DE2912848A1

DE2912848A1 - Verfahren und geraet zur bestimmung der schattierung eines partikels

Info

Publication number: DE2912848A1
Application number: DE19792912848
Authority: DE
Inventors: Samuel Chatterley; Richard Neville Colson; Jacobus Hermanus Grobbelaar; Charlie Maurice Levitt
Original assignee: De Beers Consolidated Mines Ltd
Current assignee: De Beers Consolidated Mines Ltd
Priority date: 1978-04-03
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1979-10-04
Also published as: GB2018419A; US4280625A; GB2018419B; CH638896A5; NL186741C; AU525627B2; NL7902470A; DE2912848C2; AU4544079A; BR7902000A; GB2031303A; NL186741B; CA1127866A; FR2422158A1; FR2422158B1

Description

DE BEERS CONSOLIDATED MINES LIMITED,

36 Stockdale Street, Kimberley, Cape Province

(Republic of South Africa) ■

Verfahren und Gerät zur_Bestiimun2_der_Schattieruncr eines Partikels

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Schattierung eines Partikels sowie ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens. Partikel," wie Edelsteine, insbesondere Diamanten, können entsprechend ihrer Farbe und ihrer Schattierung sortiert werden. Zwischen den Farben weiß und schwarz gibt es beispielsweise eine Vielzahl von Grauschattierungen, von denen alle die gleichen relativen Anteile der Primärfarben haben. Der Unterschied zwischen einer weißen Fläche und einer grauen Fläche besteht darin, daß die erste das meiste des auf sie fallenden Lichts reflektiert, wogegen die letztere einen erheblichen Lichtanteil absorbiert und nur den Rest reflektiert.

In der Diamantenindustrie werden zunehmend Maschinen eingesetzt, die Diamanten entsprechend ihrer Farbe automatisch sortieren. Die Farbbestimmung eines Diamanten kann beispielsweise durchgeführt werden, indem die relativen Intensitäten der von dem Diamanten reflektierten Primärfarben bestimmt werden. Eine solche 0 Bestimmung ist indessen unabhängig von der Schattierung.

S0984Q/089S

Ein weiterer Weg zur Bestimmung der Schattierung eines Partikels besteht darin, den Partikel gegen Hintergründe mit unterschiedlichen Schattierungen zu vergleichen. Wenn ein Partikel mit bestimmter Schattierung vor einem Hintergrund gesehen wird, der die "gleiche. Schattierung aufweist, verschwindet der Partikel anscheinend. Wenn diese Beobachtung elektronisch durchgeführt wird, beispielsweise mit einem Photodetektor, der auf die Lichtintensität des Hintergrundes anspricht, stellt man fest, daß das Ausgangssignal des Detektors sich nicht verändert, wenn Partikel und Hintergrund dieselbe Schattierung bzw. Tönung haben. Wenn der Partikel je-· doch nicht dieselbe Schattierung oder Tönung hat wie der Hintergrund, ändert das Ausgangssignal des Detektors seine Amplitude. Die Ämplitudenänderung des Detektorsignals ist eine Funktion der Schattierung und der Größe des Partikeis. Bei den bekannten Verfahren der Sortierung nach Schattierung oder Farbtönung ist bisher kein Versuch unternommen worden, die tatsächliehe Amplitude des erzeugten Signals aufzuzeichnen.

Die Sortierung erfolgt einfach auf der Basis, daß festgestellt wird, ob die Amplitude des Ausgangssignals sich in bezug auf einen Null-Wert positiv oder negativ ändert. Die Tatsache, daß die Amplitude dieses Signals von der Partikelgröße abhängt, hat dabei keine Bedeutung.

