DE2411388B2

DE2411388B2 - Anordnung zum Sortieren von stückigen Gegenständen, wip Mineralien

Info

Publication number: DE2411388B2
Application number: DE19742411388
Authority: DE
Inventors: Diethard 5601 Dornap Keitel; Rolf 5603 Wuelfrath Schorlemer
Original assignee: RHEINISCH-WESTFAELISCHE KALKWERKE AG 5601 DORNAP; TECHNISCHES BUERO SCHORLEMER TBS INH ROLF SCHORLEMER 5603 WUELFRATH
Current assignee: RHEINISCH-WESTFAELISCHE KALKWERKE AG 5601 DORNAP; TECHNISCHES BUERO SCHORLEMER TBS INH ROLF SCHORLEMER 5603 WUELFRATH
Priority date: 1974-03-09
Filing date: 1974-03-09
Publication date: 1979-08-09
Also published as: DE2411388A1; DE2411388C3; DK88875A

Description

betriebssicher arbeiten.

Der Anmeldungsgegenstand zeichnet sich auch aus durch seine große Anpassungsfähigkeit durch den sich ständig aus den vorliegenden Farben ableitenden und automatisch sich bildenden Standard an die z.B. für Mineralien typische Vielfalt der Farben mit unterschiedlichem Sättigungsgrad und ist nicht auf ausgewählte Farben und dem Vergleich mit einem festen Standard beschränkt

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens erhält jeder Farbsignalverstärker in Abhängigkeit von den zu erwartenden Farben eine einstellbare Vorspannung.

Durch eine derartige einstellbare Vorspannung kann man für vorliegende Farben erreichen, daß vorteilhaft das Auswertesignal des !Comparators positiv oder negativ wird. Ferner wird erfindungsgemäß jedes Mineral mehrmals pro Zeiteinheit gernessen, z. B. lOOmal je Sekunde, wodurch erzielt wird, daß erst mehrere aufeinanderfolgende »Schlecht«-Impulse ein Auswurfsignal erzeugen. Ein einzelner Farbunterschied, z.B. durch eine nur örtliche Farbabweichung, kann somit noch nicht zum Auswurf führen. Von jedem Mineral werden entsprechend seiner Größe und der Förderbandgeschwindigkeit zehn und mehr Einzelmessungen gemacht

Weiterhin zeichnet sich die erfindungsgemäße Anordnung aus durch mehrere parallele Kanäle, die durch einen in Fließrichtung der Mineralien mit Winkelprofilen versehenen Boden einer Siebmaschine gebildet werden, durch ein hinter der Siebmaschine angeordnetes, etwa doppelt so schnell wie die Mineralien auf dem Sieb laufendes Förderband und durch je einen Meßkopf, eine elektronische Einheit und eine Auswurfeinheit pro Kanal. Da jedes Mineral einzeln abgetastet werden muß, werden somit zweckmäßig die Mineralien in parallele Kanäle aufgeteilt. Weiterhin wird vorteilhaft auch eine Anpassung an die geforderte Leistung durch eine entsprechende Anzahl von Kanälen ermöglicht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.

Es zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung einer Anordnung zum Sortieren von stückigen Mineralien im Schnitt,

F i g. 2 den linearen und gesättigten Bereich eines Farbsignalverstärkers im Diagramm,

F i g. 3 eine Prinzipschaltung mit der Rückführung des Summensignals und

Fig.4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung.

Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform besteht im wesentlichen aus einer Siebmaschine 1 und einem Förderband 2, auf dem die stückigen Mineralien 3 unter einer Beleuchtungswanne 4 hindurchgeführt werden. Mehrere Leuchtstofflampen 5 erzeugen mit der Innenwand ein weißes Licht, so daß keine Schatten auf der Mineraloberfläche auftreten.

Die Leuchtstofflampen 5 werden mit Wechselstrom von ca. 20 kHz gespeist, damit das niederfrequente Flackern des 50 Hz Drehstromes vermieden wird, das bei der elektrischen Weiterverarbeitung stören würde. Ein in der Beleuchtungswanne 4 angeordneter Meßkopf 6 tastet optisch einen begrenzten Teil der Oberfläche des Minerals 3 ab.

