DE19504932A1 - Verfahren zur Sortierung von Schüttgütern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sortierung von roh­ stofflichen, vorveredelten oder recycelten Schüttgütern, die aus einzelnen zu sortierenden Teilen bestehen, wobei die Klas­ sifizierung der zu sortierenden Teile nach empirisch bestimm­ ten Klassifikationsparametern erfolgt und das auszusortierende Schüttgut abgeleitet wird und eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens mit einer Zuführeinrichtung zum Zuführen des Schüttgutes, einer Vereinzelungseinrichtung zum Vereinzeln des Schüttgutes in einzelne zu sortierende Teile, einer Sensoreinrichtung zur Messung von für die Klassifikation der zu sortierenden Teile relevanten Eigenschaften und zur Erzeu­ gung von Meßdaten, einem Rechner zur Klassifikation der zu sortierenden Teile und zur Erzeugung von Steuersignalen zum Ansteuern von Mitteln zur Aussortierung von Teilen des Schütt­ gutstroms.

Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durch­ führung ist durch die EP 0 562 506 A2 bekannt. Diese weist einen optischen Sensorkopf auf, der einer Beleuchtungseinrich­ tung mit weißem Licht zugeordnet ist. Die vom Sensorkopf beim Vorbeirutschen vereinzelter Glasscherben erhaltenen Signale werden auf eine Rechen- und Steuereinheit geschaltet, die eine Druckluftdüse ansteuert. Durch einen Druckluftstrahl aus die­ ser Druckluftdüse kann eine fehlerhafte Glasscherbe ausge­ schieden werden. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß die zu sortierenden Gläser vereinzelt werden müssen und eine Erkennung auszuscheidender Güter nur ungenau möglich ist. Die Sortierung erfolgt daher langsam und ungenau.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren und die Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Sortierung von aus Granulat bestehendem Schüttgut mit einem wesentlich höheren Durchsatz und einer verbesserten Sortierqualität erzielt werden kann.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe bezüglich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merk­ male des Anspruchs 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Sortierung von rohstoffli­ chen, vorveredelten oder recycelten Schüttgütern wie z. B. Kunststoffgranulat basiert auf einem opto-elektronischen Erkennungssystem. Dieses System analysiert die Objekte und bewertet diese. Die Ergebnisse werden dann an eine Steuerelek­ tronik weitergeleitet. Diese Steuerelektronik steuert dann einzelne Komponenten einer modulartig ausgebildeten Trennein­ richtung, um die einzelnen Objekte aus dem Schüttgutstrom aus­ zulenken. Der Schüttgutstrom wird über eine Fördereinrichtung zur Vorrichtung hingeführt und auf eine Vereinzelungseinrich­ tung aufgegeben. Von dieser Vereinzelungseinrichtung aus wird der Schüttgutstrom in Richtung der Trenneinrichtung gefördert, wobei die Schüttgutobjekte in Rinnen, Rillen, Spuren oder chaotisch gefördert werden können. Der Schüttgutstrom wird je nach Beschaffenheit über eine Rolle oder eine Rutsche in den freien Fall gebracht. Sobald der freie Fall eintritt, wird der Schüttgutstrom mit Hilfe einer Zeilen- und/oder Matrixkamera abgescannt. Von der Auswerteelektronik wird dann jedes Objekt im Schüttgutstrom bewertet und von der Trenneinrichtung ggfs. aus dem Schüttgutstrom entfernt. Hierdurch ist eine Trennung der Objekte des Schüttgutstroms in einen Schlechtauslauf und einen Gutauslauf möglich. Die Auswerteelektronik kann auf der Basis eines Mikrorechners und/oder von DSP, RISC, CISC ausge­ führt sein und ermöglicht hierarchische und/oder parallele Datenverarbeitungen. Die Bewertung der einzelnen Objekte des Schüttgutstroms erfolgt über die Erfassung der Helligkeit der Materialoberfläche durch das Reflexionsverhalten. Bei trans­ parenten Materialien können Einschlüsse erkannt werden. Es ist möglich, die Form der Objekte des Schüttgutstroms zu erfassen.

Hierdurch kann der Schwerpunkt der einzelnen Objekte ermittelt werden, was bei entsprechender Ansteuerung der Komponenten der Trenneinrichtung die Ausscheidung auszusortierender Objekte erleichtert. Eine Größenbestimmung kann auch bereits bei einer Konditionierungseinrichtung vorgenommen werden, die der Ver­ einzelungseinrichtung vorzuschalten ist. Durch eine entsprech­ ende CCD-Sensorik der Zeilen- und/oder Matrixkamera kann auch eine Pixel-Einzelbewertung erfolgen, wodurch die Erkennung der Farbmuster der Objekte des Schüttgutstroms verbessert wird. Die Farberkennung kann schwarz und weiß oder in 256 Graustufen bei Verwendung eines Schwarz/Weiß-Kamerasystems erfolgen. Mit einem solchen Kamerasystem können durch Einsatz von Filtern auch Semi-Echtfarben erfaßt werden. Bei Verwendung eines Farb­ kamerasystems werden Echtfarben erfaßt. Es ist auch möglich, den Durchsatz des Schüttgutstroms dadurch zu erhöhen, daß meh­ rere Betrachtungsebenen aneinandergereiht werden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, Objekte mit einem Durchmesser < 10 mm und bis zu einer Größe von 500 mm zu bewerten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 3 das Auswertesystem der Vorrichtung in einer sche­ matischen Darstellung,

Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung des Auswertesystems in einer schematischen Darstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 weist eine Konditio­ nierungsvorrichtung 4 auf, in der das von einer Zuführeinrich­ tung zugeführte Schüttgut konditioniert wird. Am Ausgang der Konditionierungseinrichtung 4 ist eine Vereinzelungs­ einrichtung 2 angeordnet, die zur Dosierung durch Vereinzelung der Objekte 10 des Schüttgutstroms 11 dient. Am Ausgang der Vereinzelungseinrichtung 2 werden die Objekte 10 des Schütt­ gutstroms 11 im freien Fall an einer Sensoreinrichtung 3 vor­ beigeführt. Diese besteht aus zwei Lichtquellen 6 mit gleich­ mäßig diffusem Licht, durch die die Objekte 10 des Schüttgutstroms 11 im Objekterfassungsbereich einer Zeilen- und/oder Matrixkamera 5 ausgeleuchtet werden. Die Zeilen- und/oder Matrixkamera 5 ist mit einer in einem Schaltschrank 25 angeordneten elektronischen Meßwertauswerteeinrichtung 8 verbunden, von der eine Trenneinrichtung 9 angesteuert wird. Die Trenneinrichtung 9 besteht aus einer Anordnung 21, von parallel zueinander horizontal angeordneten Magnetventilen 22, die mit Druckluft beaufschlagt werden. Das jeweils betätigte Magnetventil 22 bewirkt einen Druckluftstrahl, der ein auszu­ sortierendes Objekt 10 aus dem Schüttgutstrom 11 auslenkt und in eine schematisch dargestellte Schlechtauslaufwanne 27 fal­ len läßt. An den Schaltschrank 25 ist ein Farbmonitor 23 ange­ schlossen, auf dem von der elektronischen Meßwertauswerteein­ richtung 8 erfaßte Farbwerte anzeigbar sind.

Fig. 3 zeigt schematisch das opto-elektronische Auswertesystem der Vorrichtung 1. In dem dargestellten Beispiel weist die Vorrichtung 1 zwei übereinander angeordnete Zeilen- und/oder Matrixkameras 5 auf, die zwei Betrachtungsebenen 24 bilden. Hierdurch kann der Schüttgutdurchsatz vergrößert werden. Die Zeilen- und/oder Matrixkameras 5 sind jeweils mit einem Kame­ ra-Interface 7 verbunden. Diese Kamera-Interfaces 7 sind an die elektronischen Meßwertauswerteeinrichtung 8 angeschlossen, die mit dem Farbmonitor 23 und einem Systembus 13 verbunden ist. An dem Systembus 13 ist ein Kommunikationsprozessor 14 angeschlossen, der mit der Bedieneinheit 12 verbunden ist. Der Systembus 13 ist ferner über einen Buskoppler 15 mit einem E/A-Bus 16 verbunden, an dem die Steuereinheit 17 der Trenneinrichtung 9 angeschlossen ist. Ein Profibus-Interface 18, das an dem Systembus 13 angeschlossen ist, dient zur Anbindung der Vorrichtung 1 an ein Leitsystem.

Bei der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 4 ist kein Profibus-Interface 18 vorgesehen. Statt dessen ist mit dem Kommunikationsprozes­ sor 14 ein Feldbus-Interface 19 verbunden, an das ein Feldbus 20 angeschlossen ist. Der Feldbus 20 kann ebenfalls mit einem Leitsystem verbunden werden.

Claims (25)

1. Verfahren zur Sortierung von rohstofflichen, vorveredelten oder recycelten Schüttgütern, die aus einzelnen zu sortie­ renden Teilen bestehen, wobei die Klassifizierung der zu sortierenden Teile nach empirisch bestimmten Klassifika­ tionsparametern erfolgt und das auszusortierende Schüttgut abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zu sor­ tierende Schüttgut nach Konditionierung vereinzelt und dann unter Lichtbestrahlung durch den Objekterfassungsbe­ reich mindestens einer hochauflösenden Zeilen- und/oder Matrixkamera geführt wird, deren Meßwerte in einer elek­ tronischen Meßwertauswerteeinrichtung mit mindestem einem Mikrorechner ausgewertet werden, wobei die Koordinaten auszusortierender vereinzelter Objekte des Schüttguts ermittelt und eine Trenneinrichtung angesteuert wird, die die den Koordinaten auszusortierender vereinzelter Objekte entsprechenden Objekte aus dem Schüttgutstrom auslenkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte der Zeilen- und/oder Matrixkamera der elektroni­ schen Meßwertausrichteeinrichtung über ein Kamera-Inter­ face zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zeilen- und/oder Matrixkamera mit einer CCD-Sensorik verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte der mindestens einen Zeilen- und/oder Matrixka­ mera einer elektronischen Meßwertauswerteeinrichtung mit mindestens einem Mikrorechner und/oder DSP, RISC, CISC zugeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttgutstrom und/oder einzelne Objekte zum Abscannen einer Zeile im freien Fall oder auf einer Förderstrecke durch den Objekterfassungsbereich geführt werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Bewertung der Objekte des Schüttgut­ stroms oder zur Bewertung einzelner Objekte deren Größe durch eine Siebfunktion elektronisch ermittelt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Bewertung der Objekte des Schüttgut­ stroms oder zur Bewertung einzelner Objekte die Farben der Objekte ermittelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Schwarz/Weiß-Kamerasystems die Farben als schwarz und weiß oder in Graustufen oder unter Verwendung von Filtern als Semi-Echtfarben ermittelt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Farbkamerasystems die Farben als Echtfar­ ben ermittelt werden.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Bewertung der Objekte des Schüttgut­ stroms oder zur Bewertung einzelner Objekte bei Objekten aus transparenten Materialien in diesen befindliche Ein­ schlüsse ermittelt werden.

