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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Verfahren,
bei dem Stückgut oder kontinuierliche Materialströme, die sich auf einen Transportband
befinden, mittels Röntgenstrahlen auf Einschlüsse untersucht und bei Vorhandensein
solcher Einschlüsse, die beispielsweise bei der Seifenherstellung beim Pilieren
der Rohseifenmasse entstehen können, aussortiert werden. Dabei wird die Tatsache
ausgenutzt, daß Einschlüsse, z. B. Metall oder Luft, einen anderen Absorptions-Koefflzienten
für Röntgenstrahlen haben als die Seifenmasse.
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Aus der USA. -Patentschrift 2532644 ist eine Vorrichtung zum Aussortieren
frostgeschädigter Zitrusfrüchte bekannt. Dabei'werden die zu untersuchenden Früchte
auf einem Förderband an einer Strahlenquelle vorbeigeführt, und das entstehende
Strahlenrelief, beispielsweise mittels einer Fernsehkamera, wird abgetastet. Das
erzeugte Videosignal ist um so größer, je geringer die Strahlenabsorption des im
Strahlengang befindlichen Objektes ist; das bedeutet, daß das Videosignal schwankt,
wenn in der Struktur des untersuchten Objektes die einzelnen Bereiche unterschiedliche
Absorptions-Koeffizienten haben. Bei gesunden Zitrusfrüchten ist das nicht der Fall;
bei frostgeschädigten oder faulen Früchten jedoch wechseln in dichter Folge Bezirke
mit körniger Struktur (großer Absorptions-Koeffizient) mit ausgetrockneten Bezirken
(kleiner Absorptions-Koeffizient).
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Das Ausgangssignal schwankt also bei gesunden Früchten nur, wenn das
Strahlenrelief zwischen zwei Früchten abgetastet wird, während bei frostgeschädigten
Früchten sich das Videosignal sehr oft ändert.
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Das Videosignal wird über einen Kondensator, der die Gleichspannungskomponente
abschneidet, einem Verstärker zugeführt. An dessen hochohmigen Ausgang ist über
eine Diode ein Kondensator angeschlossen, der sich um so stärker auflädt, je öfter
die Spannung schwankt. Bei gesunden Früchten ist die Kondensatoraufladung daher
gering und bei frostgeschädigten Früchten groß. Bei einer bestimmten Ladespannung
wird dann der Aussortiervorgang eingeleitet.
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Die bekannte Vorrichtung eignet sich zum Aussortieren von mit vielen
Inhomogenitäten behafteten Objekten, wie frostgeschädigten Zitrusfrüchten u. dgl.;
zum Aussortieren von Objekten mit wenigen Inhomogenitäten - etwa nur einem einzigen
Einschluß , wie beispielsweise Seifenstücken oder Bonbons, ist sie nicht geeignet,
weil die Intensitätsschwankung beim Abtasten des Zwischenraumes zwischen zwei Objekten
den Kondensator ebenso auflädt wie die wenigen durch die geringe Anzahl der Inhomogenitäten
im Objekt verursachten Schwankungen der Strahlungsintensität.
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Aus der deutschen Patentschrift 938 391 ist außerdem bereits ein
Verfahren zur Feststellung von metallischen Einschlüssen in Schüttgut bekannt. Dabei
wird das Schüttgut auf einem Förderband an einem Röntgenstrahler vorbeigeführt,
wobei auf der anderen Seite des Förderbandes eine strahlenundurchlässige Scheibe
mit einer Blendenöffnung rotiert, durch die ein Strahlenbündel auf einen dahinter
angebrachten Leuchtschirm fällt; dessen Helligkeit wird von einer Fotozelle gemessen,
wobei der Fotozellenstrom ein Maß für die Strahlenabsorption des Schüttgutes ist.
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Erfaßt das rotierende Strahlenbündel einen metallischen Einschluß,
ändert sich der Fotozellenstrom, und dieser Effekt wird zur Auslösung einer Alarm-
einrichtung
benutzt. Der Vorschub des Transportbandes während einer Umdrehung der Scheibe darf
hierbei höchstens gleich der Breite der Blendenöffnung sein, da anderenfalls nicht
das gesamte Schüttgut durchleuchtet werden kann. Wenn man daher eine größere Blendenöffnung
vorsieht, um eine höhere Transportgeschwindigkeit zu erreichen, muß man hierfür
in Kauf nehmen, daß kleinere metallische Einschlüsse nicht mehr festgestellt werden
können, weil sie die Helligkeit des durch die Blendenöffnung ausgeblendeten Leuchtschirmbildes
nicht merklich beeinflussen können. Wenn man andererseits die Blendenöffnung verkleinert,
um eine größere Genauigkeit zu erreichen, muß man eine niedrigere Transportgeschwindigkeit
in Kauf nehmen. Deshalb hat sich dieses Verfahren bisher nicht durchsetzen können.
