DD282284B5

DD282284B5 - Vorrichtung zum optoelektronischen Erfassen und zur rechentechnischen Auswertung von Querschnittsabmessungen Querschnittsformen und Querschnittspositionen von Produkten

Info

Publication number: DD282284B5
Application number: DD32750289A
Authority: DD
Inventors: Achim Nitsche; Udo Dipl-Ing Farchmin; Hartmut Dipl-Ing Gall
Original assignee: Udo Dipl-Ing Farchmin; Hartmut Dipl-Ing Gall
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1997-05-15
Also published as: DE4012038A1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung dient zur schnellen und umfassenden Informationsgewinnung der Geometrie und Lage von Querschnitten von Produkten, insbesondere lichtundurchlässiger, translatorisch bewegter, konvexer Körper. Die Informationen können für verschiedenste Untersuchungs-, Prüf- und Sortierprozesse in der Industrie und Landwirtschaft verwendet werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Erfindung

Zur Bestimmung von Körperabmessungen sind in der Technik Vorrichtungen bekannt, wie z. B. die in der DD 2 008 637, der DE-OS 2 920 804 oder in der DE-OS 2 620 240 vorgestellten Lösungen. Diese Lösungen verwenden quasiparalleles Licht zur Bestrahlung der Prüfkörper und erfassen Verdunkelungen mit Hilfe von zellenförmigen Lichtmessern oder zellenförmigen fotoelektrischen Wandlern.

Weiterhin sind technische Vorrichtungen zur bildlichen Darstellung von Seitenansichten der Prüfkörper mit Hilfe verschiedener Kameraarten bekannt (Spiess, E.; Heusser, J.: Kartoffeln sortieren - Vergleichstest von Flachsiebsortiermaschinen; FAT- Berichte [1985J 271 S. 1-16).

Beide Prinzipien haben den Nachteil, daß für eine direkte Bestimmung bestimmter Körperabmessungen eine Positionierung der Prüfkörper notwendig ist. Dies ist bei Verarbeitungsanlagen mit zusätzlichen mechanischen Aufwendungen für die Positionierung der Prüfkörper und negativen Auswirkungen auf die Durchsatzleistung verbunden.

Vorteilhaft sind technische Lösungen mit einer Mehrfachnutzung der fotoelektrischen Abtasteinrichtung, zum Beispiel die Sortiereinrichtung für Tomaten (Beckmann, J. W. von: Electronic size and color grader for tomatoes Trans. ASAE. - St. Joseph» Mich. 21 11978] 1, S. 25-30) oder die Sortiereinrichtung DD 239 958.

Diese Vorrichtungen können neben dem Reflektionsverhalten auch bestimmte Körperabmessungen mit derselben Abtasteinrichtung erfassen. Nachteilig ist auch hier, daß ohne eine Positionierung des Prüfkörpers nur eine Körperansicht erfaßt werden kann. Das führt häufig zu Fehlentscheidungen im Verarbeitungsprozeß.

Technische Lösungen, die es ermöglichen die Geometrie eines Prüfkörpers von mehreren Seiten zu erfassen, werden z. B. in der DE-OS 3 219 389 und in der DE-OS 2 729 576 vorgestellt. Die Sende- und Empfangsvorrichtungen werden in solchen Fällen um den Prüfkörper herum bewegt und arbeiten entweder nur mit parallelem oder nur mit zentrischem Licht, wodurch einige Erfassungsgrößen nur indirekt ermittelt werden können. Weiterhin erfordern diese Lösungen, gegenüber den Erfassungsvorrichtungen mit einer geringen Abtastebenenzahl, einen mechanischen und optischen Mehraufwand.

Technische Lösungen, die sich nicht um den Prüfkörper bewegen und aus mehreren Abtastebenen Informationen über den Prüfkörper bereitstellen, werden in der DE-OS 27 722 368 und DE-OS 1 572 553 vorgestellt. Die Strahlungssender werden nicht einzeln angesteuert. Bei der ersten Lösung erzeugen die Sender quasiparalleles Licht, es wird nur reflektiertes Licht ausgewertet. Es gibt keine optische Verbindung zwischen Sender und Empfänger. Bei der zweiten Lösung werden ausschließlich zur Detektion der Anwesenheit eines Objektes und nicht dessen umfassender Vermessung Strahlungsender und Empfänger verwendet, die als Lichtschranken in eine begrenzte Richtung tätig sind unter Nutzung von quasiparallelem Licht. Die farbliche Objektvermessung basiert auf der Analyse von quasiparallelem reflektiertem Licht.

Neben einem relativ komplizierten mechanischen Aufbau beider Anordnungen ist eine umfassende geometrische Vermessung nur eingeschränkt realisierbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine frei programmierbare Vorrichtung zur effektiven und umfassenden Informationsgewinnung über die Geometrie der Querschnitte von Produkten insbesondere lichtundurchlässiger, translatorisch bewegter, konvexer Körper. Die Vorrichtung soll mit minimalem technischen Aufwand und mit einer hohen Genauigkeit eine optoelektronische und schnelle Abtastung, unabhängig von der Position des Prüfkörpers, ermöglichen.

