DE19804147C2 - Einrichtung zur Größen- und Qualitätssortierung landwirtschaftlicher Produkte - Google Patents
Einrichtung zur Größen- und Qualitätssortierung landwirtschaftlicher ProdukteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Größen- und
Qualitätssortierung landwirtschaftlicher Produkte, insbesondere von
Kartoffeln.
In DE-OS 27 23 674 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren beschrieben,
bei dem Erntegut eine Lichtschranke passiert, die mit rotem bis
infrarotem Licht betrieben wird und auf einen Trennmechanismus
einwirkt. Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung ist nur eine grobe Trennung
des Erntegut von Fremdkörpern, wie z. B. Steinen, realisierbar. Eine
vergleichbare Einrichtung ist in DE-OS 27 09 905 beschrieben. Beide
genannten Vorrichtungen sind einzig in der Lage, vom Erntegut stark
abweichende Fremdkörper zu erfassen und auszusortieren.
Aus der DE-OS 21 47 611 ist eine Vorrichtung zum Sortieren von
Früchten bekannt, deren fotometrisches System zwei Fotoempfänger für
zwei Wellenlängen aufweist. Die Ausgänge der Fotoempfänger sind mit
zwei identischen Verstärkern verbunden, deren Verstärkung automatisch
regulierbar ist. Dabei sind die Ausgänge der Verstärker über zwei
Verzögerungsleitungen mit den Eingängen von zwei Analog/Digital-
Wandlern verbunden, deren Ausgänge mit Rechengliedern zur Ermittlung
des Mittelwertes, der Amplitude sowie des Maximal- und des
Minimalwertes verbunden sind. Die Ausgänge der Rechenglieder sind
mit den Eingängen von zwei logischen Blöcken zum Ermitteln des
Endergebnisses für die Güte und die Ausgänge dieser logischen Blöcke
und über Endschalter mit den Sortiergliedern verbunden.
Desweiteren ist eine Vorrichtung zum automatischen Sortieren von
Früchten, Gemüse und Wurzelgemüse nach DE 38 42 098 A1 bekannt
geworden, die eine fotometrische Kamera mit zwei Fotoempfängern für
zwei Wellenlängen enthält. Deren Ausgänge sind über Verstärker mit
Fehlerkorrektor, Hochfrequenzfilter mit Spitzendetektor,
Niederfrequenzfilter, ein logisches ODER-Gatter, Differenzverstärker,
ein Multiplizier-/Dividier-Glied, einen Analog-Digitalwandler, ein
Interface und einen Mikrocomputer mit Blöcken für die Ermittlung der
Gütelösung verbunden, während die Ausgänge dieser Blöcke über
Endschalter mit den Sortiergliedern in Verbindung stehen.
Ein nach DD 272 425 A1 bekannt gewordenes Verfahren und Anordnung
zur Qualitätssortierung landwirtschaftlicher Produkte sieht vor, mittels
einer optischen Meßeinrichtung eine Qualitätssortierung, d. h. die
Klassierung nach Reifegrad, Oberflächenmerkmalen - wie
Beschädigungen, Erkrankungen, Druckstellen, Anormalitäten,
Mißbildungen - und nach Größe zu ermöglichen, wenn die stückartigen
Güter mittels optimal gerichteten Auflichts ausreichend beleuchtet
wurden und über die von der Objektoberfläche bzw. dem Hintergrund
und den beschädigten Oberflächenbezirken und/oder zwischen
Hintergrund und Oberflächenrand und/oder im spektralen Grundniveau
zum Vergleichsobjekt aufweist. Die remittierte optische Strahlung
belichtet dabei entsprechend der jeweilig vorhandenen punktuellen
Lichtintensitätsverteilung eine Anordnung zeilen- oder matrizenförmiger
optoelektronischer Elemente. Die gewandelten analogen elektrischen
Bildsignalfolgen werden in einer Auswerteschaltung vorverarbeitet, in
einem Speichersystem digital abgelegt und anschließend in einem
Informationsverarbeitungssystem die für die Qualitätssortierung
erforderlichen Merkmalklassen den stückartigen Gütern zugeordnet. Eine
nachgeordnete Ansteuerschaltung gibt die für die Auswurforgane
benötigten Ansteuersignale aus. Durch einen Filter vor dem Objektiv
kann der Kontrast zwischen Objektflächenhintergrund und dem
Mangelbereich erhöht werden. Die Anordnung optoelektronischer
Elemente ist vorzugsweise als monolithisch integrierte Schaltung
auszuführen, und als Informatiosverarbeitungssystem sind ein oder
mehrere Spezial- oder Mikroprozessoren einzusetzen.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur Unterscheidung bzw.