Die Partikel, die ein positives oder negatives Signal verursachen, können aus dem jeweiligen Weg herausgestoßen werden. Ihre Schattierungen sind heller oder dunkler als der verwendete Hintergrund, Daher ist für

90984 0/0890

die Aussortierung einer jeden Schattierung jeweils ein Durchlauf sämtlicher Partikel und ein unterschiedlicher Hintergrund erforderlich. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung der Schattierung von Partikeln anzugeben, das eine schnelle und genaue Klassifizierung der Partikel ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß man eine Referenzlichtstärke erzeugt, den Partikel beleuchtet, die relativen Intensitäten der Referenzlichtstärke und der Beleuchtung des Partikels verändert und daß man die Intensität des mindestens von dem Partikel ausgehenden Lichtes mit der Intensität der Referenzlichtstärke vergleicht, um eine Messung der Schattierung des Partikels zu erhalten.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird Referenzlichtstärke von einem beleuchteten Hintergrund erzeugt, wobei der Partikel beleuchtet¹· wird, während er sich vor einem vorgegebenen Bereich des Hintergrundes befindet und die Lichtintensität des Partikels und des vorgegebenen Bereichs des Hintergrundes werden mit der Intensität des beleuchteten Hintergrundes verglichen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß diejenige Zeitspanne gemessen wird, in der die Lichtintensität des Partikels und des vorgegebenen Bereichs des Hintergrundes größer oder kleiner ist als die Intensität des beleuchteten Hintergrundes in einem vorgegebenen Zeitintervall.

909840/0890

Zweckmäßigerweise kann das Verhältnis der gemessenen Zeitspanne zu dem vorgegebenen Zeitintervall bestimmt werden, um den Meßwert der Schattierung des Partikels zu erhalten.

Vorzugsweise ist der Partikel beleuchtet, während er sich vor dem Hintergrund befindet und frei herabfällt. Die Beleuchtung erfolgt zweckmäßigerweise im wesentlichen gleichförmig von allen Seiten. Vorzugsweise wird der Partikel mit Licht von variabler Intensität beaufschlagt und die Referenzlichtstärke ist im wesentlichen konstant, obwohl es im Rahmen der Erfindung auch möglich ist, den Partikel mit Licht von im wesentlichen konstanter Intensität zu beleuchten und die Intensität der Referenzlichtstärke variabel· zu machen. Die Intensität des Lichtes kann oszillieren und vorzugsweise sägezahnförmig moduliert werden.

Ein Gerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Einrichtung zur Erzeugung einer Referenzlichtstärke im Meßbereich vorgesehen ist, daß eine zweite Einrichtung zur Beleuchtung des Partikels im Meßbereich vorgesehen ist, wobei die relativen Intensitäten der Referenzlichtstärke und der Partikelbeleuchtung variieren und daß eine Vergleichseinrichtung die Lichtintensität mindestens des Partikels mit der Referenzlichtstärke vergleicht.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die ersten Einrichtung zur Erzeugung der Referenzlichtstärke einen Hintergrund und eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Hintergrundes aufweist,

909840/0890

daß der Partikel beleuchtet wird, während er sich vor einem bestimmten Bereich des Hintergrundes befindet, und daß die Vergleichseinrichtung die Lichtintensität von dem Partikel und von dem vorgegebenen Bereich des . Hintergrundes mit der Intensität des beleuchteten Hintergrundes vergleicht.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die die Zeitspanne ermittelt, "'für die die Intensität des Lichts von dem Partikel und von einer vorgegebenen Fläche des Hintergrundes größer (oder kleiner) ist als die Intensität des beleuchteten Hintergrundes, in einem bestimmten Zeitintervall.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Gerätes ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsvorrichtung einen auf die Intensität des beleuchteten Hintergrundes ansprechenden Detektor aufweist, daß die Einrichtung zur Beleuchtung des Partikels eine Lichtquelle, eine integrierende Kugel, eine in der Kugelwand vorgesehene öffnung, durch die Licht von der Lichtquelle in die Kugel hineindringt, aufweist, und daß die Kugel vor dem Hintergrund angeordnet ist und einen Einlaß sowie einen Auslaß zum Durchleiten der Partikel durch die Kugel und für den Lichtdurchgang von dem vorgegebenen Bereich des Hintergrundes zum Detektor aufweist.

