AT410847B - Arrangement for detecting and recognizing objects has camera in dust-tight encapsulated chambers behind housing structure forming fore-chamber with openings on object, objective sides - Google Patents

Arrangement for detecting and recognizing objects has camera in dust-tight encapsulated chambers behind housing structure forming fore-chamber with openings on object, objective sides Download PDF

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AT410847B AT0018002A AT1802002A AT410847B AT 410847 B AT410847 B AT 410847B AT 0018002 A AT0018002 A AT 0018002A AT 1802002 A AT1802002 A AT 1802002A AT 410847 B AT410847 B AT 410847B
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Abstract

The arrangement has at least one light source and camera that detects material properties such as composition, color, size or similar and drives evaluation devices. The camera is mounted in a dust-tight encapsulated chamber (18) behind a housing structure (3) forming at least one fore-chamber (9) with openings (11) on the object and objective sides. An objective side opening transparent cover plate (13) has an adjacent light channel (14) opening.

Description

AT 410 847 BAT 410 847 B

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Bei derartigen Vorrichtungen zum Erfassen und Erkennen von Objekten, z.B. in Sortieranlagen, werden Kameras eingesetzt, an denen Objekte eines Materialstromes vorbeigeführt und von den Kameras entsprechend erkannt und zugeordnet werden. Diese Erkennung und Zuordnung kann sich auf verschiedene Eigenschaften der Objekte beziehen, wie Materialzusammensetzung, Farbe, Größe oder dergleichen. Die so gewonnenen Informationen dienen in weiterer Folge der Steuerung nachfolgender Prozessabläufe, oder auch der Steuerung einer Trennvorrichtung, die die Objekte in unterschiedliche Fraktionen sortiert.In such devices for detecting and recognizing objects, e.g. In sorting systems, cameras are used that pass objects of a material flow and are recognized and assigned accordingly by the cameras. This recognition and assignment can relate to various properties of the objects, such as material composition, color, size or the like. The information obtained in this way subsequently serves to control subsequent process sequences or also to control a separating device which sorts the objects into different fractions.

Bei den Objekten dieses Materialstromes handelt es sich meistens um Recyclingmaterialien. Die Objekte des Materialstromes können daher mitunter erheblich verschmutzt sein. Beim optischen Sortieren von Recyclingmaterialien (etwa Glas, Kunststoffe, Papier oder ähnliches) in Sortieranlagen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 stellt dieser hohe Verschmutzungsgrad der Aufgabegüter ein großes Problem dar, weil er zur Verschmutzung der optischen Geräte der Sortieranlage, insbesondere der Sensorik, führt. Die Sauberkeit des optischen Weges von Erfassungsund Erkennungseinheiten solcher Sortieranlagen ist für eine hohe Sortiergenauigkeit allerdings entscheidend.The objects of this material flow are mostly recycling materials. The objects of the material flow can therefore be considerably dirty. In the optical sorting of recycling materials (such as glass, plastics, paper or the like) in sorting systems according to the preamble of claim 1, this high degree of contamination of the feed goods is a major problem because it leads to the contamination of the optical devices of the sorting system, in particular the sensors. However, the cleanliness of the optical path of detection and recognition units of such sorting systems is crucial for high sorting accuracy.

Zur Erhaltung der Sauberkeit der optischen Wege wurden daher unterschiedliche Maßnahmen ergriffen. Eine Möglichkeit besteht darin, mechanische Reinigungseinrichtungen, wie z.B. Scheibenwischer, für die Sensorik zu verwenden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Abreinigungsvorrichtungen auf Basis flüssiger Medien, wie z.B. Wasser oder andere flüssige Reinigungsmittel, zu konstruieren. Diese Methoden haben allerdings den großen Nachteil, dass sie zu Störungen im Strahlengang führen, sei es durch mechanische Barrieren wie dem Scheibenwischer oder durch den Flüssigkeitsstrahl letztgenannter Vorrichtung. Störungen im Strahlengang oder teilweise Verdeckungen des optischen Weges können aber wiederum zu einer empfindlichen Störung des Sortierverhaltens der Trenneinrichtung führen.Various measures have therefore been taken to maintain the cleanliness of the optical paths. One possibility is to use mechanical cleaning devices, e.g. Windshield wipers to be used for the sensors. Another possibility is to use cleaning devices based on liquid media, e.g. Water or other liquid cleaning agents. However, these methods have the major disadvantage that they lead to interference in the beam path, be it through mechanical barriers such as the windshield wiper or through the liquid jet of the latter device. Disturbances in the beam path or partial obscurations of the optical path can in turn lead to a sensitive disturbance in the sorting behavior of the separating device.

