DE1143345B - Sortiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sortiervorrichtung, bei der die zu sortierenden Gegenstände an fotoelektrischen Meßeinrichtungen vorbeifallen und dabei nach mehreren Farbarten sortiert werden.

Wenn das Sortieren nach mehreren unterschiedlichen Farbarten und nicht nur nach unterschiedlichen Farbschattierungen erfolgen soll, kommt es auf das relative Reflexionsvermögen der Gegenstände in zwei oder mehr Teilen des Spektrums und nicht nur auf die innerhalb eines einzigen Spektralbereichs reflektierte Lichtmenge an. Deshalb muß für jede Farbart eine gesonderte fotoelektrische Meßeinrichtung vorgesehen sein. Dabei ist es aber außerordentlich wichtig, daß die zu den fotoelektrischen Meßeinrichtungen übertragene Lichtmenge unabhängig von der Position des Gegenstandes längs seiner Fallinie und auch von einer kleineren seitlichen Abweichung der tatsächlichen von einer vorgegebenen Fallinie stets im gleichen Verhältnis auf die fotoelektrischen Meßeinrichtungen aufgeteilt wird, weil andernfalls die Messung des relativen Reflexionsvermögens in den verschiedenen Spektralbereichen durch zufällige Schwankungen der Lichtverteilung auf die einzelnen Meßeinrichtungen verfälscht wird.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Objektiv ein Bild des abgetasteten Gegenstandes auf einen Beobachtungsschlitz fokussiert und ein Linsensystem auf der entgegengesetzten Seite des Schlitzes das Licht auf einen an sich bekannten Lichtleitstab richtet, der nach einem Teilstück konstanten Querschnitts eine Gabelungsstelle aufweist, hinter der sich der Lichtleitstab in eine Anzahl von Schenkeln aufgabelt, an deren Enden jeweils eine für die jeweilige Farbart empfindliche fotoelektrische Meßeinrichtung angeordnet ist und deren Querschnitt entsprechend der für die jeweilige Fotozelle bestimmten relativen Lichtintensität gewählt ist.

Wie erwähnt, sind Lichtleitstäbe — auch gegabelte Lichtleitstäbe — in der Optik an sich bekannt. Sie dienen im allgemeinen dazu, unabhängig von der Eintrittsrichtung des Lichtes dem austretenden Bündel stets die gleiche Richtung zu geben. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommt es aber nicht so sehr auf diese Eigenschaft der Lichtleitstäbe an als vielmehr darauf, durch ihren geeigneten Einsatz ein konstantes Verhältnis in der Lichtverteilung auf die einzelnen fotoelektrischen Meßeinrichtungen zu erzielen und damit eine einwandfrei arbeitende Farbsortiervorrichtung zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Sortiervorrichtung ermöglicht durch ihr sicheres Ansprechen auf mehrere unterschiedliche Farbarten in vielen Fällen und ins-Sortiervorrichtung

Anmelder:
R. W. Gunson (Seeds) Limited, London

Vertreter: Dr. K.-R. Eikenberg, Patentanwalt,
Hannover, Am Klagesmarkt 10/11

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 20. Oktober 1958 (Nr. 33 485)

Herbert Fraenkel, London,
ist als Erfinder genannt worden

besondere für Naturprodukte, bei denen in der Regel mehrere verschiedene Farben vorkommen, überhaupt erst ein wirksames Sortieren. Dies sei in einigen Anwendungsbeispielen der Erfindung näher erläutert.

Beispielsweise sei die Aufgabe betrachtet, grüne Erbsen aus einer Kollektion von grünen, braunen und grün-braunen Erbsen auszusortieren. Bei der erfindungsgemäßen Sortiervorrichtung würden in diesem Fall zweckmäßig zwei Fotozellen verwendet werden, von denen die eine auf »Grün« und die andere auf »Braun« anspricht. Die von diesen beiden Fotozellen gelief erten Signale steuern eine nachgeschaltete Trennvorrichtung, welche alle Erbsen, deren Gehalt an »Braun« oberhalb einer vorgegebenen zulässigen Grenze liegt, ausscheidet und nur die gewünschten grünen Erbsen übrig läßt. Wenn dagegen ein Sortiersystem mit nur einer einzigen Fotozelle zur Lösung dieser Aufgabe benutzt werden würde, könnte das Verhältnis von »Braun« zu »Grün« bei den einzelnen Erbsen nicht ermittelt werden, sondern es würde nur die insgesamt reflektierte Lichtmenge als Meßgröße zur Verfügung stehen, so daß alle Erbsen, die zwar die richtige Lichtmenge reflektieren, aber zu braun sind, nicht mehr ausgeschieden werden können.

Dieser Mangel läßt sich auch nicht dadurch beheben, daß man den Ansprechbereich der Fotozelle scharf auf »Grün« begrenzt, denn dann würden umgekehrt auch alle diejenigen Erbsen mit ausgeschieden werden, deren Braungehalt auch innerhalb der zulässigen Grenze liegt, weil dann ja das reflektierte braune Licht überhaupt nichts mehr zu dem die Trennvorrichtung steuernden Signal beiträgt.

