DE1817153A1

DE1817153A1 - Einrichtung und Verfahren zum Sortieren von Gegenstaenden

Info

Publication number: DE1817153A1
Application number: DE19681817153
Authority: DE
Inventors: Hutter James Francis; Leonard Kelly; Mounce George Raoph
Original assignee: Sphere Investments Ltd
Current assignee: Sphere Investments Ltd
Priority date: 1968-02-02
Filing date: 1968-12-27
Publication date: 1969-08-14
Also published as: US3545610A; CA923601A; SE360574B; BE727164A; MY7100020A; DE1817153B2; ZM169A1; DE1817153C3; FR1602239A; CH500018A; GB1152407A

Description

Einrichtung und Verfahren zum Sortieren von Gegenständen,

Beansprucht wird die Priorität vom 2. lebruar 1968, aufgrund der britischen Patentanmeldung Fr. 5527/68.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung und ein Verfahren zum Sortieren von Gegenständen unregelmäßiger Gestalt, insbesondere Erz unter Verwendung einer von den Gegenständen oder den Erzteilchen reflektierten Lichtstrahlung, wodurch mehrere Parameter erhalten werden, die als Grundlage für die Sortierung dienen.

Die Einrichtung läßt sich zum Sortieren verschiedener Arten von Gegenständen unregelmäßiger Formgebung oder Beschaffenheit verwenden. Die vorliegende Beschreibung soll jedoch nur auf ein Anwendungsbeispiel, nämlich das Sortieren von Erzen gerichtet sein. Der Einfachheit hal-

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ber sollen mit dem Ausdruck "Gesteinsbrocken" Brocken -oder Stücke, welche unerwünschte Bestandteile oder die Gangart darstellen, sowie Brocken oder Stücke, welche die gesuchten oder wertvollen Bestandteile darstellen, und Brocken oder Stücke, welche sowohl die Gangart als auch einen wertvollen Bestandteil enthalten, bezeichnet werden.

κ Bei einer bekannten Einrichtung zum Sortieren von Erzen oder anderen Gegenständen unter Verwendung von Licht werden die Gegenstände einzeln nacheinander beleuchtet und das von jedem Gegenstand reflektierte Mcht wird auf ge,-·; fangen. Dieses reflektierte licht wird dann mit einem^*& vorbestimmten Lichtwert verglichen und wenn das Licht diesen Wert überschreitet, wird der Gegenstand angenomt men. Wenn das Licht diesen Wert nicht überschreitet, wird der Gegenstand zurückgewiesen. ι-

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In einer anderen, bekannten Ausführung einer Einrichtung zum Sortieren von Erzen oder anderen Gegenständen unregelmäßiger Gestalt durchlaufen die Gegenstände in einem willkürlichen Strom einen Sortierbereich, wobei die Gegenstände eine willkürliche Ausrichtung aufweisen, sich jedoch nicht gegenseitig überlagern. Mit anderen Worten, der Strom der Gegenstände ist eine Lage dick. Der Strom der Gegenstände wird beleuchtet und eine auf Licht ansprechende Anzeigevorrichtung tastet das Bildfeld wiederholt ab um die von den Oberflächen der Gegenstände

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im Abtastbereich reflektierte Liehtmenge aufzufangen. 3Jor Ström' wird durch mehrere Ausstoß- oder Ausschußvorrichtüngen, die lauf der Abströmseite der Lichtanzeige varricfrtauig entlang des Stromes nebeneinander angeordnet sind» unterteilt. Dabei bildet jede Aus-Stoß vorrichtung einen Kanal, der eich entlang des Stromes der Gegenstände erstreckt. Wenn das von der Lichtanzeigevorrichtung aufgefangene» reflektierte Licht von einea Gegenstand, der sich entlang eines bestiaaten* gedachten Kanals fortbewegt, einen vorbiSBtiniiten Wert unterschreitet, wird die Ausstoßvör- ^l diesen l^

der Gegenstand an der Yorriciitung vorbeibewegt wird. Daher wird ein Gegenstand je nach aiii Re flexions eigen- _ schäften Beiner Oberfläche angenommen oder ausgestoßen.

Es i§% verhältnismäßig einfach, Gegenstände wie beispielsweise Gesteinsbrocken zu sortieren, wenn der wertvolle Bestandteil schwarz und der Abraum weiß ist oder umgekehrt. In diesem Falle kann die Sortierung i:. Air Üäiiii^ dir rlii^ktipteii 3Qibhtnilii|e

Die Vielzah.1 der Zusammensetzungen von Gesteinen oder Erzen ist jedoch unbegrenzt. Ein Gesteinsbrocken kann iiiip|iS#|iii ii^ji 6äÄ|aft-liitöii iü mü&BöU&ÜMMi grauin, und grünen Farbtöneni ßowie einen ünerwünöbhien

Bestandteil in der Form heller gefärbter Flocken und einen wertvollen oder gesuchten Bestandteil in der Form dunkleren Kieses oder kleiner Partikel enthalten. Ss ist natürlich schwierig, Gesteine aus einem Erz dieses Typs lediglich auf der Grundlage der im Mittel von jedem Stück reflektierten Iiichtmenge auszusortieren. Auf dieser Grundlage ist es daher in der Praxis schwierig, Gesteine zu sortieren, wie sie in den Erzen in vielen Teilen der Welt vorkommen. Es besteht daher ein Bedarf für eine Sortiereinrichtung für Eree, die sich zum Sortieren von Gesteinsbrocken eignet, die aus vielen, unterschiedlichen, erzhaltigen Gesteinen beste* hen können und in denen sich sehr viele unterschiedliche Erze befinden»

Die Aufgabe der Iriiniung besteht daher darin, ein flr£ahren und eine verbesserte Einrichtung

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BAD OWGINAL

Herleitung einer Reine von wenigstens drei Parametern von dem reflektierten Licht, einer Vorrichtung zur Auswahl und zum Vergleich mehrerer Parameter aus der Reihe von Parametern, einer Vorrichtung zum Vergleichen dieser Parameter in einer vorbestimmten Weise und aus einer auf den Vergleich ansprechenden Vorrichtung, die dazu dient, den betreffenden Gegenstand anzunehmen oder auszustoßen. Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung zum Vergleichen der Hehrzahl von Parametern gleichfalls dazu dienen, aufgrund des Vergleiches ein Sortiersignal zu erzeugen und es kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, die auf ein vorbestimmtes Sortiersignal ansprechen und einen bestimmten Gegenstand, insbesondere einen Gesteinsbrocken, ausstoßen kann.

Entsprechend des erfindungsgemäßen Sortierverfahrens werden die__Ge_genstände durch einen Sortierbereich-hin— _ durchbewegt und mehrere Abtastungen über die Oberfläche jedes Gegenstandes ausgeführt, um das von der Oberfläche des Gegenstandes reflektierte Licht aufzufangen, dann werden aus dem reflegierten Licht eine Reihe von wenigstens drei Parametern hergeleitet und der Wert jedes Parameters für einen bestimmten Gegenstand oder einen Teil desselben integriert, aus dieser Reihe mehrere Parameter zum Vergleich ausgewählt und zwecks Herleitung einer. Auswahlentscheidung in einer vorbestimmten Weise miteinander verglichen, und schließlich wird je-

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der Gegenstand entsprechend dieser Auswahlentscheidung angenommen oder ausgestoßen.

Sie Sortiereinrichtung der vorliegenden Erfindung kann als photometrische Einrichtung bezeichnet werden, da sie mit einer bestimmten Menge von reflektiertem Licht arbeitet» Zur Herleitung der Auswahlentscheidung wird jedoch nicht nur die Menge des reflektierten Lichtes als Grundlage herangezogen, sondern es werden mehrere Parameter von dem reflektierten Licht hergeleitet und die Auswahlentscheidung von einer Kombination dieser Parameter abhängig gemacht.

In der Einrichtung der Erfindung werden durch die Anzeigevorrichtung, welche die Gegenstände abtastet, mehrere Parameter hergeleitet und einzeln oder in verschiedenen Kombinationen verwendet, wobei in diesen Kombinationen ein bestimmter Parameter ein größeres Gewicht als ein anderer Parameter bekommen oder diesen übersteuern kann/ was in jedem Falle von den zu sortierenden Gesteinsbrocken abhängt. Auf diese Weise kann bei der Abtastung ■ in der erfindungsgemäßen Einrichtung ein Signal hergeleitet werden, das darstellt:

(a) Die veränderliche Amplitude des reflektierten Lichtes, das "weißer" ist als ein vorbestimmter Wert und welches als das Linearsignal für Weiß bezeichnet werden kann.

