Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Sortierung von Gegenständen, insbesondere von Tabakblättern nach ihrer sichtbaren Farbe. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung steht im Zusammenhang mit einem Patent Nr. 557 647 der gleichen Anmelderin vom gleichen Tage über eine Apparatur zur Sortierung von Tabakblättern .
Obwohl die Struktur und Grösse der Blätter sowie deren Feuchtigkeit und chemische Zusammensetzung den Geschmack und die Rauchbarkeit von Tabakblättern beeinflussen, hat es sich allgemein herausgestellt, dass solche Blätter am besten nach ihrer sichtbaren Farbe sortiert werden können (wenn auch nicht mit hundertprozentiger Genauigkeit Die Bezeichnung sichtbare Farbe ist als jene Farbe definiert. die mit dem unbewaffneten Auge wahrgenommen werden kann. Innerhalb des letzten Jahrzehnts wurden verschiedene Versuche unternommen, den Tabak oder die Tabakblätter automatisch nach ihrer photo elektrisch bestimmten sichtbaren Farbe zu sortieren, beispielsweise entsprechend den USA-Patenten 3 373 870 und 3 380 460.
Im allgemeinen wird hierbei die Farbe durch Vergleich mit einem gegebenen Standard, beispielsweise einem ausgewählten Blatt, einer festen Farbplatte oder einer Hintergrundfarbe, ermittelt. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, mit Hilfe von photoelektrischen Mitteln zwei oder mehr der Farbkomponenten einzeln zu ermitteln und daraus die tatsächliche Farbe der Blätter zu bestimmen, etwa mittels der roten, grünen, gelben usw.
Farbkomponente, und ein Blatt danach zu klassifizieren, ob es mehr oder weniger der einen oder anderen dieser Farbkomponenten besitzt. Alle diese Methoden sind davon abhän gig, dass mindestens ein bestimmter Farbwert vorgegeben wird und durch photoelektrische Mittel die erwünschten Farbkomponenten festgestellt werden.
Ausser von den obengenannten, die sichtbare Farbe der Tabakblätter mitbestimmenden Faktoren, hängt diese auch noch vom Feuchtigkeitsgrad, von der Dicke der natürlichen Wachsschicht und von den Keimen auf den Blättern ab.
Ausserdem sind Tabakblätter leicht verfärblich und empfindlich sowie körperlichen und chemischen Änderungen bei der Lagerung und der Behandlung unterworfen. Alle solche Faktoren sind bei einer Auslese von Hand gut beobachtbar. Da von ihnen aber die natürliche Farbe nur unwesentlich beeinflusst wird. sind sie durch ein photoelektrisches Organ, das den absoluten Farbwert bestimmt, nur schlecht feststellbar.
Ausserdem sind die bekannten Systeme dieser Art kostspielig, kompliziert, umfangreich, schwierig herzustellen und über lange Gebrauchsperioden nur schlecht in Betrieb zu halten. Auch arbeiten diese bekannten Systeme mit einem statistischen Wirkungsgrad, der nur wegen der hohen Kosten der Auslese von Hand akzeptierbar ist.
Durch die vorliegende Erfindung werden die Mängel der obengenannten Systeme vermieden. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sortierung von Gegenständen nach ihrer sichtbaren Farbe mittels eines Lichtempfängers, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gegenstände am Lichtempfänger vorbeigeführt und dessen spektrale Empfindlichkeit auf einen Wellenlängenbereich eingestellt wird, innerhalb dessen die Remissionskurve des Gegenstandes mit steigender Wellenlänge einen Umkehrpunkt aufweist, und dass die Ge Gegenstände nach ihrem Remissionsgrad relativ zu diesem Umkehrpunkt klassifiziert werden.
Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur kontinuierlichen automatischen Sortierung von Tabakblättern nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch Fördermittel für einen endlosen Strom von voneinander getrennten Tabakblättern, durch einen Lichtempfänger zur Ermittlung der Lichtremission jedes der vorbeilaufenden Tabakblätter in Form eines elektrischen Signales, durch ein erstes Gerät zur Umformung dieses Signals in eine Spannung proportional der Lichtremissions, durch ein zweites Gerät mit einer Sperrschaltung und einem Kondensator zur Erzeugung eines Impulssignals bei einer bestimmten Spannung, durch eine auf dieses Impulssignal ansprechende Steuerschaltung mit elektromagnetisch betätigten Bauteilen zur Steuerung einer Blattsortiervorrichtung zur Aussonderung eines das Impulssignal verursachenden Blattes von den Fördermitteln.
Nachstehend wird die Erfindung zu einigen Ausführungsbeispielen anhand den Fig. 1-3 näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm über die Lichtremission verschiedener Blattarten in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge zwischen 400 und 700 Millimikron.
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitet,
Fig. 3 ein genaueres Schaltbild der Einrichtung gemäss Fig. 2, unterteilt in zwei Teilschaltbilder. die über die mit A, B, C bezeichneten Verbindungen zusammenhängen.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung soll als Remission der gesamte von einem nichtselbstleuchtenden Gegenstand ausgehende Lichtstrom verstanden werden. Diese Remission ist ein üblicher Begriff und kann durch Photometer-Instrumente üblicher Bauart ermittelt werden, die keiner genaueren Beschreibung bedürfen. Unter Remissionsgrad soll im folgenden die relative Stärke der Remission mehrerer Gegenstände zueinander bezeichnet werden.