Ziel der Erfindung ist es daher, die Sensorik eines Trenngerätes ohne Störung durch Komponenten bisheriger Abreinigungseinrichtungen sauber und funktionsfähig zu halten, damit eine einwandfreie Trennung des Aufgabegutes durchgeführt werden kann. Dies wird durch die Maßnahmen des kennzeichnenden Teiles von Anspruch 1 erreicht.The aim of the invention is therefore to keep the sensors of a separating device clean and functional without interference from components of previous cleaning devices, so that the feed material can be separated properly. This is achieved by the measures of the characterizing part of claim 1.

Anspruch 1 sieht dabei vor, die Kamera der Erfassungs- und Erkennungseinheit oben beschriebener Sortieranlagen mit einem labyrinthähnlichen Gehäuseaufbau zu versehen. Die entscheidenden Komponenten dieses Aufbaus sind einerseits Kammern entlang des Strahlenganges, die durch senkrecht zum Strahlengang angeordnete Wehren abgeschlossen werden und andererseits ein Kanalstück, das direkt an einem Sensorglas anschließt, welches die objektivseitige Öffnung des Gehäuseaufbaus bedeckt. Durch die Wahl mehrerer Kammern und dem vor dem Sensorglas des Objektivs der Kamera befindlichen Kanalstückes wird Verschmutzung sukzessive verringert.Claim 1 provides for the camera of the detection and recognition unit of the sorting systems described above to be provided with a labyrinth-like housing structure. The decisive components of this construction are, on the one hand, chambers along the beam path, which are closed off by weirs arranged perpendicular to the beam path, and, on the other hand, a channel piece that connects directly to a sensor glass that covers the lens-side opening of the housing construction. By selecting several chambers and the channel section located in front of the sensor glass of the camera lens, contamination is successively reduced.

Anspruch 2 sieht dabei vor, im Grenzbereich zwischen Sensorglas und Kanalstück bei Bedarf durch Druckluft einen Überdruck aulzubauen, der leichte Staubschwebeteilchen zusätzlich abhält. Anspruch 3 sieht dazu vorteilhafte Konstruktionsmaßnahmen vor. Gemäß Anspruch 4 kann außerdem jedes Wehr, etwa an der Ober- und Unterseite, mit Druckluftabblaseinrichtungen versehen werden, die das Freihalten der Sehschlitze unterstützen und Schmutz am Eindringen in das Kammersystem hindern. Anspruch 5 erleichtert die Reinigung des Gehäuseaufbaus zur Schmutzabweisung, etwa die Reinigung des Sensorglases auf der objektivseitigen Öffnung des Gehäuseaufbaus.Claim 2 provides, in the border area between the sensor glass and the duct piece, if necessary, to build up excess pressure by compressed air, which additionally prevents light dust particles. Claim 3 provides advantageous construction measures. According to claim 4, each weir, for example on the top and bottom, can be provided with compressed air blow-off devices which support the keeping of the viewing slits and prevent dirt from penetrating into the chamber system. Claim 5 facilitates the cleaning of the housing structure for dirt repellency, for example the cleaning of the sensor glass on the lens-side opening of the housing structure.

Da die Schmutzabweisung aufgrund einer vorteilhaft gewählten Geometrie eines entsprechenden Gehäuses und gegebenenfalls durch Druckluft erzielt wird, verursacht sie keine Beeinträchtigungen oder Unterbrechungen des Strahlenganges.Since the dirt repellency is achieved on the basis of an advantageously selected geometry of a corresponding housing and possibly by compressed air, it does not cause any impairments or interruptions in the beam path.