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(b) die Menge des abgetasteten Gesteins, wobei das reflektierte Licht anzeigt, daß das Gestein "weißer" ist als ein vorbestimmter Wert, welcher das Ausgangsslgnal von (a) nach dem Durchgang durch eine Sechteckimpuls-Schaltung darstellt und als das Rechtecksignal für Weiß bezeichnet werden ■ kann, ■---■'■' ■ ■^; - = ■

(e) die veränderliche implitude des reflektierten Lichtes, welches ♦»schwörzer*¹ ist als ein vorbe-Btinmter Wert und welches als ein Linearsignal für Schwarz bezeichnet werden kann,

(d) die Menge des abgetasteten Gesteins, wobei das reflektierte Licht anzeigt* daß das Gestein "ichwärfcör* ist als ein vorbeatiaater Wert, welcher das Auegangasignal von (c) nach den Durchgang durch eine Rechteckiapuls-Sohaltung darstellt und als das Rechtecksignal für Schwarz bezeichnet werden kann«

(S) die Größe des Gesteinsbrockens, welche durch die Abtastung angezeigt wird, und

(f) die Anzahl der Übergänge von einem vorbestiamten JHtIl-? p£er Weiß*r0rt m sltim yorbeetiiroten Jjvmkßl" oder Schwarzwert» sowie umgekehrt, wobei die übergangsgeschwindigkeit einen rorbestinrote» Wert $ber«·

.-.:.; -sehreitet und die inzahi der Übergänge als die An-zahl der Zähl impulse bezeichnet werden

In der nachfolgenden Beschreibung werden die Bezeichnungen "weiß¹·, "weißer" und verwandte Ausdrücke, sowie die Bezeichnungen "schwarz", "schwärzer" und verwandte Bezeichnungen verwendet. Diese Bezeichnungen sind der Einfachheit halber gewählt worden und sollen jeweils verhältnismäßig hellere und dunklere Oberflächen bezeichnen. Mit anderen Worten, es kann gesagt werden, daß eine farbige Oberfläche weißere und schwäreere Flächen aufweist, obwohl diese !lachen, genau genommen, weder weiß noch schwarz sind. Entsprechendes gilt auch dann, wenn Gesteinsbrocken durch farbiges Licht abgetastet werden, beispielsweise durch eine Laser-Lichtquelle, die, nur eine einzige Wellenlänge im roten Gebiet abstrahlt. Auch in diesem Fall kann das von der Lichtanzeigevorrichtung aufgefangene, reflektierte Licht oder das Signal der Lichtanzeigevorrichtung ale weißer oder schwärzer als ein vorbestimmter Wert bezeichnet werden*

Im nachfolgenden werden die Einrichtung und das Verfahren nach der Erfindung anhand eines Aueführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

Pig. 1 ist eine seitliche Ansicht einer Einrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 ist eine teilweise Endansicht der in Fig. dargestellten Einrichtung.

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Pig. 3 ist eine vereinfachte Darstellung einer Abtastvorrichtung, die für die Sortiereinrichtung der Erfindung geeignet ist.

Figuren 4 und 5 sind schematische Schaltpläne

für die Schaltung, welche in der Einrichtung der Erfindung verwendet wird.

Pig. 6 zeigt mehrere Wellenzüge, die in der Schaltung auftreten und zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung dienen.

In den Piguren 1 und 2 der Zeichnungen ist eine Einrichtung zum Sortieren von Erz dargestellt, die dazu dient, Gesteinsbrocken zu sortieren, indem diese in einem breiten Weg und einem willkürlichen Strom durch die Einrichtung hindurchbewegt werden. Unter dem in dieser Beschreibung verwendeten Ausdruck "breiter Weg" soll verstanden werden, daß der Portbewegungsweg für die Gesteinsbrocken eine ausreichende Breite aufweist und mehrere Gesteinsbrocken nebeneinander entlang eines vorbestimmten Weges transportiert werden können. Der Ausdruck "willkürlicher Strom" soll bedeuten, daß die sich in einer bestimmten Richtung fortbewegenden Gesteinsbrocken eine willkürliche Ausrichtung und einen willkürlichen gegenseitigen Abstand aufweisen.

In Pig. 1 ist ein Aufgabetrichter 10 dargestellt, der eine bestimmte Menge von Gesteinsbrocken bzw. Brechgut

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in Kornform 11 enthält· Die Gesteinsbrocken bewegen sich infolge ihres Gewichtes nach unten und gelangen auf einen Yibrier- oder Schütteltisch 12, der an Federn 14 oder anderen Vorrichtungen gelagert ist, welche eine Vibration gestatten. Der Schütteltisch 12 wird durch einen Motor 15 angetrieben bzw. geschüttelt. Schütteltische oder mechanische Sortiervorrichtungen dieser Ausführung sind bekannt. Die Gesteinsbrocken bewegen sich entlang der Oberfläche des Tisches 12 und werden an dessen Ende an einen weiteren Vibrieroder Schütteltisch 16 abgegeben, der an Federn 17 aufgehängt ist und von einem Motor 13 geschüttelt wird. Der Vibriertisch 16 soll einen engen Abschnitt mit Ausnehmungen oder einen Siebabschnitt aufweisen, der dazu dient, die kleinen Partikel unterhalb einer bestimmten Größe auszusortieren und einer (nicht dargestellten) Verwendung zuzuführen. Die Gesteinsbrocken werden an einem Ende an den Tisch 16 abgegeben, bewegen sich auf diesem entlang und werden dann an eine Rutsche 20 abgegeben.

Vorzugsweise sind die Vibrationsgeschwindigkeiten der Tische 12 und 16 unabhängig voneinander einstellbar. Eine entsprechende Einstellung dieser beiden Geschwindigkeiten ermöglicht, daß am Abgabeende des Tisches 16 eine eng gepackte, einzige Lage von Gesteinsbrocken gebildet wird. Damit läßt sich eine optimale Sortierung erzielen.

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Die Gesteinsbrocken fallen durch einen Kettenvörhang 21 hindurch auf die Rutsche 20, wobei der Kettenvorhang verfa-indert, daß die Brocken bei ihrem Auf treffen auf die Rutsche 20 ins Rollen kommen. Die Gesteinsbrocken werden bei ihrem Herunterrutschen auf der Rutsche 20 beschleunigt und dann an ein endloses Band 22 abgegeben. Die Geschwindigkeit der Gesteinsbrocken an der Abgabeseite des Tisches 16kann beispielsweise in der Größenordnung von 12 m/min liegen, während die Geschwindigkeit dee sich fortbewegenden Förderbandes 22 etwa 12 m/min betragen kann. Die Rutsche 20 dient dazu, die Gesteinsbrocken auf eine Geschwindigkeit zu beschleunigen, welche an die Geschwindigkeit des Förderbandes angenähert ist, wobei das Ende der Rutsche 20 so gekrümmt ist, daß es parallel zu dem Förderband 22 liegt. Dadurch werden die Gesteinsbrocken behutsam an das Förderband 22 angegeben, der dabei auftretende Verschleiß wird verringert und es wird weitgehend verhindert, daß die Felsbrocken ins Rollen kommen· Auf beiden Seiten des Förderbandes 22 sind Einfassungen 23 angeordnet, welche dazu dienen, die Ablagerung der Gesteinsbrocken in seitlicher Richtung auf das Förderband zu begrenzen.

Das Förderband 22 wird zwischen der Kopfrolle 25 und einer Antriebsrolle 26 durch Leerlaufrollen 24 geführt. Die Antriebsrolle 26 wird durch einen (nicht äargestellten) Motor angetrieben. Eine Sprühvorrichtung 27 ist unter-

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halb des Förderbandes 22 unmittelbar vor einer angetriebenen, umlaufenden Bürste 28 angeordnet und dient dazu, das Förderband zu waschen und zu reinigen.

Beim Hinunterrutschen entlang der Rutsche 20 und ihrer Ablagerung auf dem Förderband 22 werden die Gesteinsbrocken beschleunigt, wodurch der gegenseitige Abstand zwischen den Gesteinsbrocken in der Fortbewegungsrichtung vergrößert wird. Diese Vergrößerung des gegenseitigen Abstandes der Gesteinsbrocken ist für die Sortierung erwünscht, damit zwischen den einzelnen Gesteinsbrocken ein feststellbarer Abstand entsteht.

Die Gesteinsbrocken auf dem Förderband 22 bewegen sich an einer Abtastvorrichtung 30 vorbei und werden an der Kopfrolle 25 in einem freien Fall abgegeben, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Die Gesteinsbrocken werden an einer Ausstoßvorrichtung 31 vorbeigeführt, die aus mehreren, nebeneinander angeordneten Luftblasdüsen 32 besteht, welche Seite an Seite über die ganze Breite des Stromes von Feiebrocken verteilt angeordnet sinä. Unmittelbar oberhalb der Luftblasdüsen 32 ist eine Schutzplatte 37 vorgesehen und dient zum Schutz der Düsen vor Beschädigung. Die Schutzplatte 37 wird normalerweise nicht von den in einem freien Fall herunterfallenden Gesteinsbrocken berührt und dient daher nur

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zum Schutz gegen eine außergewöhnliche lage der IeIsbrocken« In der hier dargestellten Ausführung sind nur zehn Luftblasdüsen 32 dargestellt, es ist jedoch ohne weiteres ersichtlich, daß jede geeignete Anzahl von Düsen verwendet werden kann, wobei die Düsenanzahl von der Gesteinsart, der Sortiergeschwindigkeit, sowie von anderen Faktoren abhängig ist. Die Ausstoßvorrichtung 31 weist ein Steuerventil für jede JJuftblasdüse 32, sowie eine Preßluftquelle auf. Wenn ein Gesteinsbrocken ausgestoßen werden soll, wird das entsprechende Yentil geöffnet und es wird ein Preßluftstrahl gegen diesen Gesteinsbrocken gerichtet, wodurch dieser zu einer Seite einer Splitterplatte 33 hin abgelenkt und durch ein förderband 34 wegtransportiert wird. Die wertvolleren Gesteinsbrocken können auf das Förderband 35 fallen und werden anschließend we iterverarbe ite t.

