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Diese Erfindung bezieht sich auf Sortiervorrichtungen, die zum Sortieren von fungiblen
Erzeugnissen verwendet werden, wie beispielsweise von Nüssen und zahlreichen anderen
landwirtschaftlichen Produkten, indem die Erzeugnisse entlang eines Kanals mit einem
Sichtfenster geführt werden und solche Produkte, die hinsichtlich der Schattierung unterhalb eines
Standards liegen, gegenüber solchen, die innerhalb von Standardgrenzen liegen, erfaßt
werden, und die unterhalb des Standards liegenden ausgeworfen werden.
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Eine typische Sortiervorrichtung für fungible Erzeugnisse der vorstehend beschriebenen
Bauart besteht aus einem oder mehreren Kanälen, die durch Schwerkraftförderung mit den
Erzeugnissen mit einem von oben beladenen Trichter versorgt werden, wobei die Erzeugnisse in
dem Kanal in einem relativ konstanten Strom fließen und sich manchmal gegenseitig
überlappen. Der Hintergrund des Kanals wird elektrooptisch überwacht durch ein Sichtfenster,
während keine Erzeugnisse hindurchströmen, durch zumindest einen Photodetektor, um ein
Ausgangssignal zu erzeugen, das für den Hintergrund repräsentativ ist. Obwohl in einer sehr
einfachen Vorrichtung lediglich ein Photodetektor verwendet wird, ist es üblich, mehrere
Photodetektoren, beispielsweise drei, zu verwenden, die den Produktstrom aus zahlreichen
unterschiedlichen Beobachtungswinkeln sehen. Der Hintergrund für jeden Photodetektor wird bei
solchen Vorrichtungen separat bestimmt. Dieser Vorgang des Bestimmens eines Signals, das
für den Hintergrund ohne einen Produktstrom repräsentativ ist, ist als "Normierung" bekannt.
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Wenn der Produktstrom einsetzt und der tatsächliche Produktstrom elektrisch-optisch erfaßt
wird, wird das Hintergrundsignal von dem gesamten Ausgangssignal abgezogen, so daß der
Hintergrund bei der Bestimmung, ob der Produktstrom ausschließlich standardgemäße oder
akzeptable Produkte enthält oder hin und wieder ein unterhalb des Standards befindliches
Produkt enthält, nicht mitgerechnet. Wenn der letztgenannte Fall angenommen wird, wenn
durch einen elektrisch-optischen Photodetektor ein unterhalb des Standards liegendes Produkt
erfaßt wird, indem zumindest ein Teil von dessen Oberflächenbereich entweder heller oder
dunkler als eine Standardschattierung ist, wird ein Auswerfsignal erzeugt, gefolgt von einer
geeigneten Verzögerung, um einen Auswerfmechanismus zu aktivieren, der das unterhalb des
Standards liegende Erzeugnis aus dem Kanal entfernt. Die Verzögerung ist notwendig, damit
das Erzeugnis unterhalb des Sichtfensters fallen kann und dem Auswerfmechanismus
gegenüberliegen kann. Der Auswerfmechanismus besteht typischerweise aus einem Luftstrahl, der
das unterhalb des Standards liegende Erzeugnis aus dem normalen Kanal herausbläst, damit
dieses in einen Auswerf- bzw. Abfallbehälter fällt.
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Von Zeit zu Zeit muß der Produktstrom unterbrochen werden, um das Sichtfenster entweder
durch Blasen oder durch Wischen von Staub zu säubern und einen neuen "Normierungswert"
für die Hintergrundschattierung zum bestimmen.
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Obwohl derartige bekannte Sortiervorrichtungen, wie im allgemeinen vorstehend beschrieben,
bereits eine digitale Logik beim Umschalten von dem Sortierungsmodus auf einen
Normierungsmodus und zum Bestimmen der zeitlichen Verzögerung für die richtige Funktion des
Auswerfmechanismus zum Ausstoßen eines unterhalb des Standards liegenden Produkts
verwenden, bestimmt der analoge Wert der beobachteten Schattierung des Produktstroms als
Ganzes in dem Sichtfenster die Aktivierung des Auswerfmechanismus. In vielen Fällen ist
allerdings die Unterscheidung von unterhalb des Standards liegenden Produkten auf
unterschiedlichen Wegen mit solchen bekannten Sortiervorrichtungen nicht möglich.
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Ein Beispiel ist der gelegentliche Wunsch, Erzeugnisse mit kleinen unterhalb des Standards
liegenden Flecken an der Oberfläche durchzulassen, aber nicht solche mit größeren Flecken.
Beispielsweise sind Mandeln in Süßwarenerzeugnissen akzeptierbar, wenn ihre Haut nur
leicht verkratzt ist, so daß ein kleiner Fleck zurückbleibt. Eine starke Verkratzung, die einen
großen Fleck zurückläßt, führt dazu, daß eine solche Mandel für viele Zwecke als unterhalb
des Standards liegend klassifiziert wird. Ein Fleck mit weißem Nußmaterial ohne Haut ist
sehr hell bzw. weiß im Vergleich mit der dunkelbraunen Haut einer Mandel. Wenn die
gesamte Lichtintensität eines gesamten Sichtfensters bestimmt, ob eine Mandel akzeptiert oder
zurückgewiesen bzw. ausgeworfen werden soll, ist es übermäßig schwierig, die Einstellung so
zu steuern, daß auf der Grundlage der Größe eines Flecks unterschieden werden kann. Dies ist
besonders dann zutreffend, wenn mehr als eine Mandel gleichzeitig innerhalb des
Sichtfensters liegen kann, von denen jede einen kleinen Fleck aufweist.
