DE4416952A1

DE4416952A1 - Sorting waste glass for raw glass material production

Info

Publication number: DE4416952A1
Application number: DE19944416952
Authority: DE
Inventors: Ulf Hallmeyer; Siegfried Belke; Romin Richter
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH; Jenoptik AG
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 1995-11-16

Abstract

The waste glass sorting involves glass passing a spectrally sensitive transmitter-receiver device as a flow of single broken fragments. The glass is illuminated by at least one white light source on one side of the passing fragments, the light passing through the fragments to at least three detectors (5) of different spectral sensitivity on the other side connected to evaluation electronics (6) which drives an automatic sorter (7). At least three separate spectral colours e.g. red, green and blue are received in corresponding spectral channels via the detectors.Characteristics formed by the evaluation electronics from the spectral channel signals each consist of a mathematical combination of at least two signals. The signal of a selected channel is combined with those of all other channels to form significant characteristics. The characteristics are converted into corresponding membership function values using stored functions. These values are associated with glass colours in a multidimensional colour-membership space.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung für die Sortierung von Altglas unter Berücksichtigung der Anforderungen an die Reinheit der Sortierung und des technologischen Ablaufs beim Glasrecycling.The invention relates to a method and an arrangement for sorting Used glass taking into account the requirements for the purity of the sorting and the technological process involved in glass recycling.

In der rohglasherstellenden Industrie ist es üblich, dem Glasherstellungsprozeß Alt glas beizufügen.In the raw glass manufacturing industry, it is common for the glass manufacturing process to be old add glass.

Dabei besteht die Forderung, daß das Altglas einen hohen Reinheitsgrad aufweisen muß, um die Qualität des Rohglases zu gewährleisten.There is a requirement that the waste glass have a high degree of purity must to ensure the quality of the raw glass.

Zum Beispiel dürfen im weißen Altglas nur 0,05% Fremdglas (grünes oder braunes Glas) oder Fremdkörper sein. Ähnliche Forderungen liegen auch für die Reinheit von braunem Altglas vor. Hier erweist sich grünes Glas als sehr störend.For example, only 0.05% foreign glass (green or brown Glass) or foreign bodies. There are similar requirements for the purity of brown old glass in front. Here green glass proves to be very annoying.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungsvorschläge für die Sortierung von Altglas bekannt.Various solutions for sorting are from the prior art known from waste glass.

Nach der DE-OS 32 07 447 erfolgt die Inspektion der Scherben auf optischem Wege in Flüssigkeiten. Es wird die Transparenz der Scherben gemessen. Eine große Transparenz bedeutet eine weiße Scherbe, geringe Transparenz eine braune bzw. grüne Scherbe. Nachteilig an diesem Vorschlag ist die Notwendigkeit der Reinigung der Scherben, die annähernd gleiche Größe der Scherben und ein ständiger Flüssig keitsstrom.According to DE-OS 32 07 447, the shards are inspected optically Paths in liquids. The transparency of the cullet is measured. A big Transparency means a white shard, low transparency a brown or green shard. A disadvantage of this proposal is the need for cleaning the fragments, the approximately equal size of the fragments and a constant liquid current.

In der DE-OS 34 45 428 wird eine Glas-Sortieranlage offenbart, die nach der Ver einzelung des Altglases eine durchstrahlende Lichtschranke mit drei unterschiedlich spektral empfindlichen, den Glasfarben "farblos", "grün" und "braun" angepaßten Detektoren in einem Fallschacht aufweist und in Abhängigkeit von der (integrierend) erfaßten Lichtmenge der einzelnen Detektoren über eine nachgeschaltete Steuerung geeignete Abstreifvorrichtungen aufweist, die für einen klassierten Abwurf des ver schiedenfarbigen Altglases sorgen.In DE-OS 34 45 428 a glass sorting system is disclosed, which according to Ver The used glass is separated by a light barrier with three different types spectrally sensitive, adapted to the glass colors "colorless", "green" and "brown" Detectors in a chute and depending on the (integrating) detected light quantity of the individual detectors via a downstream control has suitable scraper devices for a classified dropping of ver different colored glass.