Die Erfindung soll nun anhand beiliegender Zeichnung (Figur 1) näher erläutert werden:The invention will now be explained in more detail with reference to the attached drawing (FIG. 1):

Figur 1 zeigt dabei schematisch die relative Anordnung von Kamera 1, Lichtquelle 2, Materialstrom sowie dem erfindungsgemäßen Gehäuseaufbau 3 zur Schmutzabweisung. Die Objekte 4 des Materialstromes, z.B. ein Sortiergut, gleiten eine lichtdurchlässige Rutsche 5, etwa eine Rutsche aus Glas, entlang und durchlaufen dabei den Beleuchtungsbereich von Lichtquellen 2. Die durch das Vorbeigleiten eines Objektes 4 bedingten Modifikationen des von der Lichtquelle 2 emittierten Lichts werden von Kameras 1 erfasst, womit Aufschluss über verschiedene Eigenschaf- 2Figure 1 shows schematically the relative arrangement of camera 1, light source 2, material flow and the housing structure 3 according to the invention for dirt repellency. The objects 4 of the material flow, e.g. a material to be sorted, slide along a translucent slide 5, for example a slide made of glass, and thereby pass through the illumination area of light sources 2. The modifications of the light emitted by the light source 2 caused by the sliding past of an object 4 are recorded by cameras 1, thus providing information about them different properties- 2

Claims (6)

