DE3490661C2 - Optisches Verfahren zum Fruchtsortieren nach Fruchtqualit{t und Vorrichtung zur Durchf}hrung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Verfahren zum Fruchtsortieren nach Fruchtqualität gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie in landwirtschaftlichen Produktionsbetrieben oder im Handel zur Sortierung von Obst, Gemüse, Wurzel- und Knollenfrüchten nach Qualität, nach der Ernte und vor der Saat, vorzugsweise von Kartoffeln, sowie in Lagerräumen für Früchte und Gemüse bei deren Einlagerung und vor deren Auslieferung Anwendung finden. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Bei bekannten optischen Verfahren zum Fruchtsortieren nach Fruchtqualität geschieht eine Beleuchtung von sich fortschreitend bewegenden Früchten mit einem Lichtstrom zusammengesetzten Spektralgehalts, eine Messung des Reflexionslichtstroms in Spektralbereichen, eine Signalerkennung nach den Ergebnissen eines Vergleiches und die Ansteuerung eines Stellwerks, das die Früchte in verschiedene Behälter entsprechend ihrer Qualität leitet.

Ein derartiges, aus der US-PS 38 54 586 bekanntes Verfahren dient zum Sortieren von Tabakblättern. Nach der Zuführung der Tabakblätter durch einen Bandförderer findet während ihrer linearen Verschiebung unter einem optoelektronischen Geber eine Messung des Reflexionslichtstroms statt. Die Auswertung der Meßsignale erfolgt an Hand von linearen Trennungsgrenzen in Erkennungsgeräten unter Benutzung der ersten Umwandlungsstufe für Fotosignale. Dieses Verfahren ist aber wenig empfindlich für eine differenzierte Fruchtsortierung nach Qualität.

Aus der US-PS 40 95 696 ist eine Einrichtung bekannt, bei der die Früchte über einen Bandförderer zum Kontrollbereich gelangen und sich in freiem Fall durch diesen bewegen. Die Qualitätskontrolle geschieht durch ein optoelektronisches System, das die Reflexionslichtströme der Wellenlängen von 660, 800 und 990 nm mit Hilfe von Fotoempfängern mißt. Aus einem paarweisen Vergleich der Meßsignale werden Ansteuersignale für ein Stellwerk abgeleitet.

Diese Einrichtung ist zum Tomatensortieren nach Farbe geeignet und gegen Änderungen der biologischen Struktur der Früchte bei einem Krankheitsbefall der letzteren wegen der Ausnutzung der Wellenlängen des sichtbaren Spektralbereichs als Arbeitswellenlängen unempfindlich.

Die Fruchtfläche wird lediglich von der Seite kontrolliert, die dem optoelektronischen Abtastsystem zugekehrt ist, das den durch den gesamten sichtbaren Abschnitt reflektierten Strom mißt. Infolgedessen wird nicht die Güte der gesamten Frucht erfaßt. Außerdem fällt das Spektrum eines von einer kleinformatigen Befallstelle auf dieser Fläche reflektierten Stroms mit dem Spektrum von der Gesamtfläche, die eine andere Güte aufweist, zusammen und geht dabei unter.

Die Erkennung der Früchte nach dem Reflexionslichtstrom erfolgt durch dessen Spektralzerlegung im sichtbaren Spektralbereich. Dadurch werden Früchte nicht erfaßt, die sich durch einen Krankheitsbefall geändert haben. Außerdem gestattet der angewandte Verarbeitungsalgorithums für die Meßsignale vom Spektrum des reflektierten Stroms, welcher auf einem paarweisen Signalvergleich durch ein Entscheidungselement aufbaut, eine gleichzeitige Klassifikation der Früchte nur in zwei Klassen "brauchbar" und "unbrauchbar". Wenn die Fehlererkennung genauer sein soll, ist es notwendig, eine Reihe von gleichartigen optoelektronischen Systemen und Stellwerken einzusetzen, was den Sortiervorgang und die Anlage komplizierter macht.

Ein optisches Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, also ein optisches Verfahren zum Fruchtsortieren nach Fruchtqualität, bei dem die fortschreitend bewegten und dabei in Drehung versetzten Früchte durch einen Lichtstrom mit mehreren spektralen Komponenten beleuchtet werden und der von den Früchten reflektierte Lichtstrom zeilenweise quer zur Bewegung der Früchte und längs derselben abgetastet und in wenigstens drei Spektralbereiche zerlegt wird, und aufeinanderfolgend in elektrische Signale umgewandelt und einem Stellwerk zugeführt wird, welches die Früchte entsprechend ihrer Qualität in verschiedene Behälter leitet, ist aus der US-PS 43 08 959 bekannt.

Auch bei diesem Verfahren findet eine nur einmalige Abtastung statt. Bei der Signalverarbeitung findet eine Verhältnisbildung der erfaßten Spektralkomponenten und ein Vergleich mit einem Referenzstandard statt, der als Ergebnis nur eine Einteilung in ausreichende und nicht ausreichende Qualität ohne weitere Differenzierung ergibt. Wegen der nur einmaligen Abtastung können einzelne Oberflächenstellen der Erfassung entgehen, so daß die Sicherheit der Entdeckung von Qualitätsmängeln beeinträchtigt sein kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fruchtsortieren nach Fruchtqualität zu schaffen, mit denen eine höhere Genauigkeit der Erkennung von Qualitätsmängeln, auch der Art dieser Mängel, sowie von Fremdkörpern erzielt wird. Dadurch soll eine hohe Sortierproduktivität erreicht werden.

Ausgehend von der vorstehend betrachteten Ausbildung wird die bezüglich des Verfahrens gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß nach einer ersten Abtastung der genannten Art eine zeitlich nachfolgende, zusätzliche gleichartige Abtastung der Früchte stattfindet, wobei für jede Abtastung aus den erhaltenen Signalamplituden fortlaufend Differenzen gebildet werden und die Differenzsignale der früheren Abtastung durch zeitliche Verzögerung gemeinsam mit den Differenzsignalen der späteren Abtastung zur Gewinnung eines die Qualität der Frucht darstellenden Signals verarbeitet werden, das dem Stellwerk zugeführt wird.

Durch diese doppelte Abtastung und zeitliche Zusammenführung der erhaltenen Signale sowie deren Verarbeitung wird eine exakte, differenzierte und lückenlose Gütekontrolle der gesamten Fruchtfläche ermöglicht.

Zweckmäßigerweise wird der Lichtstrom in vier Spektralbereiche der Wellenlängen 890, 990, 1100, 1200 nm bei einer Bandbreite von nicht über ±200 nm zerlegt. Dadurch ergibt sich eine hohe Zuverlässigkeit, die Früchte nach den Arten der sie befallenden Krankheiten zu unterscheiden.

