ES2617869T3 - Método y aparato de clasificación - Google Patents
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Abstract
Un método para clasificar materias extrañas de un flujo (F), comprendiendo el método las operaciones de: identificar objetos dentro de un flujo (F); para cada objeto identificado, determina intensidades de reflectancia en al menos dos longitudes de onda diferentes o rangos de onda (λ1, λ2); y para cada objeto identificado, comparar las intensidades de reflectancia en una primera intensidad de reflectancia del objeto identificado en una primera longitud de onda (λ1) en el intervalo de aproximadamente 800 nm a aproximadamente 1.200 nm y una segunda intensidad de reflectancia del objeto identificado en una segunda longitud de onda (λ2) en el intervalo de aproximadamente 1.470 nm a aproximadamente 1.570 nm con un perfil de intensidad de referencia, en donde el objeto identificado está caracterizado como materias extrañas cuando las intensidades de reflectancia en al menos dos longitudes de onda diferentes o rangos de longitudes de onda (λ1, λ2) caen dentro de una región predeterminada del perfil de intensidad de referencia.
Description
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DESCRIPCION
Metodo y aparato de clasificacion
La presente invencion se refiere a un metodo y aparato de clasificacion para clasificar materias extranas, tal como madera, carton, materiales de plastico y de caucho, que incluyen materiales de forro y de guante, de los productos alimenticios, en particular productos alimenticios congelados, y especialmente materias vegetales congeladas.
Los aparatos existentes utilizan clasificadores basados en laser para identificar materias extranas de los productos alimenticios congelados. Estos aparatos sufren el problema particular, sin embargo, de que se tienen que cambiar los ajustes de vision para cada tipo diferente de producto alimenticio que ha de ser clasificado, con el fin de discernir entre el producto alimenticio y las materias extranas. Esta necesidad de alterar los ajustes de vision para cada producto alimenticio es particularmente problematica, ya que los operadores pueden olvidarse de alterar los ajustes de vision o utilizar un ajuste incorrecto, lo que conduce a una clasificacion inadecuada. Tambien, los clasificadores laser no son particularmente eficaces en clasificar ciertos tipos de productos alimenticios, debido a que la radiacion emitida es una combinacion de difusion y reflectancia.
Se describe un clasificador laser en el documento EP 1188385 A1.
Se han desarrollado aparatos que reflejan la imagen visible y los infrarrojos (IR), pero estos aparatos tambien sufren de la desventaja de requerir configuracion para cada tipo de producto alimenticio que ha de ser clasificado, y sufren particularmente de no ser capaces de discernir entre ciertos tipos de producto alimenticio y materias extranas, con un ejemplo que es la judfa de Borlotti.
El presente inventor ha desarrollado un metodo y aparato de clasificacion que, para una amplia gama de productos alimenticios, permite la clasificacion de materias extranas sin ninguna reconfiguracion de los ajustes de vision.
Como se apreciara, la capacidad de clasificar materias extranas a partir de una amplia gama de productos alimenticios sin reconfiguracion de la maquina es particularmente ventajosa, evitando la posibilidad de que se utilice un ajuste incorrecto que conducina a una clasificacion pobre e ineficaz.
En un aspecto la presente invencion proporciona un metodo de clasificacion de materias extranas de un flujo de acuerdo con la reivindicacion 1.
En una realizacion el flujo es de un producto alimenticio.
En una realizacion el producto alimenticio es materia vegetal.
En una realizacion el producto alimenticio esta congelado.
En una realizacion la operacion de identificar objetos comprende las operaciones de: adquirir imagenes del flujo; y procesar las imagenes para identificar objetos dentro del flujo.
En una realizacion las imagenes estan fuera del espectro visible en el infrarrojo cercano (NIR) para el espectro de infrarrojo de longitud de onda corta (SWIR).
En una realizacion la primera longitud de onda esta en el intervalo de aproximadamente 850 nm a aproximadamente 1.110 nm.
En una realizacion la primera longitud de onda esta en el intervalo de aproximadamente 850 nm a aproximadamente 900 nm.
