DE3842098A1 - Vorrichtung zum automatischen sortieren von fruechten, gemuese und wurzelgemuese - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum auto­ matischen Sortieren von Früchten, Gemüse und Wurzelgemüse nach ihrer Güte, z.B. von Kartoffeln, Zwiebeln, Pfirsichen, Äpfeln, Tomaten und Aprikosen, und zwar nach Farbe, Reife­ grad und inneren sowie äußeren Defekten infolge mechani­ scher Einflüsse, Krankheiten und Schädlingen.

Aus der BG-A 30 805 ist bereits eine Vorrichtung zum Sor­ tieren von Früchten bekannt, deren fotometrisches System zwei Fotoempfänger für zwei Wellenlängen aufweist. Die Ausgänge der Fotoempfänger sind mit zwei identischen Ver­ stärkern verbunden, deren Verstärkung automatisch regulier­ bar ist. Die Ausgänge der Verstärker sind über zwei Ver­ zögerungsleitungen mit den Eingängen von zwei Analog/Digi­ tal-Wandlern verbunden, deren Ausgänge mit Rechengliedern zur Ermittlung des Mittelwertes, der Amplitude sowie des Maximal- und des Minimalwertes verbunden sind. Die Aus­ gänge der Rechenglieder sind mit den Eingängen von zwei logischen Blöcken zum Ermitteln des Endergebnisses für die Güte verbunden. Die Ausgänge dieser logischen Blöcke sind über Endschalter mit den Sortiergliedern verbunden.

Die bekannte Vorrichtung hat begrenzte Möglichkeiten hin­ sichtlich der Merkmale der Gütebestimmung der Produkte und begrenzte Sortiermöglichkeiten. Wegen der unregelmäßigen geometrischen Form der Produkte entstehen auch Feh­ ler infolge von in die Fotoempfänger reflektiertem Licht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zum automatischen Sortieren von Früchten, Gemüse und Wurzelgemüse nach ihrer Güte zu schaffen, die erwei­ terte Möglichkeiten hinsichtlich der Gütemerkmale der Produkte und der Flexibilität bei der Ermittlung des End­ ergebnisses bei erhöhter Sortiergenauigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum automatischen Sortieren von Früchten, Gemüse und Wur­ zelgemüse nach ihrer Güte gelöst, die eine fotometrische Kamera mit zwei Fotoempfängern für zwei Wellenlängen so­ wie einen mit Endschaltern und Sortiergliedern ausgerüste­ ten Block enthält. Zwei Informationsausgänge der fotomet­ rischen Kamera sind je mit dem Eingang eines einen Fehler­ korrektor aufweisenden Verstärkers verbunden, dessen ana­ loger Ausgang an den Eingang eines Hochfrequenzfilters mit einem Spitzendetektor und eines Niederfrequenzfilters verbunden ist. Die digitalen Ausgänge der beiden Verstär­ ker sind mit den Eingängen eines ODER-Gatters verbunden, wobei der Ausgang jedes Hochfrequenzfilters und der Aus­ gang des jeweils zugehörigen Niederfrequenzfilters je mit einem Eingang des Differentialverstärkers verbunden sind. Der Ausgang des ersten Differentialverstärkers ist an den Eingang eines Schwellengliedes und mit einem Mul­ tiplizier/Dividier-Glied verbunden, mit dessen übrigen Eingängen die Ausgänge eines zweiten Niederfrequenzfilters und beider Hochfrequenzfilter verbunden sind, die auch mit dem jeweils zweiten Eingang des zugehörigen Differen­ tialverstärkers verbunden sind. Die Ausgänge des Multipli­ zier/Dividier-Gliedes sind mit den analogen Eingängen eines A/D-Wandlers verbunden, dessen erster digitaler Eingang mit dem Ausgang des ODER-Gatters und dessen zwei­ ter digitaler Eingang mit dem Steuerausgang eines Inter­ face verbunden ist. Seine digitalen Ausgänge sind mit den digitalen Informationseingängen des Interface verbun­ den, dessen erster diskreter Eingang an den Ausgang des Schwellengliedes angeschlossen ist, während dessen zweiter diskreter Eingang mit einem dritten Ausgang der fotometri­ schen Kamera verbunden ist. Die digitalen Informations­ ausgänge des Interface sind mit den Informationseingängen eines Mikrocomputers verbunden, dessen digitale Steueraus­ gänge mit den digitalen Steuereingängen des Interface verbunden sind. Die digitalen Steuerausgänge des Inter­ face sind mit dem Endschalter und Sortierorgane ausgerü­ steten Block verbunden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat hinsichtlich der Gütemerkmale der Produkte erweiterte Möglichkeiten. Die Sortiergenauigkeit wird erhöht, weil durch die unregel­ mäßige Form der Produkte reflektiertes Licht nicht auf die Fotoempfänger fallen kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ihre Flexibilität bei der Ermittlung des Endergebnisses der Güte, wodurch die Sortiermöglichkeiten in Bezug auf Art und Sorte der Pro­ dukte und der Fehlerarten erweitert werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt das Blockschaltbild einer Vorrichtung zum automatischen Sortieren von Früchten, Gemüse und Wur­ zelgemüse nach ihrer Güte.

