CS220764B2 - Method of separating foreign bodies from the material and device for executing the same method - Google Patents

Description

(54) Způsob oddělování cizích těles z materiálu a zařízení k provádění tohoto způsobu

Vynález se týká způsobu oddělování cizích těles z materiálu á zařízení k provádění tohoto způsobu. Vynález se zejména týká způsobu oddělování cizích těles ze surového tabáku nebo tabákových žeber, nacházejících se na pohyblivém dopravním pásu, při kterém se materiál ozařuje viditelným nebo neviditelným světlem a vyhodnocuje se odražené světlo.

Při známém způsobu a ve známém zařízení tohoto druhu, které je popsáno v patentu Sp. st. am. č. 3 097 744, při kterém se oddělují částice z proudu částic, avšak nikoli cizí tělesa z proudu materiálu jiného druhu, je po řádcích snímána celá šířka oblasti, kterou procházejí zkoumané částice. Jednotlivé signály, získávané optickým snímáním po řádcích, jsou integrovány, aby byl tímto způsobem získán signál, který při překročení prahové hodnoty, charakteristické pro částice, nebo při poklesu pod tuto hodnotu, způsobí vyloučení této částice z proudu částic.

Takový způsob, případně takové zařízení, nepracuje spolehlivě zejména tehdy, je-li zkoumaná oblast poměrně široká, případně, pohybuje-li se touto oblastí větší počet částic vedle sebe. V tomto případě přispívá k vytváření vylučovacího signálu jen malá snímaná oblast, zaujímaná vylučovanou částicí, zatímco zbývající, větší část celé snímané šířky poskytuje pouze přídavný signál, který na způsob šumu více nebo méně kolísá okolo střední hodnoty. I když se pak signály, získané takto řádkovým snímáním, zintegrují, mění se získaná celková hodnota při výskytu částice, určené k vyloučení, jen velmi nepatrně oproti stavu, při němž není zjištěna vůbec žádná částice, určená k vyloučení. To však znamená, že způsob, případně zařízení je poměrně necitlivé, případně pro vyhodnocení se musí použít mimořádně kvalitní vyhodnocovací zařízení.

V jiném známém zařízení popsaném ve vyložené přihlášce NSR 20 15 108, které pracuje na stejném principu jako výše popsané známé zařízení, padají jednotlivé úlomky horniny postupně okolo televizní snímací elektronky, která zanechává odrazy, vznikající osvětlováním úlomků horniny a přivádí je po řádcích do prahových obvodů. Počet signálů vysílaných prahovými obvody je pak měřítkem odrazivosti povrchu úlomku horniny a může sloužit k oddělování určitých úlomků z proudu jednotlivých, po sobě následujících úlomků horniny.

U tohoto zařízení jsou tudíž zkoumány a případně vyřazovány jen jednotlivé po sobě následující částice a při přechodu na větší počet vedle sebe se pohybujících částic, případně na zkoumanou oblast větší šířky z uvedených důvodů silně klesá i citlivost tohoto zařízení.

Dále je znám způsob a zařízení popsané v patentovém spisu NSR 19 46 615, pomocí něhož se z rozmělněného cigaretového odpadu odstraňují cizí tělesa, jako jsou kousky cigaretového papíru, kousky obalového papíru, filtrační zátky a podobně. K tomuto účelu jsou nad dopravním pásem, na kterém je dopravován cigaretový odpad, kolmo ke směru jeho pohybu uspořádány skupiny fotobuněk, které jsou vždy přiřazeny dílčí oblasti dopravního pásu, přičemž je snímána celá šířka dopravního pásu. V oblasti těchto skupin fotobuněk je dopravní pás a na něm dopravovaný materiál osvětlován. Dopadající světlo je přitom vedeno barevným filtrem, aby neobsahovalo světlo takových vlnových délek, které jsou odráženy tabákovými vlákny a dopravním pásem, avšak světlo silně odrážené obecně světlými cizími tělesy. Odražené světlo přichází na příslušné fotobuňky. Signály, vznikající osvětlením fotobuněk, jsou pak při-, váděny k elektromagnetům, které aktivují vylučovací ústrojí ve formě odsávacích ústrojí, zakrytých klapkami, přiřazená jednotlivým dílčím oblastem, takže jsou zjištěná cizí tělesa odstraňována.