En una realizacion la primera longitud de onda es de aproximadamente 850 nm.
En una realizacion la segunda longitud de onda es de aproximadamente 1470 nm.
En una realizacion el perfil de intensidad de referencia esta representado por un diagrama de intensidad multidimensional, una region discreta del cual representa materias extranas.
En una realizacion el metodo comprende ademas la operacion de: iluminar el flujo con al menos una fuente de iluminacion.
En una realizacion al menos una fuente de iluminacion proporciona iluminacion en el espectro visible para el espectro de infrarrojo de longitud de onda corta (SWIR).
En una realizacion al menos una fuente de iluminacion comprende una lampara halogena.
En una realizacion el metodo comprende ademas la operacion de: desviar objetos identificados como materias extranas del flujo.
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En otro aspecto la presente invencion proporciona un aparato de clasificacion para clasificar materias extranas de un flujo de acuerdo con la reivindicacion 9.
En una realizacion el flujo es un producto alimenticio.
En una realizacion el producto alimenticio es materia vegetal.
En una realizacion el producto alimenticio esta congelado.
En una realizacion la unidad de iluminacion comprende al menos una fuente de iluminacion.
En una realizacion al menos una fuente de iluminacion proporciona iluminacion en el espectro visible para el espectro de infrarrojo de longitud de onda corta (SWIR).
En una realizacion al menos una fuente de iluminacion comprende una lampara halogena.
En una realizacion las imagenes estan fuera del espectro visible en el infrarrojo cercano (NIR) para el espectro de infrarrojo de longitud de onda corta (SWIR).
En una realizacion la primera longitud de onda esta en el intervalo de aproximadamente 850 nm a aproximadamente 1.110 nm.
En una realizacion la primera longitud de onda esta en el intervalo de aproximadamente 850 nm a aproximadamente 900 nm.
En una realizacion la primera longitud de onda es de aproximadamente 850 nm.
En una realizacion la segunda longitud de onda es de aproximadamente 1.470 nm.
En una realizacion el perfil de intensidad de referencia esta representado por un diagrama de intensidad multidimensional, una region discreta del cual representa materias extranas.
En una realizacion el aparato comprende ademas: un deflector para desviar objetos identificados como materias extranas del flujo.
Una realizacion preferida de la presente invencion se describira a continuacion a modo de ejemplo solo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La fig. 1 representa esquematicamente un invencion;
La fig. 2 representa esquematicamente una clasificacion;
La fig. 3 representa esquematicamente una imagen de intensidad adquirida por el primer detector de la segunda unidad de camara del aparato de clasificacion;
La fig. 4 representa esquematicamente una imagen de intensidad adquirida por el segundo detector de la segunda unidad de camara del aparato de clasificacion;
La fig. 5 ilustra un diagrama de intensidad-intensidad de las intensidades de reflectancia en las longitudes de onda de deteccion de 850 nm y 1.470 nm para diferentes materias vegetales en una mezcla vegetal y diferentes materias extranas de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
La fig. 6 ilustra un diagrama intensidad-intensidad comparativo de las intensidades de reflectancia para las longitudes de onda de deteccion de 550 nm y 670 nm para diferente materia vegetal en una mezcla vegetal y diferentes materias extranas; y
La fig. 7 ilustra otro diagrama intensidad-intensidad comparativo de las intensidades de reflectancia para la deteccion de longitudes de onda de 550 nm y 850 nm para diferentes materias vegetales en una mezcla vegetal y diferentes materias extranas.
El aparato de clasificacion incluye una rampa 3 a lo largo de la cual se entrega un flujo F de un producto alimenticio, en esta realizacion una mezcla vegetal, tfpicamente como suministrado desde un recipiente de almacenamiento, un deflector 5 que es operativo para desviar objetos identificados como materias extranas del flujo F, una unidad de iluminacion 7 para iluminar el flujo F, una primera unidad de camara 9 para adquirir imagenes del flujo F para permitir la determinacion del color y forma de objetos dentro del flujo F, una segunda unidad de camara 11 para adquirir al menos dos imagenes de intensidad de reflectancia del flujo F para permitir la caracterizacion de objetos dentro del flujo F, y una unidad de control 13 para identificar objetos como materias extranas a partir de la imagenes adquiridas y hacer funcionar
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aparato de clasificacion de acuerdo con una realizacion preferida de la imagen visible adquirida por la primera unidad de camara del aparato de
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el deflector 5 para desviar los objetos identificados como materias extranas del flujo F.
