DE2746615C2 - Verfahren zum Sortieren von mit Fremdkörpern verunreinigten Produkten bestimmter Farbcharakteristik - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sortieren von mit Fremdkörpern wie Steinen und Erdklumpen verunreinigten Produkten bestimmter Farbcharakteristik wie Gemüse durch selektives Messen und Auswerten der von einer Lichtquelle mit mehreren Spektren sichtbaren und unsichtbaren Lichts ausgesandten und von den Gegenständen (Produkte oder Fremdkörper) reflektierten Lichtsignale.

Aus der US-PS 39 44 819 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 Eidbrocken und Steine außer den geernteten Tomaten. Die bekannte Sortiermaschine war nicht in der Lage, Fremdkörper wie Erde und Steine in ausreichendem Maße auszusortieren.

Aus der US-PS 36 75 769 ist bekannt, Kartoffeln von Steinen und Erdklumpen dadurch zu separieren, daß siehibäfes und unsichibarci Licht sowie infrarote Strahlung angewandt wird; ein Sortieren von mit solchen Fremdkörpern verunreinigten Produkten in solche bestimmter Farbcharakteristik und solche anderer Farbcharakteristik erfolgt jedoch nicht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Sortierverfahren vorzuschlagen, mit dem sowohl Produkte mit bestimmter Farbcharaktcristik wie Gemüse sortiert als auch sicher von Fremdkörpern wie Steinen und Erdklumpen getrennt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Lichtquelle eift schmales, erstes Lichtband im sichlbaren Lichtbereich aussendet, dessen Zentrum auf der Wellenlänge der gewünschten Farbcharakteristik des Produktes liegt, sowie zwei schmale, zweite und dritte Lichtbänder im unsichtbaren Lichtbereich, von denen das zweite Lichtband sein Zentrum auf einer Wellenlänge, die sowohl von dem Produkt als auch von Fremdkörpern stark reflektiert wird, und das dritte Lichtband sein Zentrum auf einer anderen Wellenlänge hat, die zwar von Gemüseprodukten einschließlich des gewünschten Produkts, aber nicht von den Fremdkörpern absorbiert wird; daß aus den Lichtsignalen der ersten, zweiten und dritten Lichtbänder bei Überschreiten bestimmter Werte entsprechende elektrische erste, zweite bzw. dritte Signale abgeleitet werden;

a) daß das zweite oder dritte Signal zur Besiimmung dafür herangezogen wird, ob sich an der Inspektionsstation einen Gegenstand befindet;

b) daß durch Vergleich der zweiten und dritten Signale bestimmt wird, ob der an der Inspektionssta-

tion festgestellte Gegenstand ein Gemüseprodukt oder aber ein Fremdkörper ist; c) daß durch Vergleich des ersten Signals mit dem zweiten oder dritten Signal bestimmt wird, ob der an der lnspektionssiation festgestellte Gegenstand die gewünschte Farbcharakteristik hat; daß kein Sorliervorgang vorgenommen wird, wenn die Bestimmung nach a) negativ ausfällt; daß der Gegenstand in eine bestimmte Bahn gelenkt wird, wenn alle Bestimmungen a)—c) positiv ausfallen; und daß der Gegenstand in eine andere Bahn gelenkt wird, wenn die Bestimmung nach b) oder c) negativ ausfällt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

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 gewünsohen Menge aufweist und ob er zur Gattung Früchte, Gemirse o. dgl. gehört; und
Durchführen einer anderen Operation an dem festgelenformen, wie sie an verschiedenen Punkten in der Schaltung von Fig. 3 auftreten.

Die nachstehend beschriebene Sortiermaschine dier.t 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 sowie 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 relati. ^roße Reflexionswerte im nahen Infrarot-Bereich bei 800 wm. Ferner haben alle drei Tomatensorten ein Reflexionsminimum im nahen Infrarot-Bereich von 990 nm. Dieses Minimum ist

stellten Gegenstand zur Bestimmung, ob dieser nicht die 25 das sog. "Wasserminimum", es ist charakteristisch für

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. Über jeder Tomatenreihe befinden sich drei Fotodetektoren mit unterschiedlichen Spektral-Ansprcchbcreichen, die demgemäß drei unter-