Sortierung landwirtschaftlicher Produkte nach Oberflächenmerkmalen
nach DD 255 594 A1 erfolgt mittels einer speziellen elektronischen
Steuerung und Verarbeitung für die Signale von Zeilensensoren
insbesondere ein paarweiser Vergleich der Grauwerte von in
Zeilenlichtung versetzt befindlichen größenverstellbaren Bildpunkten und
eine Bewertung der Grauwertdifferenzen sowie auch von absoluten
Grauwerten zur Fehlererkennung nach variabel einstellbaren Kriterien.
Dieser Vergleich wird durch Quotientenbildung der Signale von
Bildpunkten vorgenommen, die nicht unmittelbar benachbart, sondern
durch eine ganze Anzahl von nz Zwischenpunkten getrennt sind.
Desweiteren ist in US-PS 4,207,985 ein Sortiervorrichtung beschrieben,
bei der in einer ringförmigen Kammer zu sortierende Artikel eine
Beleuchtung erfahren, die von mehreren einzelnen Strahlungsquellen
ausgehen und bei der die von den Artikeln reflektierten Signale von
mehreren Strahlungsdetektoren erfaßt werden, wobei genannte
Beleuchtungseinrichtungen und Detektoren sich in einer Ebene befinden.
Diese Anordnung ermöglicht neben einer Trennung von Fremdkörpern
auch eine Größenklassierung der sie durchlaufenden Artikel, jedoch sind
insbesondere im Bereich der Polkappen solcher Artikel, wie bspw.
Kartoffeln, befindliche Fehlerstellen damit nicht hinreichend erfaßbar.
Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren lassen lediglich begrenzte
Möglichkeiten bzgl. der Merkmale der Gütebestimmung der Produkte
sowie begrenzte Sortiermöglichkeiten zu, und infolge der unregelmäßigen
geometrischen Form der Produkte entstehen zwangsläufig Fehler durch in
die Fotoempfänger reflektiertes Licht. Der Aufbau der optisch-
optoelektronischen und elektronischen Bauelemente und
Grundbaugruppen ist einmal sehr aufwendig, und bei absoluten
Schwankungen im optischen Signalpegel arbeiten diese nicht genügend
sicher. Desweiteren ist zu verzeichnen, daß bei einer Erfassung von
mehreren Wellenlängen ein entsprechend hoher Energieaufwand zur
Erzeugung ausreichender optischer Signalpegel erforderlich ist.
Bestimmte Verfahren gestatten nur, eine geringe Anzahl von
Qualitätsklassen bei begrenzter geometrischer Auflösung der Merkmale
zu erfassen und erfordern einen hohen Ausleuchtungsgrad sowie
analogen Rechenaufwand.
Der Erfindung kommt ein optoelektronischer Sortierautomat nahe, wie er
bspw. in DE 41 27 903 C2 zur Qualitäts- und/oder Größensortierung von
Kartoffeln beschrieben ist. Das Prinzip dieses Selektors besteht darin,
daß die zu verlesenden Produkte einzeln, nacheinander in einem Fallraum
durch bspw. in 120° zueinander versetzt angeordnete Bildwandler
optoelektronisch abgetastet werden. Produkte mit Schadstellen oder
abweichender Sollgröße werden dabei erkannt und mittels geeigneter
Rechenprogramme wird bspw. über einen Luftstoß ein als zu
selektierendes erkanntes Produkt aus dem Gutstrom abgetrennt. Die mit
diesem Selektor erreichbaren Durchsatzraten werden insbesondere
jedoch in Großsortieranlagen als nicht ausreichend angesehen.
