CN102325605A - 分拣的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

从物流中分拣异物的方法和装置，此方法包括以下步骤：识别物流中的物品；确定每一种被识别物品在至少两种不同的波长或波长范围下的反射强度；将每一种被识别物品在所述至少两种不同的波长或波长范围下的反射强度与参考强度分布图相比较，当在所述至少两种不同的波长或波长范围下的反射强度落在该参考强度分布图预定区域范围时，该被识别物品被表征为异物。

Description

分拣的方法和装置
技术领域
本发明涉及分拣的方法和装置，用于从食品尤其是冷冻食品特别是冷冻蔬菜中分拣异物，例如木头，纸板，塑料和橡胶材料(包括衬里和手套材料)。
背景技术
现有的装置利用以激光为基础的分拣器识别冷冻食品中的异物。但是这些装置有个特殊的问题，即必须针对各种不同类型的待分拣食品变更图像设置才能将食品和异物区分开来。要求变更每种食品的图像设置特别麻烦，因为操作人员可能忘记改变图像设置或者使用不正确的设置，这将造成不适当的分拣。此外，激光分拣器对分拣某些类型的食品不是特别有效，因为所发出的辐射是漫射和反射的组合。
已经开发了可视和红外反射成像的装置，但同样有必须针对每种待分拣的食品进行设置的缺点，而且尤其是不能将某些类型的食品和异物区分开来，菠罗蒂豆就是一个例子。
发明内容
本发明开发了一种分拣的方法和装置，它不需重新配置图像设置即能对很多种类的食品实施异物分拣。
将会明白，能够无需重新配置机器即可对众多种类的食品实施异物分拣对于避免使用不正确的设置而导致分拣不良和效率低下特别有利。
一方面本发明提供从物流中分拣异物的方法，此方法包括以下步骤：识别物流中的物品；确定每一种被识别物品在至少两种不同的波长或波长范围下的反射强度；将每一种被识别物品在所述至少两种不同的波长或波长范围下的反射强度与参考强度分布图相比较，当在所述至少两种不同的波长或波长范围下的反射强度落在该参考强度分布图预定区域范围时，该被识别物品被表征为异物。
在一个实施例中，该物流为食品。
在一个实施例中，该食品为蔬菜。
在一个实施例中，该食品是冷冻的。
在一个实施例中，所述识别物品的步骤包括：
获取物流的图像；并所述图像进行处理以识别该物流中的物品。
在一个实施例中，所述图像处于可视光谱之外的近红外(NIR)至短波长红外光谱(SWIR)的范围内。
在一个实施例中，确定每一个被识别物品的反射强度包括以下步骤：确定被识别物品在大约800nm至1200nm范围内的第一波长下的第一反射强度；确定被识别物品在大约1470nm至1570nm范围内的第二波长下的第二反射强度。
在一个实施例中，所述第一波长是在大约850nm至1110nm范围内。
在一个实施例中，所述第一波长是在大约850nm至900nm范围内。
在一个实施例中，所述第一波长是大约850nm。
在一个实施例中，所述第二波长是大约1470nm。
在一个实施例中，所述参考强度分布图用多维强度图表示。它的离散区域代表异物。
在一个实施例中，所述方法还包括：用至少一个照明源照明物流。
在一个实施例中，所述至少一个照明源提供可见光至短波长红外(SWIR)光谱的照明。
在一个实施例中，所述至少一个照明源为卤灯。
在一个实施例中，所述方法还包括以下步骤：从物流中将已被识别为异物的物品偏离。
本发明另一方面提供从物流中分拣异物的分拣装置，此装置包括：用来照明物流的照明部件；用来使物流中被物品反射的辐射成像的摄像机(照相机)部件，所述摄像机部件包含至少两个检测器和至少一个分束器(最好是二色元件)，后者用来将被反射的辐射分成至少是第一和第二反射分量，它们具有不同的波长或波长范围而且由各自的所述检测器检测；以及处理部件，可操作地用来识别物流中的物品，而且将每一个被识别的物品在至少二个波长或波长范围下的反射强度与参考强度分布图相比较，当在所述至少两种不同的波长或波长范围下的反射强度落在该参考强度分布图预定区域之内时，该被识别的物品被表征为异物。
在一个实施例中，该物流为食品。
在一个实施例中，该食品为蔬菜。
在一个实施例中，该食品是冷冻的。
在一个实施例中，该照明部件包含至少一个照明源。
在一个实施例中，所述至少一个照明源提供可见光至短波长红外光谱(SWIR)的照明。
在一个实施例中，所述至少一个照明源为卤灯。
在一个实施例中，所述图像处于可视光谱之外的近红外(NIR)至短波长红外光谱(SWIR)的范围内。
在一个实施例中，所述摄像机部件包括第一和第二检测器，用来分别检测每个被识别物品在大约800nm至1200nm范围内的第一波长下的第一反射强度，以及在大约1470nm至1570nm范围内的第二波长下的第二反射强度。
在一个实施例中，所述第一波长在大约850nm至1110nm的范围内。
在一个实施例中，所述第一波长在大约850nm至900nm的范围内。
在一个实施例中，所述第一波长为大约850nm。
在一个实施例中，所述第二波长为大约1470nm。
在一个实施例中，所述参考强度分布图用多维强度图形表示。它的离散区域代表异物。
在一个实施例中，所述装置还包括：将已被识别为异物的物品偏离物流的偏转器。