Die verschiedenen Arten von Tabakblättern unterscheiden sich bezüglich ihrer Remission, die mehr gelblichen Arten wie beispielsweise Virginia-Tabak weisen hohen Remissionsgrade auf. während beispielsweise türkische Tabake und Burleytabak geringere Remissionsgrade besitzen. Es wurde aber festgestellt, dass alle Tabakarten mit steigender Lichtwellenlänge in ihrem Remissionsgrad zunehmen, unabhängig vom absoluten Farbwert der Blätter. Dies zeigt das Diagramm in Fig. 1, in welchem verschiedene Blattarten unterschiedlicher sichtbarer Farbe verglichen sind. Die angegebenen Kurven repräsentieren jeweils den Mittelwert einheitlich ausgewählter Blätter, die von Hand mit dem unbewaffneten Auge nach ihren unterschiedlichen Klassen sortiert wurden, also nicht nach verschiedenen Tabaksorten.
Die Kurve 10 entspricht gelben Blättern, die Kurve 12 hellbraunen Blättern, die Kurve 14 hellgrünen Blättern, die Kurve 16 grünen Blättern und die Kurve 18 dunkelbraunen Blättern.
Gemäss der üblichen Klassifikation sind gelbe Blätter (Kurve 10) am meisten erwünscht und werden dementsprechend praktisch niemals abgesondert. Dagegen werden die dunkelbraunen oder schwarzen Blätter (Kurve 18) und die dunkelgrünen Blätter (Kurve 16) praktisch immer ausgeschieden. Die dazwischenliegenden Farben, also hellbraune (Kurve 12) und hellgrüne (Kurve 14) Blätter werden durchgelassen oder abgesondert, je nach der gewünschten Klassierung. Es sei aber darauf hingewiesen, dass die im Diagramm der Fig. 1 wiedergegebenen fünf Klassen von Blättern nur für eine bestimmte Tabakmischung gelten, da zwischen der Kurve 10 und der Kurve 18 viele weitere Farbschattierungen liegen können.
Die im Diagramm gemäss Fig. 1 aufgetragenen Kurven stellen den ermittelten Remissionsgrad bei gleicher Lichtstärke und verschiedenen Wellenlängen dar. Die Abszisse zeigt die Wellenlänge in Ängström-Einheiten oder Millimikron wieder, wobei die Werte zwischen einer niedrigsten Wellenlänge von etwa 400 Millimikron und einer höchsten Wellenlänge von über 700 Millimikron liegen. Die Ordinate stellt die Remissionsgrade in Prozent dar, wobei 0 % das Fehlen jeder Rückstrahlung und 100% die höchste Remission angeben.
Die einzelnen gemessenen Blattarten weisen bei einer Wellenlänge von etwa 400 Millimikron praktisch nur einen vernachlässigbar geringen Remissionsgrad auf. Nach höheren Wellenlängen zu nimmt der Remissionsgrad für jede der Blattarten zu und steigt angenähert linear an. Mit Ausnahme der hellgelb aussehenden Blätter (Kurve 10) sind die Kurven relativ flach und überlappen sich an einigen Stellen. Die von den gelben Blättern (Kurve 10) zurückgestrahlte Energie ist merklich grösser als jene der anderen Blätter.
Um die Gültigkeit der Kurven im Diagramm nach Fig. 1 zu prüfen, wurden ähnliche Messungen unter verschiedenen Stärken der Lichtquellen ausgeführt. Es hat sich herausgestellt, dass bei Erhöhung der Lichtstärke sowohl bei einer Erhöhung der Betriebsspannung der verwendeten Lampen, als auch bei einer grösseren Anzahl von Lampen, der Remissionsgrad der Blattarten eine Verschiebung der Kurven nach oben zur Folge hat. Trotz dieser Verschiebung bleiben die Mittelwerte jeder Blattgruppe realtiv zueinander proportional und die Kurven der einzelnen Blattgruppen zeigen einen Anstieg vom untersten Remissionsgrad bei etwa 400 Millimikron, obwohl grössere Unterschiede zwischen den Remissionsgraden der einzelnen Blattgruppen auftreten.
Beispielsweise ergibt sich eine Verschiebung des Abstandes zwischen den Kurven 14 und 16 in Richtung der Ordinate und ausserdem lag der Anfangspunkt bei einem höheren Wert. Somit ergibt sich, dass die Stärke der Lichtquelle ohne Einfluss auf Anstieg und Verlauf der Kurven für den Remissionsgrad ist und lediglich eine Verschiebung auf höhere Remissionsgrade erfolgt.