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Die FR-A-255309 beschreibt eine Vorrichtung zum Sortieren von Gegenständen wie etwa
Obst und Gemüse, die auf einem Förderband an einer Anzahl von getrennten Sensoren
vorbeigeführt werden. An jedem Sensor wird das Obst bzw. die Frucht durch lichtaussendende
Dioden beleuchtet, die Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen aussenden, wobei das
reflektierte Licht durch eine Silikon-Photodiode erfaßt wird. Ein separates Ausgangssignal wird
für jede einzelne Frucht von jedem Sensor bereitgestellt, und die Anzahl von
Ausgangssignalen werden in einem Speicher sortiert, bis der komplette Satz von Signalen erzeugt worden ist,
wobei die Signale in einem Mikroprozessor verarbeitet werden, der den Mittelwert der
Signale oder die Abweichung zwischen den unterschiedlichen Signalen berechnen kann, um
Fehlstellen zu erfassen.
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Die US-A-3826364 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen kleiner
Partikel, die sich in einem Flüssigkeitsstrom befinden. Der Strom wird an zwei getrennten
Punkten mit Lasern beleuchtet, die unterschiedliche optische Wellenlängen haben. Jeder Bereich
des Flüssigkeitsstroms, der beleuchtet wird, wird auf einen Photodetektor fokussiert, wie
beispielsweise einen Photomultiplier. Von jedem Detektor wird ein Ausgangssignal erhalten,
dessen Amplitude von der Größe der Partikel abhängt.
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Die US-A-4784275 beschreibt ein Überprüfungssystem für Kapseln, Tafeln und ähnliches.
Die Kapseln werden durch einen Prüfungsbereich auf einem Förderer geleitet. Innerhalb des
Prüfungsbereichs gehen die Kapseln durch beabstandete Erfassungsebenen hindurch. Jede
Erfassungsebene weist ein faseroptisches Eingangsfeld und ein faseroptisches Ausgangsfeld
auf. Ein optisches System stellt einen ebenen Lichtstrahl zum Erfassen der Position der
Kapseln bereit, die am Ausgang des Prüfungsbereichs überprüft werden. Die Länge der Kapsel
wird aus der Geschwindigkeit des Förderers und der Zeit der Unterbrechung des ebenen
Lichtstrahls bestimmt. Wenn die Kapsel nicht die richtige Farbe und nicht die richtige Länge
aufweist, wird sie in einen Ausstoßschacht ausgeworfen.
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Es liegt im Bereich der Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in ihren unterschiedlichen
Aspekten, das vorstehend genannte Problem des Stands der Technik zu lösen.
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Erfindungsgemäß wird eine Sortiervorrichtung mit zumindest einem Kanal bereitgestellt,
durch den fungible, zu sortierende Produkte strömen, mit einer elektrisch-optischen
Einrichtung zum Beobachten der Produkte und einer Auswerfeinrichtung zum Auswerfen von
Produkten aus dem Kanal, dadurch gekennzeichnet, daß im Gebrauch der Vorrichtung jedes
Produkt durch die elektrisch-optische Einrichtung über die Länge des Produkts beobachtet wird,
indem aufeinanderfolgende Photostellen des Produkts beobachtet werden, wobei jede Stelle
als eine fehlerhafte Stelle oder als eine fehlerfreie Stelle klassifiziert wird, wobei Produkte
von der Auswerfeinrichtung aus dem Kanal ausgeworfen werden, wenn sie als unterhalb eines
Standards liegend festgestellt werden, indem sie eine übermäßige Anzahl von
aufeinanderfolgenden fehlerhaften Stellen aufweisen, wobei die Vorrichtung eine Bestimmungseinrichtung
für fehlerhafte Größe umfaßt, die aus einer Vergleichseinrichtung besteht, die die
aufeinanderfolgenden Stellenausgabesignale von der elektrisch-optischen Einrichtung erhält und ein
Stellenzurückweisungsausgabesignal erzeugt, wenn ein Stellenausgabesignal von der
elektrisch-optischen Einrichtung ein vorbestimmtes Niveau überschreitet, und ein
Stellengenehmigungsausgabesignal, wenn ein Stellenausgangssignal von der elektrisch-optischen
Einrichtung das vorbestimmte Niveau nicht überschreitet, einem Register zum Erzeugen eines
Unterstandard-Produktausgabesignals, das ein unterhalb eines Standards liegendes Produkt
anzeigt, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Positionen in dem Register der Reihe nach
seriell überschritten worden sind, wobei das Register mit dem Auftreten eines jeden
Stellengenehmigungsausgabesignals von der Vergleichseinrichtung zurückgesetzt wird, wobei das
Register mit dem Auftreten eines jeden Stellenzurückweisungsausgabesignals um eine Position
voranschreitet, und einer Einrichtung zum Setzen der vorbestimmten Anzahl von
aufeinanderfolgenden Positionen, um die der genannte Auswerfer voranschreitet, um ein serielles
Ausgabesignal zu erzeugen, das ein unterhalb eines Standards liegendes Produkt anzeigt, wobei das
Unterstandard-Produktausgabesignal des Registers die Auswerfeinrichtung aktiviert, um das
unterhalb des Standards liegende Produkt aus dem Kanal auszuwerfen.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird ein elektro-optisches
Photodetektorfeld von linearen Photodioden verwendet, um das Sichtfenster eines Kanals der
Sortiervorrichtung zu beobachten, so daß das Sichtfenster effektiv in eine Folge von Photostellen
unterteilt wird, die manchmal als "Pixel" bezeichnet werden. Typischerweise sind derartige
Photostellen etwa 0,25 mm (0,01 Inch) hoch und 0,25 mm (0,001 Inch) breit. Eine komplette
Abdeckung eines typischen Sichtfensters wird durch 128 · 1024 Photodioden gewährleistet;
allerdings sind in der bevorzugten Ausführungsform 256 derartige Photodioden vorhanden.
