DE4340918C2

DE4340918C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines gleichförmigen Amplitudensignals in einem zu sortierenden Produktstrom

Info

Publication number: DE4340918C2
Application number: DE4340918A
Authority: DE
Inventors: Joel Patric Childress
Original assignee: ESM International Inc
Current assignee: Satake USA Inc
Priority date: 1993-04-26
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: US5352888A; GB2277586A; DE4340918A1; GB2277586B; GB9401904D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines gleichförmigen Amplitudensignals für Produkte derselben Farbe in einem Produktstrom, der durch eine Farbsortiermaschine strömt, unabhängig von dem Betrag der jeweiligen von derartigen Produkten be legten Rahmenfüllung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 und Vorrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 11 und 13.

Homogene Produkte, beispielsweise Kaffeebohnen, werden auf einfache Weise in optischen oder Farbsortiermaschi nen basierend auf der Menge von Licht, die in einem oder mehreren Reflektivitätsbändern reflektiert wird, sortiert oder geordnet. Ein derartiges Sortieren wird manchmal als entweder monochromatisches oder aber multichromati sches Sortieren bezeichnet. Beispielsweise reflektieren dunklere Bohnen weniger Licht in bestimmten auswählbaren Frequenzbändern als hellerfarbige Bohnen. Wenn unsor tierte oder ungeordnete Bohnen gefördert werden, typi scherweise durch eine Schwerkraftführung entlang einer Rutsche, werden diese durch eine optische Sichtstation gefördert und durch eine oder mehrere optische Sortier einrichtungen beobachtet. Jede Einrichtung weist typi scherweise eine oder mehrere Lichtquellen auf, die auf den zu sortierenden Produktstrom gerichtet sind, was ei ne Reflexion durch die Produkte in einem oder mehreren Frequenzbändern des ausgewählten Lichtes bewirkt, das für den Sortierzweck ausgewählt worden ist. Ein Fotode tektor, der für ein Sortierband empfindlich ist, ist so positioniert, daß er das reflektierte Licht aufnimmt und ein elektrisches Signal erzeugt, das dem Betrag der Ref lektivität in dem Sortierband proportional ist. Wenn die Menge des reflektierten Lichts innerhalb eines akzepta blen Bereichs ist, ist die Amplitude des erzeugten Sig nals innerhalb zulässiger Grenzen. Wenn ein fotodetek tiertes Produkt dagegen zu dunkel oder zu hell ist, ist die Reflektivität in dem Farbsortierband entsprechend geringer oder höher als die jeweiligen vorgegebenen Schwellwertpegel oder -grenzen und wird dadurch ein elektrisches Signal erzeugen, das eine Amplitude hat, die entweder zu klein oder zu groß ist. Diese elektri schen Grenzen werden manchmal als "Ansprechlinienwerte" bezeichnet.

Wenn ein Ansprechlinienwert in einer Richtung von einem akzeptablen Amplitudenbereich überschritten wird, wird ein Auswurfsignal zu einem Zeitpunkt erzeugt, wenn das erkannte Produkt, das aus dem Produktstrom zu entfernen ist, einem Auswurfmechanismus gegenüberliegt, üblicher weise durch Aktivierung eines Luftstrahls.

Es ist sehr üblich, den Produktstrom gleichzeitig von mehr als von einer Richtung aus zu betrachten, wobei je de Richtung mit einer ähnlichen optischen Sortierein richtung versehen ist, so daß ein Punkt auf einem Pro dukt, der dessen Auswurf bewirken sollte, nicht gegenüber der Betrachtung versteckt ist. Das heißt, ein Punkt wird immer von wenigstens einer der Einrichtungen betrachtet, unabhängig davon, wie die Produkte ausgerichtet sind, wenn sie taumeln und sich in dem Produktstrom drehen. Es ist, beispielsweise, üblich, drei optische Sortierein richtungen zu verwenden, die um 120° gegeneinander in einer Ebene zu dem Produktstrom angeordnet sind. Ein Aus wurfsignal von einem der drei Einrichtungen bewirkt den Auswurf eines Produkts.

Weiter ist es üblich, zusätzliche optische Sortierein richtungen zu verwenden mit Fotodetektoren, die auf ein zweites Frequenzfarbband ansprechen, das dieses Sortier system als ein bichromatisches klassifizieren würde. Akzeptable Produkte müssen innerhalb eines zulässigen Reflexionsbereichs in jedem der beiden Farbsortierbänder liegen, nicht aber nur in einem. Ein Produkt, mit anderen Worten, eine Reflexionsantwort außerhalb eines zulässigen Bereichs in einem der Farbsortierbänder, wird von dem Strom ausgeworfen.

Da Reflektivitäten in ausgewählten Farbbändern das Kri terium zum Sortieren sind, ist es erwünscht, nur das Produkt und nicht den Hintergrund zu erkennen. Tatsäch lich wird es dann, wenn der Hintergrund nicht eine von den zu sortierenden Produkten kontrastierende Farbe ist, schwierig sein, ein Produkt zu erkennen, wenn dieses die Sichtstation erreicht. Ein kontrastierender Hintergrund, der durch Malen oder Beleuchtung durch eine Kombination von beiden bewirkt wird, ist nützlich. Es ist offenbar, daß der Hintergrund alleine zwischen den Produkten in dem Produktstrom erscheint und nicht vernachlässigt oder von dem Produkterkennungsvorgang weitgehend eliminiert werden kann lediglich durch Aktivieren der Fotodetektion auf der Grundlage des Detektieren des Vorhandenseins ei nes Produkts in der Position vor den Fotodetektoren und dem Zeitpunkt der Erzeugung der Fotodetektionsantworten. Der Kontrasthintergrund, der dunkel oder schwarz sein kann, erlaubt die Erkennung des Vorhandenseins eines Produkts.