11. Verfahren nach den Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Objekte des Schüttgutstroms oder einzelne Objekte im Auflichtverfahren durch mindestens eine gleichmäßiges und diffuses Licht verteilende Lichtquelle bestrahlt werden.

12. Verfahren nach den Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Objekte des Schüttgutstroms oder einzelne Objekte im Durchlichtverfahren durch eine gleichmäßiges und diffuses Licht verteilende Lichtquelle durchleuchtet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierung des zu sortierenden Schüttgutes durch Absieben und Befeuchten durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das konditionierte Schüttgut in Rinnen, Rillen, auf einer Vibrorinne oder zufallsabhängig auf einer Dosierbahn ver­ einzelt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1, 5 oder 14, dadurch gekennzeich­ net, daß das sortierte Schüttgut über eine Rutsche oder Rolle in den Objekterfassungsbereich der Zeilen- und/oder Matrixkamera geleitet wird.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 15, mit einer Zuführeinrichtung zum Zuführen des Schüttgutes, einer Vereinzelungseinrichtung zum Vereinzeln des Schüttgutes in einzelne zu sortierende Teile, einer Sensoreinrichtung zur Erfassung von für die Klassifikation der zu sortierenden Teile relevanten Eigen­ schaften und zur Erzeugung von Meßdaten, einem Rechner zur Klassifikation der zu sortierenden Teile und zur Erzeugung von Steuersignalen zum Ansteuern von Mitteln zur Aussor­ tierung von Teilen des Schüttgutes, dadurch gekennzeich­ net, daß vor der zur Dosierung dienenden Vereinzelungsein­ richtung (2) eine Konditionierungseinrichtung (4) angeordnet ist, daß die Sensoreinrichtung (3) aus minde­ stens einer Zeilen- und/oder Matrixkamera (5) besteht, der mindestens eine gleichmäßig diffuses Licht ausstrahlende Lichtquelle (6) zugeordnet ist und die über ein Kamera-In­ terface (7) mit einer elektronischen Meßwertauswerteein­ richtung (8) mit mindestem einem Mikrorechner verbunden ist, die mit einer Trenneinrichtung (9) zum Auslenken ver­ einzelter Objekte (10) aus dem Schüttgutstrom (11) und einer Bedieneinheit (12) verbunden ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Zeilen- und/oder Matrixkamera (5) mit einer CCD-Sensorik ausgerüstet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Meßwertauswerteeinrichtung (8) mindes­ tens einen Mikrorechner und/oder DSP, RISC, CISC aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16 und 18, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meßwertauswerteeinrichtung (8) über einen Systembus (13) mit der Bedieneinheit (12) und der Trenn­ einrichtung (9) verbunden ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Systembus (13) und Bedieneinheit (12) ein Kommu­ nikationsprozessor (14) angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Systembus (13) ein Buskoppler (15) angeschlossen ist, der mit einem E/A-Bus (16) verbunden ist, an den die Steuereinheit (17) der Trenneinrichtung (9) angeschlossen ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Systembus (13) mit einem Profibus-Interface (18) ver­ bunden ist, das mit einem Leitsystem verbindbar ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommunikationsprozessor (14) mit einem Feldbus-Interface (19) verbunden ist, an das ein Feldbus (20) und ein Leitsystem anschließbar ist.

24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16, 19 und 21, bei der auszusortierende vereinzelte Objekte mittels Druckluft aus dem Schüttgutstrom ausgelenkt werden, dadurch gekennzeich­ net, daß die Trenneinrichtung (9) aus einer der Zeilenma­ trix der Zeilen- und/oder Matrixkamera (5) entsprechenden Anordnung (21) von mit Druckluft beaufschlagten Magnetven­ tilen (22) besteht, die mit der Steuereinheit (27) verbun­ den sind.

25. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16, 19 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (9) aus einer der Zeilenmatrix der Zeilen- und/oder Matrixkamera (5) ent­ sprechenden Anordnung von Klappen besteht, die von der Steuereinheit (27) ansteuerbar sind.