DE2746615A1

DE2746615A1 - Verfahren zum sortieren von gegenstaenden, insbesondere fruechten, gemuese o.dgl.

Info

Publication number: DE2746615A1
Application number: DE19772746615
Authority: DE
Inventors: John R Sherwood
Original assignee: AMF Inc
Current assignee: AMF Inc
Priority date: 1977-02-04
Filing date: 1977-10-15
Publication date: 1978-08-10
Also published as: JPS5397482A; US4095696A; CA1079228A; DE2746615C2; CH639570A5; GB1546548A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sortieren von Gegenständen, insbesondere Früchten, Gemüse o.dgl. nach bekannten Charakteristiken, die in einer von ihnen aufgenommenen Strahlung enthalten sind, und zum Trennen brauchbarer Gegenstände von Fremdkörpern,

Aus der US-PS 3 944 819 ist eine zum Sortieren von Tomaten nach ihren Farben geeignete Sortiermaschine bekannt. Mit dieser Maschine lassen sich mit Erfolg unbrauchbare grüne Tomaten von brauchbaren roten Tomaten trennen. Wenn eine mit einer solchen Sortiermaschine ausgerüstete Erntemaschine in einem Tomatenanbaugebiet eingesetzt wird, dann erfaßt sie zwangsläufig eine Menge Erdbrocken und Steine außer den geernteten Tomaten. Die bekannte Sortiermaschine war nicht in der Lage, Fremdkörper wie Erde und Steine in ausreichendem Maße auszusortieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte, diesen Nachteil überwindende Sortiermaschine aufzuzeigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, gekleidet in ein Arbeitsverfahren, durch folgende Schritte gelöst: Hindurchleiten der mit unbrauchbaren bzw. Fremdkörpern vermischten brauchbaren Gegenstände durch eine Inspektionsposition;

Feststellen, daß sich an der Inspektionsposition ein Gegenstand befindet;

Empfangen einer Strahlung von dem an der Inspektionsposition befindlichen Gegenstand;

Feststellen bei der empfangenen Strahlung, ob der festgestellte Gegenstand die bekannte Charakteristik in einer vorbestimmten Menge aufweist}

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27Abb1 5

Bestimmen aus der empfanqenen Strahlunq, ob der festgestellte Gegenstand zur Gattung Früchte, Gemüse o. dgl. gehört oder nicht;

Durchführen einer ersten Operation an einem festgestellten Gegenstand zur Bestimmung, ob dieser die bekannte Charakteristik in der gewünschten Menge aufweist und ob er zur Gattung Früchte, Gemüse o. dgl. gehört; und Durchführen einer anderen Operation an dem festgestellten Gegenstand zur Bestimmung, ob dieser nicht die bekannte Charakteristik in der gewünschten Menge aufweist oder ob er nicht zur Gattung Früchte, Gemüse o. dgl. gehört.

In der Praxis kann dieses Verfahren so durchgeführt werden: Das Licht einer Wolframlampe fällt auf Tomaten, die in parallelen Reihen auf einem Förderband herangeführt werden. Ober jeder Tomatenreihe befinden sich drei Fotodetektoren mit unterschiedlichen Spektral-Ansprechbereichen, die demgemäß drei unterschiedliche, von den Tomaten reflektierte Lichtwellenlängen-Bänder aufnehmen. Das eine Lichtwellenlängen-Band liegt im sichtbaren Rotlicht-Bereich, das zweite im nahen Infrarot-Bereich, genauer gesagt beim sogenannten "Wasserminimum", und das dritte Band ist eine Referenz-Wellenlänge im nahen Infrarot-Bereich. Mit Hilfe einer logischen Schaltung wird in Abhängigkeit von den drei Fotodetektor-Ausgangssignalen eine Trennung der einwandfreien roten Tomaten von allen anderen Gegenständen auf dem Förderer erzielt, einschließlich Erde und Steinen. Die logische Schaltung stellt sich folgende Fragen: Isc ein Gegenstand anwesend? Gehört der Gegenstand zur Gattung Gemüse? Ist der Gegenstand rot? Werden alle Fragen positiv beantwortet, dann wird der Gegenstand als gewünschte rote Tomate erkannt und dementsprechend weiterbefördert. Wird jedoch mindestens eine der Fragen negativ beantwortet, dann wird der Gegenstand zurückgewiesen. Auf diese Weise werden Fremdkörper wie Erde und Steine mit Sicherheit ausgesondert, auch dann, wenn sie genug rote Farbe an sich haben, daß eine weniger intelligente logische Schaltung denken könnte, es handele sich um eine rote Tomate.

