KUSTA 4004近紅外光譜儀基于反射光譜技術(shù)工作。一個(gè)集成在探頭中的光源將紅外光照射到樣品上。這種紅外光會(huì)導(dǎo)致樣品成分的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生擺動(dòng)。這些擺動(dòng)在特定光譜范圍內(nèi)從光中吸取能量。不同的成分在特征波長處吸取能量。在光譜中出現(xiàn)了特征性的吸收帶，這些吸收帶與成分特征相關(guān)。從樣品反射出來的光（包括吸收帶）將被導(dǎo)向光譜儀的入口狹縫。光譜將由一臺(tái)線陣相機(jī)在那里記錄下來。線陣相機(jī)在用戶定義的積分時(shí)間之后，通過USB接口將測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)部控制計(jì)算機(jī)。

在上圖中可以看到4個(gè)不同的光譜。在1700到1765納米之間可以看到一些明顯的吸收帶（強(qiáng)度較低）。通過這一點(diǎn)的納米位置，可以識(shí)別每個(gè)樣品的材料。

下圖展示了KUSTA 4004M的工作原理。通常在傳送帶上方安裝一條探頭線。探頭線可以包含多達(dá)64個(gè)探頭，這些探頭連接到一個(gè)光學(xué)復(fù)用器。這個(gè)光學(xué)復(fù)用器可以在20毫秒內(nèi)讀取來自探頭的測量數(shù)據(jù)。使用64個(gè)探頭，每秒可以進(jìn)行5800次測量。傳送帶上的每個(gè)測量點(diǎn)在1400到1910納米的范圍內(nèi)進(jìn)行128個(gè)波長的測量，動(dòng)態(tài)范圍為16位。

探頭數(shù)量（即測量點(diǎn)）根據(jù)樣品的大小進(jìn)行選擇。對(duì)于大樣品的識(shí)別，可以選擇較寬的網(wǎng)格和較少的探頭，而小樣品則需要更緊密的網(wǎng)格。下圖展示了網(wǎng)格的示意圖。

分辨率網(wǎng)格具有兩個(gè)維度。一個(gè)是沿著傳送帶的方向，另一個(gè)是橫跨傳送帶的方向。使用像PTT這樣的探頭線可以實(shí)現(xiàn)10毫米的軌道寬度（橫跨傳送帶）。在傳送帶運(yùn)動(dòng)方向上的分辨率取決于傳送帶的速度。對(duì)于大樣品，速度高達(dá)3米/秒仍然可以識(shí)別所有樣品。

KUSTA 4004M在每次測量中都對(duì)波長和反射進(jìn)行精確校準(zhǔn)。校準(zhǔn)不會(huì)受位置的影響而產(chǎn)生差異。這是確保精確測量結(jié)果的前提條件。而采用旋轉(zhuǎn)多邊形鏡片的競爭產(chǎn)品無法進(jìn)行反射校準(zhǔn)。這意味著測量參數(shù)從一個(gè)測量點(diǎn)到下一個(gè)測量點(diǎn)可能發(fā)生變化，無法確定。因此，測量結(jié)果的精度較低。雖然可以對(duì)塑料進(jìn)行粗略區(qū)分，但無法對(duì)聚合物細(xì)節(jié)進(jìn)行區(qū)分。例如，更高分辨率的4 x 4毫米網(wǎng)格不能解決這個(gè)問題。

KUSTA解決方案由三個(gè)主要組件組成，根據(jù)需求進(jìn)行選擇：

· KUSTA 4004M，包括軟件套件

· 探頭或探頭線和照明設(shè)備

· 光纖電纜

· （需要第三方組件才能完成整個(gè)設(shè)備）

LLA不提供完整的（分選）機(jī)器。LLA的組件由我們的OEM合作伙伴集成到完整的機(jī)器中。通常需要機(jī)械組件（如傳送帶和排出裝置）以及邏輯組件（如PLC）才能完成一臺(tái)機(jī)器。

KUSTA本身由兩個(gè)物理構(gòu)建模塊組成，光學(xué)復(fù)用器和近紅外光譜儀（包括工業(yè)計(jì)算機(jī)）。這兩個(gè)模塊都設(shè)計(jì)為適應(yīng)19英寸機(jī)架。作為標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)，這兩個(gè)構(gòu)建模塊都可以在空調(diào)設(shè)施中進(jìn)行交付。根據(jù)要求，這兩個(gè)構(gòu)建模塊也可以分開交付（OEM版本：KUSTA M/32-OEM，KUSTA M/64-OEM），以安裝在已經(jīng)存在的設(shè)施中。光學(xué)復(fù)用器有兩種不同版本，可連接最多3個(gè)（KUSTA M/32）或最多64個(gè)（KUSTA M/64）探頭。

在在線使用過程中，KUSTA通常由PLC控制。操作員可以通過內(nèi)置于機(jī)箱中的觸摸屏進(jìn)行手動(dòng)輸入，以便在惡劣環(huán)境條件下提供保護(hù)。

