<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sortiereinrichtung zum Trennen von in Zufallsverteilung anfallenden, nach Farbe, Helligkeitswert, Grösse od. dgl. verschiedenen Partikeln nach vorgegebenen Kriterien mit einer Zuführeinrichtung für das zu trennende Partikelgemisch, an die sich eine freie Flugstrecke für das Partikelgemisch anschliesst, in deren Bereich eine sich im wesentlichen quer zur Flugbahn des Partikelgemisches erstreckende optische Abtasteinrichtung und eine Reihe von über eine Auswerteschaltung von der Abtasteinrichtung gesteuerten Düsen angeordnet sind, die mit Druckluft beaufschlagt sind, wobei die Abtasteinrichtung einzelne, in einer Zeile liegende Punkte erfassende optisch-elektrische Wandler, z. B. mindestens eine Zeilenkamera umfasst.
Eine derartige Einrichtung wurde z. B. durch die EP-A 56513 bekannt. Bei dieser ist es notwendig, den Hintergrund auf den durchschnittlichen Wert des von den zu sortierenden Partikeln reflektierten Lichtes abzustimmen, wobei Abweichungen von diesem Wert zur Auslösung von Signalen führen, die eine Aktivierung der entsprechenden Düsen bewirken. Dabei ist eine häufige, automatisch erfolgende Justierung der Helligkeit des Hintergrundes erforderlich, wobei sich der Nachteil ergibt, dass zur Feststellung der Helligkeit des Hintergrundes stets die Zufuhr der zu sortierenden Partikeln zur Messstrecke unterbrochen werden muss.
Weiters wurde durch die GB-PS Nr. l, 460, 527 eine Sortiereinrichtung für Tabakblätter bekannt, die es ermöglicht, eine Sortierung nach der Farbe der Blätter vorzunehmen. Dabei erfolgt die Abtastung der Blätter aber nicht in einer Reihe von Punkten, sondern grossflächig. Die bei dieser bekannten Einrichtung vorgesehene Auswerteschaltung weist einen Komparator auf, der mit vorbestimmten Referenzwerten beaufschlagt ist, die während des Sortiervorgangs nicht geändert werden.
Dadurch ergibt sich aber bei der Sortierung von Partikeln, bei denen es nicht auf einen Vergleich mit einem Absolutwert ankommt und sich die vorherrschende Farbe oder Helligkeit der Partikeln von Charge zu Charge ändern kann, wie dies z. B. bei Holzschnitzeln z. B. auf Grund einer unterschiedlichen Feuchtigkeit der Fall ist, der Nachteil, dass es dabei zu Fehlern kommen kann, wenn nicht sehr häufig der Referenzwert nachgestellt wird, wozu aber bei der bekannten Lösung umfangreiche Vorkehrungen getroffen werden müssen.
Bei einer weiteren bekannten Einrichtung dieser Art werden die zu sortierenden Partikeln einzeln in einer Reihe einer Beobachtungskammer zugeführt, in der sie diffus beleuchtet und im Hinblick auf ihr Reflexionsverhalten bewertet werden. Der Nachteil dieser bekannten Lösung liegt darin, dass die Bewertung gegenüber einem bestimmten Hintergrund und mit einer fest einstellbaren Schwelle erfolgt, wodurch es bei unterschiedlichen Chargen, z. B. bei unterschiedlich feuchten Hackschnitzeln, aus denen Rindenstücke entfernt werden sollen, zu Fehlern beim Sortieren kommt.
Ausserdem ergibt sich bei der bekannten Lösung der Nachteil eines geringen Durchsatzes und eine aufwendige Aufteilung in viele Beobachtungskammern.
Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der diese Nachteile nicht auftreten.
Erfindungsgemäss wird daher vorgeschlagen, dass die Auswerteschaltung in an sich bekannter Weise einen die, vorzweise digitalisierten, Werte eines jeden erfassten Zeilenpunktes mit mindestens einem Referenzwert vergleichenden Komparator aufweist, und dass der Referenzeingang des bzw. jedes Komparators mit einem Mikroprozessor verbunden ist, der in bestimmten zeitlichen Abständen die in einem mit der Zeilenkamera in Verbindung stehenden Schreib-Lesespeicher laufend eingeschriebenen Werte der einzelnen Punkte einer Zeile ausliest, ein Histogramm ermittelt und nach diesem den bzw. die Referenzwerte für den Komparator nach einem vorgegebenen Algorithmus festlegt, wobei der Komparator, gegebenenfalls über eine Signalformerstufe mit einer Ansteuerschaltung für die Ventile verbunden ist.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die für die Aussortierung vorgesehene Schwelle bei einer Änderung der Verhältnisse des Partikelgemisches selbsttätig geändert wird. So kann z. B. beim Aussortieren von Rindenstücken aus Hackschnitzeln, die auf Grund ihrer geringeren Reflexion erkannt werden, ein auf Grund einer grösseren Feuchtigkeit des Holzes einer Charge geringeres Reflexionsverhalten der Schnitzel der Schwellwert entsprechend verändert werden, um ein unerwünschtes Aussortieren von Holzschnitzeln zu vermeiden.