Es zeigt sich aber im Wellenlängenbereich zwischen 660 und 680 Millimikron ein überraschender und unerwarteter Effekt in den Remissionsgraden der einzelnen Blattarten. Innerhalb dieses engen Bereiches zeigt die Remissionskurve aller ausgewählten Blattarten, unabhängig von ihrem Farbwert, einen Abfall zu einem Umkehrpunkt. Dahinter beginnt wieder ein Anstieg mit grösserer Steigung als vorher. Anscheinend liegen alle Umkehrpunkte bei einer Wellenlänge von etwa 670 Millimikron. Die Umkehrpunkte der einzelnen Blattarten weisen jeweils einen bestimmten Remissionsgrad auf, der sich von jenen anderer Blattarten unterscheidet, abgesehen von den dicht zusammengelegenen Umkehrpunkten für hellgrüne (Kurve 14) und dunkelbraune (Kurve 18) Blätter.
Da der Remissionsgrad und die gesamte rückgestrahlte Lichtenergie jeden Blattes das Resultat aller für die Remission wirksamen Faktoren ist, also die sichtbare Farbe, die Struktur, die Gestalt usw. umfasst, stellt der Umkehrpunkt einen kennzeichnenden Lichtwert und eine eindeutige Kennzeichnung der sichtbaren Farbe des Blattes dar. Der Umkehrpunkt jeder Kurve kann je nach der Stärke des auf das Blatt auftreffenden Lichtes sich ändern, da aber die Kurven ihren Verlauf und ihre relative Lage zueinander bei gleichen Beleuchtungsbedingungen beibehalten, existiert immer ein Umkehrpunkt bei einer Wellenlänge von etwa 670 Millimikron. Somit ermöglicht die selektive Bestimmung der Remissionsgrade innerhalb des Wellenbereiches von 660 bis 680 Millimikron eine Klassifizierung und Sortierung der Tabakblätter nach allen sichtbaren Farben.
Dementsprechend kann nach dem vorliegenden Verfahren eine Sortierung von Tabakblättern nach ihrer Farbe dadurch erfolgen, dass die Blätter vor einem Lichtempfänger vorbeigeführt werden, dessen spektrale Empfindlichkeit auf einen bestimmten Wellenlängenbereich eingestellt wird, innerhalb dessen die Remissionskurve der Blätter mit steigender Wellenlänge einen Umkehrpunkt aufweist, und dass die Blätter nach ihrem Remissionsgrad relativ zu diesem Umkehrpunkt klassifiziert werden.
Der Vorteil des vorliegenden Verfahrens liegt besonders in seiner Einfachheit. Durch viele mechanische, optische und sogar elektrische Einrichtungen und Verfahren kann die spektrale Empfindlichkeit des Lichtempfängers auf den vorbestimmten Wellenlängenbereich eingestellt werden, so dass lediglich eine einzige sich ändernde Grösse übrigbleibt, nämlich die dem Remissionsgrad proportionale Spannung, die ermittelt werden muss. Beispielsweise können Lichtempfänger für ein breites Wellen spektrum verwendet und die Empfindlichkeit durch elektronische Schaltungen auf den gewünschten Wellenlängenbereich eingestellt werden. Obwohl derartige Einrichtungen keine Schwierigkeiten bereiten und bekannt sind, wird für das vorliegende Ausführungsbeispiel ein Lichtempfänger speziell enger spektraler Empfindlichkeit ohne zusätzliche Hilfsmittel verwendet.
Vorzugsweise soll der Lichtempfänger möglichst auf den Wellenlängenbereich von 660-680 Millimikron abgestimmt sein. Derartige Lichtempfänger für einen Wellenlängenbereich von +10 Millimikron sind relativ billig, sehr einfach und ohne Schwierigkeiten zu verwenden. Der Lichtempfänger muss natürlich die auftreffende Lichtenergie in ein proportionales und konstantes Spannungssignal verwandeln. Da in der Tabakindustrie erfahrungsgemäss stark sich ändernde Beleuchtungsverhältnisse herrschen, kann es vorteilhaft sein, für das Licht ein Interferenzfilter zu verwenden, damit die remittierte Wellenlänge mehr bei 670 Millimikron liegt. Der erforderliche Signalvergleich kann durch verschiedene bekannte elektronische Schaltungen erfolgen.
Das vorliegende Verfahren ist jedoch vorzugsweise für die Verwendung in einer Apparatur zur Sortierung von Tabakblättern gemäss dem obengenannten Patent bestimmt, die sich besonders für eine Sortierung mit hoher Geschwindigkeit und einwandfreier Klassifizierung rasch bewegter Ströme von Tabak eignet. Die Prinzipien der hierbei angewendeten Methode sind nachstehend anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert.
Bei der in Fig. 2 schematisch wiedergegebenen Einrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens wird ein Lichtempfänger PD verwendet, der handelsüblich ist unter der Bezeichnung RTVR 424 und seitens der Firma Hamamatsu TVCo. Ltd./Japan hergestellt wird. Dieser Lichtempfänger PD ist oberhalb einer Platte 20 angeordnet, die als Endplatte für einen darüber laufenden Strom von Tabakblättern dient und vorzugsweise ausgebildet ist wie die im obengenannten Patent beschriebene Endplatte. Mittels der Lichtquellen 22, beispielsweise normale Glühlampen oder Reihen von Glühlampen, werden die vorbeilaufenden Blätter beleuchtet. Die Lichtquellen müssen lediglich eine solche Lichtstärke haben, dass ein zu einer einfachen Messung ausreichender Lichtstrom von den Blättern remittiert wird, sind also durchaus unkritisch.