KUSTA M還可以選擇配備可選的彩色傳感器。彩色信息與物料信息一起在每個(gè)探頭上提供，不需要進(jìn)行權(quán)衡。

KUSTA提供了廣泛的探頭選擇。單個(gè)探頭（如PT）適用于大型零件的識(shí)別，并可以自由排列。另一方面，探頭線（即單個(gè)探頭的物理組合）具有固定的探頭網(wǎng)格，盡管該網(wǎng)格可以根據(jù)需求進(jìn)行制造。典型的探頭線寬度為1000和2000毫米。

所有探頭都需要照明。根據(jù)所選探頭的不同，照明裝置可以集成或單獨(dú)交付。

不同的探頭是為特定要求而開發(fā)的。測量可以在反射（分析樣品反射的光）或透射（分析透過樣品的光）中進(jìn)行。后一種方法適用于透明薄膜等材料。透射光的強(qiáng)度要比反射光弱得多。PMT探頭的光單元安裝在傳送帶上方，光纖光學(xué)傳感器集成在一條槽中，接收透過透明樣品的光。

PTT探頭線以反射方式進(jìn)行測量。探頭可以非常靠近：10毫米甚至更小的間距是可能的，可以準(zhǔn)確識(shí)別碎片材料。探頭線以500毫米的單位交付（標(biāo)準(zhǔn)），可以無縫連接到更寬的單元上。

KUSTA的一個(gè)特殊功能是可以將PSP探頭（用作手持掃描儀）連接到KUSTA 4004M上。這樣可以在不需要停止在線識(shí)別的情況下，使用同一臺(tái)KUSTA手動(dòng)識(shí)別材料。KUSTA 4004M上的一個(gè)空閑通道將用于連接PSP探頭。可以加載單獨(dú)的手持掃描儀識(shí)別軟件。

探頭通過特殊的光纖光纜與KUSTA連接。根據(jù)需求可以選擇光纜的長度。雖然出于商業(yè)原因不建議使用超過10米的長度，但實(shí)際上可以實(shí)現(xiàn)。使用特殊的光纖，限制了傳輸?shù)南嚓P(guān)光信號(hào)的衰減。

LLA設(shè)計(jì)了特殊的插頭，在探頭-光纜和光纜-KUSTA之間的傳輸點(diǎn)限制了光的散射。

KUSTA 4004M在全球的塑料和紙張回收領(lǐng)域已經(jīng)得到了實(shí)踐驗(yàn)證。

但是，KUSTA 4004M還可以在許多其他應(yīng)用中發(fā)揮作用，例如：

· 分析傳送帶上餅干中的脂肪含量

· 在棉花中識(shí)別塑料包裝殘留物

· 在麥秸中識(shí)別不需要的雜質(zhì)

· 礦物質(zhì)評(píng)估

KUSTA軟件 KUSTA計(jì)算機(jī)運(yùn)行Windows嵌入式操作系統(tǒng)。除了隨KUSTA交付的操作軟件KustaMPL之外，還提供了一些其他軟件工具。所有這些軟件都是Windows應(yīng)用程序。

KustaMPL： KUSTA M的操作軟件，負(fù)責(zé)光譜識(shí)別。所有KUSTA M設(shè)備均附帶此軟件。

KUSTA M的可選軟件包括：

· KustaMonitor（遠(yuǎn)程診斷）

· KustaBelt（在線顯示傳送帶負(fù)載）

· KustaControl（設(shè)置和測試程序）

· 備份（用于創(chuàng)建LLA程序和設(shè)置的完整備份）

對(duì)于塑料識(shí)別的定性和定量評(píng)估，已經(jīng)存在一些識(shí)別程序。為了開發(fā)特定于客戶的應(yīng)用程序，提供了KustaSpec。

其他規(guī)格：

· 無接觸和無破壞的基于近紅外光譜的測量

· 測量絕對(duì)反射取決于波長，范圍為1400到1910納米

· 探頭數(shù)量：1到64

· 光譜儀、控制電子設(shè)備、工業(yè)PC

· 尺寸：600毫米 x 610毫米 x 515毫米（包括空調(diào)單元寬度為700毫米）

· 重量：56公斤（凈重，僅指KUSTA 4004M）

· 操作系統(tǒng)：Windows XP嵌入式；Pentium M 1.8 GHz，RAM 512 MB，固態(tài)硬盤32 GB

· VGA，PS/2鍵盤，COM，USB，以太網(wǎng)接口

· KustaMPL，包括根據(jù)選擇的應(yīng)用程序提供的應(yīng)用軟件和分析軟件

· 可選：光譜開發(fā)軟件

· 溫度范圍：+0到+40攝氏度

· 濕度范圍：20%到80%

· 電源：30 V ~ 50 Hz，保險(xiǎn)絲4 A（可選115 V ~ 60 Hz）