Um die Qualität der Sortierung weiter zu erhöhen und die Sortierverluste möglichst gering zu halten, kann weiters vorgesehen sein, dass dem Komparator eine Korrekturstufe vorgeschaltet ist, die zwei Speicher aufweist, von denen einer mit einem Addierer und der andere mit einem
<Desc/Clms Page number 2>
Multiplizierer, die beide in Serie geschaltet sind, verbunden ist, wobei in den Speichern der Alterung der der optischen Abtastung zugeordneten Beleuchtungseinrichtung und Änderungen der Beleuchtungsstärke über eine Zeile entsprechende Werte für jeden Punkt der Zeile eingeschrieben sind, und die Speicher von einem über eine Synchronisierstufe mit der Abtasteinrichtung verbundenen Adresszähler gesteuert sind, wobei vorzugsweise die Speicher als Schreib-Lesespeicher ausgebildet sind, die mit dem Mikroprozessor verbunden sind.
Auf diese Weise lassen sich Einflüsse der Abtasteinrichtung und deren Veränderungen, wie Alterung usw., kompensieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der Korrekturstufe und dem Komparator eine Filterstufe zwischengeschaltet ist, die die digitalen Signale nach bestimmten Filteralgorithmen ausfiltert. Ein solcher Filteralgorithmus kann z. B. der Mittelwert benachbarter Bildpunkte sein oder aber der Median.
Der Median einer Stichprobe entspricht einem Mittelwert, ist jedoch im Gegensatz zum arithmetischen Mittel robust, d. h. unempfindlich gegen Messfehler. Der Median wird erhalten, indem man nach dem Ordnen einer Stichprobe den mittleren Wert (bei einer ungeraden Anzahl von Messwerten) bzw. das arithmetische Mittel der beiden mittleren Werte (bei einer geraden Anzahl von Messwerten) nimmt. Damit ist es möglich, z. B. bei innerhalb einer Fläche mit hoher Reflexion auftretenden kleinen eng begrenzten Zonen, mit kleinerem Reflexionsvermögen die durch diese Zonen bedingten Signale an die der umliegenden Punkte anzugleichen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anzahl der in einer Linie abgetasteten Punkte die Anzahl der Düsen übersteigt und der Ausgang des Komparators mit einer mit der Synchronisierstufe verbundenen Kompressorstufe verbunden ist, die die Ausgangssignale des Komparators nach einem Algorithmus in Abhängigkeit von der Anzahl der einem Überschreiten der Schwelle oder einem zwischen zwei Schwellen liegenden Eingangssignal entsprechenden Ausgangssignalen, die den Abtastpunkten bestimmter Abtastfelder zugeordnet sind, eine bestimmte Anzahl von Ansteuersignalen für die Ventile liefert, wobei vorzugsweise der Kompressorstufe eine Signalformerstufe vorgeschaltet ist, die einer bestimmten Anzahl von Bildpunkten entsprechende, einer auszusortierenden Partikel zugeordnete Signale unterdrückt,
wenn diese von dem Hintergrund und einer nicht auszusortierenden Partikel entsprechenden Signalen benachbart sind. Damit kann der Einfluss von Reflexionen der die Beobachtungsstrecke durchströmenden Partikeln, welche durch die nicht ideal diffusen Lichtverhältnisse bedingt sind und zu Abschattungen am Rand der Partikeln führen, berücksichtigt werden, wobei die Abschattungen zu Unsicherheiten in der Einstufung des Helligkeitswertes der Partikeln führen. Dies wird dadurch vermieden, dass, wie bereits erwähnt, einer auszusortierenden Partikel entsprechende Signale unterdrückt werden, wenn sie Bildpunkten zugeordnet sind, die von solchen benachbart sind, die dem Hintergrund und einer nicht auszusortierenden Partikel entsprechen.
Damit werden auch die einer auszusortierenden Partikel entsprechenden Signale unterdrückt, die lediglich durch die Speicherzeit der Kameras bzw. des endlichen Abtastrasters bzw. des endlichen Auflösungsvermögens bedingt sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei Gruppen von optisch-elektrischen Wandlern, vorzugsweise zwei Zeilenkameras, vorgesehen sind, die mit dem Schreib-Lesespeicher wahlweise verbindbar sind, und dass eine die Signale der beiden Gruppen nach einem bestimmten Algorithmus verbindende Verknüpfungsschaltung vorgesehen ist, deren Ausgänge mit einem oder zwei parallel arbeitenden Komparatoren verbunden sind. Je nach Anordnung der beiden Wandlergruppen bzw. Kameras können die Partikeln an ihrer Vorder- und/oder Rückseite abgetastet werden. Damit kann z. B. beim Aussortieren von Rindenstücken aus Hackschnitzeln ein Schnitzel erkannt und aussortiert werden, das an einer Seite Rinde und an der andern Seite eine Holzschicht aufweist.
