DE1172445B - Sortiermaschine zum Sortieren von Gegenstaenden innerhalb eines bestimmten Sortier-Spektralbereichs - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G02d

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 42 h - 34/06

G 33999IX a/42 h
20. Oktober 1959
18.Juni 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sortiermaschine zum Sortieren von Gegenständen innerhalb eines bestimmten Sortier-Spektralbereichs und ist anwendbar beim Sortieren der Gegenstände nach ihrer Farbe, und zwar auch dann, wenn das Sortieren nach unterschiedlichen Farbarten und nicht nach unterschiedlichen Farbschattierungen erfolgen soll, d. h. wenn es auf das Reflexionsvermögen der Gegenstände in zwei oder mehr Teilen des Spektrums und nicht nur auf die innerhalb eines einzigen Spektralbereichs reflektierte Lichtmenge ankommt.

Es sind bereits Sortiermaschinen bekannt, bei welchen die innerhalb des Sortier-Spektralbereichs von den zu sortierenden Gegenständen reflektierte Lichtmenge, bezogen auf die von einem Hintergrund abgegebene Lichtmenge, in einer photoelektrischen Meßeinrichtung Signale erzeugt. Diese Signale werden durch einen Verstärker verstärkt und dann einem elektronischen Komparator zugeführt, der die Signale mit einer Bezugsspannung vergleicht und nach Maßgäbe dieses Vergleichs eine Trennvorrichtung zum Abscheiden von auszusortierenden Gegenständen steuert und dessen Eingangsklemme bei Abwesenheit eines Gegenstandes über einen Schalter mit der Bezugsspannung verbunden wird. Der Komparator ent- as hält dabei im allgemeinen eine mit einem Steuergitter versehene Röhre, die zwischen positiven und negativen Signalen unterscheidet oder die relative Größe dieser Signale vergleicht.

Der dem Komparator vorgeschaltete Verstärker ist vorzugsweise ein Wechselstromverstärker, weil es schwierig ist, mit einem Gleichstromverstärker für den Sortiervorgang über lange Zeiträume hinweg konstante Bedingungen einzuhalten. Auf der anderen Seite führen Wechselstromverstärker jedoch normalerweise zu einer Verschiebung des Gleichspannungspegels am Eingangspunkt des Steuergitters der Röhre, die durch die ständig wiederholende Signalzufuhr hervorgerufen wird und die unter der Bezeichnung »Drift« bekanntgeworden ist. Zur Behebung dieser Erscheinung wird der Eingangspunkt des Steuergitters der Röhre bei Abwesenheit eines Gegenstandes mit der Bezugsspannung verbunden, so daß alle am Eingangspunkt nach Vollendung eines Meßvorganges noch verbliebenen Restspannungen abfließen können. Dazu wurde bislang im Komparatorkreis ein mechanisches Schaltwerk vorgesehen, das sehr genau mit den Fördereinrichtungen für die Zufuhr der Gegenstände zu der Meßstelle synchronisiert sein muß. Dies bedingt jedoch einen erheblichen Aufwand und eine entsprechend hohe Störanfälligkeit. Vor allem aber führt dies zu einem äußerst lang-Sortiermaschine zum Sortieren von Gegenständen innerhalb eines bestimmten
Sortier-Spektralbereichs

Anmelder:

R. W. Gunson (Seeds) Limited, London

Vertreter:

Dr. K. R. Eikenberg und Dipl.-Chem. W. Rücker, Patentanwälte,

Hannover, Am Klagesmarkt 10/11

Als Erfinder benannt:
Herbert Fraenkel, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 20. Oktober 1958 (33 485)

samen Ablauf des Sortiervorganges, weil jede Messung nur durchgeführt werden kann, wenn die Fördereinrichtungen auch tatsächlich einen Gegenstand zur Meßstelle transportiert haben (was wegen der Synchronisierung mit dem Schaltwerk notwendigerweise eine bestimmte Mindestzeit beansprucht).