Tento známý způsob a zařízení jsou však vhodné jen pro takové použití, při kterém mají cizí tělesa, obsažená v pohybujícím se materiálu, značně vyšší světelnou odrazivost než materiál, zejména protože v rámci tohoto způsobu dochází k získávání signálu vyhodnocováním celkového jasu poměrně velké oblasti dopravního pásu, případně materiálu, - nacházejícího se - v této - oblasti.

Uvedené nedostatky známých způsobů odstraňuje způsob oddělování cizích těles z materiálu, nacházejícího se na pohybujícím se dopravním pásu nebo podobně, zejména surového tabáku nebo tabákových žeber, při němž se materiál ozařuje viditelným a/nebo neviditelným světlem, - odražené světlo se v prostorovém nebo časovém sledu přijímá ve formě řádkových oblastí probíhajících napříč ke směru pohybu televizní kamerou, přičemž signály, získané z několika řádkových oblastí, se za účelem vytváření ovládacích signálů časově integrují a prostřednictvím ovládacích signálů se uvádí v činnost vyhazovači ústrojí pro odstraňování zjištěného cizího tělesa z materiálu,- podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že řádkové oblasti se vytvářejí ze řádků televizního obrazu a po integraci předem stanoveného počtu úseků řádkových oblastí se získané hodnoty vymažou a znovu se integruje předem stanovený počet úseků řádkových oblastí. Je výhodné, jestliže se integruje pouze střídavá složka signálů.

Nedostatky známých zařízení odstraňuje zařízení pro oddělování cizích těles z materiálu, nacházejícího se na pohybujícím - sé dopravním pásu nebo podobně, zejména ze surového tabáku nebo tabákových žeber, s alespoň jedním zdrojem světla pro osvětlování oblasti dopravního pásu a na něm se nacházejícího materiálu, s televizní kamerou pro generování signálů v závislosti na řádkovém snímání odraženého světla světelného zdroje napříč ke směru pohybu dopravního pásu a pro rozdělování signálů získaných ze snímaného světla po sobě následujících řádků na úseky signálů, s integračními - obvody, do kterých se úseky signálů přivádějí podle jejich polohy v řádku a integrují se - v čase, přičemž k výstupům integračních obvodů jsou připojeny prahové obvody pro generování ovládacích signálů spolu s vyhazovacím ústrojím pro odstraňování zjištěných cizích těles z materiálu, které je aktivováno ovládacími signály, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že televizní kamera je průběhem svých řádků uspořádána napříč k podélné ose dopravního pásu a integrační obvody jsou po vyhodnocení - obrazových složek videosignálu předem stanoveného počtu řádků vynulovatelné.

Výhodné - provedení tohoto zařízení spočívá v tom, že - mezi obrazový výstup televizní kamery a integrační obvody je zapojen multiplexer, jehož taktovací vstup je propojen s výstupem snímacích impulsů televizní kamery. Ke každému integračnímu obvodu je - připojen prahový spínač, přičemž prahové . . hodnoty - prahových spínačů jsou nastavitelné.

Nový a vyšší účinek vynálezu spočívá v tom, že rozdělením - šířky snímané oblasti v dílčí oblasti jsou hodnoty řádkového snímání, prováděného v - těchto dílčích oblastech, - - integrovány navzájem odděleně,- - . to jest, každá dílčí oblast o sobě je zkoumána z hlediska existence- cizího tělesa. Tímto způsobem dochází při výskytu cizího tělesa v dílčí oblasti k výrazné . . optické reakci a tím k výraznému signálu, zatímco ostatní dílčí oblasti, v nichž se nevyskytuje vůbec žádné cizí těleso, případně do nichž zasahuje cizí těleso jen zcela nepatrně, nevykazují prakticky žádnou optickou reakci a tudíž žádnou změnu signálu. Protože integrace úseků řádkových oblastí kromě toho probíhá vzájemně odděleně, neovlivňují signály dílčích oblastí bez cizích těles, obsahující pouze šum, ani vyhodnocování optické reakce v dílčí oblasti, obsahující cizí tělesa, což umožňuje podstatné zvýšení citlivosti. Zásluhou toho mohou být spolehlivě zjišťována a vyřazována i poměrně malá cizí tělesa nebo taková cizí tělesa, která se z hlediska svých odrazných vlastností jen poměrně nepatrně liší - od materiálu, - nacházejícího se na dopravním - pásu.