Die Vorrichtung enthält eine fotometrische Kamera 1 mit zwei Fotoempfängern für zwei Wellenlängen und einen End­ schalter und Sortierglieder aufweisenden Block 2. Die beiden Informationsausgänge der fotometrischen Kamera 1 sind je mit dem Eingang eines einen Fehlerkorrektor auf­ weisenden Verstärkers 3 verbunden, dessen analoger Ausgang mit dem Eingang eines einen Spitzendetektor aufweisen­ den Hochfrequenzfilters 4 und eines Niederfrequenzfilters 5 verbunden ist. Die digitalen Ausgänge beider Verstärker 3 sind mit den Eingängen eines ODER-Gatters 6 verbunden, wobei der Ausgang eines jeden Hochfrequenzfilters 4 und der Ausgang des jeweils zugehörigen Niederfrequenzfilters 5 je mit einem Eingang eines Differentialverstärkers 7 bzw. 8 verbunden ist. Der Ausgang des ersten Differential­ verstärkers 7 ist mit dem Eingang eines Schwellwertgliedes 9 und mit einem Multiplizier/Dividier-Glied 10 verbunden. Die übrigen Eingänge des Multiplizier/Dividier-Gliedes 10 sind an die Ausgänge der beiden Hochfrequenzfilter 4 und des zweiten Differenzverstärkers 8 verbunden, die auch an die zweiten Eingänge des entsprechenden Differen­ tialverstärkers 7 bzw. 8 angeschlossen sind. Die Ausgänge des Multiplizier/Dividier-Gliedes 10 sind mit den analo­ gen Eingängen des A/D-Wandlers 11 verbunden, dessen erster digitaler Eingang mit dem Ausgang des ODER-Gatters 6 und dessen zweiter digitaler Eingang mit dem Steuerausgang eines Interface 12 verbunden ist. Die digitalen Ausgänge des A/D-Wandlers 11 sind mit den digitalen Informations­ eingängen des Interface 12 verbunden. Ein erster diskre­ ter Eingang des Interface 12 ist an den Ausgang des Schwel­ lenwertgliedes 9 und ein zweiter diskreter Eingang des Interface 12 ist mit einem dritten Ausgang der fotometri­ schen Kamera 1 verbunden. Die digitalen Informationsaus­ gänge des Interface 12 sind mit den Informationseingängen eines Mikrocomputers 13 verbunden, dessen digitale Steuer­ ausgänge mit den digitalen Steuereingängen des Interface 12 verbunden sind. Die digitalen Steuereingänge des Inter­ face 12 sind mit dem die Endschalter und Sortierorgane enthaltenden Block 2 verbunden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt wie folgt: Die Produkte werden beim Passieren der fotometrischen Kamera 1 durchleuchtet und das von den Produkten durchgelassene Licht gelangt beim Passieren durch zwei identische opti­ sche Kanäle in den beiden Fotoempfängern für zwei verschie­ dene Wellenlängen. Zusammen mit dem von den Produkten durchgelassenen Licht gelangt in die Fotoempfänger ein Bezugslichtsignal, das in der fotometrischen Kamera 1 erzeugt wird. Die Fotoempfänger formen das Nutzlicht und das Bezugslichtsignal in elektrische Signale um, die über die Informationsausgänge der fotometrischen Kammer 1 an die Ausgänge der beiden identischen, je einen Fehlerkorrek­ tor aufweisenden Verstärker 3 