KUSTA 4004 Mオンライン近赤外多重分光計

KUSTA 4004近赤外分光計は反射スペクトル技術に基づいて動作する。プローブに集積された光源が赤外光をサンプルに照射する。この赤外光は試料成分の分子構造を揺動させる。これらの揺動は、特定のスペクトル範囲内で光からエネルギーを吸収する。異なる成分は特徴波長でエネルギーを吸収する。スペクトルに特徴的な吸収帯が現れ、これらの吸収帯は成分特徴と相関している。試料から反射された光（吸収帯を含む）は分光計の入口スリットに導かれる。スペクトルはラインアレイカメラによって記録されます。ワイヤアレイカメラは、ユーザ定義の積分時間後に、USBインタフェースを介して測定データを内部制御コンピュータに転送する。

上図では4つの異なるスペクトルを見ることができます。1700〜1765ナノメートルの間にいくつかの明らかな吸収帯（強度が低い）が見られる。この点のナノサイトにより、各サンプルの材料を識別することができる。

次の図は、KUSTA 4004 Mの動作原理を示しています。通常、ベルトコンベアの上にプローブラインが取り付けられています。プローブラインは、光マルチプレクサに接続された最大64個のプローブを含むことができる。この光マルチプレクサは20ミリ秒以内にプローブからの測定データを読み取ることができる。64個のプローブを使用して、毎秒5800回の測定を行うことができます。ベルト上の各測定点は1400〜1910ナノメートルの範囲で、16ビットのダイナミックレンジで128波長の測定を行った。

プローブ数（すなわち測定点）はサンプルの大きさに応じて選択される。大きなサンプルの識別には、広いメッシュと少ないプローブを選択することができ、小さなサンプルにはより緊密なメッシュが必要です。下図はグリッドの概略図を示している。

解像度メッシュには2つの次元があります。1つはベルトコンベアの方向に沿って、もう1つはベルトコンベアを横断する方向です。PTTのようなプローブラインを使用することで、10ミリのトラック幅（コンベアにまたがる）を実現することができます。ベルトの移動方向の分解能はベルトの速度に依存する。大きなサンプルでは、3メートル/秒までの速度ですべてのサンプルを識別することができます。

KUSTA 4004 Mは、測定ごとに波長と反射を正確に較正する。位置によってキャリブレーションに差は生じません。これは正確な測定結果を確保するための前提条件です。回転多角形レンズを用いた競合製品は反射キャリブレーションを行うことができない。これは、測定パラメータが1つの測定点から次の測定点まで変化する可能性があり、確定できないことを意味します。そのため、測定結果の精度は低い。プラスチックを大まかに区別することはできるが、ポリマーの詳細を区別することはできない。例えば、より高解像度の4 x 4 mmメッシュではこの問題は解決できません。

KUSTAソリューションは3つの主要コンポーネントから構成され、必要に応じて選択できます。

・ソフトウェアスイートを含むKUSTA 4004 M

・プローブ又はプローブ線及び照明装置

・光ファイバケーブル

・（デバイス全体を完成するにはサードパーティコンポーネントが必要）

LLAは完全な（選別）機器を提供しない。LLAのコンポーネントは、OEMパートナーによって完全なマシンに統合されています。コンベアや排出装置などの機械コンポーネント、PLCなどの論理コンポーネントが機械を完成させるには一般的に必要です。

KUSTA自体は2つの物理構築モジュール、光マルチプレクサ、近赤外分光計（工業用コンピュータを含む）から構成されている。どちらのモジュールも19インチラックに対応するように設計されています。標準オプションとして、2つの構築モジュールを空調施設で納品することができます。必要に応じて、これら2つの構築モジュールは、既存の施設にインストールするために別々に納品することもできます（OEMバージョン：KUSTA M/32-OEM、KUSTA M/64-OEM）。光マルチプレクサには2つの異なるバージョンがあり、最大3つ（KUSTA M/32）または最大64つ（KUSTA M/64）のプローブを接続できます。

オンライン使用中、KUSTAは通常PLCによって制御されます。オペレータは、劣悪な環境下で保護を提供するために、シャーシに内蔵されたタッチスクリーンを介して手動で入力することができます。