Zvláště výhodné vyhodnocování signálů spočívá v tom, že se integruje pouze střídavá složka získaného signálu, protože pak- se šumové složky, obsažené v signálu, případně ty složky, -které · vznikají ¹ ' ' slabým odrazem materiálu, (íopravovaného na ^dopravrnm pásu · a · z dopravního pásu, v důsledku svého statistického rozdělení a svých kladných a záporných amplitud kompenzují, zatímco integrací je v podstatě zesilován pouze signál, vytvářený · působením cizího tělesa.

V^yn^ález je ^dále ^bMže v^ysv^ětten na přMadu jeho provedení, · , který je popsán na základě výkresů, které znázorňují: obr. 1 zařízern se dv^ěma za se^bou uspořádanými do pravními pásy a vždy jednou televizní kamerou s jedním osvětlovacím ústrojím, jako^ž i s újpovídajteími v^yho^dnocovacímⁱ o^bvody, obr. 2 blokové schéma· zapojení vyhodnocovací o^bvod^ů vtoeosignálů. tetovaní kamery a obr. 3 obrazovou složku videosi^gn^álu a z ní zís^kávan^é výstupm signály inte^gračmch o^bvodů a ^pra^hových sprnačLi.

V zařízení podle obr. 1 jsou za sebou us^pořá^dán^y dva dopraví pás^{y 1}, ta^kže matená^ ^do^pravovaný prvním travním pásem 1, příkladně surový tabák nebo tabáková žebra, se dostává na -druhý dopravní pás Г a ^- je tímto druhým ú^pravrnm pásem Г·· dopravov^án ^dále. Oba dopravní ^pás^y 1, Γ se liší · v podstatě tím, že první dopravní .· pás· · 1 je · zhotoven z · tmavého a · druhý do^pravní pás ^Γ ··· ze svitého materⁱá^lu^, ta^kže první dopravrá ·pás ¹ je v^ho^dný ^pro o^ddělo vání světlýú cizí těles a dru^hý dopravrn pás Г ^pro o^dd&lován^{í t}mavýc^h mzí toles. Protože jinak jsou · dopravní · pásy 1, Г a ^k nim ^přiřazené ústrojí v ^po^dstato stodné, je v následujícím· textu podrobněji popisován jen první· · ^do^pravm pás ¹ s ^pns^lušnýmⁱ konstrukčními prvky.

Na dopravní pás 1 je na horní větev na obr. ¹ v^pravo · · nan^ášen ve směru ^šip^ky 20 materiál a sice v co mo^žná nejten·^ vr^stvě^, to jest v případě surového tabáku tak, aby listy b^yl^{y d}okonale odáS^ aby co mo^žná nejméně ^pře^krýva^{ly p}htomná cm tolesa. Zařízení ^pro tatové naná^šem materiáhi j^sou obecně zn^ám^á a nem proto z^apot^řebí je blíže vysvětlovat. ,

Poblíže levé koncové oblasti prvního · dopravní pásu ¹ je na^d tímto ^prvním dc^pravrnm pásem 1 us^poř^ádáno jen sc^hematic^ky znázorněné první osvětlovací ústrojí 3, kter^é m^ůže napříki obsahovat zánv^ky. Jeho ^pomoc^í je osvětíován ^povrch horm větve prvního dopravního pásu 1 a tím i materiál a cm to^lesa^{, d}o^pravované na tomto ^prvním dopravním pásu 1. Protože se však mohou v^ysk^ytnou^{t i} cⁱz^{í těl}esa · z ^pr^ůhledné u-měto ^hmo^ty, ktorá toměř neodrážejí vtotíetoe světlo, může být přídavně použita i ultrafialová lampa, protože při osvětlení ultrafialovým světlem dochází k fluorescenci cizích těles z ^pr^ůhled.n^é um^ělé tooty ^která může ^bý^t v^yhodnocov^ána stejným z^půso^bem ^ja^ko odražené světlo zářivek.