Es kann aber auch vorgesehen sein, das von dem zu sortierenden Gut reflektierte Licht über einen halbdurchlässigen Spie-
EMI2.1
geschwächt werden und die Partikeln auch nach den Farben sortiert werden.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. l schematisch eine erfindungsgemässe Einrichtung, Fig. 2 ein Blockschaltbild der Auswerteschaltung einer erfindungsgemässen Einrichtung, Fig. 3 ein Histogramm, Fig. 4 Diagramme der Eingangs- und Ausgangssignale des Komparators, Fig. 5 und 6 schematisch verschiedene Möglichkeiten der Anordnung zweier
<Desc/Clms Page number 3>
Kameras, Fig. 7 eine Signalformerstufe zur Unterdrückung von durch plötzliche Helligkeitsänderungen bedingten, einem Übergangswert entsprechenden Signalen, und Fig. 7a ein abgewandeltes Detail gemäss Fig. 7.
Die beiden Zeilenkameras --1 und 2-- sind auf einen nicht dargestellten Schacht, durch den sich das zu sortierende Partikelgemisch, z. B. Holz-und Rindenschnitzel, Weissglas-Buntglasscherben, Erz- und Gesteinsbrocken od. dgl., frei hindurchbewegt, gerichtet, der von einer Beleuch-
EMI3.1
welche Partikeln des Partikelgemisches es sich handelt, zu einer mehr oder weniger starken Änderung der Ausgangssignale der Kameras --1, 2--, die in der Steuerelektronik ausgewertet werden und zu einer Ansteuerung der Druckluftventile --4-- führen, wenn eine bestimmte Art von Partikeln durch den Schacht fällt, wobei die Ansteuerung der Ventile mit einer der Fallzeit entsprechenden Verzögerung erfolgt, die die Partikeln für die Strecke zwischen der Erfassung durch die Kameras --1,
2-- bis zu den Ventilen --4-- beim Fallen benötigt. Bei einer Aktivierung der Ventile wird die sich im Bereich der Düsen der aktivierten Ventile befindende Partikel aus ihrer Bahn gebracht und so aussortiert.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Kameras --1, 2-- über getrennte Vorverstärker--9, 10-- und Analog-Digitalwandler --11, 12-- mit einem von einem Adresszähler --13-- gesteuerten Schreib-Lesespeicher --14-- wahlweise verbunden, wobei die Steuerung des Schalters --15-- durch einen Mikroprozessor --16-- erfolgt. Weiters sind die Analog-Digitalwandler-11, 12-noch mit je einer Korrekturstufe 18--verbunden, denen Filter 20--nachgeschaltet sind, die über einen Bus --21-- mit dem Mikroprozessor --16-- verbunden sind, an welchem Bus --21-- noch ein Digital-Analogwandler --22-- für einen Monitor angeschlossen ist.
Die Korrekturstufen - -17, 18-- weisen Schreib-Lesespeicher --23, 23'bzw. 24, 24'-- auf, in denen Korrekturwerte eingeschrieben sind und die mit je einem Addierer --25, 26-- bzw. einem Multiplizierer --27, 28-verbunden sind, wobei die Addierer --25, 26-- jeweils mit einem Multiplizierer --27, 28-- verbunden sind. Die Korrekturstufen --17, 18-- liefern somit Ausgangssignale Y, die der Funktion
Y = a x + b
EMI3.2
--23,speichern --23', 24'-- die der ungleichmässigen Beleuchtung über die Länge, d. h. über die senkrecht zur Bildebene der Fig. l verlaufende Erstreckung, berücksichtigende Werte für jeden der Bild-
EMI3.3
gen keine Leuchtbalken zur Verfügung stehen und deshalb Lampenreihen verwendet werden müssen, die zwangsläufig kein völlig gleichmässiges Licht liefern können.
Die Schreib-Lesespeicher --23, 23', 24, 24'-- sind über Adressenzähler--29, 30--vom Mikroprozessor --16-- gesteuert, der die nötigen Korrekturwerte, z. B. beim Anfahren der Einrichtung, also bevor noch Partikeln von den Kameras 2--erfasst werden, ermittelt, so dass die Korrekturstufen --17, 18-- während dieser Zeiten für jeden Bildpunkt der Kameras den gleichen Ausgangswert liefern.
Die den Korrekturschaltungen --17, 18-- nachgeschalteten Filter arbeiten nach einem bestimmten Filteralgorithmus, z. B. dem Mittelwert benachbarter Bildpunkt oder dem Median, um Ausgangssignale der Korrekturschaltungen --17, 18-- zu unterdrücken, welche Zonen geringer Reflexionen der Oberfläche einer insgesamt gut reflektierenden Partikel entsprechen ; solche lokal eng begrenzte Zonen geringer Reflexion können z. B. durch Kerben, Riefen od. dgl. bedingt sein. Der Filteralgorithmus kann aber auch so gewählt sein, dass diese, geringen Reflexionen entsprechenden, Ausgangssignale an die Ausgangssignale angepasst werden, welche den an diese Zonen angrenzenden Bildpunkten entsprechen.
