DE3326245A1

DE3326245A1 - Verfahren zum sortieren von gegenstaenden und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens

Info

Publication number: DE3326245A1
Application number: DE19833326245
Authority: DE
Inventors: Taichi Hamamatsu Shizuoka Horii
Original assignee: Maki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Maki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1982-07-22
Filing date: 1983-07-21
Publication date: 1984-03-08
Also published as: FR2530501A1; AU1697583A; DE3326245C2; IT8322206A0; GB2126356A; AU568594B2; KR840005359A; KR890000152B1; FR2530501B1; JPH0448513B2; IT1212763B; GB8319807D0; US4586613A; GB2126356B; JPS5919577A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sortieren von Gegenständen, wie Obst- und Gemüsefrüchten, verschiedener eine Sphäroidform, eine Kugelform und eine nichtkuglige Form sowie eine unbestimmte Gestalt umfassender Form. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zum Sortieren solcher Gegenstände verschiedener Form. Zu den zu sortierenden Obstsorten gehören Äpfel, Pfirsiche, Birnen, (Dattel-)Pflaumen und Mandarinen, während die GemüseSorten Tomaten, Melonen und Wassermelonen umfassen. Das Sortieren der Gegenstände soll unter Berücksichtigung vor Sortiernormen und der vom Verbraucher gestellten Anforderungen erfolgen.

Die zum Ordnen der Früchte nach deren Qualität verwendeten Grade werden lediglich beschreibend und nicht durch exakte Werte definiert. Die jeweilige Entscheidung basiert in der Praxis auf visueller Prüfung. Für jede Fruchtsortier-Einrichtung müssen daher die Sortierer eingeübt werden, indem ihnen Beispiele typischer Grade - entweder in Form von wirklichen Früchten oder als Farbbilder - gezeigt werden. Die so erhaltenen Sortierergebnisse verändern sich jedoch und sind ungleichmässig in Abhängigkeit von den Personen, den Sortierzeiten, den Sortiereinrichtungen und -räumen. Als Ergebnis derartiger Ungleichmässigkeit kann es vorkommen, dass eine als "gut" bezeichnete Frucht besser schmeckt als eine angeblich "ausgezeichnete" Frucht der gleichen Art. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit des Einordnens zum jeweiligen Qualitätsgrad stark beeinträchtigt.

Um diesem Problem zu begegnen, wurden in den vergangenen Jahren viele Versuche unternommen, messende Vorrichtungen

unter Verwendung von Sensoren verschiedener Art zu schaffen. Ausgenommen einige nur auf spezielle Gegenstände unter den vielen zu untersuchenden Gegenständen anzuwendende Spezial typen und einiger Versuchsapparaturen wurden jedoch diese Vorrichtungen bis jetzt nicht in die Praxis umgesetzt.

Die bekannten Sortiervorrichtungen liefern Messungen zum Einordne^ der untersuchten Gegenstände in einen Rang entsprechend einer Klassierung nach Gewicht und nach den äusseren Dimensionen. Sie werden so aufgebaut, dass sie entweder nur nach Gewicht oder nur nach der Form dem jeweiligen Anwendungszweck entsprechend sortieren. Die bekannten Vorrichtungen werden daher sehr unterschiedlich konstruiert. Zum Sortieren nach Gewicht ausgelegte Vorrichtungen ermöglichen es, unzweideutig und unabhängig von Unterschieden in der Bedienung und der Maschine zu sortieren, weil die Gewichtsmessung abgesehen von der mechanischen Leistungsfähigkeit der verwendeten Apparatur keine unbestimmten Faktoren enthält.

Im Zusammenhang mit Sortierapparaten zum Bestimmen des Rangs entsprechend der Form treten jedoch Probleme auf: Zu den zu sortierenden Gegenständen gehören solche mit einer bestimmten Messstellung oder einem bestimmten Messpunkt, zum Beispiel der Länge einer Gurke oder des Durchmessers einer Mandarine (Durchmesser der Sieböffnung), und solche mit unbestimmter Messstellung oder unbestimmtem Messpunkt, zum Beispiel dem äusseren Durchmesser einer etwas verzerrten Kugelform von Äpfeln, Pfirsichen, Birnen, Melonen oder dergleichen, welche grössere und kleinere Durchmesser besitzen. Im ersten Fall kann in bestimmter reproduzierbarer

Weise gemessen werden; es gibt keine Störfaktoren, abgesehen von einer eventuellen Grenze der Leistungsfähigkeit der Maschine sind die Messergebnisse auch unabhängig von der Bedienungsperson und der Maschine selbst. Im anderen Fall jedoch hat der an sich unbestimmte Messpunkt wechselnde und zweideutige Messergebnisse je nach Bedienungsperson und/oder Maschine zur Folge.

Wegen der vorgenannten Schwierigkeiten wurden verschiedene Unviversal-Formsortiervorrichtungen für Obst und Gemüse mit Kugelform geschaffen. Hierzu gehören Formsortier-Vorrichtungen, die durch mechanischen Kontakt den Abstand zwischen zwei Punkten messen. Diese Abstandsmess-Vorrichtungen werden in der japanischen Patentveröffentlichung Sho 56- 38 268 und in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Sho 51-8648 beschrieben. Aus den japanischen Gebrauchsmusteranmeldungen Sho 39-33 455 und Sho 56-11 978 ist ferner eine schirmförmige sphäroidale Sortiervorrichtung bekannt, mit der der ganze Umfang durch Kontakt erfasst werden kann. Sortiervorrichtungen mit einem Lichtstrahl zum kontaktlosen Messen des äusseren Durchmessers eines Gegenstandes werden in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Sho 56-33 957 und in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Sho 55-29 760 erläutert. Schliesslicn wird eine Vorrichtung zum Sortieren nach der Form, in der ein Bild mit einer Fernsehkamera aufgenommen und in einen Rechner eingegeben wird, in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Sho 56- 11 980 beschrieben.

