CN114025889B - 从表面上拾取物体的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于从表面上拾取物体的装置和方法，物体在表面上的分布保持相同，其中，确定物体在表面上的位置，并且其中，根据确定的位置，集中控制多个拾取器以从表面上拾取自由物体，并且将相互重叠的物体留在表面上。

Description

从表面上拾取物体的装置和方法

技术领域

本发明涉及从拾取表面上拾取物体。

背景技术

从拾取表面上自动拾取物体通常是已知的，并且用于，例如，从废物流中选择物体。将物体从废物流中拣出，以便对物体进行重复利用，以免对环境带来负担。通常，对位于拾取表面上的物体进行扫描以确定物体在拾取表面上的位置。随后，控制拾取器对选定的物体进行拾取，并且例如，根据材料类型对所选定的物体进行分类以用于重复利用。例如在EP2658691中已知这样的拾取方案。现有技术的这种拾取方案尤其适用于具有各种形状和大小的物体的自动拾取。

虽然已知的拾取方案为物体的拾取提供了好处，但是这种拾取方案的投资收益率低。也就是说，这种拾取装置的投资成本与该装置的产出(throughput)相比往往太高。

此外，已知的拾取方案的缺点是，分类精度不足以获得用于重复利用的期望纯度，例如用于金属废料的重复利用，诸如混合金属料(Zorba)或铝废料。

由于收益率低，在实践中，将特定的废物流从高工资国家运往低工资国家以进行人工分类(手工挑选)。在上述拾取方案对环境产生的所有不利影响中，特别是由于将废物流出口到低工资国家以及将有剩余价值的分类物体进口到高工资国家的运输过程中产生的排放。

发明内容

本发明设想了一种用于以提高的效率和收益率从表面上拾取物体的方法，利用该方法，在保持所述优点的同时，可以抵消所述缺点。特别是，本发明设想了一种能够以对环境更友好以及更有经济效益的方式对废物流进行处理的方法，并且该方法至少可以与低工资国家的人工分类进行竞争，并且更具体地说，该方法投资少。

为此，本发明提供了一种用于从表面上拾取物体的方法，物体在表面上的分布保持相同，其中，确定物体在表面上的位置，并且其中，根据确定的位置，集中控制多个拾取器以从表面上拾取自由物体，并且将相互重叠的物体留在表面上。

将相互重叠的物体留在拾取表面上，可以对物体在拾取表面上的确定位置受到的干扰进行抵消。因此，可以减少下次拾取操作失败的几率。因此，特别是通过对多个拾取器的集中控制，可以获得低投入，并且可以以高精度对待拾取的物体进行拾取。此外，通过集中控制，可以避免使用具有反馈的复杂传感器来检测对物体确定位置的干扰的必要性。因此，可以采用有经济效益的方法以高产出从表面上拾取物体。

当控制多个拾取器将相互邻接的物体留在表面上时，这可以进一步对物体在拾取表面上的确定位置受到的干扰进行抵消。

当控制多个拾取器仅拾取围绕如下的自由物体时，即自由物体周围具有最小自由周边区域，特别是从自由物体的周边投影在表面上的最小自由周边区域，该最小自由周边区域在5-50mm之间，优选地在10-40mm之间，并且更优选地在20-30mm之间，拾取器可以对物体进行准确地拾取，并且可以获得高产出。

当对多个拾取器进行集中控制以无目的地执行命令时，可以使用相对简单的拾取器。特别是当多个拾取器中的每个拾取器不知道其绝对空间位置时，可以避免拾取器设置有相对复杂的、反馈真实空间位置的传感器的必要性。因此，通过多个相对便宜的拾取器，能够以特别有经济效益的方式以高产出来实现从表面上拾取物体的方法。

当在主/从配置中对拾取器进行集中控制时，其中，拾取器的从配置被限制为被动反馈，可以实现相对简单并且具有高成本效益的拾取过程。因此，限制为被动反馈的拾取器在命令执行期间不能进行干扰以调整拾取操作。然而，通过拾取器的被动反馈，可以获得反馈，例如关于命令的执行、关于拾取操作是否成功，或者关于拾取器中的用于确定待拾取物体的质量的内力的反馈。

通过对物体进行3D扫描，特别是红外3D扫描，由此根据3D扫描来确定物体在表面上的高度图，可以对表面和位于其上的物体之间进行相对简单地区分。这可以抵消由污染物，诸如表面上的污渍和涂抹，对物体在表面上的位置确定带来的干扰。此外，高度图中的急剧过渡可以有利地指示分布在表面上的物体之间存在相互重叠，因此有利于自由物体的拾取。

当分布在表面上的物体对表面的覆盖程度在该表面面积的10％-40％的范围内时，并且特别是至少为表面面积的15％时，并且特别是不超过表面面积的30％时，物体可以覆盖表面的相对大的部分，同时可以保证至少一部分物体与表面上的其他物体保持距离。以这种方式，可以实现相对高的产出，并且可以对表面上的可用空间进行有效地利用以用于处理废物流。在本申请的上下文中，覆盖程度作为物体对表面覆盖的度量，特别是被物体覆盖的表面的百分比。

当表面上至少40％的物体具有重叠位置时，优选地至少为60％，并且特别是表面上少于90％的物体具有重叠位置时，在表面上分布的物体可以实现高覆盖程度，并且因此可以实现高产出。有利地，表面上至少10％的物体处于自由状态，从而可以保证自由物体的拾取。

通过控制拾取器优先地从表面上拾取相对于其他物体而言相对大的自由物体，可以实现单位时间收益率的增加。换句话说，在优先拾取相对大的自由物体时，单位时间内拾取的体积增加，并且因此，有成本效益地完成工作。

