CN107533662A - 用于对物品进行计数的装置及方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于对物品进行检测和计数的方法和装置，该方法执行下述步骤：提供检测站(20)，检测站(20)沿着用于物品(W)的通道(16)布置，检测站(20)适于在通道(16)的横截面处建立至少一个扫描辐射束(R)；传递物品(W)经过检测站(20)，检测站(20)在感测到扫描辐射束(R)的至少部分中断时检测物品(W)；以及获得通过通道(16)的所检测的物品(W)的计数，其中，检测站(20)包括以沿着物品(W)的行进方向(Z)彼此相距一预定距离(d)的方式布置的第一检测组件(22a)和第二检测组件(22b)，第一检测组件(22a)和第二检测组件(22b)分别在通道(16)的对应横截面处的第一扫描平面(A)和第二扫描平面(B)上建立相应的扫描辐射束(R)，并且其中，在每个扫描平面(A、B)处检测物品(W)的至少第一预定参照部段；基于物品(W)的至少一个参照部段在第一扫描平面(A)与第二扫描平面(B)之间行进预定距离(d)所使用的时间来计算每个物品(W)的行进速度；至少在第一扫描平面(A)和第二扫描平面(B)中的一者处检测物品(W)的与第一参照部段分离的至少第二预定参照部段；以及通过根据所计算出的行进速度计算物品(W)的长度以及通过计算物品穿过所述第一扫描平面(A)和所述第二扫描平面(B)中的至少一者所使用的时间来获得物品(W)的计数。

Description

用于对物品进行计数的装置及方法

技术领域

本发明总体上涉及用于比如在物品被沿着路径传送并且被在路径的终点分批收集以进行进一步处理的生产线或分配线中对物品进行检测和计数的方法和装置。

更具体地，本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于对物品进行检测和计数的方法以及根据权利要求13的前序部分所述的用于对物品进行检测和计数的装置。

背景技术

在下面的描述中，术语“物品”指的是具有已知形状和尺寸的任何可数项目或物体，例如，一件复杂的产品。

用于对沿着导引路径——比如，给送站与收集站之间的通道——行进的物品进行检测和计数的方法和系统在本领域中是已知的。现有技术的系统包括沿着通道布置的检测站，其中，在横穿通道的预定扫描平面处建立有通常为光束的辐射场，使得横跨扫描平面的物品在检测到该物品出现的范围内影响辐射场，并且因此可以对沿着通道一个接一个地行进的物品的数量进行计数。

这类检测站通常包括光源和光传感器，光源布置成用于将扫描光束至少发射在扫描平面上，光传感器面对光源并且布置成用于拾取该扫描平面上的扫描光束。光传感器布置成用于接收一定量的光，所述一定量的光取决于横穿物体的存在和形状，该物体提供了扫描光束的阴影效应，也就是说，光传感器适于识别由于物体的存在和形状而导致的光束的至少部分中断。与检测站相关联的处理单元布置成用于根据扫描光束被至少部分地中断的时间来测量物品穿过检测站的行进时间，并且该处理单元布置成用于基于以光传感器经过一段时间所接收的光的量来估算横穿物体的数量和体积。

在本领域中还公知了现有技术的检测站，该检测站使用沿不同方向辐射的多于一个的光束并且该检测站用于对下述非对称物品进行检测和计数：所述非对称物品在其取向平行于光源以及其尺寸小于能够被光学传感器区域检测到的最小尺寸的情况下可能不被检测到。使用两个正交光束以允许测量物品的体积。

US 5,454,016公开了下述方法和装置，该方法和装置用于在物品被沿着通道运送或被允许掉落穿过通道时对物品进行检测和计数，其中，光束横穿该通道延伸并且物品被限制穿过该通道。更具体地，US 5,454,016涉及下述方法和装置，该方法和装置通过在通道中的感测平面处提供一对交叉光束以允许对通过交叉光束的物品进行检测来检测物品，其中，所述检测与物品相对于各个光源的取向无关，并且为了对物品进行准确地计数，没有考虑物品的形状以及物品相对于各个光束的取向。

在通道中设置有一对光源并且所述一对光源被定向成提供了横穿通道延伸的交叉光束。一对光检测器定位成与光源中的相应光源相对，以使得来自每个光源的光仅由多个检测器中的一个检测器接收。每个检测器提供单独的输出信号，该输出信号反映了在待计数的物品穿过由光源提供的光束时到达检测器的光的量的变化。光束和检测器以交替的方式操作，使得来自一个光源的光不会撞击在与另一个光源相对的检测器上或者不会影响与另一个光源相对的检测器的输出。从每个光检测器产生的各个输出信号进行组合以提供表示所计算的物品体积的等效物品体积，等效物品体积与预定物品体积相比较以确定物品是否应该被计数。

US 6,836,527公开了一种用于对具有任意形状和尺寸的不规则非对称物品进行计数的改进方法。为此，US 6,836,527公开了至少一对正交定位的光源以及相应的正交定位的光检测器，所述至少一对正交定位的光源在检测站处提供横穿通道延伸的交叉光束。在物品穿过检测站时，光源以交替的方式操作。这允许通过感测由每个光检测器检测到的光的量并通过提供反映由各个光检测器接收的光的量的电信号使使用者获得多个物品扫描。存储电信号以及与每个信号相对应的时刻。获得每个物品的实际体积，并且将实际体积与每个物品的预定体积进行比较以获得计数部分。这允许使用者对破损的或不完整的物品、完整的物品进行计数。将每个物品的多个计数部分加在一起以获得总批量，这由于使用实际体积而不是估算体积与先前的计数方法中获得的计数相比是精确的计算。