V oblasti prvního osvětlovacího ústrojí 3 je nad ^prvním ^do^pravrnm ^pásem 1 us^poř^ádána první televizní kamera 2, a sice tak, aby řádky obrazu probíhaly kolmo ke směru pohybu prvního dopravního pásu 1. Jedná se o · ^bě^žnou tetevtern ^kameru, s vý^ho^dou s plumbikonovou obrazovkou, která má 312, ^přípa^dně 313 řa^dků na ^půlsrnmek s ^do^bou trvání 64 ps.

První televizní kamera 2 je prostřednictvím sigálového vedení 8 spojena s prvním vyhodnocovacím obvodem 4, který bude po^ps^án v souvislostí s obr. ² a o^d n^ěho^ž ve^de řídicí vedení 10 k magnetickému ventilu 5, ^který, je-h atoivován, uv^ádí v ennost vyhazovač^{i kl}a^pku 6^, otopnou kotem MMele 7. _ Tato vyhazovači klapka 6 vede ve znázorn^ěné ^poloze materiál z ^prvn^ího úpravního ^pásu 1 na ^dru^hý ^do^pravm ^pás l⁴, a p^ři uvedení magnetického ventilu 5 v činnost se v^yhazovací kla^pka ⁶ oto^{čí k}olem Míúto 7 ^proti směru ^po^hybu hodinových ruSíe^ takže matertól, újíapcí na vyliazova^ kl.a^pku fy je o^dv^áděn mezi oba úpravní ^pás^{y 1}, ť.

Uvedení vyhazovači klapky 6 v činnost však může být ^prová^děno i jrným zp^ůsc^bem^, na^příklad ^pomocí elektricky, mechanic^ky nebo pneumaticky ovládaných nebo řízených ústrojí.

Aby se dosáhlo souladu mezi rychlostí prvního dopravního pásu · 1 a vzdáleností mezi oblastí, snímanou první televizní kamerou 2 a oblastí vyhazování a aby tudíž byla vyhazovači klapka 6 uváděna v činnost ve správném okamžiku, tedy v okamžiku, ^kdy se materiál · obsahujM mzí t^ěleso^, r^ozeznan^é tetev^rn kamerou fy ústává ^právě na konec dopravního pásu 1, může být z pohonu prvního dopravního pásu 1 získáván taktovam signál který se ^pnvá^dí synúrornzarnm veúmm 9 ^do v^yho^dnocovac^ího obvodu 4 a řídí přes řídicí vedení 10 uvá^děn^í ma^gnetick^ého venttíu ⁵ v inost

Jak již · bylo uvedeno, odpovídá druhý do^pravní ^pás 1‘ se svými ^íshisnými · instrukčními prvky prvnímu dopravnímu pásu 1 a jeho ^příslusným ^prv^kům^{, p}řičem^ž stejn^é části jsou označeny stejnými vztahovými značkami o^patřeným^{i č}árkou. ^{V dr}u^hém osvětlovacím ústrú ³‘ není v^ša^k zapotoeW žádná uhratíalová tem^pa a ^dru^há tetevteto kamera 2‘ a ^dru^hý v^yho^dnocovací úvod 4‘ jsou nastaven^y tak a^by v^yho^dnocoval^y výsk^yt tmavýc^h cizi toles.

^Zapojen^{í p}rvní^ho v^yho^dnocovací^ho úvodu 4 je znázorněno na obr. 2. První televizní kamera 2 je signálovým vedením 8 a ^da^lším teiovacím veúním ¹² útyojena ^k multiplexeru 13, který má osm výstupů K1 až K8, k nimž je připojen vždy jeden integrační obvod 14. Z důvodů přehlednosti je znázorněn jen jeden integrační obvod 14 s pdshiiým ^pra^hovým spmaúm ^{15, p}atnm ke kanálu ^K4. Jedno1:Iⁱv^é rntegrarnn o^bvo^{dy 14} jsou ^poje^ na vstu^{py p}ra^hovýc^h s^pína^{čů 15}, jejichž výstu^pm si^gn^ál^y· jsou slu^čcv^án^y a v^yho^dnocován^y v to^gic^kém obvúu l⁶ a núleújteím ^posuvným registrem ¹⁷ z^půso^bem^, o^ovMajteta rycto losti pohybu prvního dopravního pásu 1. Pozesílení v koncovém zesilovači 18 aktivizují tyto signály magnetický ventil 5.

