DD146856A1

DD146856A1 - PROCESS FOR AUTOMATIC FRAGMENT DIAGNOSIS BY INFRARED RADIATION

Info

Publication number: DD146856A1
Application number: DD21692079A
Authority: DD
Inventors: Peter Schulze; Dieter Leuschner; Rolf Habenicht
Original assignee: Peter Schulze; Dieter Leuschner; Rolf Habenicht
Priority date: 1979-11-15
Filing date: 1979-11-15
Publication date: 1981-03-04

Abstract

Verfahren zur automatischen Fruchtschadendiagnose mittels Infrarotstrahlung unter Ausschaltung visueller und manueller Pruefmethoden. Die Schadendiagnose wird eingesetzt zur Sortierung von Fruechten fuer den Verkauf, die Einlagerung bzw. die Verarbeitungsindustrie. Die Aufgabe besteht in der Schaffung eines Verfahrene zur automatischen Feststellung von Schaeden an lebenden Objekten, insbesondere Obst und Gemuese, die Waehrend des Pruefvorganges zerstoerungsfrei und weitgehend beruehrungslos gehalten werden sollen. Das Verfahren nutzt die Messung der notwendigenfalls durch geeignete Mittel noch verstaerkten Infraroteigenstrahlung der untersuchten lebenden Objekte aus, wobei diese Strahlung je nach Art, Groesze und Anzahl der Schaeden hinsichtlich Intensitaet und Qualitaet verliert und somit die Grundlage fuer einen entsprechenden Sortiervorgang gegeben ist. Das Verfahren findet hauptsaechlich Anwendung in der Obst- und Gemueseproduktion und -forschung, ist aber ueberall dort einsetzbar, wo geschaedigte lebende Objekte eine andere infrarote Eigenstrahlung als ungeschaedigte Objekte aussenden.Method for automatic fruit damage diagnosis by means of infrared radiation with elimination of visual and manual test methods. The damage diagnosis is used to sort fruit for sale, storage or processing industry. The object is to provide a method for the automatic detection of damage to living objects, especially fruits and vegetables, which should be kept free of destruction during the Pruefvorganges and largely berührungslos. The method makes use of the measurement of the infrared radiation of the examined living objects, which may be amplified by suitable means, whereby this radiation loses its intensity and quality depending on the species, size and number of defects, thus providing the basis for a corresponding sorting process. The method is mainly used in fruit and vegetable production and research, but can be used anywhere where damaged living objects emit a different infrared natural radiation than undamaged objects.

Description

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Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur automatischen Fruchtschadendiägnose mittels InfrarotstrahlungMethod for automatically fruit damage diarrhea by means of infrared radiation

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose von Schaden, vorzugsweise offenen Verletzungen, an lebenden Objekten, insbesondere Obst und Gemüse· Die Feststellung solcher Schaden ist beispielsweise notwendig, um eine Selektion bzw, Klaasifizierung von Obst und Gemüse, das bei der manuellen Ernte bzw, auf dem Transportweg mehr oder weniger Beschädigungen hinsichtlich Anzahl und Gx^öße erhalten hat, vornehmen zu können. Die Anwendung eines solchen Verfahrens im Obst- und Gemüsebau ordnet sich organisch in die Befriedigung des durch die Einführung industriemäßiger Methoden in die Landwirtschaft entstandenen Bedarfs ein und stellt damit ein wichtiges Kettenglied in der industriemäßigen landwirtschaftlichen Produktion dar. Überdies kann die Anwendung einer solchen Erfindung überall dort erfolgen, wo eine Schadenfixierung auf Grund des beschriebenen Effektes möglich und von der Sache her im Rahmen einer Prüfung, z.B» hinsichtlich Lagerfähigkeit, erforderlich ist.The invention relates to a method for diagnosing damage, preferably open injuries, to living objects, in particular fruit and vegetables. The detection of such damage is necessary, for example, in order to select or claasify fruit and vegetables during manual harvesting the transport route has received more or less damage with regard to number and size. The use of such a method in fruit and vegetable cultivation organizes itself organically into the satisfaction of the needs arising from the introduction of industrial methods into agriculture and thus represents an important link in industrial agricultural production. Moreover, the application of such an invention can be found everywhere take place where damage fixation is possible on the basis of the described effect and is required in the context of an examination, eg with respect to storability.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bekanntermaßen werden lebende Objekte, insbesondere solche der genannten Art, zur Schadenerkennung visuell geprüft, damit die einem schnellen Faulprozeß unterliegenden ge-As is known, living objects, in particular those of the type mentioned, are visually examined for damage detection, so that the products subject to a fast digestion process are