根据US 5,454,016和US 6,836,527的现有技术的教示，根据已检测到的光的量可以估算物品的体积并且可以对沿着通道行进的物品进行计数。根据物品的数量，位于通道下游的已知转向装置可以致动以在收集站处以预定批次分拣物品。

所述现有技术的检测装置受到所有测量结果均被物品的行进速度影响的限制。这种限制是多个扫描光束以交替的方式在同一平面上操作的结果。例如，在使用现有技术的检测装置来获得长度的情况下，实际上仅物体的行进时间被测量并且物体穿过测量平面所花费的时间(或物体穿过扫描平面所需的样本数量)与物体速度成反比。因此，在物体速度改变的情况下，行进时间也相应地改变并且因此已计算出的长度也相应地改变。当计算物体的整体体积时，由于体积遵循采样信号的三次方比例致使会发生更严重的错误。

不利地，根据现有技术的测量仅在物品的速度恒定时是准确的，然而物品的速度恒定不符合实际情况，这是由于物品的速度是通过位于通道上游的给送装置所接纳的物品的偏置来确定的。实际上，给送装置构造成根据要分批收集的物品是第一批次还是最后批次而对不同的物品施加偏置。通常，第一批次物品以较高的速度被偏置到通道中且被朝向收集站偏置，而最后批次物品以较低的速度被偏置到通道中且被朝向收集站偏置，以免将没有被以自身的方式有效分拣的不需要的物品错误地送给到收集站。

此外，现有技术不允许正确地识别已接合的物品即能够以附接的方式或彼此非常靠近的方式沿着通道行进的物品，并且因此不允许在物品属于不同的批次的情况下在下游分离物品。

因此，在该技术领域中，存在对用于对沿着路径传送的物品进行检测和计数的技术进行优化的需求。

发明内容

本发明的主要目的是对用于对物品进行检测和计数的现有技术方法和系统进行改进，并且具体地提供了一种用于对物品进行检测和计数的方法和装置，该方法和装置的精度不受物品的行进速度以及物品的相互布置的影响。

上述及其他目的和优点是通过根据本发明的用于对具有所附权利要求中限定的特征的物品进行检测和计数的方法实现的，上述及其他目的和优点将在下文中被更好地理解。

具体实施方式是从属权利要求的主题，从属权利要求的内容将被视为本说明书的组成部分。

本发明的另一主题是一种如所要求保护的用于对物品进行检测和计数的装置。

本发明的再一主题是一种如所要求保护的计算机程序，该计算机程序包括设置成执行用于对物品进行检测和计数的方法的程序代码。

本发明的另一主题是一种如所要求保护的用于分拣物品的系统。

总之，本发明的特征在于，提供了一种检测站，该检测站包括第一检测装置和第二检测装置，每个检测装置发射各自的扫描辐射束例如光束，该第一检测装置和第二检测装置布置成沿着物品通过通道的行进方向彼此相距一预定距离，使得第一检测装置和第二检测装置在通道的相应横截面处限定了两个空间上分开的扫描平面。

每个检测装置包括辐射源和辐射传感器，该辐射源布置成用于将扫描辐射束发射在相应的扫描平面上，该辐射传感器面向辐射源并且布置成用于拾取该扫描平面上的扫描辐射束。

优选地，两个检测装置的辐射源被同时激活，并且甚至更优选地，两个检测装置的辐射源均始终处于开启状态。

有利地，一对扫描光束沿着物品通过通道的行进方向相距一预定距离的布置允许对物品的至少预定参照部段比如每个物品的前(或前部)缘和/或后(或尾部)缘检测两次，并且该布置允许直接计算每个物品的行进速度以获得对物品的长度的更准确的检测，这需要对物体进行计数并且需要对缺陷物品即具有与期望尺寸不对应的尺寸的那些物品进行检测，并且可以对物品的随后位置进行更准确的估算，这对于分拣目的是重要的。

此外，甚至更有利的是，一对扫描光束沿着物品的行进方向相距一预定距离的布置允许通过对两个物品在两个分开的扫描平面处的相互位置进行检测来解决两个物品在扫描平面处非常靠近或甚至接合在一起的情况。当物品的后缘与后面物品的前缘相接触时或者当物品的前缘非常靠近前一物品的后缘时两个物品被认为是接合的，并且两个物品之间的分隔间隙在相关扫描平面的前面出现在两个连续的样本之间并且该分隔间隙不能被察觉到。

通过获悉物品的正确的位置和行进速度以及预期长度，能够获悉物品在检测站处实际所处的位置，并且能够估算物品将在不久之后沿着通道所处的位置，使得用于分拣目的下游处置装置可以以可能的方式致动，例如，处置装置包括诸如鼓风机、门等的转向装置，以在由多个物品组成的组合物体应当被以不同批次分拣的情况下使一对非常靠近或已接合的物品中的第一个物品朝向第一批次通过并且使所述一对非常靠近或已接合的物品中的第二个物品偏移至不同的批次。

在当前优选的实施方式中，辐射为光辐射、更优选地为可见光，但在不脱离由所附权利要求限定的保护范围的情况下，检测装置可以包括作为替代方案的扫描超声波束。

便利地，扫描辐射束相互正交使得还可以检测物品的形状和体积并且使得物品可以位于通道的十字区域上的精确位置处，从而使下游处置装置比如向不同批次的转向装置可以仅针对所需的行程而被致动，因而节省了启动处置装置的时间及能量。