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Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine grafische Darstellung von Reflexionsspektren unterschiedlicher Tomatenarten, die zu sortieren sind,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Frontansicht einer Tomaten-Sortiermaschine mit einem zugehörigen vereinfachten Blockschaltbild,

Fig. 3 ein Rest-Blockschaltbild zu der Tomaten-Sortiermaschine, und

Fig. 4-6 Darstellunaen mit unterschiedlichen Wellenformen, wie sie an verschiedenen Punkten in der Schaltung von Fig. 3 auftreten.

Die nachstehend beschriebene Sortiermaschine dient zum Sortieren von Tomaten nach ihren Farben. Es könnten auch andere Gegenstände, wie beispielsweise Früchte, Gemüse, Tabakblätter o. dgl. nach ihren Farben sortiert werden, indem man entsprechende Lichtquellen, Filter sowie optische Detektoren nach den Erfordernissen auswählt.

Zunächst zur Lichtreflexion von Tomaten und Erde bzw. Schmutz. Fig. 1 zeigt in einer grafischen Darstellung die Lichtreflexionsspektren für rote, grüne und "Ausbrecher"-(breaker) Tomaten sov/ie von heller und dunkler Erde als Funktion der Lichtwellenlänge, sowohl im sichtbaren Spektrum als auch im nahen Infrarot-Bereich. Im Lichtwellenlängen-Bereich von 660 Nanometern (nm) haben die roten Tomaten eine starke und die Ausbrecher-Tomaten eine mäßige Reflexion, während die grünen Tomaten an dieser Stelle ein Minimum, d.h. eine wesentlich verminderte Reflexion haben. Dagegen haben alle drei Tomatensorten relativ große Reflexionswerte im nahen Infrarot-Bereich bei 800 nm. Ferner haben alle drei Tomatensorten ein Reflexionsminimum im nahen Infrarot-Bereich von 990 nm. Dieses Minimum ist das sog. "Wasserminimum",

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es ist charakteristisch für viele Früchte und Gemüsearten· Dieser Ausdruck "Wasserminimum" ist an sich irreführend, weil Wasser allein sowie feuchte Erde beispielsweise bei dieser Wellenlänge von 990 nm kein Minimum aufweisen.

Die zuvor erwähnten "Ausbrecher"-Tomaten sind außen grünlich-weiß, aber reif und rot auf der Innenseite. "Ausbrecher"· Tomaten können oft als brauchbar betrachtet und zusammen mit roten Tomaten geliefert werden. Jedenfalls muß eine gute Tomaten-Sortiermaschine eine hochgradige Farbauflösung für "Ausbrecher"-Tomaten und eine einstellbare Schwelle haben.

Betrachten wir nun die Reflexionskurven für dunkle und helle Erde, dann sehen wir in beiden Fällen einen im wesentlichen gleichförmigen Kurvenanstieg als Funktion der steigenden Lichtwellenlänge. Keine dieser Kurven hat ein Minimum im Bereich von 990 nm.

Wenn man die Reflexion von Tomaten bei einer Lichtwellenlänge von 660 nm überwacht, dann kann man eine Auswahl zwischen roten und grünen Tomaten treffen. In ähnlicher Weise kann man durch überwachung der Reflexion von Gegenständen bei 990 nm eine Unterscheidung zwischen Gemüse (Tomaten) und Fremdmaterie (Erde, Schmutz und mit Erde bedeckte Steine) treffen. Bei der hier beschriebenen Sortiermaschine überwacht man die Wellenlängensignale bei 660 nm und 990 nm und vergleicht sie gegenüber einem Referenzwellenlängen-Signal, beispielsweise bei 800 nm, um alle jene Effekte zu kompensieren, welche durch Unterschiede in der Größe der Tomaten, in den Umgebungslichtverhältnissen und/ oder durch Spannungsschwankungen im elektronischen System hervorgerufen werden können. Dieses überwachte Referenz-Signal kann ferner als Aussage darüber benutzt werden, ob sich ein Gegenstand in einer Inspektionsposition befindet.

