Multiplexed NIR Spektrometer Technologie
NIR Identifikation im Sortierprozess
Multiplexed NIR Spektrometer werden überwiegend in Sortieranlagen im Kunststoffrecycling eingesetzt. Abfall wie z.B. Haushaltsabfälle werden im Sortierprozess vom optischen Spektrometer erfasst und analysiert um danach aussortiert zu werden.
KUSTA1.9MPL-24V - Multiplexed NIR Spektrometer im Recycling
Materialerkennung in Sortieranlagen
Bei dem multiplexed NIR-Spektrometern KUSTA1.9MPL-24V (vormals KUSTA1.9MPL) handelt es sich um schnell scannende Nah-Infrarot-Sensoren, die zur Identifikation von Schüttgütern in Sortieranlagen eingesetzt werden. Der Stoffstrom wird dabei auf einem Förderband vereinzelt unter der Beleuchtungseinheit hindurchgeführt und die reflektierte Strahlung über Lichtleitkabel dem Spektrometer zugeführt. Dort werden 64 Messspuren mit bis zu 70 Hz abgescannt und das Identifikationsergebnis über ein serielles Protokoll (Ethernet) zur Prozesssteuerung übertragen.
KUSTA1.9MPL-24V wird dabei überwiegend im Kunststoffrecycling und Altpapierrecycling genutzt. Je nach Anwendungsgebiet werden die Standardapplikationen für z.B. Papier- oder Kunststoffsortierung mitgeliefert, die es ermöglichen verschiedene Materialsorten nach frei wählbaren Kriterien auszutragen.
In der ab Januar 2016 erhältlichen Version „24V“ ist die optische Multiplexereinheit zusammen mit dem Spektrometer und einem integrierten RGB Sensor in einem separaten Gehäuse mit Schutzgrad IP65 untergebracht, welches direkt am Messkopf montiert werden kann. Auf Grund der hohen Messgeschwindigkeit (Scanrate) können die Materialien selbst auf 2 bis 3 m breiten Bändern bei Geschwindigkeiten von bis zu 3 m/s gemessen werden. Für die Erfassung von Teilen < 30 mm wird die Multispektralkamera KUSTAx.xMSI empfohlen.
Optionales Zubehör ist unter der Gerätetechnik aufgelistet.
Die geeignete Gerätesoftware HIER.
Schematische Darstellung einer Sortieranlage mit KUSTA1.9MPL-24V
Technische Spezifikation KUSTAx.xMPL-24V
| KUSTA1.9MPL-24V | ||
| Messmethode | Berührungslose und zerstörungsfreie Messung auf der Grundlage der NIR-Spektroskopie; Messung der absoluten Remission in Abhängigkeit von der Wellenlänge | |
| Wellenlängenbereich | 1,36 µm – 1,94 µm | |
| Spektrale Auflösung | < 8 nm | |
| Dispersion pro Pixel | 4 nm | |
| Scanrate | 30 Hz - 70 Hz | |
| Anzahl der Messspuren | Max. 64 | |
| 16bit RGB Sensor | Integriert | |
| Betriebsspannung Optikeinheit | 24V DC, max. 3,6A (ohne Industrie-PC und Schaltschrankheizung) | |
| Betriebsspannung Industrie PC | 24V DC, max. 4,8 A | |
| Betriebsspannung Schaltschrankheizung PC | 24V DC, 7A, 150 W | |
| Spannungsversorgung 24V-Netzteil | 90…265 V AC, 50-60 Hz, Sicherung 20 A (T) Input: 100 V ... 240 V AC, Output: 24V DC / 20A |
|
| Umgebungstemperatur | +5 °C bis +55 °C | |
| Luftfeuchtigkeit | Im Betrieb: 50 % - 95 % 20 % bis 70 % rel. |
|
| Gewicht | 31 kg | |
| Maße (B x H x T) | 500 mm x 500 mm x 300 mm | |
| Grundgerät | Optikmodul bestehend aus Spektrograph, optischem Multiplexer, und Steuerelektronik im Schaltschrankgehäuse der Schutzklasse IP65, Extern: Industrie-PC, 24V- Netzteil |
|
| PC-Konfiguration | Betriebssystem Windows® 10 IoT Enterprise 2019 (64-bit), 2,1 GHz, 16 GByte DDR4 SDRAM, Solid State Disk 64 GByte M2 MLC, Anschlüsse: DVI-I, DVI-Display Port, 6x USB, Ethernet | |
| Software | Steuersoftware MPL, Analysesoftware KustaAna, kundenspezifische Analyseroutinen Optional: Spektrometrische Entwicklungssoftware KustaSpec | |
| Bedienung | Prozessmodus: Die Prozesseinheit kommuniziert mit dem Industrie-PC, der die Spektren auswertet, über eine Ethernet Schnittstelle. Eine Steuerung über TFT-Display, Maus und Tastatur ist für Servicezwecke möglich, aber nicht im Lieferumfang enthalten. | |
| Messkopfzeilen | PMAmpl (Remission) oder PMT (Transmission) | |
| Lieferumfang | Multiplexed NIR Spektrometer KUSTAx.xMPL-24V, Industrie-PC, 24V-Netzteil | |
Produktfoto
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uniSPEC1.9MPL-24V - Multiplexed NIR Spektrometer in der Forschung
NIR Messtechnik in der Qualitätskontrolle
Das multiplexed NIR-Spektrometer uniSPEC1.9MPL-24V (vormals uniSPEC1.9MPL) wurde für die analytische Bewertung von Materialien im Produktionsprozess entwickelt.
