CN100518963C - 大批量流动产品的质量评估 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在大批量产品流通过监控站的过程中生成与其产品质量相关的数据的方法。在该大批量产品流流动的同时对该监控站中的至少一部分产品进行检查。该检查利用一种或多种不同技术识别出被检测的部分中的单个产品。然后根据选择的标准对这些单个产品进行检验，并对不能达到标准的单个产品的数量或比例进行测量。对通过这些检查所产生的数据进行分析，以提供该大批量产品流的质量的指示。

Description

大批量流动产品的质量评估
技术领域
本发明涉及大批量流动产品的质量评估，尤其涉及一种生成与食品加工系统的大批量流动产品的质量相关的数据的方法。该系统通常为分选和包装系统或二者之一。在美国专利US 4 513 868(Culling等人)中描述了这种分选过程。其他应用包括分配和入库。
背景技术
已经很好地创建了用于分选大批量(散装)流动产品的技术，该技术通常包括识别次品的观察站和从产品流中去除这种次品的剔出站。然而，鉴于这种分选从产品流中去除了不能接受的产品，存在关于产品流中的产品性质的附加有价值信息，该产品流自身完全是可接受的。例如，在最终的产品流中一些受损的或者尺寸不足的产品完全是可接受的，但是，尽管如此，有价值的是表示出产品所形成的最终产品流的比例，因为其反过来也能够对过程中的早期阶段的处理装置的性能进行表示。这特别应用于稻米，其中用于去除外壳的机械的差性能可造成不期望有的高数量的碎米粒，以及储藏中的错误可造成较高比例的碎米粒。本发明特别但并局限于应用在食品加工厂中的大批量稻米的质量评估，所述质量评估相对于输入流和输出流进行，特别是与稻米的分选加工阶段相关。
在用于检查和分析大批量流动产品的已知技术中，从产品流中提取一些样品，并将样品中的单个产品机械地相互分离，以用于检查。这需要在加工设备中使用附加的机械。本发明寻求提供一种方案，利用这种方案，可在与相关加工设备产生最小干涉的情况下进行检查和分析。
发明内容
根据本发明，在一种在大批量产品流通过监控站的过程中生成与其产品质量相关的数据的方法中，在该产品流流动的同时，间歇地对监控站中的至少一部分产品进行检查。所述检查识别所选择的部分中的单个产品，并根据所选择的标准检验这些单个产品。作为所识别的单个产品的总数目在所选择的部分中的比例，不能达到这些标准的这种单个产品的数目提供了产品流质量的有用指示，以及如上所述，有时作为食品加工系统中的处理装置的性能的指引。分析通过这种检查所产生的数据，以提供表示大批量产品流的质量的指示。该方法可用于各种分选过程，其中大批量产品流位于传送带上、斜槽(滑道)上或甚至在其通过监控站期间的自由落下(free flight)过程中。该检查可在产品流处于全流速(或流量)的同时进行，尽管在一些情况下需要将其暂时降低。通常，在这种情况下的降低范围为0至80％或90％。然而，由于流速降低必然中断正在进行的产品的整个加工过程，需要将任何流速降低保持为一最小值。
通过产生各个部分的图像或快照来完成对本发明的方法中的产品流中的产品的检查。该图像被分析，以根据所选择的标准识别待评估的单个产品。可以利用已知的图像加工技术完成这种评估，以确定产品的受损和/或产品的内在特征如颜色、大小、质量和形状特征是否达到所选择的标准。在这种分析中，可通过映射侧面轮廓(mapping outline profile)以及与其有关的预定准则识别单个产品。一种预定准则可能要求没有凹陷的连续轮廓(外形)，这可用于稻米。这样便提供了用于从结合或重叠的米粒中区分出单个米粒的方法，其中该结合或重叠的米粒的侧面轮廓经常包括至少一个凹陷。然而，图像加工技术能够有效地将单个米粒与这种结合或重叠的米粒分离，以进行评估。另一种准则可能为样品区域和源自该区域的质量图形。在采用尺寸时，必须计算出大批量产品流沿通过监控站方向的尺寸。优选的技术是使用行扫描摄像机，在使用该摄像机时，沿流动方向上的测量取决于产品流的速度、行扫描速率和有效像素尺寸。利用这种技术，可参考沿着通过监控站的方向进行的测量与垂直于通过监控站的方向进行的测量的对比来确定单个产品的长度。
在根据本发明的方法中，通常在产品流流动的同时间歇地重复进行该检查。该检查或每次检查可包括产生在监控站内的部分产品的任何数目的图像，然后迅速分析其结果，以基本同时提供产品流中的产品质量的指示。