Eine Vorrichtung, der der gleiche vorstehende Nachteil anhaftet, ist in
DE 689 23 611 T2 beschrieben. Bei dieser Lösung sind zunächst auf
einer Kette Rollen mit einer Achsausrichtung senkrecht zum Förderweg
vorgesehen, wobei zwischen zwei Rollen eine Fördertasche zur
Aufnahme des vereinzelten Förderguts gebildet ist und in der das
vereinzelte Fördergut in Drehung versetzt wird, so daß dieses unterhalb
einer mit optischen Erfassungselementen versehenen Abtaststation
möglichst allseitig betrachtet und in einer nachfolgenden Ausgabestation
nach dem vorgegebenen Selektionskriterium auf verschiedenen
Leitwegen vermittels einer Auswerferplatte ausgegeben werden kann.
Abgesehen von den mit dieser Vorrichtung erreichbaren geringen
Durchsatzraten der zu sortierenden Produkte ist es zur Gewährleistung
der Funktionsfähigkeit Voraussetzung, daß zunächst eine so hinreichende
Vorvereinzelung des Förderguts stattfindet, daß nur ein Produkt pro
Fördertasche übergeben wird, wobei die Produkte annähernd
gleichförmig sein und gleiche Größe aufweisen müssen, um ein Schleifen
der Produkte auf der Auswerferplatte zu verhindern, da die Produkte
sonst nicht in die gewünschte Drehung versetzt werden können.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
anzugeben, die eine Größen- und Qualitätssortierung landwirtschaftlicher
Produkte, insbesondere von Kartoffeln, mit einer gegenüber dem Stand
der Technik erhöhten Durchsatzrate bei gleichzeitig schonender
Produktbehandlung ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Das
Wesen der Erfindung besteht darin, daß ein Erntegutstrom zunächst
größenordnungsmäßig grob vorverteilt und verbreitert mehreren
absperrbaren Leitwegen zugeführt und anschließend an mehrere
Fördereinrichtungen übergeben wird, die bezogen auf einen Leitweg
zumindest zweigeteilt ausgebildet sind, wobei die zweigeteilten
Fördereinrichtungen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten betreibar
sind und selbst mehrere Leitwege beinhalten, denen sich jeweils
optoelektronische Erfassungs- und Bewertungseinrichtungen anschließen,
die eine weitere Produktauftrennung in wiederum mehrere Leitkanäle
nach Qualität und Größe der Produkte ermöglichen.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines schematischen
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Einrichtung mit ihren wesentlichen
Baugruppen,
Fig. 1a eine Draufsicht auf eine erste Baugruppe der Einrichtung
nach Fig. 1 und
Fig. 2 eine stark schematisierte Draufsicht auf die Einrichtung nach
Fig. 1.
Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus einer ersten, in Fig. 1
strichliniert umfaßten Baugruppe 1, die eine Breitenverteilung und
Größenklassierung der über ein Förderband 30 zugeführten Kartoffeln 31,
durch mehrere zueinander in gleicher Weise ausgerichtete und rotierende
Kegelstumpfwalzen 11, bewirkt, wobei Kartoffeln größeren
Knollendurchmessers im Beispiel der Fig. 1a links durch die Walzen
fallen, wohingegen solche eines kleineren Durchmessers zunehmend
bereits in Richtung nach rechts durch die Walzen fallen. Der somit in der
Breite aufgefächerte Kartoffelstrom, der durch die Kegelstumpfwalzen 11
auch bereits eine Größenfraktionierung erfahren hat, wird durch aktive,
regelbare Leiteinrichtungen 12 mehreren, in ihrer Anzahl beliebig
vorgebbaren und voneinander getrennten Leitwegen 131-138 übergeben
(vgl. Fig. 2). Der Beginn dieser Leitwege 131-138, von denen im Beispiel
acht dargestellt sind, ist durch schematisch angedeutete Absperrmittel 14
blockierbar, was in Fig. 1 beispielhaft anhand einer Klappe 14b
angedeutet ist. Diese vorgesehene Möglichkeit hat für ggf erforderliche
Servicearbeiten an im weiteren beschriebenen Nachfolgebaugruppen
nicht den Stillstand der gesamten Einrichtung, sondern nur einzelner
Leitwege zur Folge.
