DE2230724A1 - Verfahren und vorrichtung zur sortierung von landwirtschaftlichen produkten nach ihrer qualitaet - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Sortierung von landwirtschaftlicht Produkten nach ihrer Qualität Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sortierung von landwirtsohaftlichen Produkten insbesondere Kartoffeln nach der Qualität au9 Grund ihres unterschiedlichen Absorptions und Remissionsvermgens von elektromagnetischer Strahlung.
• Bekannt sind Vorrichtungen, die nach den Remissions- oder Transmissionsprinzip mängelfreie von mängelbehafteten landwirtschaftlichen Produkten trennen. Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß ihr Anwendungsbereich relativ eng ist und die Maschinenabmessungen und der Materialaufwand groß sind.
• Zweck der Erfindung ist es, diese Mängel zu beseitigen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sortiereinrichtung zu schaffen, die bei Ausnutzung der Remission und Transmission von blauer bis.ultra-roter elektromagnetischer Strahlung auch für Sortiergüter, wie ungeschälte Kartoffeln, geeignet ist und sich durch geringe Abmessungen und Einfachheit sowie Funktionssicherheit auszeichnet.
• Erfindungggemäß wird dies erreicht, indem das Sortiergemenge von einer Dosiereinrichtung, z.B. Schwingförderer, über eine Zuführeinrichtung, die zweckmäßig aus Keilriemen, v-förmig angeordneten Bändern oder einem Profilband bestehen kann, der Kontrolleinrichtung zugeführt wird. In der Kontrollzone wird das Sortiergut einer elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt, gleichzeitig seine Helligkeit in ausgewählten Spektralbereichen gemessen und diese gewonnenen Signale nach einer elektronischen Verarbeitung und Bewertung fur die Betätigung eines Trennmechanismusses verwendet. Als Trennmechanismus kann ein Luftstrhalauswerfer, Stößelauswerfer oder ein Klappenauswerfer eingesetzt werden.
• Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden, In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: die schematische Darstellung der Sortiervorrichtung, Fig. 2: die Seitenansicht des Schwingförderers, Fig. 3: die Vorderansicht zu Fig. 2, Fig. 4t die Seitenansicht der Zuführung mittels Keilriemen, Fig. 5: die Vorderansicht zu Fig. 4, Fig. 6: die Seitenansicht der Zuführung mittels v-förmig zueinander angeordneter Bämder.
• Fig. 7t die Vorderansicht zu Fig. 6, Fig. 8s die Seitenansicht der Zuführung mittels Profilband, Fig. 9: die Vorderansicht zu Fig. 8, Fig. 10: das Schema der Signalgewinnung bei Ausnutzung der Transmission., Fig. 11: den Signalempfänger schematisch von oben gesehen, Fig. 12a die Dickenmeßeinrichtung als Zusatzeinrichtung, Fig. 13: die Draufischt zu Fig. 12 schematisch, Fig. 14: eine Seitenansicht zu Fig. 12 von der Signalempfängerseite aus gesehen, Fig. 15:das Blockschaltbild der Signalverarbeitung bei Ausnutzung der Transmission, Fig. 16: die Beleuchtungskammer mit Signalempfänger bei Ausnutzung der Remission, Fig, 17: die Seitenansicht zu Fig. 16, Fig. 18: das Schema der Signalgewinnung bei Ausnutzung der Remission und Helligkeitsmessung, Fig. 19 t das Schema der Signalgewinnung bei Ausnutzung der Remission und Farbmessung, Fig. 20: Die Beleuchtungskammer mit Signalempfängern bei Ausnutzung der Remission in Reihenbauweise, igo 21s das Blockschaltbild der Signalverarbeitung bei Ausnutzung der Remission, Fig. 22: die Vorderansicht des Luftstrahlauswerfers, Fig. 23: die Seitenansicht zu Fig. 22, Fig. 24t die Vorderansicht des Stößelauswerfers, Fig. 25s die Seitenansicht zu Fig. 24, Fig. 26: die Vorderansicht des Klappenauswerfers, Fig. 27: die Seitenansicht zu Fig. 26.