Beispielsweise können Niederspannungslampen, etwa der in Automobilen verwendeten Bauart als Lichtquellen mit relativ niedriger Wärmeentwicklung verwendet werden und sind ausreichend zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens, da der Lichtempfänger PD nur einen Bruchteil der ganzen remittierten Lichtenergie der Blätter aufnehmen muss, um einen ausreichenden Lichtstrom zu erhalten.
Vorzugsweise werden Lampen für eine Betriebsspannung von 12 Volt und eine Leistung von 45 Watt verwendet, wie sie in Fahrzeugen üblich sind, wobei 9 derartige Lampen in je einer Serie angeordnet sind. Falls erwünscht, können dieselben hintereinander geschaltet unmittel an ein Stromnetz von 110 Volt angeschlossen werden. Es hat sich herausgestellt, dass bei Verwendung von 2 Lampenreihen zu je 9 Lampen beidseits des Lichtempfängers PD eine ausreichende Beleuchtung für einen günstigen Rückstrahlungswert seitens der Blätter erzielbar ist. Die Lampenreihen sind beispielsweise 20-30 cm weit von der Endplatte 20 bzw. den dort befindlichen Blättern entfernt und natürlich gegenüber dem Lichtempfänger PD abgeschirmt, der erforderlichenfalls in etwas grösserer Entfernung hiervon angeordnet ist.
Da nur ein Teil der remittierten Lichtenergie gemessen wird, ist keine'hohe Lichtstärke der Lichtquellen 22 erforderlich und Störungen durch einen Lichteinfall aus der Umgebung sind meist vernachlässigbar. Es können aber auch Lampen für höhere Betriebsspannungen benutzt und bei stärkerer Remission gearbeitet werden.
Zwischen dem Lichtempfänger PD und der Endplatte 20 ist ein Filter 24 angeordnet, das auf den Lichtempfänger PD und dessen Wellenlängenbereich abgestimmt ist und zweckmässigerweise bevorzugt die Wellenlänge von etwa 670 Millimikron durchlässt. Sogenannte Interferenzfilter mit weniger als 0,5% Durchlassbreite und bestehend aus 2 halbdurchlässigen metallisierten Spiegeln, getrennt durch eine absorptionsfreie Filmzwischenlage, können verwendet werden, wobei die Dicke dieser Filmzwischenlage entsprechend dem durchzulassenden Wellenbereich bestimmt wird. Solche Filter sind handelsüblich und werden beispielsweise unter der Handelsbezeichnung FILTRAFLEX seitens der Balzers AG/ Liechtenstein hergestellt. Ein solches Filter gewährleistet, dass der Lichtempfänger nur auf die Remission im bevorzugten Wellenlängenbereich ansprechen kann.
Wie die Fig. 2 zeigt, ist der Lichtempfänger PD angeschlossen an einen Verstärker A, der seine Spannung so ver stärke dass diese proportional der Remission ist. Diese gelangt dann in ein zweites Gerät G, das eine Sperrschaltung enthält mit einer Refenrenzspannung, die dem gewünschten Sollbetrag des Remissionsgrades entspricht. Diese Sperrschaltung kann so eingerichtet sein, dass sie normalerweise geschlossen ist und nur öffnet, wenn die Spannung vom Verstärker A die Referenzspannung überschreitet, oder auch umgekehrt, je nach Auslegung der übrigen Schaltung. Jedenfalls wird bei Übereinstimmung der vom Verstärker A gelieferten Spannung mit der Referenzspannung ein Impulssignal ausgelöst, und zwar bei jenem Remissionsgrad der einem bestimmten Umkehrpunkt entspricht.
Dieses Impulssignal gelangt zu einer Steuerschaltung T, die durch elektromagnetische Bauteile U betätigt wird und diese zum Ansprechen bringt, wodurch eine Blattsortierungsvorrichtung zur Aussonderung eines das Impulssignal verursachenden Blattes betätigt wird.
Durch die einstellbare Referenzspannung in der Sperrschaltung G kann diese auf jeden gewünschten Arbeitspunkt eingestellt werden. Eine solche Einstellung der Referenzspannung an der Sperrschaltung ist aber nur einmal erforderlich und eine dauernde oder gelegentliche Nacheichung des Ansprechpunktes ist nicht erforderlich. Dies ist möglich, weil der Lichtempfänger PD auf eine bestimmte spektrale Empfindlichkeit eingestellt und eingeschränkt ist und die Remissionsgrade nur als proportionale Ausgangsspannungen an den ausgewählten Umkehrpunkten liefert. Die einzige veränderliche Grösse der ganzen Messmethode ist lediglich der Remissionsgrad der abgetasteten Blätter, weshalb die Sperrspannung lediglich auf den gewünschten Umkehrpunkt eingestellt und nachher nicht mehr nachgeregelt werden muss.