Das Sichtfenster wird durch Scarmen durch die Folge von Photodioden normiert, wobei ein
Netz zur zeitlichen Steuerung und Kontrolle verwendet wird, indem ein Oszillator mit zwei
Megahertz eingesetzt wird, der einen mehrphasigen Zeitgeberausgang aufweist. Jede
Photodiode erzeugt nacheinander ein elektrisches Ausgangssignal während ihrer Abttastzeitspanne,
das für die Lichtintensität des Hintergrunds, den sie sieht, und die Erfassungsempfindlichkeit
der Photodiode repräsentativ ist. Ein Differenzverstärker vergleicht das Ausgangssignal mit
einem gespeicherten, aus einer Speichereinrichtung abgerufenen Ausgangssignal und erzeugt
ein positives oder negatives Ausgangssignal, in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen
den beiden Werten. Ein anschließender Normierungskomparator, der mit Erde oder einem
sonstigen Schaltungsnormal als Eingangssignal verbunden ist, gibt ein positives oder
negatives Signal an eine Auf/Ab-Speichereingangsvorrichtung ab, die die Speichereinrichtung neu
läd, Position um Position, entsprechend den jeweiligen Photodioden. Nach einem ersten
Abtastdurchlauf durch die Photodioden werden diese in ähnlicher Weise iterativ neu
durchgescannt, bis die Speichervorrichtung akkurat für die Photostellenhintergründe und
Photodetetektor-Empfindlichkeiten normiert ist.
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Die Sortierungsvorrichtung schaltet dann auf Sortierungsbetrieb um; und der Produktstrom
durch den Kanal beginnt. Die Photodioden werden erneut abgetastet, um fehlerhafte Werte
von den Photodioden in Bezug auf deren eigene Photostellenhintergründe und
Photodiodenempfindlichkeiten festzustellen. Selbstverständlich werden die Werte in der
Speichereinrichtung nicht verändert, wenn eine Sortierungsmodus-Abtastung durchgeführt wird.
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Obwohl der Betrieb so eingestellt werden könnte, daß ein Erzeugnis ausgeworfen wird, das
eine Fehlstelle aufweist, die durch eine einzelne Photodiode erfaßt wird, wird üblicherweise
ein paralleles geladenes Schieberegister verwendet, um ein Fehlersignal aufzunehmen und
dieses Signal der Reihe nach durch das Register mit jedem aufeinanderfolgenden Fehlersignal
vorwärtszubewegen, bis ein Auswerfsignal von dem Schieberegister erzeugt wird. Ein
Photodiodensignal, das kein fehlerhaftes Signal ist, setzt das Schieberegister zurück. Daher erzeugt
nur eine vorbestimmte Anzahl von ununterbrochenen aufeinanderfolgenden fehlerhaften
Signalen ein Auswerfsignal. Diese vorbestimmte Anzahl kann so eingestellt werden, daß sie der
Größe eines fehlerhaften Flecks des Produkts entspricht, das als "unterhalb des Standards
liegend" klassifiziert wird.
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Die Schaltung, die die richtige Zeitsteuerung des Auswerfmechanismus gewährleistet,
beinhaltet eine separate Erfassung der Vorder- und Hinterkanten von Erzeugnissen in dem
Sichtfenster mit einem Photodetektor. Für ein Produkt, das kürzer ist als ein typisches Produkt,
wird der Auswerfmechanismus nach einer geeigneten Verzögerung durch die erfaßte
Hinterkante aktiviert, immer wenn ein Erzeugnis für Auswerfzwecke während der Zeitspanne, in der
das Produkt beobachtet wird, als unterhalb des Standards liegend klassifiziert wird. Ein
Anhäufen von Produkten kann allerdings die Hinterkante eines Produkt undeutlich machen.