Das reflektierte Licht wird sodann im Meßkopf 6 in elektrische Werte umgesetzt; diese werden in einer elektronischen Einheit 7 ausgewertet, die ggfs. einen Auswurfimpuls erzeugt, mit dem ein Magnetventil 8 geschaltet wird. Dieses steuert einen Preßluftzylinder 9, der eine am Bandende angeordnete Auswurfeinheit 10 betätigt

Zur Erzielung einer ausreichenden Durchsatzleistung der Sortieranlage sind im allgemeinen mehrere parallele Kanäle erforderlich. Die Mineralien 3 müssen dabei in den einzelnen, hier nicht näher dargestellten Kanälen hintereinanderliegen und voneinander einen ausreichenden Abstand aufweisen. Die Mineralien 3 laufen über eine Siebmaschine 1, deren Boden in Fließrichtung mit Winkelprofilen versehen ist, so daß trapezförmige Rinnen entstehen, in die die Mineralien zwangsweise zum Liegen kommen und somit kanalisiert werden. Die

is Siebmaschine übergibt die Mineralien auf das Förderband 2, das etwa doppelt so schnell wie die Mineralien auf der Siebmaschine läuft, so daß die notwendigen Abstände geschaffen werden. Je Meßkanal sind ein Meßkopf 6, eine elektronische Einheit und eine Auswurfeinheit 10 erforderlich. Die zwischen Meß- und Auswurfvorgang vorhandene Zeitverzögerung wird von der elektronischen Einheit 7 gesteuert, wie u.a. nachfolgend beschrieben.

Förderband 2 und Mineralien 3 werden mit weißem Licht beleuchtet Der Meßkopf 6 empfängt das diffus reflektierte Licht vom Förderband 2 und den Mineralien 3, zerlegt das diffus reflektierte Licht mit Farbfiltern oder dichroitischen Spiegeln in drei Spektralbereiche, z. B. Blau, Grün und Rot; und drei fotoelektrische Lichtwandler 11 setzen die Lichtintensitäten in elektrische Signale um.

Die weitere Meßwertverarbeitung wird nun wie folgt durchgeführt:

Die drei Lichtwandler 11 (Fig.3) erzeugen drei Fotosignale s_B (Blau), Sc (Grün), sr (Rot), die verstärkt werden. Um gewünschte positive oder negative Auswertesignale für jede der drei Farben zu erzielen, wird jedem Fotosignal entsprechend den jeweils zu sortierenden Mineralfarben ein Vorstrom zugeschaltet, der nur einmal über Potentiometer 12 eingestellt wird und dann konstant bleibt: Vb für Blau, Vc für Grün und V« für Rot. Da diese Fotosignale s& -ic und s« sehr stark variieren können, wird über Widerstände 13 an dem Eingang aller Farbsignalverstärker 14 jeweils ein Regelsignal ± a als Rückführung zugeschaltet.

Auf diese Weise werden die Eingänge der Farbsignalverstärker 14 immer auf ein im linearen Bereich liegendes Niveau gebracht. Jeder Farbsignalverstärker 14 weist nur einen begrenzten Dynamikbereich auf, und

so es muß verhindert werden, daß die Ausgangsspannung Ua diesen linearen Bereich überschreitet, da sonst Unterschiede in den Fotoströmen nicht mehr darstellbar sind.
F i g. 2 veranschaulicht die Verhältnisse und zeigt den linearen und den gesättigten Bereich eines Farbsignalverstärkers 14. Hat die Ausgangsspannung Ua die Sättigungsspannung U_Mt erreicht, ruft jede weitere Erhöhung der Eingangsspannung Ue keine Vergrößerung der Ausgangsspannung U_A mehr hervor. Eine als

eo Regelsignal arbeitende Rückführung bewirkt, daß die Fotosignale am Eingang der Farbsignalverstärker jeweils auf ein noch im Bereich der linearen Verstärkung liegendes Niveau gebracht werden.