První televizní kamera 2 vytváří negativní obraz oblasti, osvětlované prvním osvětlovacím zařízením 3 — obr. 1 — a její úroveň bílé je potlačena, aby se potlačilo světlo, odražené prvním dopravním pásem 1 a materiálem, to jest první televizní kamera 2 nemá prakticky žádnou úroveň šedé.

Obrazové složky videosignálú, obrazová složka videosignálú jednoho řádku je znázorněna v diagramu I na obr. 3, přicházejí signálovým vedením 8 na multiplexer 13. Tento multiplexer 13 je přes taktovací vedení 12 řízen taktovacími signály, které jsou získávány z . blokovacích impulsů řádkú první televizní kamery 2, takže vysílá na svých osmi výstupech vždy odpovídající dílčí oblasti (K1—K8j na obr. 3] přiváděného „řádkového signálu“, a sice pro všechny po sobě následující řádky stále znovu stejnou dílčí oblast na odpovídajícím výstupu multiplexeru 13. Jako multlplexeru 13 lze například použít kombinaci vyráběného segmentového čítače a . segmentového spínače.

Výstupní signály jednotlivých výstupů K1 až K8 multiplexeru 13 jsou uvedeny k osmi paralelně zapojeným integračním obvodům 14, jejichž vstupní úroveň je nastavena na střední hodnotu obrazové složky videosignálu, neobsahující žádný signál, oznamující cizí těleso. V těchto integračních obvodech 14 jsou časově integrovány části obrazových signálů po sobě následujících řádků první televizní kamery 2, vyskytující se na jednotlivých výstupech multiplexeru 13, a protože vstupní úroveň integračních obvodů 14 je vhodně nastavena, ruší se střídavě kladné a záporné složky, zatímco složky signálů, vyvolané cizími tělesy, které se vyskytují ve formě záporných impulsů, nejsou kompenzovány, nýbrž načítávány v po sobě následujících krocích integrace. Tím tedy vzniká na výstupech těchto integračních obvodů 14, k nimž ' jsou přiváděný signály cizích těles, výrazný výstupní signál — diagram II na obr. 3, který následkem kompenzace ostatních složek obrazového signálu chybí u integračních obvodů 14, k nimž nejsou přiváděny signály cizích těles. Tímto způsobem je tedy možné vyfiltrovat signály cizích těles z obrazové složky videosignálů a zesílit je, aby mohly být použity pro uvedení magnetického ventilu 5 v činnost.

V této ' souvislosti je třeba zdůraznit, že integrační obvody 14 integrují vždy obra zové složky předem stanoveného počtu řádků obrazu první televizní kamery 2, přičemž tento počet je určován počítáním blokovacích impulsů řádků. Po uplynutí tohoto počtu řádků jsou všechny integrační obvody 14 současně vynulovny a začíná nový proces integrace následujících řádků.

Na obr. 3 je, jak již bylo uvedeno, znázorněn diagram I obrazových složek videosignálu jednoho řádku, přičemž tento signál v cca 18 mikrosekundách a v cca 37 mikrosekundách vykazuje signál cizího tělesa. Tyto signály cizích těles se dostávají na výstupy K3 a K5 multiplexeru 13 a jsou prostřednictvím odpovídajících integračních obvodů 14 integrovány v impulsy, které jsou znázorněny v diagramu II.

Výstupní signály integračních obvodů 14 jsou přiváděny do prahových spínačů 15, jejichž prahové hodnoty s — obr. 3 — jsou nastavitelné. Protože výstupní signály všech integračních obvodů 14, na které nebyl přiveden žádný signál cizího tělesa, jsou v podstatě rovny nule, nedávají příslušné prahové spínače 15 žádný výstupní signál, zatímco do ostatních prahových spínačů 15 jsou přiváděny impulsy, jak je znázorněno v diagramu II na obr. 3. Tyto impulsy mají amplitudu, která je větší než prahová hodnota, takže příslušné prahové spínače 15 generují výstupní signály, které jsou vedeny do logického obvodu 16.