Da
her wird mit der Erfassung der Vorderkante zusätzlich ein torgesteuerter Oszillatorzeitgeber
aktiviert, um ein künstliches "Hinterkantensignal" zu erzeugen, zu einem Zeitpunkt, der auf
die Erfassung der Vorderkante folgt, bei Produkten mit typischer Länge. Wenn zu dem
Zeitpunkt, an dem das künstliche Hinterkantensignal des torgesteuerten Oszillators auftritt, keine
tatsächliche Hinterkante bei einem als unterhalb des Standards liegenden Produkt erkannt
wird, veranlaßt dieses Signal den Auswerfmechanismus zu einer Aktivierung, nach der
geeigneten zeitlichen Verzögerung.
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Das Ausgangssignal des torgesteuerten Oszillators kann, wenn zweckmäßig, auch dazu
verwendet werden, ein Netz zum Unterscheiden von Erzeugnissen ausschließlich auf der
Grundlage der Länge zu initiieren. Die Erfassung der Vorderkante eines Produkts kann einen
monostabilen Zeitgeber initiieren, mit einer Zeitperiode, die gleich der minimalen Produktlänge ist.
Wenn die Vorderkante eines Produkts erfaßt wird, während der monostabile Zeitgeber im
Ein-Zustand ist, dann ist das Produkt zu kurz, und ein Auswerfsignal wird erzeugt.
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Die Zeitperiode des torgesteuerten Oszillators wird für eine typische Produktlänge eingestellt.
Wenn daher die Hinterkante eines Produkt erst in einer zweiten Zeitspanne erfaßt wird, kann
dies als Hinweis dafür verwendet werden, daß das erfaßte Produkt zu lang ist und aus diesem
Grunde ausgeworfen werden sollte. Die Vorderkante der zweiten Periode startet den
monstabilen Zeitgeber erneut, der im Ein-Zustand ist, wenn die tatsächliche Hinterkante des Produkts
auftritt. Daher wird ein Auswerfsignal in der gleichen Weise erzeugt wie für ein zu kurzes
Produkt.
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Ebenfalls vorgesehen ist eine Einrichtung zum Umkehren des Auswerfmechanismus, um bei
Erfassung von akzeptablen Produkten aktiv zu werden und unterhalb des Standards liegende
Produkte durchzulassen. Dieses erfolgt beispielsweise zum Austragen guter Produkte aus
stark verunreinigten Produkten. Dies erfolgt dadurch, daß der Auswerfmechanismus mit der
Erfassung der Vorderkante eines Produkts eingeschaltet wird und die Einschaltung mit Erhalt
eines Auswerfsignals von der Klassifikationsschaltung gelöscht wird. Diese
Umschaltmöglichkeit wird durch einen durch die Bedienungsperson wählbaren Schalter bereitgestellt.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
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Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Teils einer Sortiervorrichtungsschaltung unter Verwendung
der Photostellenerfassung für Normierungs- und Sortierungsvorgänge zeigt, im Hinblick auf
die Normierung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 2 ein Zeitsteuerungsdiagramm des Betriebs der Schaltung nach Fig. 1 sowohl im
normalen Sortierbetriebsmodus als auch in einem Normierungsmodus zeigt;
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Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Teils einer Sortiervorrichtung zeigt, die so arbeitet, daß als
Zurückweisungs- bzw. Auswerffehlerstelle ein Fleck einer vorbestimmten Größe klassifiziert
wird;
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Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Teils einer Sortiervorrichtung in einem Betriebsmodus zum
Erzeugen eines torgesteuerten Produkterfassungssignals zeigt, das sich darauf bezieht,
sicherzustellen, daß das Auswerfsignal zu einem richtigen Zeitpunkt auftritt, um Produkte
auszuwerfen, die als unterhalb eines Standards liegend klassifiziert wurden;
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Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Teils einer Sortiervorrichtung in einem Betriebsmodus zum
Auswerfen nicht akzeptierbarer Produkte zeigt, die entweder zu kurz oder zu lang sind.
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Nunmehr auf die Zeichnung Bezug nehmend und zunächst auf Fig. 1, ist ein Teil eines
Betriebsblockdiagramms einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt. Ein Kanal eines Produktstroms 10 ist dargestellt, der durch einen Rahmen oder einen
Sichtfensterbereich 12 hindurchgeht, der durch ein System von Lampen 14 hell beleuchtet ist.
Obwohl vier Lampen dargestellt sind, kann eine größere oder kleinere Anzahl verwendet
werden. Der wesentliche Zweck des Beleuchtungssystems besteht darin, zu bewirken, daß die
Produkte eine große Lichtintensität aufweisen, und jegliche Schattenbildung soweit wie
möglich zu eliminieren. Ein Photodetektor 16 in Form einer Photodiode oder einer
ladungsgekoppelten Diode, ein damit verbundenes optisches System und ein CCD-Vorverstärker sind auf
eine Photostelle in dem Sichtfenster fokussiert dargestellt. Jede Photostelle bzw. jedes Pixel
ist für die verwendete Photodiode zehn Maßeinheiten hoch, typischerweise in der
Größenordnung von 0,25 mm (0,01 Inch) und eine Einheit breit, typischerweise in der Größenordnung
von 0,025 mm (0,001 Inch). Ein akzeptables Photodiodenfeld ist eines der K-Serien von
linearen Feldern mit breiter Öffnung (RL1024K, RL0512K, RL0256K und RL0128K),
hergestellt von EG & G Reticon. Das RL0256K-Feld mit 256 Photodioden ist erfolgreich verwendet
worden. Jede der Photodioden in dem Feld erzeugt ein äquivalentes analoges elektrisches
Ausgangssignal proportional zu der gesehenen Lichtintensität während der Zeitperiode, in der
jede aufeinanderfolgende Diode aktiviert ist. Das gesamte Sichtfenster wird durch die
Aufeinanderfolge von Aktivierungen der Photodioden in dem Feld gesehen.