当基本上均匀的磁场和载有物体的表面相对于彼此移动时，使得基本上均匀的磁场在位于表面上的铁磁性物体中激发磁矩，同时物体在表面上的分布保持相同，铁磁性物体可以被磁化，同时抵消对表面上的物体的分布的干扰。特别是，铁磁性物体可以与非铁磁性物体连接或者形成为非铁磁性物体的一部分。因此，例如，在Zorba或铝废料的流中，铁磁性杂质，诸如铁和钢合金，可以在基本上为铝的物体上和/或之中呈现。当观测到激发磁矩的至少一个分量时，可以对铁磁性物体和/或具有铁磁性杂质的非铁磁性物体进行相对简单地识别。所述分量尤其是与基本上均匀的磁场方向平行。明显的是，所观测到的激发磁距不必局限于所提到的分量。以这种方式，在例如Zorba或铝废料的分类期间，可以相对简单地避开铁磁性物体和/或具有铁磁性杂质的非铁磁性物体，和/或如果需要，可以将这些物体进行拾取并移除。

有利地，基本上均匀的磁场可以在相对移动方向上延伸。优选地，基本上均匀的磁场沿着表面平行地延伸。巧妙地(Elegantly)，基本上均匀的磁场和载有物体的表面沿着彼此移动，例如，物体在输送表面上沿着磁体在输送方向上移动。

当基本上均匀的磁场包括小于200mT/m的磁场强度梯度时，例如小于100mT/m或小于50mT/m，可以在铁磁性物体中激发磁矩，同时抵消颗粒沿该梯度的移动。这可以进一步促进物体在表面上的分布保持相同。

通过使用相对较弱的基本上均匀的磁场，特别是小于100mT的磁场强度，例如小于50mT或小于25mT的磁场强度，可以在铁磁性物体中激发磁矩，同时在实际中，对于废物流中的物体，其中最小的部分，例如筛选的筛分粒度小于20mm的部分，其通过磁场引力产生的移动可以被阻止。这可以又进一步有利于物体在表面上的分布保持相同。

有利地，根据观测到的磁矩来确定铁磁性物体的位置和/或尺寸。可以借助于传感器设备来观测磁矩，该传感器设备可以包括一个或多个磁场传感器，特别是霍尔传感器和/或诸如拾波线圈的电感式传感器。

霍尔传感器通常测量磁场的一个分量，而拾波线圈通常测量这种分量的时间导数。在本发明的上下文中，拾波线圈的优点是基本上只测量场的变化，所述场的变化例如是由磁化的铁颗粒的通过而引起的。霍尔传感器的一个优点是噪声水平相对较低。明显的是，这两种类型的传感器在原理上都适用于观测磁矩。

该传感器设备可以包括多个磁场传感器，每个磁场传感器具有已知的相对于彼此的相对位置，并且其中，特别地，多个磁场传感器可以形成阵列。

可以更广泛地使用这种基本上均匀的磁场，例如，在一种用于从表面上拾取物体的方法中使用，物体在表面上的分布保持相同，其中，确定物体在表面上的位置，其中，根据确定的位置，控制至少一个拾取器以从该表面上拾取物体，其中，基本上均匀的磁场和载有物体的表面相对于彼此沿着彼此移动，使得基本上均匀的磁场在该表面上的铁磁性物体中激发磁矩，同时物体在表面上的分布保持相同，其中，观测到激发磁矩的至少一个分量。所述分量尤其是与基本上均匀的磁场方向平行。明显的是，观测到的激发磁距不必局限于所述分量。

在拾取时，通过进一步控制拾取器以不接触自由周边区域内的物体，可以进一步抵消对拾取表面上的剩余物体的干扰。

在拾取时，当控制拾取器对物体相对于表面的旋转以及物体沿表面的平移进行抵消时，可以进一步抵消拾取期间对分布的干扰。特别地，当在三个预定义点处对待拾取的物体进行接合时，可以保证相对稳定的、静态地确定的接合。

在拾取物体时，当控制拾取器基本上横向于拾取表面移动时，可以实现物体保持在表面上而不被接触，这进一步减少了干扰的几率。

当表面在拾取过程中行进时，优选地沿着拾取器在输送方向上行进时，可以开始连续的废物流，因此，以相对简单的方式增加了产出。

通过对表面上剩余的物体进行重新分布，由此确定重新分布的物体在表面上的下一位置，并且由此根据确定的下一位置，再次控制多个拾取器从表面上拾取自由物体，并且将相互重叠的物体留在表面上，使得在重新分布之后，位于拾取表面上相互重叠的物体彼此保持距离。这样，可以进一步扩大产出。为此，例如，可以使用相同的多个拾取器，但是也可以控制另外的多个拾取器。

特别地，将重新分布步骤与从表面上优先地拾取相对于其他物体而言相对较大的自由物体相结合，对于提高产出可能是特别有利的。物体在表面上的联合投影通过空间填充因子来表征。以特定的填充因子填充表面的相对较小的物体(例如没有重叠)的投影，与以相同的填充因子填充相同表面的相对较大的物体的投影相比，相互之间通常具有较小的间质间隙。因此，根据这一原理，相对较大的物体在重新分布后在下一个位置上产生重叠的可能性比其他方式的情况更大。相对较大的物体在重新分布后与相对较小的物体进行重叠的机会实际上大于相对较小的物体在重新分布后与相对较大的物体进行重叠的几率。不管填充因子的组成如何，相对较小的物体实际上比相对较大的物体有更大的几率在没有重叠的相互间质间隙空间中结束。也就是说，不管投影的尺寸如何，用一个特定的填充因子共同填充表面。

有利地，根据贪心算法可以进一步优化产出。该贪心算法根据覆盖能力原理，同时考虑物体在表面上的投影面积和位于表面上的物体的凸边周长来实现。因此，可以根据以下公式对具有最大覆盖能力的自由物体进行识别：

其中，A是物体在表面上的投影面积，并且P是位于表面上的物体的凸边周长(外缘)。特别地，可以控制拾取器优先地从表面上拾取相对于其他物体而言具有相对大的覆盖能力的自由物体。以这种方式，可以又进一步提高产出。

当在输送表面上的相互分布保持相同的物体是废物流的一部分时，特别是金属废料，更特别地是Zorba流和/或铝废物流时，具有相对高的剩余价值的颗粒可以被有效地回收。因此，可以获得相对较高的投资成本收益率。技术人员将清楚，例如，打制和铸造的铝废料、青铜废料、黄铜废料、锌废料、精炼废料和铁废料也属于废物流。此外，例如，生活垃圾、塑料和其他废物流也可以通过这种方式回收利用。