Eine Kontakt-Formsortiervorrichtung mit Messung des Abstandes zwischen zwei Punkten wird in der beiliegenden Fig. 1

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dargestellt. In diesem Fall wird nach Anordnen eines Obststücks in einer Seitenlage der Körperdurchrnesser des Obststücks über den Abstand zweier Punkte ermittelt. In dieser Anordnung kann der Messapparat sehr vereinfacht werden. Das Obststück kann durch seitliches Abrollen leicht aus der Vorrichtung ausgestossen werden. Hierbei wird die Haut der Frucht niemals, etwa durch einen Stempel, verletzt, die unvollkommene Kugelform der Frucht, die bekanntlich Bereiche mit grösserem und kleinerem Durchmesser besitzt, wirkt jedoch nachteilig auf die Genauigkeit der Sortierarbeit ein. Das ungenaue Sortierergebnis erfordert dann menschliche . Hilf e und Auswahlentßcheidung beim Packen. Solche Vorrichtungen sind daher unbefriedigend hinsichtlich ihres Wirkungsgrades und der durch sie einzusparenden Arbeitskraft,

In den Figuren 2 und 3 wird ein Formsortier-Apparat mit kontaktierenden Abtasten des gesamten Umfangs des jeweiligen Gegenstandes dargestellt. Jede Frucht wird vertikal in ein schirmförmiges Bauteil gelegt. Der Zeichnung ist zu entnehmen, dass jede Frucht genau nach ihrem Durchmesser in Abhängigkeit vom Umfang zu sortieren ist. Eine kleine Schwingung führt jedoch zu Unterschieden betreffend den Fallpunkt der Frucht. Übrigens ist die technische Ausführung der Apparatur nach Fig. 2 und 3 recht kompliziert, Ein weiterer Nachteil der Vorrichtung liegt darin, dass die Frucht einen relativ grossen Höhenunterschied durchfallen muss und daher infolge ihrer Trägheit leicht beschädige werden kann.

Mit einer Lichtstrahl-Sortiervorrichtung können die Früchte berührungslos gemessen werden. Ein Vorteil solcher Vorrichtungen besteht daher darin, dass die jeweilige Frucht ohne

Beschädigung zu sortieren ist. Sortiervorrichtungen dieser Art sind daher am beliebtesten. In diesem Messgerätetyp sind jedoch die Messpunkte auf die Vorschubrichtung bzw. Längsrichtung der Frucht und auf die Breitenrichtung beschränkt. Aus diesem Grunde wird die einzelne Frucht im jeweiligen Gerät in aufrechter Stellung weitergefördert. Nach Fig. 4 können daher die Früchte durch ihre Stiele an der Haut verletzt werden, wenn sie beim Ausstossen aus der Messeinrichtung übereinanderrollen. Ein weiterer Nachteil dieses Typs von Sortiereinrich'oungen besteht darin, dass der Entlade- bzw. Ausstosspunkt festliegt, weil die Tragkörbe bzw. -eimer so angeordnet werden, dass sie für jeden Sortiergrad an einem bestimmten Punkt zu neigen sind. Dieselben Nachteile besitzen Kamera-Sortiervorrichtungen.

Jede dieser Form-Sortiervorrichtungen wird nur für die Formmessung einer mit einem Förderband kombinierten Messeinrichtung konzipiert.- Das Förderband wird im allgemeinen als Eimer- bzw. Korb-Förderer oder Sortier-Förderer bezeichnet und kann nicht mit anderen Messvorrichtungen kombiniert werden. Die bekannten Vorrichtungen zeigen keinen Hinweis darauf, sie ausser zur Formmessung auch zur Gewichtsmessung einzusetzen.

In der Zwischenzeit sind die Vorrichtungen zum Sortieren nach Gewicht Jahr für Jahr verbessert worden. Zu diesen Verbesserungen gehört auch der Einsatz kürzlich entwickelter elektronischer Wägeeinheiten. Der konstruktive Aufbau dieser Vorrichtungen kann in zwei Grundtypen unterteilt werden. In der einen Art wird der Korb bzw. Eimer (ein Wägebehälter), der die jeweilige Frucht aufnehmen soll,

durch einen Roberval-Mechanismus getragen, v/elcher ein Parallelogrammglied als Wägemechanismus bildet (vgl.hierzu die veröffentlichte japanische Gebrauchsmusteranmeldung Sho 53-148 943; die offengelegten japanischen Patentanmeldungen Sho 57-8770 und 57-12 864). In der anderen Ausführungsform wird die Frucht mit einem auf einer Waage angeordnetem Korb von blosser Tassenform gewogen (vgl. die offengelegte japanische ^abrauchsmusteranmeldung Sho 52-159 957). Zwischenzeitlich gehören zu den Entlade- bzw. Ausstossverfahren, die im Zusammenhang mit diesen Verfahren eingesetzt werden, ein Verfahren zum Ausstossen der Frucht geradeaus nach unten, wie das in Fig. 5 dargestellt wird. Ausserdem gibt es ein Verfahren zum seitlichen Ausstossen bzw. Entladen der Frucht.

In jedem dieser Gewichts-Sortiervorrichtungen wird das Gewicht der Frucht mit einem entweder unterhalb oder an der Seite des Korbs angebrachten Gleitstück gemessen, durch welches ein Transport des Korbs über eine Wägeeinheit erreicht wird. Um daher die Frucht in der Mitte des Korbs zu Positionieren, wird eine tiefe, schalenförmige Unterlage verwendet. Die grosse Tiefe der Unterlage erfordert jedoch beim Entladen ein Kippen um einen entsprechend grösseren Winkel. Die Entladearbeit führt daher leicht zu Beschädigungen der Frucht. Da jedoch das Sortieren durch eine Klassier-Ausstossvorrichtung bewirkt wird, besteht ein Machteil darin, dass die Entladepunkte mit festen gegenseitigen Abständen ebenso räumlich fixiert sind wie in den Sortiervorrichtungen mit Abtastung der Form durch Lichtstrahlen. Ferner sind der Korb und die Wägeeinheit konstruktiv zusammengehörende Bauteile für einen einzigen speziellen Zweck und

die Träger können insbesondere nicht in einer Messeinrichtung des anderen Typs eingesetzt werden. Im Bekannten gibt es keinen Hinweis auf den Aufbau einer Vorrichtung zum Sortieren sowohl nach der Form als auch nach dem Gewicht.