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Ein Zeitfolge- und Steuerungsnetz 18 beinhaltet einen Hochfrequenzoszillator 20, der
vorzugsweise bei 2,0 MHz arbeitet. Zweckmäßigerweise erzeugt ein Zeitgeber-Phasenschieber
22 eine Reihe von phasengesteuerten Zeitgeberimpulsen, wie in den ersten fünf Linien der
Fig. 2 dargestellt ist, um den Zeitgeberbetrieb des CCD-Steuerungsnetzes 24 und für andere
Zeitgeberzwecke bereitzustellen. Die Steuerungsausgänge für die Photodetektoren und die
von diesen abgegebene Signale werden über geeignete Anschlüsse 26 und 28 zugeführt. Aus
Zweckmäßigkeitsgründen ist nur ein Photodetektor dargestellt, wobei die anderen ähnlich
betrieben werden.
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Wenn der geeignete Zeitpunkt gekommen ist, um den Photodetektor 16 zu aktivieren, wird
ein geeignetes Start- oder Aktivierungssignal erzeugt, das zu einem elektrischen
Ausgangssignal führt, das zu der Photodetektorantwort während der Abtastzeitspanne zu einer
geeigneten Zeit proportional ist, wobei das Signal durch das Steuerungsnetz 24 zu einer Abtast-
und Halteeinrichtung 30 geht.
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Ein koordinierter Zeitgeberimpuls aktiviert auch den Adressengenerator 32, der seinerseits
aus der Position der Speichereinrichtung 34 den darin gespeicherten normierten Wert
auswählt, der zu dem Photodetektor 16 gehört. Dieser Wert wird nach einer anschließenden
Digital-Analog-Wandlung in einem Digital-Analog-Wandler 36 einem Differenzverstärker 38
zugeführt, wobei gleichzeitig das gespeicherte Photodetektorsignal von der Abtast- und
Halteeinrichtung 30 zugeführt wird. Der Differenzwert, der entweder positiv oder negativ sein
kann, abhängig davon, ob das Photodetektorsignal größer oder kleiner als der gespeicherte
normierte Wert ist, wird einer Sortierungsvergleichseinrichtung 40 zugeführt, die einen
voreingestellten Empfindlichkeitseingangslevel oder Bezugsgröße 42 hat, der an dieser anliegt.
Wenn der angelegte Differenzwert von dem Differenzverstärker 38 größer ist als der
voreingestellte Empfindlichkeitslevel, wird ein Defekt-Ausgangsimpuls durch den D Flip-Flop 44
erzeugt, der an den Ausgang der Sortierungsvergleichseinrichtung angeschlossen ist. Die in
Fig. 1 nicht dargestellte Auswerflogik erhält das Defekt-Ausgangssignal und erzeugt ein
Ausstoßsignal, wenn eine damit zusammenhängende Anzahl dieser Defekt-Ausgangssignale in
einer nachfolgend erläuterten Weise auftritt. Nachdem der normierte Wert verwendet worden
ist, wird der Wert an die geeignete Position in der Speichereinrichtung 34 zurückgegeben, bis
die gleiche entsprechende Betrachtungs-Photodiode während des nächsten iterativen
Scanvorgangs des Photodetektors erneut aktiviert wird. Die verbleibenden Photodetektoren werden
der Reihe nach auf ähnliche Art und Weise aktiviert, um Defekt-Ausgangssignale zu
erzeugen, wenn jedes entsprechende erfaßte Photodetektor-Signal um eine vorbestimmte Differenz
den entsprechenden zugehörigen normierten Wert überschreitet, der aus der
Speichereinrichtung 34 entnommen wird.
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Periodisch, beispielsweise alle 20 Minuten, schaltet die Sortiervorrichtung von dem soeben
beschriebenen Sortierungsmodus in den Normierungsmodus um.