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schädigten Früchte keine Infektionsgefahr für gesunde Früchte mit sich bringen und obendrein nutzbringend in der Verarbeitungsindustrie verwendet werden können» Diese fast ausschließlich angewendete Prüfungsart hat zwei wesentliche Mängel· ' , Die erste betrifft den erforderlichen Einsatz der menschlichen Intelligenz beim Auswahlvorgang· Der zweite ist das manuelle Vorgehen während des Prüfvorganges· Daraus resultieren verschiedene Nachteile. Es werden nämlich nicht alle Schadstellen erkannt und außerdem ist der mit der manuellen Sortierung verbundene Aufwand an Arbeitszeit und Arbeitskräften so außerordentlich hoch, daß eine Schadenerfassung häufig nicht durchgeführt werden kann. Das Verfahren der Durchstrahlung voh Tomaten zur Feststellung des Reifegrades ist auf die vorgenannte hauptsächliche Schadenart bzgl· ihrer Erkennung nicht übertragbar, weil ein globaler Kontrast hinsichtlich Farbe, die der Wellenlänge im Infrarotbereich entspricht, hier keine Aussage gestattet und obendrein nur wenige landwirtschaftliche Produkte einen ähnlichen Opakeffekt zeigen wie die Tomate. Die Veröffentlichung G.E. Eehkugler, J.A. Throop beinhaltet reine Reflexion im Infrarotbereich, die obendrein den Nachteil gegenüber der hier benutzten Eigenstrahlung hat, daß nur die Oberfläche der Objekte erfaßbar ist. Auch ungeschädigte Stellen des Meßobjektes können auf Grund der Oberflächenbeschaffenheit das gleiche Reflexionsverhalten wie geschädigte Stellen zeigen, womit keine Differenzierung möglich ist.Damaged fruit can not present a risk of infection to healthy fruits and, moreover, can be used profitably in the processing industry. "This almost exclusively used type of test has two major deficiencies. The first concerns the required use of human intelligence in the selection process. The second is the manual procedure during the test procedure · This results in various disadvantages. In fact, not all defects are detected and, moreover, the labor and labor effort associated with manual sorting is so extraordinarily high that damage detection often can not be performed. The method of irradiating tomatoes to determine the degree of ripeness is not transferable to the aforementioned main type of damage with respect to its recognition, because a global contrast in terms of color, which corresponds to the wavelength in the infrared range, here no statement and on top of that only a few agricultural products have a similar opaque effect show like the tomato. The publication G.E. Eehkugler, J.A. Throop involves pure reflection in the infrared range, which has the disadvantage over the own radiation used here that only the surface of the objects can be detected. Undamaged areas of the object to be measured can also show the same reflection behavior as damaged areas due to the surface condition, so that no differentiation is possible.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahten zu schaffen, das eine Erkennung der oben genannten Schaden an jedem einzelnen Objekt, z.B. an einer einzelnen Frucht, gestattet, ohne daß eine visuelle und manuelle Prüfung vor sich geht. Die automatische Schadenerkennung soll so erfolgen, daß die geschädigten Früchte aussortiert, eine Qualitätssteigerung der Früchte für den Frischmarkt erzielt und im FalleThe object of the invention is to provide a method which enables detection of the above-mentioned damage to each individual object, e.g. on a single fruit, without a visual and manual check being made. The automatic damage detection should be done so that the damaged fruits sorted out, achieved an increase in quality of the fruits for the fresh market and in case

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der Lagerung Verluste durch Infektions- und Verderbprozesse vermieden werden. Zusätzlich können die aussortierten geschädigten -Früchte noch verwertet werden.storage losses are avoided by infection and Verderbprozesse. In addition, the rejected damaged fruits can still be recycled.