Die bezüglich der Vorrichtung gestellte Aufgabe wird gelöst mit Hilfe einer Vorrichtung mit einem Bunker, einer Fördereinrichtung für die Früchte, einem Stellwerk, einer Lichtquelle zusammengesetzten Spektralgehalts und mit einem Erkennungsgerät aus einer Abtast- und Verteilungseinheit für den reflektierten Lichtstrom, je einen Fotoempfänger und Verstärker aufweisenden Umwandlungseinheiten zur Umwandlung des reflektierten Lichtstroms in ein elektrisches Signal und aus algorithmischen Vergleichseinheiten der Signale, wobei diese Vergleichseinheiten über Schwellwertglieder mit dem Stellwerk verbunden sind, und wobei die Abtast- und Verteileinheit für den reflektierten Lichtstrom eine Optik, eine Abtastvorrichtung, einen Lichtstromverteiler und Lichtfilter besitzt, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Abtast- und Verteileinheit, wobei die Abtastvorrichtung Lichtleiter, eine Elektromagnetspule und eine Metallplatte enthält, deren unteres Ende mit einem Magnetschuh versehen ist, der mit der Elektromagnetspule zusammenwirkt, während deren oberes Ende auf einer Schwingachse starr befestigt ist, die mit dem Antrieb der Fördereinrichtung der Früchte kinematisch verbunden ist, und wobei der untere Teile der Lichtleiter in der Bildebene der Optik liegt und an der Metallplatte befestigt ist, während die oberen Enden der Lichtleiter in Austrittsbündel mit gleicher Lichtfaserzahl entsprechend deren schachbrettförmiger Anordnung im unteren Teil des Lichtleiters geteilt sind und Fotoempfänger beaufschlagen.

Eine solche Ausbildung der Sortiervorrichtung ermöglicht eine Erhöhung der räumlichen Auflösung bei einem hohen Ausnutzungskoeffizienten für den Lichtstrom, was es seinerseits gestattet, Befallstellen kleiner geometrischer Abmessungen auszumachen. Hierbei gewährleistet die zusätzliche Abtastvorrichtung eine vollständige Erfassung der gesamten Fruchtoberfläche, während der Einsatz der algorithmischen Vergleichseinheiten mit mehrstufiger Erkennung eine gleichzeitige Klassierung der Früchte in mehrere Klassen nach Krankheitsarten sichert.

Es ist zweckmäßig, in jede Abtast- und Verteilungseinheit für den reflektierten Lichtstrom eine Staubschutzanordnung für die Optik einzubauen, zu der ein Luftfilter, Luftbohrungen und eine unter dem Eintrittsfenster der Optik angeordnete Überdruckkammer gehören. Dies verhindert Verschmutzungen der Optik und gewährleistet gleichbleibende Qualität des Sortierens.

Zweckmäßigerweise ist die Fördereinrichtung der Früchte in Form eines Rollenförderers ausgebildet, wobei die Förderrollen an ihren Enden abgestufte Bünde sich verkleinernden Durchmessers aufweisen, welche mit seitlichen Abrollschienen in der Weise zusammenwirken, daß sie zur Bewirkung eines Drehantriebs der Förderrollen und damit eines Drehens der Früchte auf diesen abrollen.

Die zeitliche Verzögerung der früheren Abtastung geschieht zweckmäßigerweise mittels eines Verzögerungsglieds aus Schieberegistern und einem Dechiffrator, die miteinander elektrisch verbunden und mit den Abtast- und Verteilungseinheiten für den reflektierten Lichtstrom gekoppelt sind. Dabei ist ein Bildzähler aus einem optischen Element und einem Impulsformer mit seinem Eingang mit der Abtastvorrichtung und seinem Ausgang mit dem Verzögerungsglied verbunden. Dies sichert eine Erhöhung der Genauigkeit bei der Erkennung von kleinformatigen Befallstellen bei hoher Leistung.

Es ist zweckmäßig, wenn die Abtastvorrichtung einen Mikroschalter und einen mit diesem zusammenwirkenden Nocken aufweist, der mit dem Antrieb der Fördereinrichtung für Früchte kinematisch verbunden ist und den Mikroschalter beim Aufenthalt einer Förderrolle im Wirkungsbereich der Optik schließt, wobei in die Verbindung zwischen den Schwellenwertgliedern und dem Stellwerk Speicherzellen in Reihe geschaltet sind, die an den Mikroschalter über eine Signalübertragungseinrichtung angeschlossen sind und wobei die Zahl der Zellen ein Vielfaches des Verhältnisses der Dauer des Aufenthalts der Frucht im Raum zwischen dem Kontrollbereich und dem Stellwerk zur Kontrollzeit für die Frucht selbst beträgt.

Die Verwendung dieser Elemente gewährleistet eine aufeinanderfolgende Auflösung der Stellwerke beim Eintreffen eines Befehls für die Entfernung der Früchte synchron zur Abtastung, was ein Sortieren der Früchte durch eine Einrichtung in mehrere Klassen sicherstellt. Das Stellwerk hat zweckmäßigerweise folgende Teile: Zwei auf der Antriebswelle des Rollenförderers angeordnete Scheiben mit abgefederten Stößeln mit Anschlägen, die zum Durchtritt durch die Spalte zwischen den Förderrollen eingerichtet sind, eine Weiche mit einem sie betätigenden, an die Schwellenwertglieder angeschlossenen Weichenantrieb, wobei die eine Scheibe drehbar angeordnet ist und Radialbohrungen mit Schlitzen aufweist, in denen die Stößel untergebracht sind, und die zweite Scheibe fest angeordnet ist und zwei mit den Anschlägen der Stößel zusammenwirkende Führungen besitzt, von denen eine Innenführung als offener Kreis und eine Außenführung als Teile einer Spirale ausgebildet ist, die verschiedene Radien mit einer Ansprechschwelle aufweisen, die durch die anliegenden Abschnitte dieser Teile auf einer abfallenden Strecke des Förderers gebildet und von der in einem einer Summe von Schrittlängen der Förderrollen von der Ansprechschwelle bis zum Wirkungsbereich des Abtastelements gleichen Abstand die Weiche angeordnet ist.

Solch eine konstruktive Ausführung des Stellwerks sichert eine exakte Entfernung der Früchte mit Befallstellen und erhöht die Sortiergenauigkeit.

Zweckmäßig ist, die Förderrollen profiliert mit einer Rillentiefe von 0,1 bis 0,3 ihres Durchmessers auszuführen und unter Führungen anzuordnen, die eine Führungsbahn bilden, die mindestens einen zickzackförmigen Abschnitt enthält, dessen Länge 1,5 bis 2 Schrittlängen der Förderrollen beträgt, und der durch elastische Platten gebildet ist, die zum Ende der Führungsbahn geneigt angeordnet sind. Dies bedingt die Genauigkeit der stückweisen Zuführung der Früchte zum Abtastbereich, einen hohen Füllungsrad für die Zellen des Rollenförderers, eine Leistungssteigerung und die Fehlerbeseitigung beim Sortieren.

Schließlich kann parallel zu den Förderrollen die Achse eines geneigten Bunkerbodens angeordnet sein, der aus mindestens zwei abgefederten Platten gebildet ist, deren eine länger als die andere um eine halbe Schrittlänge der Förderrollen ist, wobei sich die gegeneinander versetzten Enden dieser Platten auf die Förderrollen stützen. Dies sichert eine gleichmäßige Zuführung der Früchte zum Rollenförderer, d. h. eine Erhöhung des Grades der Füllung des letzteren mit den Früchten, also eine Leistungssteigerung.