In letzter Zeit hat ein intensivierter Wettbewerb unter den Produzenten die Farmer dazu gezwungen, ihre Produkte häufig zu wechseln oder die produzierten Arten zu diversifizieren. Es ist daher nicht wirtschaftlich, getrennt je eine Formsortier-Vorrichtung und eine Gewichtssortier-Vorrichtung für die verschiedenen Arten hergestellter Produkte zu installieren. Es wäre daher wünschenswert, eine Früchte-Sortiervorrichtung zu schaffen, die dazu geeignet ist, sowohl nach Gewicht als auch nach Form zu sortieren.

Ein Teil des Marktes wünscht, dass die ausgelieferten Früchte nach der Form sortiert werden; ein anderer Teil des Marktes wünscht die Auslieferung von nach Gewicht sortierten Früchten. Ein gewisser Teil der Konsumenten zieht einen hohen Zuckergehalt im jeweilig angelieferten Produkt vor, während ein anderer Teil der Verbraucher einen sauer-süssen Geschmack für dieselbe Produktart bevorzugt. Derzeit gibt es jedoch keine Sortiervorrichtung, die den gestellten Anforderungen genügen würde.

Einige Frucht-Sortiervorrichtungen werden bei Farmern im Bergland und andere Sortiervorrichtungen bei Farmern aus der Ebene installiert. Wenn man einmal annimmt, dass die Farmer aus den verschiedenen Gegenden die gleichen Produkte oder Früchte produzieren, unterscheidet sich doch die im Bergland erzeugte Frucht von derjenigen aus dem flachen

Land, wie das in Fig. 6 gezeigt wird, selbst dann, v/enn die Früchte denselben Umfang D besitzen. V/enn die Früchte nach der Form sortiert werden, würden die Farmer, die im Bergland die grössere Frucht mit der Höhe H₁ erzeugt haben, relativ schlechter bezahlt werden als die Farmer aus dem flachen Land mit der Frucht der Höhe H_?, v/enn jeweils zum selben Grad derselbe Preis gehört. Um solcher Unbilligkeit zu begegnen, v/üre es erwünscht, eine Früchtesortiervorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, auch die Höhe der Frucht für die Preisbildung zu berücksichtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Früchte-Sortiervorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, zugleich die äussere Form nach Umfang und Höhe und das Gewicht zu messen. Die neue Einrichtung und ein entsprechendes Verfahren sollen in der Lage sein, Obst und Gemüse zu sortieren und dabei den Anforderungen der Produzenten entgegenzukommen und zugleich die Einrichtung auf ein erträgliches Mass zu vereinfachen. Die erfindungsgemässe Lösung ist für das eingangs genannte Verfahren zum Sortieren von Gegenständen gekennzeichnet durch folgende Verfahrensstufen:

a) Fördern der Gegenstände einer nach dem anderen auf je eine Unterlage;

b) Messen der Vertikal- und Horizontalprojektion sowie des Gewichts der Gegenstände;

c) Vergleichen der Messergebnisse mit entsprechenden, vorgegebenen Klassierwerten;

d) Einordnen der Gegenstände in einen Rang unter Bewertung ihrer Vertikal- oder Horizontalprojektion oder ihres Gewichts; und

e) Ausstossen bzw. Entladen eines oder mehrerer der Gegenstände in Aufnahmebehälter entsprechend dem Rang der Einordnung.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird eine beispielsweise als flaches Tablett oder als flache Schale ausgebildete Unterlage nach Art des Schwimmens ein wenig oberhalb der Ketten eines Förderbandes kippbar angeordnet, so dass es zum Fördern des zu sortierenden Gegenstandes geeignet ist. Auf einem Abschnitt des zum Sortieren der Früchte eingesetzten Förderbandes werden mehrere Messeinheiten angeordnet. Hierzu gehört eine elektronische Wägeeinheit, die unterhalb des Transportweges der vorgenannten Unterlage angeordnet wird und mit einer Gleitschiene ausgestattet ist, auf der die Unterseite der Unterlage für eine Gewichtsmessung gleiten kann. Weiterhin wird ein Fotosensor, zum Beispiel eine Zeilentastkamera oder dergleichen mit Blickrichtung nach unten oberhalb des Förderbandes angeordnet. Dieser Fotosensor erfasst an dem auf die jeweilige Unterlage liegenden, zu sortierenden Gegenstand reflektiertes Licht zum Bestimmen von Länge and Breite der Frucht. Der Fotosensor bildet daher eine Messeinheit zum Erfassen der Form des grössten Horizontalschnitts, d.h. der Vertikalprojektion der Frucht; durch diese Messung wird also die Länge in Transportrichtung und zugleich die Breite quer zur Transportrichtung erfasst. Ein weiterer Fotosensor wird nahe der Seitenfläche der Frucht bzw. auf einer Seite des Förderbandes mit Blickrichtung senkrecht auf die Transportrichtung

des Förderbandes so angeordnet, dass die Höhe einer auf der Unterlage liegenden Frucht zu bestimmen ist. Dieser zweite Fotosensor dient daher als Messeinheit zum Erfassen der Höhe und des Seitenschnitts bzw. der Horizontalprojektion der zu sortierenden Frucht. Ferner werden verschiedene Arten von Messinstrumenten, zum Beispiel ein IQ-Analysator, Färb- und Fehlerdedektoren usw. in der Nähe der genannten Sensoren angeordnet, um einen die erforderlichen Mittel zum Ausführen der gewünschten Bewertung nach Grad und Rang enthaltenden Messabschnitt zu schaffen.