Eine solche Einstellung des Arbeitspunktes der Sperrschaltung im voraus mittels einer Vergleichs-Referenzspannung kann mit elektronischen Mitteln zwar einfach verwirklicht werden, würde aber den Klassifizierungsprozess als solchen komplizieren, da dann dieser Arbeitspunkt nicht unmittelbar der Sortierklasse der Blätter auf der Endplatte 20 entspricht.
Deshalb ist es vorteilhaft, die Referenzspannung an der Sperrschaltung und damit deren Arbeitspunkt direkt vom Hintergrund der Endplatte 20 abzuleiten über welche die Blätter laufen müssen. Dann kann die eigene Remission der Endplatte 20 zur Arbeitspunkt-Einstellung dienen, also lediglich die Änderungen des Remissionsgrades beim Durchlauf der Tabakblätter zur unmittelbaren Betätigung der Sperrschaltung verwendet werden. Hierdurch werden zufällige Störsignale beim vorliegenden Sortiersystem weitgehend eliminiert. Es kann dabei in bekannter Weise eine Endplatte mit vorbestimmter Farbe verwendet werden, obgleich die Farbe selbst für das vorliegende Verfahren nicht mehr bestimmend ist. Da der Lichtempfänger selbst die Vorspannung, also den Arbeitspunkt bestimmt, werden nur Änderungen des Remissionsgrades und nicht Farbänderungen erfasst.
Deshalb muss lediglich eine Endplatte mit einer Remission verwendet werden, die mit dem Remissionsgrad der auszuscheidenden Tabakblätter vergleichbar ist. Die Endplatte 20 selbst kann somit beliebige Farbe besitzen, also beispielsweise wie im obengenannten Patent beschrieben, aus einer verschiebbaren schwarzen Platte mit einer Vielzahl von Öffnungen und einer darunter befindlichen weissen Platte mit einem entsprechenden Muster schwarzer Stellen bestehen, wobei die schwarze Platte noch durch eine darüber angeordnete Glasplatte abgedeckt ist. Durch Einstellung der schwarzen und der weissen Platte relativ zueinander kann deren Remissionsgrad für das auftreffende Licht verändert werden. Natürlich können auch andere Einrichtungen und Bauweisen der Endplatte verwendet werden, um entsprechend einstellbare Remissionsgrade zu erreichen.
Ist erst einmal der Arbeitspunkt des Sortiersystems durch Einstellung des Remissionsgrades der Endplatte befestigt, so spielt diese Endplatte für die Klassifizierung keine Rolle mehr.
Eine Einrichtung nach dem Prinzipschema der Fig. 2 ermöglicht also die Feststellung des Remissionsgrades von Tabakblättern innerhalb eines beschränkten Wellenlängenbereiches und die Betätigung einer Sortiereinrichtung in Abhängigkeit hiervon. Entsprechende elektronische Schaltungen für eine solche Einrichtung können ohne Schwierigkeiten angegeben werden und gehören zum bekannten Stande der Technik. Eine bevorzugte Schaltung dieser Art wird nachstehend anhand der zweigeteilten Fig. 3a und 3b näher beschrieben.
Die Schaltung gemäss Fig. 3a, 3b umfasst einen Stromversorgungsteil PP, der über einen Hauptschalter S, und eine Sicherung F an ein Stromversorgungsnetz angeschlossen ist.
Der Stromversorgungsteil PP liefert eine gleichgerichtete symmetrische Ausgangsspannung von t 15 Volt. Ein Vorteil der an diesem Stromversorgungsteil angeschlossenen Schaltung ist, dass dieselbe auf einfache Weise in Form gedruckter oder integrierter Schaltungen aufgebaut werden kann. Um unerwünschte Rückwirkungen zwischen den einzelnen Teilen der Schaltung zu verhindern, kann eine zweite Gleichrichterschaltung RC vorgesehen werden.
Die Kathode des Lichtempfängers PD ist mit dem negativen Pol der Stromquelle verbunden, während die Ausgangsklemme an einem Verstärker A angeschlossen ist, der ein verstärktes Spannungssignal liefert, das direkt proportional den Remissionsgraden ist, die seitens des Lichtempfängers PD aufgenommen werden. Der Verstärker A umfasst eine integrierte Schaltung IC1 bekannter Bauart, wie sie beispielsweise von der Firma Teledyne Philbrick Nexus/USA hergestellt und gemäss Katalog Nr. 1020 geliefert wird.
Die integrierte Schaltung weist einen Aufbau aus Transistoren, Widerständen, Kondensatoren usw. auf und stellt zusammen einen Differential-Verstärker dar. Der Differential Verstärker 1C1 weist zwei Eingänge a und b auf, sowie einen Ausgang c. Da solche Differential-Verstärker ICl bekannte und handelsübliche Bauteile darstellen, ist deren genauere Beschreibung nicht erforderlich. Der Differential-Verstärker IC1 erhält seine Vorspannung durch den Anschluss a und seine Arbeitsspannung über den Eingang b. Der durch den Verstärker ICX fliessende Strom stellt die Differenz zwischen den beiden Eingängen dar und weist jene Polarität auf, die der Eingang mit der höheren Spannung besitzt.