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In Fig. 2 ist in einer vereinfachten Darstellung der elektro-optische Bereich eines Sortiersystems gezeigt, welches sich an einer Inspektionsposition beispielsweise auf einer Erntemaschine befindet. Hier werden Tomaten 12 in einer Einfachreihe durch ein Förderband 11 bis zum Ende des Förderbandes transportiert, wo sie im freien Fall herunterfallen. Durch eine beispielsweise als Wolframlampe ausgebildete Lichtquelle 15 wird in Verbindung mit einer halb-sphärischen Stablinse 16 ein schmaler Sammel-Lichtstrahl erzeugt, welcher die abgegebenen Tomaten beleuchtet. Ein Linsensystem 17 verteilt das von den vorbeifallenden Tomaten reflektierte Licht gleichförmig auf drei Filter 19, 20 bzw. 21. Jedes dieser drei Filter hat einen etwa 20 nm breiten Lichtbandpaß, dessen Mitte jeweils etwa bei 660 nm, 800 nm bzw. 990 nm liegt. Unmittelbar hinter jedem Filter befindet sich je ein Fotodetektor 23, 24 bzw. 25, der durch das Licht angestrahlt wird, v/elches das ihm jeweils zugeordnete Filter hindurchläßt. In der praktischen Ausführung können diese Fotodetektoren im Kurzschlußbetrieb arbeitende Fotodioden vom Typ 21D81 sein, wie sie von der Firma Vac Tec Inc., Maryland Heights, Mo., vertrieben werden.Diese arbeiten zufriedenstellend.

Der Ausgang jedes dieser drei Fotodetektoren 23 bis 25 ist verbunden mit jeweils einem Gleichspannungsverstärker 30, 31 bzw. 32. Diese Verstärker enthalten veränderliche Widerstände 30a, 31a bzw. 32a zur Null-Einstellung der Ausgangssignale der Verstärker beim Justieren und Kalibrieren des Systems.

Das bisher beschriebene optische System mit Fotodetektor-Einrichtung kann so beschaffen sein, wie es in der US-PS 3,981,590 vom 21. September 1976 beschrieben ist.

Bei einer kommerziellen Tomaten-Sortiermaschine können auf dem Förderband 11 bis zu acht oder noch mehr Tomaten-

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reihen parallel entlanglaufen. Zur Vereinfachung der vorliegenden Beschreibung beschränken wir uns auf eine einzige Tomatenreihe auf dem Förderband 11 und dementsprechend auf einen einzigen elektronischen Farbauswertungssignal-Kanal. (Ein Kanal enthält drei Signalleitungen, je eine für jede überwachte Farbe bzw. Lichtwellenlänge.) In der Praxis wird jeder vorhandenen ausgerichteten Tomatenreihe ein eigener elektro-optischer Inspektionskopf, ein elektronischer Farbensortierkanal und eine Gegenstands-Abgabeeinrichtung zugeordnet sein.

In Fig. 2 sind die Ausgänge der Verstärker 30, 31 und 32 mit je einem elektronischen Zerhacker 36, 37 bzw. 38 verbunden, welcher die aufgenommenen Signale in Wechselstromsignale umformt, die sich besser verstärkern lassen. In der Praxis sind diese Zerhacker 36 bis 38 elektronische FET-Schalter, die in Abhängigkeit von einem Rechteckwellen-Tastsignal T1 arbeiten, welches beispielsweise eine Frequenz von 714 Hz hat. Auf diese Weise werden wiederholt die Ausgänge der Gleichstromverstärker geerdet und so die Wechselstromsignale erzeugt.

Die dem reflektierten Licht bei 660 nm (rot), 800 nm (IR₁) bzw. 990 nm (IR-) in ihrer Amplitude entsprechenden drei Wechselstromsignale sind kapazitiv an je einen Eingang eines Wechselstromverstärkers 40, 41 bzw. 42 angeschlossen. Zu jedem dieser Wechselstromverstärker gehört eine Kalibriereinrichtung 40a, 41a bzw. 42a. Diese Kalibrierung erfolgt, während eine Standard-Farbplatte vor den optischen Kopf gehalten wird.