Ein Abschnitt des Förderers, vorzugsweise im Anschluss an den Messabschnitt, wird als Früchteverteilabschnitt ausgebildet. Zu diesem Abschnitt gehören in kurzen gegenseitigen Abständen angeordnete Entlade- bzw. Ausstosseinheiten, die geeignet sind, die jeweilige eine Frucht tragende Unterlage entsprechend dem festgestellten Grad und Rang an bestimmten Positionen zu kippen. Die Zahl der Entladeeinheiten ist grosser als die Zahl der Sortierklassen; beispielsweise werden zwei oder mehr Entladeeinheiten jeder Sortierklasse zugeordnet, um eine höhere Sortiergeschwindigkeit zu ermöglichen. Dem Sortierförderer werden ferner Aufnahmebehälter beigestellt. Die Behälter werden so angeordnet, dass sie jeweils eine bestimmte Sortierklasse der Früchte aufnehmen.

Mit Hilfe der erfindungsgemässen Vorrichtung können Früchte nach ihrem Gewicht oder nach ihrer Form je nach Wunsch und Art des jeweiligen Produkts sortiert werden. Es ist auch möglich, das Sortieren nach Gewicht und Form zu kombinieren, so dass beispielsweise eine nach Form sortierte Ladung nach Gewicht bezahlt werden kann. Erfindungsgemäss ist es also möglich, mit ein und derselben Vorrichtung Früchte nach sehr verschiedenen Parametern zu sortieren.

ό ό I Ö

Zum Bestimmen des Grades (Qualitätsgrades) können weiterhin Farben und Fehler mit Hilfe eines Diskriminators gemessen werden. In einem solchen Gerät werden Fehler und unterschiedliche Farbgrade mit Hilfe einer bekannten Fernsehkamera in Kombination mit einem Bild-Analyse-Verfahren erfasst. Auch der Zuckergehalt, der Säuregrad und der Reifegrad können unter Verwendung einer in dem Messabschnitt angeordneten Zone bestimmt werden, die einen bekannten IQ-Analysator enthält. Der Reifegrad kann durch Messung des in der Frucht enthaltenden Chlorophylls und durch Messung der Differenz in der optischen Dichte ^Δ OD (Differenz in der Absorption) bestimmt werden.

Wenn diese bekannten Messverfahren zum Bewerten des Grades nicht ausreichen sollten, kann auch noch die äussere Erscheinung der Oberseite der Frucht mit Hilfe einer mit einem Bildanalysator kombinierten Fernsehkamera inspiziert werden. Die entsprechende Vorrichtung wird vorzugsweise so in der Messzone angeordnet, dass die Rundung der Oberseite der Frucht, die Form des Blütenrestes, der Öffnungsgrad des Kelchs im Blütenrest bei einem Apfel usw. zum Einordnen der Frucht heranzuziehen sind. Die Ergebnisse der Untersuchung der vorgenannten Messvorrichtungen werden zum Bestimmen eines anwendbaren Grades einem Rechner zugeführt. Dieser klassiert die Früchte in verschiedene Ränge, z.B. "ausgezeichnet", "sehr gut", "gut", "befriedigend" usw. Diese Ränge werden in dem Rechner durch Kombination der eingegebenen Messergebnisse ermittelt.

Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig.l einen bekannten Kontaktapparat zum Messen des Abstands zwischen zv/ei Punkten;

Fig_o_2 die Draufsicht auf eine bekannte Vorrichtung mit Umfangskontakt vom Schirm-Typ zum Messen der Fruchtgrösse;

Fig.3 eine Seitenansicht einer Vorrichtung nach Figc 2;

Fig.4 eine Ansicht des Entlade- bzv/. Ausstossteils einer bekannten Sortiervorrichtung mit Lichtstrahlabtastung;

Fig. 5 verschiedene Phasen des Entladeteils einer bekannten Vorrichtung;

Fig. 6 eine Ansicht von zv/ei Früchten, die bei gleichern Durchme,
sitzen;

Durchmesser D unterschiedliche Höhen H und H₀ be

Fig.7 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Gesamtvorrichtung;

Fig. 8 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig_t. 7;

Fig.9 ein vertikaler Schnitt durch eine Messeinheit sum Erfassen der Draufsicht bzw. der Vertikalprojektion einer Frucht;

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Fig.10 ein vertikaler Schnitt durch eine Messeinheit zum Erfassen der Seitenansicht bzw. der Horizontalpr.ojektion einer zu sortierenden Frucht;

Fig.11 ein vertikaler Schnitt einer in Kombination mit den Messeinheiten von Fig. 9 und 10 zu verwendenden Unterlage;

Fig.12 und 13 Darstellungen verschiedener Betriebsphasen der Unterlage nach Fig.11 im Entladebereich;

Fig.14 ein zweites Ausführungsbeispiel des Aufbaus der Unterlage;

Fig.15 und 16 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einer in mehrere Mulden od. dgl. unterteilten Unterlage in verschiedenen Phasen des Kippvorgangs;

Fig.17 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Unterlage mit unterteilter Entladeseite;

Fig.18 einen Aufbau einer Färb- und Fehlermesseinrichtung;

Fig.19 eine perspektivische Ansicht des Äusseren eines IQ-Analysators;

Fig.20 eine Seitenansicht eines Messgeräts zum Bestimmen der äusseren Erscheinung der Oberseite einer Frucht;

Fig.21 den Aufbau einer Gesamteinrichtung kombiniert aus einer Messeinheit zum Erfassen der Vertikalprojektion, einer elektronischen Wägeeinheit und einer Messeinheit zum Erfassen der Horizontalprojektion; und

Fig.22 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemässen Sortiersystems.