909840/0890

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren einige Ausführungsbexspxele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung des Gerätes,

Figur 2 ein Blockschaltbild .der in Verbindung mit dem Gerät nach Figur 1 verwendeten elektrischen Schaltung,

Figur 2(a) eine Modifizierung der Schaltung nach Figur 2,

Figuren 3, 4 und 5 verschiedene Wellenformen, die von dem Gerät erzeugt werden,

Figur 6 eine Seitenansicht des Gerätes, teilweise geschnitten,

Figur 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 durch das Gerät der Figur 6 und

Figur 8 einen ähnlichen Schnitt wie Figur 7, jedoch bei einem abgewandelten Gerät.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Gerät weist eine Lampe 10 auf, deren Licht durch ein Linsensystem 12, einen Strahlteiler 14, einen Spiegel 16, einen Hintergrund 18, an einem Luftejektor 20 vorbei, einer integrierenden Kugel zugeführt wird, an deren Wand ein Photodetektor 24 angebracht ist. Durch die Kugel ragt ein Glasrohr 26 hindurch, das an seinem oberen Ende einen angeformten Einlaßtrichter 28 aufweist. Im Innern der Kugel ist eine Schei-

909840/0880

dewand, einer in der Wand der Kugel vorgesehenen Öffnung 32 gegenüberliegend, angeordnet. Ein Motor 34 treibt ein gezahntes Rad 36, das zwischen dem Strahlteiler 14 und der öffnung 32 angeordnet ist. Im Innern des Gehäuses 4 0 oberhalb des oberen Endes des Glasrohres 26 befindet sich eine Linse 38 und über der Linse 38 ist der Photodetektor 42 befestigt.

Das Ausgangssignal des Photodetektors 42 wird einem Differenzverstärker 50 zugeführt (Figur 2) und dieser Differenzverstärker ist an einen Null-Durchgangsdetektor 52 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Mikroprozessor 54 und einem automatischen Pegelregler und -konstanthalter 56 verbunden ist.

Das Gerät arbeitet wie folgt:

Diamantpartikel 58, die entsprechend ihren Schattierungen sortiert werden sollen, werden durch den Trichter 28 in das Glasrohr 26 eingeführt. Die Diamanten werden jeweils einzeln mit Hilfe geeigneter Steuereinrichtungen in das Glasrohr hineingelassen, so daß zu jedem Zeitpunkt sich nur ein Partikel in dem Rohr befindet. Vor dem Einführen eines Partikels in das Glasrohr wird der Photodetektor 42 lediglich von dem vom Hintergrund 18 kommenden Licht beaufschlagt. Der Hintergrund 18 wird durch das Licht der Lampe 10 beleuchtet, nachdem dieses durch das Linsensystem 12 und durch den Strahlteiler 14 hindurchgegangen ist und von dem Spiegel 16 auf den Hintergrund reflektiert wurde. Vor dem Einführen eines Partikels in das Glasrohr dreht sich das gezahnte Rad mit konstanter Geschwindigkeit, so daß ein moduliertes Lichtsignal durch die öffnung 32 hindurchgeschickt wird. Infolge der Schei-

909840/0890

dewand 30 und infolge der Tatsache, daß das Gesichtsfeld des Detektors 42 auf die Mitte des Hintergrundes 18 beschränkt ist, kann jedoch nur sehr wenig von diesem modulierten Lichtsignal den Photodetektor 42 erreichen. Während dieser Phase wird der Photodetektor 42 vertikal nur von dem vom Hintergrund 18 kommenden Licht beleuchtet und da diese Lichtintensität konstant ist, ist auch das Ausgangssignal des Photodetektors 42 konstant. Dieser stationäre Zustand ist in der Wellenform der Figur 3 durch die Linie 6 0 konstanten Amplitudenniveaus dargestellt.

Wenn der Diamantpartikel 58 in das Glasrohr 26 eintritt, läßt das von dem Motor 34 gedrehte gezahnte Rad 36 das Licht der Lampe 10 durch die öffnung 32 in die Kugel 22 eindringen. Die Intensität dieses Lichtes wechselt von dunkel bis zur größten Helligkeit. Die Modulation der Lichtintensität ist vorzugsweise im wesentlichen sägezahnförmig. Dies erreicht man u.a. durch die richtige Wahl der Motorgeschwindigkeit, die Größe und die Anzahl der Zahnlücken in dem Zahnrad 36 und die Anordnung des Brennpunkts des Linsensystems 12.