Darlegung des Wesens der Erfindung ^Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe hauptsächlich offene Stellen an lebenden Objekten, vorzugsweise Früchten, automatisch erkannt werden können. Dazu soll ein zerstörungsfrei arbeitendes Verfahren zur Schadenerkennung entwickelt werden.'Besonders zur Vermeidung zusätzlicher mechanischer Belastung der gegen Beanspruchung verschiedenster Art empfindlichen Untersuchungsobjekte soll das Verfahren weitgehend berührungslos funktionieren. Dabei müssen möglichst alle Teilgebiete der Oberfläche des Untersuchungsobjektes der Prüfung zugänglich sein. Diese Teilgebiete sollen seriell oder parallel untersucht und auf Schadstellen geprüft werden.The object underlying the invention is to provide a method by means of which mainly open spots on living objects, preferably fruits, can be detected automatically. For this purpose, a non-destructive method of damage detection is to be developed.' Especially to avoid additional mechanical stress sensitive to various types of objects examination objects, the method should largely operate contactless. In this case, as far as possible, all partial areas of the surface of the examination object must be accessible to the test. These subareas should be examined serially or in parallel and tested for defects.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das die vom Untersuchungsobjekt ausgehende Infraroteigenstrahlung mittels einer geeigneten Detektoranordnung mißt und mit der Strahlung eines anderen Teilbereiches des Objektes bzw. einem geeigneten Normwert vergleicht, ein geschädigter Teilbereich sendet z.B. gegeüber einem ungeschädigten Teilbereich auf Grund eines erhöhten Verdunstungseffekts eine infrarote wärmestrahlung geringerer Intensität aus. Diese Differenz bildet die Basis der Schadendiagnose. Sie kann durch geeignete Anregung, z.B. Einsatz eines Luftstromes zur Verstärkung der an der offenen Stelle stattfindenden Verdunstung, vergrößert werden. Das Untersuchungsobjekt wird beim ließ- und Vergleichsvorgang in einer Kontrollzone so gehalten, daß eine Erfassung der gesamten frucht möglich und die Störung der Infraroteigenstrahlung so gering wie möglich ist.According to the invention, the object is achieved by a method which measures the infrared intrinsic radiation emanating from the examination subject by means of a suitable detector arrangement and compares it with the radiation of another subregion of the object or a suitable standard value; over an undamaged subarea due to an increased evaporation effect, an infrared heat radiation of lesser intensity. This difference forms the basis of the damage diagnosis. It can be detected by appropriate excitation, e.g. Use of an air flow to amplify the occurring at the open site evaporation, be increased. The object to be examined is kept in a control zone during the letting and comparison process in such a way that it is possible to record the entire fruit and to minimize the disturbance of the infrared radiation.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird jetzt an einem Ausführungsbeispiel de-The invention will now be described with reference to an exemplary embodiment.

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monstriert· Zur Diagnose von offenen Stellen, d.h. von Bereichen mit abgetrennter Schale an Äpfeln, werden diese einzeln einer Prüfzone zugeführt und dort zwischen Stiel und Kelch ohne Beschädigung so gehalten, daß infrarote Strahlung von allen Stellen der Srucht ungehindert ausgeöandt werden kann· Die irucht führt eine translatorische Bewegung in Richtung der Achse, die durch Stiel und Kelch verläuft, und eine rotorische Bewegung um diese Achse aus· Dadurch wird jede Stelle der irucht an einem infrarotspezifischen optischen System vorbeibewegt· Dies entspricht einem Abtasten der Fruchtoberfläche* Die durch spezielle optische Systeme gebündelte und abgelenkte infrarote Strahlung gelangt auf einen empfindlichen Detektor, der die Intensität der Wärmestrahlung mißt. Die Intensitätswerte für- jede zugehörige Iruchtstelle werden in einem im one-. line-Betrieb arbeitenden Mikrorechner gespeichert und verarbeitet, so daß eine Aussage über das Vorliegen eines iruchtSchadens getroffen wird. Je nach Vorliegen offener Stellen wird ein iruchtauswerfer betätigt, so daß die entsprechende Irucht ohne weitere Beschädigung in einen entsprechenden Behälter für geschädigte bzw. ungeschädigte Äpfel gelangt·· For the diagnosis of open spots, i. of areas with a separate shell of apples, these are individually fed to a test zone and held there between the stem and goblet without damage so that infrared radiation can be freely unhooked from all places of the Sucht · The touch leads a translational movement in the direction of the axis through each stem and calyx, and a rotational movement about this axis. This causes each site to pass by an infrared-specific optical system. This corresponds to a scanning of the fruit surface. The infrared radiation bundled and deflected by special optical systems reaches a sensitive detector that measures the intensity of heat radiation. The intensity values for each associated Iruchstelle be in a one-. stored and processed so that a statement about the existence of an accidental damage is made. Depending on the presence of open areas, an emergency ejector is actuated, so that the corresponding accident passes without further damage into a corresponding container for damaged or undamaged apples.

Claims

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Invention claims:

1 · A method for automatic fruit damage diagnosis by means of infrared radiation own, characterized in that the living objects to be measured, especially fruits are introduced individually in a test zone, there with suitable nondestructive, as largely contactless support of the fruit, the infrared radiation of all parts of the fruit by means of several sensitive Infrared detectors is measured in parallel or by suitable detector or fruit movement by means of such a detector serially, with infrared-specific optical systems for deflection and bundling and appropriate physical, chemical and biological Zusatzanregungssysteme beztzt, so that even the largest possible signal to the detectors or the detector falls, the one or more caused by the presence or Kichtvorliegen a damaged spot, with respect to intensity, quality and kinetics different, emanating from the different places Erhöb Register ng or registered, the corresponding electrical parameters via an amplifier to a working in one-line operation microcomputer forwarding or forwarding, which then an evaluation of Einzelsig- "naleerfolgen and a fruit ejector system according to their degree of damage without further Damage is transported in a corresponding container.

2. The method according to item 1, characterized in that to increase the throughput in the damage diagnosis several test zones work in parallel after the same process.