DE2803718C2

DE2803718C2 - Device for checking eggs for cracks or breakages

Info

Publication number: DE2803718C2
Application number: DE19782803718
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl.-Phys. 6148 Heppenheim Bol; Daniel Camille Cornelius Winterswijk Dewaele
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Staalkat BV
Priority date: 1978-01-28
Filing date: 1978-01-28
Publication date: 1982-05-19
Also published as: NL7900660A; DE2803718A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Überprüfen von Eiern auf Risse und Bruchstellen in ihrer Schale, welche Einrichtungen zum Drehen der Eier um ihre Längsachse, mindestens eine feststehende Lichtquelle mit fokussierender Optik und eine Spiegelanordnung umfaßt, mit der das von der Lichtquelle ausgesandte fokussierte Lichtbündel auf beide Enden des Eies einschließenden Abtastbahnen über die Eischale verschwenkbar ist, wobei die Spiegelanordnung einen rotierenden Umlenkspiegel sowie einen der Eiform angepaßten und das Ei umgreifenden feststehenden Umlenkspiegel umfaßt und wobei ein elektrooptischer Detektor auf eine den Abtastbahnen abgewandte Seite der Eischale gerichtet angeordnet ist, nach Patent 05 721.The invention relates to a device for checking eggs for cracks and break points in its shell, which means for rotating the eggs around their longitudinal axis, at least one stationary Includes light source with focusing optics and a mirror arrangement with which the light source Emitted focused light beams onto both ends of the egg enclosing scanning paths via the Egg shell is pivotable, the mirror arrangement having a rotating deflecting mirror and one of the Egg-shaped adapted and encompassing the egg includes fixed deflecting mirror and wherein an electro-optical Detector is arranged directed to a side of the egg shell facing away from the scanning paths, according to the patent 05 721.

Nach dem Hauptpatent 26 05 721 befindet sich das Ei in der Meßposition innerhalb eines geschlossenen, kreisförmigen oder ovalen, der Eikontur angepaßten Ringspiegels, mit dessen Hilfe ein von einem rotierenden Spiegel herkommender Laserstrahl über den gesamten Längsumfang des rotierenden Eies geführt wird. Daher muß entweder das Ei von der Ebene des Transportbandes in den geschlossenen Ringspiegel bzw. in die Meßposition gehoben und nach der Messung wieder abgesenkt werden oder die gesamte Abtasteinrichtung, zumindest aber der Ringspiegel, müssen zur Richtung eines Pfeiles 11 in F i g. 1.According to the main patent 26 05 721, the egg is in the measuring position within a closed, circular or oval, the egg contour adapted ring mirror, with the help of a rotating Mirror coming from the laser beam guided over the entire longitudinal circumference of the rotating egg will. Therefore, either the egg must move from the plane of the conveyor belt into the closed ring mirror or lifted into the measuring position and lowered again after the measurement or the entire scanning device, but at least the ring mirror must face the direction of an arrow 11 in FIG. 1.

Bei der besonders vorteilhaften Ausführungsart der Vorrichtung gemäß F i g. 1 liegt ein Ei 1 auf Rollen 2 eines Transportbandes und rotiert, wie durch einen Pfeil 16 angedeutet, um seine Längsachse; die Rotationsrichtung der Rollen 2 ist durch Pfeile 17 symbolisiert. Ein fokussiertes Lichtbündel in Form eines Laserstrahles 3 eines feststehenden Lasers 4 wird nach der Fokussierung durch ein Objektiv O von einem feststehendenIn the particularly advantageous embodiment of the device according to FIG. 1 an egg 1 lies on rollers 2 of a conveyor belt and rotates, as indicated by an arrow 16, about its longitudinal axis; the direction of rotation of the rollers 2 is symbolized by arrows 17. A focused light bundle in the form of a laser beam 3 from a fixed laser 4 is after focusing by an objective O from a fixed