<Desc/Clms Page number 4>
Diesen Filtern --19, 20-- ist eine Verknüpfungsschaltung --31-- nachgeschaltet, die wahl- weise die Eingangssignale unverknüpft zu ihren Ausgängen weiterleitet oder diese nach einem be- stimmten Algorithmus miteinander verknüpft. So eignet sich für eine Farbsortierung, für die die Kameras --1, 2-- zweckmässigerweise gemäss Fig. 5 angeordnet sind, wobei das einfallende, reflektierte Licht über einen halbdurchlässigen Spiegel --32-- in zwei Strahlengängen aufgeteilt wird und die beiden Kameras --1, 2-- mit unterschiedlichen Farbfiltern versehen sind, eine Verknüpfung C = A-B oder C = A/B, wobei C das Ausgangssignal und A und B die Eingangssignale bedeuten.
Weiters ist es bei der Anordnung nach der Fig. 5 auch möglich, durch Vorschaltung von gekreuzten Pol-Filtern eine Verknüpfung C - A/B herzustellen, die dem Polarisationsgrad des reflektierten Lichtes entspricht, wobei die Kamera --1-- den unpolarisierten Anteil des reflektierten
Lichtes aufnimmt und die Kamera --2-- den polarisierten Anteil durch Anordnung von Lichtquelle und Kameras im Brewsterwinkel aufnimmt. Dadurch können glänzende bzw. polarisierende von matten Oberflächen unterschieden werden.
Bei einer Anordnung gemäss Fig. 6, bei der die Kameras --1, 2-- in unterschiedlichen Winkeln gegenüber dem auf die Partikeln gerichteten Lichtstrahl auf diese gerichtet sind, ist eine Verknüpfung Minimum aus A, B [Min (A, B)] zweckmässig, um Partikeln mit glänzenden Flächen von solchen mit matten Flächen besser unterscheiden zu können.
Hiebei wird zur Verknüpfung C-Minimum (A, B) durch die Verknüpfungsschaltung --31-- dieje- nige Kamera ausgewählt, die das niedrigere Signal abgibt. Dadurch können Reflexionen unterdrückt werden, da höchstens eine der beiden Kameras die Objektoberfläche unter dem Reflexionswinkel sehen kann.
Mit der Anordnung gemäss Fig. 6 ist aber auch mit einer entsprechenden Verknüpfungsschaltung --31-- eine Verknüpfung C = Maximum (A, B) möglich.
Der Verknüpfungsschaltung --31-- sind Komparatoren --33, 34-- nachgeschaltet, die wahlweise mit dem verknüpften Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung --31-- oder mit einem von dieser weitergeleiteten Eingangsignal beaufschlagt werden können. Diese Komparatoren sind als Fensterkomparatoren ausgebildet und liefern ein Ausgangssignal, wenn das Eingangssignal zwischen einem oberen und einem unteren Schwellwert liegt, welche Schwellwerte vom Mikroprozessor vorgegeben werden.
Dazu liest der Mikroprozessor --16-- die in den Schreib-Lesespeicher --14-- eingeschriebenen Werte der Bildpunkte einer Zeile aus und ermittelt daraus ein Histogramm gemäss Fig. 3. Zur Erläuterung sei angenommen, dass Hackschnitzel nach reinen Holzschnitzeln zu sortieren sind, d. h. dass Rindenschnitzel auszusortieren sind, wobei Holzschnitzel ein höheres Reflexionsvermögen als Rindenschnitzel aufweisen. Dabei sind die Kameras --1, 2-- zweckmässigerweise wie in Fig. l dargestellt angeordnet.
Die von den Kameras --1, 2-- kommenden und vorverstärkten analogen Signale werden durch die Analog-Digitalwandler in digitale Signale, die der Helligkeit der erfassten Bildpunkte entsprechen, umgewandelt, wobei es zu einer Bewertung der Helligkeit der erfassten Bildpunkte nach Helligkeitsklassen kommt, z. B. bei 6-Bit-Wandlern für jeden Bildpunkt in 64 Helligkeitsklassen.
Aus den aus dem Schreib-Lesespeicher --14-- ausgelesenen Werten errechnet der Mikroprozessor --16-- ein Histogramm gemäss Fig. 3, wobei die in grösserer Zahl auftretenden Bildpunkte der niedrigsten, also dunkelsten Helligkeitsklasse dem Hintergrund entsprechen, d. h. diese Bildpunkte haben keine Partikel erfasst.
Sollen nun aus Hackschnitzeln die Rindenstücke aussortiert werden, wird der Umstand ausgenutzt, dass Holz wesentlich besser das Licht reflektiert als Rinde, wobei für eine derartige Sortierung die Kameras zweckmässigerweise wie in Fig. l dargestellt angeordnet sind, um auch solche Schnitzel erfassen und aussortieren zu können, die sowohl Holz als auch Rinde aufweisen.