扫描平面之间的距离可以独立于物品的预期长度来选择，并且特别地，扫描平面之间的距离可以长于或短于物品的长度。

附图说明

根据本发明的优选实施方式的通过非限制性示例的方式给出的以下详细描述，本发明的这些及其它特征和优点将变得明显。参照附图，在附图中：

-图1是用于对物品进行分拣的系统的示例性表示；

-图2是根据本发明的检测站的示意图；

-图3是图2的检测站的示例性表示；

-图4是用于实现根据本发明的检测和计数方法的状态机的图；以及

-图5a、图5b、图5c是表示在图4中的状态机的示例性操作条件下物品行进穿过检测站的图。

具体实施方式

首先参照图1，附图标记10总体上表示用于对物品进行分拣——例如用于对物品进行分批分拣——的系统。

用于对物品进行分批分拣的系统包括给送装置12，比如振动器单元、旋转台或下述任何类型的机构：所述任何类型的机构布置成用于接纳优选地相同类型、即具有相同形状和尺寸的多个物品W并且布置成用于将多个物品W按顺序供给至缓冲收集单元14，在该缓冲收集单元14中，多个物品W被例如以25个/分钟至2500个/分钟的给送吞吐量分批收集。

已知的缓冲收集单元例如是容纳多个分批隔室(图1中通过示例的方式描绘的四个隔室14a-14d)的单元，所述多个分批隔室适于接纳多个批次的物品并将所述多个批次的物品传送至诸如桶之类的下游容器K1、K2、......以交给生产现场或销售点，或者甚至适于接纳必须重新定向至拒绝路径的有缺陷的物品。缓冲收集单元中的隔室14a-14d以下述方式被选择：当至少第一隔室填充有预定批次的多个物品时，在不中断分拣系统的操作的情况下选择第二隔室。位于缓冲收集单元14下游的容器K1、K2、......以下述方式被处理：当容器填充有预定数量的批次时，该容器被移动至另一站并且被准备接纳预定数量的批次的空的容器代替。

给送装置12借助于通道16连接至收集装置14，通道16通常是导引物品从位于该通道16上方的给送装置连续掉落至位于该通道16下方的收集单元的倾斜的传送管道。

物品借助于布置在通道下游的物品处置装置18——比如，转向器挡板、气流、门等——在收集单元中的分批容器之间进行分拣。

用于对物品进行检测和计数的检测站20联接至所述通道16，并且该检测站20在图2中被示意性地示出且在图3中被以示例性实施方式描绘。

根据本发明，检测站20包括：第一检测装置22a和第二检测装置22b，第一检测装置22a和第二检测装置22b布置在沿着物品W穿过通道(由箭头指示)的行进方向分隔开预定距离d的不同平面(分别指示为扫描平面A和扫描平面B)处；以及处理单元24，该处理单元24联接至检测装置22a、22b。

第一检测装置22a和第二检测装置22b分别包括：如图3中最佳地示出的至少一个辐射源30a、30b，所述辐射源30a、30b比如为LED光源元件并且用于穿过相关联的透镜32a、32b发射扫描辐射束R比如光束，扫描辐射束R延伸横过与物品W的行进方向大致正交的平面；以及相应的所面对的辐射检测器34a，34b，辐射检测器34a，34b比如为布置成收集扫描光束的光传感器元件或光传感器元件的阵列。如果扫描辐射束R通过相应的光束成形/导引装置被正确地引导至每个扫描平面/从每个扫描平面被正确地引导，则可以使用用于将扫描辐射束R发射在扫描平面A和扫描平面B两者上的单个辐射源以及布置成从扫描平面A和扫描平面B两者收集扫描光束R的单个辐射检测器。

根据优选实施方式，两个准直光源30a、32a和30b、32b用于产生沿着物品行进轴线(图2中的轴线Z)分隔7.8mm的距离的两个独立的扫描平面A、B。两个高分辨率光学线性阵列34a、34b被定位成与光源相对使得可以测量由穿过物品所产生的阴影，每个线性阵列由640个元素(像素)构成，其中，密度为8像素/mm。两个光学线性阵列以其最大速度(例如，128μs的采样周期)从第一个像素顺序扫描至最后一个像素，以便创建表示物体形状以及物体沿着X轴线和Y轴线的位置的两个高分辨率图像。

由于两个扫描平面A、B彼此独立，因此两个扫描平面A、B可以以任何可能的相互取向放置。在最常见的构型中，两个扫描平面A、B被旋转间隔开90度，以便获得待测量物品的两个正交视图。

控制单元40联接至第一检测装置和第二检测装置的每个辐射源30a、30b和每个辐射检测器34a、34b。控制单元40布置成用于控制LED光源元件30a、30b的激活，例如用于控制扫描辐射的连续发射。控制单元40还布置成用于控制光传感器元件34a、34b的激活，例如用于对以预定扫描速率进行的扫描辐射的检测进行控制。每个像素(传感器元件的阵列)处的扫描辐射的检测被转换成如以下将详述的在处理单元24处被实时处理的电信号。具体地，由每个辐射检测器34a、34b检测到的辐射量向处理单元24提供了反映检测到的物品W在每个样本的相应的扫描平面A、B上的横截面的投影的电信号。

扫描平面A、B在已知距离“d”处的位置允许处理单元24根据物品行进该距离所需的测量时间来计算物品W的速度，如下面将详述的那样。扫描平面A、B在已知距离“d”处的位置还允许独立于物品行进速度来测量每个物品W的长度及可能的体积，如下面将详述的那样。

穿过检测站20的物品W随着该物品W从第一检测装置22a的第一扫描平面A移动至第二检测装置22b的第二扫描平面B时而被实时地追踪，并且在预定采样周期内在每个扫描平面A、B处生成有一个或更多个样本。样本是在检测装置检测到在传感器元件处接收到部分辐射时，即当物品行进通过扫描平面时由对通道进行扫描的检测装置所拍摄的图像，其中，物品行进通过扫描平面导致对由源元件发射的辐射的部分遮蔽。与物品相关的样本的数量乘以采样周期是在一对检测装置22a、22b中的一个检测装置处检测到的物品的时间长度。