ίο Spiegel 5 parallel zur Drehachse eines Motors 7 auf einen Umlenkspiegel in Form eines rotierenden Dachspiegels 8 gelenkt. Durch diesen rotierenden Dachspiegel 8 wird der über den feststehenden Spiegel 5 umgelenkte Laserstrahl 3' so abgelenkt, daß er auf der Hälfte eines Kegelmantels, dessen Achse 6 mit der Motorachse zusammenfällt, umläuft Bei jeder Umdrehung des Motors 7 überstreicht nun der umgelenkte Laserstrahl 3" diesen halben Kegelmantel zweimal. Ein feststehender Umlenkspiegel in Form eines Ringspiegels 9 — genauer gesagt, ein halbkreisförmiger, der Eikontur angepaßter Spiegel — lenkt den ankommenden Laserstrahl 3" in der Ebene des Eies 1 von dem Kegelmantel zur Eioberfläche um; der Strahlverlauf vom Ringspiegel 9 zur Eioberfläche ist mit 3'" bezeichnet. Dieser Ringspiegel umfaßt 180° die gedanklich verlängerte Motorachse bzw. die Achse 6. Diese gedanklich verlängerte Achse 6 durchstößt das Ei 1 nicht in der Mitte und geht auch nicht durch dessen Längsachse, sondern sie verläuft — wie Fig. 2 zeigt — durch einen Punkt A, der etwa dem Krümmungsmittelpunkt der Eikontur im mittleren Bereich des jeweils abgetasteten Längsumfanges entspricht. Dadurch kann ein mittleres Segment 10 des Ringspiegels 9 als Ausschnitt eines sphärischen Hohlspiegels ausgebildet werden. Durch dieses sphärische Segment 10 des Spiegels 9 wird zusammen mit dem Objektiv O der umlaufende Laserstrahl 3'" auf der Schale des Eies 1 fokussiert. Die beiden äußeren Segmente 13, 14 des Spiegels 9 sind dagegen asphärisch ausgebildet; diese Semgente 13, 14 sind so gestaltet, daß der Laserstrahl 3'" in Richtung auf die Punkte B, die die Mittelpunkte der als Kugelkalotten gedachten Eispitzen darstellen, umgelenkt wird. Der Laserstrahl 3'" trifft daher sowohl im Bereich des mittleren Segmentes 10 als auch der äußeren Segmente 13, 14 nahezu völlig senkrecht auf die Eischale 1 auf. Eine mit dem Dachspiegel 8 mitrotierende Zylinderlinse 12 gleicht den durch den Ringspiegel 9 erzeugten Astigmatismus aus.ίο Mirror 5 directed parallel to the axis of rotation of a motor 7 on a deflection mirror in the form of a rotating roof mirror 8. This rotating roof mirror 8 deflects the laser beam 3 'deflected by the fixed mirror 5 in such a way that it revolves around half of a conical surface, the axis 6 of which coincides with the motor axis half the surface of the cone twice. A fixed deflecting mirror in the form of a ring mirror 9 - more precisely, a semicircular mirror adapted to the contour of the egg - deflects the incoming laser beam 3 ″ in the plane of the egg 1 from the surface of the cone to the surface of the egg; the beam path from the annular mirror 9 to the surface of the egg is designated by 3 '". This annular mirror encompasses 180 ° the conceptually elongated motor axis or axis 6. This conceptually elongated axis 6 does not penetrate the egg 1 in the middle and does not go through its longitudinal axis. but it extends - as Fig 2 shows -.. by a point a, which corresponds approximately to the center of curvature of the Eikontur in the central region of the respective scanned longitudinal circumference Thereby, a middle segment 10 of the annular mirror 9 are formed as a segment of a spherical concave mirror by this spherical. Segment 10 of mirror 9, together with objective O, focuses the circulating laser beam 3 ′ ″ on the shell of egg 1. The two outer segments 13, 14 of the mirror 9, however, are aspherical; These semigents 13, 14 are designed in such a way that the laser beam 3 '"is deflected in the direction of the points B, which represent the center points of the ice peaks, which are imagined as spherical caps also the outer segments 13, 14 almost completely perpendicular to the egg shell 1. A cylindrical lens 12 rotating with the roof mirror 8 compensates for the astigmatism generated by the ring mirror 9.

Der Fokus des Strahles 3"' liegt durch die Anpassung des Spiegels 9 an die Eikontur auf der ganzen Abtastbahn ziemlich genau auf der Eischale. Der Fokus ist so schlank, bzw. hat eine so große Schärfentiefe, daß sowohl die Oberflächen von kleinen als auch von großen Eiern noch im Fokusbereich des abtastenden Laser-Strahls 3'" liegen. In Fig. 2 ist der fokussierte Laserstrahl 3'" in verschiedenen Positionen angedeutet, wobei die Umlaufrichtung des Strahles über die Längsbahn durch kurze Pfeile an den Laserstrahlen 3'" symbolisiert ist.The focus of the beam 3 '' 'is due to the adaptation of the mirror 9 to the egg contour on the whole Scanning path pretty much exactly on the eggshell. The focus is so slim, or has such a large depth of field, that Both the surfaces of small and large eggs are still in the focus area of the scanning laser beam 3 '". In Fig. 2, the focused laser beam 3'" is indicated in different positions, the direction of rotation of the beam over the longitudinal path by short arrows on the laser beams 3 '" is symbolized.