• In Fig. 1 ist das Gesamtsystem der Sortiervorrichtung dargestellt.
• Eine Dosiereinrichtung 1 ist als Schwingförderer ausgeführt, die das zu prüfende Gut, z. B. ungeschälte Kartoffeln einer bekannten Zuführeinrichtung 2 übergibt. Die Zuführeinrichtung 2 reiht die Prüfkörper 11 hintereinander auf und richtet sie nach ihrer größten Achse aus0 Im freien Fall vereinzelt gelangen diese Prüfkörper 11 in eine Kontrollzone 3, wo sie physikalisch nach dem bekannten Remissions- oder Transmissionsprinzip untersucht werden, Die dabei gewonnenen Signale werden in einer Elektronikeinheit 4 verarbeitet und bewertet. Bei einem mängelbehafteten Prüfkörper 11 wird von der Elektronikeinheit 4 ein an sich bekannter Trennmechanismus 5 betätigt, der eine Trennung in mängelfreie und mängelbehaftete Prüfkörper vornimmt. Die Dosiereinrichtung 1 (Fig. 2 und 3) besteht aus einem trichterförmigen Vorratsbehälter 6, einem Schwingtrog 7 und einem Erregermechanismus 8. Der Schwingtrog 7 ist so ausgeführt, daß die Prüfkörper 11 grob aufgereiht an eine Zuführeinrichtung 2 abgegeben werden. Die Zuführeinrichtung 2 kann entspr. Fig. 4 und Fig. 5 bekannterweise von auf Keilriemenrädern 9 geführten Keilriemen 10 bzw. entspr.
• Fig. 6 und Fig. 7 zwei von Walzen 13 geführten, an sich bekannten v-förmig angeordneten Bändern 12 sowie entspr. Fig. 8 und Fig. 9 von einem durch bekannte Walzen 15 geführten Profilband 14 gebildet werden. Die durch die Kontrollzone 3 falleden Prüfkörper 11 können grundsätzlich nach zwei physikalischen Verfahren untersucht werden. Bei dem Verfahren unter Ausnutzung der Transmission tFg. lo - Fig. 15) wird der Prüfkörper 11 mittels eines Senders 16 mit roter oder ultra-roter elektromagnetischer Strahlung bestrahlt und gleichzeitig mit einer auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Empfängereinheit 17 nach transmittierter elektromagnetischer Strahlung abgetastet. Die elXktror magnetische Strahlung wird mit einer geeigneten Lampe 18 erzeugt und von einem Hohlspiegel 19 in Verbindung mit einer Linse 20 gebündelt. Eine von einem Motor 22 angetriebene Lochscheibe 21 unterbricht das Strahlenbündel periodisch. Über einen Kondensor 23, 24 - Filter 25 - System gelangt die nunmehr auf einen gew wünschten Spektralbereich, z.B. ultra-rot, ausgefilterte elek tromagnetische Strahlung, gerichtet als Bündel auf den Prüfkörper 11. Ein waagerechter Streifen der gegenüber der Einstrahlstelle liegenden Seite des Prüfkörpers 11 wird über eine Linse 26 auf mehrere, zaBo vier (Pigo 11), Fotoempfänger 27 abgebildet. Die Fotoempfänger 27 empfangen die aus dem Prüfkörper 11 austretende, z.30 ultra-rote, elektromagnetische Strahlung und wandeln sie in elektrische Signale um, die in einem nachfolgenden Vorverstärker 28 elektronisch verarbeitet werden.
• Da der Informationsträger eine niederfrequente Wechselgröße ist, hat das von außen auf den Prüfkörper 11 einwirkende Licht keinen Einfluß auf das Meßergebnis. Auf der optischen Achse der Empfängereinheit 17 ist hinter dem Prüfkörper 11 ein heller Hinter-Grund 31 angeordnet, der einen mängelfreien Prüfkörper 11 simulieren soll. Zur Verbesserung der elektrischen und thermischen Stabilität ist ein Vergleichsempfänger 30 vorgesehen. Üer ein Lichtleitkabel 29 ist er mit dem Sender 16 optisch gekoppelt.