Die Ausstoßvorrichtung 31 und d.er Bereich, in welchem die Abtastung stattfindet, (d.h. der Bereich, in welchem die Felsbrocken an der Abtastvorrichtung 30 vorbeilaufen) sind ein bis mehrere Meter voneinander entfernt. Dieser Abstand ist aus dem Grunde erforderlich, weil die Aussortierung vermittels der Preßluftstrahlen im allgemeinen zu einer Staub- und Mebelentwicklung führt, welche unter Umständen die optische Abtastung vermittels der Abtastvorrichtung 30 beeinträchtigen kann. Der Abtastbereich kann ggf. auch gegenüber dem

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Bereich, in welchem die Ausstoßung, d.h. die Aussortierung stattfindet, durch eine Trennwand 36 abgeteilt sein. Andererseits ist es auch möglich, einen bestimmten Bereich auf beiden Seiten der Abtastvorrichtung 30 durch eine Trennwand abzugrenzen und in, diesen abgeschlossenen Bereich eine nach unten gerichtete Luftströmung sauberer luft einzuleiten, durch welche Staub und Nebel aus dem optischen Abtastbereich ferngehalten ψ werden. Zur Unterstützung des Sortiervorganges kann das Förderband 22 auch in einer bestimmten Farbe gehalten sein. Wenn beispielsweise dunkle Gesteinsbrocken sortiert werden, kann ein weißes Förderband verwendet werden um einen kontrastierenden Hintergrund für die Abtastvorrichtung zu ergeben. Wenn Gesteinsbrocken hellerer Farbgebung sortiert werden sollen, kann es erwünscht sein, ein schwarzes Förderband zu verwenden.

Die Abtastvorrichtung 30 kann von jeder beliebigen Ausführung sein, die eine wiederholte optische Abtastung über die Breite des auf dem Förderband 22 befindlichen Stromes von Gesteinsbrocken gestattet. Yiele Abtastvorrichtungen dieser Art sind bekannt. Bei einigen Vorrichtungen wird polarisiertes Licht verwendet, um Schwierigkeiten mit Spiegelreflexion zu vermeiden. Wenn solche Gegenstände wie beispielsweise Felsbrocken abgetastet

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werden, kann es vorkommen, daß die optische Abtastvorrihtung spiegelnd reflektiertes Licht von kleinen, hochpolierten, reflektierenden Oberflächen, sowie diffuses Licht erhält, das von den übrigen Oberflächen ganz allgemein reflektiert wird. Spiegelnd reflektiertes Licht, das von einer bestimmten Fläche reflektiert wird, kann den mehrfachen Wert des diffusen Lichtes haben, das von einer Fläche gleicher Größe reflektiert wird. Die Oberflächenqualität wird in jedem Falle von dem diffus reflektierten Licht genauer angezeigt und es kann daher vorkommen, daß dieses diffuse Licht infolge der Spiegelreflexion überstrahlt wird» Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden die Gegenstände durch Licht beleuchtet, das in einer ersten Richtung polarisiert ist und das zu der Abtastvorrichtung gelangende, reflektierte Licht durchläuft einen Polarisationsfilter, der in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrecht stehenden Richtung polarisiert ist. In der Einrichtung der vorliegenden Erfindung wird polarisiertes Licht in dieser Weise verwendet„

Bei der optischen Abtastung werden die Gegenstände in einen beleuchteten Bereich gebracht und die Abtastvorrichtung tastet die Gegenstände punktweise ab, um das diffus reflektierte Licht aufzufangen. Ein Abtastsystem:

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dieser Ausführung wird beispielsweise in der britischen Patentschrift Nr. 986 177,beschrieben. Vorzugsweise wird die Lichtquelle jedoch zusammen mit dem Empfänger, d.h. der Abtastvorrichtung punktweise über die Gegenstände geführt, da sich auf diese Weise eine größere Beleuchtungsstärke in dem interessierenden Bereich erzielen läßt, d.h. in dem von der Abtastvorrichtung abgetasteten Bereich. In der Einrichtung der Erfindung wird vorzugsweise eine. Abtastvorrichtung einer solchen Ausführung verwendet und in Fig. 3 der Zeichnungen ist eine solche Ausführung dargestellt.

In Fig. 3 ist eine Lichtquelle 40 dargestellt» die vorzugsweise aus einer Laser-Lichtquelle besteht. Ein Laser liefert einen geeigneten und gut begrenzten Lichtpunkt in dem Abtastbereich und außerdem ist das Licht polarisiert. Der von der Laser-Lichtquelle 40 abgegebene Laserstrahl ist auf eine umlaufende, achtseitige Spiegeltrommel 41 gerichtet, so daß der Lichtstrahl bei der Drehung der Trommel 41 über die Breite des Förderbandes hinwegstreioht und dieses abtastet. Flg. 3 ist nicht maßstabsgerecht und soll nur ein Ausführungsbeispiel einer geeigneten Abtastvorrichtung sohematisoh andeuten. Normalerweise ist das Förderband in einem Abstand von der umlaufenden Spiegeltrommel angeordnet, der das Hehrfache des Trommeldurchmessers beträgt. Ein Lichtempfänger 42, der beispielsweise aus

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einem geeigneten lichtelektrischen Empfänger bestehen kann, ist in einer solchen Weise angeordnet, daß er das von dem Förderband reflektierte Licht empfangen kann. Der Lichtempfänger 42 ist mit einem Polarisationsfilter versehen um Spiegelreflexionen in der bereits beschriebenen Weise auszufiltern.

Der Lichtempfänger 42 tastet zusammen mit der Abtastung der Lichtquelle 40 die ganze Breite des Förderbandes ab. Mit anderen Worten, der Lichtempfänger und die Lichtquelle sind beide jeweils vermittels der umlaufenden Spiegeltrommel 41 auf die gleiche Stelle auf dem Förderband gerichtet, welches die Gesteinsbrocken trägt, wobei sich diese Stelle bei der Drehung der Spiegeltrommel über die Breite des Förderbandes hinwegbewegt. Dadurch, daß die Lichtquelle 40 und der Lichtempfänger 42 die Abtastung gemeinsam durchführen, ist es möglich, unerwünschtes Streulicht auf einem geringsten Wert zu halten.

In Fig. 3 ist eine Spiegeltrommel 41 zum besseren Verständnis in zwei Einstellungen dargestellt. Die eine Stellung ist in ausgezeichneten Linien und die andere in gestrichelten Linien gezeigt. Außerdem sind die Lichtwege für die beiden Stellungen dargestellt. Aus dieser Darstellung dürfte sich die.Arbeitsweise der

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Einrichtung ohne weiteres von selbst ergeben.

Es ist natürlich notwendig, zu wissen, wann die Abtastung auf der einen Seite des Förderbandes beginnt und wann sie auf der anderen Seite des Bandes beendet ist. Das kann auf verschiedene Weisen angezeigt werden, beispielsweise dadurch, daß auf beiden Seiten der Spiegeltrommel 41 mehrere Magnetstücke in geeigneten Abständen angeordnet werden. Andererseits kann auch die in Fig. 3 dargestellte Anordnung verwendet werden, in welcher eine Photodiode 43 an dem Beginn der Abtastung und eine weitere Photodiode 44 an dem Ende der Abtastung angeordnet ist. Das von der Lichtquelle 40 ausgehende Licht wird von der Spiegeltrommel 41 auf die Photodiode 43 und auf die eine Seite des Förderbandes reflektiert. Wenn sich die Spiegeltrommel 41 dreht, streicht das Licht über das Förderband und wenn es die andere Seite desselben erreicht, fällt es auf die Photodiode 44. Die Ausgänge der Photodioden 43 und 44 können dann dazu verwendet werden, die Abtastzeit zu bestimmen. Falls erforderlich, kann diese Abtastzeit elektronisch in mehrere Teilzeiten zerlegt werden.

In dem Abtastweg befindet sich unmittelbar auf einer Seite des Endes des Abtastweges des Förderbandes eine weiße Bezugsfläche (Weiß-Standard) 45. Diese Fläche

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dient als Standard-- oder Bezugswert zur Stabilisation des Ausgangseignais des Lichtempfängers 42.

In den Figuren 4 und 5 ist ein vereinfachter, schematischer Schaltplan der Schaltung für die Einrichtung der Erfindung dargestellt, während Pig. 6 verschiedene Wellenzüge zeigt, die in verschiedenen !Dellen der Schaltung vorkommen. Sie Beschreibung läßt sich am besten verstehen, wenn auf die !Figuren 4, 5 und gleichzeitig Bezug genommen wird.