Da die Kameras auf Grund von durch das Streulicht der zu sortierenden Partikeln, aber auch ihren unvermeidlichen Speicherzeiten abrupte Helligkeitsänderungen nicht exakt erfassen können, treten beim Übergang von z. B. Hintergrund auf Holzschnitzel immer auch Signale auf, die "Rinde" vortäuschen und zu einer fälschlichen Aktivierung der Ventile --4-- führen könnten. Aus diesem Grunde geben beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Komparatoren --33, 34-- drei verschiedene
<Desc/Clms Page number 5>
Signale ab, je nachdem, ob das anliegende, einem Bildpunkt entsprechende Eingangssignal unter dem unteren Schwellwert oder zwischen dem unteren und dem oberen Schwellwert oder über dem oberen Schwellwert liegt.
Diese Signale werden in den den Komparatoren nachgeschalteten Signalformerstufen --35, 36-- in der Weise verarbeitet, dass ein einem zwischen den Schwellwerten liegenden Eingangssignal entsprechendes Ausgangssignal des Komparators dann unterdrückt wird, wenn es lediglich durch einen nicht erfassbaren abrupten Übergang der Helligkeit von einer dem Hintergrund auf einer hellen Partikel entsprechenden Strahlung bedingt ist. Der Aufbau und die Funktion einer solchen Signalformerstufe werden noch später an Hand der Fig. 7 und 7a erläutert werden.
Es zeigt sich, dass die Rindenstücke ein zwischen einem oberen und einem unteren Wert schwankendes Reflexionsvermögen aufweisen. Dies ergibt sich aus dem Histogramm gemäss Fig. 3, in dem der mit R bezeichnete Bereich, der dem Reflexionsvermögen von Rindenstücken entspricht, deutlich zwei Minimalstellen aufweist. Diese können als untere und obere Schwellwerte für die Komparatoren --33, 34-- genommen werden.
Kommt nun eine Charge mit feuchteren Hackschnitzeln, so zeigen diese ein kleineres Reflexionsvermögen, wobei dies sowohl für die Holzschnitzel wie auch für die Rindenstücke gilt. Beim in regelmässigen Abständen erfolgenden Auslesen des Schreib-Lesespeichers --14-- erfasst der Mikroprozessor diese Änderungen und senkt beim angenommenen Beispiel die Schwellwerte für die Komparatoren --33, 34-- ab. Dadurch ergibt sich eine automatische Anpassung der Sortierkriterien an geänderte Zustände des zu sortierenden Gutes.
Dabei ist es völlig unerheblich, wenn der Mikroprozessor nicht die Werte einer jeden Zeile der Bildpunkte der Kameras auswertet, was auf Grund des Umstandes, dass die Verarbeitung der Signale der Kameras in Echtzeit erfolgen muss, auch kaum möglich wäre, sondern nur jene einer jeden n-ten Reihe, da dies für die statistische Erfassung völlig ausreichend ist.
Selbstverständlich eignen sich die in dem Schreib-Lesespeicher --14-- laufend eingeschriebenen Werte auch dazu, um vom Mikroprozessor --16-- nach andern Algorithmen ausgewertet zu werden. Zum Beispiel könnte auch eine Auswertung in der Weise erfolgen, dass die durch den Schacht fallenden Mengen an zu sortierendem Gut oder das Verhältnis der Fraktionen des zu sortierenden Gutes zueinander ermittelt wird. Fig. 4 zeigt die Wirkungsweise der Komparatoren --33, 34--, wobei die digitalen Eingangssignale als Analogsignal dargestellt sind. Dabei gibt der Komparator nur dann ein in der weiteren Folge für die Ansteuerung der Ventile --4-- verwendbares Ausgangssignal ab, wenn das Eingangssignal zwischen der unteren und der oberen Schwelle liegt.
In den beiden andern möglichen Fällen gibt der Komparator lediglich für die Steuerung der nachgeschalteten Signalformerstufen --35, 36-- vorgesehene Signale B, H ab.
Eine mögliche Ausführungsform einer Signalformerstufe --35, 36-- zu der Unterdrückung von lediglich durch Streulicht und durch die endliche Änderungsgeschwindigkeit der Signale der Kameras bedingten, eine auszuscheidende Partikel vortäuschenden Signalen ist in Fig. 7 schematisch dargestellt.
Die Signalformerstufen --35, 36-- weisen Schieberegister --70, 71, 72-- auf, in die die vom vorgeschalteten Komparator --33, 34-- herrührenden Signale getrennt eingeschrieben werden. Dabei werden beim dargestellten Ausführungsbeispiel die dem Hintergrund entsprechenden Ausgangssignale des Komparators (die einem unter dem unteren Schwellwert liegenden Eingangssignal des Komparators entsprechen) in das Schieberegister --70--, der "Rinde" entsprechende Ausgangssignale (entsprechen den zwischen den Schwellwerten liegenden Eingangssignalen des Komparators) in das Schie- beregister --72-- und dem "Holz" entsprechende Ausgangssignale (entsprechen den über dem oberen Schwellwert liegenden Eingangssignalen des Komparators) in das Schieberegister --71-- eingeschrieben.