Am jeweiligen Ende 131e . . . 138e, der im Beispiel dargestellten Leitwege
131-138 (vgl. Fig. 2), erfolgt die Übergabe der in der Größe grob
vorsortierten Kartoffeln in eine zweite Baugruppe 2 der Einrichtung, die
in Fig. 1 ebenfalls strichliniert umfaßt dargestellt ist. Diese zweite
Baugruppe 2 besteht aus zwei Fördereinrichtungen 21 und 22, die
zueinander in eine unterschiedliche Fördergeschwindigkeit v1, v2
versetzbar sind, wobei die Fördereinrichtung(en) 22 stets eine größere
Fördergeschwindigkeit aufweisen soll (sollen). Weiterhin sind genannte
Fördereinrichtungen 21 und 22 jeweils in mehrere einzelne Förderwege
(Förderbänder) 211-218 bzw. 221-228, wie in Fig. 2 dargestellt,
aufgeteilt, die den jeweiligen Leitwegen 131 bis 138 zugeordnet sind. Die
Anzahl der jeweiligen Förderwege (Förderbänder) 131 . . . 138 ist dabei
entsprechend der Anzahl der durch die Leitwege 131-138 geschaffenen
Teilfraktionsströme festgelegt. Weiterhin sind Neigungsverstellmittel 21n,
22n den Fördereinrichtungen 21 und 22 zugeordnet, die für
Servicezwecke ein Ausschwenken der Fördereinrichtung ermöglichen.
Das der zweiten Fördereinrichtung 22 zugeordnete Neigungsverstellmittel
22n ermöglicht zudem eine manuell vornehmbare oder automatische
regelbare grobe Voreinstellung der Fallparabeln der einzelnen Kartoffeln
am Abwurfende der Fördereinrichtung in bezug auf deren
Mittenausrichtung zu einer sich anschließenden, optoelektronische
Erfassungs- und Bewertungseinrichtungen beinhaltenden, weiteren
modulartigen Baugruppe 23.
Jedem der genannten einzelnen Förderkanäle 211-218 bzw. 221-228
sollen dabei bevorzugt, unabhängig vom jeweils benachbarten
Förderkanal, vorgenannte Verstellmöglichkeiten gegeben sein. Im
Beispiel sind, zwecks Einsparung gesonderter Antriebsmittel, einzelne
Förderwege 211 und 212, 221 und 222 bis 217 und 218, 221 und 228
jeweils paarweise zusammengefaßt. Diesen Förderwegen sind jeweils
modulartig dargestellte Baugruppen 23 nachgeordnet, innerhalb derer
eine optoelektronische Erfassung und Bewertung der stückig separierten
Kartoffeln erfolgt. Die optoelektronische Erfassung und Bewertung der
einzelnen Kartoffeln als solche, ist nicht Gegenstand vorliegender
Erfindung, ihr Vorhandensein jedoch Voraussetzung für deren
Funktionsweise und kann bspw. durch eine, insbesondere mehrere
angepaßte Vorrichtungen nach DE 41 27 903 erfolgen. Zur
Feinanpassung an genannte Fallparabeln der einzelnen Kartoffelströme,
die geschwindigkeits- und größenabhängig sind, sind die modulartigen
Baugruppen jeweils mit Verschiebe- und/oder Neigungsverstellmitteln
231 versehen, die in Fig. 1 durch Doppelpfeile angedeutet sind. Durch
beispielsweise mit Luftdruck beaufschlagbare Düsen 23d, die ihr
Steuersignal durch die jeweilige optoelektronische Bewertung einer
einzelnen Kartoffel erhalten, erfolgt ein Auslenken des Erntegutes in
mehrere Einzelteilströme 23e, wie durch Pfeile in Fig. 2 dargestellt, in
diesem Fraktionierungsschritt vornehmlich je nach Qualität, jedoch ist
auch hier noch eine weitere Feinaufteilung nach Größe möglich.