所述分析可以计算或估计在所检查的一部分或多部分产品中所识别的不能达到所选择标准的单个产品的数目，并且这一数字可用于估计这种产品在整个批量流中的比例。在进行这种估计时，可考虑多种因素进行调整；特别是所识别的单个产品的数目。这可取决于批量流速，并且有时需要降低流速，以便确保识别足够数量的单个产品，以用于评估。
如上所述，许多产品分选机器使用检查技术，以用于确定哪些产品被剔除。在美国专利US 4 513 868(如上所述)和5 692 621中公开了这种技术。除了需要用于分选以外，用于采用这些技术的硬件还可适于提供本发明的实践所需的信息。然而，由于本发明的方法自身不是分选过程的一部分，其在大批量流动产品的路径中的精确位置便不是关键。
本发明的特别优选的应用是用于米粒批量流的质量评估中，该质量评估在分选过程中进行或者与分选过程分离。在一已知的米粒分选机构中，从分选站将产品分配到大约30厘米宽的斜槽中，并且米粒沿着该斜槽以高达10,000千克/小时的速率流动。米粒自由落下而进入分选站，并且可以采用本发明的方法基于该分选站的上游、该分选站中或者该分选站的下游所产生的数据来评估该产品流中的稻米质量。
从以上内容中可以理解，本发明提供了一种产生具有各种用途的数据的方法。特定机器上的质量评估可被显示或者仅仅记录，以用于将来的参考。如果其落在一定水平之下，其可用于激活一些形式的警告或者警报。其也可用于表示早期阶段的加工状态。本发明的用户可选择信息输入的目的。
附图说明
下面将以示例方式并参考附图描述本发明，其中：
图1示出了使用检查技术的分选过程；以及
图2示出了根据本发明作为分析基础的图像选择。
具体实施方式
在图1所示的过程中，稻米从料斗2被分配到与振动器6相连的托盘4中。借此将米粒逐渐传送到斜槽8，米粒由重力作用沿斜槽8滑下，并从斜槽8自由降落地排放到分选站10。在米粒通过分选站时，所述米粒处于系统20的连续检查之下，该系统20确定在剔出器站12处随后从产品流中去除哪些米粒。去除的米粒被引入“废料”仓14。未被剔出的米粒连续进入“接收”仓16。
分选站10处的系统20由多个探测器18组成，该探测器18监控从分选站的米粒表面周围接收的光或者从分选站的米粒表面反射的光。每个探测器仅仅从该分选站中的一部分产品流区域接收光。
探测器18连接到处理器22上，所述处理器22指示剔出器站处的剔出器24去除或“丢弃”产品流中的不能接受的米粒。在美国专利US 4513 868中基本描述了这种系统。在本发明应用于特定场合时，“丢弃”指令仅仅应用于被弄脏或者显示出一些瑕疵从而使它们变得不被接受的那些米粒。不必丢弃那些例如仅仅畸形、破碎、尺寸不足的米粒。然而，根据本发明，处理器22将监控那些米粒，并且该信息为用于评估分选产品的质量的基础。
图2示出了从图1所示类型的斜槽中以不同速率流出的一部分稻米批量流的放大图像。图2A表示在30厘米宽的批量流中以1000千克/小时的速率自由降落的米粒。图2B为以大约2000千克/小时的速率移动的批量流的类似图像。尽管根据本发明，这些图像中的每一个将提供用于进行分析的极好基础，但是，速率常常太低，以至于在商业上不能接受。图2C的图像示出以3500千克/小时的速率移动的批量流中的足够单个米粒，以提供用于根据本发明的评估的基础。这是用于分选米粒的广泛可接受的速率，并且如果这是分选机的操作速率，则在不必降低任何流速的情况下便可进行根据本发明的分析。然而，如果有必要降低图1中示出的这类机器中的流速，则可通过控制振动器6的操作来实现这一点。当然，本发明也可以这样实施，其中批量流以任何速率移动，直至达到图像映射过程不再能够识别任何单个颗粒的程度为止，不过在更高流速的情况下产生的数据的精确性可能较低。
在分析图2、特别是图2C中所示类型的图像时，首先识别出各别或单个米粒。如果仅仅基于这种单独识别的米粒进行分析，则在分析中归类为碎米粒的数目将是用于质量评估的基础。根据图像中的米粒密度，该图可能必须被调整，以适应更小米粒可能接触的低可能性。然而，例如使用行扫描摄像机的图像处理技术也能够识别接触对象，并将其图像分解成分离的元素或米粒，借此提高作为分析基础的比例。不论以何种方式识别单独或单个米粒，它们可以通过各种已知的图像处理技术被分类为完整或破碎米粒。
尽管以上特别参考米粒及其分选对本发明进行了描述，但可以理解，其可用于任何批量产品流的质量评估中，其中在该批量产品流中，单个产品可用于识别。本发明特别但并不局限于应用在食品，如谷类、咖啡、豆类和坚果的处理中。