Demgegenüber soll mit der Erfindung ein »optischelektronischer Schalter« geschaffen werden, der selbsttätig auf die Anwesenheit eines Gegenstandes an der Meßstelle anspricht und daraufhin den (normalerweise »kurzgeschlossenen«) Komparatorkreis meßbereit macht. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sich der Hintergrund in einem weiteren, von dem Sortier-Spektralbereich verschiedenen Spektralbereich von allen zu sortierenden Gegenständen abhebt und daß ein photoelektrischer Detektor zum Ermitteln der Anwesenheit eines Gegenstandes an der Meßstelle vorgesehen ist, der im Ansprechen auf das innerhalb des weiteren Spektralbereiches von dem Gegenstand reflektierte Licht Signale für einen elektronischen Schalter erzeugt, der die Verbindung zwischen der Erngangsklemme des Komparators und der Bezugsspannung unterbricht.

Durch die Erfindung wird sichergestellt, daß selbst dann, wenn die Gegenstände in unregelmäßigem Takt zur Meßstelle gelangen, der Komparator immer im richtigen Zeitpunkt meßbereit ist. Dadurch gelingt es, für den Sortiervorgang die wesentlichen Vorteile des

409 600/184

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.

Die elektrischen Ausgänge aus den Photozellen 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 unerwünsch-

nicht mit eingezeichnet. F i g. 2 zeigt neben Einzelheiten des in Fig. 1 nur schematisch dargestellten elektronischen !Comparators 15 auch den photoelek-

freien Falles der zu sortierenden Gegenstände an der Meßstelle vorbei zu einer am Ende der Fallinie angeordneten Trennvorrichtung (nämlich die äußerst schnelle Arbeitsweise, die für Massengüter, wie Erbsen, Bohnen od. dgl., sehr wichtig ist) optimal auszunutzen.

Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß der Sortier-Spektralbereich im sichtbaren Spektralgebiet und der weitere Spektralbereich im ultraroten

Gebiet des Spektrums liegt, wobei die Meßeinrich- io ten Gegenständen unterscheiden kann, tung nur auf das sichtbare Licht und der Detektor Sobald ein unerwünschter Gegenstand 2 durch den

nur auf das ultrarote Licht anspricht. Dadurch wird Rahmen 3 hindurchfällt und durch den Komparator der gesamte sichtbare Spektralbereich für das eigent- 15 aufgespürt wird, erfolgt die Übertragung eines liehe Sortieren freigehalten, so daß ohne weiteres Steuersignals von dem Komparator 15 zu einem elekauch ein Mehrfarbsortieren in zwei oder mehr sieht- 15 trisch gesteuerten Ejektor 16, der ständig über eine baren Spektralbereichen durchgeführt werden kann. Leitung 17 mit komprimierter Luft versorgt wird. In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung ist ein Auf das Steuersignal hin wird ein Ventil geöffnet, Lichtteiler, z. B. ein teilversilberter Spiegel, vorge- wodurch ein Luftstrahl aus der Düse 18 des Ejektors sehen, der das von den Gegenständen reflektierte 16 austreten kann, der den unerwünschten Gegen-Licht teilweise auf die Meßeinrichtung und teilweise 20 stand abscheidet.

auf den Detektor leitet. Dabei können dem Lichtteiler Zum Ermitteln der Anwesenheit der zu sortieren-

Lichtübertragungsmittel in Form einer weit geöffne- den Gegenstände vor den photoelektrischen Meßten Metallblende und einer koaxial dazu angeordne- einrichtungen ist weiterhin ein photoelektrischer ten zweiten engeren Blende, deren Blendenplatten für Detektor vorgesehen. Dieser Detektor arbeitet mit ultrarotes Licht durchlässig sind, vorgeschaltet sein, 35 Hilfe von ultrarotem Licht. Er ist in der Prinzipskizze die das von einem Gegenstand reflektierte Licht noch der F i g. 1 aus Gründen besserer Übersichtlichkeit etwas vor und auch noch etwas nach dem Zeitraum,
zu dem es zu der Meßeinrichtung gelangt, zu dem
Detektor leiten.

Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend an 30 irischen Detektor. Hand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel Der jeweils zu beobachtende Gegenstand 2 wird in

ausführlich erläutert. In den Zeichnungen stellt dar nicht näher dargestellter Weise so beleuchtet, daß das F i g. 1 eine Schemaskizze der allgemeinen Arbeits- auf den Gegenstand fallende und von diesem reflekweise einer Sortiermaschine nach der Erfindung, tierte Licht Anteile sowohl an sichtbarem Licht als

F i g. 2 einen Teil der Maschine gemäß F i g. 1 in 35 auch an ultrarotem Licht enthält. Die reflektierenden größeren Einzelheiten. Wandungen 22 im Innern des Rahmens 3 wirken

Die zu sortierenden Gegenstände 2 (z. B. Erbsen dabei als Hintergrund. Sie sind im sichtbaren Gebiet oder Bohnen) werden mittels einer Zufuhreinrich- auf die Bezugsfarbe der zu sortierenden Gegenstände tung 1 in die Sortiermaschine eingegeben. Diese Zu- abgestimmt und erscheinen mit der gleichen mittleren fuhreinrichtung besitzt in der Darstellung der F i g. 1 40 Lichtintensität (an sichtbarem Licht) wie die Gegendie Form eines endlosen Bandes, das eine V-förmige stände selbst. Vor einer oder mehrerer der Wandun-Längsausnehmung zur Aufnahme der Gegenstände 2 gen 22 befindet sich eine im sichtbaren Gebiet durchaufweist. Natürlich können aber auch andere Zufuhr- lässige, jedoch im ultraroten Gebiet absorbierende einrichtungen benutzt werden. Die zugeführten Ge- Glasplatte 19. Damit reflektiert der betreffende genstände 2 fallen frei durch einen würfelförmigen 45 Hintergrund auf seiner Oberfläche ultrarotes Licht in Rahmen 3 hindurch, der im Innern reflektierende geringerem Ausmaß als die Gegenstände 2, so daß Wandungen besitzt. Hierbei trifft Licht aus innerhalb
des Rahmens angeordneten Lampen auf die Gegenstände auf.

Das von den Gegenständen reflektierte Licht wird 50
durch Photozellen (oder andere photoelektrische
Meßeinrichtungen, wie z. B. Photovervielfacher) 4
und 5 beobachtet, die, wenn die Gegenstände nach
mehreren unterschiedlichen Farben sortiert werden
sollen, paarweise angeordnet sind. In der Darstellung 55 geleitet. Das Filter 56 ist in einem gegenüber der der F i g. 1 ist dabei nur ein solches Paar gezeigt. Es Blende engeren Zentralbereich auch für sichtbares wird jedoch vorgezogen, vier solcher Paare zu ver- Licht durchlässig, während es außerhalb dieses Zenwenden, von denen jeweils eines an jeder Seite des tralbereichs nur für ultrarotes Licht durchlässig ist. Rahmens 3 angeordnet ist. Innerhalb eines jeden Das durch das Filter 56 hindurchtretende Licht fällt Paares sind den Photozellen jeweils verschieden ge- 60 auf einen teilversilberten Spiegel 53 und wird dort in färbte Filter 6 und 7 vorgeschaltet, so daß die eine zwei Teilstrahlen aufgeteilt. Der eine Teilstrahl fällt

auf eine Photozelle 24 (oder einen Photovervielfacher), die nur auf sichtbares Licht anspricht, und der andere Teilstrahl gelangt über ein ultrarotdurch-65 lässiges Filter 57 zu einer Photozelle 58, die nur auf ultrarotes Licht anspricht.

Die Photozelle 58 ist so eingestellt, daß sie nur dann ein Signal erzeugt, wenn ein Gegenstand 2 ab-

sich ein gerade im Strahlengang befindlicher Gegenstand 2 im ultraroten Bereich vom Hintergrund abhebt.

Das von dem gerade betrachteten Gegenstand 2 sowie von dem Hintergrund reflektierte Licht wird mittels eines nicht weiter dargestellten optischen Systems durch eine verhältnismäßig weit geöffnete Metallblende 55 und ein Ultrarotfilter 56 hindurch-

Photozelle das Licht einer besonderen durch die Gegenstände 2 reflektierten Farbe empfängt, während die andere Photozelle das von den Gegenständen 2 reflektierte Licht einer anderen Farbe aufnimmt.