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In dem Normierungsmodus wird der Produktstrom angehalten bzw. unterbrochen und die
Photodetektoren sehen lediglich den Hintergrund des Kanals durch das Sichtfenster. Die
Arbeitsweise ist die gleiche wie für den Sortiermodus, außer daß die
Sortierungsvergleichseinrichtung 40 ausgeschaltet ist und die Normierungs-Null-Vergleichseinrichtung 46
eingeschaltet ist, und daß die Speichereinrichtungen aktualisiert werden dürfen. Das
Vergleichseingabesignal für die Vergleichseinrichtung 46 ist Erde bzw. Schaltungsnormalpotential (Null),
so daß der Ausgang davon, der die Differenz von dem Differenzverstärker ist, entweder ein
positives oder ein negatives Ausgangssignal an den D Flip-Flop 48 liefert. Ein positives (oder
alternativ ein negatives) Ausgangssignal erzeugt für jeden Zeitgeberimpuls durch einen
Pufferverstärker 50 ein digitales "Heraufzähl"-Signal, und ein negatives (oder alternativ ein
positives) Ausgangssignal erzeugt für jeden Zeitgeberimpuls durch einen Pufferverstärker 52 ein
digitales "Herunterzähl"-Signal. Die Logiksignale von den Pufferverstärkern 50 und 52
werden an Aufwärts/Abwärtszähler 54 und 56 gegeben, die über das Empfängerpuffernetz 58
jeden betroffenen Speicherpositionswert dazu veranlassen, vor der erneuten Speicherung in
dem Speicher 34 schrittweise vergrößert oder verkleinert zu werden.
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Das Zeitgeber- und Steuerungsnetz 18 arbeitet während etwa 2 Sekunden im
Normalisierungsmodus, wie durch die Steuerungen 60 und 62 bestimmt, wodurch die iterativen
Einschaltvorgänge der Photodetektoren und die Einstellungen der Speicherpositionswerte wie
vorstehend beschrieben erfolgen können, bis die gespeicherten Werte, die jedem einzelnen
Photodetektor entsprechen, ein normierter Produktwert ist, der durch die Lichtintensität seiner
jeweiligen Photostelle bestimmt ist, die durch seinen entsprechenden Photodetektor erfaßt
wird. Jeder Photodetektor liegt typischerweise nur innerhalb von etwa 10% der
Empfindlichkeit, die einem nominalen Standardwert entspricht. Der normierte gespeicherte Wert ist daher
ein Produkt der Absolutwerte der Lichtintensität des Photostellenhintergrunds und der
Empfindlichkeit des Photodetektors, der an dieser Photostelle arbeitet. Da der gleiche
Photodetektor an jeder einzelnen Photostelle für Sortierzwecke verwendet wird, ist die individuelle
Normierung geeignet, um die Hintergrund- und Photodetektorveränderungen von den
Absolutwerten der Lichtintensitäten zu entfernen, die sich ausschließlich auf den Produktstrom in
dem Sichtfenster an den jeweiligen Photostellen beziehen.
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Fig. 2 zeigt die Wellenform-Betriebsweise einschließlich der Möglichkeit, in das Speichernetz
zu geeigneten Zeitpunkten zu schreiben, wenn die Schaltung im Normierungsmodus arbeitet.
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Nunmehr auf Fig. 3 Bezug nehmend, ist ein Blockdiagramm einer Schaltung dargestellt, die
sich zum Klassifizieren einer Fehlerstelle mit einer vorbestimmten Größe eignet, die für
Auswerfzwecke genügend groß ist. Die Schaltung ist an die Schaltung nach Fig. 1
anschließbar, wie daraus ersichtlich ist, daß die Sortierungsvergleichseinrichtung 40 und der D Flip-
Flop 44 in beiden Darstellungen erscheinen. Das wesentliche Element dieser
"Größenbestimmungseinrichtung" ist ein Schieberegister 100, der zu zwei Betriebsweisen in der Lage
ist, nämlich (1) paralleles Laden und (2) serielles Laden und serielles Verschieben. Die Größe
der vorbestimmten Fehlstelle, die ein Auswerfen zur Folge haben soll, wird durch einen
Größensteuerungs-Wahlschalter 102 bestimmt, der für Erläuterungszwecke willkürlich auf eine
Position C des Zeitgebers eingestellt ist. Position C bedeutet, daß sechs aufeinanderfolgende
einzene Photodetektoren eine Fehlstelle anzuzeigen hätten, damit das Produkt ausgeworfen
wird. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß für das beispielhafte Register, welches die
Typennummer 74HC165 haben kann, die Größenbestimmung im Bereich von einem eine
Photostelle langen Fleck (wenn der Schalter 100 mit dem Eingang H verbunden ist) bis zu einem
acht Photostellen langen Fleck (wenn der Schalter 100 mit dem Eingang A verbunden ist)
liegen kann. Selbstverständlich sind andere Register mit einer unterschiedlichen Anzahl von
Eingangspositionen möglich, wenn gewünscht.
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Beim Feststellen einer Fehlstelle wird ein Verriegelungsausgangssignal von dem D Flip-Flop
52 abgegeben, um den Betriebsmodus von Schieberegister, seriellem Eingang und serieller
Verschiebung zu setzen. Der Eingang, daß eine Fehlstelle erfaßt worden ist, wird ebenfalls in
die ausgewählte Position gebracht, oder in Position C für das dargestellte Beispiel. Wenn
auf
einanderfolgende Photostellen bzw. Pixel ebenfalls als Fehlstellen eingestuft werden, wird das
einzelne Bit kontinuierlich in Richtung auf die serielle Ausgangsstufe verschoben. Sollte ein
einzelnes Pixel ankommen, das nicht als Fehlstelle eingestuft wird, wird die
Verriegelungswirkung des D Flip-Flop 42 zurückgesetzt, und das Register kehrt in den parallelen
Lademodus zurück, wobei das Bit in dem Register gelöscht wird.