Jedoch ist es nicht möglich, die Wirkung des Hintergrun des allein durch den Zeitpunkt des Ereignisses der Foto detektion zu eliminieren, da die Fotodetektoren alles innerhalb ihres jeweiligen Blickfeldes immer dann, wenn sie aktiviert sind, beobachten. Die Beobachtung kann gleichzeitig ein Produkt und einen Abschnitt des Hinter grundes einschließen. Ein Verfahren, das verwendet wird, um die Menge des gleichzeitig mit dem Produkt beobachte ten Hintergrundes zu minimieren, ist die Verwendung ei nes Sichtfensters oder Rahmens, gewöhnlich eines längli chen Schlitzes, der vor dem Fotodetektor angeordnet ist. Ein solcher Rahmen beschneidet den Sichtbereich außer halb eines kleinen zugänglichen Blickfeldes, in dem das Passieren der Produkte erwartet wird. Je kleiner der Rahmen, um so größer die Elimination der äußeren Reflexion des Hintergrundes.

Rahmen, die zu schmal sind, verursachen jedoch andere Probleme. Ein Problem besteht darin, daß durch eine Re duktion der Größe des Sichtfeldes auch eine Reduktion der Menge der Produkte, die in einem gegebenen Zeitraum sortiert werden kann, vorliegt. Wenn das Blickfeld zu sehr reduziert wird, können manche Produkte nicht voll ständig betrachtet und sehr kleine Produkte können mög licherweise vollständig übersehen werden. Ein Rahmen, der kleiner als der Durchmesser oder die Breite vieler der Produkte in dem Strom ist, kann auch einen Punkt auf einem Produkt blockieren oder abschirmen, der anson sten den Auswurf oder die Entfernung als nicht akzepta bel verursachen würde. Blickrahmen sind daher typischer weise von einer solchen Größe, daß ein Teil des Hinter grundes gemeinsam mit den betrachteten Produkten gesehen wird.

Obwohl es möglich ist, den Hintergrund geeignet mit ak zeptablen Farbbändern zu kontrastieren, ist es nicht einfach, eine Hintergrundfarbe beizubehalten, wenn diese durch Malen oder durch Lichtaufbringung verursacht wird, da Staub und andere Verschmutzungen sich ansammeln und die Farbe des Hintergrunds ändern. Da der Hintergrund in dem Ausmaße, in dem der Rahmen nicht durch das Produkt abgedeckt ist, fotodetektiert wird, kann eine konstante Änderung des Hintergrunds eine Wirkung auf die Sortier empfindlichkeit haben. Weiter ist zu beachten, daß ein kontrastierender Hintergrund, der in üblichen Sortierma schinen verwendet wird, eine größere Wirkung auf ein kleines Produkt als auf ein größeres Produkt hat. Dies liegt daran, daß ein kleines Produkt, das den Sichtrah men passiert, nur ein kleiner Teil des Gesamtrahmens sein kann, und daher der Effekt nicht so groß ist wie der Effekt eines proportional größeren Produkts bezüglich der Hintergrundreflektivität während des Sortierens. Es kann daher für kleine Produkte, die ausgeworfen werden sollten, möglich sein, daß diese dem Auswurf entkommen. Ein großes Produkt kann dagegen den größten Teil des Hintergrundes abdecken und wird von größerem Einfluß auf die Gesamtreflexion zur Beobachtung des besonderen Pro duktes sein. Der Hintergrund hat daher einen nicht gleichbleibenden Einfluß auf jede Produktbeobachtung, auch obwohl das Sortieren durch Farbe die Größenunabhän gigkeit unterstützen soll.

Es gibt andere Sortiermaschinen, die keine Sichtrahmen und die passende Hintergründe verwenden. Derartige Maschinen haben nicht nur einige der oben bezüglich der Beibehaltung einer Hintergrundfarbe während des Be triebs diskutierten Nachteile, es ergibt sich auch, daß eine Maschine, die ei nen dem Produkt entsprechenden Hintergrund hat, nicht einfach zum Sortieren eines anderen Produkts verwendet werden kann, da dann auch der Hintergrund auszuwechseln ist.

Es ist erwünscht, Produkte auf der Grundlage der Reflexion des Produkts zu sortieren, ohne daß der Hintergrund berücksichtigt werden muß, auf der Grundlage der Reflexion unabhängig von der Größe und eines bestimmten Weges und das es möglich macht, die Maschine zum Sortieren von unterschiedlichen Produkten ohne eine Änderung des Hin tergrundes zu verwenden.

Ein System zur Berechnung einer Rahmenfüllung in einer Sortiermaschine ist in der DE 3 52 928 A1 beschrieben. Bei diesem System wird eine lichtemittierende Diode (LED) in dem infraroten Spektrum als Lichtquelle verwendet, um den Bereich hinter dem Produktstrom zu beleuchten. Ein Lichtkasten unter Einsatz eines Diffusers wird verwen det, dessen Hintergründe eingesetzt werden, um einen Kon trast zu dem zu sortierenden Produkt zu geben. Das Licht von der LED wird durch Pulsieren der LED mit einer Fre quenz oberhalb der Antwortfrequenz oder -frequenzen, die zum Sortieren der Produkte bei der Reflexion von dem Licht der leuchtenden Lampen, die die Produkte in dem Produktstrom allgemein beleuchten, verwendet wird, mo delliert. Für Systeme, die mehr als eine optische Ein richtung in derselben orthogonalen Ebene verwenden, wer den die jeweiligen LED-Lichtquellen der Einrichtungen auch zeitlich nacheinander geschaltet, so daß nur eine Lichtquelle zu einem gegebenen Zeitpunkt arbeitet. Eine Fotozelle ist an der gegenüberliegenden Seite des Pro duktstromweges von der LED, mit der es arbeitet, angeord net, ein Sichtrahmen ist vor der Fotozelle angeordnet. Ein Produkt in dem Produktstrom verhindert eine Beobach tung des modellierten Lichtstrahls durch die Fotozelle in dem Teil des Rahmens, der von dem Produkt belegt wird. Die Menge des pulsierenden Spannungsausgangs von der Fotozelle zu dem Vorverstärker ist proportional zu der Menge des pulsierenden Lichts, der sich von dem nichtverdeckten Teil des Rahmens ergibt. Das sich erge bende Signal unterscheidet daher Produkte von dem Hin tergrund und ist nützlich bezüglich der Zulässigkeit der Beobachtung der Reflektivität, um nur bezüglich dem Pro dukt und nicht bezüglich des Hintergrundes aufzutreten.