In der roten Signalleitung liegt ein weiterer Viechsei stromverstärker 45, dessen Verstärkungsfaktor (gain) sich in diskreten gleichförmigen Schritten mittels eines Ausbrecherschwellwert-Einschalteys 46 einstellen läßt. Mit Hilfe dieses Einstellschalter 46 kann die Bedienungsperson

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der Sortiermaschine den "Einsatzpunkt" (cut point) der Farbsortierung einstellen. Das heißt, mit dem Einstellschalter 46 stellt man den Verstärkungswert in der roten Signalleitung so ein, daß sämtliche Tomaten, die in ihrem Rotwert über einem bestimmten Farbwert liegen, akzeptiert, und dagegen alle anderen Tomaten, die grüner sind als der festgelegte Farbwert, zurückgewiesen werden. Der Einstellschalter 46 besteht aus parallel-geschalteten Widerständen, welche Binärzahlen repräsentieren und im Rückkopplungszweig eines Operationsverstärkers liegen. Ein Ende jedes Binärzahl-Widerstands ist an Erde gelegt über einen elektronischen Schalter, der geöffnet oder geschlossen wird in Abhängigkeit von einem Signal aus jeweils einem zugeordneten von mehreren binär-codierten Daumenrad-Schaltern. Die selektive Betätigung der binär-codierten Daumenrad-Schalter schließt entsprechende Schalter, welche den Binärzahl-Widerständen zugeordnet sind, um ausgewählte Widerstände zu erden und damit den Verstärkungsgrad des Verstärkers auf einen gewünschten Betrag zu ändern. Bei einer Sortiermaschine dieser Art kontrolliert ein Binärschalter die Verstärkungsfaktoren in allen Signalkanälen auf gleiche Weise, dadurch wird die Kalibrierung des Gerätes sichergestellt. Die oben erwähnte US-PS 3 944 819 enthält auch Verstärkungs-Steuereinrichtungen, bestehend aus binärcodierten Daumenrad-Schaltern, welche die Verstärkung in allen Signalkanälen mit dem gleichen Wert kontrolliert.

In den Signalleitungen für die Farbspektren IR₁ und IR_ befinden sich keine mit Position 4 5 vergleichbaren Verstärker.

Mit Hilfe von Demodulatoren 50, 51 bzw. 52 sowie von Integrierschaltungen 55, 56 bzw. 57 werden die drei Wechselstrom-Ausgangssignale der Wechselstromverstärker 40, 41 bzw. wieder in Gleichstromsignale surückverwandelt. Jeder dieser

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genannten Demodulatoren wird qebildet durch abwechselnd arbeitende Parallel- und Serienschalter, die in Abhängigkeit von Ansteuersignalen T1 und T1 /180° arbeiten. Diese Schalter sind schnelle elektronische Halbleiterschalter.

An die Ausgänge der Integrierschaltungen 55, 56 bzw. 57 sind je ein Tiefpaßfilter und ein Pufferverstärker 60, bzw. 62 angeschlossen, und diese geben ihrerseits auf je einer Ausgangsleitung 60a, 61a bzw. 62a ein Gleichstrom-Ausgangssignal ab, welches dem von den zu sortierenden Gegenständen reflektierten Licht entweder im Rotlicht-Bereich bei 660 nm, im Infrarotlicht-Bereich bei 800 nm oder im zweiten Infrarotlicht-Bereich bei 990 nm entspricht.

Nachstehend wird in Verbindung mit Fig. 3 sowie den in den Fig. 4-6 dargestellten Wellenformen beschrieben, wie mit Hilfe dieser Signale grüne Tomaten, Erdbrocken und Steine von brauchbaren roten Tomaten getrennt werden. Hierbei wird zunächst angenommen, daß sich an der durch die Lichtquelle 15 beleuchteten Inspektionsposition eine brauchbare rote Tomate befindet.

Das inFig. 4a auf Leitung 60a ankommende Rot-Signal geht in Fig. 3 zu einem Eingang einer Komparatorschaltung 67, und das IR₁-Signal von Fig. 4b geht über Leitung 61a als Referenzsignal zum anderen Eingang dieser Komparatorschaltung 67. Da angenommen ist, daß sich eine brauchbare Tomate an der Inspektionsposition befindet, wird das Rot-Signal ausreichend groß sein, um die Komparatorschaltung 67 ein in Fig. 4d dargestelltes Ausgangssignal erzeugen zu lassen.

Das IR₁-Referenzsignal von Fig. 4b geht auch an einen Eingang einer zweiten Komparatorschaltung 68, während das IRj-Signal von Fig. 4c über Leitung 62a zum zweiten Eingang dieser Komparatorschaltung 68 geleitet wird. Da der

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inspizierte Gegenstand Gemüse ist, wird dieses IR^-Signal das bereits erwähnte "Wasserminimum" aufweisen und entsprechend klein sein, so daß die Komparatorschaltung 68 ein in Fig. 4e dargestelltes Ausgangssignal abgibt.