Die hohe spektrale Auflösung des multiplexed NIR-Spektrometer ist für wissenschaftliche Anwendungen hervorragend geeignet. Zusätzlich sind die hohe Lichtstärke und große Empfindlichkeit der Spektrometer ideal für die Anwendung in quantitativen Analysen und die Bewertung von Materialströmen in schnellen Prozessen. Diese Eigenschaften ermöglichen den Einsatz der Spektrometer im Bereich der Lebensmittel-, Kunststoff- und Papierindustrie als online-Analytik, bei der Schichtdickenmessung zur Kontrolle von Coatings u.v.m.
Für jede der genannten Anwendungen werden kundenspezifisch Analysemodule erstellt. Die im Lieferumfang enthaltene Steuerungssoftware der Spektrometer wird auf Kundenwunsch angepasst. So kann die Kundenbedienoberfläche individuell designed und angepasst werden. Die Software kann ebenfalls genutzt werden, um Messdaten zur späteren Auswertung abzuspeichern oder Parameter im laufenden Prozess zu verändern.
Die multiplexed NIR-Spektrometer können mit Messkopfzeilen (64 Spuren) über Lichtleitfasern verbunden werden. Dadurch ist die ortsaufgelöste Erfassung von Materialströmen möglich.
Über ein standardisiertes Interface (z.B. Profibus, Ethernet) werden die Analyseergebnisse automatisch an die nachgeschaltete Steuerung (z.B. Düsensteuerung) in Echtzeit weiter-gegeben. Dadurch kann fehlerhaftes Material (Störstoffe, Ausschussware, Fremdstoffe, Verunreinigung) zuverlässig identifiziert und aussortiert werden.
► Qualitative und quantitative Analyse in der Kunststoffindustrie
► Analytische Bewertung von Industriemineralien
► Bewertung von Schichten in der Druckindustrie
► Analytische Bewertung in der Lebensmittelindustrie
Technische Spezifikation uniSPEC1.9MPL-24V
| uniSPEC1.9MPL-24V | ||
| Messmethode | Berührungslose und zerstörungsfreie Messung auf der Grundlage der NIR-Spektroskopie; Messung der absoluten Remission in Abhängigkeit von der Wellenlänge | |
| Wellenlängenbereich | 1,36 µm – 1,94 µm | |
| Spektrale Auflösung | < 8 nm | |
| Dispersion pro Pixel | 4 nm | |
| Scanrate | 30 Hz - 70 Hz | |
| Anzahl der Messstellen | Max. 64 | |
| 12bit RGB Sensor | Integriert | |
| Betriebsspannung Optikeinheit | 24V DC, max. 3,6A (ohne Industrie-PC und Schaltschrankheizung) | |
| Betriebsspannung Industrie PC | 24V DC, max. 4,8 A | |
| Betriebsspannung Schaltschrankheizung PC | 24V DC, 7A, 150W | |
| Spannungsversorgung 24V-Netzteil | 90…265 V AC, 50-60 Hz, Sicherung 20 A (T); Output: 24V DC / 20A | |
| Umgebungstemperatur | +5 °C bis +55 °C | |
| Luftfeuchtigkeit | 20 % bis 70 % | |
| Gewicht | 31 kg | |
| Maße (BxHxT) | 500 mm x 500 mm x 300 mm | |
| Grundgerät | Optikmodul bestehend aus Spektrograph, optischem Multiplexer, und Steuerelektronik im Schaltschrankgehäuse der Schutzklasse IP65, Extern: Industrie-PC, 24V- Netzteil | |
| PC-Konfiguration | Betriebssystem Windows® 10 IoT Enterprise 2019 (64-bit), 2,1 GHz, 16 GByte DDR4 SDRAM, Solid State Disk 64 GByte M2 MLC, Anschlüsse: DVI-I, DVI-Display Port, 6x USB, Ethernet | |
| Software | Steuersoftware MPL und Analysesoftware KustaAna Kundenspezifische Auswerte- und Monitoring Software Optional: Spektrometrische Entwicklungssoftware KustaSpec |