Es ergibt sich, daß bei dem oben dargelegten Prinzip, das vollständig in der genannten DE 35 29 828 A1 zur Be stimmung der Rahmenfüllung beschrieben worden ist, eine Modulation sowie eine Zeitsteuerelektronik, als auch ei ne LED-Lichtquelle besonderer Frequenz, die von den Lichtquellen des Umgebungslichts unterschiedlich ist, verwendet werden.

Eine vergleichbare Sortiermaschine ist in der DE 34 04 431 A1 beschrieben.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das vor bekannte Verfahren und die vorbekannte Vorrichtung in Hinblick auf die Zuverlässigkeit des Sortierens zu ver bessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3 bzw. 11 und 13 gelöst. Die Unter ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin dung an.

Das hier offenbarte erfinderische Verfahren verwendet einen kontrastierenden Hintergrund zu den Farbsortier bändern, die hinter dem zu sortierenden Produkt einge setzt werden. Normalerweise wird dies ein schwarzes Loch sein, das besser zu verwenden ist als eine farbige oder eine lichtdiffundierende Fläche, da kein Licht auf oder durch eine Hintergrundebene scheint, wie dies der Fall ist bei der Anordnung nach der DE 35 29 828 A1. Der Sichtrahmen, durch den das von den Lampen, die den Pro duktstrom beleuchten, reflektierte Licht gerichtet ist, wird durch eine Mehrzahl von Lichtdetektoren, etwa CCD, gesehen, die die Breite des Sichtrahmens aufspannen, wo bei jeder Detektor an einem jeweiligen Bildpunktort an geordnet ist. Ein Produkt, das eine Reflexion verur sacht, wird von den Bildpunktdetektoren, die dem Produkt gegenüberliegen, erkannt, der Hintergrund wird jedoch gleichzeitig durch alle anderen Bildpunktdetektoren er kannt. Wenn die Ausgangssignale aller Bildpunktdetekto ren abgetastet werden, werden daher nur die Bildpunktde tektoren, die dem Produkt gegenüberliegen, ein Ausgangs signal erzeugen, das größer ist als ein Ansprechlinien wert, der einen Hintergrundpegel darstellt.

Ein Fotodetektor zum Erkennen des Farbsortierbandes ist positioniert, um das Produkt durch einen Sichtrahmen gleicher Größe zu sehen, wie für die Bildpunktdetektoren und erzeugt so ein ungefähres Ausgangssignal, das zu der Gesamtreflexion des Produktes und des Hintergrundes, in Kombination, das gesehen wird, proportional ist. Ein kleines Produkt wird so ein Signal mit einer unter schiedlichen Amplitude erzeugen als ein größeres Produkt derselben Farbe. Es wurde oben erwähnt, daß die Aus gangssignale der Rahmenfüllung für die beiden Produkte nicht dieselben sein werden. Das Ausgangsprodukt der Rahmenfüllung, das in der oben beschriebenen Weise er zeugt wird, wird in einen Prozentsatzwert der Gesamtrah menbreite kovertiert und wird sodann verwendet, um die jeweiligen Rohsignalamplituden von den Fotodetektoren für die jeweiligen Produkte zu dividieren um so "korri gierte" fotodetektierte Signale zu schaffen, die von gleichem Wert sind für ein gleichfarbiges Produkt, unab hängig von seiner Rahmenfüllgröße.

Die Bildpunktdetektoren können auf das Farbband (bei ei nem monochromatischen Sortierer) empfindlich sein oder aber auf eines: der Farbbänder (für einen bichromatischen Sortierer). Jedoch können diese Bildpunktdetektoren auch für ein anderes Farbband empfindlich sein, falls er wünscht. Ein Grund zur Verwendung eines anderen Farbban des ist die Ermöglichung eines unterschiedlichen Sor tierens von homogenen Produkten, wenn das Sortierschema, das Zuordnen zu einem anderen Farbband einschließt oder zur Schaffung von unterschiedlichen Farbbandsortierungen eines homogenen Produkts aus der Sortierung eines nicht-homogenen Produkts. Derartige nicht-homogene Pro dukte schließen, beispielsweise, Steine, Schmutzklumpen und Pflanzenzweige ein. Diese nicht-homogenen Produkte haben völlig unterschiedliche Reflexionseigenschaften gegenüber den zu sortierenden homogenen Produkten. Die Bildpunktdetektoren können daher mit einem Ansprechpe gelwert bezüglich einer Produktdifferentiation und mit einem höheren Ansprechpegelwert bezüglich nicht homogener Materialien eingesetzt werden, wie dies je weils erwünscht ist. Geeignete Auswurfmechanismen können unterschiedlich verwendet werden, zum Auswerfen solcher nicht-homogener Produkte oder von Verschmutzung aus dem Produktstrom und auch aus den homogenen Produkten, die aus dem Strom aussortiert werden, falls erwünscht. Die kombinierten Ausgangssignale dieser Detektoren sind so nicht nur für das Entwickeln eines Rahmenfüllausgangs werts, wie oben beschrieben bezüglich eines ersten An sprechwerts verwendbar, sondern sind auch verwendbar, um einen Auswurfausgang für nicht-homogene und für Fremdkö per zu verwenden, wenn ein zweiter Auswurflinienwert überschritten wird.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen ein typisches Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer ty pischen Sortiermaschine zum Sortieren von gleichartigen Produkten.

Fig. 2 ist eine schematische vertikale Quer schnittsansicht der Sichtstation, durch die ein Produkt verläuft und die zugehörige Op tik.

Fig. 3a-3c zeigen den Prozentsatz der Rahmenfüllung für drei Produkte einer unterschiedlichen Größe und/oder einer unterschiedlichen Aus richtung.