Die Erfindung wird nachstehend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine optische Sortiervorrichtung;

Fig. 2 schematisch den Abtastvorgang;

Fig. 3 den Verlauf der Abtastspur;

Fig. 4 ein Strukturschaltbild eines optoelektronischen Systems der Vorrichtung;

Fig. 5 mittlere statistische Kennlinien von Reflexionsspektren der zu kontrollierenden Früchte;

Fig. 6 eine Prinzipschaltung des optoelektronischen Systems der Vorrichtung;

Fig. 7 eine mögliche Bauart des optoelektronischen Systems;

Fig. 8, 9, 10, 11, 12 Diagramme von Signalverläufen zur Erläuterung der richtigen Erkennung der zu kontrollierenden Früchte;

Fig. 13 eine Bauart des optoelektronischen Systems mit einer Parallel-Abtastvorrichtung;

Fig. 14 eine elektrische Prinzipschaltung der zweikanaligen Signalverarbeitung mit Verzögerung;

Fig. 15 ein Schema zur elektrischen Synchronisierung der Arbeit eines Stellwerks mit dem optoelektronischen System;

Fig. 16 die Scheiben des Stellwerkes im Längsschnitt;

Fig. 17 den Schnitt nach Linie XVII-XVII in Fig. 16;

Fig. 18 die Förderrollen in Draufsicht;

Fig. 19 den Schnitt nach Linie XIX-XIX in Fig. 18;

Fig. 20 die Lage der Förderrollen in bezug auf einen Bunker im Augenblick der Mitnahme der Früchte;

Fig. 21, 22 eine Ausführungsform eines Mittels zum Drehen der Früchte in Seiten- bzw. Draufsicht;

Fig. 23 eine konstruktive Ausführung des Bunkerbodens.

Das erfindungsgemäße optische Verfahren zum Sortieren nach Fruchtqualität besteht darin, daß Früchte 1, beispielsweise Kartoffeln, aus einem Bunker 2 durch eine Fördereinrichtung 3 in einen Abtastbereich L=L₁+L₂ geleitet werden. Dort werden die Früchte 1 von einer Quelle 4 mit einem Lichtstrom zusammengesetzten Spektralgehalts beleuchtet.

Bei der Beleuchtung der Früchte erfolgt eine mehrfache Abtastung dieser Früchte durch gleichzeitiges Drehen der Früchte und Auffangen eines Reflexionslichtstroms in Richtung senkrecht zu deren Bewegung und synchron zu dieser (wie in Fig. 2 und 3 gezeigt) durch ein Abtastelement, wobei der Reflexionslichtstrom in spektrale Komponenten zerlegt und diese gemessen werden.

Der Reflexionslichtstrom wird mit Hilfe des Abtastelements durch dessen Verschiebung in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen aufgefangen, deren eine mit der fortschreitenden Bewegung der Frucht und deren andere mit ihrer Drehachse zusammenfällt. Hierbei sind zur Sicherung einer hohen Wahrscheinlichkeit der Erkennung einer kleinformatigen Befallstelle folgende Bedingungen einzuhalten: eine vollständige Besichtigung der Fruchtoberfläche und eine Koinzidenz des Abtastfeldes D des Abtastelements mit dem Bereich D₁ der Befallstelle, d. h. die Wahrscheinlichkeit P der Erkennung ist gleich dem Produkt aus der Wahrscheinlichkeit P₁ einer vollständigen Besichtigung und der Wahrscheinlichkeit P₂ der Koinzidenz: P=P₁ · P₂

wobei

S₁ und S₂ - Flächeninhalte der besichtigten und der gesamten Fruchtfläche;
L - Länge des Kontrollbereichs;
V₁ und V₂ - Geschwindigkeiten der fortschreitenden bzw. der Drehbewegung der Früchte;
R - Radius der Früchte;
D₁ und D - Durchmesser der Befallstelle bzw. des Abtastfeldes des Abtastelements;
F - Abtastschritt

bedeuten.

Hierbei ist es notwendig, daß

sind, wobei
n - Rotationsfrequenz der Früchte;
f₁, f₂ - Abtastzeilen- bzw. Bildfrequenz

bedeuten.

Die analytischen Beziehungen legen Bedingungen für die Durchführung der Abtastung fest, die die Sicherung einer hohen Erkennungswahrscheinlichkeit bei der Ausführung einer kombinierten Besichtigung während fortschreitender Drehbewegung der Früchte und bei einer unabhängigen Bewegung des Abtastelementes in zwei zueinander senkrechten Richtungen mit Abtastfrequenzen vorsehen, die mit der Rotationsfrequenz der Früchte und mit der Geschwindigkeit deren fortschreitender Bewegung synchron sind. Um hierbei die Beziehung P₂=1 zu erfüllen, darf die Größe des Abtastfeldes des Abtastelements die der Befallstelle nicht überschreiten, wobei die Abtastung in Richtung der Drehachse der Früchte die Einflüsse der Verzerrungen der geometrischen Abmessungen von Befallstellen eliminiert, die in verschiedenen Punkten der Fruchtfläche liegen.

Um eine hohe Erkennungsgenauigkeit für die Befallstellen an den Stirnflächen der Früchte zu sichern, ist die Abtastung zu wiederholen:

P₃ < 1 - [1 - P]^z, (C)

wobei

Z - Zahl der Wiederabtastungen;
P₃ - Erkennungswahrscheinlichkeit für eine kleinformatige Befallstelle bei einer Wiederabtastung

bedeuten.

Die Befallstellen der Früchte werden auf zwei und mehr Stufen unter Berücksichtigung des Meßsignalwertes des Lichtstroms und des Vorzeichens seiner ersten Ableitung nach der Wellenlänge erkannt, während die Sortierung sequentiell durchgeführt wird, bis die Frucht vollständig erkannt ist.

Zur Erkennung der Früchte werden algorithmische Vergleichseinheiten 5 (Fig. 4) verwendet. Um die Wahrscheinlichkeit einer richtigen Erkennung zu vergrößern, wird eine Analyse nach mehreren Algorithmen durchgeführt. Die Information gelangt von den Früchten auf die erste Stufe (I) wo sie nach den Algorithmen dieser Stufe mit einer Wahrscheinlichkeit P₁ erkannt wird. Die Entscheidung über die erkannten Früchte kommt am Stellwerk an, das einen Befehl "Ja" oder "Nein" abarbeitet.

Die Information von den auf der ersten Stufe nicht erkannten Früchten wird der zweiten Stufe (II) zugeführt, wo sie nach den Algorithmen der zweiten Stufe mit einer Wahrscheinlichkeit P₂ zusätzlich gemessen wird. Die Entscheidung über die erkannten Früchte trifft am Stellwerk ein.

Die Information über die am schwierigsten zu identifizierenden Früchte, die nach den Algorithmen des I. und des II. Pegels nicht erkannt worden sind, wird auf den dritten (III) Pegel für die Erkennung mit einer Wahrscheinlichkeit P₃ übergeben. Die Entscheidung über die erkannten Früchte kommt ebenfalls am Stellwerk an.