当确定了物体的材料类型时，特别是金属类型或合金类别，并且在根据材料类型对拾取的物体进行分类的情况下，可以进一步提高效率和收益率。

当对剩余的物体进行上述重新分布的步骤之后，再次确定材料的类型，并且其中，通过前馈将关于先前确定的物体材料类型的数据进行传递，在重新分布之后，可以对重新分布之后的先前确定的材料类型进行再次评估和检查。因此，在对材料类型有疑问的情况下，可以将物体留在表面上。以这种方式，在重新分布之后，例如根据不同的观点，可以再次确定物体的材料类型。因此，通过至少一次重新分布的步骤结合前馈一起，可以提高材料类型确定的精度，并且可以进一步提高该方法的效率和收益率。

本发明还涉及一种拾取装置，该拾取装置包括拾取表面，该拾取表面用于将物体分布在其上，其中，该拾取装置设置有扫描器，该扫描器用于确定物体在拾取表面上的位置，其中，该拾取装置还包括多个拾取器，该多个拾取器沿着拾取表面布置，并且由控制器进行集中控制，以从拾取表面上拾取自由物体，并且将相互重叠的物体留在拾取表面上。

通过将相互重叠的物体留在拾取表面上，可以对物体在拾取表面上的确定位置受到的干扰进行抵消。因此，特别是通过对多个拾取器的集中控制，可以获得高产出，并且能够以高精度对待拾取的物体进行拾取。

当拾取装置包括进料设备时，该进料设备被配置为将物体随机地分布在拾取表面上，同时进料设备被配置为使得分布的物体在拾取表面的覆盖程度在拾取表面面积的10％-40％的范围内，并且特别是至少为拾取表面面积的15％，并且特别是不超过拾取表面面积的30％，由于随机分布和所述覆盖程度，使得至少一部分物体在拾取表面上相互重叠，从而可以实现相对高的产出，并且由此实现相对高的收益率。

当拾取装置包括用于将拾取的物体卸下的卸料部(discharge)时，可以对拾取的物体进行相对简单地分类，例如，分类到靠近拾取表面的箱子或隔间中。通过为拾取装置提供一个或多个箱子以用于接收分类的卸下的物体，可以将物体进行相对简单地分离，例如根据材料类型、金属类型和/或合金类别。以这种方式，可以相对容易地实现对分类物体的有效重复利用。

通过在主/从配置中分别设置控制器和多个拾取器，其中，拾取器可以无目的地执行来自控制器的命令，而拾取器的从配置被限制为被动反馈，具有相对便宜的“简易(dumb)”拾取器的拾取装置可以满足要求。在本申请的上下文中，“简易”拾取器被理解为意味着没有主动反馈。这就是说，“简易”拾取器本身不能进行干涉以调整拾取操作，并且不能确定拾取器各自的空间位置。此外，在本申请的上下文中，“简易”拾取器被理解为意味着它们可能确实具有被动反馈，例如，关于拾取操作成功与否的被动反馈，或待拾取物体的重量确定的被动反馈。通过对没有被正确地拾取的物体进行记录，可以将控制器规定的拾取器的移动进行调整以用于后续类似的物体。

当多个拾取器中的每一个包括能够相互独立地移动的三个指状物时，这些指状物中的每一个被配置为在不同的点处与物体接合，接合点由控制器预定义，这可以在拾取时将物体的移动和/或旋转进行抵消。这可以在拾取时抵消拾取表面上的剩余物体受到的干扰，从而减少下一个拾取操作失败的几率。例如，该控制器可以计算和/或估计待拾取的每个物体的多个量，诸如例如物体的面积和/或重心。根据这些量，可以评估物体的力学性能。通过对于不同指状物的接合点和接合力的相对大量的组合，根据这些数据以及具有类似力学性能和接合的先前的成功拾取操作的历史数据来估计成功率，可以进一步减少未来拾取操作失败的几率(机器学习)。通过这种方式，可以进一步增加用于拾取物体的产出。

当拾取表面包括在拾取期间沿着多个拾取器在输送方向上行进的输送表面时，可以进一步增加产出，这提高了投资的效率和收益率。

拾取装置可以包括用于对表面上剩余的物体进行重新分布的再分布器，特别是其中，该再分布器包括从所述输送表面到另一输送表面的过渡部，该过渡部为级联(cascade)或形成级联。因此，可以对在拾取表面上相互重叠的物体进行摇匀和/或重新分布。以这种方式，可以对物体进行重新分布，先前重叠的物体可以彼此远离，作为结果，相对简单地增加了产出。特别是当从拾取表面上优先地拾取相对于其他物体而言相对较大的自由物体时，这种重新分布的效果很好。通过优先地拾取相对较大的自由物体，在下一次分布时物体重叠的几率较小，因为大的物体具有较大的接触表面。因此，可以相对简单地又进一步增加吞吐量。

有利地，该控制器可以包括贪心算法，该贪心算法被配置为从拾取表面上优先地拾取相对于其他物体而言相对大的自由物体，特别是相对于其他物体而言具有相对大的覆盖能力的自由物体。

该拾取装置可以包括用于另一输送表面的第二扫描器和多个第二拾取器，其中，多个第二拾取器由所述控制器和/或第二控制器集中控制，以从另一输送表面上拾取自由物体，并且将相互重叠的物体留在另一输送表面上。作为结果，能够以相对简单的方式进一步增加产出。当然，拾取装置还可以包括两个以上的输送表面，其中，每个输送表面可以设置有扫描器、多个拾取器和/或控制器。以这种方式，每一次迭代都可以形成拾取装置的一个子系统。拾取装置可以包括例如至少三个子系统，例如5-10个之间的子系统，其中，每个子系统可以包括输送表面、扫描器、多个拾取器和/或控制器。

当多个拾取器为或者包括至少五个拾取器时，可以有成本效益地增加产出。有利地，多个拾取器可以包括至少五个拾取器，例如至少十个拾取器，或至少十五个拾取器，并且特别是约为二十个拾取器。例如，当从每个上述子系统的约为20个的多个拾取器开始时，拾取装置可以总共包括例如约40-200个拾取器。