Fig. 3d zeigt die sich ergebenden elektronischen Signale, die von einem Fotodetektor für die jeweiligen, in den Fig. 3a-3c bei einer vorbekannten Sortiermaschine erkannt werden.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm der verwendeten Elek tronik zum Erzeugen eines korrigierten Farb klassifikationssignal für ein zu sortieren des Produkt.

Fig. 5a-5c zeigen den Prozentsatz der Rahmenfüllung für drei Produkte einer unterschiedlichen Größe und/oder Ausrichtung.

Fig. 5d zeigt die sich ergebenden elektronischen Signale, die von einem Fotodetektor für die jeweiligen in den Fig. 5a-5c gezeigten Produkte erkannt werden.

Fig. 5e zeigt die sich ergebenden Ausgänge des CCD- Feldes für die jeweiligen in den Fig. 5a-5c gezeigten Produkte.

Fig. 5f zeigt die sich ergebenden korrigierten Sig nale für die jeweiligen in den Fig. 5a-5c gezeigten Produkte.

Es wird jetzt auf die Zeichnungen Bezug genommen. Fig. 1 zeigt eine Maschine zum Sortieren von homogenen Gütern, wie sie allgemein durch die Bezugsziffer 2 ange geben ist. Durch einen Trichter 3 wird ein Produkt durch einen Speiser 4 in eine Rutsche 10 geführt. Produkte in der Rutsche 10 laufen durch einen Sichtfensterbereich 12. Wenn ein Produkt nicht akzeptabel ist, wird ein Aus werfer 5 betätigt, um das Produkt in einen Ausschußsamm ler 6 auszuwerfen.

Fig. 2 zeigt eine vertikale Schnittansicht des Sicht rahmens 12. Das Produkt 14 gleitet an der Rutsche 10 hinab und läuft durch die optische Station 16. Hinter gründe 18, die einen Kontrast zu dem Produktstrom bil den, sind jeweils an den gegenüberliegenden Seiten zu den optischen Stationen des Produktstroms ausgerichtet. Lampen 20 sind um den Produktstrom positioniert, um das Produkt 14 zu beleuchten, wenn dieses zwischen den opti schen Stationen 16 und den kontrastgebenden Hintergrün den 18 passiert.

In dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei optische Stationen dargestellt, die das Pro dukt unter einem Abstand von 120° relativ zu der Rutsche 10 um eine horizontale Ebene senkrecht zu dem Produkt strom, sehen. Mehr als eine optische Sichtstation werden verwendet, um das Produkt von unterschiedlichen Seiten zu sehen. Es ist jedoch nur eine erforderlich, die nach folgende Diskussion wird daher nur auf ein optisches Sy stem bezogen.

Licht, das von den Lampen 20 von dem Produkt 14 reflek tiert wird, wird in das optische System durch Linsen 20 gerichtet. Ein Strahlspalter 24 reflektiert Licht vorge gebener Wellenlänge durch enge optische Bandfilter 26 hinter dem Sichtrahmen 28 und auf einen Fotodetektor 30. Alle anderen Wellenlängen des Lichtes werden durch den Strahlspalter 24 zu einem Strahlspalter 32 geführt, das zweite vorgegebene Wellenlängen von Licht durch eine schmalbandige Optik 34 und einen Sichtrahmen 36 auf ei nen Fotodetektor 38 werfen. Die verbleibenden Wellenlän gen des Lichts werden durch den Strahlspalter 32 hin ter dem optischen Filter 40 (optional) und dem Sichtrah men 42 und auf ein CCD 44 geführt, bei dem es sich auch um ein Mehrdiodenfeld handeln könnte.

Bei einer typischen Sortiermaschine werden Hintergründe mit derselben prozentualen Reflektivität wie das zu sor tierende Produkt verwendet derart, daß bei einer erkann ten Unnormalität des zu sortierenden Produkts die Ände rung in der Reflektivität erkannt wird. Fotodetektoren 30 und 38 erzeugen ein Rohsignal, das zu den Gesamtref lektivitäten des Produktes und des Hintergrundes gemein sam proportional ist. Um die Probleme mit einem typi schen Sortiermaschinenverfahren zu verdeutlichen, wird auf die Fig. 3a, 3b und 3c Bezug genommen. Jeder Pro zentsatz der Rahmenfüllung ist in den jeweiligen Figuren angegeben. Unter der Annahme, daß der Hintergrund und akzeptable Produkte beide eine Reflektivität von 50% haben, daß die Produkte in den Fig. 3a und 3b eine Reflektivität von 70% haben und daß das Produkt in Fig. 3c eine Reflektivität von 60% hat. Die nachfolgen den Beispiele zeigen die Auswirkung der prozentualen Rahmenfüllung auf die Genauigkeit des erzeugten Signals des Fotodetektors. Wenn das Produkt in Fig. 3a vor dem Sichtrahmen passiert, besteht das Licht, das von der Fo tozelle aufgenommen wird, aus 50% der Hintergrundref lektivität und 50% der Produktreflektivität. Um die Gesamtreflektivität, die von der Fotozelle erkannt wird, zu bestimmen, wird die nachfolgende Gleichung verwendet:

(F_b% × R_b%) + (F_p% × R_p%) = R_t% (1),

wobei F_b% die prozentuale Rahmenfüllung aufgrund des Hintergrundes ist, R_b% die prozentuale Reflektivität des Hintergrundes, F_p% die prozentuale Rahmenfüllung auf grund des Produktes ist, R_p% die prozentuale Reflektivi tät des Produktes ist und R_t% die Gesamtreflektivität aufgrund des Hintergrundes und des Produktes ist. Unter Verwendung der dem Produkt in Fig. 3a zugehörigen Zah lenwerte und Gleichung (1) ist R_t% = 60%.

Entsprechend ist R_t% bei Verwendung der Zahlen, die dem Produkt von Fig. 3b zugeordnet sind und bei Anwendung von Gleichung (1) = 70%. Unter Verwendung der Zahlen, die dem Produkt in Fig. 3c zugeordnet sind und der Gleichung (1) ist R_t% = 52,5%.