Zur Detektion von Knickeiern ist ein Fotodetektor 15 vgl. Fig. 1, vorgesehen, der das im Eiinneren ringsum gestreute Laserlicht zum Teil erfaßt und bei Vorhandensein eines Risses oder einer Bruchstelle in der Eischale ein Signal liefert. Dieser Fotodetektor 15 ist hier unterhalb der Transportrollen 2 angeordnet.For the detection of cracked eggs, a photodetector 15 is provided, see FIG Scattered laser light is partially detected and in the presence of a crack or a break in the egg shell delivers a signal. This photodetector 15 is arranged below the transport rollers 2 here.

Die optischen Einrichtungen zur Erzeugung des abtastenden, auf die Eischale fokussierten Laserstrahls sowie der Laserstrahl selbst, der Fotodetektor und dieThe optical devices for generating the scanning laser beam focused on the eggshell as well as the laser beam itself, the photodetector and the

Messung auf die Höhe des auf dem Transportband liegenden Eies herabgesenkt und nach der Messung wieder angehoben werden, um den Abtransport des überprüften Eies und den Antransport des nächsten Eies zu ermöglichen. Diese Vorgänge erfordern mechanisch und steuerungstechnisch recht aufwendige Konstruktionen und benötigen eine im Vergleich zur Dauer der eigentlichen Messung beträchtliche Zeit.Measurement lowered to the level of the egg lying on the conveyor belt and after the measurement be raised again in order to transport the checked egg away and to transport the next egg to enable. These processes require mechanically and control-technically very complex constructions and take a considerable amount of time compared to the duration of the actual measurement.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung nach dem Hauptpatent so zu gestalten, daß ihr konstruktiver Aufwand verringert wird.The invention is therefore based on the object of designing the device according to the main patent so that their design effort is reduced.

Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe bei der eingangs genannten Vorrichtung in überraschend einfacher Weise erfindungsgemäß dadurch lösen läßt, daß der feststehende Umlenkspiegel im wesentlichen als das Ei von oben umgreifender und unten offener Halbring ausgebildet ist und daß der rotierende Umlenkspiegel das fokussierte Lichtbündel ausschließlich längs dieses halbringförmigen feststehenden Umlenkspiegels führt.It has now been shown that this task at the initially mentioned device can be solved according to the invention in a surprisingly simple manner, that the fixed deflecting mirror is essentially more encompassing than the egg from above and more open below Half-ring is formed and that the rotating deflection mirror only the focused light beam leads along this semicircular fixed deflection mirror.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der rotierende Umlenkspiegel als Dachspiegel ausgeführt, der um eine 7ur Rotationsachse des Eies senkrecht ausgerichtete Achse rotierend angetrieben und mit seinem Scheitel dem Ei zugewandt ist.According to an advantageous embodiment of the invention, the rotating deflection mirror is a roof mirror executed, which is driven to rotate about an axis that is perpendicular to the axis of rotation of the egg and has its head turned towards the egg.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besteht der halbringförmige Umlenkspiegel erfindungsgemäß im wesentlichen aus drei Segmenten, von denen das mittlere Segment als Ausschnitt eines sphärischen Hohlspiegels und die beiden äußeren als Ausschnitt eines asphärischen Hohlspiegels — entsprechend der Kugelkalottenform der Eispitzen — ausgebildet ist.According to a further advantageous embodiment, the semicircular deflecting mirror is made according to the invention essentially made up of three segments, of which the middle segment is a section of a spherical one Concave mirror and the two outer ones as a section of an aspherical concave mirror - according to the Spherical shape of the ice tips - is formed.

Zur Messung der Intensität des im Eiinneren gestreuten und wieder austretenden Laserlichtes ist ein Fotodetektor vorhanden, der unterhalb der Transportrollen angeordnet ist.To measure the intensity of the inside of the egg scattered and reemerging laser light is a photodetector, which is located below the transport rollers is arranged.