En esta realizacion el producto alimenticio es materia vegetal, aqm materia vegetal congelada en una mezcla vegetal, que puede incluir materias extranas. Ejemplos de materias vegetales incluyen judfas, tales como Borlotti, Borlotti rosa, jud^a roja y judfa verde, espinacas, piel de calabacm, carne de calabacm, zanahoria, piel de tomate, carne de tomate, patata, apio, lentejas tales como lentejas amarillas. Ejemplos de materias extranas incluyen madera, carton, materiales plasticos, que incluyen forro azul y plastico negro, y materiales de caucho, que incluyen material de globo, tal como globos amarillos.
En esta realizacion el deflector 5 es un deflector neumatico, que comprende una barra alargada que se extiende lateralmente a traves de la anchura de la rampa 3 e incluye una pluralidad de chorros de aire operables por separado a lo largo de la longitud de la barra. Mediante el funcionamiento selectivo de los chorros de aire, los objetos que se identifican como materias extranas se desvfan del flujo de residuos separado F'.
En esta realizacion la unidad de iluminacion 7 comprende una primera y segunda fuentes de iluminacion 7a, 7b, aqm lamparas halogenas, que emiten radiacion sobre un amplio espectro del espectro visible para el espectro de infrarrojo de longitud de onda corta (SWIR), aqm longitudes de onda en el intervalo de aproximadamente 400 nm a aproximadamente 2.000 nm. En una realizacion alternativa las fuentes de iluminacion 7a, 7b podnan ser de diferentes tipos de modo que se optimicen para la primera y segunda unidades de camara respectivas 9, ll.
En esta realizacion la primera unidad de camara 9 comprende un detector 15, aqm un detector de luz visible, para adquirir imagenes del flujo F en el espectro visible, como se ha representado en la fig. 2, que, utilizando el procesamiento de vision convencional, permite la identificacion del color y la forma de objetos dentro del flujo F, si se requiere.
En esta realizacion la segunda unidad de camara 11 comprende un primer y segundo detectores 17a, 17b, aqm detectores InGaAs, y un divisor de haz 21, aqm un elemento dicroico, para dividir la radiacion reflejada en un primer y segundo componentes reflejados RC1, RC2 que tienen diferentes longitudes de onda A1, A2, que se detectan por los deflectores respectivos 17a, 17b. Con esta disposicion, los detectores 17a, 17b proporcionan cada uno una imagen de intensidad reflejada en la longitud de onda A1, A2 de deteccion respectiva, como se ha ilustrado en las figs. 3 y 4.
En esta realizacion el elemento dicroico 21 comprende un prisma, pero en otra realizacion podna ser proporcionado por un espejo.
En esta realizacion el primer componente reflejado RC1 tiene una longitud de onda A1 en el intervalo de aproximadamente 800 nm a aproximadamente 1.200 nm, preferiblemente de aproximadamente 850 nm a aproximadamente 1.110 nm, mas preferiblemente de desde aproximadamente 850 nm a aproximadamente 900 nm, y aun mas preferiblemente de aproximadamente 850 nm.
En esta realizacion el segundo componente reflejado RC2 tiene una longitud de onda A2 en el intervalo de aproximadamente 1.470 nm a aproximadamente 1.570 nm, y mas preferiblemente aproximadamente 1.470 nm.