Die Signale in Fig. 3d sind jeweils für die Signale re präsentativ, die durch die Fotodetektoren erzeugt worden sind, die die Produkte in den Fig. 3a, 3b und 3c be obachten. Es ist zu beachten, daß der richtige Wert für das Produkt 3b 60% sein sollte, daß die Fotozelle jedoch nur einen Wert von 52,5% erzeugt. Es ist weiter zu be achten, daß die Produkte in den Fig. 3a und 3b die selbe prozentuale Reflektivität haben, die Gesamtreflek tivitäten für die jeweiligen Produkte jedoch unter schiedlich sind. Die Abweichungen beruhen auf den sich ändernden prozentualen Rahmenfüllungen, die den drei Produkten zugehörig sind.

Es ist die Addition des CCD-Felds 44 und des Sichtrah mens 42, welche die Korrektur der Signale von den Fotode tektoren 30 und 38 erlaubt. In dem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung umspannt das CCD-Feld die Breite des Sichtrahmens 42, wobei das Feld aus 256 Detektoren besteht und die Breite des Sichtrahmens die selbe ist wie die Breite der Sichtrahmen 28 und 36. Jeder der Detektoren ist für einen Bildpunktort reprä sentativ und kann daher als ein Bildpunktdetektor be zeichnet werden. Natürlich kann eine andere Anzahl von Bilddetektoren als 256 verwendet werden, falls er wünscht.

Wenn das Produkt 14 den Raum vor der optischen Station 16 passiert, wird es durch die Bildpunktdetektoren, die dem Produkt gegenüberliegen, erkannt oder aber die Bild detektoren, die nicht dem Produkt gegenüberliegen, er kennen den Hintergrund. Wenn die Ausgangssignale aller Bildpunktdetektoren abgetastet werden, werden nur die Bildpunktdetektoren, die dem Produkt gegenüberliegen, ein Ausgangssignal liefern, das größer ist als ein vor gegebener Spurlinienwert, der den Hintergrundwert an gibt.

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm der Schaltung, die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung verwendet wird, um an dem Fotodetektor 30 und 38 zwei vorgegebene Lichtbänder oder Reflektivitäten zu erken nen, die von dem Produkt in dem Sichtrahmen reflektiert worden sind und einen Korrekturfaktor für die Rahmenfül lung auf die erkannten Fotodetektorsignale aufbringen, bevor die Signale kombiniert werden, um eine Klassifi zierung des Produkts in dem Lichtfenster zu erzeugen. Die Schaltung für den Rahmenfüllfaktor wird zunächst diskutiert.

Die 256 Signale von dem CCD-Feld 44 werden aufeinander folgend unter Verwendung eines Zeitgeber- und Abtast kreises, wie er dem Fachmann bekannt ist, abgetastet. Jedes der aufeinanderfolgenden Signale wird durch einen Verstärker 48 verstärkt und wird mit einem vorgegebenen Spurlinienwert, der dem Hintergrundwert entspricht, an dem Komparator 50 verglichen. In einem bichromatischen Sortierer wird das Ausgangssignal von dem CCD-Feld 44 jetzt für ein Signal, das einer spezifischen Reflektivität re präsentativ ist, beobachtet, wenn der Komparator 50 ein Signal erzeugt, das angibt, daß ein Produkt in dem Sichtfenster ist, wird ein Produkterkennungssignal durch die Produkterkennungsschaltung 52 erzeugt. Das Ausgangs signal von dem Komparator wird durch einen Zähler 52 be obachtet, der immer dann zurückgestellt wird, wenn das CCD-Feld 44 abgetastet wird. Jedesmal, wenn das Aus gangssignal von einem Bildpunktdetektor oberhalb des Spurpegelwerts ist, wird der Zähler um eins erhöht. Nach einem vollen Abtasten aller 256 Bildpunktdetektoren wird das Ausgangssignal von dem Detektor um 256 dividiert un ter Verwendung eines Dividierers durch einen Schalt kreis, der dem Fachmann bekannt ist um einen Rahmenfüll faktor ("F_f") zu schaffen, der dann verwendet wird, um die Ausgangssignale von den Fotodetektoren 30 und 38 zu korrigieren.

Die Ausgangssignale für die Fotodetektoren 30 und 38 werde durch Verstärker 56 und 48 verstärkt, bevor diese in digitale Signale in Analog/Digital-Wandler 60 und 62 gewandelt werden. Die Ausgangssignale von dem A/D-Wand lern werden durch die Rahmenfüllfaktoren F_f durch Divi dier-Schaltkreise 64 und 66 dividiert, um Änderungen in der Verstärkung aufgrund der Größe oder der Ausrichtung des sortierten Produkts zu entsprechen. Die Ausgänge von den A/D-Wandlern werden durch den Rahmenfüllfaktor F_f dividiert.

Die korrigierten Signale werden sodann kombiniert, um das Produkt zu klassifizieren, um so zu bestimmen, ob das sortierte Produkt akzeptabel ist, durch einen Schaltkreis 68, der dem Fachmann gut bekannt ist und der in der oben genannten DE 35 29 828 A1 beschrieben ist. Wenn das Produkt als nicht akzeptabel erscheint, wird das Signal zu dem Auswerfer-Antriebskreis 40 zugeführt, um das Produkt auszuwerfen, wenn dieses dem Auswerfer gegenüberliegt.