Die Fig. 7 usw. zeigen ein Förderband 1 zum Sortieren von Früchten, eine Förderkette bzw. Förderketten 2 und Aufnahmevorrichtungen bzw. Unterlagen 3 für die Einzel aufnahme zu sortierender Früchte. Die Unterlage 3 kann in verschiedener Ausführung vorliegen. Die Zahl der Förderketten 2 hängt von der Form der Unterlagen 3 ab. Beispielsweise können je eine Förderkette 2 am linken und rechten Rand oder eine oder zwei Ketten unterhalb des mittleren Teils des Förderbandes jeweils entsprechend der Form und Unterlage 3 vorgesehen werden. Unterhalb des Transportwegs der Unterlage 3 wird eine elektronische Wägeeinheit 4 so angeordnet, dass sie mit der Unterseite der Unterlage 3 zum Bestimmen des Gewichts eines zu sortierenden Gegenstandes bzw. einer Frucht in Berührung kommen kann. Als elektronische Wägeeinheit 4 können eine Waage mit Kraftvergleich, eine Druckmessdose od. dgl. eingesetzt werden. Oberhalb des Transportwegs der Unterlage 3 wird eine Messeinheit 5 zum Bestimmen der Vertikalprojektion, vorzugsweise eine Zeilenmesskamera 5a, nach unten gerichtet so angeordnet, dass sie die Oberseite der Unterlage mit darauf liegender Frucht im Blickfeld hat. Gemäss Fig. 21 kann die Messeinheit 5 demselben Punkt des

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Förderbandes 1 wie die Messeinheit 4 zugeordnet werden. An einer Seite des Transportwegs der Unterlage 3 wird eine Messeinheit 6 zum Bestimmen der Horizontalprojektion (Fig.10) so angeordnet, dass sie etwa parallel zur mittleren Oberfläche der flachen Unterlage 3 gerichtet ist und die zu sortierende Frucht im Blickfeld hat. Die flache Oberfläche der Unterlage 3 steht senkrecht zu der Leitschiene d'es Förderers.

Der Unterlage 3 werden an vorgegebenen Punkten Ausstossvorrichtungen 7 zugeordnet, die dazu dienen, die Unterlage 3 zu kippen. Den Ausstossvorrichtungen 7 werden Früchteaufnahmebehälter 8 zugeordnet. Um jeder Sortierklasse mehrere Ausstossvorrichtungen 7 zuzuordnen und dadurch eine hohe Sortiergeschwindigkeit zu ermöglichen, werden mehr Ausstossvorrichtungen 7 vorgesehen als Grade und Werte zu klassieren sind. Durch mehrere Ausstossvorrichtungen 7 können daher mehrere Früchte eine nach der anderen Aufnahmebehältern 8 zugeführt werden, die den am häufigsten vorkommenden Klassen entsprechen und denen sonst eine grössere Zahl von Arbeitern zuzuteilen war.

Zu der Vorrichtung gehört ein Rechner 9, der eine Speicherschaltung zum Vorwählen von Klassierwerten für Gewicht und Form enthält. Der Rechner vergleicht ein Gewichtssignal aus der elektronischen Wägeeinheit und ein Formsignal aus einer Form-Messeinheit mit dem jeweiligen Bezugswert, um einen anwendbaren Rang für die jeweilige Frucht zu erhalten. Der Rechner verschiebt ferner synchron mit dem Förderband 1 ein Ausstossignal von einer Ausstossvorrichtung 7 zu einer passenden Ausstossvorrichtung. Der Rechner 9 kann auch für eine Datenverarbeitung dahingehend ausgelegt werden, dass die Zahl der in jeden Grad und Rang eingeordneten Früchte gezählt wird.

In einer weiteren Ausgestaltung kann es günstig sein, eine Fernsehkamera vorzusehen, die mit einer Färb- und Fehler— prüfvorrichtung IO ausgestattet ist. Außerdem kann ein IQ-Analysator 11 (Fig. lü, 21) zum Messen des Zuckergehaltes und des Säuregrades der Frucht eingesetzt v/erden. Schliesslich kann eine Oberflächenprüfvorrichtung 12 zum Untersuchen der äusseren Erscheinung der Oberseite der Frucht vorgesehen werden. Der Einsatz der Färb- und Fehlerprüfvorrichtung 10, des IQ-Analysators 11 und der Oberf lächenprüfvorrichtung 12 ist im Rahmen der Erfindung nicht unbedingt erforderlich. Diese Vorrichtungen können je nach Bedarf verwendet oder weggelassen werden.

Im einzelnen sei darauf hingewiesen, dass der Körper 13 der Unterlage 3 nicht fest sondern lose auf den Tragelemeucen 14 der Förderkette 2 so angeordnet ist, dass er nach Art des Schwimmens etwas auf und ab, vor und zurück sowie nach links und rechts zu bewegen ist. Wenn die untere Gleitfläche 15 des Körpers 13 über ein zum Erfassen des Gewichts dienendes Gleitmessrad 16 der elektronischen Wägeeinheit 4 gleitet, wird der Körper 13 der Unterlage 3 etwas angehoben. In diesem Zustand wird eine vertikale Seitenwand des Körpers 13 mit Hilfe von drehbar auf einer Welle befestigten Schieberollen 17 vorwärtsgestossen, so dass eine vertikal wirkende Kraft mit Hilfe der elektronischen Wägeeinheit 4 genau zu messen ist.

Nach Fig. 9 bis 13 besitzt die Unterlage 3 eine Mulde 19 auf dem Körper 13. Der Körper 13 wird mit Hilfe eines Mitnehmers 20 des jeweiligen kippbar angeordneten Tragelements 14 in seiner horizontalen Lage gehalten. Auf dem TrageIe-

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ment 14 wird ausserdem ein Ausrückhebel 21 vorgesehen, der dazu dient, die Mulde 19 zusammen mit dem Körper 13 so zu kippen, dass die zu sortierende Frucht 23 sanft zur Seite rollen kann, wenn ein Nocken 22 der Ausstossvorrichtung 7 mit dem Ausrückhebel 21 in Berührung kommt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Unterlage wird anhand der Fig. 14 bis 17 erläutert. In diesem Fall wird die Mulde 19 kippbar relativ zum Unterlagen-Körper 13 angeordnet. Der Körper 13 wird mit einem Mitnehmer 20 ausgestattet und nicht kippbar befestigt. In diesem Falle kann die Mulde 19 in eine Vielzahl von Einzelmulden aufgeteilt werden. Übrigens kann das Tragelement 14 in diesem Ausführungsbeispiel ebenso wie vorher angeordnet werden.