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| Bedienung | Prozessmodus: Die Prozesseinheit kommuniziert mit dem Industrie-PC, der die Spektren auswertet, über eine Ethernet Schnittstelle. Eine Steuerung über TFT-Display, Maus und Tastatur ist für Servicezwecke möglich, aber nicht im Lieferumfang enthalten. | |
| Messkopfzeilen | PMAmpl, kundenspezifische Einzelmessköpfe auf Anfrage | |
| Lieferumfang | Multiplexed NIR Spektrometer uniSPECx.xMPL-24V, Industrie-PC, 24V-Netzteil | |
Optionales Zubehör
Optionales Equipment für KUSTA1.9MPL-24V und uniSPEC1.9MPL-24V
Die multiplexed NIR-Spektrometer KUSTA1.9MPL-24V und uniSPEC1.9MPL-24V können optional mit zusätzlichen
■ Prozessmessköpfe und Einzelmessköpfe,
■ Kalibrierung CUa und CLm und
■ Ventilsteuerung für pneumatische Austrageinheiten geliefert werden.
Alle Informationen zu diesem Zubehör finden Sie hier detailliert beschrieben.
Prozessmessköpfe
Die Prozessmessköpfe sammeln das von den Proben remittierte bzw. durch die Proben transmittierte Licht. Über Lichtleitkabel wird das Licht zum Spektrometer geleitet. Passend für das jeweilige Einsatzgebiet stehen Messkopfzeilen zur Auswahl. Die entsprechend gestalteten Messkopfzeilen werden an die multiplexed NIR-Spektrometer KUSTA1.9MPL-24V oder uniSPEC1.9MPL-24V angeschlossen.
Messkopfzeilen und Komponenten
Die Messkopfzeile PMAmpl besteht aus zwei parallelen Beleuchtungseinheiten (LU) und einer integrierten Optikleiste (OL). Alle drei Elemente werden durch eine Platte an den beiden Enden befestigt. Durch diese zweiseitige Beleuchtung des Materialstroms wird eine Schattenbildung minimiert und somit die Erkennungsgenauigkeit erhöht.
Befestigungswinkel ermöglichen die Montage der Messkopfzeile in einem Rahmen über dem Förderband. Gummipuffer sind zur Schwingungsdämpfung aufgenommen. Hitzebeständiges Glas ist vollflächig vor der Optikleiste (OL) angebracht, um diese in der Messkopfzeile vor Verfärbung und Beschädigungen zu schützen. Eine aktive Kühlungsabdeckung und automatische Kalibrierung stehen optional zur Verfügung.
Kundenspezifische Gestaltung der Messkopfzeilen
Die Ausgestaltung der Messkopfzeilen erfolgt auf der Grundlage folgender kundenspezifischer Anforderungen:
■ Anzahl der gewünschten Messspuren
■ Geschwindigkeit des Materialstroms
■ Messbreite für den gesamten Materialstrom (Förderbandbreite)
■ Dichte des Materialstromes
■ 120 V Variante verfügbar
Die Messkopfzeilen sind für Messbreiten von 500 mm (PMAmpl500) bis 2800 mm (PMAmpl2800) konstruiert. Standardlängen für Förderbandbreiten sind 1000 mm, 1600 mm, 2000 mm und 2800 mm. Das Messspurraster ist anwendungsspezifisch zwischen typisch 20 mm und 50 mm wählbar. Die Einkoppeloptiken der Lichtleitkabel realisieren eine minimale Messspurbreite von 25 mm. Angepasst an die Materialgröße werden zwei Ausführungsvarianten angeboten: die freie Durchfahrtshöhe beträgt ca. 300 mm (LR30) oder ca. 500 mm (LR50).
| PMAmpl | |
| Messverfahren | Remission |
| Messkopfaufbau | Kompakteinheit mit Messoptik (OL) und doppelseitiger Beleuchtungseinheit (LU) |
| Messabstand | 240 mm - 300 mm (Version LR30) 420 mm - 500 mm (Version LR50) |
| NIR Strahler | Halogenstablampen, 230 V oder 120 V Versionen verfügbar |
| Standardlängen | 1000 mm, 1600 mm, 2000 mm, 2800 mm* |
*Sonderlängen zwischen 500 mm - 2000 mm sind im 200 mm - Raster auf Anfrage verfügbar.