-2-282 284 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche mit den gleichen Strahlungssensoren und mit. rechentechnischer Auswertung der Abtastinformationen, ohne Positionierung des Prüfkörpers und von vielen Körperansichten aus, Querschnittsinformationen, Querschnittsflächeninhalte, Querschnittsumfänge, Querschnittsformen und Querschnittspositionen von Produkten bestimmt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die optoelektronische Abtasteinrichtung aus einer Sende- und Empfangseinrichtung besteht, die durch verschiedene Abtastalgorithmen gesteuert werden kann. Die Sende- und Empfangseinrichtung besteht aus einer vorzugsweise großen Anzahl Strahlungsquellen und einer vorzugsweise großen Anzahl Strahlungssensoren, die in einer den Prüfkörper umschreibenden, passageartigen Form angeordnet sind. Die maximal mögliche Anzahl der elektronisch verstellbaren Abtastebenen entspricht der größten Strahlungsquellen- bzw. Strahlungssensorenanzahl. Die Genauigkeit der Abtasteinrichtung verhält sich direkt proportional zur Anzahl der punktförmigen Strahlungsquellen und zur Anzahl der Strahlungssensoren. Die Strahlungsquellen und die Strahlungssensoren sind in einer Ebene, bei sehr großen Anzahlen oder konstruktiven Erfordernissen auch in mehreren Ebenen oder wendelförmig angeordnet. Dabei werden die Strahlungsquellen und -sensoren in einer Ebene entsprechend ihrem Verhältnis abwechselnd angeordnet. Bei in einer oder mehreren Ebenen positionierten Strahlungsquellen und anderen Ebenen mit Strahlungssensoren können diese bei gleicher Anzahl projiziert auf eine Ebene auch deckend beziehungsweise bei unterschiedlicher Anzahl teilweise deckend angeordnet werden. Die Vorrichtung erlaubt es, die Querschnittsinformationen eines Prüfkörpers beim Passieren der Abtasteinrichtung unabhängig von der Position des Prüfkörpers zu bestimmen. Die Querschnittsinformationen werden aus den Unterbrechungen der parallelen oder zentrischen Strahlengänge zwischen Sende- und Empfangsteil ermittelt und können hinsichtlich der Querschnittsabmessungen, der Querschnittsflächeninhalte, der Querschnittsumfänge, der Querschnittsformen und der Querschnittspositionen rechentechnisch ausgewertet werden.

Ausführungsbeispiel

Fig. 1: Darstellung der Abtastvorrichtung mit senkrechter Anordnung zur Bewegung des Prüfkörpers Fig. 2: Sendeteil Fig. 3: Empfangsteil

Zum Erfassen von Körperquerschnittsinformationen von Körpern ist eine Vorrichtung nach Fig. 1 geeignet. Die Vorrichtung besteht aus Sendeteil 1 und Empfangsteil 2, welche zusammen eine Passage, senkrecht zur Bewegungsrichtung 4 des Prüfkörpers bilden. Sende- und Empfangsteil sind an eine elektronische Steuer- und Auswerteeinheit 3 angeschlossen. Das Sendeteil 1 charakterisiert durch 64 gleichmäßig, lückenbehaftet, kreisförmig und in einer Ebene angeordnete Infrarot-Fotodioden 6 Fig. 2. Das Empfangsteil 2 wird charakterisiert durch eine zum Sendeteil äquivalente Anordnung von entsprechenden Infrarot-Fototransistoren 7 Fig. 3. Wird die Empfangsebene auf die Sendeebene projiziert, so sind in diesem Fall die Strahlungssender und Strahlungsempfänger deckend angeordnet. Somit sind 64 Abtastebenen mit einer Stufung von 5,625 Grad möglich.

Das Ausführungsbeispiel könnte dahin variiert werden, daß Fotodioden und Fototransistoren eines anderen Spektralbereiches verwendet werden, oder durch Drehung der Empfängeranordnung Strahlungssender und Strahlungsempfänger versetzt angeordnet sind.

Claims

1. Vorrichtung zum optoelektronischen Erfassen und zur rechentechnischen Auswertung von Querschnittsabmessungen, Querschnittsumfängen, Querschnittsformen und Querschnittspositionen von Produkten, insbesondere lichtundurchlässiger, translatorisch bewegter, konvexer Körper, bestehend aus einer optoelektronischen Abtasteinrichtung (1, 2) und einer elektronischen Steuer- und Auswerteeinrichtung (3), wobei die Abtasteinrichtung Strahlungsquellen (6) und -sensoren (7) aufweist, die in einer den Prüfkörper (5) umschreibenden passageartigen Form angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine derartige Anzahl von in einer Ebene, in mehreren Ebenen oder wendelförmig auf die Grundebene projiziert ihrem Verhältnis entsprechend wechselnd oder deckend angeordneten Strahlungsquellen und -sensoren, daß zwischen Strahlungsquellen und -sensoren zentrische und quasiparallele Abtaststrahlengänge erzeugbar sind.

2. Vorrichtung zum optoelektronischen Erfassen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine programmtechnische Ansteuerung der Strahlungsquellen und -sensoren,