In Fig. 4 ist ein Lichtempfänger 42 dargestellt, der das von dem zur Abtastung dienenden Spiegel reflektierte Licht empfängt. Tor dem Empfänger befindet sich ein Polarisationsfilter, durch welchen das Licht hindurchgehen muß, bevor es auf das lichtempfindliche Element auftrifft. Der Empfänger 42 liefert ein elektrisches Ausgangssignal, welches das von den Gesteinsbrocken und dem Förderband in dem Sortierbereich reflektierte Licht und das von der Weiß-Bezugsflache reflektierte Licht darstellte Das Ausgangssignal des Lichtempfängers 42 wird an einen Gleichstromverstärker 50 gelegt. In der Fig. 4 sind außerdem schematisch die beiden Photodioden 43 und 44 dargestellt, welche zu Beginn und zu Ende jeder einzelnen Abtastung jeweils Licht erhalten. Diese Photodioden liefern Ausgangesignale

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an ein Zeitgeber-Zählwerk 51, welches seinerseits zwei Ausgangseignale abgibt. Das Zeitgeber-Zählwerk 51 liefert Impulse» welche die Zeitgeber-Ausgangssignale der beiden Hiotodioden darstellen und einer Zeitgeber-Torschaltung 52, einer Haltestromschaltung

53 für das Schwarzsignal und einer Haltestromschaltung

54 für das maximale Weißsignal zugeführt werden. Ein Beispiel für einen typischen Wellenzug ist in Mg. 6 (a) dargestellt. Das Zeitgeber-Zählwerk 51 weist ebenfalls mehrere Ausgangskanäle auf. D.h., daß das Zeitgeber-Zählwerk die zwischen dem Beginn und dem Ende der Abtastung liegende Zeit in eine Anzahl gleicher Abschnitte unterteilt, welche der Anzahl der Luftblasdüsen entsprechen. In der hier beschriebenen Ausführung sind zehn Luftblasdüsen vorgesehen und das Zeitgeber-Zählwerk 51 unterteilt deshalb die Abtastzeit in zehn Abschnitte. Es ergeben sich daher zehn Alis gangs signale, die Jeweils aus einem Impuls bestehen, dessen Zeitdauer 1/10 der Abtastzeit beträgt. Diese Ausgangssignale unterteilen daher die Abtastzeit in zehn verschiedene Kanäle. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist in der Zeichnung nur ein Ausgang anhand der Leitung 55 dargestellt.

In Pig. 6 (a) der Zeichnung ist ein Wellenzug dargestellt, der typisch für die Ausgänge ist, welche den Kanal unterteilen. Der bei (b) dargestellte Wellenzug stellt das Zeitintervall dar, in welchem sich die Abtastung in dem

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Kanal. 3 befindet, wie im Zusammenhang mit Fig. 5 noch, ausführlicher erläutert werden soll.

Die Zeitgeber-Iorschaltung 52 erhält die beiden Zeitgeberimpulse von dem Zeitgeber-Zählwerk 51 und liefert einen Steuerimpuls, welcher die tatsächliche Abtastzeit darstellt. Dieser Steuerimpuls wird in den nachstehend beschriebenen Schaltungen dazu verwendet, diese Schaltkreise nur in dem Zeitintervall zu aktivieren, in welchem die Abtastung über das förderband, d.h. über den tatsächlichen Sortierbereich, erfolgt. Bin typischer Wellenzug, welcher das Ausgangssignal der Zeitgeber-Sorschaltung 52 darstellt, ist in Pig. 6 (c) dargestellt.

Die Haltestromschaltung 53 ^für das Schwarzsignal und die Haltestromschaltung 54- für das maximale Weißsignal werden zur Stabilisierung des Ausganges des Gleichstromverstärkers 50 verwendet. Es ist bekannt, daß Gleichstromverstärker zur Irift neigen und deshalb eine Stabilisierung in irgendeiner geeigneten Form erwünscht ist. Der in Pig. 4 dargestellte Typ der Stabilisation ist bekannt und beispielsweise in der U.S. Patentschrift Nr. 3 097 744 von J.E. Butter-und anderen offenbart worden. Es soll ganz kurz darauf eingegangen werden.

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Es soll zunächst die Haltestromschaltung 54 für das maximale Weißsignal betrachtet werden. Diese liefert ein Ausgangssignal der in Pig. 6 bei (d) gezeigten Art, welches dazu verwendet wird, eine automatische Verstärkungsregelung 56 während des Zeitintervalles einzuschalten, in welchem der Lichtempfänger reflektiertes Licht von der Weiß-Bezugsfläche 45 erhält. Wenn daher die Helligkeit des Abtaststrahls aus irgendeinem Grunde zunimmt, empfängt der Lichtempfänger 42 mehr reflektiertes Licht und insbesondere mehr Licht, das von der Weiß-Bezugsfläche 45 reflektiert wird. Die automatische Verstärkungsregelung 56 stellt die Zunahme des von der Weiß-Bezugsfläche 45 reflektierten Lichtes fest und verringert dementsprechend die Empfindlichkeit des Lichtempfängers 42.

Als nächstes soll die Haltestromschaltung 53 für das Schwarzsignal betrachtet werden. Diese Schaltung liefert ein Ausgangssignal in der Art des in I¹Ig. 6 bei (e) dargestellten Wellenzuges. Wie sich ersehen läßt, hat dieser Wellenzug die Eorm eines Rechteckimpulses, der nach der Abtastung auftritt, d.h. immer dann, wenn der Lichtempfänger 42 kein reflektiertes Licht empfangen sollte. Während der Zeitdauer dieses Impulses sollte das Ausgangssignal des Gleichstromverstärkers 50 den Wert null haben oder sich an der unteren Grenze befinden.

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Wenn daher das Ausgangssignal der Haltestromschaltung 53 für das Schwarzsignal an den Gleichstromverstärker 50 gelegt wird, und eine innerhalb des Verstärkers vorgesehene Steuerung einschaltet, wird gewährleistet, daß sich das Ausgangssignal des Gleichstromverstärkers 50 während der Anschaltzeit des Steuersignals an der unteren Grenze "befindet.

Das Ausgangssignal des Gleichstromverstärkers 50 ist das Hauptausgangssignal oder das Bildausgangssignal, welches das von dem Smpfänger aufgenommene Licht darstellt. Dieses. Ausgangssignal ist natürlich von den abgetasteten Gesteinebrocken abhängig, jedoch zum Zwecke der vorliegenden Beschreibung kann dieses Hauptbildsignal für eine Abtastung durch den in Fig. 6 bei (f) dargestellten Wellenzug schematisch wiedergegeben werden. Das Hauptbildsignal wird verschiedenen Schaltungen zugeführt. Eine dieser Schaltungen ist der Flächen- oder Größendiskriminator und Rechteckimpulsgenerator 57, der außerdem ein Steuersignal von der Zeitgeber-Torschaltung 52 erhält. Das Steuersignal gewährleistet, daß der Flächen- oder Grüßendiskriminator und Rechteckimpulsgenerator 57 nur dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn der Abtaststrahl über den Sortierbereich hinwegstreicht. Der Diskriminator ist auf einen Wert eingestellt, der dicht bei dem erhaltenen Signalwert liegt, wenn die Abtastung des

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weißen Förderbandes erfolgt, d.h. mit anderen Worten, er ist auf einen etwas dunkleren Wert als das Förderband eingestellt, wie am rechten Ende des in Fig. 6 bei (f) gezeigten Wellenzuges dargestellt ist. Der Ausgang des Diskriminators ist rechteckförmig, d.h. in der Form eines Rechteckimpulses, welcher auf einer leitung 58 erscheint. Dieses Ausgangssignal ist in Fig. 6 bei (g) gezeigt und stellt die Zeitintervalle . dar, in welchen sich die Abtastung über einen Gesteinsbrocken hinwegbewegt, d.h., es stellt die bei der betreffenden Abtastung gefundene Größe des Gesteinsbrockens dar.

Das Hauptbildausgangssignal und das Ausgangssignal des Flächendiskriminators und Rechteckimpulsgenerators werden vier Schaltungen zugeführt. Diese Schaltungen sind sämtlich Diskriminatorschaltungen, deren Diskriminations- oder Ausscheidungswert einzeln einstellbar ist. Diese Schaltungen werden durch ein Ausgangssignal des Flächendiskriminators und Reehteckimpulsgenerators 57 eingeschaltet. Diese vier Schaltungen sind: Ein Diskriminator 60 für Schwarz, ein Diskriminator 61 für Weiß, ein Weiß-Übergang-Diskriminator und Rechteckimpulsgenerator 62 und ein Schwarz-Übergang-Diskriminator und Rechteckimpulsgenerator 63.