Kalibrierung CUa und CLm
Herausragende Ergebnisse erfordern sorgfältige Messungen. Dafür ist eine regelmäßige Kalibrierung des Messsystems nötig. Die Kalibrierung kann manuell mit der Kalibrierleiste CLm erfolgen, die aus einem in sich stabilem Aluminiumprofil besteht, in welches die Referenzproben eingespannt sind. Zur besseren Handhabung ist die CLm mit seitlichen Griffen ausgestattet. Darüber hinaus lässt sich der Kalibrierprozess automatisieren, indem der Prozessmesskopf PMAmpl um die automatische Kalibriereinheit CUa ergänzt wird. Die Kalibriereinheit besteht aus zwei Halterungsarmen, der Kalibrierleiste CLa, einem Antriebsmotor und der Steuerung. Die Halterungsarme schwenken die Kalibrierleiste motorgetrieben in die Kalibrierebene. Die Kalibrierung dauert nur wenige Augenblicke, wobei der Motor die Kalibrierleiste CLa nach Abschluss der Kalibrierung wieder in die geschützte Parkposition fährt.
In Abhängigkeit von der Helligkeit des Probenmaterials werden 3 verschiedene Kalibrierleisten angeboten.
■ Die Variante Bright eignet sich für Standardapplikationen im Bereich Papier- und Kunststoffrecycling und allgemein hellem (weißem) Sortiergut.
■ Die Variante Medium eignet sich für dunklere Materialien z.B. grauem Gestein.
■ Für dunkle bis schwarze Materialien steht die Variante Dark zur Verfügung.
Ventilsteuerung für pneumatische Austrageinheiten
Die NIR-Prozess-Spektrometer KUSTA1.9MPL-24V und uniSPEC1.9MPL-24V können mit einer optionalen Ventilsteuerung für pneumatische Austrageinheiten von Sortiermaschinen ausgestattet werden. Zusammen mit der standardmäßigen Gerätesteuersoftware existiert für Maschinenbauer jetzt eine Komplettlösung zur Realisierung von Sortierprozessen.
Die Ventilsteuerungseinheit besteht aus einem Ethernet-Buskoppler, an dem digitale Ausgangsklemmen mit jeweils 16 Einzelkanälen angereiht sind. Je nach gewünschter Ausbaustufe können bis zu 1024 einzelne schnellschaltende Druckluftventile gesteuert werden. Der Buskoppler wird über die Ethernet-Schnittselle direkt mit dem Steuer-PC des Prozess-Spektrometers verbunden.
In der Gerätesteuersoftware KustaMPL sind die entsprechenden Funktionen zur Kommunikation mit der Ventilsteuerungseinheit bereits implementiert. Es kann eine individuelle Materialerkennungsmethode geladen und die auszutragenden Sorten einfach in einer Sortentabelle ausgewählt werden. Die Gerätesteuersoftware sendet die entsprechenden Steuersignale während des laufenden Sortierprozesses dann in Echtzeit zur Ventilsteuereinheit. In der Gerätesteuersoftware lassen sich auch wichtige Parameter für die Ventilsteuerung wie z. B. Zeitverzug zwischen Erkennung und Austragung (Delay) und die Öffnungszeiten der Ventile einstellen.
Technische Spezifikation
Ethernet-Buskoppler
| Anschluss | 2 x RJ-45 |
| Übertragungsrate | 10/100 Mbits/s |
| Spannungsversorgung | 24 V DC (-25 % ... +30 %) |
| Eingangsstrom max. | 280 mA bei 24 V DC |
| Max. Anzahl digitaler Ausgangsklemmen | 64 |
| Schutzart | IP 20 |
16-Kanal-Digitalausgangsklemme
| Anzahl Ausgänge | 16 |
| Spannungsversorgung über Leistungskontakt | 24 V DC |
| Ausgangsstrom pro Kanal max. | 0,5 A |
| Leistungsquerschnitt |
eindrähtig: |