Erfindungsgemäß wird also im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung nach dem Hauptpatent der Laserstrahl nicht mehr über den gesamten Umfang des Eies, sondern nur noch über den halben Längsumfang von Spitze zu Spitze geführt. Zur vollständigen Abtastung der Eischale muß das Ei lediglich eine volle Umdrehung um seine Längsachse ausführen, während bei Verwendung des geschlossenen Ringspiegels eine halbe Umdrehung des Eies um die Längsachse genügt. Verdoppelt man die Rotationsgeschwindigkeit des Eies,According to the invention, in contrast to the known device according to the main patent Laser beam no longer over the entire circumference of the egg, but only over half the longitudinal circumference led from tip to tip. For a complete scan of the egg shell, the egg only needs a full one Turn around its longitudinal axis, while using the closed ring mirror a half a turn of the egg around the longitudinal axis is sufficient. If you double the speed of rotation of the egg,

• ο bleibt also die Meßzeit gleich.• ο the measuring time remains the same.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Merkmale führen jedoch zu dem in der Praxis sehr wichtigen Vorteil, daß das Ei auf dem Transportband liegend an die Meßstelle gebracht und nach der Messung ebenso wieder abtransportiert werden kann; ein Heben oder Senken in die Meßebene ist daher nicht mehr erforderlich, wodurch der konstruktive Aufwand für die Meßvorrichtung erheblich reduziert wird. Aus dem gleichen Grund läßt sich die für die Überprüfung eines Eies erforderliche Zeit erheblich reduzieren.However, the features proposed according to the invention lead to what is very important in practice The advantage is that the egg is brought to the measuring point lying on the conveyor belt and also after the measurement can be transported away again; there is therefore no longer any lifting or lowering into the measuring plane required, whereby the structural effort for the measuring device is significantly reduced. From the For the same reason, the time required to inspect an egg can be greatly reduced.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt in schematischer Vereinfachung
F i g. I die relative Anordnung der wichtigstenThe invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing. It shows in schematic simplification
F i g. I the relative arrangement of the most important

Bestandteile einer Vorrichtung zum Überprüfen von Eiern auf Risse und Bruchstellen mit dem prinzipiellen Verlauf eines Laserstrahles, wobei eine Seitenansicht in Richtung der Rotationsachse des Eies gewählt wurde, undComponents of a device for checking eggs for cracks and breakages with the principle Course of a laser beam, whereby a side view was chosen in the direction of the axis of rotation of the egg, and

jo F i g. 2 in gleicher Darstellungsart die Vorrichtung nach Fig. 1, hier jedoch die senkrechte Sicht in Einrichtungen zum Transport und zur Rotation der Eier sind sich gegenseitig nicht im Wege. Dies ist eine wichtige Voraussetzung zum Aufbau einer relativ einfachen, betriebssicheren und schnell arbeitenden Vorrichtung zum Überprüfen von Eiern auf Risse und Bruchstellen in ihrer Schale.jo F i g. 2 shows the device in the same type of representation according to Fig. 1, but here the vertical view in devices for the transport and rotation of the eggs are not in each other's way. This is an important requirement for building a relative simple, reliable and fast working device for checking eggs for cracks and Break points in their shell.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Apparatus for checking eggs for cracks and breaks in their shell, which Means for rotating the eggs around their longitudinal axis, at least one fixed light source with focusing optics and a mirror arrangement with which the light source Emitted focused light beams on both ends of the egg enclosing scanning paths the eggshell is pivotable, the mirror arrangement as well as a rotating deflecting mirror one of the egg shape adapted and the egg encompassing fixed deflection mirror falls over and wherein an electro-optical detector is directed at a side of the egg shell facing away from the scanning paths is arranged, according to patent 26 05 721, characterized in that the fixed deflecting mirror (9) essentially as a half-ring encompassing the egg (1) from above and open at the bottom is formed and that the rotating deflection mirror (8) the focused light bundle (3) exclusively leads along this semi-annular fixed deflection mirror (9).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the rotating deflection mirror (8) as The roof mirror is designed around a perpendicular to the axis of rotation of the egg (1) Axis (6) driven in rotation and facing the egg (1) with its apex.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the semicircular deflecting mirror (9) consists essentially of three segments (10, 13, 14), of which the middle segment (10) as a section of a spherical concave mirror and the two outer (13, 14) as a section of a aspherical concave mirror - corresponding to the spherical cap shape of the ice tips - is formed.