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Der Diskriminator 60 für Schwarz erzeugt immer dann ein Ausgangssignal, wenn das aufgefangene Signal schwärzer ist als ein vorbestimmter Wert. Wenn angenommen werden soll, daß der Diskriminator 60 für Schwarz den in Pig. auf der rechten Seite von (f) dargestellten Diskriminationsoder Ausseheidungswert hat, der mit "schwarzer Übergang" "bezeichnet ist, wird das Ausgangssignal des , Discriminators 60 für Schwarz für den bei (f) dargestellten Wellenzug im wesentlichen gleich dem Signal, wie es in Pig, "6 unter (h) dargestellt ist. Das Ausgangssignal ist eine lineare !Funktion der Schwärze des Gesteins und kann als das Linearsignal für Schwarz bezeichnet werden. Das Ausgangssignal des Diskriminator s 60 für Schwarz erscheint in der leitung 64 und wird gleichfalls einem Rechteckimpulsgenerator 65 zugeführt, der Impulse konstanter Amplitude erzeugt, die den Breiten der abgetasteten Gesteinsbrocken entsprechen, wenn- diese dunkler sind als der Diskriminationswert. Pur den Un Mg. 6 bei (f) dargestellten Wellenzug ist das Ausgangssignal des Rechteckimpulsgenerators 65 im wesentlichen gleich dem in Pig. 6 bei (i) dargestellten Signal. Dieses Ausgangssignal erscheint in der Leitung 66.

In entsprechender Weise liefert der Diskriminator 61 für Schwarz immer dann ein Ausgangssignal, wenn der Wert des aufgefangenen Lichtes oberhalb eines bestimmten

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Wertes liegt, d.h. immer dann, wenn das Signal weißer ist als ein vorbestimmter ¥ert. Dabei muß berücksichtigt werden, daß der Diskriminator 61 immer nur dann angeschaltet wird, wenn die Abtastung eines Gesteinsbrockens erfolgt. Das Ausgangssignal des Diskriminators 61 ist eine lineare !Funktion der Weiße des Gesteins und kann als das Linearsignal für Weiß bezeichnet werden. Dieses Ausgangssignal erscheint auf der Leitung 67.und wird einem Rechteckimpulsgenerator 68 zugeführt, der Impulse konstanter Amplitude erzeugt, deren Breiten den abgetasteten Gesteinsbrocken entsprechen, welche weißer sind als dieser Diskriminations- oder Ausscheidungswert. Das Ausgangssignal des Rechteckimpulsgenerators 68 erscheint in der Leitung 70.

Wenn angenommen werden soll, daß der Diskriminator 61 auf einen bestimmten Wert eingestellt ist, der in Pig. bei (f) als der "weiße Übergang" gezeigt ist, entsprechen die Ausgangssignale des Diskriminators 61 und des Rechteckimpulsgenerators 68 im wesentlichen jeweils den bei (j) und (k) dargestellten Signalen.

Der Weiß-Übergang-Diskriminator und Rechteckimpulsgenerator 62 arbeitet in der gleichen Weise wie die Kombination des Diskriminators 61 für Weiß mit dem Rechteckimpulsgenerator 68. Mit anderen Worten, das Ausgangssignal des Weiß-Übergang-Diskriminators und Rechteck-

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impulsgenerators 62 ist von gleicher Beschaffenheit wie das in der Leitung 70 auftretende Signal. Um die in Fig. 6 bei (f) dargestellten Diskriminations- oder Ausscheidungswerte möglichst gering zu halten, wird angenommen, daß der- Diskriminator 61 und der Diskriminatorteil des ¥eiß-Übergang-Diskriminators und Rechteckimpulsgenerators 62 auf den gleichen Diskriminationswert eingestellt sind, d.h. auf den in Fig. 6 bei (f) dargestellten "weißen Übergang¹¹. Unter dieser Voraussetzung entspricht das Ausgangssignal des Weiß-tJbergang-Diskriminators und Rechteckimpulsgenerators 62 für den in Pig. 6 "bei (f) dargestellten Wellenzug im wesentlichen dem in der Leitung 7U erscheinenden Welienzug, der in Fig. 6 bei (k) dargestellt 1st. Unter der gleichen Voraussetzung entspricht das Ausgangssignal des Schwarz-Übergang-Diskriminators und Rechteckimpulsgenerators 63 im wesentlichen dem in der Leitung 66 erscheinenden Signal, das in Fig. 6 bei (i) dargestellt ist.

Die Ausgangssignale der Übergang-Diskriminatoren und Rechteckimpulsgeneratoren 62 und 63 werden jeweils einer veränderlich einstellbaren Ausdehnungsschaltung 71 bzw. 72 zugeführt. Diese Ausdehnungsschaltungen 71 und 72 strecken die Impulsdauer um einen Betrag, der in diese Schaltungen eingegeben werden kann. Die Ausgänge der Ausdehnungsschaltungen 71 und 72 werden als

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Eingangssignale an eine Undschaltung 73 gelegt. Die Undschaltung 73 gibt nur dann ein Ausgangssignal ab, wenn in beiden EingangsSignalen ein Eingangssignal vorhanden ist. Mit anderen Worten, die Undschaltung 73 gibt nur dann ein Ausgangssignal ab, wenn das Hauptbildsignal von einem schwarzen Wert zu einem weißen Wert innerhalb der Ausdehnungszeit übergeht, oder innerhalb dieser iusdehnungszeit von dem bereits genannten weißen Wert auf den genannten schwarzen Wert übergeht. Die Übergangsgeschwindigkeit von Schwarz nach Weiß oder umgekehrt, welche ein Ausgangssignal der Undschaltung 73 erzeugt, kann dadurch verändert werden, daß die Ausdehnungszeit verändert wird. Das Ausgangssignal der Undschaltung 73 ist daher eine Zahl von Impulsen, welche eine "Zählung" der Anzahl der Übergänge darstellt, in welchen das Bildsignal von Schwarz zu Weiß bzw. umgekehrt mit einer Geschwindigkeit übergeht, welche größer ist als eine ι vorbestimmte Geschwindigkeit.

Wenn sich beispielsweise ein schwarzer Gesteinsbrocken auf einem weißen Förderband befindet, ergibt sich eine Zählung am Beginn und am Ende der Abtastung des Gesteinsbrockens. Wenn sich der Abtaststrahl über das Förderband bewegt, befindet er sich auf "Weiß" oder "sieht" weiß und gelangt zu Schwarz oder "sieht" schwarz, wenn er zu dem Rand des Gesteinsbrockens gelangt. Wenn der

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Abtaststrahl den Felsbrocken überquert, ändert sich das Bildsignal von dem Weiß des Förderbandes zu dem Schwarz des Gesteinsbrockens an dem einen Rand desselben und von dem Schwarz des Gesteinsbrockens zu dem Weiß des Förderbandes an dem anderen Rand des Gesteinsbrockens. Diese beiden Übergänge werden als Zählungen festgehalten, geben jedoch Änderungen in der Reflektivität der Oberfläche des Gesteinsbrockens nicht wieder. Es ist selbstverständlich erwünscht, diese Störzählingen zu eliminieren.

Die Zählung, die dann vorgenommen wird, wenn die Abtastung von dem Weiß des Förderbandes auf Schwarz übergeht, stellt kein Problem dar. Die Übergang-Diskriminatoren und Rechteckimpulsgeneratoren 62 und 63 werden durch den Flächen- oder Größendiskriminator und Rechteckimpulsgenerator 57 gesteuert. Weil das Steuersignal von dem Diskriminator und Rechteckimpulsgenerator 57 mit einer kleinen Verzögerung eintrifft, wird der Weiß-Übergang-Diskriminator und Rechteckimpulsgenerator 62 nicht in dem Augenblick angeschaltet, in welchem die Abtastung von dem Förderband auf den Gesteinsbrocken weiterwandert. Wenn daher die Abtastung von dem Weiß des Förderbandes auf einen schwarzen Gesteinsbrocken weiterwandert, wird kein Zählsignal erzeugt. Die Verzögerung des Steuersignals stellt jedoch dann einen Nachteil dar, wenn die Abtastung von dem schwarzen Gesteinsbrocken zu dem weißen Förderband weiterwan-

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dert. Es entsteht ein endliches Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt, in welchem das Bildsignal über dem Wert für den weißen Übergang liegt, jedoch das Signal des Flächendiskriminators 57 die Übergang-Diskriminatoren 62 und 63 noch nicht abgeschaltet hat. Wenn daher die Abtastung von dem Gesteinsbrocken auf das weiße Förderband weiterwandert, erhält die Undschaltung 73 einen gedehnten Schwarz-Impuls (von dem Gesteinsbrocken) und einen Weiß-Impuls (wenn die Abtastung gerade auf das weiße Förderband weiterwandert). Dadurch wird ein Ausgangsimpuls oder eine Zählung der Undschaltung 73 hervorgerufen. Das Ausgangssignal der undschaltung 73 wird einer gesteuerten Impulsverzögerungsschaltung 74 zugeführt, welche durch das Flächensignal des Flächendiskriminators und Rechteckimpulsgenerators 57 gesteuert wird. Die durch die gesteuerte Impulsverzögerungsschaltung 54 bewirkte Verzögerung ist einstellbar und wird so eingestellt, daß die Zählung, welche dadurch verur-' sacht wird, daß die Abtastung von einem schwarzen Gesteinsbrocken auf das weiße Förderband weiterwandert, immer nach dem Ende des von dem Flächendiskriminator und Rechteckimpulsgenerator 57 abgegebenen Steuersignals auftritt. Das dient dazu, die Zählung zu unter-„drücken, welche dann erzeugt wird, wenn die Abtastung den Gesteinsbrocken verläßt. Das Ausgangssignal der gesteuerten Impulsverzögerungsschaltung 74 stellt daher die Anzahl der Zählungen in der bereits beschriebe-

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nen Weise dar, welche auf der Leitung 75 erscheint.