由于对于每个物品W而言前缘和后缘都被追踪，因此在下面的描述中，“Tl”用于指示物品前缘(前部)行进距离“d”所花费的采样周期的数量，并且“T2”用于指示物品后缘(尾部)行进相同距离所花费的采样周期的数量。采样周期在本文中被用作装置的一种计时方式。

当物品W穿过每个扫描平面A、B时分别针对物品W的前(前部)缘、后(尾部)缘而言，通过应用公知的经典物理关系，即，通过用先验确定的两个扫描平面之间的已知距离“d”分别除以物品W的前(前部)缘和后(尾部)缘行进该距离所花费的时间来实时计算每个物品的第一行进速度和第二行进速度。

平均速度是根据参照物品的前缘计算的物品的第一行进速度和参照物品的后缘计算的物品的第二行进速度来计算的。

瞬时长度是基于在扫描平面B处检测到的物品的时间长度根据在物品穿过扫描平面B处的第二检测装置时针对物品的前缘所计算的第一行进速度来计算的。

此外，平均长度是基于在扫描平面B处检测到的物品的时间长度根据平均行进速度来计算的。

在物品行进穿过扫描平面B处的第二检测装置所使用的时间内参照物品的前缘计算的物品的第一行进速度与参照物品的后缘计算的物品的第二行进速度之间之差也表示物品穿过检测站20的加速度或减速度。

第一行进(或初始)速度、第二行进(或最终)速度以及平均速度的表达式、加速度(减速度)的表达式、瞬时和平均长度的表达式、以及物品的体积的表达式如下：

(前缘的)第一(初始)行进速度：

(后缘的)第二(最终)行进速度：

平均速度(第一行进速度与第二行进速度之间的平均值)：

加速度/减速度：

(扫描平面A处的)瞬时长度：

(扫描平面B处的)瞬时长度：

平均长度：

体积：

其中：

-d是扫描平面A与扫描平面B之间的距离；

-T1和T2分别是物品的前缘、后缘行进距离“d”所花费的采样周期的数量；

-L1和L2分别为物品穿过扫描平面A、扫描平面B所花费的采样周期的数量，其分别表示物品在穿过扫描平面A、扫描平面B时所检测到的长度(以L_A、L_B指示)；

-p是采样周期的持续时间；

-X_面积和Y_面积分别是通过对行进穿过第一检测装置和第二检测装置的物品在每个横截面处的检测到的阴影进行积分而获得的物品的面积。

假设物品的长度大于扫描平面A与扫描平面B之间的距离“d”，则在正常情况下物品在从扫描平面A移动至扫描平面B时的追踪如下。物品W到达检测站20并且物品W的前缘穿过平面A，接着物品W的前缘穿过平面B，然后物品W的后缘离开平面A，并且最后后缘离开平面B。

在实际操作中，沿着通道自由地行进的物品的行为可能偏离上述理论场景，因此需要对此提出解决方案以提供有效的分拣系统。

例如，需要处理比扫描平面之间的距离更短的物体，这是由于设计需要或者由于所述物品是与待处理的物品混合的意想不到的物品。

要考虑的另一操作条件是由于给送装置引起的物品的偏置以及随之发生的物品减速或加速而可能会发生的操作条件。可能的是，在平面A处检测到的两个物品彼此非常靠近或者甚至接合以在所述两个物品穿过平面B时形成一个组合物体。通过在组合的物体穿过平面B之前检查物体在扫描平面A处计算出的瞬时长度来评估两个(或更多个)物品形成组合物体的条件。在所述瞬时长度大于“d”并且前一物品尾部还没有穿过扫描平面B的情况下，于是检测到两个已接合的物品。也可能的是，两个物品彼此非常靠近或甚至接合以在所述两个物品穿过平面A和平面B两者时形成一个组合物体。也可能是相反的，形成组合物体的两个非常靠近或已接合的物品由于前一物品的加速度而在平面A处被分离并且在平面B处被检测为单独的物品。

由两个扫描平面上的事件驱动的状态机被设计为解决以上不同的可能性并且被设计为确保对可能会影响正确测量的可能错误进行处理，所述不同的可能性例如为短于预期标称长度的物品被识别并被正确地分拣，或者平面A上的两个物品非常靠近或在平面B上接合为一个物体，或者平面A处的两个非常靠近或已接合的物品在平面B处分离。

在下面的段落中参照图4以及图5a至图5c进一步公开了根据本发明的方法。

图4示出了使用处理单元24追踪物品在扫描平面内的运动的状态图，其适用于接合在一起或分离的单个物品或两个物品行进通过检测站的情况。

采样周期的数量T1和T2通常用在图4的状态图中。图5a至图5c是示意性地表示了在图4中识别的状态下物品行进穿过检测站的图，其中，下一个状态由根据物品的前缘和/或后缘的箭头指示。在下面的描述中，当涉及第一物品时，每个物品在其行进通过检测站时所花费的采样周期的数量将被指示为T1’和T2’，当涉及第二物品时，每个物品在其行进通过检测站时所花费的采样周期的数量将被指示为T1”和T2”，等等。

以下讨论正常工作条件。该示例性操作条件在图5a的图中示意性地描绘，在图5a中绘制了两个连续物品W1和W2在扫描平面A与扫描平面B之间的行进。

在状态100中，在接纳任何物品之前，处理单元处于空闲状态，其中，时间变量T1和T2被重置或清除。

当在第一检测装置的平面A处检测到第一物品W1的前缘时，处理单元移动至状态200，并且处理单元例如通过使第一时间计数器——即与物品的前缘相关联的时间计数器——递增来开始测量样本的数量T1’。