• Zur Vermeidung'des.Einflusses der Absorptionsdicke auf das Meßergebnis kann die Größe in Form einer Dickenmessung (Fig. 12, Fig. 13, Fig. 14) erfaßt und nachfolgend elektronisch mit dem Transmissionseignal zweckmäBig verarbeitet werden. Bei der Dikkenmessung wird das von einer Lampe 34 ausgesendete Licht von einer Zylinderlinse 33 zu einem flachen Strahl gebündelt und auf einen langgestreckten Fotoempfdnger 32, z.B. Selen-Fotoelement, geworfen. Die auf dem Fotoempfänger 32 abgedunkelte Fläche und somit auch das abgegebene elektrische Signal ist eine Funktion der Prüfkörperdicke.
• In Fig. 15 ist das Blockschaltbild der Signalverarbeitung angegeben. Mit dem Fotoempfänger wird über die Linse 26 ein waagerechter Streifen auf der Prüfkörperoberfläche ãbgetasteb, Das von den Fotoempfängern 27 abgegebene elektrische Signal wird über Vorverstärker 28 und Selektivveratärker 35 einem Differenzverstärker 36 zugeführt. Das vom Vergleichsempfänger 30 gelieferte Signal gelangt über einen Verstärker 37, in dem auch die Verarbeitung der Dickensignale erfolgen kann, ebenfalls auf den Differenzverstärker 36. Die Differenzsignale werden im Verarbeitungsteil 38 nach Amplitude und Phase ausgewertet und in digitale Signale umgewandelt. In Verbindung mit Steuersignalen von Lichtschranken und der Ausweferansteuereinheit 39 wird bei Erkennung eines Mangels am Prüfkörper; 11 zeitverzögert der Auswerfer 40 angesteuert, Der besondere Vorw teil des beschriebenen Erkennungsverfahrens durch Ausnutzung der Transmission besteht in der Erkennung von inneren Mängeln.
• Das in Fig. 16 bis Fig. 21 dargestellte Verfahren beruht auf der Ausnutzung des Remissionsvermögens des Prüfkörpers 1 wenn dieser diffus bestrahlt wird. Die Kontrollzone 3 kann in diesem Fall als Beleuchtungsring 41 ausgebildet sein (Fig. 16, Fig. 17). Mehrere Lichtquellen 43, z0B. acht Halogenlampen, sind in zwei: Ebenen an den Seitenwänden angeordnet. Die vor den Lichtquellen 43 angeordneten Schatter 44 verhindern die direkte Beleuchtung des Prüfkörpers 11. Auf dem Umfang des Beleuchtungsringes 41 sind mehrere Empfänger, z.B0.sechs F6toempfängereinheiten 42, verteilt, die auf eine Ebene des Prüfkörpers 11 ausgerichtet sind. Die Fotoempfängereinheiten 42 erfassen den gesamten Umfang des Prufkörpers 11 lückenlos. Ihre Anzahl wird von der kleinsten zu erkennenden Mängelgröße bestimmt.
• Wird nur eine Helligkeitsmessung im roten oder ultra-roten Bereich der elektromagnetischen Strahlung vorgenommen, so ist Fig. 18 zutreffende Die Fotoempfängereinheit 42 ist in einen Remissionsempfänger 49, auf dem mit einem Filter 48 - Linse 47 - System der Prüfkörper 11 abgebildet wird und in einen Vergleichsempfänger 46, der über selbiges Filter 48 - Linse 47 -System auf einem Hintergrund 45 der Kontrollzone.ausgerichtet ist, unterteilt. Ist eine Ermittlung der Prüfkörperfarbe erforderlich, so kann dies durch Messung von zwei Spektralbereichen, z.B. blauer und roter elektromagnetischer Strahlung, entspr.