Somit können die sehr hohen Intensitätsschwankungen, die helle und dunkle Mineralien aufweisen, kompensiert werden. Diese Regelung paßt sich automatisch der mittleren Helligkeit eines Minerals an.
Wie Fig. 3 zeigt, wird jeweils ein Drittel der

Farbsignalspannungen Ub, Uc, Ur über Widerstände R im Summenpunkt 15 zu einem Summensignal Us verarbeitet. Dieses ist der Mittelwert der verstärkten Fotosignale. Im nachfolgenden Differenzverstärker Ki wird dieses Summensignal Us mit einer Referenzspannung Urci verglichen. Am Ausgang des Differenzverstärkers 16 stellt sich ein Regelsignal ± a ein, welches der Differenz U, minus Ur_ci proportional ist. Dieses Regelsignal wird an den Eingang aller Farbsignalver stärker 14 zurückgeführt und bewirkt eine Stabilisierung der Arbeitspunkte, unabhängig von der absoluten Beleuchtungsstärke der Lichtwandler 11. Beträgt beispielsweise Ur_C[ = 1 Volt und U_s„ = 10 Volt, so können Farbsignalspannungen im Bereich 1 :20 im linearen Bereich des Farbsignalverstärker verarbeitet werden. Der Bereich vergrößert sich auf 1 :40, wenn U_Ref= 0,5 Volt beträgt.

Die Verstärkung der Farbsignalspannungen wird demnach wiedergegeben mit

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Komparator Blau Komparator Grün Komparator Rot Sb Sc Sr

15

Ub = (V_B±a + s_B) x f

Uc = (Vc±a + sc) x /

Ur = (V_R±a + s_R) χ /

Us = MZ(Ub+

20

25

Zum Beispiel entsteht die verstärkte Farbsignalspannung Ub demnach aus dem gemessenen Fotosignal Sb vom Lichtwandler 11, dem konstanten Vorstrom Vr dem Regelsignal ± a und der konstanten Verstärkung f.

Das Summensignal Us, das den Mittelwert der verstärkten Farbsignalspannung darstellt, wird somit ständig aus den Fotosignalen Sb, Sg, sr selbst abgeleitet und ist mit ihnen über die Rückführung des Regelsignals ± a relativiert Auf diese Weise sind alle Beleuchtungsschwankungen voll kompensiert. Das Summensignal Us, das als Standard dient, paßt sich somit hellen und dunklen Mineraloberflächen automatisch an.

Fig.4 zeigt das Blockschaltbild der gesamten elektronischen Einheit 7. Nach der Lichtaufteilung im Meßkopf 6 und hinter den Farbsignalverstärkern 14 mit dem Regelsignal ±a erfolgt in den Komparatoren 17 der Vergleich der Farbsignalspannungen Ub, Uc Ur mit der als Standard verwendeten Summenspannung Us. Als Ausgang liefert jeder der drei Komparatoren 17 ein negatives oder positives Auswertesignal 5a Sc, Sr, je nacheem, ob Ub, Us, Ur größer oder kleiner ist als Us-Zum Beispiel:

Ub

-U_B=U_S-U„

Damit ergeben sich acht Möglichkeiten:

50

55 Davon haben die erste und die achte Möglichkeit keinen praktischen Sinn, da es nicht möglich ist, daß gleichzeitig alle Farbsignalspannungen größer oder kleiner sind als ihr Mittelwert.

Die sechs Möglichkeiten 2. bis 7. dagegen sind sinnvoll.

Je nach der vorliegenden Aufgabe wird eine Matrix 18 so geschaltet, daß eine oder mehrere dieser sechs Möglichkeiten erkannt werden und am Ausgang entweder ein »Gut«-Impuls 0 oder ein »Schlechtw-Impuls L erzeugt wird.

Diese 0- oder L-Impulse erscheinen kontinuierlich und synchron zu der Abtastung der Oberfläche des Minerals 3. Sie werden nun an den Eingang eines Schieberegisters 19 gegeben, das von einem Taktgenerator 20 gespeist wird. In den Zellen des Schieberegisters 19 stehen dann digitalisiert 0- oder L-Impulse.