假设预期物品的标称长度大于扫描平面A与扫描平面B之间的距离“d”，当在平面A处检测到后缘之前在第二检测装置的平面B处检测到第一物品W1的前缘时，处理单元存储样本的数量T1’并且移动至状态300，在该状态下，处理单元等待物品W1的后缘穿过平面A。

当物品W1的后缘离开平面A，即，物品已经确实离开第一检测装置时，处理单元移动至状态400并且处理单元例如通过使第二时间计数器——即，与物品的后缘相关联的时间计数器——递增来开始对样本的数量T2’进行计数。

如果物品W1的后缘离开平面B，即，物品已经确实离开第二检测装置，则处理单元存储样本数量T2’的值，并且移动至状态100，从而等待另一物品。

替代性地，如果在平面B处检测到第一物品W1的后缘之前在检测装置的平面A处检测到第二物品W2的前缘，则在两个物品(W1，W2)以比分隔两个检测装置(扫描平面A和扫描平面B)的距离更靠近的距离行进通过检测站的情况下处理单元移动至状态500。在该状态下，处理单元例如通过使第一时间计数器递增同时仍然使针对第一物品W1的第二时间计数器递增来对涉及第二物品W2的样本数量T1”开始计数。

如果第一物品W1的后缘在此时离开平面B，即，第一物品已经确实离开第二检测装置，则处理单元存储样本数量T2’并且移动至状态200，从而使针对第二物品W2的第一时间计数器递增T1”。

当检测到一系列分离的物品时，以上公开的状态100、200、300、400、500以及返回至状态200之间的状态机的发展变化表示本发明的装置的正常操作。

下面讨论两个(或更多个)物品形成组合物体的操作条件。该示例性操作条件在图5b的图中被示意性地描绘，在图5b中绘制了两个连续物品W1和W2在扫描平面A与扫描平面B之间的行进。

在状态500处，如果第二物品W2的后缘离开平面A，即，物品已经确实离开第一检测装置，并且第二物品W2非常靠近或已接合至第一物品W1，则处理单元移动回到状态400，并且重新开始对样本的数量T2，现在为T2”进行计数。

在前述公开的状态100、200、300、400、500之间的状态机的发展变化表示本发明的装置当在检测站处呈现两个非常靠近或已接合的物品时的操作，在该具体实施方式中，当以不同速度行进的两个物品在第一扫描平面A处分离，但在到达第二扫描平面B之前非常靠近或已接合，由此不能在所述第二扫描平面B处再检测到第一物品的后缘和第二物品的前缘。

在已知非常靠近或已接合的物品的行进速度和长度的情况下，基于可以沿着通道甚至在检测站的下游准确地追踪物品的装置的属性，非常靠近或已接合的物品的出现由处理单元24根据布置为尽可能地解决接合状态的特定算法来处理。

当彼此非常靠近或已接合的物品出现在第一检测装置和/或第二检测装置的前面使得检测到组合物体时，组合物体的至少瞬时全长被处理单元24根据前缘穿过两个扫描平面A和B的第一行进速度以及组合物体穿过扫描平面B所花费的时间而计算出。当组合物体的瞬时长度达到预期物品的预定标称长度时，装置将物品的计数增加一，并且将该位置记录为虚拟物品的后缘。虚拟物品被作为单个物品进行处理，并且处理单元24向处置装置18发出控制信号，使得虚拟物品被引导至相应的隔室。虚拟物品所分配至的批次被标记为仍待验证。该过程可以继续下去直到组合物体的瞬时长度再次达到预期物品的标称长度为止，由此该装置再次将物品的计数增加一，并且将该位置记录为第二虚拟物品的后缘等等。当在扫描平面B处检测到组合物体的后缘的实际检测时，处理单元24检查所计算的物体的全长是否是物品的所述预定标称长度的倍数。在肯定的情况下，虚拟物品所已经被分配至的批次被验证。在否定的情况下，即，在组合物体的全长不是标称长度的倍数的情况下，处理单元24不能确定有多少预期物体接合为组合物体以及/或者不能确定具有不同长度的物品在组合物体中所处的位置。然后，处理单元24发出控制信号，使得虚拟物品所已经被分配至的批次被拒绝。

这使得装置能够以更高的分拣速度运行并且与现有技术的系统相比能够正确地分拣更多批次的物品。

下面讨论检测比预期标称长度短的物品的操作条件。该示例性操作条件在图5c的图中被示意性地描绘，在图5c中，绘制了三个连续的物品W1、W2和W3在扫描平面A与扫描平面B之间的行进。

在状态500处，如果第二物品W2短于分隔两个检测装置(扫描平面)的距离，则处理单元移动至状态600，从而使分别针对第二物品W2和第一物品W1而言的第一计数器和第二计数器(即，T1”和T2’)两者仍然递增。

当第一物品W1的后缘离开平面B，即第一物品已经确实离开第二检测装置时，处理单元存储样本数量T2’并且移动至状态700，从而使针对第二物品的第一时间计数器递增T1”以及使针对第二物品的第二时间计数器递增T2’。

如果在状态200中在平面A处检测到第一物品W1的后缘之后，在第二检测装置的平面B处检测到第一物品W1的前缘，则处理单元也达到状态700。

状态700表示短的物品W2(即，其长度比其它物品的长度短并且比扫描平面之间的距离短的物品)在第一检测装置与第二检测装置之间行进。

当在第二检测装置的平面B处检测到第二物品W2的前缘时，处理单元存储样本数量T1”并且移动至状态400，在状态400中，处理单元例如通过使第二时间计数器递增而继续对样本数量T2”进行计数。