通过为每个拾取器提供质量确定装置，诸如应变计或拾取器电力驱动装置，在拾取期间可以确定待拾取物体的实际质量。因此，在拾取期间，可以利用该物体的实际质量对控制器预定义的、预期的待拾取物体的质量进行检查。以这种方式，例如借助于机器学习，可以进一步提高拾取装置的精度，从而又进一步提高效率和收益率。

有利地，拾取装置可以包括具有基本上均匀的磁场的静态磁体，其中，静态磁体和拾取表面中的至少一个能够相对于另一个移动地布置，其中，拾取装置还设置有传感器设备，该传感器设备被配置为用于观测由基本上均匀的磁场在拾取表面上的铁磁性物体中激发的磁矩。特别是当拾取表面包括基本平面的，平坦的表面时。

基本上均匀的磁场可以包括小于200mT/m的磁场强度梯度，例如小于100mT/m或小于50mT/m。基本上均匀的磁场可以具有小于100mT的磁场强度，例如小于50mT或小于25mT。

当静态磁体布置在拾取表面的下方，特别是上述输送表面的下方，使得基本上均匀的磁场沿着拾取表面平行地延伸时，可以将拾取/输送表面上的物体与静态磁体之间的碰撞进行抵消。以这种方式，可以对物体在表面上分布的干扰进行抵消。

有利地，静态磁体可以被布置为使得基本上均匀的磁场基本上在输送表面的输送方向上延伸。特别地，载有物体的输送表面可以相对于在输送方向上固定布置的静态磁体移动。

通过将传感器设备布置在静态磁体上，可以实现结构紧凑的设计。有利地，该传感器设备可以包括多个磁场传感器，每个磁场传感器具有已知的相对于彼此的相对位置，并且特别是多个磁场传感器可以由此形成阵列的位置。

可以更广泛地应用这种具有基本上均匀磁场的静态磁体，例如，用于拾取装置中，该拾取装置：包括拾取表面，该拾取表面用于将物体分布在其上；扫描器，该扫描器用于确定物体在拾取表面上的位置；至少一个拾取器，该至少一个拾取器沿着该拾取表面布置，以从拾取表面上拾取物体；静态磁体，该静态磁体具有基本上均匀的磁场，其中，静态磁体和拾取表面中的至少一个能够相对于另一个移动地布置；其中，拾取装置还包括传感器设备，该传感器设备被配置为用于观测由基本上均匀的磁场在拾取表面上的铁磁性物体中激发的磁矩。

本发明更进一步地涉及一种用于从表面上拾取物体的方法，位于表面上的物体的分布保持相同，其中，确定物体在表面上的位置，其中，根据确定的位置，控制至少一个拾取器以从表面上拾取物体，其中，基本上均匀的磁场和载有多个物体的表面相对于彼此移动，使得基本上均匀的磁场在表面上的铁磁性物体中激发磁矩，同时物体在表面上的分布保持相同，其中，观测到激发的磁矩的至少一个分量。所述分量尤其是与基本上均匀的磁场方向平行。明显的是，观测的激发磁距不必局限于所述分量。

可选地，基本上均匀的磁场可以包括小于200mT/m的磁场强度梯度，特别是小于100mT/m，更特别地小于50mT/m。

可选地，基本上均匀的磁场可以具有小于100mT的磁场强度，特别是小于50mT，更特别地小于25mT。

有利地，可以借助于传感器设备来观测磁矩，特别是一个或多个霍尔传感器和/或诸如拾波线圈的电感式传感器。

巧妙地，根据观测到的磁矩，可以确定铁磁性物体的位置。

巧妙地，根据观测到的磁矩，可以确定铁磁性物体的尺寸。

可选地，根据确定的位置，可以控制至少一个拾取器从表面上拾取自由物体，并且将相互重叠的物体留在表面上。

本发明还涉及一种拾取装置，该拾取装置包括：拾取表面，拾取表面用于将物体分布在其上；扫描器，扫描器用于确定物体在拾取表面上的的位置；至少一个拾取器，至少一个拾取器沿着拾取表面布置以从拾取表面上拾取物体；静态磁体，静态磁体具有基本上均匀的磁场，其中，静态磁体和拾取表面中的至少一个能够相对于另一个移动地布置；其中，拾取装置还设置有传感器设备，传感器设备被配置为用于观测由基本上均匀的磁场在拾取表面上的铁磁性物体中激发的磁矩。

可选地，基本上均匀的磁场可以包括小于200mT/m的磁场强度梯度，特别是小于100mT/m，更特别地小于50mT/m。

可选地，基本上均匀的磁场可以具有小于100mT的磁场强度，特别是小于50mT，更特别地小于25mT。

巧妙地，拾取表面可以包括输送表面，该输送表面在拾取期间沿着至少一个拾取器在输送方向上行进。

有利地，静态磁体可以布置在拾取表面的下方，使得基本上均匀的磁场沿着拾取表面平行地延伸。特别是与上述输送表面相结合，同时基本上均匀的磁场在输送方向上延伸。

有利地，传感器设备可以布置在静态磁体上。

巧妙地，传感器设备可以包括多个磁场传感器，每个磁场传感器具有已知的相对于彼此的相对位置，并且特别地，其中多个磁场传感器可以形成阵列。

有利地，控制器可以控制至少一个拾取器从拾取表面上拾取自由物体，并且将相互重叠的物体留在拾取表面上。

应注意的是，也可以将在所描述的方法和拾取装置的上述段落中描述的技术特征视为发明，其中，这些技术特征可以独立于或与来自说明书的一个或多个技术特征相结合。也就是说，如果需要，单个技术特征可以从它们的上下文中分离出来并且单独应用，并且如果需要，可以与上述特征中的一个或多个组合。