F09 503/137

In einem anderen Beispiel sei wiederum das Sortieren einer Kollektion von Erbsen betrachtet, und es sei angenommen, daß die eine richtige grüne Farbtönung aufweisenden reifen Erbsen von denjenigen getrennt werden sollen, die noch nicht reif genug sind und daher gelblich erscheinen, oder die überreif sind und daher bläulich-schwarz erscheinen. Da sich der als zulässig zu bewertende grüne Bereich darstellen läßt als ein entsprechender Bereich des Verhältnisses von »Gelb« zu »Blau«, könnte man zunächst daran denken, den Sortiervorgang nach Maßgabe der gelben Farbe durchzuführen, indem eine auf »Gelb« ansprechende Fotozelle verwendet wird, die eine Ausscheidung aller derjenigen Erbsen veranlaßt, deren Gehalt an »Gelb« ein vorgegebenes Minimum übersteigt. Dabei kann es aber nicht vermieden werden, daß einzelne der wegen ihres richtigen Gelbgehaltes angenommenen Erbsen mehr als zulässig »Blau« enthalten und daher zu dunkel sind, so daß sie eigentlich auch mit ausgeschieden werden müßten. Auch in diesem Beispiel kann mithin der Sortiervorgang nur mit Hilfe einer weiteren, auf »Blau« ansprechenden Fotozelle wirksam durchgeführt werden, indem nach Maßgabe dieser weiteren Fotozelle alle Erbsen mit zu großem Blaugehalt ebenfalls ausgeschieden werden. Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, daß die entsprechend der Blaukomponente bzw. Gelbkomponente einer jeden Erbse von den beiden Fotozellen gelieferten Signale an einen Differenzverstärker geleitet werden, der das Verhältnis »Gelb« zu »Blau« mißt und im Falle einer zu starken Abweichung dieses Verhältnisses von dem für eine »perfekte« grüne Erbse ein Signal zur Betätigung der Trennvorrichtung liefert.

Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel ausführlich erläutert.

In der Zeichnung stellen dar

Fig. 1 eine Schemaskizze der allgemeinen Arbeitsweise einer Farbsortiervorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 in größeren Einzelheiten.

Die zu sortierenden Gegenstände! (z.B. Erbsen oder Bohnen) werden mittels einer Zufuhreinrichtung 1 in die Farbsortiervorrichtung eingegeben. Diese Zufuhreinrichtung besitzt in der Darstellung der Fig. 1 die Form eines endlosen Bandes, das eine V-förmige Längsausnehmung zur Aufnahme der Gegenstände 2 besitzt. Natürlich können aber auch andere Zufuhreinrichtungen benutzt werden. Die zugeführten Gegenstände 2 fallen frei durch einen würfelförmigen Rahmen 3 hindurch, der im Innern reflektierende Wandungen besitzt. Hierbei trifft Licht aus innerhalb des Rahmens angeordneten Lampen auf die Gegenstände auf.

Das von den Gegenständen reflektierte Licht wird durch paarweise angeordnete Fotozellen (oder andere fotoelektrische Beobachtungseinrichtungen wie z. B. Fotovervielfacher) 4 und 5 beobachtet. In der Darstellung der Fig. 1 ist nur ein solches Paar gezeigt. Es wird jedoch vorgezogen, vier solcher Paare zu verwenden, von denen jeweils eines an jeder Seite des Rahmens 3 angeordnet ist. Innerhalb eines jeden Paares sind den Fotozellen jeweils verschieden gefärbte Filter 6 und 7 vorgeschaltet, so daß die eine Fotozelle das Licht einer besonderen durch die Gegenstände 2 reflektierten Farbe empfängt, während die anderen Fotozellen das von den Gegenständen 2 reflektierte Licht einer anderen Farbe aufnehmen.

Die Übertragung des von den Gegenständen 2 reflektierten lichtes zu den Fotozellen 4 und 5 erfolgt über einen Linsentubus 8, mit dessen Objektiv 9 ein Bild eines Gegenstandes 2 auf einen Schlitz 10 fokussiert wird, ein Linsensystem 11 und ein transparentes, Y-förmiges Lichtleitelement 12, dessen Gabelungsstelle mit dem Bezugszeichen 13 versehen ist.

ίο Die elektrischen Ausgänge aus den Fotozellen 4 und 5 sind über einen Differenzverstärker 14 geschaltet, dessen Ausgang seinerseits einen elektronischen Komparator 15 steuert, der auf Grund der ihm zugeführten Signale die gewünschten von den unerwünschten Gegenständen unterscheiden kann. Sobald ein unerwünschter Gegenstand 2 durch den Rahmen 3 hindurchfällt und durch den Komparator 15 aufgespürt wird, erfolgt die Übertragung eines Steuersignals von dem Komparator 15 zu einem elektorisch gesteuerten Ejektor 16, der ständig über eine Leitung 17 mit komprimierter Luft versorgt wird. Auf das Steuersignal hin wird ein Ventil geöffnet und ein Luftstrahl tritt aus der Düse 18 des Ejektors 16 aus, um den unerwünschten Gegenstand abzuscheiden.