Der Lichtstrom wird in Bereiche mit einer Wellenlänge von 890, 990, 1100, 1200 nm bei einer Bandbreite von nicht über ±200 nm gleichzeitig spektral zerlegt.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, weisen die qualitätsgerechten Früchte (Linie K₁) zwei Absorptionsspitzen für den Reflexionslichtstrom bei den Wellenlängen λ₂=990 nm, λ₄=1200 nm, die angefaulten Früchte (Linie K₃) nur eine Spitze bei λ=1200 nm auf, während die festen Fremdkörper (Linie K₂) keine einzige Spitze besitzen. Die Resonanzabsorptionsspitzen entstehen infolge einer Koinzidenz von Eigenschwingungsfrequenzen der atomar-molekularen Struktur der Früchte mit der Frequenz (Wellenlänge) der Lichtschwingungen. Hierbei darf der Spektralbereich in den gewählten Punkten einen Wert von ±200 nm nicht überschreiten, weil es bei einer größeren Bandbreite zu einer Überschreitung von Meßergebnissen käme und die charakteristischen Punkte einer Spektrogrammkurve ließen sich nicht mehr erkennen.

Die Messungen des von einer Frucht reflektierten Lichtstroms in schmalen Spektralbanden gestatten es, den qualitativen Zustand der zu kontrollierenden Frucht genauer festzustellen und angefaulte, verunreinigte, qualitätsgerechte Früchte sowie feste Fremdkörper zu unterscheiden.

Bei der Beleuchtung der Frucht mit einem Lichtstrom zusammengesetzten Spektralgehalts wird der von der Frucht reflektierte Strom durch ein optisches Kontrollsystem (Fig. 6) in Wellenlängenbereichen von λ₁=890 nm, λ₂=990 nm, λ₃=1100 nm, λ₄=1200 nm gemessen und in Fotosignale U_λ₁, U_λ₂, U_λ₃, U_g₄ verwandelt. Dann werden die Fotosignale in einem Erkennungsgerät paarweise voneinander wie folgt abgezogen: U_λ₁-U_λ₂, U_λ₃-U_λ₄.

Ein positiver Signalwert zeugt von einer vorliegenden Resonanzabsorptionsspitze, ein negativer Signalwert aber von einer fehlenden Resonanzabsorptionsspitze. Das Vorhandensein zweier positiver Signale definiert eine qualitätsgerechte Frucht (Fig. 5, Linie K₁), das zweier negativer Signale feste Fremdkörper (Linie K₂), das Vorliegen eines positiven und eines negativen Signals eine angefaulte Frucht (Linie K₃) usw.

Nachdem die Signale erkannt worden sind, wird ein Befehl an ein Stellwerk 6 (Fig. 1) erteilt, das die Früchte in verschiedene Behälter 7 oder 8 je nach der Qualität befördert.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Fruchtsortieren nach Fruchtqualität wird in einer Vorrichtung durchgeführt, die einen Bunker 2, eine Fördereinrichtung 3 für Früchte, ein Stellwerk 6, eine Lichtquelle 4 zusammengesetzten Spektralgehalts und eine mit einer Aufnahme- und Verteilungseinheit 9 (Fig. 6) für den Reflexionslichtstrom, Umwandlungseinheiten 10 zur Umwandlung des Reflexionslichtstroms in ein elektrisches Signal, einem algorithmische Vergleichseinheiten 5 für Signale umfassenden Erkennungsgerät und das Stellwerk 6 elektrisch angeschlossenen Schwellenwertgliedern 11 versehene optoelektrische Einheit enthält, wobei die Aufnahme- und Verteilungseinheit 9 für den Reflexionslichtstrom ein Fotoobjektiv 12, eine Abtastvorrichtung 13, einen Lichtstromverteiler 14, Lichtfilter 15 aufweist, die im Gehäuse untergebracht sind.

Die Fördereinrichtung 3 für die Früchte ist in Form eines Rollenförderers ausgeführt und mit einem Mittel zu ihrem Drehen versehen.

Die Umwandlungseinheiten 10 für den Reflexionslichtstrom enthalten Fotoempfänger 16 und Verstärker 17.

Die Verstärker 17 der Umwandlungseinheiten 10 sind mit den Schwellenwertgliedern 11 direkt und über zwei oder mehr algorithmische Vergleichseinheiten 5 für Signale (wie in Fig. 6 gezeigt) elektrisch verbunden.

Die Abtastvorrichtung 13 enthält einen Lichtleiter 18 (Fig. 7), eine Elektromagnetspule 19 und eine Metallplatte 20, wobei das obere Ende der Platte 20 auf einer Schwingachse 21 starr befestigt ist, die mit einem Antrieb 22 (Fig. 1) der Fördereinrichtung 3 kinematisch verbunden ist. Das untere Ende der Platte 20 (Fig. 7) ist mit Magnetschuhen 23 versehen und in die Bohrung der Elektromagnetspule 19 eingelassen.

Das untere Ende des Lichtleiters 18 fällt mit der Bildebene 24 des Fotoobjektivs 12 zusammen und ist auf der Metallplatte 20 befestigt. Das obere Ende des Lichtleiters 18 ist im Austrittsbündel 25 mit einer gleichen Lichtfaserzahl entsprechend deren schachbrettförmiger Anordnung am unteren Ende des Lichtleiters 18 geteilt. Die Austrittsbündel 25 sind mit den Fotoempfängern 16 räumlich zur Deckung gebracht, wobei die Flächen jeder Austrittsöffnung des Bündels 25 und jeder lichtempfindlichen Schicht des Fotoempfängers 16 gleich sind.

Im Gehäuse 26 der Aufnahme- und Verteilungseinheit 9 für den Reflexionslichtstrom ist eine Staubschutzanordnung für das Fotoobjektiv 12 eingebaut, die mit einem Luftfilter 27, einer Luftleitung 28, einer unter dem Eintrittsfenster des Fotoobjektivs 12 angeordneten Überdruckkammer 29 versehen ist.

Im Betrieb wird die aus dem umgebenden Medium einströmende Luft im Filter 27 entstaubt, worauf die staubfreie Luft über die Luftleitungen 28 in die Überdruckkammer 29 geblasen wird. Infolgedessen bildet sich in der Austrittsöffnung der Kammer 29 ein gereinigter Luftstrom aus, der das Fotoobjektiv 12 vor dem Zutritt der verstaubten Luft aus dem Umgebungsmedium schützt.

Das Fotoobjektiv 12 ist über der Fördereinrichtung 3 für die Früchte in einem Abstand angeordnet, der gleich der Brennweite des Fotoobjektivs 12 ist.

Die auf der Fördereinrichtung 3 liegenden Früchte 1 werden auf die Bildebene 24 des Fotoobjektivs 12 projiziert und mit Hilfe des faseroptischen Lichtleiters 18 abgetastet, der in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen voneinander unabhängige Pendelbewegungen auf einer in Fig. 2 und 3 gezeigten Bahn ausführt, deren Grundparameter nach den obigen Formeln (A, B, C) errechnet sind.