Das durch die öffnung 32 hindurchgehende Licht wird von der Scheidewand 30 auf die Innenwand der Kugel 32 reflektiert. Diese Wand ist mit einer photometrischen Bariumsulfatfarbe mit neutralem spektralem Reflektionsverhalten beschichtet und das auf diese Fläche auftreffende Licht wird mit einem Minimum an Amplitudenverlust und an Farbinterferenz im Innern der Kugeln in alle Richtungen reflektiert. Das Ergebnis ist, daß ein Partikel 58 im Innern des Glasrohres 26 von allen Seiten gleichförmig

909840/0 890

mit einem Licht beleuchtet wird, dessen Intensität sich sägezahnförmig ändert.

Das Licht, das aus der Öffnung 32 über die Innenwand der Kugel 22 auf den Partikel 58 einfällt, während dieser im Glasrohr 26 herabfällt, wird von dem Partikel reflektiert und ein Teil dieses Lichts gelangt in dem Rohr direkt nach oben zum Photodetektor -42.

Wenn die öffnung 32 blockiert wäre und der Partikel durch die Kugel hindurchfiele, würde die einzige Wirkung darin bestehen, daß das Ausgangssignal des Photodetektors 42 reduziert wäre. Dies ist in dem mittleren Bereich der in Figur 3 dargestellten Wellenform mit verringerter Amplitude dargestellt. Die Verringerung der Amplitude kommt daher, daß der Partikel verhindert, daß Licht vom Hintergrund 18 den Photodetektor erreicht. Je größer die Partikel sind, um so größer ist derjenige Anteil des von dem Hintergrund 18 ausgehenden Lichts, der den Photodetektor nicht erreichen kann. Wenn der Partikel durch das Rohr fällt, ändert sich seine Orientierung und demgemäß auch seine dem Hintergrund zugewandte Fläche und Schattierung. Dies führt zu dem ungleichmäßigen Verlauf des Ausgangssignals des Photodetektors im mittleren Bereich 62.

Figur 4 zeigt das sägezahnformige Ausgangssignal des Photodetektors 42, das entsteht, wenn der Partikel 58 mit dem Licht der öffnung 32 beleuchtet wird, während er durch das Glasrohr 26 fällt. Dieses Ausgangssignal ist die Summe zweier Komponenten, nämlich einer ersten Komponente, die das vom Hintergrund 18 ausgehende und

90 98/. 0/0890

den Photodetektor erreichende Licht darstellt und die dem in Figur 3 dargestellten Ausgangssignal äquivalent ist, und einer zweiten Komponente, die aus dem Licht der öffnung 32 besteht, das von dem Partikel 58 zu dem Photodetektor reflektiert worden ist und das vom Hintergrund 18 kommenden Signal überlagert wird.

Die von dem Partikel reflektierte Lichtmenge hängt von der Partikelgröße und von der Schattierung des Partikels ab. In dem Augenblick jedoch, in dem die sägezahnförmige Amplitude des Ausgangssignals des Photodetektors 42 gleich der Amplitude 64 desjenigen Ausgangssignals ist, das geherrscht hat, bevor der Partikel in das Glasrohr eingeführt worden ist, ist ein Zustand erreicht, in dem die von dem Partikel reflektierte Lichtmenge effektiv nur von dessen Schattierung abhängt. Wenn in diesem Augenblick ein Partikel gegen den Hintergrund 18 betrachtet würde, würde er anscheinend verschwinden. Da der Partikel während seines Durchgangs durch die Kugel 22 mit Licht aus der öffnung 32 konstant beleuchtet wird, nimmt das Ausgangssignal des Photodetektors 42 häufig die Amplitude des Niveaus 64 an. Eine Messung der Schattierung des Partikels kann daher erfolgen, indem das Verhältnis derjenigen Periode, für die das Ausgangssignal des Photodetektors oberhalb des Niveaus 64 liegt, zu derjenigen Zeit, die der Partikel braucht, um die Kugel zu durchlaufen, ermittelt wird.

