DE3443476A1 - Method and device for testing and sorting granular material - Google Patents
Method and device for testing and sorting granular materialInfo
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Abstract
Description
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Prüfen und Sortieren von granulatförmigem Material, wie Körnern, Früchten oder Kernen.The invention relates to a method and a device for testing and sorting of granular material such as grains, fruits or kernels.
Besonders in der Lebensmittelindustrie stellt sich häufig die Aufgabe, organische Roh- oder Zwischenprodukte, wie Kaffebohmn, Kartoffeln, Mandel- oder Aprikosenkerne oder Haselnüsse so auszusortieren, daß z.B. infolge von Krankheiten oder Anomalien verfärbte Einzelexemplare erkannt undausgesondert werden.In the food industry in particular, the task often arises organic raw or intermediate products such as coffee beans, potatoes, almonds or Sort out apricot kernels or hazelnuts in such a way that e.g. as a result of diseases or anomalies discolored individual specimens are detected and separated.
Eine andere Anforderung besteht darin, z.B. Kerne nach einem automatischen Schälvorgang in exakt gezählte und nur unvollständige zu dividieren, und letztere z.B. erneut dem Schälprozess zuzuführen.Another requirement is e.g. cores after an automatic Dividing the peeling process into exactly counted and incomplete ones, and the latter e.g. to re-feed the peeling process.
Zur Automatisierung dieser Sortiervorgänge sind derzeit zwei Verfahren bekannt: 1. Nach einem ersten Verfahren werden z.B. Kerne aus einem Silo vereinzelt nacheinander mit hoher Geschwindigkeit in senkrechten Fallschächten an Fotodioden oder -Transistoren vorbeigeführt.There are currently two methods for automating these sorting processes known: 1. According to an initial process, e.g. cores from a silo are separated one after the other at high speed in vertical drop shafts on photodiodes or transistors passed by.
Die Fotesensoren detektieren die Helligkeitsunterschiede auf der Kernoberfläche z.B. von zwei Seiten.The photo sensors detect the differences in brightness on the core surface e.g. from two sides.
Verfärbte bzw. ungeschälte Kerne werden dann von den Fotosensoren optisch erfaßt und mittels einer Preßluftdüse ausgeblasen.Discolored or unpeeled cores are then detected by the photo sensors detected optically and blown out by means of a compressed air nozzle.
Der Nachteil des Verfahrens liegt in der punktförmigen Erfassung der Kerne durch die Fotosensoren, die einen Ausschußkern mit einer kleinen, aber intensiv dunklen Verfärbungsstelle nicht von einem insgesamt z.B. etwas dunkleren Kern - der jedoch gesund ist - unterscheiden können.The disadvantage of the method lies in the point-like detection of the Cores through the photo sensors, which have a reject core with a small but intense dark discoloration not from an overall e.g. slightly darker core - but who is healthy - can distinguish.
Aufgrund dieser. prinzipbedingten Schwäche ist die Einstellung der nach diesen Verfahren arbeitenden Geräte sehr schwierig. Entweder werden kleine Fehlstellen nicht erkannt, oder es werden zu viele gesunde Kerne (bzw. vollständig geschälte Kerne) ausgesondert.Based on these. principled weakness is the attitude of it is very difficult for devices to work according to this method. Either will be small Defects not recognized, or too many healthy kernels (or completely peeled kernels).
2. Nach einem weiteren Verfahren, das bisher zur Aussortierung geschälter Mandelkerne angewandt wurde, werden die Mandeln auf einem Förderband flächig gefördert und mit einer Videokamera optisch aufgenommen, die an einem Bildverarbeitungsrechner angeschlossen ist.2. According to a further process that was previously peeled for sorting Almond kernels have been used, the almonds are conveyed flat on a conveyor belt and optically recorded with a video camera, which is attached to an image processing computer connected.
Der Rechner legt das aufgenommene Bild zuerst in einen Bildspeicher ab und errechnet dann die Koordinaten der ungeschälten Mandeln.The computer first stores the recorded image in an image memory and then calculates the coordinates of the unpeeled almonds.
Eine Batterie von Absaugstutzen, die quer über dem Förderband angeordnet ist, saugt dann die ungeschälten Mandeln ab.A battery of suction nozzles placed across the conveyor belt then sucks off the unpeeled almonds.
Die Nachteile des letzteren Verfahrens sind folgende: - Selbst schnellste Rechner benötigen einige Zeit, um die Einzelkoordinaten aus dem Bildspeicher zu berechen.The disadvantages of the latter method are as follows: - Fastest itself Computers need some time to get the individual coordinates from the image memory calculate.