Die DD-PS 2 77 405 beschreibt Verfahren und Anordnung zur Farberkennung von Recycling-Glas. Die Anordnung arbeitet mit weißer Lichtquelle und wenigstens zwei optischen Filtern vor den Photoelementen, wobei ein Photoelement kein Filter auf weist. Durch logische Verknüpfung der schwellbewerteten Binärsignale aus den Detektoren wird die Sortierung ausgelöst. DD-PS 2 77 405 describes methods and arrangements for color detection of Recycled glass. The arrangement works with a white light source and at least two optical filters in front of the photo elements, whereby a photo element has no filter points. By logically linking the threshold-weighted binary signals from the Sorting is triggered by detectors.

Nachteilig ist für beide Lösungen, daß die unklassifizierte Menge von Altglas z. B. infolge von Verschmutzung erheblich groß werden kann, wenn die hinreichende Klassifizierungssicherheit erhalten bleiben soll.A disadvantage of both solutions is that the unclassified amount of waste glass, e.g. B. can become considerably large due to pollution if the sufficient Classification security should be maintained.

In dem DE-GM 88 06 095 wird ein Glassammelbehälter beschrieben, der eine Farb glassortierung für Weiß,- Grün,- Braunglas sowie Fremdstoffe aufweist. Dabei kommt ein Förderer zum Einsatz, der das Altglas vereinzelt und an einer Farber kennungsvorrichtung vorbeiführt, wobei das Ergebnis der Farberkennung eine am Ende des Förderweges befindliche Ablenkeinrichtung beeinflußt, die die Sortierung bewirkt. Die Farberkennungsvorrichtung beinhaltet eine Lichtquelle und eine Farber kennungsoptik, wobei die Lichtquelle durch einen Schlitz im Band des Förderers das Licht auf rot-, grün- und blauempfindliche Sensoren fällt. Die Auswertung der Sensorsignale erfolgt durch Vergleich der absoluten Signalhöhen, wobei eine untere und eine obere Grünschwelle verwendet werden, die bei Vergleich mit den Signal höhen für Rot und Blau eine Klassifizierung des Inspektionsmagnetes in Weiß-, Braun-, Grünglas und Fremdstoffe zuläßt. Durch die im voraus eingestellten festen Schwellwerte ergeben sich grundsätzlich die gleichen Nachteile wie bei den zwei erstgenannten Druckschriften auf, indem die Schwankungen von Transparenz und Dicke des Altglases den Sortiervorgang erheblich beeinträchtigen können. Außer dem treten Probleme auf, wenn nichtklassische Scherben (z. B. sehr helles braunes Glas, bräunlich-grünes Glas o. ä.) klassifiziert werden sollen. Das Spektralverhalten dieser Scherben liegt zwischen dem der klassischen Glassorten. Damit gestaltet sich das Einstellen der Schwellen sehr schwierig und ist im Zusammenwirken mit Dicke schwankungen und Verschmutzungsgrad der Scherben nicht mehr mit der ge forderten Sortiergenauigkeit vereinbar.In DE-GM 88 06 095 a glass collection container is described, which is a color Glass sorting for white, - green, - amber glass and foreign substances. Here a conveyor is used, which separates the waste glass and on a color passes identification device, the result of the color detection a Deflection device located at the end of the conveying path influences the sorting causes. The color recognition device includes a light source and a color identification optics, the light source through a slot in the belt of the conveyor Light falls on red, green and blue sensitive sensors. The evaluation of the Sensor signals are made by comparing the absolute signal levels, with a lower one and an upper green threshold can be used when compared with the signal for red and blue, a classification of the inspection magnet in white, Allows brown, green glass and foreign substances. Through the fixed set in advance Threshold values basically have the same disadvantages as the two first mentioned publications on the fluctuations of transparency and Thickness of the old glass can significantly affect the sorting process. Except Problems arise when non-classical fragments (e.g. very light brown Glass, brownish-green glass or similar) should be classified. The spectral behavior this shard lies between that of the classic types of glass. So that is how it works setting the thresholds is very difficult and is in interaction with thickness Fluctuations and degree of contamination of the cullet no longer with the ge required sorting accuracy compatible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Sortierung von Altglas zu finden, die eine zuverlässige Farbsortierung unter Vermeidung der Nach teile des Standes der Technik bei geringem technischen Aufwand gestattet.The invention has for its object a way of sorting Finding used glass that provides reliable color sorting while avoiding the after Parts of the prior art allowed with little technical effort.