附图说明

将根据附图中所示的拾取装置的示例性实施例对本发明进行进一步地说明。在附图中：

图1是根据本发明的拾取装置的一种示意性透视图；

图2是根据本发明的一个方面的表面的示意性俯视图，位于该表面上的物体的分布保持相同；

图3是图2的表面的示意性透视图；

图4是根据本发明的另一方面的静态磁体的示意性透视图；以及

图5是根据本发明的第三实施例的位于拾取表面下方的图4的静态磁体的示意性侧视图。

图6至图10涉及本公开的示例1和示例2中描述的测试的另外的方面。

注意，这些附图只是示意性的表示，并且通过示例性实施例示出，并且不应被认为是以任何方式进行限制。在实施方式的示例中，对于不同实施例中类似或对应的部件使用相同的附图标记来表示。

具体实施方式

图1示出了拾取装置1。拾取装置1包括拾取表面2，该拾取表面用于将物体O分布在其上。所示的拾取表面2包括多个物体O，该多个物体来自废料，特别是Zorba和铝废料。拾取装置1特别适用于处理金属废料，诸如青铜废料、黄铜废料、锌废料、精炼废料和铁废料。拾取装置设置有扫描器3，该扫描器用于确定物体O在拾取表面2上的位置(理解为包括方向)。在这种情况下，扫描器3包括至少一个光学传感器4。扫描器3进一步被配置为用于确定表面上的物体的3D高度图和材料类型。为此，所示的具有至少一个光学传感器4的扫描器3包括用于3D高度图和颜色的红外性能以及用于确定材料类型的反射探测器。

拾取装置1包括多个拾取器5，特别是相对便宜的“简易”拾取器，这些拾取器不知道它们的绝对空间位置。在所示的示例性实施例中，四个拾取器5沿着拾取表面2布置。多个拾取器5在主/从配置中由控制器6进行集中控制，由此“简易”拾取器5的从配置被限制为被动反馈。控制器6被配置为控制多个拾取器5以从拾取表面2上拾取自由物体7，并且将相互重叠的多个物体8留在拾取表面上。特别地，控制器6被配置为通过贪心算法并根据覆盖能力，优先地挑选相对于其他物体而言相对较大的物体。

拾取装置1包括进料设备9，该进料设备被配置为将物体O随机地分布在拾取表面2上。为此，进料设备9包括切割装置10，该切割装置用于将物体O切割成碎片，这些碎片的最大尺寸D在30mm至500mm的范围内，优选地在50mm至300mm之间。进料设备9进一步包括筛分装置11，该筛分装置用于对筛分粒度D’小于20mm的物体O进行筛选。在所示的示例性实施例中，在进料设备9的切割装置10和筛分装置11之间设置有传送带。通过筛分装置11，物体O被随机地分布在包括输送表面12的拾取表面2上。在拾取期间，输送表面12沿着多个拾取器5在输送方向T上行进。

拾取装置1包括五个卸料部13，该五个卸料部用于根据所确定的材料类型对所拾取的物体O进行分类和卸料。有利地，每个卸料部13可对应于特定的材料类型和/或合金类别。为此，卸料部13包括用于每种材料类型的单独的卸料通道14。

此外，拾取装置1包括再分布器15，该再分布器用于对残留在拾取表面2上的物体R进行重新分布。在所示的示例性实施例中，再分布器15包括从输送表面12到另一输送表面17的过渡部16，该过渡部16形成级联18。另外地或替代地，再分布器15可以包括摇晃设备，该摇晃设备用于对剩余的物体R进行摇晃以将剩余物体进行重新分布。

此外，拾取装置1包括用于另一输送表面17的第二扫描器19和多个第二拾取器(未示出)。替代地或附加地，扫描器3可以被设置为对两个输送表面12、17进行检测，例如通过使扫描器3在输送表面12、17之间物理地切换，或者通过反射器和/或镜子同时或交替地对两个输送表面12、17进行扫描。多个第二拾取器由第二控制器20进行集中控制。替代地，多个第二拾取器可以由控制器6集中控制，并且在这种情况下不需要第二控制器。此外，可能进行两次以上的重新分布，例如通过设置一个接一个的多个输送表面，每个输送表面具有一个再分布器。

图2和图3示出了拾取表面2，位于该拾取表面上的多个物体O的分布保持相同。拾取表面包括在输送方向T上行进的输送表面12。示出了围绕自由物体7的为25mm的最小自由周边区域21。此外，表面2上的物体8具有相互重叠部。还示出了用于贪心算法的参数，其中，A是物体在表面2上的投影面积，并且P是物体的凸边周长(外缘)。根据覆盖能力原理，同时考虑物体在表面2上的投影面积A以及位于表面上的物体的凸边周长P，根据以下公式来实现贪心算法。

在图3中示出了具有能够相互独立地移动的三个指状物22的“简易”拾取器5。每个指状物22被配置为在不同的点23处与自由物体7接合。多个接合点23由控制器6、20预定义，例如，根据对物体的3D扫描以及对该物体重心的评估来预定义。拾取器5设置有应变计24。控制器6、20可以借助于拾取器5的被动反馈，将应变计24的关于物体实际质量的数据与控制器6、20预定义的质量进行比较。当实际质量和预定义质量之间的比率超过特定阈值时，例如小于0.7或大于1.3，小于0.8或大于1.2，或者其他情况下，控制器6、20控制相关拾取器5将该物体O放在一边。例如，可以放在适用于此的卸料部13中。

图4示出了静态磁体25。该静态磁体25设置有多个磁场传感器26，特别是霍尔传感器和/或诸如拾波线圈的电感式传感器。静态磁体25产生基本上均匀的磁场V。磁场传感器26以等间距横向于静态磁体25的基本上均匀的磁场V布置。基本上均匀的磁场V在铁磁性物体27中产生磁矩v，该磁矩v由磁场传感器26观测到。在图5中，静态磁体25布置在拾取表面2的下方，特别是图1至图3中的拾取装置1的拾取表面2的下方。扫描器3位于拾取表面2的上方。拾取表面2是如下的输送表面12，该输送表面在位于静态磁体25上方的输送方向T上行进。均匀分布的磁场V使铁磁性物体27磁化。作为结果，可以将铁磁性物体27相对简单地与其它物体O进行分离。