Das IR₂~Signal gemäß Fig. 4c auf Leitung 62a geht außerdem zu einem Eingang einer dritten Komparatorschaltung 69, um mit einer Referenzspannung verglichen zu werden, die in der Zeichnung mit Referenz-V bezeichnet ist. Diese Referenzspannung ist relativ klein, so daß die meisten, über einer gegebenen Größe liegenden Gegenstände i.i der Inspektionsposition genügend Reflexion bei 990 nm (siehe Fig. 1) erzeugen werden, um die Komparatorschaltung 69 das in Fig. 4f dargestellte Ausgangssignal abgeben zu lassen.

Wie man sieht, hat die Welle von Fig. 4f eine ins Positive gehende Frontflanke, die etwas früher erscheint als die Frontflanken der Wellenformen von Fig. 4d und 4e. Idealerweise sollten diese drei Frontflanken zeitlich zusammenfallen, aber wegen unvermeidbarer Zeitkonstantenunterschiede in den Signalleitungen für Rot, IR₁ und IR, ergeben sich eben Unterschiede in den Anstiegszeiten der Wellenformen von Fig. 4a, 4b und 4c. Wie nachstehend noch erläutert wird, bedeuten diese kleinen Zeitunterschiede keine Nachteile für das Gesamtsystem.

Im logischen Sinne kann man den positiven Signalen der Fig. 4f, 4e und 4d an den Ausgängen der Komparatorschaltungen 69, 68 und 67 jeweils folgende Aussagen entnehmen:

An der Inspektionsposition befindet sich ein Gegenstand;

der Gegenstand fällt in die Gattung Gemüse; der Gegenstand ist rot.

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Diese logischen Signale werden folgendermaßen weiterverarbeitet: Das Rot-Signal von Fig. 4d und das IR₁-Signal von Fig. 4e sind beide an den Eingängen eines UND-Gatters 72 vorhanden, so daß ein entsprechendes Signal hindurchgelassen wird, welches durch einen Inverter 74 umgekehrt und zu einem Eingang eines UND-Gatters 77 gegeben wird, als negatives Eingangssignal gemäß Fig. 4g. Das andere Eingangssignal für dieses UND-Gatter 77 ist das ins Positive gehende IR₂-Signal von Fig. 4f. Wegen des oben erwähnten kleinen Zeitunterschiedes in den Frontflanken der Wellenformen von Fig. 4f und 4g haben beide die gleiche Polarität, aber nur für eine kurze Zeit am Anfang und am Ende des positiven Impulses von Fig. 4f. Dementsprechend erzeugt das Gatter einen kurzen positiven Impuls gemäß Fig. 4h. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel haben diese kurzen Impulse eine Dauer von etwa 2 Millisekunden, und sie gehen in den Dateneingang eines 64-Bit-Schieberegisters 83. Hierbei muß man im Auge behalten, daß diese kurzen Impulse keinen logischen Daten darstellen, sondern Absonderheiten aufgrund ungleicher Schaltungscharakteristiken in den drei Signalleitungen. Die Schiebeimpulse für das Schieberegister 83 kommen von einer Taktschaltung 86. Die in Fig. 4j dargestellten Takt-Schiebeimpulse treten mit einer Frequenz von 2,67 kHz auf und haben eine Dauer von etwa 375 MikroSekunden. Die durch das Schieberegister 83 verschobenen Eingangsimpulse gemäß Fig. 4h erscheinen mit einer gegebenen Verzögerungszeit an einem Ausgangsanschluß 84. Diese Verzögerungszeit ist so gewählt, daß sie jener Zeit gleich ist, die eine Tomate für den freien Fall von der in Fig. 2 dargestellten Inspektionsposition bis zu einer Stelle frontseitig von einem Auswerfer 95 benötigt, mit dessen Hilfe die Tomate notfalls aus der freien Fallbahn abgelenkt werden kann.

Der mit dem Ausgangsanschluß Θ4 verbundene Ausgang des Schieberegisters 83 ist über eine Leitung 85 mit einer Treiberschaltung 90 (Fig. 2) verbunden, deren Ausgang ein

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magnetisch betätigtes Luftventil 91 ansteuert. Erhält der Magnet des Luftventils Strom, dann wird durch das Luftventil der Auswerfer 95 in den freien Fallweg des Gegenstands ausgefahren und lenkt diesen ab.