Claims (21)

1.一种在大批量产品流通过监控站的过程中生成与其产品质量相关的数据的方法，其中，在产品流流动的同时，间歇地在监控站中对至少一部分产品进行检查，所述部分位于所述大批量产品流中，所述部分包括接触或重叠产品中的至少一个，该检查识别出所述部分中的单个产品、根据所选择的标准检验这些单个产品、以及确立不能满足所述标准的单个产品的数量或比例，并且分析通过这种检测所生成的数据，以提供该大批量产品流的质量的指示。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该大批量产品流在经过监控站期间处于自由落下状态。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该大批量产品流在经过监控站期间位于一传送带上。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该大批量产品流在经过监控站期间位于一斜槽上。
5.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在该大批量产品流处于全流速的同时进行所述检查。
6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在进行所述检查期间，该大批量产品流的流速降低。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在进行所述检查期间，该流速降低高达90％。
8.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，定期重复进行该检查。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该检查包括在监控站中生成部分产品的图像，并分析所述图像，以提供该大批量产品流的质量的指示。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，通过映射侧面轮廓识别单个产品。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，当侧面轮廓识别接触或重叠产品时，由此衍生出单个产品的侧面轮廓。
12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，根据面积、推导出的体积或者没有凹陷的连续侧面轮廓中的至少其中一个识别单个产品。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，利用行扫描摄像机根据线性尺寸识别单个产品，并相对于估算的通过速度、行扫描速率和有效像素尺寸计算该大批量产品流沿通过监控站方向的尺寸。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，参考沿着所述通过方向和垂直于所述通过方向的测量的对比确定单个产品的长度。
15.如权利要求1-4、9-11中任一项所述的方法，其特征在于，在检查中确定为不能达到所选择标准的产品的数量被用于估计这种产品在该大批量产品流中的比例。
16.如权利要求1-4、9-11中任一项所述的方法，其特征在于，其中一个所选择的标准为破裂。
17.如权利要求1-4、9-11中任一项所述的方法，其特征在于，其中一个所选择的标准为长度。
18.如权利要求1-4、9-11中任一项所述的方法，其特征在于，其被结合在一用于分选大批量产品的机器中。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该机器包括用于监控从该大批量产品流周围接收的光或从该大批量产品流反射的光的探测器以及用于响应该探测器的信号控制分选操作的处理器，其中，该探测器和该处理器还提供用于显示该大批量产品流的质量的数据。
20.如权利要求1-4、9-11中任一项所述的方法，其特征在于，该大批量产品为稻米。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，该稻米处于30厘米宽的产品流中并以高达10,000千克/小时的正常工作流速移动。
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Granted publication date: 20090729