Anders als bei Mulden oder Körben herkömmlicher Vorrichtungen zum Sortieren nach dem Gewicht, wird die vorliegende Mulde 19 auf der Oberseite so ausgebildet, dass sie Licht absorbiert (nicht reflektiert), derart, dass eine darauf liegende Frucht deutlich von der Muldenoberfläche zu unterscheiden ist. Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Mulde besteht darin, dass sie eine, sehr flache Tellerform besitzt, um zu erreichen, dass die äussere Erscheinungsform der zu sortierenden Frucht 23 sowohl von oben als auch von der Seite her zu beobachten ist.

Die Unterlage 3 besitzt entweder eine Mulde 19 auf einem Körper 13 oder mehrere ungeteilte Einzelmulden auf jedem Körper 13, wobei jeder der unterteilten Mulden ein gesonderter Mitnehmer 20 zugeordnet wird. Im Falle der unterteilten Mulden werden die auf jeder der Einzelmulden liegenden

Früchte einzeln durch Kippen eine nach der anderen beginnend mit der ersten Einzelmulde entladen, derart, dass jede Frucht sanft und ohne Gewaltanwendung zu entladen ist. Die Oberseite jeder Wanne kann mit einem weichen elastischen Material abgedeckt werden, beispielsweise ist ein nach Art künstlichen Rasens ausgerüstetes Material mit aufrecht stehendem Flor geeignet, die Frucht in stabiler Lage zu halten und sie zugleich vor einer Beschädigung zu schützen. Mit im wesentlichen denselben Vorteilen kann das weiche elastische Material auch nach Art eines Luftkissens ausgebildet werden.

In der Frucht-Ausstosszone kann die Mulde 19 gekippt werden, indem der Nocken 22 momentan mit dem Ausrückhebel 21 in Kontakt gebracht wird. Die Frucht kann daher ohne Schwierigkeit entladen bzw. ausgestossen werden.

In herkömmlichen Vorrichtungen wird der die Frucht aufnehmende Korb so angeordnet, daß er beim Vorbeigleiten an einem Nocken oder einer Führung gekippt wird. Hierzu werden ein Hebel, ein Stift oder eine vom Boden oder aus der Seite des Korbs vorspringende Rolle vorgesehen. Die bekannten Einrichtungen machen daher " Schwierigkeiten in der Entladungszone. Diese Probleme werden durch die Erfindung überwunden. Da überdies das Kippen durch eine einfache Berührung - wie oben beschrieben - sofort auszuführen ist, können die Geschwindigkeit des Förderers und damit die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung erhöht werden.

Die Klassierzone kann ferner mit einer Färb- und Fehlerprüfvorrichtung 10 ausgestattet werden, zu welcher wenigstens zwei als Sensoren für wenigstens zwei Blickrichtungen auf die Frucht angeordnete Kameras gehören. Der Farbgrad

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der Frucht wird in einem Farbgradrechner A mit für den Grad vorgegebenen Klassen verglichen. Der Gradrechner A liefert dann den für die jeweilig untersuchte Frucht geltenden Farbgrad. Bei der Fehlerprüfung erfassen dieselben Sensoren jeden Farbbereich oder entfärbten Bereich, der von einer vorgegebenen eigenen Hautfarbe der Frucht abweicht, und vergleichen die Größe des fehlfarbenen Bereichs mit den vorgegebenen Gradklassen, um eine Einordnung der Einzelfrucht nach Fehlergraden zu erhalten.

Die Grossen der Fehler können in verschiedene Klassen eingeordnet werden, fehlerbehaftete Früchte können aber auch grundsätzlich als Ausschuss behandelt werden.

Der Reifegrad, der die Süsse und Säure umfaßt, wird mit Hilfe des IQ-Analysators 11 gemessen. Der Wert Δ OD der Differenz der optischen Dichten (Differenz im geforderten Absorptionsvermögen), der die Reife jeder Fruchtart anzeigt , wird mit vorgegebenen Werten einer Gradklassifizierung in einem Reifegradrechner B verglichen, um den im Einzelfall geltenden Grad der Reife zu bestimmen.

Die Art der Untersuchung der äusseren Erscheinung hängt von der jeweilig zu behandelnden Fruchtsorte ab. Bei Äpfeln beispielsweise wird der Blütenrest auf der Oberseite der Frucht geprüft. Entsprechende Modellklassen werden gebildet und in den Speicher eines Gradrechners C zum Vergleich der beobachteten Ergebnisse eingegeben. Ein Apfel mit offenem und gespaltenem Kelchring im Blütenrest wird als süss, Honig enthaltend, beurteilt, während ein Apfel mit geschlossenem und geschrumpftem Kelchring als nicht süss sondern

herbe einzuordnen ist. Durch einen solchen Vergleich kann also eine brauchbare Klassifizierung für den Apfel geschaffen werden·

Bei Pfirsichen v:ird die Stielseite und nicht die Oberseite untersucht. Hierzu werden in den Speicher Klassiermuster folgender Art eingegeben: Ein Pfirsich mit einem Loch in der Delle seiner Stielseite wird mit dem niedrigsten Grad bewertet, da er einen gespalteten Stein enthält. Ein Pfirsich mit symmetrischer Rundüng an beiden Seiten seiner Nahtlinie wird einem höheren Grad zugerechnet, während ein Pfirsich mit unsymmetrischer Rundung an der Nahtlinie zu einem niedrigeren Grad gehört. Durch Vergleich der Ergebnisse der vorgenannten Untersuchung mit Klassenmustern ergibt sich auf dieselbe Weise wie im Fall von Äpfeln eine brauchbare Klassifizierung,

Ein Gradsignal, das dem niedrigsten Untersuchungsergebnis aus den verschiedenen Prüfungen entspricht, wird dem Rechner 9 als der der Gesamtbeurteilung entsprechende Sortiergrad zugeführt. Die Früchte werden daraufhin aufgrund dieses Gradsignals sortiert.