Die Schwingungen des Lichtleiters 18 in Richtung senkrecht zur Bewegung der Frucht werden durch Schwingungen der auf der Metallplatte 20 befestigten Magnetschuhe 23 im magnetischen Wechselfeld der Elektromagnetspule 19 angefacht. Das auf der Schwingachse 21 starr befestigte obere Ende der Metallplatte 20 führt Pendelbewegungen vom Antrieb der Einrichtung 3 in Richtung der Zuführung der Früchte aus.

Durch die Ausführung der Abtastvorrichtung 13 aus dem schwingenden Lichtleiter, der in zwei Bündel mit gleicher Lichtfaserzahl entsprechend deren schachbrettförmiger Anordnung im unteren Teil des Lichtleiters geteilt ist, wird also eine Verringerung der Lichtstromverluste auf dem Wege vom Fotoobjektiv bis zu den Fotoempfängern erzielt, was seinerseits gestattet, Lichtleiter mit einer kleinen Eintrittsöffnung zu verwenden, d. h. das Auflösungsvermögen zu erhöhen. Hierbei sichert die Ermöglichung der vollständigen Übereinstimmung der Austrittsbündel des Lichtleiters mit der lichtempfindlichen Schicht der Fotoempfänger eine Erhöhung des Signal-Rauschverhältnisses um das 1,5fache, was eine Steigerung der Kontrollgenauigkeit für kleinformatige Befallstellen zur Folge hat.

Der von der Frucht reflektierte Lichtstrom wird durch die Einheit 9 (Fig. 4) aufgenommen und in der Einheit 10 wie folgt umgewandelt.

Der Lichtstrom wird durch das Fotoobjektiv 12 (Fig. 7) aufgenommen, durch den Lichtleiter 18 in mehreren Richtungen verteilt, passiert den Lichtfilter 15, wird durch den Fotoempfänger 16 in ein elektrisches Signal verwandelt, das durch den Verstärker 17 verstärkt wird. Die erzeugten Signale werden gleichzeitig auf die Schwellenwertglieder 11 (Fig. 4) geliefert, die bei einer ausreichenden Information über das Objekt, beispielsweise bei großen Werten der Reflexionsfaktoren ρ_λ₁, die für weiße Steine und mehrere Arten der Fäulnis (Fig. 8) charakteristisch sind, oder bei kleinen Werten der Reflexionsfaktoren, die für Erdklumpen und schwarze Steine (Fig. 9) charakteristisch sind, ansprechen.

Andererseits gelangt die Information über nichterkannte Objekte in die algorithmischen Einheiten 5 der zweiten Stufe, welche sie nach den algebraischen Algorithmen messen, beispielsweise:

usw. Die Meßergebnisse werden auf die Schwellenwertglieder 11 geliefert, die bei ausreichender Information über das Objekt, beispielsweise bei großen Werten Λ₁, die für trockene Erdklumpen, Fäulnis, trockenen Grund (Fig. 10) charakteristisch sind, und bei großen Werten Λ₂, die für nasse Fäulnis und feuchte Erdklumpen (Fig. 11) charakteristisch sind, ansprechen.

Die Information über die nichterkannten Objekte gelangt in die Einheiten 5 (Fig. 4) der dritten Stufe, die sie nach den algebraischen Algorithmen, beispielsweise:

messen und es gestatten, die am schwierigsten zu identifizierenden mangelhaften Früchte und Fremdkörper (Fig. 12) zu erkennen. Die Meßergebnisse werden ebenfalls auf die Schwellenwertglieder 11 gegeben, die eine Entscheidung "Ja" oder "Nein" treffen und die Signale an das Stellwerk weitergeben, das die Früchte in entsprechende Behälter leitet.

In der optoelektronischen Einheit sind gemäß Fig. 1 und 13 zusätzliche Aufnahme- und Verteilungseinheiten 30 für den Reflexionslichtstrom, deren Zahl gleich oder ein Vielfaches der Zahl der Früchte im Kontrollbereich ist, ein Verzögerungsglied 31, das sich aus Schieberegistern 32 und einem Dechiffrator 33, die miteinander elektrisch verbunden sind, zusammensetzt, und ein Bildzähler 34 angeordnet.

Das Verzögerungsglied 31 ist mit den Aufnahme- und Verteilungseinheiten 9 und 30 über ein Erkennungsgerät 35 für den Reflexionslichtstrom gekoppelt. Der Bildzähler 34 besteht aus einem optischen Element 36 und einem Impulsformer 37, dessen Eingang mit der Abtastvorrichtung der Einheiten 9 und 30 und dessen Ausgang mit dem Verzögerungsglied 31 verbunden sind.

Die zusätzliche Aufnahme- und Verteilungseinheit 30 (Fig. 1) ist in konstruktiver Hinsicht in Analogie zur Einheit 9 ausgeführt, d. h. sie weist einen Lichtleiter 38 (Fig. 13 und 14), der parallel zum Lichtleiter 18 auf der Platte 20, wie in Fig. 13 gezeigt, befestigt ist, Lichtfilter 15, Fotoempfänger 16 und Verstärker 17 auf.

Bei dieser konstruktiven Ausführung der optoelektronischen Einheit verläuft der Betrieb folgendermaßen:
Die zu kontrollierenden Früchte 1 (Fig. 1) werden durch die Fördereinrichtung 3 dem Abtastbereich der Länge L=L₁+L₂ zugeführt, wo mit Hilfe der Abtastvorrichtung der Einheiten 9 und 30 mit den Lichtleitern 18 und 38 (Fig. 13) eine synchrone Abtastung der Oberfläche der sich bewegenden Früchte vorgenommen wird.

Durch den Lichtleiter 18 wird die Frucht im Bereich L₁ und durch den Lichtleiter 38 die Frucht im Bereich L₂ abgetastet. Im Ergebnis wird jede Frucht zweimal abgetastet. Im weiteren werden die Früchte im Gerät 35 (Fig. 14) erkannt, und auf einen Befehl vom Bildzähler 34 werden die Erkennungssignale für die Früchte mit Hilfe des zwischen dem Erkennungsgerät 35 und dem Stellwerk 6 liegenden Mittels 31 verschoben und entschlüsselt. Hierbei werden die optischen Signale von den Lichtleitern 18 und 38 jeweils auf zwei Kanäle verteilt, in jedem Kanal mit Hilfe der Fotoempfänger 16 gemessen und durch die Verstärker 17 verstärkt und die jeweils zwei Kanäle in den Einheiten 5 verglichen. Falls eine Befallstelle in Erscheinung tritt, wird in bekannter Weise ein Befehlssignal erzeugt das auf einen Univibrator 39 trifft und auf Flip-Flops 40 übertragen wird, die das Signal in den Schieberegistern 32 einspeichern, die die Signale in die nachfolgenden Stellen auf einen Befehl vom Bildzähler 34 verschieben. Hierbei wird das Signal aus dem ersten Schieberegister um ein Bild später als aus dem zweiten Register in der Reihenfolge der Abtastung geholt, weshalb am Dechiffrator 33 Signale von ein und derselben Frucht eintreffen. Dann wird ein Befehlssignal an das Stellwerk 6 abgegeben, das die nicht konditionsgerechten Früchte in den Behälter 8 (Fig. 1) befördert, während die qualitätsgerechten Früchte in den anderen Behälter 7 gelangen.