Der besseren Übersichtlichkeit bei der Zuordnung von Pig. 4 zu der Fig- 5 sind die Leitungen 55, 75» 70, 67, 66, 64 und 58 mit den durchlaufenden Bezeichnungen A - G bezeichnet worden.

Wie sich aus Fig. 5 ersehen läßt, erscheinen an den mit A-G bezeichneten Anschlüssen die folgenden Signale:

A - das Schaltsignal für einen bestimmten Kanal

B - das Signal, welches die Anzahl der Zäh!impulse darstellt

C - das Rechtecksignal für Weiß

D - das Linearsignal für Weiß

E - das Rechtecksignal für Schwarz

P - das Linearsignal für Schwarz

G - das Größensignal.

In Fig. 5 sind v-ier Schalter 76, 77, 78 und 79 dargestellt, die jeweils sechs Schaltstellungen aufweisen. Die Kontakte für die sechs Schaltstellungen in jedem der Schalter 76 bis 79 sind mit einem der mit B-G bezeichneten Anschlüsse verbunden. Damit läßt sich jeder Schalter so einstellen, daß er eines der sechs Signale, die in den Leitungen B-G erscheinen, auswählen kann. _{Q ß}

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Die soweit beschriebenen Schaltungen liefern Signale, welche mehrere Parameter darstellen. Die im nachstehenden beschriebene Schaltung ist für einen einzelnen Kanal bestimmt. Nur die Schaltung für einen einzelnen Kanal wird dargestellt, der beispielsweise·der Kanal 3 sein soll. Das entsprechende Signal wird durch den in Fig. 6 bei (b) gezeigten Wellenzug dargestellt, welcher das Signal an dem Anschluß A ist. Eine Leitung 85 in der Fig. 5 zeigt, an welcher Stelle die Schaltung für den einzelnen Kanal beginnt.*

Insgesamt sind vier unterschiedlich steuerbare Integratoren 81, 82, 83 und 84 vorgesehen, von denen jeder drei Eingänge aufweist. Der eine Eingang jedes Integrators ist mit A verbunden und dient dazu, das Steuersignal für den betreffenden Kanal zu empfangen. Ein weiterer Eingang der Integratoren 81 - 84 ist jeweils mit dem beweglichen Kontakt der Schalter 76 - 79 verbunden. Der dritte Eingang ist mit einer Löschschaltung 86 verbunden. Die Löschschaltung 86 ist bei A angeschlossen und erhält dadurch ein Kanalsignal, und ist bei G angeschlossen und erhält dadurch ein Größensignal. Die Arbeitsweise dieser Schaltungen ist einfach. Jeder Integrator 81 - 84 wird dann eingeschaltet, während der Abtaststrahl den Kanal durchläuft, welcher dem betreffenden Integrator zugeordnet ist und wenn auf dem mit (ϊ«ε· Integrator verbundenen, beweglichen Kontakt der

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Schalter 76 - 79 Signale erscheinen, integriert der Integrator diese Signale. Wenn der Integrator ein Löschsignal von der Löschschaltung 86 erhält, liefert er ein Ausgangssignal, das den integrierten Signalen proportional ist. Die Ausgänge für die Integratoren 81 - 84 erscheinen jeweils in den Leitungen 87 - 90. Die Löschschaltung 86 gibt ein Löschsignal, wenn der Abtaststrahl in dem betreffenden Kanal keinen Eelsbrocken überstreicht. D.h., die Löschschaltung 86 gibt ein Ausgangs- oder Löschsignal ab, wenn sie in ihrer Einschaltzeit durch das von A kommende Eanalsignal kein Größensignal von G- erhält.

Die Leitungen 87 und 88 sind mit einem Vergleicher 92 verbunden und stellen dessen Eingänge dar, während die Leitungen 89 und 90 mit einem Yergleicher 93 verbunden sind und dessen Eingänge darstellen. Die Ausgänge der Vergleicher 92 und 93 sind mit einem Vergleicher 94 verbunden und stellen die Eingänge für den letzteren dar. Jeder der Vergleicher 92» 93 und 94 kann so eingestellt sein, daß er ein Ausgangssignal immer dann abgibt, wenn (a) das eine Eingangssignal größer als das andere, (b) wenn das Verhältnis des einen zu dem .anderen Signal größer oder kleiner ist als ein vorbestimmterWert oder (c) wenn die Summe oder die Differenz der Signale größer oder kleiner ist als ein vorbestimmter Wert,

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Der Ausgang des Yergleichers 94 ist mit einer Zeit- und Luftblas-Steuerung 95 verbunden. Wenn die verschiedenen Parameter einen solchen Wert haben, daß der 3?elsbrocken durch einen Druckluftstrahl abgelenkt werden soll, gibt der Yergleicher 94 ein entsprechendes Signal an die Zeit- und Luftblas-Steuerung 95 ab, wobei die letztere eine ausreichende Zeitverzögerung einstellt, damit der felsbrocken die Luftblasdüsen 32 (Fig. 3) erreichen kann. Dann wird die Steuerung für die entsprechende Luftblasdüse in dem betreffenden Kanal betätigt, wodurch ein Druckluftstrahl gegen den Felsbrocken gerichtet wird.

Es ist ersichtlich, daß sich eine genauere Zeitgabe durch eine zusätzliche Schaltung erhalten läßt, welche die vordere Kante des in einem bestimmten Kanal abgetasteten Gesteinsbrockens durch Abgabe des ersten Größensignals feststellt und welche von der Löschschaltung 86 ein Signal erhält, das die hintere Kante anzeigt. Wenn der Abtastpunkt genau definiert ist und die Abtastung rasch erfolgt, ist es möglich, sehr genau die für den Druckluftstrahl erforderliche Zeitdauer festzustellen.

Die sechs Parameter können ggf. auch zwecks Herleitung einer Auswahl- oder Sortierentscheidung in verschiedene Vergleicheranordnungen eingegeben werden.

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Um die Wirkungsweise der Schaltung besser zu verstehen, soll im nachfolgenden kurz die Wirkungsweise der Einrichtung erläutert werden, wenn diese zum Sortieren eines bestimmten Erzes eingestellt ist. Beispielsweise 1st das maschinelle Sortieren eines der hauptsächlichsten, goldführenden Erze in Südafrika mit Schwierigkeiten verbunden, wenn die Sortierung lediglich aufgrund der durchschnittlich reflektierten Lichtmenge erfolgt. In einem der hauptsächlichsten goldführenden Erze befindet sich das Gold in bestimmten Konglomeratschichten, die ganz allgemein als "goldführender Gang" (Reef) bezeichnet werden., Dieser Ausdruck "goldführender Gang*¹ oder "reef" bezeichnet ein Gestein, das eine willkürliche Verteilung hell gefärbten, ungefähr kugelförmigen Quarzes verschiedener Größen enthält, der in einem Grundmaterial oder einer Gangart eines dunkleren Stoffes eingebettet ist. Dieser Grundstoff besteht im allgemeinen aus rekristallisiertem Quarz, Pyrit und aus anderen Sulfiden mit weiteren, sekundären Bestandteilen.

Diese goldführenden Gänge sind im allgemeinen schmäler als die Mindest-Abbaubreite, so daß ein Teil des umgebenden Gesteins zugleich mit dem Gang abgebaut werden muß. Dieser Anteil kann 50 56 oder mehr betragen. Die nutzlose Gangart besteht im allgemeinen aus zwei Typen wie folgt:
(1) einer dunklen, Tuff -ähnlichen Lava, die als "Tuff" bezeichnet werden kann und

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(2) einem grünlich-grauen Quarzit.

Ganz allgemein ist ee korrekt zu sagen, daß der goldführende Gang oder das reef hell gefärbte Eieeel in einem dunklen Grundmaterial enthält, der Quarzit eine verhältnismäßig gleichbleibende graue oder grünliche farbe und der Tuff eine verhältnismäßig gleichförmige schwärzliche Farbe aufweist. In den verschiedenen Gesteinsarten treten jedoch verschiedene Schattierungen von Schwarz, Weiß und Grau auf. In der Hat überlappen sich die Ergebnisse sehr stark. Die hellen Flächen des !Duffs und des Quarzits können so hell sein wie einige der Kiesel und einige der dunklen Flächen des Quarzits können so dunkel sein wie einige Flächen des reefs, d.h. des Grundmaterial. Daher ist es natürlich schwierig, aufgrund der reflektierten Lichtmenge das Erz aus der Gangart auszusortieren.

Für eine geübte Person ist es verhältnismäßig einfach, einen Gesteinsbrocken dieser Art visuell als Erz oder als Gangart zu identifizieren. Das menschliche Auge erfaßt dabei die gesamte Erscheinung des Gesteinsbrockens und insbesondere die kennzeichnenden Rundungsabschnitte der gebrochenen Kiesel. Die bekannten Ausführungen von Sortiermaschinen fangen jedoch nur die Menge des reflektierten lichtes auf und können infolge dieser Schwankungen jedoch keine gleichbleibende und befriedigende Auswahlent-

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scheidung treffen.