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.
30 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-Sortiermaschicdlichen, von den Tomaten reflektierte Lichtwellen- 35 schine eine hochgradige Farbauflösung für "Ausbrelängen-Bänder aufnehmen. Das eine Lichtwellenlängen- cher"-Tomaten und eine einstellbare Schwelle haben.
Band hegt im sichtbaren Rotlicht-Bereich, das zweite im Betrachten wir nun die Refiexionskurven für dunkle

nahen Infrarot-Bereich, genauer gesagt beim sogenann- und helle Erde, dann sehen wir in beiden Fällen einen im tcn"Wasserminimum", und das dritte Band ist eine Refe- wesentlichen gleichförmigen Kurvenanstieg als Funkrcnz-Weilen^|;i.nge im nahen Infrarot-Bereich. Mit Hilfe 40 tion der steigenden Lichtwellenlänge. Keine dieser Kureiner logischen Schaltung wird in Abhängigkeit von den ven hat ein Minimum im Bereich von 990 nm.
drei Fotodetektor-Ausgangssignalen eine Trennung der Wenn man die Reflexion von Tomaten bei einer

einwandfreien roten Tomaten von allen anderen Ge- Lichtwellenlänge von 660 nm überwacht, dann kann genständen auf dem Förderer erzielt, einschließlich Er- man eine Auswahl zwischen roten und grünen Tomaten de und Steinen. Die logische Schaltung stellt folgende 45 treffen. In ähnlicher Weise kann man d'jrch Überwa-Fragen: Ist oin Gegenstand anwesend? Gehört der Ge- chung der Reflexion von Gegenständen bei 990 nm eine genstand zur Gattung Gemüse? Ist der Gegenstand Unterscheidung zwischen Gemüse (Tomaten) und rot? Werden alle Fragen positiv beantwortet, dann wird Fremdmaterie (Erde, Schmutz und mit Erde bedeckte der Gegenstand als gewünschte rote Tomate erkannt Steine) treffen. Bei der hier beschriebenen Sortierma- und dementsprechend v-jiterbefördert. Wird jedoch 50 schine überwacht man die Wellenlängensignale bei mindestens eine der Fragen negativ beantwortet, dann 660 nm und 990 nm und vergleicht sie gegenüber einem 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 logä- 55
sehe Schaltung erkennen könnte, es handele sich um

eine rote Tomate.

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

Fig. I 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 Darstellungen mit unterschiedlichen WeI-Referenzwellenlängen-Signal, beispielsweise bti 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 Gegens'and in einer Inspektionsposition befindet.

In Fig. 2 ist in einer vereinfachten Darstellung der elektro-optische Bereich eines Sortiersyafims gezeigt, welches sich an einer Inspektionsstation (Inspektionsposition) beispielsweise auf einer Erntemaschine befindet. Hier werden Tjrnaten 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 ausgebil-

dete Lichtquelle 15 wird in Verbindung mit einer halbsphärischen Stablinse 16 ein schmaler Sammel-Lichtstrahl erzeugt, welcher die abgegebenen Tomaten beleuchtet. Ein Linsensystem 17 verteilt das von den vorbehaltenden 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, welches das ihm jeweils zugeordnete Filter hindurchläßt.

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 39 81 590 vom 21. September 1976 beschrieben ist.

Bei einer kommerziellen Tomaten-Sortiermaschine können auf dem Förderband 11 bis zu acht oder noch mehr Tomatenreihen parallel entlanglaufen. Zur Vereinfachung der vorliegenden Beschreibung beschränken wir uns und 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, weicher die aufgenommenen Signaie in Wechselstromsignale umformt, die sich besser verstärken lassen. In der Praxis sind diese Zerhacker 36 bis 38 elektronische FET-Schalter, die in Abhängigkeit von einem Rechteckwellen-Tastsignal &Pgr; 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 (IRi) bzw. 990 nm (IR₂) 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-Farbpiatte vor den optischen Kopf gehalten wird.

In der roten Signalleitung liegt ein weiterer Wechselstromverstärker 45, dessen Verstärkungsfaktor (gain) sich in diskreten gleichförmigen Schritten mittels eines Ausbrecherschwellenwert-Einschalters 46 einstellen läßt. Mit Hilfe dieses Einstellschalters 46 kann die Bedienungsperson 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 ais der festgelegte Farbwert, zurückgewiesen werden. Der Einstellschalter 46 besteht aus parallel-geschalteten Widerständen, welche Binärzahlen repräsentieren und im Rückkopplungs/.wcig 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-codierlcn Daumenrad-Schaltern. Die selektive Betätigung der binär-codicrten Daumenrad-Schalter schließt entsprechende Schalter, welche den Binärzahl-Widerständen zugeordnet sind,

&iacgr;&ogr; 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 39 44 819 enthält auch Verstärkungs-Steuereinrichtungen, bestehend aus binär-codierten Daumenrad-Schaltern, welche die Verstärkung in allen Signalkanälen mit dem gleichen Wert kontrolliert.

In den Signalleitungen für die Farbspektren IRi und IR2 befinden sich keine mit Position 45 vergleichbaren Verstärker.