Derartige Differential-Verstärker arbeiten mit sehr niedrigen Spannungen und Eingangsströmen und weisen eine hohe Empfindlichkeit auf, besitzen aber nur geringe Wärmeempfindlichkeit.
Wie aus der Schaltung ersichtlich, liegt der Ausgang des Lichtempfängers TD am Eingang b des Verstärkers IC1, an dem eine Spannungsteiler-Schaltung aus den Potentiometern P2, den Widerständen R1 bis R5 und dem Kondensator C5 angeschlossen ist, die zur Störverminderung dient und als Rückkopplung wirkt. Der Differential-Verstärker IC1 kann auf einen erwünschten Spannungsbereich mittels des Potentiometers P2 eingestellt werden, entsprechend dem Arbeitsbereich der zu messenden Remissionsgrade. Der Eingang a des Verstärkers IC1 liegt an Masse, hält also eine konstante niedrige Vorspannung, die ohne Einfluss auf die Verstärkung der Remissionsgrade ist.
Der Ausgang der Verstärkers A ist an der Sperrschaltung G angeschlossen, nämlich am Eingang b eines weiteren integrierten Differential-Verstärkers IC2 gleicher Bauart wie der Differential-Verstärker IC1. Der Eingang a des Verstärkers IC2 liegt an einem Potentiometer P3 und einem damit in Serie geschalteten Stufenschalter W. Der Ausgang c des Verstärkers 1C2 ist an einem Kondensator C1 angeschlossen, der ihn gegen Gleichstromsignale sperrt.
Die Referenzspannung am Eingang a des Verstärkers IC2 wird durch das Potentiometer P3 und den Stufenschalter W auf einen Wert etwas oberhalb jener Spannung eingestellt, die dem Remissionsgrad der durchzulassenden, also erwünschten Tabakblätter entspricht. Die Spannung am Ausgang c wird also nur dann ihre Polarität wechseln, wenn eine Spannung entsprechend einem niedrigeren Remissionsgrad als demjenigen der erwünschten Tabakblätter auftritt, also einem Remissionsgrad unterhalb des Umkehrpunktes. Diese Referenzspannung wird erreicht durch einmalige Einstellung der Endplatte auf einen bestimmten Remissionsgrad. Zweckmässigerweise sollte dieser Remissionsgrad gleich jenem entsprechen, der am Umkehrpunkt von noch durchzulassenden Tabakblättern entsteht und vom Lichtempfänger aufgenommen wird.
Dieser Lichtempfänger erzeugt also eine einsinnig gerichtete Spannung, die dem Schlechtigkeitsgrad unerwünschter und abzuscheidender Blätter entspricht. Diese Spannung läuft, wie oben beschrieben durch den Differential-Verstärker IC1 zum Eingang b des Differential-Verstärkers IC2. Das Potentiometer P3 und der Stufenschalter W werden dann auf einen Wert der Referenzspannung am Eingang a eingestellt, der dicht oberhalb des Ansprechwertes gelegen ist. Sobald am Eingang b eine Spannung höher als dieser Ansprechwert eintrifft, kehrt der Verstärker 1C2 seine Polarität um, was eine Entladung des Kondensators C1 bewirkt. In diesem Zustand lässt das Klassifizierungssystem also gute Tabakblätter hindurch und spricht nur an, wenn schlechte Tabakblätter eine Spannung unterhalb der Referenzspannung liefern.
Die Einstellung des Potentiometers P3 und des Stufenschalters W erfolgt so, dass die Referenzspannung nur einige wenige Millivolt oberhalb des Remissionsgrades des Umkehrpunktes bzw. eines etwas höher gelegenen Punktes der auszuscheidenden Tabakblätter entspricht. Somit liegt am Verstärker IC2 der Sperrschaltung G eine Spannung entsprechend dem Remissionsgrad der Endplatte, bei dem alle guten Tabakblätter passieren können, kehrt aber seine Polarität um, wenn ein Remissionsgrad mit einer Spannung unterhalb der vorbestimmten Referenzspannung auftritt, wodurch schlechte Tabakblätter ausgeschieden werden.
Die Entladund des Kondensators C1 bei der Umsteuerung des Verstärkers 1C2 liefert ein Impulssignal auf der Leitung PS, das über einen normalerweise geschlossenen Kontakt K1 eines handbetätigten Schalters K in eine Steuerschaltung T gelangt, die zur Erregung eines elektromagnetischen Relais U eingerichtet ist, das seinerseits dje Kontakte U1 und U2 zur Betätigung von 2 Magnetventilen V1 und V2 schliesst.