Ein Beispiel der Ranguntersuchung wird in der beiliegenden Tabelle erläutert»

Erfindungsgemäß soll jede der zur Aufnahme einer Frucht vorgesehenen Vorrichtungen relativ zu einem Sortierförderband so angeordnet werden, daß es etwas vor und zurück, auf und ab sowie nach links und rechts relativ zu den Förderketten zu bewegen ist. Eine flache, die jeweilige Frucht

aufnehmende Mulde soll seitwärts schwenkbar auf dem oberen Teil des Körpers der Früchteunterlage befestigt werden. Letztere kann mit Hilfe eines Mitnehmers horizontal gehalten werden. Die Unterlage wird also vorzugsweise so angeordnet, daß die Mulde allein durch Berühren eines Ausrückhebels zu kippen ist.

Zum Messen des Gewichts der Frucht wird vorzugsweise eine
elektronische Wägeeinheit vorgesehen. Zugleich mit der Gewichtsmessung können die Breite und Länge in der horizontalen Ebene der Frucht sowie die Höhe mit Hilfe der entsprechenden Formmesseinrichtungen erfasst werden. In herkömmlichen Sortiervorrichtungen werden gesonderte Mittel zum Bestimmen der Form und des Gewichts in Abhängigkeit von der zu sortierenden Fruchtart benötigt. Demgegenüber können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung viele verschiedene Arten von Obst- und Gemüsefrüchten mit ein und derselben Einheit sortiert werden. Die erfindungsgemäße Sortiereinrichtung bringt daher erhebliche wirtschaftliche Vorteile.

Da die Ausstoßeinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch einfaches Berühren zu betätigen ist, können viele Ausstoßeinheiten innerhalb eines kurzer gegenseitiger Abstände einer Früchteunterlage zugeordnet werden. Ein relativ wenig benutzten Klassen zugeordneter Abschnitt kann kürzer gemacht werden als ein Abschnitt mit Klassen, auf die sehr viele Früchte entfallen. Dieser Vorteil erlaubt es nicht nur unnötigen Raumbedarf einzusparen, sondern ermöglicht es auch, die Sammelzonen für die Früchte so vorteilhaft aufzuteilen, daß die Einzelfrucht mit weniger Wahrscheinlichkeit beschädigt wird.

Erfindungsgemäß kann die Klassiervorrichtung auch vor der Einrichtung zum Bewerten des Rangs nach Größe und Gewicht Messmittel zum Bewerten des Grades abhängig von der Gesamterscheinung, wie Farbe, Fehler und Reifegrad, enthalten. Ein für den Gecamtgrad repräsentatives Gradsignal, welches die zusammengefassten Untersuchungsergebnisse dieser Messeinheiten umfasst, wird der nachgeschalteten den Rang entsprechend Form und Gewicht bestimmenden Vorrichtung zugeführt, derart, daß. das Sortieren nach Grad und Rang automatisch erfolgt» Durch das automatische Sortieren wird nicht nur Arbeitsaufwand eingespart sondern es werden auch Ungleichheiten in der Qualität der Klassierung beseitigt und so das gute Ansehen des Lieferanten auf dem Markt gesichert.

Das erfindungsgemäße automatische Sortieren nach dem Grad setzt den Hersteller in die Lage, Qualitätsnormen vorzugeben, die den speziellen Erfordernissen des jeweiligen Markts gerecht werden.

Da die Messungen nach Grad (Farbe, Fehler, Reifegrad usw.) und Rang (Form und Gewicht) ausgeführt werden, während sich der jeweilige zu sortierende Gegenstand auf einer einzigen Unterlage befindet, kann die Sortierapparatur mit auf der Unterlage befindlichem Gegenstand fehlerfrei mit voller Kapazität und Leistung betrieben werden. Die Produktivität herkömmlicher Apparate, die etwa 50 bis 60 % beträgt, kann daher bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung stark angehoben werden.

Merkmal	Klassierung des Grades	^A0D	ausgezeichnet	sehr gut	gut	befriedigenc	I
Farbe	der Farbe der Reife	der Form und Rundung des Blütenrestes und des Öffnungsgrades des Kelch rings verarbeitet als Bild und verglichen mit gespeicherten' Gradmustern
Fehler	der Größe eines falsch- farbenen Bereichs
IO	der Differenz im
	Absorptionsvermögen					stimmt mit keinem der Muster der Noten "aus gezeichnet" , "sehr gut" oder "gut" überein

Erschei nungs bild

			% und mehr
% und mehr	% und mehr	% und mehr
0


I I

			2 mm und mehr
		ρ mm und mehr
	ρ mm und mehr

I			Ί I
		Γ

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stimmt mit vielen Mu stern der Note "ausgezeich net" über ein	•


stimmt mit vielen Mu stern der Note "sehr gut" über ein	stimmt mit vielen Mu stern der Note "gut" überein

Das niedrigste der Untersuchungsergebnisse für die obigen Merkmale wird
als der für den zu sortierenden Gegenstand maßgebliche Grad verwendet.