Es hat sich daher gezeigt, daß es erforderlich ist, einen Gesteinsbrocken mehrere Male abzutasten und die aus den nacheinander erfolgenden Abtastungen erhaltene Informationen zu sammeln, um zu einer befriedigenden Auswahlentscheidung zu kommen. Es hat sich weiterhin als notwendig erwiesen, aus dem von dem Lichtempfänger aufgefangenen Licht mehrere Parameter abzuleiten, aufgrund deren dann die Auswahlentscheidung getroffen wird.

Eine genaue Untersuchung des Typs der für dieses Ausführungsbeispiel verwendeten Erze hat ergeben, daß die Geschwindigkeit des Wechsels oder Überganges von Weiß zu Schwarz oder von Schwarz zu Weiß, wenn der Abtaststrahl die Grenze zwischen einem dunklen Grundstoff und einem weißen KiessL überstreicht, einen wichtigen Faktor darstellt. Übergänge ähnlicher Art treten in Quarzit-Gestein auf, sind jedoch weniger häufig und die Geschwindigkeit des Überganges ist in den meisten Fällen nicht so groß. Daher kann eine bedeutungsvolle Sortierungsentscheidung auf der Anzahl dieser Übergänge pro !Flächeneinheit beruhen, d.h. auf de'r-Anzahl der Zählungen pro Flächeneinheit. Dadurch läßt sich eine vernünftige Unterscheidung zwischen dem goldführenden Gang und dem Quarz!t treffen.

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Die Unterscheidung zwischen dem goldführenden Gang und dem Tuff erfordert einen zusätzlichen Paktor. Die Tuffstücke haben oft kleine, weiße Flächen, welche pro !Flächeneinheit ein Zählsignal liefern, das größer ist als die Zahlsignale, welche von den Stücken des goldführenden Sanges stammen. Die Tuffstücke haben jedoch normalerweise einen größeren Prozentsatz schwarzer Fläche als der goldführende Gang. Eine vernünftige Unterscheidung zwischen goldführendem Gang und Tuff kann beispielsweise dadurch getroffen werden, daß eine größere Anzahl von Zahlungen pro Flächeneinheit verlangt wird, wenn die schwarze Fläche pro Flächeneinheit einen bestimmten Wert überschreitet.

Somit sind also die für die Sortierentscheidung erforderlichen Signale proportional zu

(1) der Anzahl der Zählungen

(2) der Fläche des Gesteinsbrockens

(3) der schwarzem Fläche des Gesteinsbrockens.

Aus diesen drei Signalen lassen sich Signale herleiten, die proportional sind zu

(a) der Anzahl der Zählungen pro Fläche pro Gesteinsbrocken

(b) der schwarzen. Fläche pro Gesteinsfläche.

Diese letztgenannten Signale sind diejenigen Signale, von denen die Auswafalentscheidung für diesen bestimmten

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Ge steins typ abhängig gemacht wird.

Um die Einrichtung für diese Sortier- oder Auswahlentscheidung einzustellen, wird der Schalter 76 in die erste Stellung gebracht, in welcher er eine Verbindung mit B herstellt und das der Anzahl der Zählungen proportionale Signal auswählt. Der Schalter 77 wird auf die sechste Einstellung gebracht, in welcher er eine Verbindung zu G herstellt und das der Fläche proportionale Signal auswählt. Der Schalter 78 wird in die vierte Stellung gebracht, in welcher er eine Verbindung mit E herstellt und das der schwarzen fläche proportionale Signal auswählt. Der Schalter 79 wird in die sechste Stellung gebracht, in weicher er eine Verbindung mit G herstellt und das der Gesteinsfläche proportionale Signal auswählt. Die vier ausgewählten Signale werden in der bereits beschriebenen Weise integriert. Die integrierten Signale, welche der Anzahl der Zählungen und der Gesteinefläche proportional sind, werden dem Vergleicher 92 zugeführt, welcher seinerseits ein Ausgangssignal abgibt, das seinerseits proportional ist der Anzahl der Zählungen pro Flächeneinheit, vorausgesetzt, daß die Anzahl der Zählungen pro Flächeneinheit größer ist als ein vorbestimater Hindestwert. Wenn der Mindestwert nicht überschritten wird, erscheint ein Ausstoßsignal oder ein Signal eines niedrigen Bezugswertes als das Ausgangssignal. Wenn dieser Mindestwert

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überschritten wird, wird das der Anzahl der Zählungen pro Flächeneinheit proportionale Ausgangssignal dem Vergleicher 94 zugeführt und stellt ein vorläufiges Annahmesignal dar.

Die integrierten Signale, welche der .schwarzen !fläche und der Gesteinsoberfläche proportional sind, werden dem Vergleicher 93 zugeführt. Wenn das Verhältnis von schwarzer Fläche zur Gesamtfläche des Gesteinsbrockens einen kleineren Wert als ein vorbestimmter Wert hat, wird als Ausgangssignal ein Kein-Ausstoß-Signal oder ein Signal eines niedrigen Bezugswertes abgegeben. Wenn das Verhältnis der schwarzen fläche zur Gesamtfläche des Gesteinsbrockens einen Wert hat, der größer ist als dieser festgelegte Bezugswert, wird ein vorläufiges Ausstoß-Signal abgegeben, welches dem Verhältnis von schwarzer Fläche zur gesamten GestaLnsoberflache entspricht. Dieses Ausgangssignal wird dem Vergleicher 94 zugeführt.

Somit werden dem Vergleicher 94 die beiden vorstehend beschriebenen Signale zugeführt. Wenn das Verhältnis dieser beiden Signale einen vorbestimmten Wert überschreitet, sollte der Gesteinsbrocken angenommen werden. Wenn das Verhältnis dieser Signale kleiner ist als dieser vorbestimmte Wert, sollte der Gesteinsbrocken

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ausgestoßen werden. Im letzteren Falle wird ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, welches den Ausstoß bewirkt. Dieser Vorgang ist vielleicht besser anhand der nachstehenden Tabelle zu verstehen:

Vergleicher 92

Eingänge

Zählungen und
Gesamtfläche

Entscheidung

Annahme:

Gesamtfläche

Ausgänge

>X Vorläufige Annahme Zählungen

Gesamtfläche

Ausstoß: Zählungen • χ Ausstoß:

Gesamtfläche Niedriges Bezugssignal

Vergleicher 93

Annahme;

Schwarze Fläche

und
Gesamtfläche Ausstoß:

schwarze 3Fl.
Ges.-Fläche

< M Annahme:

Niedriges Bezugssignal

schwarze Fläche
Ges.-Fläche

>V Vorläufiger Aus- <7 stoß: schwarze Fläche Ges.-Fläche

Vergleicher 94

Annahme:

Signal v.Vergleicb.er 92 Signal v.Vergleicher 93

Von den Vergleichern 92 & 93 Ausstoß:

Signal v.Vergleicher 92 Signal v. Ver gleicher 93

'f

Annahme: Kein Signal

Ausstoß: Signal an die Ausstoßvorrichtung

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Die Symbole.^V und V in der vorstehenden labeile sind vorbestimmte Bezugswerte, die experimentell für eine bestimmte Gesteinsart ermittelt werden.

Wie aus der Tabelle hervorgeht, kann der Vergleicher 94 vier verschiedene Eingangssignale wie folgt erhalten:

(1) vorläufige Annahme von Vergleicher 92 Annahme von Vergleicher 93

(2) vorläufige Annahme von Vergleicher 92 vorläufiger Ausstoß von Vergleicher 93

(3) Ausstoß von Vergleicher 92
Annahme von Vergleicher 93

Ausstoß von Vergleicher 92

9
V

vorläufiger Ausstoß von Vergleicher 95

In dem vorstehend genannten Fall (1) wird der Gesteinsbrocken angenommen, da das Verhältnis, d.h. der Quotient, einen hohen Wert hat, weil von dem Vergleicher 93 ein niedriges Bezugssignal abgegeben wird. In dem Fall (2) hängt es von dem tatsächlichen Verhältnis ab, ob der Gesteinsbrocken angenommen oder ausgestoßen wird. In dem Fall (3) liegen zwei niedrige Bezugssignale vor und in diesem Falle werden diese Signale so ausgewählt, daß das Signal des Vergleichers 92 übersteuernd wirkt. Mit anderen Worten, die Signale werden so ausgewählt, daß das für den Vergleicher 94 zur Annahme erforderli-

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ehe Verhältnis nicht erreicht wird. Im vorstehend genannten lall (4) erscheint ein Ausstoß-Signal, da das Verhältnis infolge des niedrigen Bezugssignals von dem Vergleicher 92 einen geringen Wert hat.

Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel dient dazu, die Vielseitigkeit der Einrichtung zu zeigen. Die Einrichtung kann eine sehr große Anzahl verschiedener Erztypen von den verschiedensten Teil der Welt sortieren. Es ist lediglich erforderlich, das zu sortierende Erz zu untersuchen, entsprechende Parameter für dieses Erz auszuwählen und ggf. die übersteuernden Paktoren zu bestimmen.