Bei obigem Beispiel war angenommen, daß sich eine rote brauchbare Tomate an der Inspektionsposition befand. Dementsprechend sollte der Auswerfer 95 noch nicht betätigt sein, während das in Fig. 4k dargestellte kurzzeitige (2 Millisekunden lange) Anomal-Signal durch das Schieberegister 83 geht. Der Auswerfer 95 ist tatsächlich noch nicht betätigt, weil die Induktivität des Elektromagneten als Integrator oder Glättungselement für Kurzzeit-Signale wirkt, und der Elektromagnet zieht bei Signalen, die kürzer als etwa12 bis 15 Millisekunden sind, noch nicht an. Das heißt, der Elektromagnet kann Kurzzeit-Impulse gemäß Fig. 4k nicht "sehen". Selbstverständlich könnte man diese Anomal-Signale auch in anderer Weise eliminieren, beispielsweise durch einen PuIsbreiten-Diskriminator, oder die Signalleitungen könnten besser aneinander angepaßt werden, so daß die Wellenformen gemäß Fig. 4f und 4g im wesentlichen vollständig wegfallen. Die langsame Ansprechzeit des Elektromagneten macht jedoch solche zusätzlichen Maßnahmen überflüssig.

Fig. 5 zeigt die Wellenformen, die auftreten, wenn eine brauchbare rote Tomate in der Inspektionsposition anwesend ist, die jedoch einen grünen Stiel hat, der vom optischen System gesehen wird. Die Wellenformen von Fig. 5a - 5k entsprechen im wesentlichen denen von Fig. 4 und treten an den diesbezüglichen Stellen in der Schaltung von Fig. 3 auf. Die Welle von Fig. 5a hat in dem Rot-Signal einen Einbruch 101, wenn der Stielbereich der Tomate sichtbar ist. Dieser Einbruch läßt den Ausgang der Komparatorschaltung gemäß Fig. 5d absinken, etwa \n der Mitte des Rot-Signals.

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Dieses Signal führt schließlich zu der Ausgangswellenform gemäß Fig. 5h von dem UND-Gatter 77. Der dort auftretende Positiv-Impuls 104 ist breiter als das Anomal-Signal von Fig. 4h, aber immer noch zu kurz, um ein Ansprechen des Elektromagneten für das Luftventil 91 zu veranlassen. Das heißt, das System "sieht" den grünen Stiel überhaupt nicht.

Fig. 6 zeigt jene Signalformen, wie sie beim Erfassen eines Erdbrockens an der Inspektionsposition entstehen. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Remission von Erde bei 660 nm (rot) geringer als die Remission bei 800 nm (IR..), und die Remission bei 990 nm (IR₂) ist die größte von allen dreien. Die Wellenformen gemäß Fiq. 6a, 6b und 6c entsprechen den drei Farbsignalen, welche auf den Signalleitungen 60a, 61a und 62a von Fig. 3 anwesend wären, wenn ein Erdbrocken an der Inspektionsposition gesichtet wird. Wegen der relativen Größen dieser Signale werden die Ausgänge der Komparatorschaltungen 67 und 68 niedrig sein, also zeigen die Wellenformen von Fig. 6d und 6e an, daß der gesichtete Gegenstand nicht rot ist und nicht zur Gattung Gemüse gehört. Dafür geht aber der Ausgang der Komparatorschaltung 69 hoch und zeigt dadurch an, daß sich ein Gegenstand in der Inspektionsposition befindet. Der niedrige Ausgang von UND-Gatter 72 wird durch den Inverter 74 in einen hohen Ausgang gemäß Fig. 6g verwandelt. Durch das UND-Gatter 77 wird die langzeitige positive Wellenform von Fig. 2f hindurchgelassen, und die entsprechende Wellenform von Fig. 2h gelangt an den Dateneingang von Schieberegister 83. Es erfolgt eine kleine Verzögerung im Schieberegister 83, und dann geht das Signal in Form von Fig. 6k zur Treiberschaltung 90 für den Elektromagneten (Fig. 2). Dieses Signal ist in seiner Dauer so lang, daß der Elektromagnet für das Luftventil 91 anzieht und dementsprechend der Auswerfer 95 betätigt wird. Somit wird der erkannte Erdbrocken aus der freien Fallbahn herausgeschleudert und von den brauchbaren roten Tomaten getrennt.

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Ist der qesichtete Gegenstand eine unbrauchbare qrüne Tomate, dann ist der Ausgang der Komparatorschaltunq 67 in Fiq. niedrig (nicht rot), und die Ausgänge der Komparatorschaltungen 68 und 69 gehen hoch (was anzeigt, daß Gemüse und ein Gegenstand vorhanden sind). Der Ausgang von UND-Gatter 72 wird niedrig sein, wegen des nicht-rot-Eingangs. Im übrigen arbeitet die Schaltung von Fig. 3 sonst wie zuvor in Verbindung mit Fig. 4 besprochen, um die grüne Tomate auszusondern.