Die Schaltung der Figur 2 führt diese Rechnung durch. Das Ausgangssignal des Photodetektors 42 wird dem Differenzialverstärker 50 zugeführt und nach Verstärkung

909840/0890

in dem Komparator 52 mit einem Signal der Amplitude Null verglichen. Der Komparator arbeitet daher als Null-Durchgangsdetektor, der einen Impuls mit konstanter Amplitude in derjenigen Zeit erzeugt, für die das Ausgangssignal des Photodetektors über dem Niveau 64 liegt. Das Ausgangssignal des Null-Durchgangsdetektors ist daher ein Impulszug 66 (s. Figur 5) aus Impulsen gleicher Amplitude, jedoch von unterschiedlichen Impulslängen. Der Mikroprozessor 54 berechnet den Durchschnittswert des Ausgangssignals des Null-Durchgangsdetektors. Der Durchschnittswert oder Mittelwert,der von dem Mikroprozessor berechnet wird, dient für den Antrieb der in den Figuren 6 bis 8 dargestellten Sortiereinheit, die den Partikel in ein seiner Schattierung entsprechendes Behältnis leitet.

Der automatische Amplitudenregler und -halter 56 dient zur Abtastung des Lichtniveaus 60 (oder 64), das am Photodetektor 42 herrscht, unmittelbar bevor der Partikel 58 in das Glasrohr eintritt. Dieses Lich^niveau wird von der Halteeinrichtung für diejenige Zeit festgehalten, die der Partikel benötigt, um die Kugel zu passieren, so daß der Null-Durchgangsdetektor gegen eim Referenzsignal von fester Amplitude arbeitet.

Wenn der Partikel die Kugel verläßt, bewirkt das Luftgeblase 20, daß die Fallbahn des Partikels zwischen den Spiegel 16 und den Hintergrund 18 abgelenkt wird. Hierdurch werden Beschädigungen des Hintergrundes durch auftreffende Partikel vermieden. Wenn der Partikel zwischen Spiegel und Hintergrund hindurchgegangen ist, wird er von der Sortiereinheit dem richtigen Sortierbehälter zu-

909840/0890

geführt. Alternativ könnte auch das Herausfallen des Fartikels aus der Kugel erkannt und.der Hintergrund, der dann an einem Schwingarm angebracht wäre, könnte aus der Bewegungsbahn des Partikels herausgeschwenkt werden, welcher anschließend direkt der Sortiereinheit zugeführt wird. Das Signal, das durch die Erkennung des Herausfallens des Partikels aus der Kugel erzeugt wird, kann ferner zur Triggerung der Halteeinrichtung 56 benutzt werden, so daß diese das Ausgangssignal 64 des Photodetektors, das ausschließlich von der Intensität der Hintergrundleuchtstärke abhängt, abtastet und festhält. Das gleiche Signal kann zur Triggerung der Regeleinrichtung verwendet werden, die das Einfallen der Partikel durch den Trichter 28 in die Kugel·steuert.

Der Photodetektor 24 tastet die Schnelligkeit des Wechsels der Lichtintensität im Innern der Kugel 22 ab und regelt über eine Rückkopplungsschaltung den Zerhacker— motor 34 so, daß dieser mit konstanter Geschwindigkeit rotiert.

Der Mikroprozessor 54 wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einem Analog-Digital-Umsetzer benutzt, um den Mittelwert des Ausgangssignals des Null-Durchgangsdetektors zu ermitteln. Das für die Berechnung erforderliche Programm bereitet keine Schwierigkeiten. Beispielsweise- kann, wie in Figur 2(a) dargestellt ist, die Gesamtzeit,für die das Impulssignal des Impulszuges 66 größer ist als Null, innerhalb eines festen Zeitintervalls ermittelt werden, das kleiner ist als die Zeit, in der ein Partikel die Kugel durchläuft.