Die Wahrscheinlichkeit der Erkennung der Befallstellen ist bei der wiederholten Abtastung gleich

P₃ = 1 - (1-P₄) (1 - P₅) = 1 - (1 - 0,8)² = 0,96,

wobei P₄, P₅ die Wahrscheinlichkeit der Erkennung einer Befallstelle im Bereich L₁ bzw. L₂ bedeuten.

Die Produktivität der Abtastung ist also gleich

wobei L = L₁ + L₂ ist.

Bei Verwendung der vorliegenden Erfindung ist es also möglich, die Sortiergenauigkeit oder -produktivität zu erhöhen.

Um die Früchte nach der Abtastung fortlaufend weiterzufördern, sind in der Abtastvorrichtung der Einheiten 9 oder 30 (Fig. 15) ein Mikroschalter 41 bekannter Konstruktion und ein Nocken 42 angeordnet, der über biegsame Wellen 43 und ein Untersetzungsgetriebe 44 mit dem Antrieb 22 der Fördereinrichtung 3 für die Früchte verbunden ist. Die Verbindung des Nockens 42 mit dem Antrieb 22 bewirkt dessen synchrone Drehung mit der Bewegung des Förderers.

Der Nocken 42 wirkt mit dem Mikroschalter 41 zusammen, um diesen in dem Augenblick schließen zu lassen, wo sich eine Förderrolle im Wirkungsbereich des Fotoobjektivs 12 befindet. Hierbei sind in den Verbindungsstromkreis zwischen den Schwellenwertgliedern 11 und dem Stellwerk 6 Speicherzellen 45, 46, 47 in Reihe geschaltet, die an den Mikroschalter 41 über eine Signalübertragungseinrichtung 48 bekannter Konstruktion angeschlossen sind, wobei die Zahl der Zellen 45 bis 47 als Vielfaches des Verhältnisses der Dauer des Aufenthalts einer Frucht zwischen dem Abtastbereich und dem Stellwerk 6 zur Kontrollzeit für die Frucht selbst gewählt ist.

Bei der Abtastung der Frucht 1 empfängt die Speicherzelle 45 ein Signal von einer Befallstelle und speichert dieses so lange, bis die Frucht 1 den Abtastbereich der optoelektronischen Einheit verlassen hat. Sobald im Abtastbereich eine Förderrolle erschienen ist, wird der Mikroschalter 41 betätigt, was durch eine entsprechende Umdrehung des Nockens 42 erreicht wird. Ein Signal vom Mikroschalter 41 trifft auf die Einrichtung 48 auf, die in der Zwischenzeit zwischen zwei benachbarten Rollen die Signale aus der Zelle 45 in die Zelle 46 und weiter aus einer vorhergehenden Zelle in nachfolgende Zellen überträgt. Das Signal gelangt von der letzten Zelle 47 in das Stellwerk 6, das ausgelöst wird, wenn in die Zelle 45 vorher ein Signal von einer Befallstelle der Frucht gekommen ist. Zum Zeitpunkt des Eintritts der nächsten Frucht in den Abtastbereich der optoelektronischen Einheit ist die Zelle 45 frei, und bei der Erkennung einer Befallstelle auf einer Knolle wird der gesamte Zyklus wiederholt.

Das Stellwerk 6 (Fig. 1 und 15) enthält zwei auf der Antriebswelle 51 des Rollenförderers angeordnete Scheiben 49, 50 (Fig. 16, 17), in einen Spalt zwischen den Förderrollen greifende abgefederte Stößel 52 mit Anschlägen 53, eine Weiche 54 und einen mit der Weiche 54 kinematisch und mit den Schwellenwertgliedern 11 elektrisch verbundenen Weichenantrieb 55. Die Scheibe 50 ist drehbar angeordnet und weist Radialbohrungen mit Schlitzen auf, in denen die Stößel 52 untergebracht sind. Die Scheibe 49 ist auf der Welle 51 fest angeordnet und weist zwei mit den Anschlägen 53 der Stößel 52 zusammenwirkende Führungen 56, 57 auf. Die Führung 56 stellt eine Innenführung dar und ist in Form eines offenen Kreises ausgeführt. Die Führung 57 stellt eine Außenführung dar und ist in Form von Teilen 57a und 57b einer Spirale ausgeführt, die verschiedene Radien mit einer Ansprechschwelle für den Stößel aufweisen, die durch die anliegenden Abschnitte dieser Teile 57a und 57b auf der abfallenden Strecke des Förderers gebildet ist. Die Weiche 54 ist vom Förderer in einem einer Summe von Schrittlängen der Förderrollen von der Ansprechschwelle bis zum Wirkungsbereich der Abtastvorrichtung, d. h. bis zum Abtastbereich L gleichen Abstand angeordnet.

Bei der Abtastung wird von der mangelhaften Frucht über die Einheiten 9, 30 und die Schwellenwertglieder 11 ein Signal abgegeben, das auf den Weichenantrieb 55 einwirkt. Hierbei dreht sich die Weiche 54, um den Anschlag 53 des Stößels 52 von der Innenführung 56 zur Außenführung 57, nämlich zu deren Endteil, übergehen zu lassen. Sobald der Anschlag 53 des Stößels 52 auf die Außenführung 57 übergegangen ist, kehrt die Weiche 54 in die Ausgangsstellung zurück. Nachdem der umgeschaltete Stößel 52 einen Weg zurückgelegt hat, der einer Zahl der Schritte von der Weiche 54 oder vom Abtastbereich bis zur Ansprechschwelle gleich ist, wird die mangelhafte Frucht vom Förderer aus in den Behälter 8 durch den Stößel hineingestoßen, der in den Spalt zwischen den Förderrollen unter der Federwirkung hineingeht.

Die Beförderung einer brauchbaren Frucht über den Abtastbereich durch den Förderer löst kein Signal aus, und der Weichenantrieb 55 schaltet die Weiche 54 nicht um, und er bleibt in der Ausgangslage stehen. Infolgedessen bewegt sich der Anschlag 53 des Stößels 52 auf der Innenführung 56, und bei einer weiteren Bewegung wird die Frucht nicht herausgestoßen. Die brauchbare Frucht kommt in den Behälter 7.

Um eine exakte stückweise Zuführung der Früchte zu sichern, sind die Förderrollen 59 der Einrichtung 3 profiliert (Fig. 18 bis 20) mit einer 0,1 bis 0,3 ihres Durchmessers betragenden Tiefe einer Rille 65 ausgeführt und in einer der Bewegungsrichtung des Förderers entgegengesetzten Richtung drehbar montiert. Über den Rollen 59 sind Führungen 60 angeordnet. Die Führungen 60 bilden eine Führungsbahn, die mindestens einen zickzackförmigen Abschnitt 61 enthält, dessen Länge gleich 1,5 bis 2 Schrittlängen der Förderrollen 59 ist. Die Führungen 60 sind durch elastische Platten 62 gebildet, die zum Endbereich der Führungsbahn geneigt angeordnet sind. Die Platten 62 sind aus Gummi oder einem anderen elastischen Werkstoff hergestellt.