Um dies zu erreichen, kann der vorgeschaltete Komparator 34--Signale mit gleichem Pegel über drei getrennte Leitungen an die Signalformerstufe --35, 36-- abgeben, oder der Komparator gibt Signale mit unterschiedlichem Pegel über nur eine Leitung ab. In letzterem Fall müsste
EMI5.1
wobei die dem zu untersuchenden Bildpunkt vorhergehenden Bildpunkt zugeordnete Zelle (t-1) des dem "Hintergrund" zugeordneten Schieberegisters --70-- mit der dem den zu untersuchenden Bildpunkt folgenden Bildpunkt zugeordneten Zelle (t+l) des dem Holz zugeordneten Schieberegisters
<Desc/Clms Page number 6>
- über ein UND-Gatter --73-- verknüpft sind.
In gleicher Weise sind auch die Zellen H (t-l) mit der Zelle B (t + 1) der Schieberegister --71 bzw. 70-- über ein weiteres UND-Gatter --74-miteinander verknüpft. Die Ausgänge der Gatter --74, 73-- sind über ein ODER-Gatter --75-- verknüpft, an dessen Ausgang ein Inverter --76-- angeschlossen ist.
Weiters ist noch die dem zu untersuchenden Bildpunkt (t) zugeordnete Zelle R (t) des der "Rinde" zugeordneten Schieberegisters --72-- mit einem weiteren UND-Gatter --77-- verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Inverters --76-- verbunden ist.
Die Ausgangssignale des Komparators --33, 34-- treten ebenso wie die Videosignale der Kamera --1, 2-- seriell auf und werden synchron mit einem Taktsignal in die entsprechenden Schieberegister --70, 71, 72-- eingeschrieben. Dadurch wird erreicht, dass mehrere zeitlich nacheinander ankommenden Bildpunkten zugeordnete Signale simultan angesprochen werden können. Dies ermöglicht die Verknüpfung von benachbarten Bildpunkten entsprechender Information, wobei infolge des seriellen Datenflusses eine solche Einheit für alle Bildpunkte ausreicht.
Mit dieser Einheit wird ein einer auszuscheidenden Rindenpartikel entsprechendes Ausgangssignal des vorgeschalteten Komparators dann unterdrückt, wenn dieses Signal zwischen einem dem Hintergrund und einem der Holzpartikel entsprechenden Signal auftritt, was ein eindeutiger Hinweis dafür ist, dass das einer Rindenpartikel entsprechende Signal lediglich auf Grund von Streulicht und der Unmöglichkeit der Kamera, einen abrupten Übergang der Helligkeit exakt zu erfassen, entstanden ist.
In diesem Falle ist die vor dem zu unterscheidenden Bildpunkt zugeordnete Zelle des Schieberegisters --70 oder 71-- mit einem Hintergrund bzw. einer Holzpartikel entsprechenden Signal belegt, und die demnach dem zu untersuchenden Bildpunkt entsprechende Zelle des Schieberegisters --71 oder 70-- mit einem einer Holzpartikel bzw. dem Hintergrund entsprechenden Signal belegt, so dass eines der UND-Gatter --73, 74--ein Signal abgibt und daher der Inverter --76-- kein Signal an das UND-Gatter --77-abgibt, wodurch das von der Zelle R (t) des Schieberegisters kommende, einer Rindenpartikel entsprechende Signal das UND-Gatter --77-- nicht passieren kann und unterdrückt wird.
Dies ist auch in Fig. 4 dargestellt, wobei, wie bereits erwähnt, die digitalen Eingangssignale des Komparators --33, 34-- als Analogsignal dargestellt sind. Dieser liefert die Signalzüge H, die den Holzpartikeln entsprechen, B, die dem Hintergrund entsprechen, und R, die den Rindenpartikeln entsprechen. Dabei kommt es auf Grund der nicht ideal diffusen Beleuchtung und der Speicherzeit der Kamera sowie deren endlichen Auflösungsvermögens im Signalzug R zu einer Ausbildung von mit I bezeichneten Impulsen, die, da sie keiner Rindenpartikel entsprechen, auf Grund der bereits erläuterten Verknüpfung in der Signalformerstufe --35, 36-- unterdrückt werden.
Die normale Breite D, mit der die Impulse I des Signalzuges R unterdrückt werden, beträgt beim erläuterten Beispiel einen Bildpunkt, doch kann auch eine grössere Breite, je nach Anwendungsfall, vorgesehen werden. In diesem Falle müsste der zwischen den Punkten a, b und c gelegene Teil der Schaltung gemäss Fig. 7 durch die in Fig. 7a dargestellte Schaltung ersetzt werden, wodurch eine höhere Wirkungsbreite der Impulse I, u. zw. um zwei Bildpunkte, erreicht wird, wobei sich die Wirkungsbreite in gleicher Weise noch verbreitern lässt.
Dabei kann auch vorgesehen sein, dass den Ausgängen der Zellen B (t-2), B [t- (2+x)] bzw.
B (t+2), B [t+ (2+x)], wobei x eine positive ganze Zahl bedeutet, ein UND-Gatter unmittelbar nachgeschaltet ist, deren zweiter Eingang vom Steuerrechner --16-- beaufschlagbar ist, so dass durch diesen die Wirkungsbreite von diesem veränderbar ist.