KUSTA Mはオプションのカラーセンサーを搭載することもできます。色情報は材料情報とともに各プローブに提供され、トレードオフを必要としない。

KUSTAは幅広いプローブ選択を提供している。PTなどの単一プローブは、大型部品の識別に適しており、自由に配列することができます。一方、プローブライン（すなわち単一プローブの物理的組み合わせ）は、必要に応じて製造することができるが、固定されたプローブメッシュを有する。典型的なプローブ線の幅は1000と2000 mmである。

すべてのプローブには照明が必要です。選択されたプローブによっては、照明装置は統合されていても、個別に提供されていてもよい。

異なるプローブは特定の要件のために開発されています。測定は、反射（分析サンプルで反射された光）または透過（分析サンプルを透過した光）で行うことができる。後者の方法は透明フィルムなどの材料に適している。透過光の強度は反射光よりずっと弱い。PMTプローブの光ユニットはベルトコンベアの上に設置され、光ファイバ光センサは1本の溝に集積され、透明サンプルを透過した光を受け取る。

PTTプローブラインを反射方式で測定した。プローブは非常に接近することができます：10 mm以下の間隔が可能で、破片材料を正確に識別することができます。プローブラインは500 mm単位で渡され（標準）、より広いユニットにシームレスに接続できます。

KUSTAの特殊な機能の1つは、PSPプローブ（ハンドヘルドスキャナとして使用）をKUSTA 4004 Mに接続できることです。これにより、オンライン識別を停止する必要なく、同じKUSTAを用いて材料を手動で識別することができる。KUSTA 4004 M上の空きチャネルがPSPプローブに接続するために使用される。別のハンドヘルドスキャナ識別ソフトウェアをロードすることができます。

プローブは特殊な光ファイバケーブルを介してKUSTAに接続されている。必要に応じて光ケーブルの長さを選択できます。商業的な理由から10メートルを超える長さの使用は推奨されていないが、実際には実現できる。特殊な光ファイバを使用すると、伝送される関連する光信号の減衰が制限されます。

LLAは特殊なプラグを設計し、プローブ-光ケーブルと光ケーブル-KUSTA間の伝送点が光の散乱を制限する。

KUSTA 4004 Mは世界中のプラスチックと紙のリサイクル分野で実証されている。

しかし、KUSTA 4004 Mは多くの他のアプリケーションでも機能することができます。例えば、

・コンベア上のビスケット中の脂肪含量の分析

・綿中のプラスチック包装残留物の識別

・麦わらに不要な不純物を識別する

・ミネラル評価

KUSTAソフトウェアKUSTAコンピュータはWindows組み込みオペレーティングシステムを実行します。KUSTAが提供するオペレーティングソフトウェアKustaMPLの他に、いくつかのソフトウェアツールが提供されています。これらのソフトウェアはすべてWindowsアプリケーションです。

KustaMPL：KUSTA Mの操作ソフトウェアであり、スペクトル認識を担当する。すべてのKUSTA Mデバイスにこのソフトウェアが付属しています。

KUSTA Mのオプションソフトウェアには、次のものがあります。

・KustaMonitor（遠隔診断）

・KustaBelt（コンベア荷重をオンライン表示）

・KustaControl（設定と試験手順）

・バックアップ（LLAプログラムの作成と設定のための完全なバックアップ）

プラスチック識別の定性および定量的評価については、すでにいくつかの識別手順が存在している。顧客固有のアプリケーションを開発するために、KustaSpecが提供されています。

その他の仕様：

・無接触と無破壊の近赤外スペクトルに基づく測定

・測定絶対反射は波長に依存し、1400〜1910ナノメートルの範囲である

・プローブ数：1〜64

・分光計、制御電子機器、産業用PC

・サイズ：600ミリx 610ミリx 515ミリ（空調ユニット幅700ミリを含む）

・重量：56 kg（正味重量、KUSTA 4004 Mのみ）

・オペレーティングシステム：Windows XP組み込み式、Pentium M 1.8 GHz，RAM 512 MB，ソリッドステートドライブ32 GB

・VGA、PS/2キーボード、COM，USB，Ethernetインタフェース

・選択したアプリケーションに基づいて提供されるアプリケーションソフトウェアと分析ソフトウェアを含むKustaMPL

・オプション：スペクトル開発ソフトウェア

・温度範囲：+0から+40℃

・湿度範囲：20～80%

・電源：30 V～50 Hz、ヒューズ4 A（オプション115 V～60 Hz）