Die Führungsbahn kann mehrere zickzackförmige Abschnitte 61 enthalten. Eine Vergrößerung ihrer Zahl erweist sich bei der Beförderung von nach der Größe nicht getrennten Früchten als notwendig und macht es hierbei möglich, eine gute Gleichmäßigkeit bei der Verschiebung der Früchte und eine hohe Leistung zu erreichen.

Die Ausführung des zickzackförmigen Abschnitts mit einer Länge von unter 1,5 der Abstände zwischen den Rollenmitteln führt zu einer Störung der Stabilität und zu einem Verlust der Gleichmäßigkeit bei der Verschiebung der Früchte und mit einer Länge von über 2,0 der genannten Abstände zu einer unvertretbaren Vergrößerung der Abmessungen der Vorrichtung und zu einem Leistungsabfall.

Bei der Arbeit der Einrichtung gelangen die Früchte 1, beispielsweise Kartoffelknollen, aus dem Bunker 2 auf die Rollen des Förderers 59, der die Führungsbahnen bildenden Führungen 60 aufweist. Die Anzahl der Führungsbahnen wird abhängig von der Solleistung eingestellt. Der Betrieb der Vorrichtung wird für eine Führungsbahn beschrieben, weil der in den übrigen Führungsbahnen entsprechend verläuft.

Bei der Bewegung der Früchte aus dem Bunker 2 über den Rollenförderer sind sie bestrebt, Löcher zu besetzen, die durch die Rillen 65 benachbarter Rollen 59 gebildet sind. Die Rillentiefe der Rollen 59 ist unter der Bedingung der stabilsten Bewegung der Früchte im Loch gewählt und beträgt 0,1 bis 0,3 ihres Durchmessers. Hierbei drehen sich die Rollen in der Weise, daß sich deren Arbeitsflächen entgegen der Bewegungsrichtung des Förderers verschieben. Die Experimente haben ergeben, daß die Ausführung der Rille mit einer Tiefe unterhalb von 0,1 oder oberhalb von 0,3 des Rollendurchmessers zu einer Stabilitätsstörung führt, weil die Form der zu befördernden Früchte von der Kugelform abweicht. Darüber hinaus bleiben die Früchte bei größeren Rillentiefen zwischen den Rollen stecken, und sie können auf der Rollenfläche verrutschen. Die Stabilitätseinbuße und das Verrutschen stören den Vorgang ihrer stückweisen Ausrichtung auf der Führungsbahn, und es wird keine gleichmäßige Verschiebung gewährleistet.

Beim Austritt von nichtkalibrierten Früchten aus dem Bunker können in jedes Loch mehr als eine Knolle hineingeraten. Indem die in ein Loch geratenen "überflüssigen" Knollen auf ihrem Wege auf die zickzackförmigen Abschnitte treffen, treten sie mit dem vorstehenden Teil des Zickzacks in Wechselwirkung, werden dadurch abgebremst und rollen in ein nachfolgendes Loch.

Jede Rolle 59 hat Endabschnitte in Form von Bünden 63 (Fig. 21, 22) verschiedenen Durchmessers. Unter den Bünden 63 sind mit ihnen zusammenwirkende Abrollschienen 64 hintereinander angeordnet. Jede Abrollschiene kontaktiert mit den Bünden gleichen Durchmessers. Die Abrollschienen 64 sind mit einer Versetzung längs der Rollenachse befestigt und bilden samt den Rollen 59 ein Mittel zum Drehen der Früchte.

Bei der fortschreitenden Bewegung der Rollen 59 durch einen Kettenförderer 66 laufen die Rollen aufgrund des Kontakts mit den Abrollschienen 64 um. Je kleiner dabei der Radius der Kontaktfläche (Radius des Bundes 63) gegenüber dem Haupt-Arbeitsradius der Rolle ist, desto höher ist die Umfangsgeschwindigkeit in dem Kontaktbereich der Rollen mit den Früchten und desto intensiver also auch die Drehung der Früchte.

Um steilen Sprüngen in der Geschwindigkeitszunahme entgegenzuwirken, werden die Radien der Bünde nicht mit einem Mal auf einen für die Bedingungen der Abtastung notwendigen Wert, sondern allmählich geändert, d. h. es werden mehrere Bünde abnehmenden Durchmessers (Fig. 21, 22) unter entsprechender Anordnung der Schienen vorgesehen. Es kann also ein beliebiges Änderungsgesetz für die Geschwindigkeit vorgegeben werden.

Parallel zu den Förderrollen 59 (Fig. 23) ist die Achse 67 eines geneigten Bodens des Bunkers 2 angeordnet. Der Boden ist durch mindestens zwei abgefederte Platten 68 gebildet, deren eine die andere um eine halbe Schrittlänge der Förderrollen überragt. Die gegeneinander versetzten Plattenenden stützen sich auf die Förderrollen 59. Der Boden kann aus drei Platten ausgeführt werden. Dann sollten die längeren Platten beidseitig der mittleren kürzeren Platte liegen und als Führungen für die zu befördernden Früchte dienen.

Die Früchte werden aus dem Bunker 2 wie folgt auf den Rollenförderer transportiert:
In den Bunker 2 werden Früchte (beispielsweise Kartoffeln) geliefert und der Rollenförderer eingeschaltet. Bei der Verschiebung der Förderrollen 59 verlassen die auf der Achse 67 befestigten abgefederten Platten 68 den Kontakt mit ein und derselben Rolle der Reihe nach: zuerst kommt die kürzere, und dann, nach der Verschiebung der Rolle um einen der halben Schrittlänge gleichen Wert, die längere Platte außer Kontakt.

Infolge der Wechselwirkung der verschieden langen Bodenplatten mit den Förderrollen werden die in den Bunker 2 geschütteten Früchte 2 gleichmäßig gerüttelt, wodurch deren Stauung verhindert wird und ein Rüttler entbehrlich ist. Außerdem rollen die Früchte vom Bunkerboden stabil und gleichmäßig ab. Diese Ausführung des Bunkers trägt zu einer einlagigen Ausrichtung der Früchte im Strom bei, was deren Abtastung verbessert.

Es versteht sich von selbst, daß in der Anlage auch andere bekannte Mechanismen und Einheiten zur Anwendung kommen können, die untereinander in bekannter Weise verbunden sind, um die Arbeit der Anlage im automatischen Betrieb zu gewährleisten. Die Einheiten 10, 5, 35, 31, 34, 33 und andere können standardmäßige integrierte Schaltkreise sein.