Die Einrichtung kann selbstverständlich nicht nur zum Sortieren von Gesteinsbrocken, sondern auch zum Sortieren von anderen Gegenständen unregelmäßiger Gestalt verwendet werden, indem diese Gegenstände abgetastet und aus der sich bei der Abtastung ergebenden Reflexion mehrere Parameter hergeleitet werden, die als Grundlage für das Sortieren dieser Gegenstände dienen.

- Patentansprüche 909833/0953

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Claims

Patentansprüche :

1. Sortiereinrichtung für Gegenstände unregelmäßiger Gestalt, insbesondere Erz, gekennzeichnet durch eine Transportvorrichtung (22) zum Transportieren der Gegenstände (11) durch einen Sortierbereich in der Einrichtung, eine Vorrichtung (30) zum mehrfachen Abtasten des Sortierbereiches und zum Auffangen von Licht, das wäh-

™ rend der Abtastung des Gegenstandes von einzelnen, begrenzten Flächen jedes Gegenstandes reflektiert wird, eine Vorrichtung zur Herleitung einer Reihe von wenigstens drei Parametern von dem reflektierten Licht, eine Vorrichtung zur Auswahl und zum Vergleich mehrerer Parameter aus der Reihe von Parametern, eine Vorrichtung zum Vergleichen dieser Parameter in einer vorbestimmten Weise und eine auf den Vergleich ansprechende Vorrichtung, die dazu dient, den betreffenden Gegenstand anzunehmen oder auszustoßen.

2. Sortiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Vergleichen der Mehrzahl von Parametern gleichfalls dazu dient, aufgrund des Vergleiches ein Sortiersignal zu erzeugen, und eine Vorrichtung (32) vorgesehen ist, die auf ein vorbestimmtes Sortiersignal ansprechen und einen bestimmten Gegenstand, insbesondere einen Gesteinsbrocken, ausstoßen kann,

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3. Sortiereinrichtung"nach .Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der zum Vergleich dienenden Parameter wenigstens drei Parameter ■beträgt.

4. Sortiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren, zum Vergleich ausgewählten Parameter wenigstens drei der folgenden Parameter umfassen :

(a) ein Linearsignal für Weiß, das ein Signal veränderlicher Amplitude ist und das reflektierte licht darstellt, das weißer ist als ein vorbestimmter Werti

(b) ein Rechtecksignal für Weiß* das eine im wesentlichen konstante Amplitude und eine Impulsdauer aufweist, die der Zeit entspricht, in welcher das reflektierte Licht weißer ist als ein vorbestimmter Wert;

(c) ein Linearsignal für Schwarz, das ein Signal veränderlicher Amplitude ist und das reflektierte Licht darstellt, das schwärzer ist als ein vorbestimmter Wert;

(d) ein Rechtecksignal für Schwarz, das eine im wesentlichen konstante Amplitude und eine Impulsdauer aufweist, die der Zeit entspricht, in welcher das reflektierte Licht schwärzer ist als ein vorbestimmter Wert;

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(e) ein Größensignal, das die Größe an der von dem Abtaststrahl iiberstriclienen Fläche darstellt; '(f) ein Signal, das die Anzahl der Zählungen darstellt, wobei eine Zählung die Änderung von einem vorbestimmten Weiß-Wert zu einem vorbestimmten Schwarz-Wert oder umgekehrt ist, wenn die Änderungsgeschwindigkeit größer ist als eine vorbestimmte Geschwindigkeit.

5. Sortiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (81-84) zum Herleiten einer Mehrzahl von Parametern wenigstens eine Integriervorrichtung für jeden Parameter aufweist, die den Wert des Parameters aus aufeinanderfolgenden Abtastungen über einen Gegenstand, insbesondere einen Gesteinsbrokken, oder einen vorbestimmten Abschnitt des Gegenstandes, bzw. des Gesteinsbrockens integriert.

6. Sortiereinrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Torrichtung zum Vergleichen von wenigstens drei Parametern aus mehreren Vergleichern (92, 93, 94) besteht, die jeweils zwei Eingänge und einen Ausgang aufweisen, wobei ein Vergleicher dazu dient, an seinem Ausgang das Sortiersignai abzugeben und an wenigstens einem Eingang das Ausgangssignal eines anderen Vergleichers zu erhalten, und

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die Parameter wenigstens ein Ausgangssignal für wenigstens zwei Vergleicher darstellen.

7» Sortiere inrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus mindestens drei Parametern bestehende Mehrzahl von Parametern nur drei Parameter umfaßt, von denen der eine zur Erzeugung von vier Eingangssignalen in der Form von Parametern doppelt verwendet wird, oder vier Parameter umfaßt, welche zur Erzeugung von vier EingangsSignalen in der Form von.Parametern dienen und die zum Vergleichen der Parameter dienende Torrichtung aus drei Vergleichern mit je zwei Eingängen und einem Ausgang "besteht, wobei der erste Yergleicher dazu dient, an seinen zwei Eingängen zwei verschiedene Eingangssignale in der Form von Parametern zu erhalten und an seinem Ausgang ein erstes Ausgangssignal abzugeben, das von dem Vergleich der beiden Eingangssignale abhängt, der zweite Yergleicher dazu dient, an seinen zwei Eingängen zwei verschiedene Eingangssignale in der Form von Parametern zu erhalten und an seinem Ausgang ein zweites Ausgangssignal abzugeben, das von dem Vergleich der beiden Eingangssignale abhängt, und schließlich der dritte Vergleicher dazu dient, an seinen zwei Eingängen das erste und das zweite Ausgangssignal zu erhalten und an seinem Ausgang das Sortiersignal abzugeben, welches von dem Vergleich der beiden

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an seinen Eingängen liegenden Signale abhängt.

8. Sortiereinrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Yergleicher in einer solchen Weise beschaffen ist, daß er ein Ausgangssignal abgibt, welches anzeigt, daß das an einem seiner Eingänge liegende Signal größer ist als das an dem anderen Eingang liegende Signal, oder welches anzeigt, daß das

w Verhältnis des andern einen Eingang liegenden Signals zu dem an dem anderen Eingang liegenden Signal größer oder■ kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, oder anzeigt, daß die Summe oder die Differenz der an seinen Eingängen liegenden Signale größer oder kleiner ist als ein'vorbestimmter Wert.

9. Sortiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Transportieren der Gegenstände, insbesondere der Gesteins- . brocken, durch einen Sortierbereich dienende !Transportvorrichtung eine breit ausgelegte Vorrichtung enthält, welche dazu dient, einen willkürlich und breit gestreuten Strom von Gegenständen oder Gesteinsbrocken entlang eines vorbestimmten Weges durch einen Abtastbereich hindurch dem Sortierbereich zuzuführen.

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10. Sortiereinriclitung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die breit ausgelegte Vorrichtung zur Aufnahme von Gesteinsbrocken eingerichtet ist und aus einem Aufhahmetrichter (10), wenigstens einem Vibrationstisch (12, 16), der dazu dient, die Gesteinsbrocken von dem Aufgabetrichter aufzunehmen und an einem Ende in einem breiten, willkürlichen Strom an die Oberseite einer geneigt angeordneten Rutsche (20) abzugeben, und aus einem Förderband (22) besteht, welches den willkürlich und breit gestreuten Strom von Gesteinsbrocken von der Rutsche aufnehmen und an der Abtastvorrichtung (30), die dazu dient, wiederholte Abtastungen vorzunehmen, vorbeiführen und neben einer Ausstoßvorrichtung (31) abgeben kann.

11. Sortiereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, welche dazu dient, wiederholte Abtastungen in dem Sortierbereich vorzunehmen, aua einer auf einen umlaufenden, vielflächigen Spiegel (41) gerichteten Laser-Lichtquelle (40) besteht, wobei der Spiegel dazu dient, einen Lichtstrahl über den Sortierbereich zu führen, und ein Lichtempfänger (42) in einer solchen Weise angeordnet ist, daß er über den Spiegel das von in dem Lichtstrahl liegenden Gegenständen reflektierte Licht auffängt, wobei der Lichtempfänger

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ein Hauptbildsignal liefert, von welchem die Parameter hergeleitet werden, und das Haupfbildsignal in mehrere Abschnitte unterteilt wird, die mehreren Kanälen in dem breit gestreuten, willkürlichen Strom entsprechen und die Ausstoßvorrichtung (31) für jeden Kanal eine in einer solchen Weise angeordnete luffblasdüse (32) enthält, daß die in einem bestimmten Kanal befindlichen Gesteinsbrocken an der Lüftblasdüse vorbeigeführt werden.

12. Verfahren zum Sortieren von Gegenständen unregelmäßiger Gestalt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände (11) durch einen Sortierbereich hindurchbewegt und mehrere Abtastungen über die Oberfläche jedes Gegenstandes ausgeführt werden, um das von der Oberfläche des Gegenstandes reflektierte Licht aufzufangen, aus dem reflektierten Licht eine Reihe von wenigstens drei Parametern hergeleitet und der Wert jedes Parameters für einen bestimmten Gegenstand oder einen Teil desselben integriert wird, aus dieser Reihe mehrere Parameter zum Vergleich ausgewählt und zwecks Herleitung einer Auswahlentscheidung in einer vorbestimmten Weise miteinander verglichen werden, und daß jeder Gegenstand entsprechend dieser Auewahlentscheidung angenommen oder ausgestoßen wird.

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