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Wenn eine Reihe von Pixeln, die als Fehlstellen eingestuft worden sind, die Anzahl
überschreitet, die durch die erforderliche Auswahl der Fleckgröße festgelet worden sind, erreicht
das ausgewählte Bit die serielle Ausgangsstufe und löst einen Auswerfimpuls von dem Netz
104 aus. Die Auslösung eines Auswerfimpulses setzt auch die Verriegelung 42 und das
Register 100 in Erwartung des nächsten Zyklus der Funktion zurück.
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Nunmehr auf Fig. 4 Bezug nehmend, ist eine geeignete Schaltung dargestellt, um ein
logisches Ausgangssignal zu erzeugen, das sich auf die Bestimmung des akkuraten Auftretens der
Auswerfsignalisierung bezieht, wenn Produkte als fehlerhaft klassifiziert werden, um das
Produkt tatsächlich aus dem Produktstrom auszuwerfen. Wie vorstehend beschrieben, wird
ein hell beleuchtetes Sichtfenster mit einem Photodetektor beobachtet, der auf die
Betrachtung des Sichtfensters trainiert ist. Der Photodetektor oder die CCD-Einrichtung gibt über
einen Sensor 70, einen Verstärker 72 mit hohem Verstärkungsgrad und eine
Vergleichseinrichtung 74 ein Ausgangssignal ab, das ein Signal ist, welches entweder die Anwesenheit oder
die Abwesenheit eines Signals in dem Sichtfenster anzeigt. Die Vorderkante davon fällt mit
der Erfassung der Vorderkante eines Produkts innerhalb des Sichtfensters zusammen, und die
Hinterkante fällt mit der Erfassung der rückwärtigen oder Hinterkante des Produkts innerhalb
des Sichtfensters zusammen. Für die dargestellte Wellenform oder das
Produkterfassungssignal 75 ist daher, während sich das Produkt in dem Sichtfenster befindet, das Signal positiv,
und während sich kein Produkt innerhalb des Sichtfensters befindet, ist das Signal negativ.
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Eine Zeitgebervorrichtung, vorzugsweise ein torgesteuerter Oszillator 76 des Typs 555, hat
einen Produktlängeneinstelleingang in Form eines einstellbaren Widerstands 78. Die
Einstellung dieses Widerstands bestimmt die Länge eines Ausgangssignals einer vollständigen
Periode für ein Produkt mit einer "typischen" Länge. Der Zeitgeber 76 erhält das ins Positive
gehende Vorderkantenerfassungssignal, welches das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung
74 ist, und erzeugt als Ausgangssignal eine Reihe von Impulsen vorbestimmter Länge oder
von Perioden positiver Signale. Eine Pause folgt auf jedem Zeitgeberimpuls, so daß die
Im
pulslänge zuzüglich der Pausenlänge als die maximale Länge eines akzeptierbaren Produkts
verwendet werden kann, wie nachfolgend erläutert.
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Das Ausgangssignal des Zeitgebers 76 und das Produkterfassungssignal werden durch die
Diode 80 zu einem einzelnen Ausgang geführt. Für ein langes Produkt oder gehäuft
auftretende Produkte, bei denen das Ende des ersten Produkts sich mit einem zweiten überlappt und
nicht erfaßbar ist, ist das Produkterfassungssignal nach dem ersten Impuls des Zeitgebers
zuzüglich einer Pause immer noch positiv, so daß der Zeitgeber einen zweiten Impuls erzeugt.
Unter der Annahme, daß das Produkterfassungssignal alsbald endet, erzeugt das Torelement
80 eine Wellenform 82, wie sie auf der rechten Seite von Fig. 4 dargestellt ist. Diese
Wellenform ist ein vollständiger Zeitgeberimpuls, gefolgt von einer Standard-Zeitgeberpause,
gefolgt von einem kurzen Impuls. Die Vorderkante des zweiten Impulses wird durch den
Zeitgeber bestimmt, und die Hinterkante wird durch die Hinterkante des Produktsignals 75
bestimmt.
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Das torgesteuerte Produkterfassungssignal 82 wird dazu verwendet, ein Auswerfsignal durch
das in Fig. 5 dargestellte Netz zu aktivieren, wenn auch ein klassifiziertes Produkt
ausgeworfen werden soll, wie durch die Schaltung 96 angezeigt ist. Wenn eine Hinterkante einer
Wellenformperiode vorliegt, liegt eine ins Negative gehende Wellenformkante vor. Diese ins
Negative gehende Kante wird durch den Inverter 88 in eine ins Positive gehende Kante
umgewandelt, wobei dieser ein Zeitsignal an den D Flip-Flop 92 abgibt, um ein niedriges
Auswerfsignal 94 nach einer geeigneten Verzögerung zu erzeugen, die durch die Komponenten 93
erzeugt wird. Wenn ein kurzer Zyklus vorliegt, der ein kurzes Produkt anzeigt, erfolgt die
Auslösung des Auswurfsignals mit Bezug auf die tatsächliche Produktlänge. Wenn ein
typisches Produkt vorliegt, fällt die Hinterkante des torgesteuerten Oszillator-Zeitgebers und die
Hinterkante des Produktsignals in der Wellenform 82 zusammen, und eines von beiden
erzeugt die resultierende Auslösung des Auswerfsignals. Zu diesem Zeitupnkt ist der zweite
Impuls (in diesem Falle der kurze Impuls) des Auswerfsignal bereits aufgetreten.