Die Sperrschaltung G liefert also einen konstanten Spannungswert bei einer bestimmten Polarität der Refrenzspannung. Sobald dieser Spannungswert grösser wird als die Ansprechspannung wechselt die Polarität des Verstärkers 1C2 und erzeugt das Impulssignal über den Kondensator C1. Um zu gewährleisten, dass die Sperrschaltung ihre Polarität wieder umkehrt, um die Überprüfung des nächstfolgenden Blattes zu ermöglichen, ist das Relais U mit einem Umschaltkontakt U3 versehen, der zum Potentiometer P3 und zum Stufenschalter W führt, also beim Ansprechend die Polarität der Sperrschaltung G wieder umsteuern kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass diese Umsteuerung oder Rückstellung keineswegs eine Neueinstellung der Bezugsspannung darstellt, da sich die Bezugsspannung selbst niemals ändert und stets gleich gross bleibt, solang die Einstellung des Potentiometers P3 und des Stufenschalters W nicht verändert wird. Der Rückstellungs-Vorgang ermöglicht lediglich die augenblickliche Wiederherstellung der an der Sperrschaltung G liegenden Referenzspannung, damit das nächste vom Verstärker A kommende Spannungssignal die Steuerschaltung G erneut in ihrer Polarität umsteuern kann. Im Betrieb erfolgt der Rückstellungs-Vorgang deart schnell, dass bei einer Apparatur gemäss dem obengenannten Patent das Förderband für die Tabakblätter eine Geschwindigkeit von über 30 m/Min.
besitzen kann, ohne dass eine Fehlmessung infolge einer Rückstellungs-Verzögerung auftritt.
Das Potentiometer P3 ist nur dann erforderlich, wenn mehr als ein Lichtempfänger mit einer einzigen gemeinsamen Endplatte zusammen arbeiten, wie dies im obengenannten Patent beschrieben ist. Da bei den verwendeten lichtempfindlichen Organen auch bei sorgfältiger Herstellung gewisse Abweichungen untereinander bestehen, müssen dieselben individuell aufeinander abgestimmt werden. Dies ermöglicht das Potentiometer P3 durch Einstellung der jeweils erforderlichen Referenzspannung getrennt für jeden Lichtempfänger.
Der mit dem Potentiometer P3 hintereinander geschaltete Stufenschalter W ist in üblicher Weise mit Widerständen unterschiedlichen Wertes für jeden Kontakt versehen. Durch den Schalter S2 kann der Stufenschalter W überbrückt werden, solange mit dem Potentiometer P3 die einmalige Einstellung entsprechend den Lichtempfängern stattfindet. Falls mehrere Lichtempfänger in der oben angegebenen Weise verwendet werden, können die Stufenschalter W der verschiedenen zugehörigen Schaltungen an einer gemeinsamen Drehachse befestigt sein, also gemeinsam betätigt werden.
Der Stufenschalter W dient zur geeigneten Wahl der Referenzspannung am Eingang a der Sperrschaltung G in Abhängigkeit von der zur Klassifizierung verwendeten Endplatte, kann also bei Verwendung mehrerer Lichtempfänger gemeinsam für alle betätigt werden, wenn sich diese oberhalb einer gemeinsamen Endplatte befinden. Da diese Schaltung im Niederspannungsbereich und mit Strömen von Milliamperes arbeitet, kann der Stufenschalter W für geringe Spannungssprünge zwischen den einzelnen Stellen ausgelegt werden. Sobald der Stufenschalter einmal für die jeweilige Sortierklasse geeicht ist, kann er in seiner Stellung verriegelt und die Einstellung der Endplatte für dauernd beibehalten werden. Ausserdem kann, falls erwünscht, nach Fixierung des Stufenschalters W, die Endplatte entfernt werden, da die Referenzspannung am Eingang a der Sperrschaltung sich nicht ändert.
Jedoch ist es zweckmässig, die Endplatte beizubehalten, damit beim Betrieb stets die gleichen Licht- und Remissionsverhältnisse herrschen.
Die Steuerschaltung T enthält einen Hochleistungs-Silizium-Transistor T4 zusammen mit einer zweistufigen Widerstands-Kondensator-Schaltung. Ein Netzwerk von Wider ständen mit dem Kondensator C überbrückt Transistoren T1 und T3, welche Schaltung ein Eingangssignal ein vorbestimmtes Zeitintervall verzögert. Diese Steuerschaltung erregt das Magnetrelais U, das von einer Diode D2 überbrückt ist, um vom Impulssignal erzeugte Spannungsspitzen und Stromstösse zu unterdrücken.
Das Relais U steuert die Kontakte U1 und U2, die ihrerseits der Magnetventile V1 und V2 betätigen und damit die Düseneinrichtungen zur Sortierung und zur Reinigung der Endplatte steuern, wie dies in dem obengenannten Patent beschrieben ist. Das Relais U steuert auch den Umfschaltkontakt U3 im Stromkreis des Potentiometers P3 und des Stufenschalters W, um eine augenblickliche Rückstellung der Steuerschaltung G zu bewirken und diese in Bereitschaft für den Empfang des nächstfolgenden Spannungssignals zu bringen. Der Relais-Kontakt U3 liegt in seiner Ruhestellung am unteren Ende des Stufenschalters W und in seiner Arbeitsstellung am Potentiometer P3.
Vom Ausgang des Verstärkers A führt eine Leitung 30 zur Steuerschaltung T und weiter zu einem Anzeigegerät mit einem Differential-Verstärker IC3 von gleicher Bauart wie die obengenannten Differential-Verstärker. Ferner ist ein Potentiometer P, vorgesehen, um das Anzeigeinstrument A einzustellen sowie eine geeignete Widerstands-Kondensator-Anordnung zur Rückkopplung und Kompensation.