Výstupní signály prahových spínačů 15 tedy přicházejí do logického obvodu 16, ve kterém jsou logicky sčítány, ukládány a vedeny dále do posuvného registru 17, který zajišťuje zpoždění signálu, odpovídající rychlostí pohybu prvního dopravního pásu 1 a vyřazovacím ústrojím.

Posuvný registr 17 dává výstupní signály alespoň tak dlouho, dokud jsou prvním vyhodnocovacím obvodem 4 generovány signály cizího tělesa. Tyto signály jsou přes koncový zesilovač 18 přiváděny do magnetického ventilu 5, který uvádí v činnost vyhazovači klapku 6 — obr. 1. Vylučování materiálu, rozloženého po celé šířce prvního dopravního pásu 1 v té oblasti, v níž bylo zjištěno cizí těleso, je výhodnější než vylučování dílčích šířek odpovídajících rozdělení prvního dopravního pásu 1 multiplexerem 13. Tímto způsobem je totiž zabráněno dopravování zjištěných cizích těles ještě na druhý dopravní pás 1‘ nebo k dalšímu zpracování, protože se po zjištění první televizní kamerou 2 pohnula do strany a tak se dostala z před tím zjištěné dílčí oblasti.

Claims (6)

1. PREDMlT vynalezu

   1. Způsob oddělování cizích těles z materiálu, nacházejícího se na pohybujícím se dopravním pásu nebo podobně, zejména surového tabáku nebo tabákových žeber, při němž se materiál ozařuje viditelným a/nebo neviditelným světlem, odražené světlo se v prostorovém nebo časovém sledu přijímá ve formě řádkových oblastí probíhajících napříč ke směru pohybu televizní kamerou, přičemž signály, získané z několika řádkových oblastí, se za účelem vytváření ovládacích signálů časově integrují a prostřednictvím ovládacích signálů se uvádí v činnost vyhazovači ústrojí pro odstraňování zjištěného cizího tělesa z materiálu, vyznačující se tím, že řádkové oblasti se vytvářejí ze řádků televizního obrazu a po integraci předem stanoveného počtu úseků řádkových oblastí se získané hodnoty vymažou a znovu se integruje předem stanovený počet úseků řádkových oblastí.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se integruje pouze střídavá složka signálů.
3. 3. Zařízení pro oddělování cizích těles z materiálu, nacházejícího se na pohybujícím se dopravním pásu nebo podobně, zejména ze surového tabáku nebo tabákových žeber, s alespoň jedním zdrojem světla pro osvětlování oblasti dopravního pásu a na něm se nacházejícího materiálu, s televizní kamerou pro generování signálů v závislosti na řádkovém snímání odraženého světla světelného zdroje napříč ke směru pohybu dopravního pásu a pro rozdělování signálů získaných ze snímaného světla po sobě následujících řádků na úseky signálů, s integračními obvody, do kterých se úseky signálů přivádějí podle jejich polohy v řádku a integrují se v čase, přičemž к výstupům integračních obvodů jsou připojeny prahové obvody pro generování ovládacích signálů spolu s vyhazovacím ústrojím pro odstraňování zjištěných cizích těles z materiálu, které je aktivováno ovládacími signály, vyznačující se tím, že televizní kamera (2) je průběhem svých řádků uspořádána napříč к podélné ose dopravního pásu (1) a integrační obvody (14) jsou po vyhodnocení obrazových složek videoslgnálu předem stanoveného počtu řádků vynulovatelné.
4. 4. Zařízení podle bodu 3, vyznačující se tím, že mezi obrazový výstup televizní kamery (2) a integrační obvody (14) je zapojen multiplexer (13), jehož taktovací vstup je propojen s výstupem snímacích impulsů televizní kamery (2).
5. 5. Zařízení podle bodu 3 nebo 4, vyznačující se tím, že ke každému integračnímu obvodu (14) je připojen prahový spínač (15).
6. 6. Zařízení podle bodu 5, vyznačující se tím, že prahové hodnoty prahových spínačů (15) jsou nastavitelné.