Claims (10)

1. Optisches Verfahren zum Fruchtsortieren nach Fruchtqualität,
bei dem die fortschreitend bewegten und dabei in Drehung versetzten Früchte (1) durch einen Lichtstrom mit mehreren spektralen Komponenten beleuchtet werden
und der von den Früchten reflektierte Lichtstrom zeilenweise quer zur Bewegung der Früchte und längs derselben abgetastet und in wenigstens drei Spektralbereiche zerlegt wird,
und aufeinanderfolgend in elektrische Signale umgewandelt und einem Stellwerk (6) zugeführt wird, welches die Früchte entsprechend ihrer Qualität in verschiedene Behälter (7; 8) leitet,
gekennzeichnet durch eine zeitlich nachfolgende zusätzliche gleichartige Abtastung der Früchte, wobei für jede Abtastung aus den erhaltenen Signalamplituden (U_λ₁, U_λ₂, U_g₃, U_λ₄) fortlaufend Differenzen gebildet werden und die Differenzsignale der früheren Abtastung durch zeitliche Verzögerung gemeinsam mit den Differenzsignalen der späteren Abtastung zur Gewinnung eines die Qualität der Frucht darstellenden Signals verarbeitet werden, das dem Stellwerk (6) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrom in vier Spektralbereiche der Wellenlängen 890, 990, 1100, 1200 nm bei einer Bandbreite von nicht über ±200 nm zerlegt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2
mit einem Bunker (2), einer Fördereinrichtung (3) für die Früchte, einem Stellwerk (6), einer Lichtquelle (4) zusammengesetzten Spektralgehalts und
mit einem Erkennungsgerät aus einer Abtast- und Verteilungseinheit (9) für den reflektierten Lichtstrom, je einen Fotoempfänger (16) und Verstärker (17) aufweisenden Umwandlungseinheiten (10) zur Umwandlung des reflektierten Lichtstroms in ein elektrisches Signal und aus algorithmischen Vergleichseinheiten (5) der Signale,
wobei diese Vergleichseinheiten (5) über Schwellwertglieder (11) mit dem Stellwerk (6) verbunden sind und
wobei die Abtast- und Verteileinheit (9) für den reflektierten Lichtstrom eine Optik (12), eine Abtastvorrichtung (13), einen Lichtstromverteiler (14) und Lichtfilter (15) besitzt,
gekennzeichnet durch eine zusätzliche Abtast- und Verteileinheit (30),
wobei die Abtastvorrichtung (13) Lichtleiter (18, 38), eine Elektromagnetspule (19) und eine Metallplatte (20) enthält, deren unteres Ende mit einem Magnetschuh (23) versehen ist, der mit der Elektromagnetspule (19) zusammenwirkt, während deren oberes Ende auf einer Schwingachse (21) starr befestigt ist, die mit dem Antrieb (22) der Fördereinrichtung (3) der Früchte kinematisch verbunden ist, und
wobei der untere Teil der Lichtleiter (18, 38) in der Bildebene der Optik (12) liegt und an der Metallplatte (20) befestigt ist,
während die oberen Enden der Lichtleiter (18, 38) in Austrittsbündel (25) mit gleicher Lichtfaserzahl entsprechend deren schachbrettförmiger Anordnung im unteren Teil des Lichtleiters (18) geteilt sind und Fotoempfänger (16) beaufschlagen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jede Abtast- und Verteilungseinheit (9, 30) für den reflektierten Lichtstrom eine Staubschutzanordnung für die Optik (12) eingebaut ist, zu der ein Luftfilter (27), Luftbohrungen (28) und eine unter dem Eintrittsfenster der Optik (12) angeordnete Überdruckkammer (29) gehören.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (3) der Früchte in Form eines Rollenförderers ausgebildet ist, wobei die Förderrollen (59) an ihren Enden abgestufte Bünde (63) sich verkleinernden Durchmessers aufweisen, welche mit seitlichen Abrollschienen (64) zusammenwirken, indem sie zur Bewirkung eines Drehantriebs der Förderrollen (59) und damit eines Drehens der Früchte auf diesen abrollen.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, gekennzeichnet durch
ein Verzögerungsglied (31) aus Schieberegistern (32) und einem Dechiffrator (33), die miteinander elektrisch verbunden und mit den Abtast- und Verteilungseinheiten (9, 30) für den reflektierten Lichtstrom gekoppelt sind,
und durch einen Bildzähler (35), der aus einem optischen Element und einem Impulsformer besteht, dessen Eingang mit der Abtastvorrichtung (13) und dessen Ausgang mit dem Verzögerungsglied (31) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung (13) einen Mikroschalter (41) und einen mit diesem zusammenwirkenden Nocken (42) aufweist, der mit dem Antrieb (22) der Fördereinrichtung (3) für Früchte kinematisch verbunden ist und den Mikroschalter (41) beim Aufenthalt einer Förderrolle im Wirkungsbereich der Optik (12) schließt,
wobei in die Verbindung zwischen den Schwellenwertgliedern (11) und dem Stellwerk (6) Speicherzellen (45, 46, 47) in Reihe geschaltet sind, die an den Mikroschalter (41) über eine Signalübertragungseinrichtung (48) angeschlossen sind und
wobei die Zahl der Zellen (45, 46, 47) ein Vielfaches des Verhältnisses der Dauer des Aufenthalts der Frucht im Raum zwischen dem Kontrollbereich und dem Stellwerk (6) zur Kontrollzeit für die Frucht selbst beträgt.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellwerk (6) folgende Teile aufweist:
zwei auf der Antriebswelle (51) des Rollenförderers angeordnete Scheiben (49, 50) mit abgefederten Stößeln (52) mit Anschlägen (53), die zum Durchtritt durch die Spalte zwischen den Förderrollen eingerichtet sind,
eine Weiche (54) mit einem sie betätigenden, an die Schwellenwertglieder (11) angeschlossenen Weichenantrieb (55),
wobei die eine Scheibe (50) drehbar angeordnet ist und Radialbohrungen mit Schlitzen aufweist, in denen die Stößel (52) untergebracht sind, und die zweite Scheibe (49) fest angeordnet ist und zwei mit den Anschlägen (53) der Stößel (52) zusammenwirkende Führungen (56, 57) besitzt,
von denen eine Innenführung (56) als offener Kreis und eine Außenführung (57) als Teile einer Spirale ausgebildet ist, die verschiedene Radien mit einer Ansprechschwelle aufweisen, die durch die anliegenden Abschnitte dieser Teile auf einer abfallenden Strecke des Förderers gebildet und von der in einem einer Summe von Schrittlängen der Förderrollen (59) von der Ansprechschwelle bis zum Wirkungsbereich des Abtastelementes gleichen Abstand die Weiche (54) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrollen profiliert mit einer Rillentiefe von 0,1 bis 0,3 ihres Durchmessers ausgeführt und unter Führungen (60) angeordnet sind, die eine Führungsbahn bilden, die mindestens einen zickzackförmigen Abschnitt (61) enthält, dessen Länge 1,5 bis 2 Schrittlängen der Förderrollen (59) beträgt und der durch elastische Platten (62) gebildet ist, die zum Ende der Führungsbahn geneigt angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Förderrollen (59) die Achse (67) eines geneigten Bodens des Bunkers (2) angeordnet ist, der aus mindestens zwei abgefederten Platten (67) gebildet ist, deren eine länger als die andere um eine halbe Schrittlänge der Förderrollen (59) ist, wobei sich die gegeneinander versetzten Enden dieser Platten (67) auf die Förderrollen (59) stützen.