AT 410 847 B ten des Objektes 4, wie Materialzusammensetzung, Farbe, Größe oder dergleichen, gewonnen werden kann. Ein vom Erkennungsprozess dieser Kamera gesteuertes Signal regelt schließlich einen nachgeordneten Prozessschritt, etwa eine nachgeordnete Auswurfdüse 6. Je nach Betätigung der Auswurfdüse 6 wird ein Objekt 4 von einem Druckluftimpuls, in Figur 1 schematisch durch 20 dargestellt, erfasst und gelangt somit in unterschiedliche Sortierwege einer nachgeordneten Trenneinrichtung 7. Durch das Vorhandensein des Gehäuseaufbaus 3 der Schmutzabweisung wird dieser Erfas-sungs-, Erkennungs- und Sortierprozess nicht gestört, da die Komponenten des Gehäuseaufbaus 3 der Schmutzabweisung den Strahlengang des von Lichtquelle 2 und Objekt 4 emittierten Lichtes entlang der optischen Achse 8 des optischen Systems nicht beeinträchtigen. Der Gehäuseaufbau 3 der Schmutzabweisung bildet dabei Kammern 9, die jeweils mit Wehren 10 abgeschlossen sind. Diese Wehren 10 weisen Öffnungen 11 für den Durchtritt von Licht auf. Die erste objektivseitige Kammer weist außerdem eine objektivseitige Öffnung auf, die mit einem Plättchen 13 aus durchsichtigem Material abgedeckt wird. In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem durchsichtigen Plättchen 13 um ein Sensorglas. Ein Kanalstück 12 schließt direkt an diesem Sensorglas 13 an. Das Kanalstück 12 weist einen entlang der optischen Achse 8 verlaufenden Kanal 14 auf, durch den Licht ungehindert durchtreten kann. Die Kamera 1 mit Objektiv 21 befindet sich innerhalb einer eigenen Kammer 18. Es kann vorgesehen sein, den Gehäuseaufbau 3 so zu erstrecken, dass er auch die Kammer 18 bildet und Gehäuseteil 19 somit integraler Bestandteil des Gehäuseaufbaus 3 ist, es kann Gehäuseteil 19 aber auch als separates Gehäuse gestaltet sein, sodass sich der Gehäuseaufbau 3 abnehmen und von Gehäuseteil 19 trennen lässt, etwa um das Sensorglas 13 von außen reinigen zu können. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Öffnungen 11 der Wehren 10 mit Druckluftabblaseinrichtungen 15 umgeben. Die Kraft der Druckluft wirkt dabei einer Abdeckung der Öffnung 11 und dem Eintritt von Schmutz entgegen. Wahlweise kann auch das Kanalstück 12 mit einer Druckluftabblaseinrichtung 16 versehen sein, um im Kanal 14 einen Überdruck zu erzeugen. Dieser Überdruck erschwert zusätzlich den Eintritt von Schmutz, insbesondere von Staubschwebeteilchen. Die Druckluftabblaseinrichtung 16 bläst die Druckluft vorteilshafterweise in einen Bereich 17 zwischen Sensorglas 13 und dem objektivseitigen Beginn des Kanals 14. Dazu kann vorgesehen sein, dass sich der Kanal 14 in Richtung des Sensorglases 13 erweitert. Beim Betrieb der Sortieranlage wird sich im Bereich zwischen der Rutsche 5 und dem Gehäuseaufbau 3 der Schmutzabweisung ein erheblicher Verschmutzungsgrad einstellen. Aufgrund der durch die Wehren 10 gebildeten und wahlweise durch Druckluft aus Druckluftabblaseinrichtungen 15 unterstützten Schmutzbarrieren nimmt der Verschmutzungsgrad in den Kammern 9 des Gehäuseaufbaus 3 der Schmutzabweisung sukzessive ab. Als letzte Schmutzbarriere wirkt schließlich das Kanalstück 12, insbesondere, wenn im Kanal 14 mittels Druckluftabblaseinrichtungen 16 Überdruck erzeugt wird, der Schmutz, insbesondere Staubschwebeteilchen, vom Sensorglas 13 wegbläst. Durch den erfindungsgemäßen Gehäuseaufbau 3 bleibt das Sensorglas 13 somit stets sauber, ohne durch mechanische Reinigungskomponenten oder Flüssigkeitsstrahlen den Strahlengang zu unterbrechen. Figur 1 zeigt den erfindungsgemäßen Gehäuseaufbau 3 im Rahmen einer Sortierung im Durchlicht, bei dem sich also die Objekte 4 des Materialstromes zwischen den Lichtquellen 2 und der Kamera 1 bewegen. Der erfindungsgemäße Gehäuseaufbau 3 zur Schmutzabweisung ist natürlich auch bei einer Auflichtbeleuchtung, bei der Lichtquelle 2 und Kamera 1 hinsichtlich der Objekte 4 eines Materialstromes auf derselben Seite angeordnet sind, sinnvoll und möglich. Auch hier ist der labyrinthähnliche Gehäuseaufbau 3 vor der Kamera 1 in der Lage, die Sensorik sauber und störungsfrei zu halten. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Erfassen und Erkennen von Objekten eines Materialstromes, der zwischen mindestens einer Lichtquelle und dem Erfassungsbereich von mindestens einer Kamera bewegt wird, die Eigenschaften der Objekte des Materialstromes wie Materialzusammensetzung, Farbe, Größe oder dergleichen detektiert und zur Ansteuerung von 3 AT 410 847 B Auswerteeinrichtungen dient, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kamera (1) in einer staubdichten, gekapselten Kammer (18) befindet, vor der ein Gehäuseaufbau (3) angeordnet ist, der mindestens eine mit Objekt- und objektivseitigen Öffnungen (11) im Bereich der optischen Achse (8) versehenen Vorkammer (9) bildet, wobei die objektivseitige Öffnung der ersten objektivseitigen Vorkammer (9) mit einem durchsichtigen Plättchen (13) verschlossen ist, an dem unmittelbar die objektivseitige Mündung eines Lichtkanals (14) eines Kanalstückes (12) angrenzt, welches sich in diese erste objektivseitige Kammer (9) erstreckt.AT 410 847 B th of the object 4, such as material composition, color, size or the like, can be obtained. A signal controlled by the recognition process of this camera finally regulates a downstream process step, for example a downstream ejection nozzle 6. Depending on the actuation of the ejection nozzle 6, an object 4 is detected by a compressed air pulse, shown schematically by 20 in FIG. 1, and thus arrives in different sorting paths of a downstream one Separating device 7. This presence, detection and sorting process is not disturbed by the presence of the housing structure 3 of the dirt repellent, since the components of the housing structure 3 of the dirt repelling process the beam path of the light emitted by the light