Die in den Fig. 7, 7a dargestellten Schaltungen für Signalformerstufen --35, 36-- sind lediglich auf die Erfassung von in einer Abtastzeile auftretenden Signalen ausgelegt, um eine bestimmte Anzahl von durch die nicht ideal diffuse Beleuchtung bedingten, einer auszuscheidenden Partikel entsprechenden Signalen zu unterdrücken. Die gleichen Effekte ergeben sich aber auch in Transportrichtung der Partikeln. So kann es von Abtastzeile zu Abtastzeile zu einem an sich abrupten Übergang z. B. von dunklem Hintergrund zu gut reflektierendem Holz kommen, der aber auf Grund der bereits erwähnten Umstände nicht erfasst werden kann, wodurch es zur Abgabe von einem falschen, z. B. einer Rindenpartikel entsprechen Signal kommt.
Um dies zu vermeiden, können die Signalformerstufen in der Weise erweitert werden, dass sie eine weitere, der Fig. 7 oder 7a gleiche Schaltung aufweisen, wobei aber in den Zellen der Schieberegister die übereinstimmenden Punkte der Zeilen n-1, n und n+1 entsprechend den Punkten t-l, t und t+1 in Fig. 7 eingeschrieben werden. Soll
<Desc/Clms Page number 7>
die Wirkungsbreite von einer Zeile auf mehrere erhöht werden, so kann eine der Fig. 7a entsprechende Schaltung vorgesehen werden. Die Ausgänge des UND-Gatters --77-- gemäss Fig. 7 und des diesem entsprechenden UND-Gatters der weiteren der Fig. 7 gleichenden Schaltung zur Verarbeitung der Zeilen werden in einem weiteren, nicht dargestellten ODER-Gatter verknüpft.
Damit werden durch die nicht ideal diffuse Beleuchtung oder durch das endliche Auflösungsvermögen oder die Speicherzeiten der Kameras bedingt eine auszuscheidende Partikel vortäuschende Signale unterdrückt, unabhängig davon, ob sie im Zuge eines Überganges vom Hintergrund auf eine gut reflektierende Partikel innerhalb einer Zeile oder in Transportrichtung der Partikel auftreten.
Mit der dargestellten Signalformerstufe werden die Signale praktisch in Echtzeit verarbeitet, d. h. die Verarbeitungsdauer der Signale ist gleich oder kleiner als die Bildpunktdauer, wobei die Realisierung der entsprechenden Verarbeitungsgeschwindigkeit bis zu einer Bildrate von 10 MHz ohne besonderen Aufwand erzielbar ist.
Diese so behandelten Ausgangssignale der Komparatoren --33, 34-- bzw. der Schaltungsstufe --35, 36-gelangen gemeinsam in eine Kompressorstufe --37--, die diese in Abhängigkeit von der Anzahl der einer auszuscheidenden Partikel entsprechenden Ausgangssignale der Schaltungsstufe - -35, 36--, die den Abtastpunkten bestimmter, je einem Ventil --4-- zugeordneter Abtastfelder entsprechen, in eine Anzahl von Ansteuersignalen für die Ventile --4-- umsetzt, deren Zahl wesent-
EMI7.1
punkte, also 16 Bildpunkte, der Kamera einem Ventil --4-- zugeordnet sein. Wenn in diesem Sichtbereich des Ventils von den 16 Bildpunkten z. B. mehr als 10 ein einer auszuscheidenden Partikel entsprechende Signale liefern, also "schlecht" sind, dann spricht das entsprechende Ventil --4-an.
Diese Anzahl der "schlechten" Bildpunkte kann an den Datenkompressor --37-- über den Bus --21-- vom Steuerrechner --16-- eingegeben werden.
Um die Sicherheit beim Aussortieren auch kleiner Partikeln zu erhöhen, ist der Kompressorstufe --37-- eine weitere Schaltungsstufe --38-- nachgeschaltet, die die Form und Grösse der auszusortierenden Partikeln berücksichtigt und je nach der Lage der auszusortierenden Partikel in einem Abtastfeld der Kameras --1, 2-- einen weiteren Ansteuerimpuls für ein benachbartes Ventil --4-abgibt, wenn die auszusortierende Partikel in einem zwischen zwei Ventilen --4-- liegenden Bereich durch den Schacht fällt, so dass sie vom Luftstrahl eines Ventils allein unter Umständen nicht genügend getroffen werden könnte.
Diese Ansteuerimpulse gelangen über eine Verzögerungsschaltung --39--, die die Fallzeit der Partikeln von der Abtastung bis zu den Ventilen --4-- berücksichtigt, zu den Treiberstufen - -40-- der Ventile --4--.
Zur Synchronisiation der Kameras --1, 2-- mit dem Mikroprozessor --16--, den Korrekturstu- fen --17, 18-- und Filtern --19, 20-- der Verknüpfungsschaltung --31--, den Komparatoren --33, 34-- der Schaltungsstufen --35, 36--, der Kompressorstufe --37--, der Schaltungsstufe --38-und der Verzögerungsschaltung --39-- ist eine Synchronisierstufe --41-- vorgesehen, wobei diese Baugruppe auch noch mit dem Mikroprozessor --16-- über den Bus --21-- verbunden ist.