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Bei den bekannten Anordnungen besteht darüber hinaus das Problem,
daß beim Abtasten eines außerhalb des Strahlenreliefs des untersuchten Stückes liegenden
Bereiches die Amplitude des Videosignals einen Wert annehmen kann, der zum Aussortieren
des an sich fehlerfreien Stückes führt, wenn nicht besondere Maßnahmen getroffen
werden.
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Es ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 127 109 eine Vorrichtung
zum Feststellen fehlerhafter Stellen in einer Papierbahn bekannt, bei der die Papierbahn
quer zur Transportrichtung von einem Lichtstrahl abgetastet wird und das reflektierte
Licht mittels eines Photowiderstandes gemessen wird. aber oder unterschreitet die
Amplitude am Abgriff eines den Photowiderstand enthaltenden Spannungsteilers einen
vorgebbaren Wert, so kann der Transport gestoppt werden usw. Damit nur die Signale
den Schwellwertschalter erreichen, die während der Abtastung der Papierbahn auftreten,
wird das Meßsignal dem Schwellwertschalter über eine Torschaltung zugeführt, die
in den Pausen zwischen dem Ende einer Abtastung und dem Beginn der nächsten Abtastung
gesperrt ist. Die Länge der Pause liegt bei gegebener Breite der Papierbahn fest,
so daß die Torschaltung jeweils mit Impulsen von gleichbleibender Dauer gesperrt
werden kann.
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Aus der USA.-Patentschrift 2798605, die ein Verfahren zum Aussortieren
von fehlerhaften Flaschen betrifft, wobei die Flaschen von oben durchleuchtet und
das entsprechende Strahlenrelief von einer Fernsehkamera aufgenommen wird, ist es
zu diesem Zweck bekannt, den Abtast-Elektronenstrahl der Fernsehkamera spiralförmig
zu führen, so daß die Amplitude des Videosignals sich verhältnismäßig langsam ändert,
wenn der Elektronenstrahl in den außerhalb des Strahlenreliefs liegenden Bereich
gelangt. Durch geeignete Maßnahmen wird dafür gesorgt, daß bei diesem allmählichen
Anderungen der Amplitude des Videosignals kein Aussortiervorgang ausgelöst wird.
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Dieses Verfahren eignet sich aber nur zur Untersuchung von runden
Körpern und kann außerdem nicht mit den üblichen Fernsehkameras durchgeführt werden,
bei denen der Elektronenstrahl das Bild nicht spiralförmig sondern von links nach
rechts bzw. von oben nach unten abtastet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
für ein Verfahren zum Aussortieren von inhomogenen Stückgut anzugeben, die die Verwendung
von Fernsehkameras mit der üblichen Ablenkung des Abtast-Elektronenstrahls erlaubt.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Schaltungsanordnung für ein
Verfahren zum Aussortieren von inhomogenem Stückgut, bei dem das zu untersuchende
Stückgut an einem Röntgenstrahler vorbeigeführt und durchleuchtet wird und das hierbei
auf einem Leuchtschirm erzeugte Strahlungsrelief von einer Fernsehkamera aufgenommen
wird, wobei das Stückgut aussortiert wird, wenn das Video signal oberhalb einer
vorgebbaren Spannung liegt, und wobei eine Torschaltung vorgesehen ist, die die
den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Stücken entsprechenden Anteile des Video
signal unterdrückt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Video signal über ein
Verzögerungsglied einen Amplitudendiskriminator steuert, dessen Ausgang an die Steuerelektrode
einer Torschaltung angeschlossen ist, und daß das Video signal andererseits über
ein Differenzierglied an den Eingang der Torschaltung geführt wird. an deren Ausgang
ein den Aussortiervorgang auslösender Amplitudendiskriminator angeschlossen ist.
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Die Erfindung soll an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild einer aus dem Stand
der Technik ableitbaren Anordnung, Fig. 2 den zeitlichen Verlauf des Videosignals,
das beim Abtasten der zu untersuchenden Seifenstücke entsteht, F i g. 3 a bis 3
c den zeitlichen Verlauf des Videosignals und seiner zeitlichen Ableitung, das beim
Abtasten von Seifenstücken mit kleinen Einschlüssen aus Luft oder Metall entsteht,
F i g. 4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
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In F i g. 1 ist eine Röntgenröhre 1 dargestellt, die das auf einem
Transportband 2 beförderte Seifenstück 3 durchstrahlt. Aus Gründen der Übersicht
ist das Transportband 2 um 900 gedreht dargestellt. Das entstehende Strahlenrelief
wird auf einem Leuchtschirm bzw. einem Bildverstärker 4 abgebildet und von einer
Fernsehkamera 6 mit dem Objektiv 5 aufgenommen. Das Signal am Ausgang des Verstärkers
7 ist in Fig. 2b dargestellt; es ergibt sich, wenn das Strahlenrelief der in Fig.