source 2 and object 4 along the optical axis 8 of the optical system. The housing structure 3 of the dirt repellent forms chambers 9, which are each closed with weirs 10. These weirs 10 have openings 11 for the passage of light. The first lens-side chamber also has an lens-side opening, which is covered with a plate 13 made of transparent material. In a special embodiment of the invention, the transparent plate 13 is a sensor glass. A channel piece 12 connects directly to this sensor glass 13. The channel piece 12 has a channel 14 running along the optical axis 8, through which light can pass unhindered. The camera 1 with the lens 21 is located within its own chamber 18. It can be provided to extend the housing structure 3 so that it also forms the chamber 18 and the housing part 19 is thus an integral part of the housing structure 3, but the housing part 19 can also be designed as a separate housing so that the housing structure 3 can be removed and separated from the housing part 19, for example in order to be able to clean the sensor glass 13 from the outside. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the openings 11 of the weirs 10 are surrounded by compressed air blow-off devices 15. The force of the compressed air counteracts a covering of the opening 11 and the entry of dirt. Optionally, the duct section 12 can also be provided with a compressed air blow-off device 16 in order to generate an overpressure in the duct 14. This overpressure also makes it more difficult for dirt, in particular dust particles, to enter. The compressed air blow-off device 16 advantageously blows the compressed air into an area 17 between the sensor glass 13 and the lens-side start of the channel 14. For this purpose, it can be provided that the channel 14 widens in the direction of the sensor glass 13. When the sorting system is operating, a considerable degree of contamination will occur in the area between the chute 5 and the housing structure 3 of the dirt repellent. Due to the dirt barriers formed by the weirs 10 and optionally supported by compressed air from compressed air blow-off devices 15, the degree of contamination in the chambers 9 of the housing structure 3 of the dirt repulsion gradually decreases. Finally, the channel piece 12 acts as the last dirt barrier, in particular if excess pressure is generated in the channel 14 by means of compressed air blow-off devices 16, which blows away the dirt, in particular dust particles, from the sensor glass 13. Due to the housing structure 3 according to the invention, the sensor glass 13 thus always remains clean without interrupting the beam path by mechanical cleaning components or liquid jets. FIG. 1 shows the housing structure 3 according to the invention in the context of a sorting in transmitted light, in which the objects 4 of the material flow therefore move between the light sources 2 and the camera 1. The housing structure 3 according to the invention for dirt repellent is of course also useful and possible in the case of incident light illumination in which the light source 2 and camera 1 are arranged on the same side with regard to the objects 4 of a material flow. Here, too, the labyrinth-like housing structure 3 in front of the camera 1 is able to keep the sensors clean and free of faults. PATENT CLAIMS: 1. Device for detecting and recognizing objects of a material flow, which is moved between at least one light source and the detection area of at least one camera, detects the properties of the objects of the material flow such as material composition, color, size or the like and for controlling 3 AT 410 847 B is used for evaluation devices, characterized in that the camera (1) is located in a dustproof, encapsulated chamber (18), in front of which a housing structure (3) is arranged, which has at least one with object and lens side openings (11) in the Area of the optical axis (8) provided prechamber (9), the lens-side opening of the first lens-side prechamber (9) being closed with a transparent plate (13) on which the lens-side mouth of a light channel (14) of a channel piece (12 ), which extends into this first lens-side chamber (9). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich an der objektivseitigen Mündung des Kanals (14) des Kanalstückes (12) Druckluftdüsen (16) befinden, um durch Druckluft im Lichtkanal (14) einen Überdruck aufzubauen.2. Device according to claim 1, characterized in that there are compressed air nozzles (16) at the lens-side mouth of the channel (14) of the channel piece (12) in order to build up excess pressure by compressed air in the light channel (14). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die objektivseitige Mündung (17) des Lichtkanals (14) erweitert.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the lens-side mouth (17) of the light channel (14) widens. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die objektseitigen Öffnungen (11) der Vorkammern (9) mit Druckluftdüsen (15) versehen sind.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the object-side openings (11) of the antechambers (9) are provided with compressed air nozzles (15). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Gehäuseteil (19) und Gehäuseaufbau (3) zwei separate, bis auf Öffnungen (11) lichtdichte Gehäuse sind.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing part (19) and housing structure (3) are two separate, except for openings (11) light-tight housing. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das durchsichtige Plättchen (13) aus Glas besteht. HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN 46. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the transparent plate (13) consists of glass. THEREFORE 1 SHEET OF DRAWINGS 4
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