Die Übertragung des von den Gegenständen 2 reflektierten Lichtes zu den Photozellen 4 und 5 erfolgt über einen Linsentubus 8, mit dessen Objektiv 9 ein

getastet wird, der mehr ultrarotes Licht reflektiert als die Hintergrundschirme. Sie bildet den Empfangsteil des in F i g. 2 durch den gestrichelten Block 23 bezeichneten photoelektrischen Detektors. Dagegen soll die in F i g. 2 dargestellte Photozelle 24 in vereinfachter Form für die beiden in F i g. 1 gezeigten Photozellen 4 und 5 samt der ihnen zugeordneten optischen Einrichtungen stehen. Natürlich kann aber eine der Photozellen 4 und 5 in Fortfall kommen, wenn das Sortieren nur nach Maßgabe einer einzigen Farbe vorgenommen werden soll.

Die Meß-Photozelle 24 ist über einen Verstärker (oder Differenzverstärker) 59 und einen Kondensator

60 an den Punkt A angeschlossen, der den Eingangspunkt für den Gitterkreis einer Triode 61 bildet. Die am Punkt B von der Triode 61- gelieferten Signale steuern den Ejektor 16. Die Detektor-Photozelle 58 liegt über einen Verstärker 62 an einem Phasenteiler 63, der im Ansprechen auf das Ausgangssignal der Photozelle 58 zwei gegenphasige Signale erzeugt, welche zu Anschlußpunkten C und D eines elektronischen Schalternetzes 66 weitergeleitet werden. Der Schalter 66 verbindet den Punkt A mit einem Punkt E, der durch eine Spannungsquelle 69 auf Bezugspotential gehalten wird. Im Schaltnetz 66 sind beidseitig des Punktes A je eine Siliziumdiode 67 bzw. 68 (oder Röhrendiode) enthalten sowie zwischen den Punkten C und D zwei niedrige Widerstände 64 und 65, deren gemeinsamer Verbindungspunkt an Punkt E angeschlossen ist. Die Kathode der Triode

61 ist mittels der Spannungsquelle 69 über ein regelbares Potentiometer so vorgespannt, daß die Triode bei Fehlen eines Signals an dem Punkt A gesperrt ist.

Aus der soweit beschriebenen Schaltung ergibt sich, daß ohne ein Ausgangssignal am Phasenteiler 63 (d. h. wenn kein Gegenstand 2 beobachtet wird) der Gitter-Kathoden-Kreis der Röhre 61 über die beiden niedrigen Widerstände 64 und 65 sowie die Dioden 67 und 68 »kurzgeschlossen« ist. Dadurch kann jede am Punkte vorhandene Spannung ohne weiteres zu dem auf Bezugspotential gehaltenen Punkt E abfließen. Sobald nun aber die Detektor-Photozelle 58 die Anwesenheit eines (sich im ultraroten Gebiet von den Hintergrundschirmen abhebenden) Gegenstandes ermittelt, erscheinen an den Punkten C und D des Schalters 66 zwei gegenphasige Signale, durch die die Dioden 67 und 68 unverzüglich gesperrt werden. Auf diese Weise wird die elektrische Verbindung zwischen den Punkten A und E unterbrochen, so daß das über die Meß-Photozelle 24 zum Punkt A geleitete Signal, das auf die Farbqualität des Gegenstandes 2 bezogen ist, nunmehr das Steuergitter der Triode 61 beaufschlagen und bei ausreichender Signalgröße als Auslösesignal über den Punkt B zum Ejektor 16 (Fig. 1) weiterlaufen kann. Nachdem der gerade untersuchte Gegenstand 2 den Strahlengang wieder verlassen hat, verschwinden sowohl das Signal am Punkt A als auch die Signale an den Punkten C und D, so daß sich der ursprüngliche Zustand wieder einstellt und irgendwelche am Punkt A verbliebenen Restspannungen zum Punkt E abfließen können.