Die Akkumulierung der einzelnen Impulse kann mittels

909840/0890

eines einfachen Timers 68 erfolgen. Die akkumulierten Zeiten unterschiedlicher Partikel mit variierenden Standardschattierungen können aufgezeichnet werden, wobei die Entscheidung -über die Schattierung eines zu testenden Partikels getroffen wird, indem die akkumulierte Zeit für den zu testenden Partikel mit den Referenzzeiten verglichen wird. Dieser Vergleich kann mit Hilfe von Fensterkomperatoren 7 0 durchgeführt werden. Die Ausgangssignale 72 der Komperatoren 70 oder des Mikroprozessors 54 dienen zur Steuerung des in den Figuren 6 bis 8 dargestellten Sortiergerätes. Das Sortiergerät 108 weist einen Stützrahmen 110, eine Basisplatte 112, in der sich mehrere entlang eines Kreisbogens angeordnete öffnungen 114 befinden, einen an der Unterseite der Basisplatte 112 angebrachten Schrittschaltmotor 116, einen an der Welle 120 des Motors 116 angebrachten Arm 118 und ein Führungsrohr 122 auf. Das Führungsrohr 122 ist an seinem oberen Ende drehbar in einem an den Stützrahmen 1110 befestigten Lager 124 gelagert, während sein unteres Ende gegenüber dem oberen Ende versetzt angeordnet und an einem Arm 118 befestigt ist. Die lichte Weite des Rohres 122 ist ebenso groß wie diejenige der Öffnungen 114.

Das obere Ende des Rohres 122 bildet die Mündung eines Trichters 126, der in einem Gehäuse 128 gebildet ist. 5 Der Durchgang der Partikel in das Rear 122 wird durch eine Klappe 130 gesteuert.

Jede öffnung 114 ist mit einer rohrförmigen Führung 132 verbunden, die zu einem (nicht dargestellten) Speicherbehälter führt. Die öffnungen sind von einem Brett 134 umgeben, das mehrere Sensoren 136 trägt, von denen jeder

909840/0890

einer der öffnungen zugeordnet ist. Jeder Sensor kann beispielsweise eine Lichtquelle aufweisen sowie eine Einrichtung, die auf Licht anspricht, das von dem äußeren Ende des Armes reflektiert wird.

Der Einlaß des Trichters 12 6 ist unterhalb der Kugel angeordnet, so daß die aus der Kugel herabfallenden Partikel von dem Trichter aufgefangen werden. Wenn ein Par-, tikel in den Trichter eintritt, wird er von der Klappe 130 festgehalten bis die Berechnung seiner Charakteristik abgeschlossen ist und um sicherzustellen, daß sich sonst keine Partikel in dent Führungsrohr befinden. Wenn der von der Klappe 130 festgehaltene Partikel durch die in Figur 2 gezeigte Schaltung· kategorisiert ist, wird das Führungsrohr 122 auf die selektierte öffnung 114 mittels des Schrittschaltmotors 116 eingestellt. Nun wird die Klappe 130 geöffnet und der Partikel fällt durch das Führungsrohr, die öffnung und die rohrförmige Führung 132 in den zugehörigen Speicherbehälter. Alternativ könnte die Anordnung auch so getroffen sein, daß während des Fallens durch das Rohr 122 die Klappe 130 geöffnet wird, so daß das Rohr 122 während des Fallens des Partikels in die ausgewählte Stellung bewegt wird.

Das von der Schaltung nach Figur 2 erzeugte Signal 72 gibt die Schattierung des Diamantpartikels an und dient zur Bestimmung der Position, in die der Schrittschaltmotor 116 bewegt werden muß.

Die Stellung des Schrittschaltmotors wird jederzeit von den Sensoren 136 ermittelt. Um die bestmögliche Ausnutzung des Sortiergerätes zu erzielen, kann der Schritt-

909840/0890

schaltmotor mikroprozessorgesteuert sein, um sicherzustellen, daß er so schnell wie möglich beschleunigt und abgebremst wird, während das Rohr 122 zwischen den verschiedenen öffnungen 114 bewegt wird.