Die in Fig. 1 nur schematisch dargestellte Anordnung ist in Fig. 2 in Einzelheiten gezeigt.

Das von dem jeweils gerade beobachteten Gegenstand 2 reflektierte Licht läuft durch den Linsentubus 8 hindurch. Dieser Tubus ist mit einem Deckel 41 aus Mattglas bedeckt. Er enthält das Objektiv 9 mit Linsen 42 und 43, den Schlitz 10 und ein Linsensystem 11 mit Linsen 44 und 45. Die Anordnung ist so beschaffen, daß das Objektiv 9 ein Bild des zu sortierenden Gegenstandes 2 auf den Schlitz fokussiert. Das Linsensystem 11 auf der entgegengesetzten Seite des Schlitzes richtet das Licht in einen Stab 12' aus transparentem, lichtleitenden Material, wie beispielsweise Methyl-Methacrylat, der sich an das Linsensystem anschließt und einen Teil des in Fig. 1 gezeigten Lichtleitelementes 12 bildet. Dieser Stab 12' ist mit einer Platte 46 aus transparentem, lichtleitendem Material verbunden. Mit dieser Platte 46 ist ein weiterer Stab 12" aus dem gleichen Material verbunden. Die Platte 46 ist an der Grundfläche 47 eines Spiegels 48 befestigt.

Der Stab 12" teilt sich an der Gabelungsstelle 13 in zwei Arme 49 und 50 auf, die etwa V-fÖrmig zueinander stehen. Diese Arme 49 und 50 führen zu den Fotozellen 4 und 5. Der Arm 49 besitzt einen kleineren Durchmesser oder Querschnitt als der Arm 50. Das den Stab 12" durchläufende Licht gelangt an der Gabelungsstelle 13 in die beiden Arme 49 und 50, und zwar derart, daß das Verhältnis der Lichtmengen in den beiden Armen unabhängig von der Lichtmenge im Stab 12" und nur abhängig vom Querscnnittsverhältnis der Arme ist. Damit ist sichergestellt, daß den Fotozellen 4 und 5 stets ein konstanter Anteil des gesamten, in das Lichtleitelement 12 einfallenden Lichtes zugeführt wird.

Jeder Arm 49 und 50 ist mit einem geschliffenen äußeren Ende 51 versehen. Zwischen den Endflächen 51 und der jeweiligen Fotozelle 4 oder 5 ist ein Farbfilter 52 angeordnet. Das aus dem Ende des Armes 49 austretende Licht erreicht die Fotozelle 4 über einen Spiegel 53.

Da das gesamte von dem jeweils beobachteten Gegenstand reflektierte und in das Lichtleitelement 12 einfallende Licht über die Gabelungsstelle 13 zwi-

sehen den Armen 49 und 50 laufen muß, wird die auf die Fotozellen 4 oder 5 übertragene Lichtmenge nicht durch die genaue Lage beeinflußt, in der der Gegenstand 2 beobachtet wird. Demzufolge ist die Lage des Gegenstandes längs seiner Fallinie oder eine kleine seitliche Abweichung von der vorgegebenen Fallinie ohne wesentlichen Einfluß auf die relativen zu den Fotozellen 4 oder 5 übertragenen Lichtmengen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Sortiervorrichtung, bei der die zu sortierenden Gegenstände an fotoelektrischen Meßeinrichtungen vorbeifallen und dabei nach mehreren Farbarten sortiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Objektiv (9) ein Bild des abgetasteten Gegenstandes auf einen Beobachtungsschlitz (10) fokussiert und ein Linsensystem (11) auf der entgegengesetzten Seite des Schlitzes (10) das Licht auf einen an sich bekannten Lichüeitstab (12,12") richtet, der nach einem Teilstück konstanten Querschnitts eine Gabelungsstelle (13) aufweist, hinter der sich der Lichtleitstab in eine Anzahl von Schenkeln (49, 50) aufgabelt, an deren Enden jeweils eine für die jeweilige Farbart empfindliche fotoelektrische Meßeinrichtung (4, 5) angeordnet ist und deren Querschnitt entsprechend der für die jeweilige Fotozelle bestimmten relativen Lichtintensität gewählt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 948 922, 718 434;
   USA.-Patentschriften Nr. 1 945 395, 2 625 265;
   Grims eh 1, Lehrbuch d. Physik, Leipzig-Berlin, 1942, S. 787 und 788;
   VDI-Nachrichten vom 20. 2.1954, S. 3;
   Feinwerktechnik, 58 (1954) S. 56 bis 59.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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