Durch die Tatsache, daß eine leitende Verbindung des Punktes A mit dem Punkt E im Gitter-Kathoden-Kreis der Röhre 61 immer dann auftritt, wenn kein Gegenstand 2 beobachtet wird, ist sichergestellt, daß der Bezugspunkt, gegenüber dem die Unterscheidung zwischen guten und auszusortierenden Gegenständen durchgeführt werden soll, sich im Verlauf des Sortiervorganges nicht ändert. Darüber hinaus tritt diese Verbindung im Gitter-Kathoden-Kreis der Röhre 61 stets automatisch im richtigen Takt auf, selbst wenn die Gegenstände an der Beobachtungsstelle unregelmäßig vorbeifallen.

In F i g. 2 ist weiterhin zu erkennen, daß beim optischen Abtasten eines durch die Einrichtung hindurchfallenden Gegenstandes 2 in zeitlicher Aufeinanderfolge zunächst nur das von diesem Gegenstand reflektierte ultrarote Licht durch den ultrarotdurchlässigen Bereich des Filters 56 hindurchtritt, daß in einem späteren Zeitpunkt jedoch auch das von diesem Gegenstand reflektierte sichtbare Licht durch den Zentralbereich des Filters 56 hindurchgelangen kann und daß schließlich wiederum nur noch ultrarotes Licht durch den ultrarotdurchlässigen Bereich des Filters 56 hindurchtritt, während kein sichtbares Licht mehr von dem Gegenstand aus in den Zentralbereich des Filters 56 gelangt. Die relativen Öffnungen der Blende 55 und des Zentralbereiches im Filter 56 können so ausgewählt werden, daß das Signal von der ultrarotempfindlichen Photozelle 58 in gewünschtem Ausmaß früher einsetzt und später endet als das Signal von der im sichtbaren Spektralbereich ansprechenden Photozelle 24. Durch diese Anordnung lassen sich die Einflüsse von Verzögerungen in der Schaltung kompensieren.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Sortiermaschine, bei welcher die innerhalb eines bestimmten Sortier-Spektralbereichs von den zu sortierenden Gegenständen reflektierte Lichtmenge, bezogen auf die von einem Hintergrund abgegebene Lichtmenge, in einer photoelektrischen Meßeinrichtung Signale erzeugt, die einem elektronischen Komparator zugeführt werden, der die Signale mit einer Bezugsspannung vergleicht und nach Maßgabe dieses Vergleichs eine Trennvorrichtung zum Abscheiden von auszusortierenden Gegenständen steuert und dessen Eingangsklemme bei Abwesenheit eines Gegenstandes über einen Schalter mit der Bezugsspannung verbunden wird, dadurchge kennzeichnet, daß sich der Hintergrund (22) in einem weiteren, von dem Sortier-Spektralbereich verschiedenen Spektralbereich von allen zu sortierenden Gegenständen (2) abhebt und daß ein photoelektrischer Detektor (23) zum Ermitteln der Anwesenheit eines Gegenstandes an der Meßstelle vorgesehen ist, der im Ansprechen auf das innerhalb des weiteren Spektralbereichs von dem Gegenstand reflektierte Licht Signale für einen elektronischen Schalter (63 bis 68) erzeugt, der die Verbindung zwischen der Eingangsklemme (A) des Komparators und der Bezugsspannung (E) unterbricht.

2. Sortiermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sortier-Spektralbereich im sichtbaren Spektralbereich und der weitere Spektralbereich im ultraroten Gebiet des Spektrums liegt, wobei die Meßeinrichtung (24) nur auf das sichtbare Licht und der Detektor (23) nur auf das ultrarote Licht anspricht.

3. Sortiermaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtteiler (53), z. B. ein teilversilberter Spiegel, vorgesehen ist, der

das von den Gegenständen (2) reflektierte Licht teilweise auf die Meßeinrichtung (24) und teilweise auf den Detektor (23) leitet.

4. Sortiermaschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch dem Lichtteiler vorgeschaltete Lichtübertragungsmittel in Form einer weit geöffneten Metallblende (55) und einer koaxial dazu

angeordneten, zweiten engeren Blende (56), deren Blendenplatten für ultrarotes Licht durchlässig sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 625 265, 2 656 923, 690 258, 2 803 754.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 600/184 6.64 © Bundesdruckerei Berlin