Fig. 5a-5f zeigen Beispiele der sich von der in Fig. 5 gezeigten Schaltung ergebenden Signale. Fig. 5a, 5b und 5c zeigen drei unterschiedliche Produkte, die je weils einen unterschiedlichen Prozentsatz des Sichtrah mens belegen. In Fig. 5a hat das Produkt eine Reflekti vität von 70% und belegt 50% des Rahmens. Der Hinter grund ist ein sehr dunkler Bereich und erzeugt eine Ref lektivität von im wesentlichen 0 und bewegt 50% des Rah mens. Fig. 5b zeigt ein Produkt, das 100% des Rahmens belegt, mit einer Reflektivität von 70%. Fig. 5c zeigt ein Produkt mit einer Reflektivität von 60%, das nur 25% des Rahmens belegt. Fig. 5d zeigt die jeweiligen Ausgangssignale eines Fotodetektors, der jedes der Pro dukte in Fig. 5a-5c betrachtet. Bei Einsetzen der er wähnten Zahlen in die Gleichung (1) führt zu den folgen den Ergebnissen: Die Gesamtreflektivität R_t% des Pro dukts in Fig. 5a ist 35%, die Gesamtreflektivität R_t% des Produkts in Fig. 5b ist 70% und die Gesamtreflekti vität R_t% des Produkts in Fig. 5c ist 15%. Die Genau igkeit der sich ergebenden Gesamtreflektivitäten ist erheblich durch den sehr schwarzen Hintergrund erhöht, verglichen mit der Verwendung eines Hintergrunds mit derselben prozentualen Reflektivität des zu sortierenden Produkts. Der kontrastierende Hintergrund ermöglicht die Berechnung des Rahmenfüllfaktors F_f. Fig. 5e zeigt die jeweiligen Ausgangssignale des CCD-Feldes für die Pro dukte in den Fig. 5a-5c. Jeder Pixeldetektor, der einem Produkt gegenüberliegt, erzeugt ein Ausgangssignal oberhalb eines Spurlinienpegels. Die Anzahl der Aus gangssignale des Bildpunktdetektors oberhalb des Spurli nienwerts sind für eine prozentuale Rahmenfüllung reprä sentativ. Der Rahmenfüllfaktor F_f wird durch die nach folgende Gleichung bestimmt:

N_tll/256 = F_f (2),

wobei N_tll die Anzahl der Bildpunktdetektororte sind, die ein Ausgangssignal oberhalb des Spurlinienpegels liefern und F_f der Rahmenfüllfaktor ist.

Nachdem der Rahmenfüllfaktor einmal bestimmt worden ist, wird die nachfolgende Gleichung verwendet, um das korri gierte Signal zu bestimmen:

R_t% F_f = R_c% (3),

wobei R_c% die Gesamtreflektivität korrigiert um den Rah menfüllfaktor ist. Aus Gleichung (2) und Fig. 5e ergibt sich, daß der Rahmenfüllfaktor für die in den Fig. 5a, 5b, 5c gezeigten Produkte 0,5, 10 bzw. 0,25 sind. Die korrigierten Reflektivitäten R_c% für die in den Fig. 5a, 5b und 5c gezeigt sind, betragen 70%, 70% bzw. 60%, wie in Fig. 4f gezeigt. Es ist zu beachten, daß dies die tatsächlichen Reflektivitäten der jeweiligen Produkte sind.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das CCD-Feld nicht nur zum Bestimmen der Erkennung eines Signals oberhalb des Spurlinienwertes verwendet, das Feld wird auch verwendet, um ein bestimmtes Farbband oder eine Reflektivität durch Einbringen eines optiona len engen Bandfilters 40 vor dem Sichtrahmen 42 einzu setzen (Fig. 2). Das Ausgangssignal von dem CCD-Feld 44 nach dem Verstärken durch den Verstärker 48 wird durch den A/D-Wandler 72 umgewandelt und wird in einem Klassi fikationsschaltkreis 8 verwendet, um das Produkt durch drei Reflektivitäten zu klassifizieren.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen eines gleichförmigen Ampli tudensignals für Produkte derselben erkannten Farbe in einem Produktstrom, der durch eine Farbsortiermaschine strömt, unabhängig von dem Betrag der jeweiligen von derartigen Produkten belegten Rahmenfüllung, gekenn zeichnet durch

- Erstellen eines Sichtrahmens (28, 36, 42), durch den Licht in wenigstens einem Sortierfarbband von dem Produktstrom reflektiert wird,
- Erstellen eines schwarzen, gegenüber dem Produkt strom kontrastierenden schwarzen Hintergrundes (18),
- Erkennen des Lichtes des Sortierfarbbandes, das durch den Sichtrahmen (28, 36, 42) fällt, an einer Vielzahl von Bildpunktorten (30, 38, 44), die sich durch den Sichtrahmen (28, 36, 42) auf einer Linie quer zu der Achse des reflektierten Lichtes durch den Sichtrahmen (28, 36, 42) erstrecken, wobei jeder der Detektoren, der den Hintergrund (18) er kennt, ein Ausgangssignal auf einem Pegel unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes erzeugt, und
jeder der Detektoren, der das Vorhandensein eines Produkts (14) in dem Produktstrom erkennt, ein Aus gangssignal oberhalb eines vorgegebenen Schwellen wertes erzeugt,
- Kombinieren der Ausgangssignale der Detektoren zur Erzeugung eines den Prozentsatz der Rahmenfüllung entsprechenden Ausgangssignals für jedes erkannte Produkt, der ein Prozentsatz der Anzahl der Bild punktorte, an denen das Vorhandensein des Produkts (14) erkannt worden ist, zu der Gesamtanzahl der Bildpunkte, die sich über den Bildpunktrahmen er strecken, ist,
- Fotodetektieren (30, 38, 44) von durch den Sicht rahmen (28, 36, 42) fallenden Licht für jedes Pro dukt (14) in einem reflektierten Sortierfarbband (28, 36, 42) und Erzeugen eines Rohsignals, dessen Amplitude zu der gesamten kontrastierenden Hellig keit des Produkts (14) und des Hintergrunds in dem Sichtrahmen (28, 36 oder 42) proportional ist, und
- Dividieren des fotodetektierten Rohsignals durch das der prozentualen Rahmenfüllung entsprechende Ausgangssignal zur Erzeugung eines korrigierten fo todetektierten Signals derart, daß dieselbe Hellig keit des fotodetektierten Produkts (14) dieselbe Amplitude des Signals unabhängig von der Rahmenfül lung erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Dividieren der Anzahl der Bildpunktorte, die das Vor handensein des Produkts (14) erkennen, durch die Ge samtanzahl der Bildpunktorte, die sich über den Bild punktrahmen erstrecken.

