DE4012038A1

DE4012038A1 - Opto-electronic detection and computer evaluation of cross=sections - evaluating reflection characteristics of opaque, moving test bodies using sensing unit with sources and sensors

Info

Publication number: DE4012038A1
Application number: DE19904012038
Authority: DE
Inventors: Udo Farchmin; Hartmut Gall
Original assignee: Akademie der Landwirtschaftswissenchaften der DDR
Current assignee: Farchmin Udo Dipl-Ing Gall Hartmut Dipl-Ing
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1990-10-18
Also published as: DD282284B5

Abstract

The arrangement contains an optoelectronic sensing device (1,2) and an electronic control and evaluation unit (3). Central radiation sources and sensors are arranged in one or more planes and in such a way as to envelop the test body (5). USE/ADVANTAGE - For optoelectronic detection and computer evaluation of cross-sectional dimensions, the contents of cross-sectional areas, cross-sectional circumferences, shapes and positions and test body reflection characteristics. Esp. for use with opaque, moving, convex test bodies for industrial and agricultural investigation, test and sorting One device is used without additional optical or mechanical assemblies or test body repositioning.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur umfassenden Informationsgewinnung über Querschnitte und das Reflexi onsverhalten von Prüfkörpern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a device for comprehensive Obtaining information about cross sections and the reflexi behavior of test specimens according to the generic term of Claim.

Zur Bestimmung von Körperabmessungen sind in der Technik Vorrichtungen bekannt, wie z. B. die in der DD-EB 20 08 637, der DE-OS 29 20 804 oder in der DE-OS 26 20 240 vorgestellten Lösungen. Diese Lösungen verwenden quasiparalleles Licht zur Bestrahlung der Prüfkörper und erfasssen Verdunkelungen mit Hilfe von zeilenförmigen Lichtmessern oder zeilenförmigen fotoelektrischen Wandlern.To determine body dimensions are in the art Devices known such. B. in DD-EB 20 08 637, the DE-OS 29 20 804 or presented in DE-OS 26 20 240 Solutions. These solutions use quasi-parallel light for Irradiation of the test specimens and darkening with With the help of line-shaped light meters or line-shaped photoelectric converters.

Weiterhin sind technische Vorrichtungen zur bildlichen Darstellung von Seitenansichten der Prüfkörper mit Hilfe verschiedener Kameraarten bekannt (Spiess, E; Heusser, J.: Kartoffeln sortieren - Vergleichstest von Flachsiebsortier maschinen; FAT-Berichte (1985) 271 S. 1-16).Furthermore, technical devices for pictorial Representation of side views of the test specimens with the help different types of cameras known (Spiess, E; Heusser, J .: Sorting potatoes - comparison test of flat screen sorting machinery; FAT reports (1985) 271 pp. 1-16).

Beide Prinzipien haben den Nachteil, daß für eine direkte Bestimmung bestimmter Körperabmessungen eine Positionierung der Prüfkörper notwendig ist. Dies ist bei Verarbeitungsanlagen mit zusätzlichen mechanischen Aufwendungen für die Positionierung der Prüfkörper und negativen Auswirkungen auf die Durchsatzleistung verbunden.Both principles have the disadvantage that for a direct Determination of certain body dimensions a positioning the test specimen is necessary. This is at Processing plants with additional mechanical Expenses for positioning the test specimens and negative impact on throughput performance.

Zum fotoelektrischen Erfassen äußerer optischer Merkmale (z. B. Farbe, Beschädigungen) sind ebenfalls eine Reihe von technischen Lösungen bekannt. Ein Beispiel ist ein Tomaten farbsortierer (Chamberlin, D. W.: Electro-optic-field tomato ASAE-Paper No. 76-1533), welcher das von der Produkt oberfläche reflektierte Licht auswertet.For photoelectric detection of external optical features (e.g. color, damage) are also a number of known technical solutions. An example is a tomato color sorter (Chamberlin, D.W .: Electro-optic-field tomato ASAE-Paper No. 76-1533), which is that of the product evaluates reflected light.

Der Nachteil dieser Aufgabe ist, daß nur eine Körperansicht fotoelektrisch abgetastet wird. Zur Erfassung mehrerer Körperansichten wären Positionierungsprozesse erforderlich, die ähnliche Auswirkungen wie bei den vorgestellten Lösungen zur Erfassung von Körperabmessungen hätten.The disadvantage of this task is that only a body view is scanned photoelectrically. To capture multiple Body views would require positioning processes the effects similar to the solutions presented to measure body dimensions.

Vorteilhaft sind technische Lösungen mit einer Mehrfachnutzung der fotoelektrischen Abtasteinrichtung, z. B. die Sortiereinrichtung für Tomaten (Beckmann, J. W. von:
Elektronic size and color grader for tomatoes Trans. ASAE.- St. Joseph, Mich. 21 (1978) 1, S. 25-30) oder die Sortiereinrichtung DD-EB 2 39 958.Technical solutions with multiple use of the photoelectric scanning device, e.g. B. the sorting device for tomatoes (Beckmann, JW from:
Electronic size and color grader for tomatoes Trans. ASAE.- St. Joseph, Mich. 21 (1978) 1, pp. 25-30) or the sorting device DD-EB 2 39 958.

Diese Vorrichtungen erfassen sowohl das Reflexionsverhalten der Prüfkörperoberfläche, als auch bestimmte Körper abmessungen mit derselben fotoelektrischen Abtast einrichtung. Nachteilig ist jedoch auch hier, daß ohne eine Positionierung des Prüfkörpers nur eine Körperansicht erfaßt werden kann. Das Erfassen von nur einer Körperansicht führt relativ häufig zu Fehlentscheidungen im Verarbeitungsprozeß.These devices both record the reflection behavior the specimen surface, as well as certain bodies dimensions with the same photoelectric scan Facility. However, it is also disadvantageous here that without one Positioning of the test specimen captured only a body view can be. Capturing just one body view leads relatively often to wrong decisions in the processing process.

Technische Lösungen, die es ermöglichen einen Prüfkörper von mehreren Seiten zu erfassen, werden z. B. in der DE-OS 32 19 389 und in der DE-OS 27 29 576 vorgestellt. Die Sende- und Empfangseinrichtungen werden in solchen Fällen um den Prüfkörper herum bewegt und arbeiten entweder nur mit parallelen oder nur mit zentrischem Licht, wodurch einige Erfassungsgrößen nur indirekt ermittelt werden können. Weiterhin erfordern diese Lösungen, gegenüber den Erfassungs einrichtungen mit einer geringen Abtastebenenanzahl, einen mechanischen und optischen Mehraufwand, woraus die schon erwähnten Nachteile folgen.Technical solutions that enable a test specimen from to capture multiple pages, z. B. in DE-OS 32 19 389 and presented in DE-OS 27 29 576. The broadcast and In such cases, reception facilities are installed around the Specimens move around and either just work with parallel or only with centric light, creating some Detection variables can only be determined indirectly. Furthermore, these require solutions to the detection devices with a small number of scanning planes, one mechanical and optical extra work, from which the already disadvantages mentioned follow.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung ohne zusätzliche optische und mechanische Baugruppen zu schaffen, welche mit den gleichen Strahlungssensoren und mit rechentechnischer Auswertung der Abtastinformationen, ohne Positionierung des Prüfkörpers und von vielen Körperansichten aus, Querschnittsabmessungen, Querschnittsflächeninhalte, Querschnittsumfänge, Querschnittsformen und Querschnitts positionen sowie das Reflexionsverhalten von Prüfkörpern bestimmt.The invention has for its object a device without additional optical and mechanical assemblies create which with the same radiation sensors and with computational evaluation of the scanning information, without Positioning of the test body and of many body views from, cross-sectional dimensions, cross-sectional area, Cross-sectional sizes, cross-sectional shapes and cross-section positions and the reflection behavior of test specimens certainly.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zentrischen Strahlungsquellen und die zentrischen Strahlungs sensoren in einer oder mehreren Ebenen und in einer den Prüfkörpern umschreibenden Form angeordnet sind. Die maximal mögliche Anzahl der eletronisch verstellbaren Abtastebenen entspricht der größten Strahlungsquellen- bzw Strahlungssensorenanzahl. Die Genauigkeit der Abtast einrichtung verhält sich direkt proportional zur Anzahl der Strahlungsquellen und zur Anzahl der Strahlungssensoren.According to the invention the object is achieved in that the centric radiation sources and the centric radiation sensors in one or more levels and in one the specimens circumscribing form are arranged. The maximum possible number of electronically adjustable Scanning planes corresponds to the largest radiation source or Number of radiation sensors. The accuracy of the scan device behaves directly proportional to the number of Radiation sources and the number of radiation sensors.

Die Vorrichtung erlaubt es, die Querschnittsinformationen und das Reflexionsverhalten eines Prüfkörpers beim Passieren der Abtasteinrichtung unabhängig von der Position des Prüfkörpers zu bestimmen. Die Querschnittsinformationen werden aus den Unterbrechungen der quasiparallelen oder zentrischen Strahlengänge zwischen Sende- und Empfangsteil ermittelt und können hinsichtlich der Querschnittsabmessungen, der Querschnittsflächeninhalte, der Querschnittsumfänge, der Querschnittsformen und der Querschnittspositionen rechen technisch ausgewertet werden. Die rechentechnische Auswertung des erfaßten Reflexionsverhaltens kann z. B. hinsichtlich Farbe und Beschädigungen erfolgen.The device allows the cross-sectional information and the reflection behavior of a test specimen when passing the Scanning device regardless of the position of the test specimen to determine. The cross-sectional information is derived from the Interruptions of the quasi-parallel or centric Beam paths between transmitting and receiving part determined and can in terms of cross-sectional dimensions, the Cross-sectional area, the cross-sectional sizes, the Calculate cross-sectional shapes and the cross-sectional positions be technically evaluated. The computational Evaluation of the detected reflection behavior can, for. B. in terms of color and damage.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe sondere darin, daß ohne zusätzliche optische und mechanische Baugruppen und somit mit minimalem technischen Aufwand und mit einer hohen Genauigkeit eine optoelektronische und schnelle Abtastung, unabhängig von der Position des Prüfkörpers, ermöglicht wird.The advantages that can be achieved with the invention are in particular special in that without additional optical and mechanical Assemblies and thus with minimal technical effort and with high accuracy an optoelectronic and fast scanning regardless of the position of the Test specimen, is made possible.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigtThe invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained in more detail. The drawing shows

Fig. 1 Darstellung der Abtastvorrichtung mit senkrechter Anordnung zur Bewegungsrichtung des Prüfkörpers, Fig. 1 showing the scanning device comprising a vertical arrangement to the moving direction of the specimen,

Fig. 2 Sendeteil, Fig. 2 transmitting part,

Fig. 3 Empfangsteil. Fig. 3 receiving part.

Zum Erfassen von Körperquerschnittsinformationen und dem Reflexionsverhalten von Körperoberflächen ist eine Vorrichtung nach Fig. 1 geeignet.A device according to FIG. 1 is suitable for acquiring body cross-sectional information and the reflection behavior of body surfaces.

Die Vorrichtung besteht aus einem Sendeteil 2 und Empfangsteil 2, welche zusammen eine Passage, senkrecht zur Bewegungsrichtung 4 des Prüfkörpers 5 bilden. Sende- und Empfangsteil sind an eine elektronische Steuer- und Auswerteeinheit 3 ange schlossen. Das Sendeteil 1 wird charakterisiert durch 64 gleichmäßig, lückenbehaftet, kreisförmig und in einer Ebene angeordnete Infrarot-Fotodioden 6 Fig. 2. Das Empfangsteil 2 wird charakterisiert durch eine zum Sendeteil äquivalente Anordnung von entsprechenden Infrator-Fototransistoren 7 Fig. 3. Somit sind 64 Abtastebenen mit einer Stufung von 5,625 Grad möglich.The device consists of a transmitter part 2 and receiver part 2 , which together form a passage perpendicular to the direction of movement 4 of the test specimen 5 . Transmitter and receiver are connected to an electronic control and evaluation unit 3 . The transmitting part 1 is characterized by 64 uniform, gap-filled, circular and arranged in one plane infrared photodiodes 6 Fig. 2. The receiving part 2 is characterized by an arrangement equivalent to the transmitting part of corresponding infrared phototransistors 7 Fig. 3. Thus there are 64 scanning planes possible with a gradation of 5.625 degrees.

Ein Variation des Ausführungsbeispiels ist z. B. hinsichtlich der Änderung des Spektralbereiches durch Typenaustausch der Fotodioden und Fototransistoren möglich. Zur Bewegungs kompensation des Prüfkörpers ist eine spiralförmige Anordnung der Strahlungsquellen und Strahlungssensoren vorteilhaft. Eine Genauigkeitsverbesserung ermöglicht die Anpassung der umschreibenden Form an den Querschnitt des Prüfkörpers.A variation of the embodiment is e.g. B. regarding the change in the spectral range by changing the type Photo diodes and photo transistors possible. For movement Compensation of the test specimen is a spiral arrangement the radiation sources and radiation sensors advantageous. An accuracy improvement enables the adjustment of the circumscribing shape to the cross section of the test specimen.

Claims

Device for optoelectronic detection and for the technical calculation of cross-sectional dimensions, cross-sectional area contents, cross-sectional dimensions, cross-sectional shapes and cross-sectional positions as well as the reflection behavior of test specimens ( 5 ), in particular opaque, translationally moved, convex test specimens, for a wide variety of examination, testing and sorting processes in industry and agriculture, consisting of an optoelectronic scanning device ( 1, 2 ) and an electronic control and evaluation unit ( 3 ), characterized in that the central radiation sources ( 6 ) and the central radiation sensors ( 7 ), in one or more Layers and in a form circumscribing the test specimens are arranged.