Mit Hilfe von Demodulatoren 50, 51 bzw. 52 sowie von Integrierschaltungen 55,56 bzw. 57 werden die drei Wechselstrom-Ausgangssignale der Wechsclslromverstärker 40,41 bzw. 42 wieder in Gleichstromsignalc /urückverwandelt. Jeder dieser genannten Demodulatoren wird gebildet durch abwechselnd arbeitende Paral-IeI- und Serienschalter, die in Abhängigkeit von Anstcuersignalen Tl und 71/180° arbeiten. Diese Schalter sind schnelle elektronische Halbleiterschalter.

An die Ausgänge der Integrierschaltungcn 55,56 b/.w. 57 sind je ein Tiefpaßfilter und ein Puffcrvcrslärkcr 60, 61 bzw. 62 angeschlossen, und diese geben ihrerseits iiuf je einer Ausgangsleitung 60a, 61* " zw. 62;/ ein Glcichstrom-Ausgangssignal ab, welches dem von den zu sortierenden Gegenständen refiekiiericn Licht entweder im Rotlicht-Bereich bei 660 nm, im Infrarotlicht-Bercich 800 nm oder im zweiten Infrarotlicht-Bercich 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 in Fig. 4a auf Leitung 60a ankommende Rol-Signal geht in Fig. 3 zu einem Eingang einer Korrr iratorschaltung 67, und das IRi-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 IRi-Referenzsignal von Fig. 4b geht auch an einen Eingang einer zweiten Komparatorschaltung 68, während das IR2-SignaI von Fig. 4c über Leitung 62a zum zweiten Eingang dieser Komparaiorschaltung 68 geleitet wird. Da der inspizierte Gegenstand Gemüse ist, wird dieses IR2-SignaI das bereits erwähnte "Wasserminimum" aufweisen und entsprechend klein sein, so daß die Komparatorschaltung 68 ein in Fig. 4e dargestelltes Ausgangssignal abgibt.

Das IRrSignal gemäß Fig. 4c auf Leitung 62«i gehl

außerdem zu einem Eingang einer dritten Komparatorschiiltung 69, um mit einer Referenzspannung verglichen zu werden, die in der Zeichnung mit Referenz- V bezeichnet ist. Diese Referenzspannung ist relativ klein, so dnß die meisten, über einer gegebenen Größe liegenden Gegenstände in der Inspektionsposition genügend Reflexion bei 990 nm (siehe Flg. 1) erzeugen werden, um die Komparatorschaltung 69 das in Fig. 4f dargestellte Äijsgangssignal abgeben zu lassen.

Wie man sieht, hat die Welle von Fig. 4f eine ins Posilive gehende Frontflanke, die etwas früher erscheint als die Frontflanken der Wellenformen von 4d und 4e. Idealerweisc sollten diese drei Frontflanken zeitlich zusammenfallen, aber wegen unvermeidbarer Zeitkonstantenunterschiede in den Signalleitungen für Rot, IRi und IR2 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 Komparatorschallungen 69,68 und 67 jeweils folgende Aussagen entnehmen:

An der Inspektionsposition befindet sich ein Gegenstand: der Gegenstand fäilt in die Gattung Gemüse;
der Gegenstand ist rot.

Diese logischen Signale werden folgendermaßen weiterverarbeitet: Das Rot-Signal von Fig. 4d und das IRi-Signal von Fig. 4e sind beide an den Eingängen eines UND-Gatters 72 vorhanden, so daß ein entsprechenües 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 ZcitüntcrSCuicuuS in ucfi &Ggr;&Ggr;&Ogr;&Pgr;&idiagr;&igr;&igr;&agr;&Pgr;&Kgr;&ogr;&udiagr; ucr rrcncnformen 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 77 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 84 verbundene Ausgang des Schieberegisters 83 ist über eine Leitung 85 mit einer Treiberschaltung 90 (Fig. 2) verbunden, deren Ausgang ein magnetisch betätigtes Luftventil Sl 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 lage) 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 etwa 12 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 Pulsbreiten-Diskriminator, oder die Signalleitungen könnten besser aneinander angepaßt werden, so daß die Wellenformen gemäß Fig. 4f und 4g im wesentlichen vollständig wegtallen. 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 67 gemäß Fig. 5d absinken, etwa in der Mitte des Rot-Signals.

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 4h, aber immer noch zu kurz, um ein Ansprechen des Elektromagneten für das Luftventil Sl 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 (IRi), und die Remission bei 990 nm (IR₂) ist die größte von allen dreien. Die Wellenformen gemäß Fig. 6a, 6b und 6c entsprechen den drei Farbsignalen, welche auf den Signalleitungen 60 ?, 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 Komparitorschaltungen 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 hindurch ,gelassen, 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.