gelangen. Dabei werden ihre Analogsignale dem entsprechenden Niederfrequenzfilter 5 und einen Spitzendetektor aufweisenden Hochfrequenzfil­ ter 4 zugeführt. Hier werden das nützliche niederfrequente und das hochfrequente Bezugssignal aufgeteilt, wobei außer­ dem das Bezugssignal detektiert wird. Sie gelangen danach zusammen mit dem Nutzsignal vom Ausgang der Filter 5 an die Eingänge der Differenzverstärker 7 bzw. 8. Die auf diese Weise erzeugten Bezugssignale von den Ausgängen der Hochfrequenzfilter 4 und Nutzsignale von den Ausgän­ gen der Differenzverstärker 7 und 8 gelangen an die Ein­ gänge der Multiplizier/Dividier-Stufe 10. Vom ersten Aus­ gang der Multiplizier/Dividier-Stufe 10 wird das Nutzsig­ nal, das den Quotienten aus den Produkten der Werte des Nutzsignals des ersten und des Bezugssignals des zweiten Kanals bzw. des Nutzsignals des zweiten und des Bezugs­ signals des ersten Kanals darstellt, dem einen Analog­ eingang des A/D-Wandlers 11 zugeführt. Vom zweiten Ausgang des Multiplizier/Dividier-Gliedes 10 gelangt das Signal zum zweiten Analogeingang des A/D-Wandlers 11. Dem Steuer­ eingang des A/D-Wandlers 11 wird das Ausgangssignal des ODER-Gatters 6 zugeführt, das die Ausgangssignale der beiden Verstärker 3 einer ODER-Operation unterzieht. Die Ausgangssignale der Verstärker 3, die an die Eingänge des ODER-Gatters 6 gelangen, sind Befehle für die Speicherung des von ihm zuvor umgeformten Wertes im A/D-Wandler 11. Dies ist dann erforderlich, wenn infolge von Reflexionen und ähnlichen Erscheinungen, wie z.B. reflektiertes Licht, die nützlichen Ausgangssignale der fotometrischen Kamera 1 einen zulässigen Wert überschreiten. Von den Ausgängen des A/D-Wandlers 11 werden die Signale in Form einer digi­ talen Kombination einer ersten Gruppe von digitalen Ein­ gängen des Interface 12 zugeführt, dessen zweiter Gruppe digitaler Eingänge die digitalen Signale des Mikrocompu­ ters 13 zugeführt werden. Dem ersten diskreten Eingang des Interface 12 wird ein Signal vom Ausgang des Schwellen­ wertelements 9 zugeführt, falls das zu seinem Eingang gelangende Signal vom Ausgang des Verstärkers 7 einen kleineren Wert als den vorgegebenen Schwellenwert auf­ weist. Dem zweiten diskreten Eingang des Interface 12 wird vom dritten Ausgang der fotometrischen Kamera 1 ein Synchronisiersignal zugeführt, das beim Vorhandensein eines Produkts in der Meßzone der Kamera 1 erzeugt wird. Die Signale von den digitalen Informationsausgängen des Interface 12 werden den digitalen Eingängen des Mikrocom­ puters 13 zugeführt, während das Signal vom einzelnen Ausgang des Interface 12 über dessen zweiten Steuerein­ gang den A/D-Wandler 11 steuert. Auf der Basis der den digitalen Eingängen des Mikrocomputers 13 zugeführten Informationen werden in ihm die Werte der Gütemerkmale der sortierten Produkte bestimmt, die in fünf Gruppen eingeteilt werden können:

• - Merkmale für integrale Gütebeurteilung,
• - Merkmale für das Erkennen von inneren und äußeren De­ fekten infolge mechanischer Einwirkungen, Krankheiten, Schädlingen, Farbänderungen u.a.,
• - Merkmale für das Erkennen völlig defekter Exemplare,
• - Merkmale für das Erkennen von Fremdkörpern im gesamten sortierten Materialfluß (Steine, Erde, Stiele, Blätter u.a.),
• - Merkmale für das Erkennen von Abweichungen von der nor­ malen Form der Produkte, wie z.B. puppenartige Exemplare, Stiel- und Bechergrübchen u.a.

Die Merkmale der ersten Gruppe sind derart synthesiert, daß eine flexible Nachregulierung der Grenzen zwischen den einzelnen Güteklassen möglich ist.

Die Merkmale der übrigen Gruppen erlauben die Vermeidung des Einflusses der wichtigsten Störfaktoren, wie z.B. Änderungen der Speisespannung, Alterung der Fotoempfänger, Verschmutzung der Optik u.a.

Auf der Basis der bestimmten Werte der Merkmale der fünf Gruppen wird eine Lösung für die Güte jedes Exemplars erarbeitet, wobei statistische Wahrscheinlichkeitsverfah­ ren für das Erkennen von Bildern angewendet werden. Die ermittelte Lösung in Form eines digitalen elektrischen Signals wird von den Ausgängen des Mikrocomputers 13 über das Interface 12 den Eingängen des Endschalter und Sortier­ glieder aufweisenden Blockes 2 zugeführt, mit dessen Hilfe das sortierte Produkt der entsprechenden Gütefraktion zugeführt wird. Der Block 2 erlaubt in Abhängigkeit der technologischen Forderungen gegebenenfalls die Vereini­ gung einiger Gütefraktionen.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum automatischen Sortieren von Früchten, Gemüse und Wurzelgemüse, mit einer fotometrischen Kame­ ra (1) mit zwei Fotoempfängern für zwei Wellenlängen, und einem Block (2) mit Endschaltern und Sortiergliedern, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Infor­ mationsausgänge der fotometrischen Kamera (1) je mit dem Eingang eines Verstärkers (3) mit einem Fehlerkorrektor verbunden ist, dessen Analogausgang mit dem Eingang eines einen Spitzendetektor aufweisenden Hochfrequenzfilters (4) bzw. einem Niederfrequenzfilter (5) verbunden ist, daß die digitalen Ausgänge der beiden Verstärker (3) mit einem ODER-Gatter (6) verbunden sind, daß der Ausgang jedes Hochfrequenzfilters (4) und der Ausgang des zuge­ hörigen Niederfrequenzfilters (5) je mit einem Eingang eines Differentialverstärkers (7 bzw. 8) verbunden ist, daß der Ausgang des ersten Differentialverstärkers (7) mit dem Eingang eines Schwellenelements (9) und mit einem Multiplizier-Dividierglied (10) verbunden ist, daß das zweite Niederfrequenzfilter (8) und die beiden Hochfre­ quenzfilter mit den übrigen Eingängen des Multiplizier- Dividiergliedes (10) verbunden sind, daß die Hochfrequenz­ filter (4) jeweils mit dem zweiten Eingang des zugehörigen Differentialverstärkers (7 bzw. 8) verbunden sind, daß die Ausgänge des Multiplizier-Dividiergliedes (10) mit den analogen Eingängen eines Analog/Digital-Wandlers (11) verbunden sind, dessen digitaler Eingang mit dem Ausgang des ODER-Gatters (6), dessen anderer Eingang mit dem Steu­ erausgang eines Interface (12) und dessen digitale Ausgän­ ge mit den digitalen Informationseingängen des Interface (12) verbunden sind, daß ein erster diskreter Eingang des Interface (12) mit dem Ausgang des Schwellengliedes (9) und dessen zweiter diskreter Eingang mit dem dritten Aus­ gang der fotometrischen Kamera (1) verbunden ist, und daß die digitalen Informationsausgänge des Interface (12) mit den Informationseingängen eines Mikrocomputers (13) verbunden sind, dessen digitale Steuerausgänge mit den digitalen Steuereingängen des Interface (12) verbunden sind, dessen digitale Steuerausgänge an den Block (2) mit Endschaltern und Sortiergliedern angeschlossen sind.