(Bekannte Zeiten für dieses Verfahren liegen bei 200 ms) Da der Materialdurchsatz pro Bildverarbeitungssystem der Verarbeitungsgeschwindigkeit proportional ist, müssen mit dem beschriebenen Verfahren Zugeständnisse an die Zielgenauigkeit der Absaugevorrichtung gemacht werden. Die erwähnte Anlage saugt innhalb eines Ausaugbereichs des Saugstutzens soviele korrekt geschälte Mandeln mit ab, daß die abgesaugte Mandelmenge nochmals in einem umgekehrten Sortierprozeß auf einem zusätzlichen Sortierband mittels eines zweiten Systems sortiert werden muß. (Known times for this process are 200 ms) Because the material throughput per image processing system is proportional to the processing speed with the method described, concessions to the accuracy of the suction device be made. The above-mentioned system sucks within a suction area of the suction nozzle as many correctly peeled almonds that the amount of almond sucked off again in a reverse sorting process on an additional sorting belt by means of a second system must be sorted.
- Die Absaugevorrichtung ist mechanisch sehr aufwendig: a) eine Vielzahl von Absaugstutzen muß ständig mechanisch auf- und abbewegt werden.- The suction device is mechanically very complex: a) a large number the suction nozzle must be constantly moved up and down mechanically.
b) die Ansaugeinheit benötigt einen relativ aufwendigen und teuren Zyklon-Abscheider und einen zusätzlichen Unterdruck-Erzeuger. b) the suction unit requires a relatively complex and expensive one Cyclone separator and an additional vacuum generator.
- Zur Bildaufnahme werden röhrenbestückte Videokammeras verwendet, deren Aufnahmeröhren nur eine begrenzte Lebensdauer besitzen.- Tube-equipped video cameras are used to record images, whose pick-up tubes only have a limited lifespan.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung weisen dagegen folgende Merkmale auf: - Das granulatförmige Material wird z.B. auf einem Förderband 8 gemäß Fig. 1 und 2 flächig an einer über dem Förderband angeordneten Kamera 1 vorbeigeführt.The method according to the invention and the device according to the invention however, have the following characteristics: - The granular material is e.g. a conveyor belt 8 according to FIGS. 1 and 2 arranged flat on one above the conveyor belt Camera 1 passed.
- Das Fernsehsignal wird im Bildverarbeitungssystem nach dem bekannten Binärbildverfahren über eine Komparatorstufe geleitet, wonach die verfärbten Materialstellen als weiße, die sonstigen Bildteile als schwarze Bildpunkte erscheinen.- The television signal is in the image processing system according to the known Binary image process passed through a comparator stage, after which the discolored areas of the material as white, the other parts of the image appear as black pixels.
Rechnerseitig werden dann im Gesamtbild vorprogrammierte sogenannte "Bildfenster" 7a gebildet und innerhalb des Bildfensters die Zahl der Weißpunkte - entsprechned den Fehlstellen des Granulats - in Echtzeit d.h. innerhalb ca. 40 ms bestimmt.On the computer side, so-called "Image window" 7a is formed and the number of white points within the image window - Corresponding to the defects in the granulate - in real time, i.e. within approx. 40 ms determined.
Ist eine wählbare Toleranzscnwelle innerhalb eines -Bildfensters überschritten, so wird der dem Bildfenster entsprechnede Ausgangskanal in ein Software-FIFO eingeschrieben und z.B. die zugeordnete Ausblasdüse einer Preßluft-Ausblaseinheit 5 nach Ablauf der vorprogrammierten FIFO-Auslesezyklen angesprochen.If a selectable tolerance threshold is exceeded within an image window, in this way the output channel corresponding to the image window is written into a software FIFO and, for example, the associated blow-out nozzle of a compressed air blow-out unit 5 after the drain of the preprogrammed FIFO read-out cycles addressed.
Die Ausblaseinheit ist unterhalb des Förderbandndes so angebracht, daß sie die schadhaften Körner, etc. im freien Fall befindlich schräg in Richtung eines Ausschußbehälters 6 ausbläst.The blow-out unit is attached below the end of the conveyor belt so that that they are the damaged grains, etc. in free fall obliquely in the direction a reject container 6 blows out.
Eine Variante stellt die Anbringung der IYis unterhalb des Förderbandendes 2,3 dar. Die Kameras erfassen die Körner, etc,im freien Fall. Mit dieser Anordnung ist eine optische Prüfung von 2 Seiten möglich.A variant is the attachment of the IYis below the end of the conveyor belt 2,3. The cameras record the grains, etc., in free fall. With this arrangement a visual inspection from 2 sides is possible.