• Fig. 19, erfolgen. Im Unterschied zu Fig. 18 wird hier ein Teil des Lichtstromes durch eine hinter der Linse 54 angeordnete Umlenkeinheit 53 ausgeblendet und gelangt auf einen zweiten Fotoempfänger 50. Es wird erreicht, daß der Fotoempfänger 49 mit einem geeigneten Filter 52 den einen Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung erfaßt, der Fotoempfänger 50 mit einem geeigneten Filter 51 den anderen gewünschten Spektralbereich und beide auf die gleiche Betrachungsfläche auf den Prüfkörper 11 ausgerichtet sind0 Besonders für die Reihenausführung von Sortiereinrichtungen ist die Kontrollzone in Fig.
• 20 geeignet. Die Fotoempfängerblöcke 55 sind in zwei Einheiten unterteilt und nach oben herausgeführt. Die Strahlenumlenkung in beide Kontrollzonen erfolgt durch Prismen. Die lampen 43 werden für zwei Kontrollzonen ausgenutzt.
• Das Schema der Signalverarbeitung für die in Fig. 18 und in Fig. 19 gezeigten Varianten der Signalgewinnung ist gleich und im Blockschaltbild Fig. 21 dargestellt. Die Fotoempfänger 56 und 57 werden von einem Wechselspannungsgenerator 59 gespeist. Über Wechselspannungsverstärker 58 werden beide.Fotosignale einem Brückenverstärker 6o zugeführt und in diesem miteinander vergleichen. Die Differenzsignale werden im Verarbeitungsteil 61 nach Amplitude und Phase ausgewertet und in digitale Signale umgewandelte Im'Gatter 62 werden die Informationen aller Empfängereinheiten 42 zusammengeführt. In Verbindung mit Steuersignalen von Lichtschranken und der Auswerferansteuereinheit 63 wird bei Erkennung eines Mangels am Prüfkörper 11 zeitverzögert der Auswerfer 64 angesteuert.
• In Fig. 22 ist ein än sich bekannter Luftstrahlauswerfer dargestellt, Mittels einem elektromechanischen Steuerteil 65 wird ein Düsensystem 66 mit Druckluft beaufschlagt0 Der sich ausbildende Lufststrahl lenkt einen mängelbehafteten Prüfkörper 11 aus seiner normalen Plugbahn, Eine weitere an sich bekannte Variante des Trennmechanismusses 5 wird in Fig. 24 dargestellt.
• Ein elektromechanisches, elektropneumatisches oder elektiohydraulisches Steuerteil 67 beaufschlagt eine Zylinder-Kolbeneinheit 70 mit Druckluft. Eine mit dem beweglichen kolben in Verbindung stehende Stößelstange 68 besitzt vor ihrer llolltplatte ein dämpfendes Element 69, was bei Betätigung der Steuerteile einen mängelbehafteten Prüfkörper aus seiner normalen Flugbahn lenkt. Die in Fig. 26 gezeigte Variante besteht aus dem beschriebenen Steuerteil 67 und einer Zylinder-Kolbeneinheit 71, die bekannterweise einen schwenkbaren Finger 72 betätigt und mängelbehaftete Prüfkörper 11 aus ihrer normalen Flugbahn auslenkt.