输送表面12沿着至少一个拾取器(未示出)在输送方向T上行进。基本上均匀的磁场V在输送方向T上沿着输送表面12平行地延伸。静态磁体25借助于其基本上均匀的磁场V将铁磁性物体27磁化，该铁磁性物体在静态磁体25之上沿输送方向T在输送表面12上行进。静态磁体25的基本上均匀的磁场V的强度为25mT，并且磁场强度梯度为50mT/m。通过使静态磁体25具有相对弱的磁场，对通过磁引力产生的铁磁性物体27的移动进行抵消。此外，由于相对较低的梯度，将铁磁性物体27沿着它(即，沿着该梯度)的移动进行抵消。这可以进一步促进多个物体在表面上的分布保持相同，同时可以相对简单地发现铁磁性物体27。多个磁场传感器26构成传感器设备，每个磁场传感器具有已知的相对于彼此的相对位置。因此，多个磁场传感器26被设置为横向于基本上均匀的磁场V的系列或阵列，特别是多个磁场传感器26被布置在静态磁体25的靠近输送表面12的一侧上。以这种方式，例如当铁磁性物体27在静态磁体25上方的输送表面12上行进时，可以结合到传感器设备(特别是布置在静态磁体25上的磁场传感器26)的距离来估计铁磁性物体27的尺寸。

注意，本发明并不限于这里描述的示例性实施例。拾取装置可以例如包括拾取表面，拾取表面具有集成的再分布器，该再分布器本身对物体进行摇晃以对拾取表面上剩余的物体进行再分布。此外，拾取器可以作为扫刀(wiper)来实现，扫刀被配置为在位于拾取表面上的物体的确定位置的周边处对自由物体进行扫除，并且将相互重叠的物体留在拾取表面上。

这种变型对于本领域的技术人员来说是清楚的，并且被理解为处于如所附权利要求中所述的本发明的范围内。

本公开包括以下编号的示例性实施例。

示例性实施例1：用于从表面上拾取物体的方法，位于该表面上的物体的分布保持相同，其中，确定物体在该表面上的位置，并且其中，根据确定的位置，集中控制多个拾取器以从表面上拾取自由物体，并且将相互重叠的物体留在表面上。

示例性实施例2：根据示例性实施例1的方法，其中，控制多个拾取器以将彼此邻接的物体留在表面上。

示例性实施例3：根据示例性实施例1或2的方法，其中，控制多个拾取器以仅拾取如下的自由物体，即自由物体周围具有最小自由周边区域，特别是从自由物体的周边投影在表面上的最小自由周边区域，该最小自由周边区域在5-50mm之间，优选地在10-40mm之间，更优选地在20-30mm之间。

示例性实施例4：根据前述编号的示例性实施例中的任一个的方法，其中，集中控制多个拾取器以无目的地执行命令，特别是其中，多个拾取器中的每个拾取器不知道其绝对空间位置。

示例性实施例5：根据前述编号的示例性实施例中的任一个的方法，其中，对物体进行3D扫描，特别是红外3D扫描，其中，根据3D扫描确定物体在表面上的高度图。

示例性实施例6：根据前述编号的示例性实施例中的任一个的方法，其中，在表面上分布的物体对该表面的覆盖程度在该表面面积的10％-40％的范围内，并且特别是至少为该表面面积的15％，并且特别是不大于该表面面积的30％。

示例性实施例7：根据前述编号的示例性实施例中的任一个的方法，其中，表面上至少40％的物体具有重叠位置，优选地至少为60％，并且特别是表面上少于90％的物体具有重叠位置。

示例性实施例8：根据前述编号的示例性实施例中的任一个的方法，其中，控制拾取器以从表面上优先拾取相对于其他物体而言相对较大的自由物体，特别是相对于其他物体而言具有相对较大的覆盖能力的自由物体，更特别地借助于贪心算法。

示例性实施例9：根据前述编号的示例性实施例中的任一个的方法，其中，基本上均匀的磁场和载有物体的表面相对于彼此沿着彼此移动，使得基本上均匀的磁场在位于表面上的铁磁性物体中激发磁矩，同时物体在表面上的分布保持相同，其中，观测到激发磁矩的至少一个分量。

示例性实施例10：根据前述编号的示例性实施例中的任一个的方法，其中，在拾取时，控制拾取器不接触自由周边区域内的物体。

示例性实施例11：根据前述编号的示例性实施例中的任一个的方法，其中，在拾取时，控制拾取器以对物体相对于表面的旋转以及物体沿表面的平移进行抵消，特别是通过在三个预定义点处与待拾取物体进行接合。

示例性实施例12：根据前述编号的示例性实施例中的任一个的方法，其中，在拾取物体时，控制拾取器大致横向于表面移动。

示例性实施例13：根据前述编号的示例性实施例中的任一个的方法，其中，在拾取期间，表面优选地沿着拾取器在输送方向上行进。

示例性实施例14：根据前述编号的示例性实施例中的任一个的方法，其中，对表面上剩余的物体进行重新分布，其中，确定重新分布的物体在表面上的下一位置，并且其中，根据确定的下一位置，再次控制多个拾取器以从表面上拾取自由物体，并且将相互重叠的物体留在表面上。

示例性实施例15：根据前述编号的示例性实施例中的任一个的方法，其中，在输送表面上的相互分布保持相同的物体是废物流的一部分，特别是金属废料，更特别地是Zorba流和/或铝废物流。

示例性实施例16：根据示例性实施例15的方法，其中，确定物体的材料类型，特别是金属类型或合金类别，并且其中，根据材料类型对拾取的物体进行分类。

示例性实施例17：根据示例性实施例14、15和16的方法，其中，再次确定剩余物体的材料类型，其中，通过前馈将关于先前确定的物体材料类型的数据进行传递。

示例性实施例18：拾取装置，包括：拾取表面，该拾取表面用于将物体分布在其上，其中，该拾取装置设置有扫描器，该扫描器用于确定物体在拾取表面上的位置，其中，该拾取装置还包括多个拾取器，该多个拾取器沿着拾取表面布置，并且由控制器进行集中控制以从拾取表面上拾取自由物体，并且将相互重叠的物体留在拾取表面上。