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In manchen Fällen ist es allerdings zweckmäßig, Produkte auszuwerfen, die lediglich
aufgrund ihrer Länge fehlerhaft sind bzw. unterhalb des Standards liegen. Ein solcher
Auswerfvorgang ist möglich aufgrund des Vorhandenseins des monostabilen Zeitgebers 86 und
des D Flip-Flops 90. Die Vorderkante der Wellenform 82 aktiviert den Zeitgeber 86, der
durch einen geeigneten variablen Widerstand 87 so eingestellt ist, daß er für die Länge einer
Zeit eingeschaltet ist, die einem beobachteten minimalen akzeptablen Produkt entspricht.
Wenn der Zeitgeber in den Aus-Zustand geht, während die Wellenform 82 noch in ihrer
ersten vollen Periode ist, geschieht nichts. Eine kurze Periode der Wellenform 82 führt zur
Erzeugung eines Ausgangssignals von dem D Flip-Flop 92 durch die Funktion des Inverters 88
und die Zeitsteuerung des D Flip-Flop 90, bevor er einen D-Eingang von dem Zeitgeber 86
erhält.
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Wenn ein übermäßig langes Produkt auftritt, das eine zweite kurze Periode der Wellenform
82 erzeugt, tritt die Hinterkante des zweiten Teils der Wellenform auf, während sich der
Zeitgeber 86 in seiner zweiten Periode befindet. Dies erzeugt ein Auswerfsignal in der gleichen
Weise wie für ein kurzes Produkt.
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Schließlich ist es manchmal zweckmäßig, insbesondere wenn überwiegend unterhalb des
Standards befindliche oder kontaminierte Produkte sortiert werden, die Auslösung
umzukehren, so daß normalerweise durchgelassene Produkte ausgeworfen werden und die
normalerweise ausgeworfenen Produkte durchgelassen werden. Dies erfolgt einfach dadurch, daß ein
einfacher Bedienungsschalter vorgesehen wird, um den Zustand des Signals von dem
Logikschaltkreis 96 umzukehren. Somit schaltet die Vorderkante eines jeden erfaßten Produkts den
D Flip-Flop 84 ein, und nur solche Produkte, die nicht als auszuwerfende Produkte über 96
klassifiziert werden, löschen das Auswerfsignal, wie vorstehend beschrieben.
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Die vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 beschriebenen Merkmale ermöglichen eine
verbesserte Beobachtung des Fensters einer Sortiervorrichtung nach Grauschattierungen
durch individuelles Beobachten bzw. Überwachen einer Anzahl von Photostellen darin, sowie
eine Bestimmung von unterhalb eines Standards liegenden Auswurfkriterien, auf der
Grundlage einer logischen Beziehung einer Anzahl von Photostellenbeobachtungen.
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Diese Merkmale ermöglichen auch eine verbesserte Beobachtung des Sichtfensters einer
Sortiervorrichtung durch Photostellenpositionen und eine Normierung jeder einzelnen Photostelle
hinsichtlich der Hintergrundschattierung und der Empfindlichkeiten der Photodetektoren, die
die jeweiligen Photostellen beobachten.
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Insbesondere kann, wie beschrieben, eine verbesserte Beobachtung des Sichtfensters einer
Sortiervorrichtung über Photostellenpositionen und durch Feststellen, wann eine
vorbe
stimmte aufeinanderfolgende Anzahl derartiger Photostellen existiert, eine Sortierung durch
Unterscheidung von Fleckgrößen erreicht werden.
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Die unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 beschriebenen Merkmale ermöglichen einen
verbesserten Zeitablauf des Auswurfmechanismus in einer Sortiervorrichtung durch Anwendung
digitaler Zeitsteuerungstechnik, so daß der Auswerfmechanismus stets ab der Erfassung der
Hinterkante des auszuwerfenden Produkts aktiviert wird, und so daß ein solcher
Auswerfvorgang auch dann veranlaßt wird, wenn die Hinterkante tatsächlich aufgrund von
Produktüberlappungen in dem Sichtfenster nicht erfaßbar sein sollte.
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Wie beschrieben, ist es möglich, eine verbesserte Beobachtung des Sichtfensters einer
Sortiervorrichtung durch Photostellenanordnungen und durch Erfassung der Vorder- und
Hinterkante sowie durch Logikeinrichtungen zur Unterscheidung sowohl von unterhalb eines
Standards liegenden kurzen Produkten und von langen Produkten in Bezug auf Standardlänge
aufweisende Produkte bereitzustellen.
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Während mehrere funktionsfähige Ausführungsformen beschrieben und erläutert worden
sind, versteht es sich, daß die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, da zahlreiche
Modifikationen innerhalb des Bereichs der Ansprüche vorgenommen werden können.
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Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen
für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich
sein.