Claims

Dr.-lng. Reimar

■--"Dipl.-l-ng;'Klaus Bergen

Wilhelm-Tell-Str. 14 4OOO Düsseldorf 1 Telefon 397O SB Patentanwälte

20.JuIi 1983 35 086 K

KABUSHIKI KAISHA MAKI SEISAKUSHO, 630, Sasagase-cho,

Haniamatsu-shi, Shizuoka-ken, Japan

"Verfahren zum Sortieren von Gegenständen und Vorrichtung
zum Durchführen des Verfahrens"

Patentansprüche:

^IJ Verfahren zum Sortieren von Gegenständen, wie Obst- und Gemüsefruchten, verschiedener, eine Sphäroidform, eine Kugelform und eine nicht kugelige Form sowie eine unbestimmte Gestalt umfassender Form, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensstufen:

a) Fördern der Gegenstände einer nach dem anderen auf eine Unterlage;

b) Messen der Vertikal- und Horizontalprojektion sowie des Gewichts der Gegenstände;

c) Vergleichen der Meßergebnisse mit entsprechenden, vorgegebenen Klassierwerten;

d) Einordnen der Gegenstände in einen Rang unter Bewertung ihrer Vertikal- oder Horizontalprojektion oder ihres Gewichts; und

e) Ausstoßen (Entladen) eines oder mehrerer der Gegenstände in Aufnahmebehälter entsprechend dem Rang der Einordnung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßergebnisse der Vertikal- und Horizontalprojektion in der Kombination ausgewertet werden, und daß der Rang-Einordnung der zu sortierenden Gegenstände entweder der größere oder der kleinere Wert der Messergebnisse oder ein durch Division der Summe der Werte erhaltener Mittelwert zugrundegelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rang-Einordnungsergebnis entsprechend der Form und das zugehörige Einordnungsergebnis entsprechend dem Gewicht miteinander verglichen werden und daß entweder zum höheren Wert oder zum niedrigeren Wert der Rang-Einordnung sortiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die einzelnen Gegenstände unter Zugrundelegen des Ergebnisses der Einordnung nach Gewicht gezählt und entsprechend dem Ergebnis der Rang-Einordnung nach der Form sortiert sowie ausgestoßen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ergebnis der Rang-Einordnung nach der Form und das entsprechende der Einordnung nach Gewicht miteinander verglichen werden und daß ein Gegenstand mit einer einen vorbestimmten Wert überschreitenden Größe in den Abfall aussortiert wird, derart, daß nur Gegenstände innerhalb der normalen Größe/Gewicht-Klassifizierung sortiert und in die Klassenbehälter eingebracht werden.

6. Verfahren zum Sortieren von Obst- und Gemüsefrüchten, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

a) daß Farbe und Fehler des zu sortierenden Gegenstandes aas mehreren Richtungen mit Hilfe kontaktloser Sensoren während des Weiterförderns auf einer Unterlage geprüft werden;

b) daß ein IQ-Analysator zum Messen des Zuckergehalts, des Säuregehalts sowie des Reifegrades und eine Oberflächenprüfvorrichtung für das allgemeine qualitätsbestimmende Äußere des zu sortierenden Gegenstandes zum Prüfen des Oberteils, insbesondere
Blütenbereichs, oder des Frucht-Stielbereichs des Gegenstandes eingesetzt werden;

c) daß die Prüfergebnisse nach vier Merkmalen, nämlich Farbe, Fehler, IQ und Aussehen, in mindestens zwei Grade klassiert werden;

d) daß jeder unterschiedliche Ergebnisse in den vier Merkmalen aufweisende Gegenstand nach einer die Gesamtqualität berücksichtigenden Formel für einen Gesamtgrad eingeordnet wird; und

e) daß ein Rechner mit einem dem Gesamtgrad entsprechenden Gradsignal zum Einordnen des Gegenstandes in einen Rang für die Größe oder das Gewicht unter Berücksichtigung des Grades beaufschlagt wird.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß von den vier Merkmalen der Gradprüfung, die IQ-Meßgröße als maßgeblich und die übrigen Meßgrößen als untergeordnet behandelt werden; und daß die IQ-Meßgröße mit größerem Gewicht in das Gesamtgradsignal als die übrigen Meßgrößen eingebracht wird.

Vorrichtung zum Sortieren von Gegenständen, wie Obst- und Gemüsefruchten, verschiedener Form gekennzeichnet durch

a) ein Kettenförderband (t);

b) Unterlagen (3) in vorbestimmten Abständen relativ zu dem Kettenförderband (1) wobei jede Unterlage (3) seitwärts zu kippen angeordnet und mit Hilfe eines Mitnehmers (20) in einer horizontalen Lage zu halten ist, der Körper (13) der Unterlage (3) auf und ab, vor und zurück sowie nach links und rechts bewegbar lose auf der Förderkette (2) des Bandes (1) nach Art dec Schwimmens gelagert ist;

c) eine einem Teil der Förderkette (2) zugeordnete Meßzone mit verschiedenen Meßeinheiten, insbesondere zum Auswählen eines verwertbaren Rangs der Einordnung; und

d) eine Ausstoßvorrichtung (7) mit Mitteln zum Kippen der Unterlage (3) durch Berühren eines daran vorgesehenen Ausrückhebels (21), wobei eine oder mehr als zwei Einheiten der Ausstoßvorrichtung (7) in kurzen Abständen für jeden der Aufnahmebehälter (8) in einer Obst- und Gemüseverteilzone entsprechend der Behältergröße angeordnet sind, so daß der zu sortierende Gegenstand gestreut auszustoßen ist.

ο Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet_s daß die Unterlage (3) mehrere getrennte Einzelaufnahmen, insbesondere Mulden, besitzt, daß jede der Einzelaufnahmen mit einem diese in horizontaler Stellung haltenden Mitnehmer (20) zusammenwirkt; und daß die Einzelaufnahmen der Unterlage (3) unabhängig voneinander su kippen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn ze !eignet, daß die Meßzone eine Formmeßeinheit zum Einordnen in einen Rang und eine Gewichtsmesseinheit enthält und daß Mittel zum Sortieren nach Form und Gewicht entweder-

getrennt oder in Kombination oder in gemischter Weise vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche S bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzone Mittel zum kontaktlosen Sortieren entsprechend dem Grad des zu sortierenden Gegenstandes (23)aufweist, daß diese Sortiermittel eine Färb- und Fehlermesseinheit (10), einen IQ-Analysator (11) und eine Oberflächenprüfvorrichtu.ng (12) enthalten und daß der Apparat zum Sortieren des Gegenstandes nach Grad und Rang ausgelegt ist.