Grundsätzlich ist zu bemerken, dass der Schreib-Lesespeicher --14-- mit seinem Adressenzäh- ler--13-und dem Schalter --15-- eine Schnittstelle für die die Signale der Kameras --1, 2-in Echtzeit verarbeitenden Bauteile --9 bis 12,17 bis 20,31 bis 40-- und dem diese Signale langsamer zu verarbeitenden Mikroprozessor --16-- darstellt.
Weiters ist zu bemerken, dass statt des in Fig. 2 dargestellten zweikanaligen Aufbaus auch ein einkanaliger Aufbau mit nur einer Kamera möglich ist. Dabei würden die Kamera --2--, der Verstärker --10--, der Analog-Digitalwandler --12--, die Korrekturstufe --18--, das Filter - -20--, die Verknüpfungsschaltung --31--, der Komparator --34-- und die Schaltung --36-- entfallen.
Der als Mikroprozessor ausgebildete Steuerrechner --16-- dient zur Steuerung des Datenflusses zwischen den Teilen --23, 24, 23', 24', 22 und 14-- über den Bus --21-- und zur Parameter- übergabe an die das von den Kameras --1, 2-- aufgenommene Bild verarbeitenden Module, wie die Verstärker --9, 10--, die Filter --19, 20--, denen der Filtertypus und der Filterfaktor vorge-
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
--31--,- -35, 36--, die Kompressorstufe --37--, die Schaltungsstufe --38-- und die Verzögerungsstufe - -39--.
Der Mikroprozessor --16-- ermöglicht auch die Eingabe der angeführten Parameter durch Bedienung mittels eines Terminals, wobei er die eingegebenen Werte abspeichert und über eine Anzeige diese Werte sowie auch andere Parameter, z. B. Durchsatz, Betriebszustand, Selbstdiagnose (z. B. kann ein Ausfall eines Scheinwerfers dadurch erkannt werden, dass die Korrekturfaktoren in --23, 24-- ein gewisses Limit überschreiten) zur Anzeige bringt.
Weiters dient der Mikroprozessor zur Histogrammermittlung und Ermittlung sonstiger statistischer Werte sowie zur Maschinenüberwachung und gegebenenfalls zur Alarmauslösung.
Im Hinblick auf den mechanischen Aufbau sind gegenüber dem in Fig. l schematischen Aufbau verschiedene Abänderungen möglich. So können die Blasdüsen vertikal oder waagrecht angeordnet sein. Ausserdem kann vor der freien Fallstrecke der Partikeln eine durchscheinende Rutsche vorgesehen sein, die im Übernahmebereich der Kamera liegt. Dabei kann sowohl mit Auflicht oder mit kombiniertem Auf- und Durchlicht gearbeitet werden. Dieser Aufbau eignet sich besonders für flache Partikeln, wie z. B. Rohscheiben u. dgl.
Um Störeinflüsse von den Lichtquellen auf die Kameras zu vermeiden, können diese mit Lichtschutzkästen versehen sein, die einen seitlichen Lichteinfall auf die Optik verhindern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sortiereinrichtung zum Trennen von in Zufallsverteilung anfallenden, nach Farbe, Helligkeitswert, Grösse od. dgl. verschiedenen Partikeln nach vorgegebenen Kriterien mit einer Zuführeinrichtung für das zu trennende Partikelgemisch, an die sich eine freie Flugstrecke für das Partikelgemisch anschliesst, in deren Bereich eine sich im wesentlichen quer zur Flugbahn des Partikelgemisches erstreckende optische Abtasteinrichtung und eine Reihe von über eine Auswerteschaltung von der Abtasteinrichtung gesteuerten Düsen angeordnet sind, die mit Druckluft beaufschlagt sind, wobei die Abtasteinrichtung einzelne in einer Zeile liegende Punkt erfassende optisch-elektrische Wandler, z.
B. mindestens eine Zeilenkamera, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung in an sich bekannter Weise einen die, vorzugsweise digitalisierten, Werte eines jeden erfassten Zeilenpunktes mit mindestens einem Referenzwert vergleichenden Komparator (33,34) aufweist, und dass der Referenzeingang des bzw. jedes Komparators (33,34) mit einem Mikroprozessor (16) verbunden ist, der in bestimmten zeitlichen Abständen die in einem mit der Zeilenkamera (1, 2) in Verbindung stehenden Schreib-Lesespeicher (14) laufend eingeschriebenen Werte der einzelnen Punkte einer Zeile ausliest, ein Histogramm ermittelt und nach diesem den bzw.
die Referenzwerte für den Komparator (33,34) nach einem vorgegebenen Algorithmus festlegt, wobei der Komparator (33,34), gegebenenfalls über eine Signalformerstufe (35,36), mit einer Ansteuerschaltung (40) für die Ventile (4) verbunden ist.
EMI8.2