Selbstverständlich ist die logische Schaltung von Fig. 3 nur eines von vielen möglichen Ausführungsbeispielen zur Erzielung der gewünschten Operation. Mit anderen logischen Systemen kann man ähnliche Resultate erzielen.

Zusammenfassung: Es handelt sich um eine Sortiermaschine zum Sortieren von Tomaten nach ihrer Farbe und zum Aussondern von Fremdkörpern wie Steinen, Erdbrocken u. dgl. Von den Tomaten bzw. Gegenständen wird reflektiertes Licht in drei unterschiedlichen Frequenzbändern empfangen. Licht von zwei unterschiedlichen Farben wird benutzt, um rote Tomaten festzustellen. Ein drittes Lichtsignal im nahen Infrarot-Bereich wird benutzt, um Gemüse von Fremdkörpern zu unterscheiden.

Leerse ite

Claims

EISENFÜHR & SPEIShR Patentanwälte

DiPi Ing GÜNTHER EISENFUHH

DiplIng DIETER K SPEISER

BREMEN Dr REH ναι HORST ZINNGREOE

UNS ZEICHEN A 326

Anmelder/INH AMF INCORPORATED Aktenzeichen NeuaniTieldung

datum 10. Oktober 1977

AMF INCORPORATED, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates New Jersey, 777 Westchester Avenue, White Plains, New York 10604 (V.St.A.)

Verfahren zum Sortieren von Gegenständen, insbesondere Früchten, Gemüse o. dgl.

Ansprüche

λ.) Verfahren zum Sortieren von Gegenständen, insbesondere Früchten, Gemüse o. dgl. nach bekannten Charakteristiken, die in einer von ihnen aufgenommenen Strahlung enthalten sind, und zum Trennen brauchbarer Gegenstände von Fremdkörpern, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Hindurchleiten der mit unbrauchbaren bzw. Fremdkörpern vermischten brauchbaren Gegenstände durch eine Inspektionsposition;

Feststellen, daß sich an der Inspektionsposition ein Gegenstand befindet;

Empfangen einer Strahlung von dem an der Inspektionsposition befindlichen Gegenstand;

DKS/KG/ii 8uy«32/0587

D 2Θ00 BREMEN 1 · EDU ARD-GHUNOW-STR A SSE 27 TELEFON ( 0421 ι ■ 7 2(1 48

TELEGRAMMEFERROPAT TELEX O244O2O FEPAT BREMER BANK IOO9O72 POSTSCHfCK HAMBUHC 2i> 57 Ii/

ORIGINAL INSPECTED

Feststellen bei der empfangenen Strahlung, ob der festgestellte Gegenstand die bekannte Charakteristik in einer vorbestimmten Menge aufweist; Bestimmen aus der empfangenen Strahlung, ob der festgestellte Gegenstand zur Gattung Früchte, Gemüse o.dgl. gehört oder nicht;

Durchführen einer ersten Operation an einem festgestellten Gegenstand zur Bestimmung, ob dieser die bekannte Charakteristik in der gewünschten Menge aufweist und ob er zur Gattung Früchte, Gemüse o. dgl. gehört; und Durchführen einer anderen Operation an dem festgestellten Gegenstand zur Bestimmung, ob dieser nicht die bekannte Charakteristik in der gewünschten Menge aufweist oder ob er nicht zur Gattung Früchte, Gemüse o. dgl. gehört.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem sich vermischte brauchbare sowie unbrauchbare Gegenstände bzw. Fremdkörper auf einem sich bewegenden Förderer befinden und an der Inspektionsposition vorbeibewegt werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Bestimmen, ob sich an der Inspektionsposition ein Gegenstand befindet;

Bestimmen, ob der dort befindliche Gegenstand die gewünschten Farb-Charakteristiken aufweist; Bestimmen, ob der an der Inspektionsposition befindliche Gegenstand zur Gattung Gemüse gehört; und Durchführen einer gegebenen Operation nur, wenn alle diese Bestimmungsschritte positiv ausfallen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Beleuchten der Inspektionsposition mit Licht eines Wellenlängen-Bandes, welches sichtbares und unsichtbares Licht enthält;

Feststellen der Anwesenheit eines Gegenstands an der Inspektionsposition und Erzeugen eines entsprechenden ersten Signals;