Das Schieberegister 19 gibt diese 0- oder L-Impulse zeitverzögert auf einen Integrator 21. Diese konstante Zeitverzögerung wird benötigt, weil optisches Abtasten und Auswerfen räumlich getrennt sind und somit nacheinander ablaufen müssen.

Der Integrator 21 ist ein Digital-Analogumsetzer, der die 0- und L-Impulse in eine Spannung umsetzt. L-Impulse lassen sie Spannung pro Zeiteinheit ansteigen, 0-Impulse abfallen. Diese Integrierspannung wird mit einer internen Spannung verglichen; übersteigt sie diese, so erzeugt der Integrator 21 das eigentliche Auswurfsignal. Eine Zeitstufe 22 stellt für eine Mindestdauer dieses Auswurfsignals bereit Die einstellbare Höhe der internen Spannung erlaubt es somit zu bestimmen, bei welcher Anzahl L-Impulsen pro Zeiteinheit das Auswurfsignal erscheinen soll. Dieses wird in einem Verstärker 23 so weit verstärkt, daß es z. B. ein Magnetventil 8 schalten kann, das seinerseits einen Preßluftzylinder 9 steuert Dieser betätigt sodann eine Auswurfeinheit 10.

Für eine Zweiguttrennung müssen die Bauteile 19 und 21 bis 23 einmal, bei einer Mehrguttrennung entsprechend oft vorhanden sein. In Fig.4 ist z.B. eine Anordnung für eine Vierguttrennung gestrichelt angedeutet

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 stärker mit einer Referenzspannung verglichen werden. Patentansprüche: Es ist aus der DE-OS 21 18 720 eine Einrichtung zur optisch-elektrischen Abtastung einer Zeichnung, die aus

1. Anordnung zum Sortieren von stückigen einer Vielzahl von Punkten unterschiedlicher Farben Gegenständen, wie Mineralien, z.B. Dolomit und 5 besteht, bekannt, wobei die durch das Abtasten der Kalkstein, nach ihrer Farbe, wobei das von der Punkte erhaltenen Informationen in elektrische Farbsi-Oberfläche des Gegenstandes reflektierte licht in gnale umgewandelt werden. Dafür sind Abtastorgane die Spektralbereiche Blau, Grün und Rot zerlegt'und vorgesehen, die relativ zu der Zeichnung bewegt durch lichtelektrische Wandler in elektrische Signale werden (S. 6, letzter Absatz). Eine derartige Zeichnung überführt wird, diese Farbsignalspannungen wer- io ist als Vorlage für ein Web- oder Strickmuster stärkt und einerseits zum Ermitteln der Farben mit naturgemäß eben, so daß unterschiedliche Abstände einem Standard, andererseits zur Aussteuerung der zwischen den Abtastorganen und der Zeichnung nicht Signalverstärker mit einer Referenzspannung ver- auftreten.

glichen werden, gekennzeichnet durch Die Elektronik ist nur in der Lage, ausgewählte folgende Merkmale: 15 Farben zu erkennen, da die Farbintensitäten nur in

a) aus jeweils einem Drittel einer verstärkten engen Bereichen erfaßbar sind und mit einem Farbsignalspannung (Ub, Ug, Ur) wird über konstanten, von außeu eingestellten Standard vergli-Widerstände R eine Summenspannung (Us) chen werden müssen. Die Vorrichtung kann nur gebildet, zufriedenstellend arbeiten unter günstigen, nahezu

b) die Summenspannung (Us) wird jeweils mit 20 idealen Arbeitsbedingungen ohne Beeinflussung durch einer der drei Farbsignalspannungen (Ub, Ua Staub, Spritzwasser und/oder Erschütterungen. Be- Ur) in einem Komparator (17) verglichen, der je ieuchtung und Abstand der Abtastorgane zur Zeichnung nach Farbanteil des abgetasteten Gegenstandes müssen konstant eingehalten werden. Der Schaltungseinen positiven oder negativen Impuls an eine aufwand ist außerdem sehr groß.