Wenn der Schrittschaltmotor von hoher Qualität ist und mit gleichbleibender Genauigkeit in die gewünschte Position gebracht werden kann, können die Sensoren 136 an den verschiedenen öffnungen entfallen. In diesem Fall kann es jedoch notwendig sein, Sensoren an zwei verschiedenen Stellen anzuordnen, um einfach eine Prüfung der Funktion des Schrittschaltmotors zu ermöglichen.

Der Sortierprozeß, den das Gerät der Figuren 6 und 7 durchführt, kann durch die in Figur 8 dargestellte Konstruktion noch verkürzt werden. In diesem Fall sind die öffnungen 114 in zwei Gruppen angeordnet, von denen jede Gruppe z.B. zehn öffnungen umfaßt. Jede Gruppe ist auf einem Kreis angeordnet, auf dem das freie Ende des Rohres 122 bewegt wird und jede Gruppe erstreckt sich über einen Winkelbereich von 180°. In Figur 8 sind die öffnungen in jeder Gruppe von 1 bis 10 numeriert. Jede öffnung in einer Gruppe ist diametral zu der öffnung derselben Nummer der anderen Gruppe angeordnet. So liegen die mit 2 bezeichneten öffnungen einander gegenüber usw.

Die gleich numerierten öffnungen sind auf der Unterseite der Basisplatte 112 miteinander verbunden, so daß sie in denselben Speicherbehälter hineinführen.

Das modifizierte Sortiergerät wird in derselben Weise benutzt wie das Gerät der Figuren 6 und 7. Die Sortier-

909840/0890

geschwindigkeit ist nun jedoch erheblich vergrößert, weil der Schrittschaltmotor maximal nur einen Winkelbereich von 90° überstreichen muß, um das Rohr auf eine einer bestimmten Sortierungskategorie zugeordnete öffnung einzustellen.

Die Modifizierung kann zur Erhöhung der Anzahl der jeder Sortierungskategorie zugeordneten öffnungen oder Speicherbehälter noch einmal wiederholt werden, so daß die maximal erforderliche Winkelbewegung für den Schrittschaltmotor verringert wird. Dem sind jedoch praktische Grenzen gesetzt.

909840/0890

2Z.

Leerseite

Claims

VON KREISLER SCHÖNWALD EiSHOLD FURS VONKREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

Anmelder in Dr.-!ng. von Kreisler 11973

Dr.-fng. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

DE BEERS CONSOLIDATED MINES Dr. J. F, Fues, Köln

LIMITED Dipl.-Chem.Alek von Kreisler, Köln

~._r~, -ί λ -ι r*i- j_ Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln

Stockdale Street, Dipl.-Ing. G. Selting, Köln

Kxmberley Dr. H-K. Werner, Köln "

Cape Province

Republic of South Africa

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

. " ■ ■ 21. März 1979 Sg/En

Ansprüche

.J Verfahren zur Bestimmung der Schattierung eines Partikels, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Referenzlichtstärke erzeugt, den Partikel beleuchtet, die relativen Intensitäten der Referenzlichtstärke und der Beleuchtung des Partikels verändert und daß man die Intensität des mindestens von dem Partikel ausgehenden Lichtes mit der Intensität der Referenzlichtstärke vergleicht, um eine Messung der Schattierung des Partikels zu erhalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Referenzlichtstärke durch einen beleuchteten Hintergrund erzeugt, daß der Partikel beleuchtet wird, während er sich vor einem vorgegebenen Bereich des Hintergrundes befindet, und daß die Lichtintensität

909S40/0890

r,l.-f-,n 0221 131041 We»-8882307 U„id ■ Tdecjraimn ti .hi, olenl Köln

291284$

des Partikels und die Lichtintensität eines vorgegebenen Bereichs des Hintergrundes mit der Intensität des beleuchteten Hintergrundes verglichen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Zeitspanne gemessen wird, in der die Lichtintensität des Partikels und des vorgegebenen Bereichs des Hintergrundes größer oder kleiner ist als die Intensität des beleuchteten Hintergrundes in einem vorgegebenen Zeitintervall.
4. Verfahren nach Anspruch 3,. dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der gemessenen Zeitspanne zu dem vorgegebenen Zeitintervall, ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitspanne diejenige Zeit ist, für die der Partikel vor dem Hintergrund positioniert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikel vor dem Hintergrund positioniert wird, während er sich im freien Fall befindet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikel,während er auf den Hintergrund zufällt, beleuchtet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikel im wesentlichen von allen Seiten gleichmäßig beleuchtet wird.