Ist der gesichtete Gegenstand eine unbrauchbare grüne Tomate, dann ist der Ausgang der Komparator- s Schaltung 67 in Fig. 3 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 &igr; &ogr; 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 ein Verfahren zum Sortieren von Tomaten nach ihrer Farbe und zum Aussondern von Fremdkörpern wie Steine, Erdbrocken u. dgl. Von den Tomaten bzw. Gegenständen reflektiertes Licht wird in drei unterschiedlichen Frequenzbändern empfangen. Licht von zwei unterschiedlichen Farben wird benutzt, um rote Tomaten festzustellen. Ein a drittes Lichtsignal im nahen Infrarot-Bereich wird be-

jj nutzt, um Gemüse von Fremdkörpern zu unterscheiden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims (3)

1 Patentansprüche

1. Verfahren zum Sortieren von mit Fremdkörpern wie Steinen und Erdklumpen verunreinigten Produkten bestimmter Farbcharakteristik wie Gemüse durch selektives Messen und Auswerten der von einer Lichtquelle mit mehreren Spektren sichtbaren und unsichtbaren Lichts ausgesandten und von den Gegenständen (Produkte oder Fremdkörper) reflektierten Lichtsignale, dadurch gekennztichnet, daß die Lichtquelle ein schmales, erstes Lichtband im sichtbaren Lichtbereich aussendet, dessen Zentrum auf der Wellenlänge der gewünschten Farbcharakteristik des Produktes liegt, sowie zwei schmale, zweite und dritte Lichtbänder im unsichtbaren Lichtbereich, von denen das zweite Lichtband sein Zentrum auf einer Wellenlänge, die sowohl von dem Produkt als auch von Fremdkörpern stark reflektiert wird, und das dritte Lichtband sein Zentrum auf einer anderen Wellenlänge hat, die zwar vor? Gemüseprodukten einschließlich des gewünschten Produkts, aber nicht von den Fremdkörpern absorbiert wird; daß aus den Lichtsignalen der ersten, zweiten und dritten Lichtbänder bei Oberschreiten bestimmter Werte entsprechende elektrische erste, zweite bzw. dritte Signale abgeleitet werden;

a) daß das zweite oder dritte Signal zur Bestimmung dafür herangezogen wird, ob sich an der Inspektionsstation ein Gegenstand befindet;

b) du2 durch Vergleich der zweiten und dritten Signale bestirrciit wir.\ ob der an der Inspektionsstation festgestellte Gegenstand ein Gemüseprodukt oder aber ~'.n Fremdkörper ist;

c) daß durch Vergleich des ersten Signals mit dem zweiten öder dritten Signa! bestimmt wird, ob der an der Inspektionsstation festgestellte Gegenstand die gewünschte Farbcharakteristik hat;

daß kein Sortiervorgang vorgenommen wird, wenn die Bestimmung nach a) negativ ausfällt;
daß der Gegenstand in eine bestimmte Bahn gelenkt wird, wenn alle Bestimmungen nach a) — c) positiv ausfallen; und

daß der Gegenstand in eine andere Bahn gelenkt wird, wenn die Bestimmung nach b) oder c) negativ ausfällt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Sortieren von Produkten mit einer roten Farbe, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrum des sichtbaren Lichtbandes bei etwa 660 nm (Nanometer), und die Zentren der beiden zweiten und dritten, unsichtbaren Lichtbänder bei etwa 800 nm und 990 nm liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite oder dritte Signal mit einem Referenzsignal verglichen und ein Gegenstands-Signal nur dann erzeugt wird, wenn das zweite oder dritte Signa! 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 die gewünschte Farbe des Produkts anzeigendes Farb-Signal nur dann erzeugt wird, wenn das erste Signal um einen vorbestimmten Betrag größer ist als das zweite oder dritte Signal;

daß durch Vergleich des zweiten und des dritten Signals nur dann ein Gemüsegattungs-Signa! erzeugt wird, wenn das zweite Signal um einen gegebenen Betrag größer ist als das dritte Signal, um so auszusagen, daß der inspizierte Gegenstand ein Gemüseprodukt und kein Fremdkörper ist;
und daß der inspizierte Gegenstand bei gleichzeitigem Auftreten der Gegenstands-, Färb- und Gemüsegattungs-Signale in eine erste Bahn, und bei vorhandenem Gegenstands-Signal, aber fehlendem Farb-Signal oder Gemüsegattungs-Signal in eine andere Bahn geleitet wird.