Matrix (18) gibt, die in Abhängigkeit von sechs 25 Der vorliegenden Erfindung liegt jedoch die Aufgabe

möglichen Einstellungen »Gut«- oder zugrunde, eine Anordnung zum Sortieren von stückigen

»Schlecht«-Impulse einem Integrator (21) zu- Gegenständen, wie Mineralien, nach deren Oberflä-

führt, der in Abhängigkeit von der Impulsra.te chenfarbe zu schaffen, mit der auch unter den rauhen

eine Auswurfeinheit (10) steuert, Betriebsbedingungen einer Aufbereitungsanlage mit

c) die Summenspannung (Us) wird mit der 30 geringem Schaltungsaufwand, insbesondere die durch Referenzspannung (U/ief) zur Aussteuerung der die wechselnde Dicke der Mineralien bedingten Farbsignalverstärker (14) verglichen. Abstands- und Meßfehler — z. B. Beleuchtungsschwan-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- kungen infolge der für den vorliegenden Anwendungszeichnet, daß jeder Farbsignalverstärker (14) in fall typischen Abstandsunterschiede der einzelnen Abhängigkeit von den zu erwartenden Farben eine 35 Mineralstücke zum Abtastorgan — vermieden werden einstellbare Vorspannung erhält. und dabei auch die typischen verwaschenen Farben,

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, deren Reflexionsvermögen in einem weiten Bereich dadurch gekennzeichnet, daß jedes Mineral mehr- über mehrere Größenordnungen gehen kann, noch mais pro Zeiteinheit gemessen wird. sicher erkannt werden.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 Ws₁ 3, 40 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, gekennzeichnet durch mehrere parallele Kanäle, die daß aus jeweils einem Drittel einer verstärkten durch einen in Fließrichtung der Mineralien mit Farbsignalspannung über Widerstände eine Summen-Winkelprofilen versehenen Boden einer Siebmasclii- spannung gebildet wird, daß die Summenspannung ne (1) gebildet werden, durch ein hinter der jeweils mit einer der drei Farbsignalspannungen in Siebmaschine angeordnetes, etwa doppelt so schnell 45 einem Komparator verglichen wird, der je nach wie die Mineralien auf dem Sieb laufendes Farbanteil des abgetasteten Gegenstandes einen positi-Förderband (2) und durch je einen Meßkopf (6), eine ven oder negativen Impuls an eine Matrix gibt, die in elektronische Einheit (7) und eine Auswurfeinheit Abhängigkeit von sechs möglichen Einstellungen (10) pro Kanal. »Gut«- oder »Schlecht«-Impulse einem Integrator

50 zuführt, der in Abhängigkeit von der Impulsrate eine Auswurfeinheit steuert, und daß die Summenspannung mit der Referenzspannung zur Aussteuerung der Farbsignalverstärker verglichen wird.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird der Einfluß 55 der wechselnden Abstände vom Meßkopf zur Mineraloberfläche, bedingt durch die unterschiedliche Dicke der Mineralien, ausgeschaltet

Auf eine Scharfeinstellung über Objektive, wie sie bei flächigen Objekten wie Papieren, Textilien oder

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Sortieren 60 Kacheln unabdingbar ist, kann hier verzichtet werden, von stückigen Gegenständen, wie Mineralien, z. B. Erschwerend kommt hinzu, daß das Reflexionsvermö-Dolomit und Kalkstein, nach ihrer Farbe, wobei das von gen von Mineraloberflächen wegen Glanzflächen der Oberfläche des Gegenstandes reflektierte Licht in und/oder Oberflächenrauhigkeiten über mehrere Grödie Spektralbereiche Blau, Grün und Rot zerlegt und ßenordnungen gehen kann. Das erfindungsgemäße durch lichtelektrische Wandler in elektrische Signale 65 Verfahren der Auswertung kann diese großen Bereiche überführt wird, diese Farbsignalspannungen verstärkt verarbeiten. Der elektronische Schaltungsaufwand ist

und einerseits zum Ermitteln der Farben mit^eineim verhältnismäßig gering und kann auch unter den

Standard, andererseits zur Aussteuerung der Signalver- erschwerten Bedingungen einer Aufbereitungsanlage