En esta realizacion la unidad de control 13 incluye un procesador de vision 23, que procesa la imagenes visibles adquiridas por la primera unidad de camara 9 para determinar el color y la forma de objetos dentro del flujo F, segun se requiera, y las imagenes de intensidad adquiridas por la segunda unidad de camara 11, utilizando una funcion de busqueda, representada graficamente como un diagrama de intensidad-intensidad de dos dimensiones en la fig. 5, para caracterizar objetos dentro del flujo F. Como se ha representado en la fig. 5 para las longitudes de onda de deteccion seleccionada, la materia vegetal esta caracterizada dentro de una region discreta A del diagrama de intensidad- intensidad, con todas las materias extranas cayendo fuera de esta region A, y, utilizando este diagrama de intensidad- intensidad, los objetos dentro del flujo F estan caracterizados como materias vegetales o materias extranas. Cuando un objeto se identifica como materias extranas, la unidad de control 13 hace funcionar el deflector 5, como se ha descrito anteriormente, para desviar ese objeto a un flujo de residuos F'.
A traves de la seleccion de las longitudes de onda de deteccion espedficas A1, A2, el aparato de clasificacion permite la identificacion de materias extranas de una amplia gama de materias vegetales, y, de hecho, toda las materias vegetales investigada hasta la fecha, sin requerir ninguna reconfiguracion de la maquina. Esto no ha sido posible previamente, y, de hecho, es contrario a la comprension en el campo de la tecnica, que es para la necesidad de reconfiguracion de los ajustes de vision con el fin de conseguir una clasificacion optima. Como se ha discutido anteriormente, la capacidad de clasificar diferentes mezclas de materias vegetales sin requerir ninguna reconfiguracion de la maquina es particularmente ventajosa, para evitar la posibilidad de que se utilice un ajuste incorrecto lo que conducina a una clasificacion pobre e ineficaz.
A modo de comparacion, las figs. 6 y 7 ilustran diagramas de intensidad-intensidad para otras longitudes de onda de deteccion, es decir, 550 nm y 670 nm y 550 nm y 850 nm, respectivamente. Como se puede observar claramente, en estas longitudes de onda de deteccion, las materias vegetales no se puede discernir de las materias extranas, cuando el perfil de intensidad de reflectancia de materia vegetal esta limitado por esas materias extranas.
Finalmente, se comprendera que la presente invencion se ha descrito en su realizacion preferida y se puede modificar de
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muchas maneras diferentes sin salir del marco de la invencion como se ha definido por las reivindicaciones adjuntas.
En una modificacion, la segunda unidad de camara 11 podrfa incluir tres o mas detectores 17, que, a traves de la utilizacion de uno o mas elementos dicroicos 21 adicionales, detectan los componentes de radiacion reflejada en tres o mas componentes de deteccion. Cuando la segunda unidad de camara 11 incluye tres detectores 17 para detectar 5 componentes de radiacion reflejada en tres longitudes de onda, el diagrama de intensidad esta representado por un diagrama de tres lados.
Claims (15)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Un metodo para clasificar materias extranas de un flujo (F), comprendiendo el metodo las operaciones de: identificar objetos dentro de un flujo (F);para cada objeto identificado, determina intensidades de reflectancia en al menos dos longitudes de onda diferentes o rangos de onda (A1, A2); ypara cada objeto identificado, comparar las intensidades de reflectancia en una primera intensidad de reflectancia del objeto identificado en una primera longitud de onda (A1) en el intervalo de aproximadamente 800 nm a aproximadamente 1.200 nm y una segunda intensidad de reflectancia del objeto identificado en una segunda longitud de onda (A2) en el intervalo de aproximadamente 1.470 nm a aproximadamente 1.570 nm con un perfil de intensidad de referencia, en donde el objeto identificado esta caracterizado como materias extranas cuando las intensidades de reflectancia en al menos dos longitudes de onda diferentes o rangos de longitudes de onda (A1, A2) caen dentro de una region predeterminada del perfil de intensidad de referencia.
- 2. El metodo de la reivindicacion 1, en donde el flujo (F) es de un producto alimenticio, opcionalmente el producto alimenticio es materia vegetal, opcionalmente el producto alimenticio esta congelado.
- 3. El metodo de las reivindicacion 1 o 2, en donde la operacion de identificar objetos comprende las operaciones de: adquirir imagenes del flujo (F); yprocesar las imagenes para identificar objetos dentro del flujo (F),opcionalmente las imagenes estan fuera del espectro visible en el infrarrojo cercano (NIR) para el espectro de infrarrojo de longitud de onda corta (SWIR).