- Als Option ist eine automatische Anpassung der Binärisierungsschwelle an wechselnde Beleuchtungsbedingungen und an Temparaturschwankungen des Kamerasignals vorgesehen.- An automatic adjustment of the binarization threshold is available as an option changing lighting conditions and temperature fluctuations in the camera signal intended.
Hierzu wird die Bildfeldgröße so gewählt, daß das Gesamtbild über die Förderbreite des Materials hinausragt.For this purpose, the image field size is chosen so that the overall image over the conveying width of the material protrudes.
Unmittelbar neben den Meßfenstern 7a wird links und rechts je ein weiteres Fenster 7b gebildet, das eine dort angebrachte Referenz-Graufläche über einen Analog-Digital-Wandler auswertet und in Abhängigkeit des gemessenen Helligkeitwertes die Binärisierungsschwelle nachführt.Immediately next to the measurement windows 7a there is a left and right each Another window 7b is formed, which has a reference gray area applied there an analog-digital converter evaluates and depending on the measured brightness value the binarization threshold adjusts.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung ergeben sich wie folgt: - Die Bildverarbeitung erfolgt in Echtzeit, d.h. die Bildaufnahmezeit (nach CCIR-Fernsehnorm: 40 ms) ist zugleich Verarbeitungszeit.The advantages of the method according to the invention and the associated Device result as follows: - The image processing takes place in real time, i.e. the image recording time (according to the CCIR television standard: 40 ms) is also the processing time.
Ein Bildspeicher ist nicht erforderlich. Damit verbunden ist ein erheblicher Geschwindigkeitszuwachs gegenüber Verfahren die mit Bildspeichern arbeiten.Image memory is not required. Associated with this is a considerable one Speed increase compared to processes that work with image storage.
- Die Fensterlänge in Bewegungsrichtung kann um den entsprechenden Faktor verkürzt werden. Daraus ergibt sich eine signifikante Verbesserung der Treffgenauigkeit. Pro Kamerabild können - ohne nennenswerten Einfluß auf die Verarbeitungszeit - fast beliebig viele Bildfenster gebildet und ausgewertet werden. Die Zahl der Abtastspuren quer über das Förderband wird damit nur durch Kostenüberlegungen bezüglich der Zahl der nachgeordneten Ausblaselemente begrenzt.- The window length in the direction of movement can be adjusted by the corresponding Factor can be shortened. This results in a significant improvement in accuracy. For each camera image, almost Any number of picture windows can be created and evaluated. The number of scan tracks across the conveyor belt is only due to cost considerations regarding the number the downstream discharge elements are limited.
Durch die Verkleinerung der Bildfenster kann die Zahl des fälschlicherweise im Bildfensterbereich mit aussortierten, jedoch nicht fehlerhaften Granulats minimiert werden.By reducing the size of the image window, the number of minimized in the image window area with sorted out, but not defective granulate will.
- Die Aussortierung speziell über eine Preßluft-Düsenbatterie gemäß Anspruch 6 ist kostengünstig und kann sich auf handelsübliche Materialien stützen.- The sorting out specifically via a compressed air nozzle battery in accordance with Claim 6 is inexpensive and can be based on commercially available materials.
Die Verwendung von Preßluftdüsen erlaubt beliebige Überlappung der Luftkanäle, sodaß auch in den Randzonen das Granulat exakt weggeblasen wird.The use of compressed air nozzles allows any overlap of the Air channels so that the granulate is blown away exactly in the edge zones.
Zur Erzeugung der Preßluft kann auf vorhandene Betriebseinrichtungen zurückgegriffen werden; ein zusätzlicher Unterdruckerzeuger ist nicht erforderlich.Existing operating facilities can be used to generate the compressed air to be resorted to; an additional vacuum generator is not required.
- Bei Einsatz von zwei Kameras und Erfassung des Granulats im freien Fall - und nach Verlassen des Förderbandes - gemäß Anspruch 7 ist eine Beurteilung der Ober- und Unterseite des Granulats möglich.- When using two cameras and capturing the granulate outdoors Fall - and after leaving the conveyor belt - according to claim 7 is an assessment the top and bottom of the granulate possible.
- Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt durch den Einsatz preiswerter Anlagenkomponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine erhebliche Kostenreduktion, bezogen auf die Durchsatzmenge, im Vergleich zu bisher bekannten Verfahren.- The method according to the invention makes it cheaper to use System components of the device according to the invention a significant cost reduction, based on the throughput, compared to previously known methods.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |