DE3844497C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Selektion von Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

In dem Fall, wo die Farbe, das Reflexionsvermögen oder dergleichen eines bestimmten Teils in einer gemischten Gruppe von Gegenständen verschieden von denen eines anderen Teils in der Gruppe ist, ist es allgemeine Praxis, ein Verfahren zur Selektion des bestimmten Teils auf der Grund­ lage des von den Gegenständen reflektierten Lichts anzuwenden.

Beispielsweise ist das Reflexionsvermögen von Nußschalen im infrarotnahen Bereich deutlich unterschiedlich von dem von Nußkernen. Im Fall von Nüssen werden daher Schale und Kern auf der Basis ihres Reflexionsvermögens voneinander unter­ schieden. Bei Mandeln beispielsweise reflektiert die Schale im allgemeinen mehr Licht im infrarot­ nahen Bereich als der Kern. Lichtstrahlen mit einer bestimmten Wellenlänge innerhalb des infrarotnahen Bereichs aus den reflektierten Strahlen werden daher überwacht, und wenn die Menge des reflektierten Lichts mit der be­ stimmten Wellenlänge einen vorgegebenen Bezugs­ wert überschreitet, wird der Gegenstand als Schale gewertet, während, wenn die reflektierte Lichtmenge unterhalb des Bezugswertes bleibt, der Gegenstand als Kern gewertet wird, so daß eine Selektion vorgenommen werden kann.

Die Gestalt der zu selektierenden Gegenstände ist jedoch nicht gleichmäßig und daher hängt die Menge des reflektierten Lichts von der Richtung ab, in welcher jeder Gegenstand be­ obachtet wird, wodurch die Beurteilung, auf der die Selektion basiert, beeinträchtigt sein kann.

Der Beobachtungsteil einer typischen Selektions­ vorrichtung ist beispielsweise wie in Fig. 1 angeordnet. Jeder aus einem Trichter 1 fallende Gegenstand 2 wird durch Strahler 3 an einer Beobachtungsstelle P beleuchtet und das vom Gegenstand 2 reflektierte Licht wird aus einer bestimmten Richtung beobachtet. Wenn der Gegen­ stand 2 fällt, ändert sich die beobachtete Oberfläche wie durch die Zahlen (1) - (2) - (3) angezeigt ist. Da die Gestalt der Gegenstände nicht gleich ist, ändert sich durch die sich beim Fallen verändernde Oberfläche auch die Menge des überwachten reflektierten Lichts.

Es gibt Fälle, wo, obwohl der Gegenstand eine Schale ist, dessen beobachtete Oberfläche nur eine geringe Lichtmenge reflektiert, in der gleichen Weise wie im Falle eines Kernes. Bei einer bekannten Selektionsvorrichtung wird die Selektion auf der Basis der von einer be­ stimmten beobachteten Oberfläche, die auf einen relativ engen Bereich begrenzt ist, reflek­ tierten Lichtmenge durchgeführt. Aus diesem Grund bergen die bekannten Vorrichtungen die Gefahr einer falschen Selektion in sich.

Zusätzlich haben die zu selektierenden Gegen­ stände eine Vielfalt unterschiedlicher Größen und dies kann die die Selektion ermöglichende Bewertung ebenfalls beeinträchtigen. Im all­ gemeinen ist die reflektierte Lichtmenge je größer, desto größer der Gegenstand ist; und umgekehrt ist die reflektierte Lichtmenge je geringer, desto kleiner der Gegenstand ist. Im Falle einer kleinen Schale ist daher die von dieser reflektierte Lichtmenge gering, so daß es unmöglich sein kann, sie von einem Kern zu unterscheiden. Bei den bekannten Selektionsvorrichtungen wird ein einheitlicher Bezugswert festgesetzt und die Selektion erfolgt in Abhängigkeit davon, ob die reflek­ tierte Lichtmenge diesen Bezugswert überschreitet oder nicht. Es mußte daher befürchtet werden, daß eine fehlerhafte Selektion bei Gegenständen mit unregelmäßiger Größe erfolgt.

Aus der US 44 76 982 sind ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Einteilung von Artikeln (Zitronen) nach ihrer Farbe bekannt, bei dem das von den Oberflächen reflektierte Licht in mehrere Wellenlängen geteilt wird, und anschließend werden Verhältnisse von Paaren dieser Signale gebildet, die mit einem Schwellen­ wert-Detektor mit vorgegebenen Schwellenwerten verglichen werden, um zu entscheiden, welche Oberflächenfarbe der betrachtete Artikel hat. Die Verhältniswerte wei­ sen für bestimmte Wellenlängenbereiche keinen für eine signifikante Auswertung ausreichenden Abstand voneinander auf. Aus diesem Grunde wird je nach aus­ zuwertender Oberflächenfarbe das günstigere Wellen­ längenverhältnis zur Bewertung ausgewählt.

Die DE 34 45 428 A1 beschreibt eine Glas-Sortieranlage, bei der die von mit Lichtwandlern umgewandelten Lichtsi­ gnale integriert werden, wobei als Auswahlkriterium auf die Zeitdauer, mit der eine der drei erfaßten Lichtfarben ermittelt wird, abgestellt wird.

Weiter ist aus der DE 35 00 650 A1 eine Untersuchungs­ vorrichtung insbesondere für Geldscheine bekannt, bei der die ermittelten Meßsignale für die Auswertung integriert werden. Das reflektierte Licht wird hier­ bei nicht in bestimmte Wellenlängen aufgespalten. Zur Erfassung des Lichtes werden Zeilensensoren einge­ setzt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Selektions­ verfahren und eine Vorrichtung zur wirkungsvollen Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben, das eine höhere Unterscheidungsgenauigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 so­ wie für die Vorrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung ermöglicht es die Selektion unabhängig von Schwankungen der Menge des reflektierten Lichts aufgrund von Änderungen der beobachteten Oberfläche und unabhängig von relativen Schwankungen der Menge des reflektierten Lichts infolge von Größen­ änderungen der zu selektierenden Gegenstände durchzuführen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Dar­ stellung von Änderungen der be­ obachteten Oberfläche eines zu selektierenden Gegenstandes nach dem Herausfallen aus einem Trichter,

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das schematisch die Anordnung einer Selektions­ vorrichtung zeigt,

Fig. 3 Diagramme der jeweiligen Reflexions­ werte der Schale, der Zwischenschale und des Kerns von Mandeln,

Fig. 4 ein Beispiel einer Verknüpfungs­ schaltung, die in der Selektions­ vorrichtung nach Fig. 2 zur Aus­ sonderung von Schalen und Zwischen­ schalen von Mandeln verwendet wer­ den kann,

Fig. 5 ein Beispiel einer Verknüpfungs­ schaltung, die in der Selektions­ vorrichtung nach Fig. 2 zur Selektion der Kerne von Mandeln verwendet werden kann,

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines bestimmten Ausführungsbeispiels der Selektions­ vorrichtung,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Anordnung des in der Selektionsvor­ richtung nach Fig. 6 verwendeten Hintergrundkastens,

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer bestimmten Anordnung des in der Selektionsvorrichtung nach Fig. 6 verwendeten Spektroskops, und

Fig. 9 Zeitdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Selektions­ vorrichtung nach Fig. 6.

Vor der Beschreibung des Ausführungsbeispiels wird der grundsätzliche Gedanke der vorliegenden Er­ findung erklärt, um deren Verständnis zu er­ leichtern.

Fig. 3 enthält Diagramme der jeweiligen Werte für das Reflexionsvermögen der Schale A, der Zwischen­ schale B und des Kerns C von Mandeln im infrarotnahen Bereich. Wie gezeigt ist, werden drei verschiedene Arten von Infrarotstrahlen mit Wellenlängen von 1000 nm, 1200 nm und 1450 nm als reflektierte Strahlen mit bestimmter Wellenlänge erfaßt und die jeweiligen Reflexionswerte der Schale A, der Zwischenschale B und des Kerns C mit Bezug auf die drei Wellenlängen 1000 nm, 1200 nm und 1450 nm werden mit Ax, Ay, Az; Bx, By, Bz; und Cx, Cy, Cz bezeichnet. In diesem Fall bestehen die folgenden Bedingungen, wie die Diagramme zeigen:

Ax/Ay < Bx/By (1)

Ax/Ay < Cx/Cy (2)

Es wird hier ein Wert k1 angenommen, der den folgenden Bedingungen genügt:

Ax/Ay < k1 < Bx/By (3)

Ax/Ay < k1 < Cx/Cy (4)

Wie die Diagramme zeigen, gelten auch die folgenden Bedingungen:

Ay/Az < By/Bz (5)

Cy/Cz < By/Bz (6)

Hierzu wird ein Wert k2 angenommen, der den folgenden Bedingungen genügt:

Ay/Az < k2 < By/Bz (7)

Cy/Cz < k2 < By/Bz (8)

Unter der Annahme, daß die Reflexionswerte mit Bezug auf die drei verschiedenen Arten von Licht mit den bestimmten Wellenlängen 1000 nm, 1200 nm und 1450 nm, die für einen bestimmten zu selektierenden Gegenstand (unab­ hängig davon, ob es sich um eine Schale, eine Zwischenschale oder einen Kern handelt) als x, y und z bezeichnet werden, wird der Gegenstand auf der Grundlage der vorstehenden Bedingungen (3), (4), (7) und (8) als Schale, Zwischenschale oder Kern identifiziert. Genauer gesagt, wenn die Bedingungen

x/y < k1 und y/z < k2 (9)

erfüllt sind, dann ist der Gegenstand eine Schale. Wenn die Bedingungen

k1 < x/y und k2 < y/z (10)
erfüllt sind, dann ist der Gegenstand von einer Zwischenschale bedeckt. Wenn die Bedingungen

k1 < x/y und y/z < k2 (11)

erfüllt sind, dann ist der Gegenstand ein Kern.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das schematisch die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung illustriert. Die dargestellte Vorrichtung dient zur Entfernung der Schalen und Zwischenschalen von Mandeln als zu selektierende Gegenstände 2 oder zur Selektion von Kernen aus den Gegen­ ständen 2. Das von einem Gegenstand 2 an einer Beobachtungsstelle P für die Selektion reflektierte Licht wird von einem Spektroskop 10 aufgenommen. Das Spektroskop 10 teilt die reflektierten Lichtstrahlen der vorgenannten drei verschiedenen Wellenlängen, d. h. 1000 nm, 1200 nm und 1450 nm, und wandelt die drei verschiedenen Arten von Lichtstrahlen in elektrische Signale x′, y′ und z′ um, bevor sie jeweils zu Integratoren 11, 12 und 13 geleitet werden. Diese integrieren die jeweils vom Spektroskop 10 gelieferten elektrischen Signale, während der Gegenstand 2 die Beobachtungs­ stelle P passiert. Nachdem der Gegenstand 2 die Beobachtungsstelle P passiert hat, geben die Integratoren 11, 12 und 13 die Integrations­ werte x, y und z aus und liefern sie zu Ver­ gleichsschaltungen 14 und 15. In diesem Fall werden der Integrationswert x zur Vergleichs­ schaltung 14, der Integrationswert y zu beiden Vergleichsschaltungen 14 und 15 und der Inte­ grationswert z zur Vergleichsschaltung 15 ge­ führt.

Der vorbeschriebene Bezugswert k1 ist vorher in der Vergleichsschaltung 14 festgesetzt worden. k1 wurde experimentell bestimmt, derart, daß er den genannten Bedingungen (3) und (4) genügt. Nach Empfang der Integrationswerte x und y bildet die Vergleichsschaltung 14 das Verhältnis x/y und vergleicht dieses mit dem Bezugswert k1 zur Prüfung ihres Größenverhältnisses. Die Ver­ gleichsschaltung 14 gibt das logische Signal v ab, das vom Ergebnis dieses Größenvergleichs abhängig ist: wenn x/y < k1, wird v = "0" ausgegeben, und wenn x/y < k1, wird v = "1" ausgegeben.

Der vorbeschriebene Bezugswert k2 ist vorher in der Vergleichsschaltung 15 festgesetzt worden. k2 wurde experimentell bestimmt, derart, daß er den genannten Bedingungen (7) und (8) genügt. Nach Empfang der Integrationswert y und z bildet die Vergleichsschaltung 15 das Verhältnis y/z und vergleicht dieses mit dem Bezugswert k2 zur Prüfung ihres Größenverhältnisses. Die Vergleichs­ schaltung 15 gibt das logische Signal w ab, das vom Ergebnis dieses Größenvergleichs abhängig ist: wenn y/z < k2, wird w = "0" ausgegeben, und wenn y/z < k2, wird w = "1" ausgegeben.

Die logischen Signale v und w werden zu einer Verknüpfungsschaltung 16 geliefert, die entweder ein Aussonderungssignal zur Entfernung einer Schale oder Zwischenschale oder ein Signal zur Selektion von Kernen auf der Basis der Signale v und w ausgibt.

Fig. 4 zeigt eine Verknüpfungsschaltung 16 zur Aus­ gabe eines Aussonderungssignals für die Entfernung von Schalen und Zwischenschalen. Die Schaltung gibt das Aussonderungssignal ab, wenn v = "0" oder w = "1" ist, d. h. wenn die genannte Be­ dingung (9) oder (10) erfüllt ist. Andererseits zeigt Fig. 5 eine Verknüpfungsschaltung 16, die ein Signal zur Selektion von Kernen ausgibt. Diese Schaltung gibt dieses Signal ab, wenn v = "1" und w = "0" ist, d. h. wenn die Be­ dingung (11) erfüllt ist. Die Auswahl aus den beiden Arten von Verknüpfungsschaltungen, d. h. die nach Fig. 4 oder die nach Fig. 5 wird zweckmäßig nach der jeweiligen Zielsetzung be­ stimmt.

In der dargestellten Vorrichtung werden, wenn der auszuwählende Gegenstand 2 die Beobachtungs­ stelle passiert, die vom Spektroskop 10 ausge­ gebenen Signale integriert, um einen Wert zu erhalten, der der Menge des von der gesamten beobachteten Oberfläche reflektierten Lichts entspricht, und der Gegenstand 2 wird auf der Grundlage der Gesamtmenge reflektierten Lichts unterschieden. Daher ist es möglich, die Selektion unabhängig von Schwankungen in der Menge des reflektierten Lichts, die durch Änderungen der beobachteten Oberfläche verursacht werden, durch­ zuführen. Genauer gesagt, da ein Gegenstand Änderungen in der Menge des reflektierten Lichts für jede beobachtete Oberfläche zeigt, ist es unmöglich, durch Untersuchung nur einer Ober­ fläche zu beurteilen, ob ein Kern vorliegt. Wenn jedoch alle von verschiedenen beobachteten Oberflächen reflektierten Lichtmengen integriert werden, stellt das Ergebnis der Integration die für die Selektion geeignete Natur des Gegenstandes dar und ist daher unterschiedlich entsprechend der Art des Gegenstandes. Da bei der vorliegenden Vorrichtung die Unterscheidung auf der Grund­ lage des Integrationsergebnisses erfolgt, ist die Unterscheidungsgenauigkeit sehr hoch.

Die elektrischen Signale x, y und z, die drei verschiedenen Arten von reflektiertem Licht mit jeweils bestimmter Wellenlänge ent­ sprechen, werden in zwei Paare geteilt, zum Beispiel (x, y) und (y, z), und der das Verhältnis zwischen einem elektrischen Signal und dem anderen, d. h. das Verhältnis zwischen den Mengen der ent­ sprechenden reflektierten Lichtstrahlen repräsen­ tierende Wert wird für jedes Paar erhalten, und dann wird die Art des Gegenstandes auf der Grundlage des erhaltenen Wertes identifiziert.

Die zu selektierenden Gegenstände sind in der Größe verschieden, und je größer der Gegenstand ist, desto größer ist naturgemäß die Menge des reflektierten Lichts; umgekehrt wird desto weniger Licht reflektiert, je kleiner der Gegen­ stand ist. Aus diesem Grund besteht die Gefahr einer fehlerhaften Selektion, wenn die Art des Gegenstandes auf der Basis eines der Menge des reflektierten Lichts entsprechenden absoluten Werts beurteilt wird. Jedoch ist es möglich, die Reflexionseigenschaften jedes einzelnen Gegenstandes zu ermitteln, indem ein das Ver­ hältnis zwischen den Mengen jedes Paares von reflektierten Strahlen mit bestimmten Wellenlängen, die innerhalb der drei verschiedenen Arten von reflektiertem Licht miteinander benachbart sind, darstellende Wart erhalten wird, wie vorstehend erläutert ist. Somit ist es möglich, jeden einzelnen Gegenstand nach seinen Reflexions­ eigenschaften zu identifizieren, ohne daß ein Vergleich mit einem absoluten Wert erfor­ derlich ist, so wie es beim Stand der Technik der Fall ist; und daher ist es möglich, die Selektion unabhängig von relativen Schwankungen der Menge des reflektierten Lichts infolge von Größenänderungen des Gegenstandes durchzu­ führen.

In Fig. 6, die ein Blockschaltbild eines Aus­ führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vor­ richtung zeigt, sind die zu selektierenden Gegen­ stände, in diesem Fall Mandeln, allgemein mit 100 bezeichnet, wobei Kern 100a sowie Zwischen­ schalen und Schalen 100b unterschieden werden. Die zu selektierenden Gegenstände 100 fallen aus einem (nicht gezeigten) Trichter und passieren eine Beobachtungsstelle P. Diese wird durch eine Mehrzahl von Strahlern 101, zum Beispiel Halogenlampen oder Wolframdrahtlampen, be­ leuchtet, die sowohl auf der stromaufwärts­ liegenden als auch auf der stromabwärtsliegenden Seite der Beobachtungsstelle P angeordnet sind.

Ein Hintergrundkasten 102 ist auf der Rückseite der Beobachtungsstelle P installiert. Eine be­ stimmte Anordnung dieses Hintergrundkastens 102 ist in Fig. 7 gezeigt. An dessen Vorderseite befindet sich ein Fenster 102a und sein Inneres ist zur Absorption von Licht ausgebildet. Demge­ mäß wird durch das Fenster 102a in den Hinter­ grundkasten 102 eintretendes Licht in dessen Innerem absorbiert und es tritt kein Licht heraus. Dies bedeutet, daß das Fenster 102a, aus dem kein Licht entweicht, von außen schwarz aus­ sieht. Mit anderen Worten, wenn die Beobachtungs­ stelle P mit dem Fenster, 102a im Hintergrund betrachtet wird, ist es möglich, nur das von einem die Beobachtungsstelle P passierenden Gegenstand reflektierte Licht zu erfassen. Wenn sich kein Gegenstand 100 an der Beobachtungs­ stelle P befindet, ist nur der schwarze Hinter­ grund zu sehen.

Vor der Beobachtungsstelle P befinden sich eine Linse 103, ein Schlitz 104 und ein Spektroskop 105 in dieser Reihenfolge auf einer Linie, die das Fenster 102a des Hintergrundkastens 102 und die Beobachtungsstelle P schneidet. Die Linse 103 bündelt das vom die Beobachtungsstelle P passierenden Gegenstand 100 reflektierte Licht auf den Schlitz 104. Der Schlitz 104 läßt nur den mittleren Bereich des von der Linse 103 gelieferten Lichts passieren. Genauer gesagt, der Schlitz 104 begrenzt die Beobachtungs­ stelle P auf eine Fläche, deren Hintergrund nur aus dem Fenster 102a besteht, und erlaubt einen Durchgang des Lichts nur innerhalb dieser begrenzten Fläche. Demzufolge passiert, wenn ein Gegenstand 100 die Beobachtungsstelle P durchläuft, nur das von diesem reflektierte Licht den Schlitz 104 und tritt in das Spektroskop 105 ein. Wenn sich kein Gegenstand 100 an der Beobachtungsstelle P befindet, geht, da kein Licht aus dem den Hintergrund bildenden Fenster 102a entweicht, auch kein Licht durch den Schlitz 104 und kein Licht tritt in das Spektroskop 105 ein.

Eine besondere Ausbildung des Spektroskops 105 ist in Fig. 8 gezeigt. Es teilt das eintreffende Licht in zwei oder mehr verschiedene Arten von Licht mit jeweils bestimmter Wellenlänge, die zur Unterscheidung vorgesehen sind. Das Spektroskop 105 wählt weiterhin Lichtstrahlen mit verschiede­ nen Wellenlängen aus dem geteilten Licht aus und wandelt jeden Lichtstrahl in ein seiner Intensität entsprechendes elektrisches Signal um. Demgemäß enthält das Spektroskop 105 eine Anzahl von Strahlenteilern 106, Filtern 107 und Fühlern 108, wobei diese Anzahl der Anzahl der verschiedenen Arten von Licht mit jeweils bestimmter Wellenlänge entspricht, die zur Unterschiedung vorgesehen sind. In diesem Aus­ führungsbeispiel ist n die Anzahl der zur Unter­ scheidung vorgesehenen bestimmten Wellenlängen. Die Anzahl n von bestimmten Wellenlängen wird wie folgt be­ stimmt. Durch Beobachtung einer gewissen Anzahl von Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellen­ längen zwischen den gleichzeitig reflektierten Lichtstrahlen wird ein das Verhältnis dieser Lichtstrahlen repräsentierender Wert erhalten, um dadurch den Unterschied in der Intensität des von den einzelnen zu selektierenden Gegen­ ständen reflektierten Lichts zu eliminieren. Wie bekannt ist, werden zwei Werte benötigt, um ein Verhältnis zu erhalten. Demgemäß ist es erforderlich, um beispielsweise zwei verschiedene Arten von Gegenständen voneinander zu unterschei­ den, wenigstens zwei Arten von Licht zu erfassen und deren Verhältnis zu bilden. Drei oder vier verschiedene Arten von Licht können, falls erwünscht, selbstverständlich erfaßt werden. Wenn drei oder vier verschiedene Arten von Licht verwendet werden und eine Mehrzahl von Ver­ hältniswerten gebildet wird, dann kann eine Steigerung der Prüfgenauigkeit erwartet werden.

Zur Unterscheidung von drei verschiedenen Gegen­ ständen A, B und C ist es nur erforderlich, wenigstens zwei verschiedene Arten von Licht mit verschiedenen Wellenlängen für die Kombination (A, B) und wenigstens zwei verschiedene Arten von Licht mit verschiedenen Wellenlängen für die Kombination (B, C) zu erfassen. In diesem Fall kann zu erfassendes Licht mit einer be­ stimmten Wellenlängen in beiden Gruppen verwendet werden. Auf diese Weise wird der Wert für n bestimmt.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, hat das Spektroskop 105 ein Fenster 105a, durch das das den Schlitz 104 passierende Licht in das Spektroskop 105 eintritt. Die Strahlenteiler 106-1 bis 106-n sind innerhalb des Spektroskops 105 entlang des Pfades L des in dieses eintretenden Lichts angeordnet. Jeder Strahlenteiler 106 läßt einen Teil des Lichts passieren und reflektiert dessen anderen Teil senkrecht zum Pfad L. Das vom Strahlen­ teiler 106 reflektierte Licht wird jeweils zum zugeordneten der Filter 107-1 bis 107-n gelenkt. Jeder Filter läßt nur das zugeordnete Licht mit einer bestimmten Wellenlänge von denen passieren, die zur Unterscheidung vorgesehen sind. Das den Filter 107 passierende Licht wird jeweils von dem jeweiligen der Strahlenteiler 106-1 bis 106-n zuge­ ordneten der Fühler 108-1 bis 108-n aufgenommen und das empfangene Licht wird in jedem der Fühler 108-1 bis 108-n in ein elektrisches Signal umgewandelt. Wenn somit ein zu selek­ tierender Gegenstand 100 die Beobachtungsstelle P passiert, gibt das Spektroskop 105 Analog­ signale s1, s2 . . . sn ab, die die jeweiligen Intensitäten einer Mehrzahl von Arten von Licht mit verschiedenen bestimmten für die Unter­ scheidung vorgesehenen Wellenlängen repräsen­ tieren. Wenn sich kein Gegenstand 100 an der Beobachtungsstelle P befindet, sind alle vor­ genannten Signale auf dem Nullpegel, da das Fenster 102a kein Licht aussendet.

Die vom Spektroskop 105 ausgegebenen elektrischen Signale s1, s2 . . . sn werden jeweils in Ver­ stärkern 109-1 bis 109-n verstärkt und dann über Widerstände 110-1 bis 110-n zu Integratoren 111-1 bis 111-n geführt.

Jeder Integrator 111 umfaßt einen Operations­ verstärker 112 als Hauptbestandteil und einen Kondensator 113, der zwischen die Ausgangsklemme und die invertierende Eingangsklemme des Opera­ tionsverstärkers 112 geschaltet ist. Der Inte­ grator 111 weist weiterhin eine parallel zum Kondensator 113 liegenden Schalter 114 auf, der in Abhängigkeit vom Ausgangszustands eines ODER-Gliedes 115 geöffnet oder geschlossen ist. Wenn das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 115 den Wert "1" hat, öffnet der Schalter 114, und wenn das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 115 den Wert "0" hat, dann schließt der Schalter 114 und verbindet die beiden Enden des Kondensators 113. Wenn demgemäß der Schalter 114 geöffnet ist, wirkt der Integrator 111 als Integrator, d. h. er integriert das vom Verstärker 109 gelieferte jeweilige Signal s1, s2, . . . sn, während der Integrator 111 bei geschlossenem Schalter 114 nicht als Integrator wirkt, sondern den Ausgang auf dem Nullpegel hält.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 109-n wird nicht nur zum zugeordneten Integrator 111-n geführt, sondern auch zu der ersten Eingangs­ klemme einer Vergleichsschaltung 117 zur Fest­ stellung des Durchganges eines Gegenstandes 100. Die Vergleichsschaltung 117 erhält an ihrer zweiten Eingangsklemme eine Bezugsspannung v0, die geringfügig höher eingestellt ist als der Pegel des Ausgangssignals des Verstärkers 109-n, wenn das Ausgangssignal des Spektroskops 105 auf dem Nullpegel ist, d. h. wenn sich kein Gegen­ stand 100 an der Beobachtungsstelle P befindet. Demgemäß liefert die Vergleichsschaltung 117 kontinuierlich ein Durchgangserfassungssignal des logischen Pegels "1" sowohl zu der ersten Eingangsklemme des ODER-Gliedes 115 als auch zu einem monostabilen Multivibrator 118, während das Ausgangssignal des Verstärkers 109-n die Bezugsspannung v0 übersteigt, d. h. wenn ein Gegenstand 100 die Beobachtungsstelle P passiert und somit das Signal sn vom Spektroskop 105 ausgegeben wird. Wenn sich kein Gegenstand 100 an der Beobachtungsstelle P befindet, wird der Ausgang der Vergleichsschaltung 117 auf dem Nullpegel gehalten.

Der monostabile Multivibrator 118 erzeugt und liefert ein Impulssignal zu der zweiten Eingangs­ klemme des ODER-Gliedes 115 und zu der ersten Eingangsklemme eines UND-Gliedes 119 gleich­ zeitig mit dem Abfall des Ausgangssignals der Vergleichsschaltung 117. Demgemäß ist das Ausgangs­ signal des ODER-Gliedes 115 gleich "1" während der Zeitspanne, in der ein Gegenstand 100 die Beobachtungsstelle P passiert und während der Dauer des Impulses, der anschließend von dem monostabilen Multivibrator 118 ausgegeben wird. Während das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 115 = "1" ist, integrieren die Integratoren 111-1 bis 111-n die jeweiligen Signale s1, s2, . . . n und liefern die Integrationssignale S1, S2, . . . Sn zu einer Signalauswahlschaltung 116.

Die Signalauswahlschaltung 116 wählt ein Paar von Integrationssignalen aus entsprechend jedem Paar von benachbarten reflektierten Lichtstrahlen mit bestimmten Wellenlängen, wobei ein Integra­ tionssignal zu zwei benachbarten Integrations­ signalpaaren gehören kann, und liefert jedes Paar von Integrationssignalen zu einer zuge­ hörigen Signalverhältnis-Vergleichsschaltung 120. Genauer gesagt, erzeugt und liefert die Signal­ auswahlschaltung 116n-1 Paare von Integrations­ signalen (S1, S2), (S2, S3), (S3, S4) . . . (Sn-2, Sn-1) und (Sn-1, Sn) zu den zugehörigen Signal­ verhältnis-Vergleichsschaltungen 120-1 bis 120-n-1.

Eine Gesamtzahl von n-1 Signalverhältnis-Vergleichs­ schaltungen 120-1 bis 129-n-1 sind in Überein­ stimmung mit den vorgenannten Signalpaaren vor­ gesehen. Jede Signalverhältnis-Vergleichs­ schaltung 120 vergleicht das Verhältnis des einen Integrationssignals zu dem anderen in dem jeweiligen Paar von Integrationssignalen mit einer vorgegebenen Konstante. Im einzelnen enthält jede Signalverhältnis-Vergleichs­ schaltung 120 einen Verstärker 121 mit variabler Verstärkung, einen Addierer 122 und eine Ver­ gleichsschaltung 123. Der Verstärker 121 ver­ stärkt ein Integrationssignal und liefert das verstärkte Signal zum Addierer 122. Dieser subtrahiert das andere Integrationssignal vom verstärkten Signal und liefert das Subtraktions­ ergebnis zur nicht invertierenden Eingangs­ klemme der Vergleichsschaltung 123. Deren inver­ tierende Eingangsklemme ist geerdet, so daß, wenn das Subtraktionsergebnis im Addierer 122 positiv ist, ein logisches Signal "1" von der Vergleichsschaltung 123 ausgegeben wird, während, wenn das Subtraktionsergebnis negativ ist, ein logisches Signal "0" von der Vergleichsschaltung 123 ausgegeben wird. Die Arbeitsweise der Signalverhältnis-Vergleichsschaltung 120 wird weiterhin mit Hilfe des Paares von Integrations­ signalen (S1, S2) beispielhaft erläutert. Das Integrationssignal S1 wird zu dem Verstärker 121 geführt, indem es um den Faktor k verstärkt und dann zum Addierer 122 geliefert wird. Dieser subtrahiert das Integrationssignal S2 vom ver­ stärkten Integrationssignal kS1 und gibt das Subtraktionsergebnis zur nicht invertierenden Eingangsklemme der Vergleichsschaltung 123. Das Integrationssignal S1 wird somit durch den Verstärker 121 mit variabler Verstärkung wie folgt verstärkt:

k×S1 = kS1 (12).

Das Integrationssignal S2 wird vom verstärkten Integrationssignal kS1 wie folgt subtrahiert:

kS1-S2 (13)

Von der Vergleichsschaltung 123 wird dann fest­ gestellt, ob das Subtraktionsergebnis positiv oder negativ ist. Wenn der folgenden Bedingung

kS1-S2 < 0 (14)

genügt ist, d. h.

k < S2/S1 (15),

dann wird das logische Signal "1" von der Ver­ gleichsschaltung 123 ausgegeben.

Wenn andererseits die folgende Bedingung

kS1-S2 < 0 (16)

erfüllt ist, d. h.

k < S2/S1 (17),

dann wird das logische Signal "0" von der Ver­ gleichsschaltung 123 ausgegeben. Der Verstärkungs­ faktor k des Verstärkers 121 ist den Konstanten k1 und k2 in den vorgenannten Gleichungen (3), (4), (7) und (8) äquivalent. Der Faktor k wird vorher experimentell erhalten, um vorbestimmte Bedingungen zu erfüllen (die den Bedingungen gemäß Gleichungen (3) und (4) oder (7) und (8) äquivalent sind).

Die Vergleichsschaltung 123 in jeder Signalver­ hältnis-Vergleichsschaltung 120 liefert das Vergleichsergebnis zu einer logischen Ver­ knüpfungsschaltung 124, die eine TTL-Schaltung wie die in Fig. 4 oder Fig. 5 gezeigt ist. Die Verknüpfungsschaltung 124 ist so ausgebildet, daß sie, wenn eine Schale oder Zwischenschale die Beobachtungsstelle P passiert, das logische Signal "1" ausgibt, während, wenn ein Kern die Beobachtungsstelle P passiert, das logische Signal "0" von ihr ausgegeben wird. Das logische Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung 124 wird zu der zweiten Eingangsklemme des UND-Gliedes 119 geführt.

Die erste Eingangsklemme des UND-Gliedes 119 erhält das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 118. Demgemäß wird das Ausgangssignal der logischen Verknüpfungsschaltung 124 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 118 vom UND-Glied 119 durchgeschaltet.

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 119 wird zu einem monostabilen Multivibrator 125 geliefert, der die Länge des vom UND-Glied 119 ausgegebenen Impulses auf die Zeit ausdehnt, die zur Entfernung von Schalen oder Zwischenschalen erforderlich ist, und das Signal an eine Verzögerungsschaltung 126 weitergibt. Diese verzögert das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 125 um eine Zeit­ spanne, die in dem Augenblick beginnt, in dem ein fallender Gegenstand 100 die Beobachtungsstelle P passiert, und bis zu dem Moment dauert, in dem der Gegenstand 100 die Auswurfstelle Q erreicht hat, und gibt dann das verzögerte Signal zu einer Treiberschaltung 127 weiter. Wenn diese das Signal der Verzögerungsschaltung 126 erhalten hat, liefert sie ein Auswurfsignal zu einem Auswerfer 128 für eine Zeitdauer, die der Impuls­ länge des von der Verzögerungsschaltung 126 zugeführten Signals entspricht. Der Auswerfer 128 ist an der vorgenannten Auswurfstelle installiert. Wenn er das Auswurfsignal von der Treiber­ schaltung 127 erhält, bläst der Auswerfer 128 Druckluft gegen einen die Auswurfstelle passieren­ den Gegenstand 100, um diesen wegzublasen.

Im folgenden wird eine Erläuterung der Arbeitsweise der Selektionsvorrichtung der vorbeschriebenen Ausbildung gegeben.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, passieren zu selek­ tierende Gegenstände 100, die aus einem (nicht gezeigten) Trichter zugeführt werden, die Be­ obachtungsstelle P und erreichen dann die Auswurf­ stelle Q. Die Gegenstände 100 sind eine Mischung aus Kernen 100a und anderen Gegenständen 100b einschließlich mit Schalen oder Zwischenschalen bedeckter Mandeln.

Die Beobachtungsstelle P wird durch die Strahler 101 beleuchtet, so daß, wenn jeder Gegenstand 100 die Beobachtungsstelle P passiert, das vom Gegen­ stand 100 reflektierte Licht durch die Linse 103 und den Schlitz 104 in das Spektroskop 105 ein­ tritt. Es ist festzustellen, daß, wenn sich kein Gegenstand 100 an der Beobachtungsstelle P be­ findet, kein Licht in das Spektroskop 105 eintritt, da kein Licht aus dem Fenster 102a des Hintergrund­ kastens 102 austritt.

Das in das Spektroskop 105 gelangende Licht wird durch die entsprechenden Strahlenteiler 106 in eine Mehrzahl von Lichtstrahlen mit ver­ schiedenen Wellenlängen geteilt und diese Licht­ strahlen werden zu den jeweiligen den Strahlen­ teilern 106 zugeordneten Filtern 107 geleitet. In den Filtern 107 werden Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen, die zur Unterscheidung vorgesehen sind, ausgesondert und zu den den Filtern 107 zugeordneten Fühlern 108 geliefert. In den Fühlern 108 werden die von den Filtern 107 durchgelassenen Lichtstrahlen in elektrische Signale s1, s2, . . . sn umgewandelt, die dann den zugeordneten Verstärkern 109 zugeführt werden. In den Verstärkern 109 werden die Signale verstärkt und dann zu den jeweiligen Integratoren 111 weitergegeben.

Fig. 9 enthält ein Zeitdiagramm für die Erläuterung der Arbeitsweise der Selektionsvorrichtung nach Fig. 6. Wie in Fig. 9 (a) gezeigt ist, ver­ stärken die Verstärker 109 die elektrischen Signale s1, s2, . . . sn während einer Zeitspanne t1 zwischen dem Zeitpunkt T1, in dem das untere Ende eines Gegenstandes 100 die Beobachtungsstelle P erreicht, und dem Zeitpunkt T2, in dem das obere Ende des Gegenstandes 100 die Beobachtungs­ stelle P passiert hat. Das elektrische Signal sn wird dann zu den Durchgang feststellenden Ver­ gleichsschaltung 117 geführt, so daß ein Durchgangs­ feststellungssignal gemäß Fig. 9 (b) ausgegeben wird, wenn das elektrische Signal sn die Bezugs­ spannung v0 übersteigt, d. h. in einer Zeit­ spanne, die im wesentlichen der Zeitspanne t1 zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 entspricht.

Als Folge der Ausgabe des Durchgangsfeststellungs­ signals wird das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 115 auf "1" gesetzt, so daß der Schalter 114 in jedem der Integratoren 111 geöffnet wird. Dadurch beginnt in jedem der Integratoren 111 die Integration des Ausgangssignals des zugeordneten Verstärkers 109. Wie aus Fig. 9 (e) ersichtlich ist, beginnt die Integration der elektrischen Signale s1, s2 . . . sn zum Zeitpunkt T1 und die stetig ansteigenden Inte­ grationssignale S1, S2, . . . Sn werden von den jeweiligen Integratoren 111 ausgegeben.

Zum Zeitpunkt T2, in dem das obere Ende des Gegenstandes 100 die Beobachtungsstelle P passiert hat, sind die elektrischen Signale s1, s2, . . . sn auf den Nullpegel zurückgegangen, wodurch die Integration beendet ist. Als Folge des Abfalls des Ausgangssignals der den Durch­ gang feststellenden Vergleichsschaltung 117 im Zeitpunkt T2 steigt das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 118, und ein Impuls­ signal mit einer Impulsbreite t2 wird von diesem ausgegeben. Somit wird selbst nachdem das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 117 abgefallen ist, der Ausgang des ODER-Gliedes 115 für die Zeitspanne t2 im Zustand "1" ge­ halten, d. h. zwischen den Zeitpunkten T2 und T3, so daß jeder Integrator 111 während der Dauer zwischen den Zeitpunkten T1 und T3 kontinuierlich als Integrator arbeitet. Als Folge hiervon werden zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 die Aus­ gänge der jeweiligen Integratoren konstant auf den Werten S1, S2, . . . Sn gehalten, die als Endwerte der Integration erhalten wurden.

Dann wird zum Zeitpunkt T3 das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 115 auf "0" gesenkt und die jeweiligen Ausgangssignale der Integratoren 111 gehen auch auf den Nullpegel herunter.

Während der Zeitspanne zwischen T1 und T3 werden die Integrationssignale S1, S2, . . . Sn zur Signalauswahlschaltung 116 geführt, wo ein Paar von Integrationssignalen entsprechend jedem Paar von reflektierten Strahlen mit bestimmten benachbarten Wellenlängen ausge­ wählt wird, wobei ein Integrationssignal zu zwei einander benachbarten Integrations­ signalpaaren gehören kann; und n-1 Paare von Integrationssignalen (S1, S2), (S2, S3), (S3, S4) . . . (Sn-2, Sn-1) und (Sn-1, Sn) werden an die zugeordneten Signalverhältnis-Vergleichs­ schaltungen 120 ausgegeben.

In jeder Signalverhältnis-Vergleichsschaltung 120 wird ein Integrationssignal im Verstärker 121 mit einem vorher experimentell erhaltenen Faktor k multipliziert. Dann wird das andere Integrationssignal im Addierer 122 von dem Ergebnis der Multiplikation subtrahiert, und das Ergebnis der Subtraktion wird zur nicht­ invertierenden Eingangsklemme der Vergleichs­ schaltung 123 geliefert. In dieser wird fest­ gestellt, ob das Ergebnis der im Addierer 122 durchgeführten Berechnung positiv oder negativ ist, und wenn dieses positiv ist, wird ein Ausgangssignal mit dem Pegel "1" von der Ver­ gleichsschaltung 123 ausgegeben, während bei einem negativen Ergebnis ein Ausgangssignal mit dem Pegel "0" von der Vergleichsschaltung 123 ausgegeben wird. Dieses Ausgangssignal wird zur Verknüpfungsschaltung 124 geführt.

In dieser wird der Gegenstand 100 auf der Grundlage der Ausgangssignale der Signalver­ hältnis-Vergleichsschaltungen 120 bewertet, und das Ergebnis dieser Bewertung wird an das UND-Glied 119 weitergegeben. Wenn der Gegenstand 100 als Kern erkannt wird, ist das Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung 124 = "0", während dieses Signal gleich "1" ist, wenn der Gegenstand als Schale oder Zwischenschale erkannt wird. Da die Ausbildung der beobachteten Oberflächen der Gegenstände 100 nicht gleichförmig ist, besteht die Gefahr einer falschen Selektion, wenn ein Gegenstand auf der Basis des nur von einem Teil der Ober­ fläche reflektierten Lichts identifiziert wird. Dem Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung 124 mangelt es daher vor der Beendigung der Integration der von der gesamten Ober­ flächen reflektierten Strahlen an der aus­ reichenden Zuverlässigkeit.

Während der Zeitspanne zwischen T1 und T2 arbeiten die Signalverhältnis-Vergleichs­ schaltungen 120 und die Verknüpfungsschaltung 124 auf der Grundlage der instabilen Werte S1, S2, . . . Sn, die mit der Zeit zunehmen, und daher gibt das Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung 124 während dieser Zeitspanne keine zuverlässige Aussage. Wie in den Fig. 9(f) und 9(g) gezeigt ist, arbeiten die Signalverhältnis-Vergleichs­ schaltungen 120 und die Verknüpfungsschaltung 124 in der Zeitspanne zwischen T2 und T3 auf der Basis stabiler Werte, die als Endergebnisse der Integration erhalten werden, und daher kann das Ausgangssignal der Verknüpfungs­ schaltung 124 während dieser Zeitspanne als zuverlässig angesehen werden.

Das Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung 124 wird im UND-Glied 119 mit Hilfe des Ausgangssignals des monostabilen Multivibra­ tors 118 durchgeschaltet, da dieses in der Zeitspanne zwischen T2 und T3 gleich "1" ist, so daß nur das zuverlässige Bewertungs­ ergebnis an den monostabilen Multivibrator 125 weitergegeben wird.

Wenn der Gegenstand als mit einer Schale oder Zwischenschale bedeckte Mandel erkannt wird, ist das Ausgangssignal des UND-Gliedes 119 in der Zeitspanne zwischen T2 und T3 gleich "1", und dieses Ausgangssignal wird für eine Zeit­ spanne t3 vom monostabilen Multivibrator 125 gehalten, wie in Fig. 9(h) gezeigt ist. Dieses Ausgangssignal wird weiterhin in der Ver­ zögerungsschaltung 126 verzögert und dann zur Treiberschaltung 127 gegeben. Als Folge hiervon wird, wenn die mit einer Schale oder Zwischen­ schale bedeckte Mandel die Auswurfstelle Q erreicht, durch den Auswerfer 128 gegen diese geblasen und die Schale oder Zwischenschale wird hierdurch entfernt.

Wenn der Gegenstand 100 als Kern erkannt wird, ist das Ausgangssignal des UND-Gliedes 119 in der Zeitspanne zwischen T2 und T3 gleich "0".

Demgemäß wird keine Luft vom Auswerfer 128 gegen den Kern geblasen, so daß dieser die Auswurfstelle Q passieren kann und in einen geeigneten (nicht gezeigten) Behälter fällt.

Claims (2)

1. Verfahren zur Selektion von Gegenständen, bei denen die Gegenstände während des Passierens einer Beobachtungsstelle beleuchtet werden, zwei oder mehr verschiedene Arten von Licht mit je­ weils bestimmter Wellenlänge aus den von den Gegenständen reflektierten Lichtstrahlen mittels Signalwandlern in elektrische Signale umgewan­ delt werden, und ein bestimmter Teil aus den Gegenständen auf der Grundlage der elektrischen Signale selektiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale integriert werden, während jeder der Gegenstände (100) die Beobach­ tungsstelle (P) passiert, daß die Reflexions­ eigenschaften jedes Gegenstandes bestimmt wer­ den, indem bei Paaren der integrierten elektri­ schen Signale (S₁ . . . S₁₁) jeweils nach Multipli­ kation des einen integrierten elektrischen Signals mit einem konstanten Faktor k das andere integrierte elektrische Signal subtrahiert wird, und daß auf der Grundlage der Vorzeichen der Subtraktionsergebnisse in einer logischen Ver­ knüpfungsschaltung (124) entschieden wird, ob der Gegenstand (100) entfernt werden muß oder nicht.

2. Vorrichtung zur Selektion von Gegenständen (100), bei der die Gegenstände (100) während des Passierens einer Beobachtungsstelle (P) beleuch­ tet werden, zwei oder mehr verschiedene Arten von Licht mit bestimmten Wellenlängen aus den von den Gegenständen reflektierten Lichtstrahlen mittels Signalwandlern (108-1, 108-2, . . . , 108-n) in elektrische Signale umgewandelt werden, und ein bestimmter Teil aus den Gegenständen auf der Grundlage der elektrischen Signale selektiert wird, für jede der zwei oder mehr verschiedenen Arten von Licht ein Signalwandler (108/1, 108/2, . . . 108/n) vorgesehen ist,
und Teiler zur Teilung der mit den Signalwand­ lern (108/1, 108/2, . . . , 108/n) umgewandelten elektrischen Signale in Paare elektrischer Si­ gnale, die bestimmten Wellenlängen aus den zwei oder mehr verschiedenen Arten von Licht zugeord­ net sind, und Vergleichsschaltungen (120) für jedes Paar von elektrischen Signalen zur Bildung eines das Verhältnis des einen zu dem anderen elektrischen Signal eines Paares repräsentieren­ den Wertes und zum Vergleich dieses Verhältnis­ ses mit einem vorgegebenen Wert vorgesehen sind, um die Reflexionseigenschaften jedes Gegenstan­ des (100) in bezug auf die zwei oder mehr ver­ schiedenen Arten von Licht zu erhalten, und daß eine Bewertungseinrichtung (124) vorgesehen ist, die auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses der Vergleichsschaltungen (120) bewertet, ob der Gegenstand (100) ein bestimmter Teil aus den Gegenständen ist oder nicht,
dadurch gekennzeichnet, daß Integratoren (109-1, 109-2, . . . , 109-n) zum Integrieren der mit den Signalwandlern (108-1, 108-2, . . . , 108-n) umge­ wandelten elektrischen Signale vorhanden sind und die Vergleichsschaltungen (120-1, 120-2, 120-n) Multiplikationseinheiten (121) zur Multiplikation eines der beiden integrierten elektrischen Signale eines Paares mit einem vor­ gegebenen Wert k und Subtraktionseinheiten (122) zur Subtraktion des anderen integrierten elek­ trischen Signals des Paares vom Ergebnis der in den Multiplikationseinheiten (121) durchgeführ­ ten Multiplikation aufweisen,
und in den Vergleichsschaltungen (120-1, 120-2, . . . 120-n), nachfolgend an die Subtraktionsein­ heiten (122), Vergleichseinheiten (123) zur Be­ urteilung, ob das Ergebnis der Subtraktion posi­ tiv oder negativ ist, enthalten sind.