附图说明
下面参照附图，对本发明仅仅作为例子的优选实施例加以说明，附图中：
图1示意地示出了按照本发明的一个优选实施例的分拣装置；
图2示意地示出了由该分拣装置的第一摄像机部件获取的可视图像；
图3示意地示出了由该分拣装置的第二摄像机部件的第一检测器获取的强度图像；
图4示意地示出了由该分拣装置的第二摄像机部件的第二检测器获取的强度图像；
图5示出了按照本发明一个优选实施例，对菜蔬混合物中不同的蔬菜和各种异物在850nm和1470nm检测波长下的反射强度的强度-强度图形；
图6示出了对菜蔬混合物中不同的蔬菜和各种异物在550nm和670nm检测波长下的反射强度的比较强度-强度图形；
图7示出了对菜蔬混合物中不同的蔬菜和各种异物在550nm和850nm检测波长下的另一个反射强度的比较强度-强度图形。
具体实施方式
此分拣装置包括斜槽3，通常由储存容器提供的食品流F(在本实施例为菜疏混合物)沿此斜槽输送；偏转器5，它将被识别为异物的物品从物流F中偏离；用来照亮物流F的照明部件7；第一摄像机部件9，用来获取物流F的图像，以便确定该物流F内物品的颜色和形状；第二摄像机(照相机)部件11，用来获取物流F的至少两个反射强度图像，以便鉴别物流F内各物品的特征；以及控制部件13，用来根据所获取的图像识别异物并让偏转器5将被识别为异物的物品从物流偏离物流中偏离掉。
在这个实施例中，该食品为蔬菜，这里是可能含有异物的冷冻菜疏混合物内的蔬菜。蔬菜的实例包括豆类，例如菠罗蒂豆、粉色菠罗蒂豆、红豆和绿豆，菠菜，绿皮胡瓜皮，绿皮胡瓜肉，胡萝卜，西红柿皮，西红柿肉，土豆，芹菜，兵豆，如黄兵豆等。异物的实例包括木头，纸板，塑料，包括蓝色衬里和黑色塑料，以及橡胶材料，包括手套材料，例如黄色手套等。
在这个实施例中，偏转器5是气动偏转器，它是横跨斜槽3的宽度的长条，并沿长条长度包含多个可独立控制的空气喷口。通过选择性地让这些空气喷口工作，将已被鉴别为异物的物品偏离物流F而进入单独的废物流F’内。
在这个实施例中，照明部件7包括第一和第二照明源7a和7b(此处为卤灯)，它们发射从可见光至短波长红外(SWIR)光谱的宽谱辐射，其波长范围从大约400nm至2000nm。在另一个实施例中，此照明源7a和7b的种类可以不相同从而分别针对第一和第二摄像机部件9，11是最合适的。
在这个实施例中，第一摄像机部件9包括检测器15(此处为可见光检测器)，用来获取如图2所示的物流F的可见光谱图像，如果需要，对它进行普通图像处理后，可以鉴别该物流F内各种物品的颜色和形状。
在这个实施例中，第二摄像机部件11包括第一和第二检测器17a和17b，此处为铟镓砷(InGaAs)检测器，和分束器21(此处为二色元件)，分束器用来将被反射的辐射分成具有不同波长λ1，λ2的第一和第二反射分量RC1和RC2，它们分别由检测器17a和17b检测。利用这种安置，每个检测器17a和17b分别提供在检测波长λ1，λ2下的反射强度图形，如图3和4所示。
在这个实施例中，此二色元件21包括棱镜，但在其它实施例中可以是平面镜。
在这个实施例中，第一反射分量RC1具有范围在800nm至1200nm内的波长λ1，优选850nm至1110nm，更优选850nm至900nm，最好是在850nm左右。
在这个实施例中，第二反射分量RC2具有范围在1470nm至1570nm内的波长λ2，优选在1470nm左右。
在这个实施例中，控制部件13包括图像处理器23，由它处理被第一摄像机部件9获取的可视图像，以在需要时确定物流F内物品的颜色和形状，并处理被第二摄像机部件11获取的强度图像，利用图5中图形上表示为二维强度-强度图的查找功能表征该物流F内的各物品。如针对选定的检测波长而示出于图5中的那样，蔬菜被表征于该强度-强度图的离散区域A内，而所有异物都落在区域A之外，因此利用这个强度-强度图可以确定物流F内的物品是蔬菜还是异物。如上所述，如果物品被鉴别为异物，控制部件13使偏转器5运作，将那个物品偏入物流F’内。
通过选择特定的检测波长λ1，λ2，此分拣装置能将众多蔬菜与异物区分开来，而且，实际上，至今所研究的所有蔬菜都不要求对机器做任何的重新配置。这在以前是不可能的，而且确实是与该领域内的为了实现最佳分拣需要重新配置图像设置的理解相反。如上面已讨论过的，能够在不对机器做任何重新配置的情况下分拣不同的蔬菜混合物是特别有利的，因为这样可以避免使用不正确的设置而导致分拣不良和效率低下。
作为比较，图6和7示出了其它波长(分别为550nm和670nm以及550nm和850nm)下的强度-强度图。从图可以清楚地看到，在这些检测波长下，不能将蔬菜与异物区分，因为蔬菜的反射强度分布图与异物的反射强度分布图相互交错。
最后，应当指出，本发明是通过其优选实施例来说明的，同时可以按许多不同的方式加以修改，这不违背所附权利要求书所界定的本发明的范围。
在一种修改方案中，第二摄像机部件11可能包含三个或者更多检测器17，此时通过使用一个或更多二色分束元件，在三个或更多检测波长下检测被反射的辐射分量。当第二摄像机部件11包含三个用于在三个波长下检测被反射的辐射量的检测器17时，强度图用三面图形表示。

Claims (33)

1.从物流中分拣异物的方法，此方法包括以下步骤：
识别物流中的物品；
确定每一种被识别物品在至少两种不同的波长或波长范围下的反射强度；
将每一种被识别物品在所述至少两种不同的波长或波长范围下的反射强度与参考强度分布图相比较，当在所述至少两种不同的波长或波长范围下的反射强度落在该参考强度分布图的预定区域范围时，该被识别物品被表征为异物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物流为食品。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述食品为蔬菜。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述食品是冷冻的。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述识别物品的步骤包括：
获取物流的图像；和
对所述图像进行处理以识别物流中各物品。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述图像处于可视光谱之外的近红外(NIR)至短波长红外光谱(SWIR)的范围内。
7.如权利要求1至6所述的方法，其特征在于，所述确定每一种被识别物品的反射强度的步骤包括：
确定被识别物品在大约800nm至1200nm范围内的第一波长下的第一反射强度；和
确定被识别物品在大约1470nm至1570nm范围内的第二波长下的第二反射强度。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一波长是在大约850nm至1110nm的范围内
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一波长是在大约850nm至900nm的范围内。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一波长是大约850nm。
11.如权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二波长是大约1470nm。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述参考强度分布图用强度图形表示，它的稀疏区域代表异物。
13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，还包括以下步骤：
用至少一个照明源照明物流。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述至少一个照明源提供可见光至短波长红外(SWIR)光谱的照明。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述至少一个照明源为卤灯。
16.如权利要求1至15中任一项所述的方法，还包括下面的步骤：
从物流中偏离掉已被鉴别为异物的物品。
17.从物流中分拣异物的分拣装置，此装置包括：
用来照明物流的照明部件；
用来使物流中被物品反射的辐射成像的摄像机部件，此摄像机部件包含至少两个检测器和至少一个分束器，所述分束器用来将被反射的辐射分成至少第一和第二反射分量，所述第一和第二反射分量具有不同的波长或波长范围而且由各自的所述的检测器检测；以及
处理部件，用来可操作地识别物流中的各物品，而且将每一种被识别的物品在所述至少二个波长或波长范围下的反射强度与参考强度分布图相比较，当在所述至少两种不同的波长或波长范围下的反射强度落在该参考强度分布图预定区域范围时，该被识别的物品被表征为异物。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述物流为食品。
19.如权利要18所述的装置，其特征在于，所述食品为蔬菜。
20.如权利要求18或19所述的装置，其特征在于，所述食品是冷冻的。
21.如权利要求18至20中任一项所述的装置，其特征在于，所述照明部件包含至少一个照明源。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述至少一个照明源提供可见光至短波长红外(SWIR)光谱的照明。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述至少一个照明源为卤灯。
24.如权利要求17至23中任一项所述的方法，其特征在于，所述图像处于可视光谱之外的近红外(NIR)至短波长红外光谱(SWIR)的范围内。
25.如权利要求17至24中任一项所述的方法，其特征在于，所述摄像机部件包括第一和第二检测器，用来分别检测每个被识别物品在大约800nm至1200nm范围内的第一波长下的第一反射强度，以及在大约1470nm至1570nm范围内的第二波长下的第二反射强度。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第一波长在大约850nm至1110nm的范围内。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第一波长是在大约850nm至900nm的范围内。
28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第一波长大约为850nm。
29.如权利要求25至28中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一波长是大约1470nm。
30.如权利要求17至29中任一项所述的方法，其特征在于，所述参考强度分布图用强度图形表示，该强度图的稀疏区域代表异物。
31.如权利要求17在30中任一项所述的方法，还包括：从物流中偏离掉已被鉴别为异物的物品。
32.一种基本上如说明书中参照附图1至5所描述的分拣方法。
33.一种基本上如说明书中参照附图1至5所描述的分拣装置。
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