2 a dargestellten Seifenstücke (19, 21)- vom Elektronenstrahl der Fernsehkamera
abgetastet wird. Da das Stück 19 einen metallischen Einschluß 20 hat, weist das
zugehörige Video signal ein Spannungsmaximum 23 auf (bzw. ein Spannungsminimum,
je nachdem, ob es sich um Positiv- oder Negativmodulation handelt). Da also das
Video signal eines Seifenstückes ohne Einschluß stets kleiner ist als die Spannung
u5 (Fig. 2b), kann man den Impuls 23, der diese Spannung übersteigt, zum Nachweis
dafür benutzen, daß das Seifenstück einen metallischen Einschluß enthält, in dem
man dem Videoverstärker einen Amplitudendiskrirnlnator nachschaltet, der in an sich
bekannter Weise den Aussortiervorgang auslöst, wenn das Signal an seinem Eingang
den vorgebbaren Schwellwert u5 überschreitet.
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Es kann aber auch vorkommen, daß die zu untersuchenden Seifenstücke
nicht rechteckförmig, sondern oval sind (F i g. 3 a). In diesem Fall erreicht das
Videosignal eines mit einem Einschluß behafteten Seifenstückes nicht in jedem Fall
größere (oder kleinere) Werte als bei einem Seifenstück ohne Einschlüsse, weil bei
ungünstiger Lage der Einschlüsse 33 bzw. 34 innerhalb der Seifenstücke 31 bzw. 32
das
Video signal 41 bzw. 42 innerhalb des durch die größte (in der Mitte) und die
kleinste Videospannung (an den Rändern) gegebenen Amplitudenbereich liegen kann.
Dann ist das oben skizzierte Verfahren weniger geeignet.
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Gemäß der Erfindung wird daher nicht das Videosignal selber, sondern
seine zeitliche Ableitung benutzt. Die Ableitung der Videospannung ist in F i g.
3 c dargestellt. Man ersieht an Hand dieser Darstellung, daß neben den durch die
Einschlüsse verursachten Impulsen jeweils noch ein positiver und ein negativer Impuls
auftreten, die durch den sprung artigen Abfall bzw. Anstieg des Videosignals beim
Abtasten der Kanten des betreffenden Seifenstückes hervorgerufen werden. Diese letzteren
Impulse werden in der nachfolgenden Schaltung (Fig. 4) unwirksam gemacht.
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Die zugehörige Schaltungsanordnung ist in Fig. 4 dargestellt. Sie
entspricht in den Blöcken 1 bis 7 der Schaltung nach Fig. 1. Hierbei wird das verstärkte
Video signal jedoch über eine Verzögerungsleitung 8 einem Amplitudendiskriminator
9 zugeführt, dessen Ausgang mit der Steuerelektrode einer Torschaltung 11 verbunden
ist. Wenn das : Eingangssignal am Amplitudendiskriminator 9 unterhalb eines gewissen
Schwellwertes liegt, wird die Torschaltung durch die Spannung am Ausgang desselben
gesperrt; liegt die Spannung am Eingang des Amplitudendiskrirninators jedoch oberhalb
dieses Schwellwertes, wird die angeschlossene Torschaltung geöffnet. An den Eingang
dieser Torschaltung 11 gelangt das durch das Differenzierglied 10 umgeformte Signal,
dessen Verlauf in Fig. 3 c dargestellt ist. Durch die zeitliche Verzögerung des
Steuersignals wird das Tor erst geöffnet, nachdem der erste (positive), durch den
Anstieg des Videosignals beim Abtasten des betreffenden Seifenstückes erzeugte Impuls,
abgeklungen ist. Auf diese Weise kann dieser Impuls nicht am Eingang des Amplitudendisknminators
12 wirksam werden, der den an sich bekannten Aussortiervorgang auslöst, wenn das
differenzierte Signal in seinem Eingang einen bestimmten positiven Wert überschreitet.
Der negative, durch den Abfall des Videosignals beim Abtasten der hinteren Kante
des Seifenstückes erzeugte Impuls wird auf diese Weise nicht wirksam, so daß nur
Impulse, die durch Einschlüsse im Seifenstück hervorgerufen werden, den Aussortiervorgang
auslösen können.