Die im Bereich 23 der Einrichtung erfolgte Aufteilung der
Erntegutteilströme wird von weiteren Fördereinrichtungen 24, die mit
Leitblechen 241 versehen sind, aufgenommen und abgeführt. Die
Geschwindigkeit (v3 . . . v4), mit der die jeweiligen Förderbänder 242
bewegt werden, ist variabel festlegbar; bevorzugt erfolgt eine
automatische regelbare Anpassung an den pro Leitweg bereitgestellten
Erntegutstrom. Ein dafür notwendiges Steuersignal kann ebenfalls mit
Hilfe der optoelektronischen Erfassungs- und Bewertungseinheit 23
gewonnen werden. Durch diese Maßnahme kann sichergestellt werden,
daß ein Zusammenstoß einzelner Kartoffeln auf den Förderbändern 242
vermieden wird.
Insbesondere sind den rotierenden Förderbändern 221 . . . 228 eine V-
förmige Profilierung gegeben (in einem in Fig. 2 herausgezogenen Kreis
sind dabei gebildete Leitwege schematisch angedeutet), um die Kartoffeln
in ihrer Lage zu stabilisieren. Eine Ausrichtung und Zuordnung der
Kartoffeln zu den einzelnen V-förmigen Leitwegen erfolgt bevorzugt
durch zwischen den Leitwegen 21 und 22 vorgesehene Ausrichtmittel 26,
die als Kämme, Leitbleche o. ä. ausgebildet sein können.
Weiterhin sind zwischen den jeweiligen Fördereinrichtungen 211 bis 218
und 221 bis 228 Mittel 25 zur Bandreinigung vorgesehen, wobei
bevorzugt nur eins dieser Mittel zugleich beide Transportabschnitte 211
und 221 usw. erfaßt. Diese Mittel 25 verhindern insbesondere ein
Zusetzen genannter V-förmiger Profilierungen durch mitgeschlepptes
Erdreich.
Die vorgeschlagene Einrichtung ermöglicht eine kontinuierlich
verstellbare Größen- und Qualitätssortierung eines breit verteilten
Kartoffenstroms mit hohen Durchsatzraten bei einem gleichzeitig
vergleichmäßigten Produktstrom mit schonender Behandlung der
einzelnen Kartoffeln, da durch eine mehrfach variable
Geschwindigkeitsvariation innerhalb der einzelnen Leitwege eine
weitestgehende Auftrennung eines einzelnen Produktstroms und somit
ein Zusammenstoßen der Kartoffeln im Ausgabebereich vermieden wird.
Der Aufbau der Einrichtung ermöglicht ferner Wartungsarbeiten an
einzelnen Leitwegen, ohne daß der Betrieb der anderen Leitwege
unterbrochen werden müßte. Weiterhin ermöglicht die vorgeschlagene
Einrichtung eine weit größere Klassierungsbreite des zu sortierenden
Produktstroms als es mit Einrichtungen nach dem Stand der Technik
möglich wäre, wo zur Erzielung des gleichen Sortierergebnisses mehrere
Sortierungen in wiederholten Sortiervorgängen erforderlich wären, was
eine unzumutbare mehrfache Belastung des Sortierguts zur Folge hätte.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der
Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in
beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
1
erste Baugruppe zur Breitenverteilung und
Grobsortierung
11
Kegelstumpfwalzen
12
aktiv regelbare Leiteinrichtungen
131
. . .
138
Leitwege
131
e . . .
138
e Enden der Leitwege
14
Absperrmittel
2
zweite Baugruppe mit Fördereinrichtungen
21
erste Fördereinrichtung
211
. . .
