用空间滤光片，对所述摄像后的黑白图像增强了亮度可变化的部分，再对增强后的部分进行二值化处理，由此来检测所述石英粉原料所含有色杂质。所述检测单元可使用由构成彩色摄像单元6的CCD摄影机所拍摄的图像，以进行如上所述的黑白图像处理。
接着，以下对依据本发明的石英粉原料所含有色杂质的检测方法进行说明。
本发明的检测方法是运送由原料供给单元2以恒定量为单位而连续供给的石英粉原料，并从所运送的所述石英粉原料Q的至少上方，将规定波长的光转换为散射光后，对所运送的所述石英粉原料进行照射，再对灰度已清晰化的所述石英粉原料的彩色图像进行连续摄像，由此来检测石英粉原料所含有色杂质。
如上所述的内容仅为本发明实施形态的一个例示，可在权利要求的范围内追加各种更改。
[实施例]
其次，采用本发明的检测装置，对石英粉原料中所含有色杂质进行检测，并评估所述检测的检测精度。
实施例是采用图1所示的检测装置，对石英粉原料(平均粒径：240μm)中所含有色杂质进行检测，且将检测出来的有色杂质去除，再回收去除后的石英粉。
为了进行比较，而采用除了未设置光扩散照射单元以外其它结构均和图1相同的检测装置(比较例)，并进行和实施例相同的处理。
其结果，和比较例相比，实施例中石英粉阴影所造成的误探测较少，有色杂质的检测精度优异。
[产业上的可利用性]
根据本发明，即便石英粉中含有有色杂质，尤其含有铁类废弃物、有机物类废弃物、碳类废弃物之类的浅色有色杂质，也可以进行高精度检测。

Claims (10)

1.一种石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：具备
原料供给单元，用于以恒定量为单位连续供给具有多边形外表面的白色石英粉原料；
传送带运送单元，运送由所述原料供给单元连续供给的所述石英粉原料；
第1发光单元，位于所述传送带运送单元的上方，且发出规定波长的光；
光扩散照射单元，位于所述第1发光单元的下方且在所述传送带运送单元的上方，使所述第1发光单元发出的光在转换为散射光后，对由传送带运送单元所运送的所述石英粉原料进行照射；及
彩色摄像单元，位于所述传送带运送单元的上方，对所述石英粉原料的彩色图像进行连续摄像；
且，通过利用来自所述光扩散照射单元的散射光对所述石英粉原料进行照射，而使由所述彩色摄像单元摄像的彩色图像的色彩差别清晰化，由此来对所述石英粉原料所含有色杂质进行检测。
2.根据权利要求1所述的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述光扩散照射单元具有下表面形成凹凸而成的透明塑料板。
3.根据权利要求1或2所述的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述发光单元发出的光是波长为20～800nm范围的可见光。
4.根据权利要求1所述的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述传送带运送单元由透光材料所构成。
5.根据权利要求4所述的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述检测装置还具备第2发光单元，其从所述传送带运送单元的下方侧对由所述传送带运送单元运送的所述石英粉原料照射光。
6.根据权利要求1或2所述的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述检测装置通过进而具备如下单元来提高有色杂质的检测精度，所述单元利用微分干涉显微镜，对所述传送带运送单元所运送的所述石英粉原料的黑白图像进行摄像，并应用空间滤光片，对经所述摄像的黑白图像，增强了亮度可变化的部分，再通过对经所述增强的部分进行二值化处理，来检测所述石英粉原料中所含的有色杂质。
7.根据权利要求1所述的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述石英粉原料中的石英粉的平均粒径为20～1000μm。
8.根据权利要求1所述的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述石英粉原料中的有色杂质为铁类废弃物、有机物类废弃物、碳类废弃物之类的浅色有色杂质。
9.根据权利要求1或8所述的石英粉原料所含有色杂质的检测装置，其特征在于：所述石英粉原料中的有色杂质的平均粒径为20～1000μm。
10.一种石英粉原料所含有色杂质的检测方法，其特征在于：运送具有多边形外表面的白色石英粉原料，并从所运送的所述石英粉原料的至少上方，使规定波长的光在转换为散射光后，对所运送的所述石英粉原料进行照射，并对灰度经清晰化处理的所述石英粉原料的彩色图像进行连续摄像，由此，检测所述石英粉原料所含有色杂质。
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