Der Schalter K wird von Hand betätigt, öffnet dabei den Ruhekontakt K1 und schliesst über seinen Kontakt K2 den Stromkreis für das Anzeigeinstrument A, das dann die Spannung entsprechend dem Remissionsgrad anzeigt. Der Schalter K besitzt einen dritten Arbeitskontakt K3, der gleichzeitig einen Stromkreis für eine Signallampe schliesst, wodurch angezeigt wird, dass die Anzeigeschaltung in Betrieb ist.
Mit dem normalerweise geschlossenen Ruhekontakt Ul des Relais U ist eine Signallampe L1 verbunden, die beispielsweise grünes Licht liefert und anzeigt, dass gute Behälter die Prüfeinrichtung passieren. Die ebenfalls am Kontakt U1 angeschlossene Signallampe L2 zeigt ein Ansprechen des Relais U an, also das Vorhandensein eines Impulssignals durch die Sperrschaltung G. Diese beispielsweise rot leuchtende Lampe signalisiert das Absinken des Remissionsgrades unter den Umkehrpunkt und damit das Vorhandensein eines schlechten Blattes.
Aus der obenstehenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels sind die Verbesserungen des Verfahrens zur Überprüfung und Sortierung von Tabakblättern in verschiedene Klassen ersichtlich. Die verwendeten Einrichtungen und elektronischen Schaltungen sind für einen Betrieb mit hoher Geschwindigkeit geeignet, zumal die Überprüfung der Blätter lediglich auf einer einzigen sich ändernden Grösse beruht.
Natürlich ist das vorliegende Verfahren nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt und kann auch mit Einrichtungen anderer Bauarten durchgeführt werden.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur Sortierung von Gegenständen nach ihrer sichtbaren Farbe mittels eines Lichtempfängers, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände am Lichtempfänger vorbeigeführt und dessen spektrale Empfindlichkeit auf einen Wellenlängenbereich eingestellt wird, innerhalb dessen die Remissionskurve des Gegenstandes mit steigender Wellenlänge einen Umkehrpunkt aufweist, und dass die Gegenstände nach ihrem Remissionsgrad relativ zu diesem Umkehrpunkt klassifiziert werden.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Empfindlichkeit des Lichtempfängers auf einen Wellenlängenbereich von zumindest angenähert 660-680 Millimikron eingestellt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte des Wellenlängenbereiches auf 670 Millimikron eingestellt wird.
3. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtempfänger mit einem Filter verwendet und dieses Filter auf den betreffenden Wellenlängenbereich abgestimmt wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass vom Lichtempfänger ein elektrisches Signal entsprechend dem Remissionsgrad des Gegenstandes abgegeben und in eine ihm proportionale Spannung umgewandelt wird und dass bei einem bestimmten Wert dieser Spannung eine Sperrschaltung betätigt wird. von welcher eine Sortiereinrichtung zur Ausscheidung des betreffenden Gegenstandes eingeschaltet wird.
5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bezugskörper mit einem bestimmten Remissionsgrad vorgesehen und die Sperrschaltung hierauf eingestellt wird.
6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bezugskörper mit einem einstellbaren Remissionsgrad verwendet wird.
7. Verfahren nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an die Sperrschaltung eine einstellbare Referenzspannung gelegt wird und dass von der Sperrschaltung nur bei einer diese Referenzspannung überschreitenden Eingangsspannung ein elektrisches Signal abgegeben wird.
PATENTANSPRUCH II
Einrichtung zur kontinuierlichen automatischen Sortierung von Tabakblättern nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I. gekennzeichnet durch Fördermittel für einen endlosen Strom von voneinander getrennten Tabakblättern, durch einen Lichtempfänger zur Ermittlung der Remission jedes der vorbeilaufenden Tabakblätter in Form eines elektrischen Signals, durch ein erstes Gerät zur Umformung dieses Signals in eine Spannung proportional der Lichtremission, durch ein zweites Gerät mit einer Sperrschaltung und einem Kondensator zur Erzeugung eines Impulssignals bei einer bestimmten Spannung, durch eine auf dieses Impulssignal ansprechende Steuerschaltung mit elektromagnetisch betätigten Bauteilen zur Steuerung einer Blattsortiervorrichtung zur Aussonderung eines das Impulssignal verursachenden Blattes von den Fördermitteln.
UNTERANSPRÜCHE
8. Einrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch Stromkreise zur Erzeugung einer Referenzspannung an der Sperrschaltung, welche derart ausgebildet ist, dass nur bei Überschreitung dieser Referenzspanung durch die Eingangsspannung ein Spannungsimpuls zum Kondensator gelangt.
9. Einrichtung nach Unteranspruch 8, gekennzeichnet durch mindestens einen einstellbaren Widerstand in diesen Stromkreisen.
10. Einrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch Schalteinrichtungen, die bei Betätigung der Blattsortiervorrichtung eine Entladung des Kondensators bewirken.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.