Claims (8)

1. Patentan£prüches
2. Verfahr'en zur Sortierung von landwirtschaftlichen Produkten nach ihrer Qualität bei Ausnutzung der Remission und Transemission, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfkörper (11) von einer Dosiereinrichtung (1) über eine Zuführeinrichtung (2) im freien Wurf in eine Kontrollzone (3) gelangen und.von einem mit roter oder ultra-roter elektromagnetischer Strahlung ausgerüsteten Sender (16) bestrahlt und gleichzeitig mit einer auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Empfängereinheit (17) nach transmittierter elektromagnetischer strahlung abtastbar sind, wobei die transmittierte Strahlung von Fotoempfängern (27) in elektrische Signale umwandelbar ist und über einen Vorverstärker (28) und einen Selektivverstärker (35) auf einen Differenzverstärker (36) gelangen, in dem sie mit dem vom Vergleichsempfänger (30) gelieferten Vergleichssignal verknüpft werden, die entstehenden Differenzsignale im Verarbeitungsteil 8) nach Amplitude und Phase ausgewertet und in digitale Signale umgewahdelt werden, die beim Vorhandensein eines mängelbehafteten Prüfkörpers (11) in der Kontrollzone (3) eine Auswerferansteuereinheit (39) ansteuern, wodurch zeitverzögert ein Trennmechanismus (5) die mängelbehafteten Prüfkörper (11) aus ihrer normalen Flugbahn auslenkt und somit eine Teiletrennung herbeiführt0 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Durchstrahlung der zu sortierenden Prüfkörper (11) eine gleichmäßige Bestrahlung mit sichtbarer oder ultraroter elektromagnetischer Strahlung in einem Beleuchtungsring (41) erfolgt, die Oberfläche des Prüfkörpers (11) durch mehrere in einer Ebene befindliche 'otoempfängereinheiten (42) lückenlos abgetastet wird, indem die von der Oberfläche remittierte Strahlung durch ein i'ilter-Linsen-System (47, 48) auf einen Fotoempfänger (49) gelangt, gleichzeitig auf einen zweiten Fotoempfänger (46) über das gleiche Filter- Linsen-System (47, 48) die von der Wand des Beleuchtungsringes(41) remittierte Strahlung als Vergleichssignal gelangt, die elektrischen Signale beider Fotoempfänger über Verstärker (58) einem Brückenverstärker (60) zugeführt werden, dessen Differenzsignale im Verarbeitungsteil (61) ausgewertet werden und in digitale Signale umgewandelt den Auswerfer (64) ansteuern.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeit der Intensität der transmittierten Strahlung von der Dicke des Prüfkörpers (11) durch eine Dickenmeßeinrichtung entsprechend den Figuren (12, 13 und 14) eliminiert wird, indem das aus der transmittierten Strahlung gewonnene elektrische Signal mit dem elektrischen Dickensignal geeignet verknüpft wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung von Farbunterschieden an den zu sortierenden Prüfkörpern (11) zwei oder mehrere Spektralbereiche der remittierten Strahlung getrennt gemessen werden.
5. 5, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb einer aus Vorratsbehälter (6), Sch.wingtrof (7) und Erregermechanismus (8) bestehende Dosiereinrichtung (1) eine sich bekannte, mittels Keilriemenrädern (9) geführte Keilriemen (1o) oder zwei von Wålzen (13) geführte v-formig angeordnete Bänder (12) bzw. ein durch Walzen (15) geführtes mehrkanaliges Profilband (14) bestehende Zuführeinrichtung (2) angeordnet ist und unterhalb in Nähe des Abgabeendes der Zuführeinrichtung (2) eine der physikalischen Untersuchung dienende Kontrollzone (3) angeordnet ist, welche über eine Elektronikeinheit (4) mit einem bekannterweise als Luftstrahlauswerfer mit Steuerteil (65) und Düsensystem (66) oder einem als Stößelwerfer mit Zylinder-Kolbeneinheit (68) und dämpfendem Element (69) bzw. einem als Fingerauswerfer mit Steuerkolbeneinheit (71) und schwenkbarem Finger '(72) ausgebildeten Trennmechanismus (5) in Verbindung steht.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontrollzone zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 3 mit einer Kontrollzone zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 4 kombinierbar ist oder daß beide Kontrollzonen nacheinander angeordnet sind,
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Beleuchtungsringe (41) nebeneinander anordbar sind, wobei die Lichtquellen (43) jeweils zwei Beleuchtungsringe (41) ausleuchten und die Fotoemfängereinheiten (55) an den Trennwänden nach oben oder unten herausführbar sind, indem die Umlenkung des Strahlenganges bekannterweise mit Spiegel oder Prisma erfolgt.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der remittierten Strahlung hinter einer Linse (54) eines Fotoempfängers (50) ein Spiegel oder Prisma (53) zur Strahlenteilung angeordnet ist und vor den beiden Botoempfängern (49, 50) filter (51, 52) für die entsprechenden Spektralbereiche angeordnet sind.