如果在检测装置的平面A处检测到另一物品W3的前缘，则处理单元移动至状态800，从而使分别针对第三物品W3和第二物品W2而言的第一计数器和第二计数器(即，T1”’和T2”)两者仍然递增。

当在第二检测装置的平面B处检测到另一物品W3的前缘时，处理单元从状态800移动至状态500并且同时存储样本数量T1”’。

上面公开的状态100至状态800之间的状态机的发展变化表示当检测到一系列分离的物品时本发明的装置的操作，其中，物品比其它物品短并且比扫描平面之间的距离短。

状态500至状态800处的情况可以考虑到短物品是缺陷物品、即该短物品在预期标称长度的公差范围之外并应丢弃(或包括该短物品的批次应被拒绝)的情况，或者短物品是应收集在收集装置的不同缓冲隔室中的待分拣的不同类型的物品(例如，从不同的给送装置供给)的情况。

图4的状态图考虑到根据物品的长度及物品的相互距离而可能发生的任何可能性。

总之，根据本发明的装置和方法有利地允许实时(即时)计算每个物品的初始速度和最终速度以及瞬时长度。基于穿过距离“d”(穿过扫描平面A、扫描平面B)的物品的前缘/后缘的行进时间来计算初始/最终速度。基于物品的前缘的计算出的速度(在物品已到达扫描平面B的情况下)和物品行进通过扫描平面所花费的时间来计算瞬时长度。扫描平面B处的瞬时长度可以随着物品行进穿过第二检测装置而由处理单元24渐进地计算。

此外，根据本发明的装置和方法允许在每个物品已经完全穿过检测站之后计算每个物品的平均速度和长度。基于物品的前缘和后缘均穿过距离“d”(穿过扫描平面A、扫描平面B)的行进时间计算平均速度。在已知物品离开检测站时的平均行进速度的情况下通过基于计算出的平均速度而将在扫描平面B处检测到的物品的时间长度转换成距离来计算出平均长度。

物品的计数由处理单元24在物品(或组合物体)已穿过第一检测装置和第二检测装置两者之后，即，一旦物品/组合物体已经行进穿过扫描平面B——这通过检测物品/组合物体的后缘而进行检测——获得。若物体的确定长度对应于物品的标称长度，则计数为单个物品。若物体的确定长度对应于物品的标称长度的倍数，则计数为相对应的多个物品。

将长度(沿着Z轴线的位置)与来自检测装置的信息相组合，可以在每个采样周期(例如，在当前优选实施方式中为128μs)下在物品移动穿过扫描平面的同时实时提取有关物品几何特征的以下信息：-穿过X轴线和Y轴线的实际位置

-穿过X轴线和Y轴线的最小宽度和最大宽度

-物品的X轴坐标和Y轴坐标

-物品的长度

-物品在平面A上的横截面面积

-物品在平面B上的横截面面积

-物品的重心(假设物品由均质材料制成)

-物品的体积

-物品的速度(初始、最终、平均)

-物品的加速度/减速度

非常高的采样频率是装置高性能的关键，该装置具有针对速度高达2.5m/s的物品而言的在X轴线和Y轴线上的由所使用的线性阵列所规定的精度(125μm)以及在Z轴线上的在1mm内的精度。

在包括于本发明的范围内的更一般的术语中，可以使用物品的与其前缘和后缘不同的第一参照部段和第二参照部段来实现根据本发明的用于对物品进行检测和计数的方法。例如，物品的第一参照部段和第二参照部段可以具有分隔开预定距离且适于被图像识别系统检测到的标记，该预定距离具有相对于物体的全长的确定比例，使得已知所述距离就将允许计算出物体的全长。

此外，可以使用附加的扫描平面来实现对彼此接合的物品的更复杂的情况进行检测，并且使得能够计算详细的行进速度曲线而不是平均速度。

当整个的物品离开检测站20时，物品在空间中沿着X/Y两个轴线的位置已被确定，并且物品的速度和加速度也已被确定。通过该可实时获得的信息，可以以毫米数量级的精度预测物品在不久之后所处的位置，这允许执行如下相当独特的操作：

-对具有2mm至120mm之间的长度以及0.3m/s至3m/s之间的行进速度的物品进行计数和处理；

-对多个接合件进行计数和处理；

-拒绝几何特征超出范围的物品；

-拒绝具有良好几何特征但错误物理位置的物品；

-当物品处于检测站下游的期望位置时产生触发信号，用于控制任何下游致动装置，该致动装置比如为用于使物品在缓冲收集单元的不同隔室之间转向的处置装置；

-根据物品的实际位置来调整下游处置装置的位置和行程；

-通常通过补偿与转向装置的机械部件的惯性相关联的任何机械延迟准确地驱动下游处置装置以执行喷射、分批或分选操作。

有利地，根据本发明的装置实现了每分钟约1500个被正确地划分的物品的分拣率。

处理单元包括用于执行所公开的方法的基于软件的控制器。

因此，本发明还涉及一种计算机程序，特别是存储在信息载体中或由信息载体传送的计算机程序，该计算机程序被设置成当在处理单元上运行时执行本发明的方法。信息载体可以是能够存储和/或传送程序的任何实体或设备。例如，载体可以是物理存储器产品比如ROM存储器、RAM存储器，或者载体可以是可以通过无线电信号或通过其它方式例如通过广域网下载而传输通过电或光物理连接器的电信号或光信号。

应当清楚的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，与仅通过非限制性示例的方式描述和说明的内容相比，实施方式和实施细节可以在宽的范围内改变。

Claims (26)