示例性实施例19：根据示例性实施例18的拾取装置，其中，拾取装置包括进料设备，该进料设备被配置为将物体随机地分布在拾取表面上，其中，进料设备被配置为使得分布的物体在拾取表面的覆盖程度在拾取表面面积的10％-40％的范围内，并且特别是至少为拾取表面面积的15％，并且特别是不超过拾取表面面积的30％，由于随机分布和所述覆盖程度，使得至少一部分物体在拾取表面上相互重叠。

示例性实施例20：根据示例性实施例18或19的拾取装置，其中，拾取装置包括用于将拾取物体卸下的至少一个卸料部。

示例性实施例21：根据示例性实施例18至20中的任一个的拾取装置，其中，扫描器包括至少一个光学传感器，该至少一个光学传感器被配置为用于进行3D扫描。

示例性实施例22：根据示例性实施例18至21中的任一个的拾取装置，其中，控制器和多个拾取器分别布置在主/从配置中，其中，拾取器无目的地执行来自控制器的命令，其中，每个拾取器不知道其绝对空间位置，并且其中，拾取器的从配置被限制为被动反馈。

示例性实施例23：根据示例性实施例18至22中的任一个的拾取装置，包括静态磁体，该静态磁体具有基本上均匀的磁场，其中，静态磁体和拾取表面以相对于彼此，沿着彼此可移动的方式布置，其中，拾取装置还设置有传感器设备，该传感器设备被配置为用于观测由基本上均匀的磁场在拾取表面上的铁磁性物体中激发的磁矩。

示例性实施例24：根据示例性实施例18至23中的任一个的拾取装置，其中，多个拾取器中的每一个包括能够相互独立地移动的三个指状物，其中，指状物中的每一个被配置为在不同点处与物体接合，其中，接合点由控制器预定义。

示例性实施例25：根据示例性实施例18至24中的任一个的拾取装置，其中，拾取表面包括输送表面，输送表面在拾取期间沿着多个拾取器在输送方向上行进。

示例性实施例26：根据示例性实施例18至25中的任一个的拾取装置，其中，拾取装置包括用于对残留在表面上的物体进行重新分布的再分布器，特别是根据示例性实施例19，其中，该再分布器包括从该输送表面到另一输送表面的过渡部，该过渡部为级联或形成级联。

示例性实施例27：根据示例性实施例25或26的拾取装置，其中，该拾取装置包括用于另一输送表面的第二扫描器和多个第二拾取器，其中，多个第二拾取器由所述控制器和/或第二控制器进行集中控制，以从另一输送表面上拾取自由物体，并且将相互重叠的物体留在该另一输送表面上。

示例性实施例28：根据示例性实施例18至27中的任一个的拾取装置，其中，多个拾取器为或者包括至少五个拾取器。

示例性实施例29：根据示例性实施例18至28中的任一个的拾取装置，其中，每个拾取器包括质量确定装置。

示例性实施例30：根据示例性实施例18至29中的任一个的拾取装置，其中，拾取装置被配置为处理Zorba、铝废料、铁废料和/或类似废料，其中，待分布的物体的质量基本上在0.01kg至0.5kg的范围内，优选地在0.03kg至0.3kg的范围内，并且最大尺寸在30mm至500mm的范围内，优选地在50mm至300mm的范围内。

示例性实施例31：根据示例性实施例30的拾取装置，其中，进料设备包括用于将物体切成碎片的切割装置，这些碎片的最大尺寸在30mm至500mm的范围内，优选地在50mm至300mm的范围内。

示例性实施例32：根据示例性实施例30或31的拾取装置，其中，进料设备包括筛分装置，该筛分装置用于对筛分粒度小于20mm的物体进行筛选。

示例性实施例33：根据示例性实施例18至32中的任一个的拾取装置，其中，控制器根据来自扫描器的数据对拾取器进行控制，以将特定材料类型的物体，特别是金属类型或合金类别的物体，分类到对应的卸料部中，其中，卸料部包括用于每种材料类型的单独的卸料通道。

示例性实施例34：根据示例性实施例18至33中的任一个的拾取装置，其中，该控制器包括贪心算法，该贪心算法被配置为从拾取表面上优先地拾取相对于其他物体而言相对大的自由物体，特别是相对于其他物体而言具有相对大的覆盖能力的自由物体。

示例

示例1

对尺寸在100-180mm范围内的铝废料工业流中的废料颗粒和钢污染物进行了试验。所使用的磁体(见图6)包括0.6米长、0.9米宽的永久性铁-钕-硼的中间部分，该中间部分在废料输送方向(x-方向)上被磁化，并且装配有两个钢端部部分以降低永久性部分边缘附近的磁场集中度(concentrations)。磁体放置在传送带的下方10mm处，并在传送带上方的0.3米长(x)、0.8米宽(y)以及0.1米高(z)的体积内产生大约40毫特斯拉(mTesla)的基本上均匀的磁场。拾波线圈阵列(每个单元的直径6mm，灵敏度68mH，只测量B_x的波动，噪声水平约为2毫特斯拉每秒(mTesla/s))正好位于传送带下方和磁体上方的10mm空间中的x＝0处(在磁体长度的中心处)。对来自阵列单元的信号以400Hz进行采样，并且通过五阶低通滤波器(截止频率181Hz)进行数字滤波。另外地，该线圈还具有截止频率为338Hz的电子一阶低通滤波器。作为最小钢污染物的代表，如图7所示，2.2克的钢螺母在传送带上方22mm的高度处以2.5m/s的速度通过磁体和传感器阵列，由此，从最接近螺母路径的阵列单元中产生峰值为1-2毫伏(mVolt)的清晰信号。作为流中的最大的铝废料颗粒的代表，如图8所示，壁厚为2mm、质量为423g的废料颗粒通过该系统，由此产生的最大信号仅为0.2-0.4毫伏。

图6示出了磁体EM，该磁体具有中间的永磁部分E1、三角形钢端部部分E2，磁体顶部装配有不锈钢板E3。在中间部分的上方，高度大约为100mm的体积中示出了平行于移动方向(x-方向)的大约为40毫特斯拉的基本上均匀的磁场。