3. Verfahren zum Sortieren von homogenen Produkten in einem Produktstrom, der eine Farbsortiermaschine pas siert und nicht-homogene Produkte aus dem Produktstrom auswirft, gekennzeichnet durch

- Erstellen eines Sichtrahmens (28, 36, 42) durch den Licht von dem Produktstrom reflektiert wird;
- Erstellen eines Hintergrundes (18), der gegenüber dem Produktstrom kontrastiert,
- Detektieren des reflektierten Lichtes, das durch den Sichtrahmen (28, 36, 42) einer Mehrzahl von Bildpunktorten fällt, die den Bildpunktrahmen auf einer Linie quer zu der Achse des durch den Sicht rahmen (28, 36, 42) reflektierten Lichtes überspan nen, unter Verwendung eines Detektors an jedem Bildpunktort, wobei
jeder der Detektoren, der einen Hintergrund (18) erkennt, ein Ausgangssignal mit einem Pegel unter halb eines ersten vorgegebenen Schwellenwertes er zeugt, und
jeder der Detektoren, der das Vorhandensein eines Produkts (14) in dem Produktstrom ein Ausgangssig nal oberhalb des ersten vorgegebenen Schwellenwerts erzeugt,
- Kombinieren des Ausgangssignals der Detektoren zur Erzeugung einer Rahmenfüllung für jedes erkannte Produkt, das proportional zu der Anzahl der Bild punktorte ist, die das Vorhandensein des Produkts (14) erkennen,
- Dividieren des die Rahmenfüllung angebenden Aus gangssignals, das in seiner Dauer zu der Anzahl der Bildpunktorte, die das Vorhandensein des Produkts (14) erkennen, proportional ist, durch die Gesamt anzahl der Bildpunktorte, die sich über den Sicht rahmen (28, 36 oder 42) erstrecken,
- Fotodetektieren von Licht, das durch den Sichtrah men (28, 36, 42) fällt, in einem reflektierten Sor tierfarbband für jedes Produkt (14) und Erzeugen eines Rohsignals mit einer Amplitude, die zu der Gesamtreflexion in dem Sortierfarbband des Pro dukts (14) und dem Hintergrund des Sichtrahmens (28, 36, 42) proportional ist,
- Dividieren des fotodetektierten Rohsignals mit ei nem die prozentuale Rahmenfüllung angebenden Aus gangssignal zur Erzeugung eines fotodetektierten Signals, so daß dieselbe Farbe des fotodetektierten Produkts (14) dieselbe Amplitude des Signals unab hängig von der Rahmenfüllung erzeugen wird,
- Erzeugen eines Auswurfsignals für nicht-homogene Produkte, wenn das korrigierte Signal einen zweiten vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das fotodetektierte, reflektierte Sortierfarbband von dem reflektierten Licht, das an den Bildpunktorten, die sich über den Sichtrahmen (28, 36, 42) erstrecken, detektiert wird, unterschiedlich ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Produktstrom kon trastierende Hintergrund (18) im wesentlichen schwarz ist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Bildpunkte, die sich quer über den Sichtrahmen (28, 36, 42) er strecken, in dem Bereich zwischen 100 und 300 liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Anzahl der Bildpunktorte, die sich quer zu dem Sichtrahmen (28, 36, 42) erstrecken, 256 beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

- Fotodetektieren eines zweiten reflektierten Sor tierfarbbands (28, 36, 42) von Licht, das durch den Bildrahmen fällt, und Erzeugen eines zweiten Roh signals, dessen Amplitude zu der gesamten kontra stierenden Helligkeit des Produkts (14) und des Hintergrunds in dem Sichtrahmen (28, 36, 42) pro portional ist, und
- Dividieren des zweiten fotodetektierten Roh signals durch das der prozentualen Rahmenfüllung entsprechende Ausgangssignals zur Erzeugung eines zweiten korrigierten fotodetektierten Signals der art, daß dieselbe Helligkeit des fotodetektierten Produkts (14) dieselbe Amplitude des Signals unab hängig von der Rahmenfüllung erzeugt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch

- Fotodetektieren eines dritten reflektierten Sor tierfarbbands (28, 36, 42) von Licht, das durch den Bildrahmen fällt, und Erzeugen eines dritten Rohsig nals, dessen Amplitude zu der gesamten kontrastierenden Helligkeit des Produkts (14) und des Hintergrunds in dem Sichtrahmen (28, 36, 42) proportional ist, und
- Dividieren des dritten fotodetektierten Rohsignals durch das der prozentualen Rahmenfüllung entsprechende Ausgangssignals zur Erzeugung eines dritten korrigier ten fotodetektierten Signals derart, daß dieselbe Hel ligkeit des fotodetektierten Produkts (14) dieselbe Am plitude des Signals unabhängig von der Rahmenfüllung erzeugen wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodetektion durch die Detektoren an der Vielzahl von Bildpunktorten er folgt.

11. Vorrichtung zum Sortieren von homogenen Produkten in einem Produktstrom, die durch eine Farbsortier maschine strömen, und zum Auswerfen nicht-homogener Produkte aus dem Produktstrom, gekennzeichnet durch