1.一种用于对物品(W)进行检测和计数的方法，所述方法包括下述步骤：

-提供检测装置(22a、22b)，所述检测装置(22a、22b)沿着用于所述物品(W)的通道(16)布置，所述检测装置(22a、22b)适于在所述通道(16)的横截面处建立至少一个扫描辐射束(R)；

-传递所述物品(W)经过所述检测装置(22a、22b)，所述检测装置(22a、22b)在感测到所述扫描辐射束(R)的至少部分中断时检测物品(W)；以及

-获得通过所述通道(16)的所检测的物品(W)的计数，

其特征在于，所述检测装置(22a、22b)包括以沿着所述物品(W)的行进方向(Z)彼此相距一预定距离(d)的方式布置的第一检测装置(22a)和第二检测装置(22b)，所述第一检测装置(22a)和所述第二检测装置(22b)分别在所述通道(16)的对应横截面处的第一扫描平面(A)和第二扫描平面(B)上建立相应的扫描辐射束(R)，并且

所述方法包括：

-传递物品(W)经过所述第一检测装置(22a)和所述第二检测装置(22b)；

-在每个扫描平面(A、B)处检测所述物品(W)的至少第一预定参照部段；

-基于所述物品(W)的所述至少一个参照部段在所述第一扫描平面(A)与所述第二扫描平面(B)之间行进所述预定距离(d)所使用的时间来计算每个物品(W)的行进速度；

-至少在所述第一扫描平面(A)和所述第二扫描平面(B)中的一者处检测所述物品(W)的与所述第一参照部段分离的至少第二预定参照部段；以及

-通过根据所计算出的行进速度计算所述物品(W)的长度以及通过计算所述物品穿过所述第一扫描平面(A)和所述第二扫描平面(B)中的所述至少一者所使用的时间来获得所述物品(W)的计数。

2.根据权利要求1所述的方法，包括在每个扫描平面(A、B)处检测每个物品(W)的所述第一参照部段和所述第二参照部段，并且基于所述物品(W)的所述第一参照部段在所述第一扫描平面(A)与所述第二扫描平面(B)之间行进所述预定距离所使用的时间来计算所述物品(W)的第一行进速度，并且基于所述物品(W)的所述第二参照部段在所述第一扫描平面(A)与所述第二扫描平面(B)之间行进所述预定距离所使用的时间来计算所述物品(W)的第二行进速度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，检测所述物品(W)的第一预定参照部段和第二预定参照部段包括检测每个物品(W)的前缘和后缘。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，计算每个物品(W)的长度包括基于所述物品(W)行进穿过所述第一扫描平面(A)和所述第二扫描平面(B)中的一者所使用的时间根据所述第一行进速度计算瞬时长度。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，计算包括多个接合物品(W1、W2)的组合物体的瞬时长度，并且每当所述组合物体的所述瞬时长度达到预期物品或多个物品的预定标称长度时获得虚拟物品的计数，所述方法还包括检查所述组合物体的所计算的全长是否为所述预定标称长度的倍数，由此在肯定的情况下虚拟物品的计数被验证，否则虚拟物品的计数不被验证。

6.根据权利要求2至5中的任一项所述的方法，其中，每个物品(W)的平均速度被确定为所述物品(W)的所述第一行进速度与所述第二行进速度之间的平均值。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，计算每个物品(W)的长度包括基于所述物品(W)行进穿过所述第一扫描平面(A)和所述第二扫描平面(B)中的一者所使用的时间根据所述平均速度来计算平均长度。

8.根据权利要求2至7中的任一项所述的方法，其中，每个物品(W)的加速度或减速度被确定为在所述物品(W)行进穿过所述第一扫描平面(A)和所述第二扫描平面(B)中的一者所使用的时间内所述物品(W)的所述第一行进速度与所述第二行进速度之差。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第一检测装置(22a)和所述第二检测装置(22b)包括各自的辐射源(30a、30b)和各自的辐射传感器(34a、34b)，所述辐射源(30a、30b)布置成用于将扫描辐射束(R)发射在相应的扫描平面(A、B)上，所述辐射传感器(34a、34b)面向对应的所述辐射源(30a、30b)并且布置成用于感测所述相应的扫描平面(A、B)上的对应的所述扫描辐射束(R)，所述方法优选地包括同时激活所述第一检测装置(22a)的辐射源(30a)和所述第二检测装置(22b)的辐射源(30b)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一检测装置(22a)的辐射源(30a)和所述第二检测装置(22b)的辐射源(30b)均始终处于开启状态。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第一扫描平面(A)上的扫描辐射束(R)和所述第二扫描平面(B)上的扫描辐射束(R)相互正交。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述辐射束(R)是光束。

13.一种用于对物品(W)进行检测和计数的装置，所述装置包括：

-检测站(20)，所述检测站(20)包括检测装置(22a、22b)，所述检测装置(22a、22b)沿着用于所述物品(W)的通道(16)布置，所述检测装置(22a、22b)适于在所述通道(16)的横截面处建立至少一个扫描辐射束(R)，并且适于在感测到所述扫描辐射束(R)的至少部分中断时检测物品(W)；以及

-处理装置(24)，所述处理装置(24)构造成用于获得通过所述通道(16)的所检测的物品(W)的计数，

其特征在于，所述检测装置(22a、22b)包括以沿着所述物品(W)的行进方向(Z)相距一预定距离(d)的方式布置的第一检测装置(22a)和第二检测装置(22b)，所述第一检测装置(22a)和所述第二检测装置(22b)分别在所述通道(16)的对应横截面处的第一扫描平面(A)和第二扫描平面(B)上建立相应的扫描辐射束(R)，并且