图7示出了在将2.2g的钢螺母以2.5m/s的速度在传送带上方22mm的高度处穿过阵列时，从拾波线圈阵列的多个相应单元产生的信号。

图8示出了在将423g的铝废料颗粒以2.5m/s的速度穿过阵列时，从拾波线圈阵列的多个相应单元产生的信号，其中，该颗粒直接放置在传送带上。

示例2

对与示例1中相同的磁体、相同的废料颗粒以及相同的钢污染物进行了测试，但是现在是利用一维的霍尔传感器阵列进行测试，该一维的霍尔传感器阵列在x＝0.1米处仅对B_x进行了测量(每个单元在300毫特斯拉的范围内，噪声水平约为10微特斯拉(microTesla))。所有信号都通过五阶低通滤波器(截止频率181Hz)进行数字滤波。由钢污染物和铝废料颗粒产生的信号分别如图9和图10所示。

图9示出了在将2.2g的钢螺母以2.5m/s的速度在传送带上方22mm的高度处穿过阵列时，从一维的霍尔阵列的多个相应单元产生的信号。

图10示出了在将423g的铝废料颗粒以2.5m/s的速度穿过阵列时，从一维的霍尔阵列的多个相应单元产生的信号，其中，该颗粒直接放置在传送带上。

参考数字列表

1拾取装置

2拾取表面

3扫描器

4光学传感器

5多个拾取器

6控制器

7自由物体

8相互重叠的物体

9进料设备

10切割装置

11筛分装置

12 输送表面

13 卸料部

14 卸料通道

15 再分布器

16 过渡部

17 另一输送表面

18 级联

19 第二扫描器

20 第二控制器

21 最小自由周边区域

22彼此能够独立移动的三个指状物

23 接合点

24 应变计

25 静态磁体

26 磁场传感器

27 铁磁性物体

A物体在(拾取)表面上的投影面积

O物体

P物体的凸边周长

R剩余物体

T输送方向

D最大尺寸物体

D’筛分粒度

V基本上均匀的磁场

V磁矩

EM示例1和示例2中使用的磁体

E1磁体EM的永磁部分

E2磁体EM的三角形钢端部部分

E3磁体EM的不锈钢板

Claims (27)

1.一种用于从表面上拾取物体的方法，所述物体在所述表面上的分布保持相同，其中，确定所述物体在所述表面上的位置，其中，根据确定的所述位置，控制至少一个拾取器以从所述表面上拾取所述物体，其中，基本上均匀的磁场和载有所述物体的所述表面相对于彼此移动，使得所述基本上均匀的磁场在所述表面上的铁磁性物体中激发磁矩，同时所述物体在所述表面上的所述分布保持相同，其中，观测到激发的所述磁矩的至少一个分量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基本上均匀的磁场包括小于200mT/m的磁场强度梯度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述基本上均匀的磁场具有小于100mT的磁场强度。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，借助于传感器设备对所述磁矩的至少一个分量进行观测。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，根据观测到的所述磁矩，确定所述铁磁性物体的位置。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，根据观测到的所述磁矩，确定所述铁磁性物体的尺寸。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，根据确定的所述位置，控制所述至少一个拾取器从所述表面上拾取自由物体，并且将相互重叠的物体留在所述表面上。

8.根据权利要求2所述的方法，其中，所述磁场强度梯度小于100mT/m。

9.根据权利要求2所述的方法，其中，所述磁场强度梯度小于50mT/m。

10.根据权利要求3所述的方法，其中，所述磁场强度小于50mT。

11.根据权利要求3所述的方法，其中，所述磁场强度小于25mT。

12.根据权利要求4所述的方法，其中，所述传感器设备是一个或多个霍尔传感器和/或电感式传感器。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电感式传感器是拾波线圈。

14.一种拾取装置，包括：拾取表面，所述拾取表面用于将物体分布在其上；扫描器，所述扫描器用于确定所述物体在所述拾取表面上的位置；至少一个拾取器，所述至少一个拾取器沿着所述拾取表面布置以从所述拾取表面上拾取物体；静态磁体，所述静态磁体具有基本上均匀的磁场，其中，所述静态磁体和所述拾取表面中的至少一个能够相对于另一个移动地布置；其中，所述拾取装置还设置有传感器设备，所述传感器设备被配置为用于观测由所述基本上均匀的磁场在所述拾取表面上的铁磁性物体中激发的磁矩。

15.根据权利要求14所述的拾取装置，其中，所述基本上均匀的磁场包括小于200mT/m的磁场强度梯度。

16.根据权利要求14或15所述的拾取装置，其中，所述基本上均匀的磁场具有小于100mT的磁场强度。

17.根据权利要求14或15所述的拾取装置，其中，所述拾取表面包括输送表面，所述输送表面在拾取期间沿着所述至少一个拾取器在输送方向上行进。

18.根据权利要求14或15所述的拾取装置，其中，所述静态磁体布置在所述拾取表面的下方，使得所述基本上均匀的磁场沿着所述拾取表面平行地延伸。

19.根据权利要求14或15所述的拾取装置，其中，所述传感器设备布置在所述静态磁体上。

20.根据权利要求19所述的拾取装置，其中，所述传感器设备包括多个磁场传感器，每个磁场传感器具有已知的相对于彼此的相对位置。

21.根据权利要求14或15所述的拾取装置，其中，由控制器对所述至少一个拾取器进行控制，以从所述拾取表面上拾取自由物体，并且将相互重叠的物体留在所述拾取表面上。

22.根据权利要求15所述的拾取装置，其中，所述磁场强度梯度小于100mT/m。

23.根据权利要求15所述的拾取装置，其中，所述磁场强度梯度小于50mT/m。

24.根据权利要求16所述的拾取装置，其中，所述磁场强度小于50mT。

25.根据权利要求16所述的拾取装置，其中，所述磁场强度小于25mT。

26.根据权利要求14或15所述的拾取装置，其中，所述拾取表面包括输送表面，所述输送表面在拾取期间沿着所述至少一个拾取器在输送方向上行进，并且所述静态磁体布置在所述拾取表面的下方，使得所述拾取表面结合有所述输送表面时，所述基本上均匀的磁场沿着所述输送方向延伸。

27.根据权利要求20所述的拾取装置，其中，所述多个磁场传感器形成阵列。