- wenigstens eine optische Prüfeinrichtung, mit
- einer Lichtquelle (20) zum Erzeugen von wenig stens einem von den Produkten in dem Produkt strom reflektierten Sortierfarbband des Lichts,
- einem Hintergrund (18), der gegenüber dem Pro duktstrom kontrastiert,
- einem Sichtrahmen (28, 36, 44), durch den Licht, das von den Produkten in dem Produkt strom reflektiert ist, fällt, und
- einer Mehrzahl von Detektoren des reflektier ten Sortierfarbbandes an den jeweiligen Bild punktorten, die sich über den Sichtrahmen (28, 36 oder 42) an einer Linie quer zu der Achse des durch den Sichtrahmen (28, 36, 42) reflek tierenden Lichts erstreckt, wobei
- jeder der Detektoren an jedem der Bildpunktor te, die den Hintergrund (18) erkennt, ein Aus gangssignal mit einem Pegel unterhalb eines ersten vorgegebenen Schwellenwerts erzeugt, und
- jeder der Detektoren, der das Vorhandensein des Produkts (14) in dem Produktstrom erkennt, ein Ausgangssignal oberhalb des ersten angege benen Schwellwertes erzeugt,
- Ausgangsmitteln zum Kombinieren des Ausgangssignals des Detektors zur Erzeugung eines Rahmenfüllaus gangs für jedes erkannte Produkt, das proportional zu der Anzahl der Bildpunktorte ist, die das Vor handensein des Produkts (14) erkennen,
- einem ersten logischen Mittel (64) zum Dividieren des Rahmenfüllausgangs, der proportional zu der An zahl der Bildpunktorte, die das Vorhandensein des Produktes erkennen, durch die Gesamtanzahl der Bildpunktorte, die sich über den Sichtrahmen (28, 36, 42) erstrecken,
- einem Fotodetektor (30, 38, 44) zum Fotodetektieren von Licht für jedes Produkt (14) in einem reflek tierten Sortierfarbband, das durch den Sichtrahmen (28, 36, 42) läuft und Erzeugen eines Rohsignals mit einer Amplitude, die proportional ist zu der gesamten kontrastierenden Helligkeit des Produkts (14) und dem Hintergrund in dem Sichtrahmen (28, 36, 42), und
- einem zweiten logischen Mittel (66) zum Dividieren jedes der fotodetektierten Rohsignale mit seinem jeweiligen prozentualen Rahmenfüllausgangssignal zur Erzeugung eines jeweiligen fotodetektierten korrigierten Signals, so daß dieselbe Helligkeit des fotodetektierten Produkts (14) dieselbe Ampli tude des Signals unabhängig von der Rahmenfüllung angibt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß die wenigstens eine optische Prüfeinrichtung aufweist:

- einen Strahlspalter (24) zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Strahles unterschiedlicher Licht farbbänder von den Produkten in dem Produktstrom,
- einen ersten Sichtrahmen (28), durch den reflek tiertes Licht von dem ersten Lichtstrahl fällt,
- einen zweiten Sichtrahmen (36) von derselben Größe wie der des ersten Sichtrahmens (28), durch den reflektiertes Licht von dem zweiten Lichtstrahl fällt,
- einen dritten Sichtrahmen (42) von wenigstens der selben Breite wie der des ersten Sichtrahmens (28) durch den reflektiertes Licht fällt,
- einen ersten Fotodetektor (30), der positioniert ist, um den ersten Lichtstrahl durch den ersten Sichtrahmen (28) aufzunehmen,
- einen zweiten Fotodetektor (38), der positioniert ist, um den zweiten Lichtstrahl durch den zweiten Sichtrahmen (36) aufzunehmen,
- wobei der erste und der zweite Fotodetektor (30, 38) erste bzw. zweite Rohsignale erzeugen, und
- mit einem zweiten Logikmittel (66) zum Dividieren des ersten und des zweiten Rohsignals durch das prozentuale Rahmenfüllausgangssignal, um erste und zweite korrigierte Fotodetektorsignale zu gewinnen.

13. Vorrichtung zum Erzeugen von gleichförmigen Ampli tudensignalen für Produkte derselben erkannten Farbe in einem Produktstrom, der durch eine Farbsortiermaschine fällt, unabhängig von dem Betrag der jeweiligen Rahmen füllung, die durch derartige Produkte belegt wird, ge kennzeichnet durch

- wenigstens eine optische Prüfeinrichtung bestehend aus
- einer Lichtquelle (20) zum Erzeugen wenigstens eines von den Produkten in dem Produktstrom reflektierten Sortierfarbbandes von Licht,
- einem Hintergrund (18), der gegenüber dem Pro duktstrom kontrastiert,
- einem Sichtrahmen (28, 36, 42), durch den das von den Produkten (14) in dem Produktstrom reflektierende Licht fällt, und
- eine Mehrzahl von Detektoren (30, 38, 44) für das reflektierte Sortierfarbband an jeweiligen Bildpunktorten, die sich durch den Sichtrahmen (28, 36, 42) auf einer quer zu der Achse des durch den Sichtrahmen (28, 36, 42) reflek tierten Lichts erstrecken, wobei
- jeder der Detektoren, der den Hintergrund (18) erkennt, ein Ausgangssignal auf einem Pegel unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes erzeugt, und
- jeder der Detektoren, der das Vorhandensein eines Produkts (14) in dem Produktstrom er kennt, ein Ausgangssignal auf einem Pegel un terhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes er zeugt, und
- Ausgabemitteln zum Kombinieren des Ausgangs der Detektoren zur Erzeugung eines den Prozentsatz der Rahmenfüllung angebenden Ausgangssignals für jedes erkannte Produkt, das eine Prozentangabe der Anzahl der Bildpunktorte, an denen das Vorhandensein des Produkts (14) erkannt wird, zu der Gesamtanzahl der Bildpunkte, die den Sichtrahmen (28, 36, 42) über spannen, ist,
- einem Fotodetektor (30, 38, 44) zum Fotodetektieren von Licht für jedes Produkt (14) in einem reflek tierten Sortierfarbband, das durch den Sichtrahmen (42) läuft und Erzeugen eines Rohsignals mit einer Amplitude, die proportional ist zu der gesamten kontrastierenden Helligkeit des Produkts (14) und dem Hintergrund in dem Sichtrahmen (28, 36, 42), und
- Logikmitteln (64, 66) zum Dividieren jedes der fotodetektierten Rohsignale durch sein jeweiliges prozentuales Rahmenfüllausgangssignal zur Erzeugung eines jeweiligen fotodetektierten korrigierten Sig nals, so daß dieselbe Helligkeit des fotodetek tierten Produkts (14) dieselbe Amplitude des Sig nals unabhängig von der Rahmenfüllung angibt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß die Detektoren an den Bild punktorten CCD sind.