所述处理装置(24)构造成用于在每个扫描平面(A、B)处检测所述物品(W)的至少第一预定参照部段，并且构造成用于基于所述物品(W)的所述至少一个参照部段在所述第一扫描平面(A)与所述第二扫描平面(B)之间行进所述预定距离所使用的时间来计算每个物品(W)的行进速度，

所述处理装置(24)还构造成用于至少在所述第一扫描平面(A)和所述第二扫描平面(B)中的一者处检测所述物品(W)的与所述第一参照部段分离的至少第二预定参照部段；并且还构造成用于通过根据所计算出的行进速度计算所述物品(W)的长度以及通过计算所述物品穿过所述第一扫描平面(A)和所述第二扫描平面(B)中的所述至少一者所使用的时间来获得所述物品(W)的计数。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述处理装置(24)构造成用于在每个扫描平面(A、B)处检测每个物品(W)的所述第一参照部段和所述第二参照部段，并且构造成用于基于所述物品(W)的所述第一参照部段在所述第一扫描平面(A)与所述第二扫描平面(B)之间行进所述预定距离所使用的时间来计算所述物品(W)的第一行进速度，并且基于所述物品(W)的所述第二参照部段在所述第一扫描平面(A)与所述第二扫描平面(B)之间行进所述预定距离所使用的时间来计算所述物品(W)的第二行进速度。

15.根据权利要求13或14所述的装置，其中，所述第一预定参照部段和所述第二预定参照部段分别是所述物品(W)的前缘和后缘。

16.根据权利要求14或15中的任一项所述的装置，其中，所述处理装置(24)构造成用于基于所述物品(W)行进穿过所述第一扫描平面(A)和所述第二扫描平面(B)中的一者所使用的时间根据所述第一行进速度计算瞬时长度。

17.根据权利要求13至16中的任一项所述的装置，其中，所述处理装置(24)构造成用于计算包括多个接合物品(W1、W2)的组合物体的瞬时长度，并且构造成用于每当所述组合物体的所述瞬时长度达到预期物品或多个物品的预定标称长度时获得虚拟物品的计数，所述处理装置(24)还构造成用于检查所述组合物体的所计算的全长是否为所述预定标称长度的倍数，由此在肯定的情况下所述处理装置(24)构造成用于验证虚拟物品的计数，否则所述处理装置(24)构造成用于不验证虚拟物品的计数。

18.根据权利要求14至17中的任一项所述的装置，其中，所述处理装置(24)构造成用于将每个物品(W)的平均速度确定为所述物品(W)的所述第一行进速度与所述第二行进速度之间的平均值。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述处理装置(24)构造成用于基于所述物品(W)行进穿过所述第一扫描平面(A)和所述第二扫描平面(B)中的一者所使用的时间根据所述平均速度计算每个物品(W)的平均长度。

20.根据权利要求14或15中的任一项所述的装置，其中，所述处理装置(24)构造成用于将每个物品(W)的加速度或减速度确定为在所述物品(W)行进穿过所述第一扫描平面(A)和所述第二扫描平面(B)中的一者所使用的时间内所述物品(W)的所述第一行进速度与所述第二行进速度之差。

21.根据权利要求13至20中的任一项所述的装置，其中，所述第一检测装置(22a)和所述第二检测装置(22b)包括各自的辐射源(30a、30b)和各自的辐射传感器(34a、34b)，所述辐射源(30a、30b)布置成用于将扫描辐射束(R)发射在相应的扫描平面(A、B)上，所述辐射传感器(34a、34b)面向对应的所述辐射源(30a、30b)并且布置成用于感测所述相应的扫描平面(A、B)上的对应的所述扫描辐射束(R)，所述第一检测装置(22a)的辐射源(30a)和所述第二检测装置(22b)的辐射源(30b)优选地被同时激活。

22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述第一检测装置(22a)的辐射源(30a)和所述第二检测装置(22b)的辐射源(30b)均始终处于开启状态。

23.根据权利要求13至22中的任一项所述的装置，其中，所述第一扫描平面(A)上的扫描辐射束(R)和所述第二扫描平面(B)上的扫描辐射束(R)相互正交。

24.根据权利要求13至23中的任一项所述的装置，其中，所述辐射束(R)是光束。

25.一种计算机程序，特别是存储在信息载体中或由信息载体传送的计算机程序，所述计算机程序包括程序代码，所述程序代码设置成执行根据权利要求1至12中的任一项所述的用于对物品进行检测和计数的方法。

26.一种用于分拣物品(W)的系统，所述系统包括：

-给送装置(12)，所述给送装置(12)用于供给物品(W)；

-收集装置(14)，所述收集装置(14)用于分批聚集物品(W)，所述收集装置(14)布置在所述给送装置(12)的下游；

-通道(16)，所述通道(16)位于所述给送装置(12)与所述收集装置(14)之间；

-用于对物品进行检测和计数的装置，所述装置包括：

-检测站(20)，所述检测站(20)包括检测装置(22a、22b)，所述检测装置(22a、22b)沿着用于所述物品(W)的所述通道(16)布置，所述检测装置(22a、22b)适于在所述通道(16)的横截面处建立至少一个扫描辐射束(R)，并且适于在感测到所述扫描辐射束(R)的至少部分中断时检测物品(W)；以及

-处理装置(24)，所述处理装置(24)构造成用于获得通过所述通道(16)的所检测的物品(W)的计数；以及

-处置装置(18)，所述处置装置(18)布置在所述检测站(20)的下游并且响应于所述处理装置(24)，所述处置装置(18)用于将物品(W)分批分拣至所述收集装置(14)，

其中，所述用于对物品进行检测和计数的装置是根据权利要求13至24中的任一项所述的装置。