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27ACGIf)

Empfangen von Licht von einem angeleuchteten Gegenstand an der Inspektionsposition und Erzeugen eines zweiten elektrischen Signals, das nur einen vorbestimmten Anteil des empfangenen sichtbaren Lichtes bei der ersten Wellenlänge, die einer gewünschten Farb-Charakteristik eines zurückzuhaltenden Gegenstands zugeordnet ist, entspricht; Empfangen von Licht von dem angeleuchteten Gegenstand in der Inspektionsposition und Erzeugen eines dritten elektrischen Signals, das nur einem vorbestimmten Anteil des empfangenen sichtbaren Lichtes bei einer Wellenlänge, die nur von einem zurückzuhaltenden Gegenstand, jedoch nicht von einem Fremdkörper absorbiert wird, entspricht; Leiten des inspizierten Geoenstands auf eine erste Bahn, aber nur dann, wenn alle drei genannten Signale anwesend sind, und

Leiten des inspizierten Gegenstands auf eine unterschiedliche Bahn, wenn das zweite und/oder das dritte Signal fehlt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Inspektionsposition mit Licht beleuchtet wird, welches ein schmales Lichtband im sichtbaren Lichtbereich, dessen Zentrum au*¹ der Wellenlänge einer gewünschten Farbcharakteristik eines gegebenen Erzeugnisses bzw. Gegenstands liegt, und zwei schmale Lichtbänder im unsichtbaren Lichtbereich, von denen das eine sein Zentrum auf einer Wellenlänge, die sowohl von dem gegebenen Gegenstand als auch von Fremdkörpern wie Erde oder Steine beträchtlich reflektiert wird, und das andere sein Zentrum auf einer anderen Wellenlänge hat, die von dem gegebenen Gegenstand wie Gemüse o. dgl. absorbiert wird, aber nicht von Erde und Steinen, einschließt;

daß je nach den vorbestimmte Beträge in den sichtbaren und unsichtbaren Lichtbereichen überschreitenden Lichtmengen je ein erstes, zweites und drittes elektrisches Signal erzeugt wird;

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daß das dem einen der beiden unsichtbaren Lichtbänder entsprechende Signal aufgegriffen und zur Bestimmung dafür herangezogen wird, ob sich an der Inspektionsstation ein Gegenstand befindet;

daß durch Vergleich der zweiten und dritten Signale bestimmt wird, ob der an der Inspektionsposition festgestellte Gegenstand die gewünschte Farb-Charakteristik hat;

daß durch Vergleich des ersten elektrischen Signals mit einem der beiden anderen Signale bestimmt wird, ob der an der Inspektionsposition festgestellte Gegenstand die gewünschte Farb-Charakteristik hat;

und daß, wenn die erste der vorstehenden Bestimmungen negativ ausfällt, keine Sortieraktion unternommen, wenn sämtliche Bestimmungen positiv ausfallen, der zugehörige festgestellte Gegenstand in eine vorbestimmte Bahn belenkt, und wenn die letzten beiden Bestimmungen negativ ausfallen, der festgestellte Gegenstand in eine andere Bahn gelenkt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß das Zentrum des sichtbaren Lichtbandes bei etwa 660 nm (Nanometer), und die Zentren der beiden unsichtbaren Lichtbänder bei etwa 800 nm und 990 nm liegen.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite oder dritte Signal mit einem Referenzsignal verglichen und ein Gegenstandssignal nur dann erzeugt wird, wenn das zweite oder dritte Signal um einen gegebenen Betrag größer als das Referenzsignal ist, um so anzuzeigen, daß sich ein zu sortierender Gegenstand an der Inspektionsstation befindet;

daß durch Vergleich des ersten Signals mit dem zweiten oder dritten Signal ein Farb-Signal nur dann erzeugt wird, wenn das erste Signal um einen vorbestimmten Betrag größer

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ist als das zweite oder dritte Signal; daß durch Vergleich des zweiten und des dritten Signals nur dann ein Gemüse-Signal erzeugt wird, wenn das zweite Signal um einen gegebenen Betrag größer ist als das dritte Signal, um so auszusagen, daß der inspizierte Gegenstand zur Gattung Gemüse gehört;

und daß der inspizierte Gegenstand bei gleichzeitigem Auftreten der Färb-, Gegenstands- und Gemüse-Signale in eine erste Bahn, und bei fehlendem Farb-Signal oder Gemüse-Signal in eine andere Bahn geleitet wird.

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