- 4. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la primera longitud de onda (A1) esta en el intervalo de aproximadamente 850 nm a aproximadamente 1.110 nm, opcionalmente en el intervalo de aproximadamente 850 nm a aproximadamente 900 nm, opcionalmente aproximadamente 850 nm.
- 5. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la segunda longitud de onda (A2) es de aproximadamente 1.470 nm.
- 6. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el perfil de intensidad de referencia esta representado por un diagrama de intensidad, una region discreta (A) del cual representa materias extranas.
- 7. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende ademas la operacion de: iluminar el flujo (F) con al menos una fuente de iluminacion (7a, 7b), opcionalmente al menos una fuente de iluminacion (7a, 7b) proporciona iluminacion en el espectro visible para el espectro de infrarrojo de longitud de onda corta (SWIR), opcionalmente al menos una fuente de iluminacion (7a, 7b) comprende una lampara halogena.
- 8. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende ademas la operacion de: desviar objetos identificados como materias extranas del flujo (F).
- 9. Un aparato de clasificacion para clasificar materias extranas de un flujo (F), comprendiendo el aparato: una unidad de iluminacion (7) para iluminar un flujo (F);una unidad de camara (11) para la formacion de imagenes de radiacion reflejada por objetos en el flujo (F), incluyendo la unidad de camara (11) el primer y segundo detectores (17a, 17b) para detectar respectivamente, para cada objeto identificado, una primera intensidad de reflectancia del objeto identificado en una primera longitud de onda (A1) en el intervalo de aproximadamente 800 nm a aproximadamente 1.200 nm y una segunda intensidad de reflectancia del objeto identificado en una segunda longitud de onda (A2) en el intervalo de aproximadamente 1.470 nm a aproximadamente 1.570 nm, y al menos un divisor de haz (21) para dividir la radiacion reflejada en al menos un primer y segundo componentes reflejados (RC1, RC2), que tienen diferentes longitudes de onda o intervalos de longitudes de onda (A1, A2) y son detectados por los detectores respectivos (17a, 17b); yuna unidad de procesamiento (23) que es operativa para identificar objetos dentro del flujo (F), y, para cada objeto identificado, compara las intensidades de reflectancia en al menos dos longitudes de onda diferentes o intervalos de longitudes de onda (A1, A2) con un perfil de intensidad de referencia, en donde el objeto identificado esta caracterizado como materias extranas cuando las intensidades de reflectancia en al menos dos longitudes de onda diferentes o intervalos de longitudes de onda (A1, A2) caen dentro de una region predeterminada del perfil de intensidad de referencia.
- 10. El aparato de la reivindicacion 9, en donde el flujo (F) es un producto alimenticio, opcionalmente el productoalimenticio es materia vegetal, opcionalmente el producto alimenticio esta congelado.
- 11. El aparato de la reivindicacion 9 o 10, en donde la unidad de iluminacion (7) comprende al menos una fuente de iluminacion (7a, 7b), opcionalmente al menos una fuente de iluminacion (7a, 7b) proporciona iluminacion en el espectro visible para el espectro de infrarrojo de longitud de onda corta (SWIR), opcionalmente al menos una fuente de5 iluminacion (7a, 7b) comprende una lampara halogena.
- 12. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde las imagenes estan fuera del espectro visible en el infrarrojo cercano (NIR) para el espectro de infrarrojo de longitud de onda corta (SWIR).
- 13. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en donde la primera longitud de onda (A1) esta en el intervalo de aproximadamente 850 nm a aproximadamente 1.110 nm, opcionalmente en el intervalo de aproximadamente 850 nm10 a aproximadamente 900 nm, opcionalmente aproximadamente 850 nm.
- 14. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde la segunda longitud de onda (A2) es de aproximadamente 1.470 nm.
- 15. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, en donde el perfil de intensidad de referencia esta representado por un diagrama de intensidad, una region discreta (A) del cual representa materias extranas.15
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