909840/0890
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikel mit Licht variabler Intensität beleuchtet wird und daß die Referenzlichtstärke im wesentlichen konstant ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Lichtes sich periodisch verändert.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Lichtes mit konstanter Frequenz sägezähnförmig moduliert wird.
12. Gerät zur Bestimmung der Schattierung eines Partikels, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Einrichtung (10, 12, 14, 16, 18) zur Erzeugung einer Referenzlichtstärke im Meßbereich vorgesehen ist, daß eine zweite Einrichtung (10, 12, 32, 22) zur Beleuchtung des Partikels im Meßbereich vorgesehen ist, wobei die relativen Intensitäten der Referenzlichtstärke und der Partikelbeleuchtung variieren und daß eine Vergleichseinrichtung (42, 50, 52, 54, 56) die Lichtintensität mindestens des Partikels (58) mit der Referenzlichtstärke vergleicht.
13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung zur Erzeugung der Referenzlichtstärke einen Hintergrund (18) und eine Lichtquelle (10, 12, 14) zur Beleuchtung des Hintergrundes aufweist, daß der Partikel (58) beleuchtet wird, während er sich vor einem bestimmten Bereich des .Hintergrundes befindet, und daß die Vergleichseinrichtung die

909840/0890

Lichtintensität von dem Partikel und von dem vorgegebenen Bereich des Hintergrundes mit der Intensität des beleuchteten Hintergrundes vergleicht.
14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Einrichtung (52, 54) vorgesehen ist, die die Zeitspanne ermittelt, für die die Intensität des Lichts von dem Partikel (58) und von einer vorgegebenen Fläche des Hintergrundes größer (oder kleiner) ist als die Intensität des beleuchteten Hintergrundes, in einem bestimmten Zeitintervall.
15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der gemessenen Zeitspanne zu dem vorgegebenen Zeitintervall ermittelt wird.
16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sortiereinrichtung (108) zum Sortieren der Partikel entsprechend dem gemessenen Verhältnis einen Führungskanal (122) für die Partikel aufweist, der durch eine Antriebseinrichtung (116) entsprechend dem gemessenen Verhältnis zwischen verschiedenen Stellungen verstellbar ist.
17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sortiereinrichtung eine Fläche (112) aufweist, an der mehrere öffnungen (114) in Bogenform angeordnet sind, daß der Führungskanal (122) um eine Achse drehbar ist, die konzentrisch zu dem einen Ende des Führungskanals (122) verläuft, daß an dem ersten Ende des Führungskanales eine Einführöffnung für die Partikel (58) vorgesehen ist, während das andere Ende

909840/0890

nacheinander auf die öffnungen (114) einstellbar ist.
18. Gerät nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsvorrichtung einen auf die Intensität des beleuchteten Hintergrundes ansprechenden Detektor (42) aufweist, daß die Einrichtung zur Beleuchtung des Partikels eine Lichtquelle (10, 11), eine integrierende Kugel (22), eine in der Kugelwand vorgesehene öffnung (32),durch die Licht von der Lichtquelle in die Kugel hineindringt, aufweist, und daß die Kugel vor dem Hintergrund (18) angeordnet ist und einen Einlaß sowie einen Auslaß zum Durchleiten der Partikel durch die Kugel und für den Lichtdurchgang von dem vorgegebenen Bereich des Hintergrundes zum Detektor aufweist.
19) Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Modulationseinrichtung (36) zur Veränderung der Intensität des durch die Öffnung (32) in die Kugel gelangenden Lichts vorgesehen ist.

909840/08i©