218
Förderbänder der ersten Fördereinrichtung
21
n Neigungsverstellmittel der ersten Fördereinrichtung
22
zweite Fördereinrichtung
221
. . .
228
Förderbänder der zweiten Fördereinrichtung
22
n Neigungsverstellmittel der zweiten Fördereinrichtung
23
modulartige Baugruppe mit optoelektronischen
Auswertemitteln
231
Verschiebe- und/oder Neigungsverstellmittel der
Baugruppe
23
23
d Düsen
23
e Einzelteilströme
24
weitere Fördereinrichtung
241
Leitbleche
242
Förderband
25
Mittel zur Bandreinigung
26
Ausrichtmittel
30
Fördermittel zur Zufuhr eines Produktstroms
31
Einzelprodukt (Kartoffel)
Claims (8)
1. Einrichtung zur Größen- und Qualitätssortierung landwirtschaftlicher
Produkte, insbesondere Kartoffeln, beinhaltend ein Fördermittel (30)
zur Zufuhr eines Produktstromes, weitere Transportmittel und
optoelektronische Auswertemittel, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) eine erste Baugruppe (1) vorgesehen ist, die mehrere rotierbare
Kegelstumpfwalzen (11) beinhaltet, deren Achsen zueinander
parallel festgelegt sind, wobei
unterhalb der Baugruppe (1) aktiv regelbare Leiteinrichtungen (12) vorgesehen sind, die den Produktstrom in mehrere voneinander getrennte Leitwege (131, . . . 138) übergeben, wobei jeder der Aufgabebereiche der einzelnen Leitwege durch den Leitwegen zugeordnete Absperrmittel (14) blockierbar ist, - b) den Enden (131e, . . . 138e) der Leitwege (131, . . . 138) jeweils eine
zweite Baugruppe (2) nachgeordnet ist, die durch zwei zueinander
mit unterschiedlicher Geschwindigkeit betreibbaren ersten (21) und
zweiten Fördereinrichtungen (22) gebildet sind
und diesen nachgeordnet, optoelektronische Erfassungs- und Bewertungseinrichtungen beinhaltende weitere modulartige Baugruppen (23) vorgesehen sind, deren Signale Auslenkeinrichtungen für das zu sortierende Erntegut als auch Regelungseinrichtungen für die Geschwindigkeit der Fördereinrichtungen (21; 22) zuführbar sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den
Fördereinrichtungen (21; 22) jeweils Neigungsverstellmittel (21n; 22n)
zugeordnet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fördereinrichtungen (21; 22) als Förderbänder ausgebildet sind, denen
eine mehrfach V-förmige Profilierung zur Bildung mehrerer Leitwege
gegeben sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest je zwei benachbarte Förderbänder (211 und 212 . . . . 217 und
218) der ersten Fördereinrichtung (21) und je zwei benachbarte
Förderbänder (221 und 222 . . . . 227 und 228) der zweiten
Fördereinrichtung (22) von je einem gemeinsamen Antrieb antreibbar
sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den
Fördereinrichtungen (21, 22) unterhalb des Produktübergabebereiches
je ein die beiden Fördereinrichtungen gemeinsam erfassendes Mittel
(25) zur Bandreinigung zugeordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den die
optoelektronischen Erfassungs- und Bewertungseinrichtungen
beinhaltenden modulartigen Baugruppen (23) jeweils ein Verschiebe-
und/oder Neigungsverstellmittel (231) zugeordnet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den
modulartigen Baugruppen (23) jeweils weitere Fördereinrichtungen
(24) mit mehreren, voneinander getrennten Förderkanälen und einem
Förderband (242) nachgeordnet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß von
der optoelektronischen Erfassungs- und Bewertungseinrichtung (23)
Steuerungssignale abgreifbar sind, welche verwendbar sind, um die
Geschwindigkeitsverhältnisse der einzelnen Fördermittel (21; 22; 242)
bezogen auf die jeweiligen Leitwege (131, . . . 138) voneinander
unabhängig aufeinander abzustimmen und zu beeinflussen.
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