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Sortierung von Altglas, bei dem das Altglas, vorzugsweise in Form von Scherben, als vereinzelter Glasstrom eine spektralempfindliche Sender-Empfänger-Anordnung passiert, wobei minde stens ein Sender in Form einer weißen Lichtquelle das Altglas durchleuchtet und auf der gegenüberliegenden Seite des Glasstromes mindestens drei Detektoren unter schiedlicher spektraler Empfindlichkeit das ankommende Licht aufnehmen, die Detektoren Signale an eine Auswerteelektronik weitergeben und die Auswerteelek tronik eine Sortierautomatik ansteuert, dadurch gelöst, daß mindestens drei separate Spektralfarben mittels der Detektoren in entsprechenden Spektralkanälen aufgenommen werden, daß aus den Signalen der Spektralkanäle mittels der Auswerteelektronik Merkmale gebildet werden, die jeweils in der mathematischen Verknüpfung von mindestens zwei Signalen bestehen, wobei das Signal eines ausge wählten Spektralkanals mit den Signalen aller übrigen Spektralkanäle zu signifikanten Merkmalen verknüpft wird und daß in der Auswerteelektronik weiter hin diese Merkmale mit ihrer quantitativen Größe auf der Basis von gespeicherten Zugehörigkeit-Merkmal-Funktionen, die mit Hilfe einer Auswahl repräsentativer Scherben von typischen Altglassorten über den besagten Merkmalen vorab aufge nommen wurden, in Zugehörigkeitsfunktionswerte umgesetzt werden, wobei die Zugehörigkeitsfunktionswerte in einem durch multiplikative Verknüpfung der Merkmale erzeugten mehrdimensionalen Zugehörigkeitsraum den Glasfarben zuge ordnet sind.The object is achieved according to the invention in a method for sorting waste glass, in which the waste glass, preferably in the form of fragments, as a single stream of glass a spectrally sensitive transmitter-receiver arrangement happens, with at least At least one transmitter in the form of a white light source illuminates the old glass and turns it on the opposite side of the glass flow under at least three detectors different spectral sensitivity absorb the incoming light Detectors pass signals to evaluation electronics and the evaluation elec tronik controls an automatic sorting system, solved in that at least three separate Spectral colors using the detectors in corresponding spectral channels are recorded that from the signals of the spectral channels by means of Evaluation electronics characteristics are formed, each in the mathematical Linking of at least two signals exist, the signal one out chose spectral channel with the signals of all other spectral channels significant features is linked and that continues in the evaluation electronics hin these characteristics with their quantitative size on the basis of stored Affiliation feature functions using a selection of representative Shards of typical types of waste glass above the said characteristics in advance were converted into membership function values, the Membership function values in a by multiplicative linkage of the Features created multidimensional membership space associated with the glass colors are arranged.

Als signifikante Merkmale können zum einen beliebige, ggf. unterschiedlich ver knüpfte Signalkombinationen erzeugt werden, wobei diese geeignet zu wichten sind, oder zum anderen kombinatorisch gleichwertige Merkmale aus den Signalen der Spektralkanäle gebildet werden.Any significant, possibly different ver linked signal combinations are generated, which are suitable to be weighted, or on the other hand, features that are equivalent in combinatorial fashion from the signals of the Spectral channels are formed.

Vorteilhaft werden die Merkmale durch eine Verhältnisbildung von Signalen aus zwei verschiedenen Spektralkanälen erzeugt. Dabei erweisen sich bei Verwendung der Spektralkanäle rot, grün und blau die Verhältnisse grün/rot und grün/blau als ausreichend signifikant.The features are advantageous by forming signals in a ratio generated two different spectral channels. It turns out to be used of the spectral channels red, green and blue the ratios green / red and green / blue as sufficiently significant.

Zweckmäßig werden die Merkmale aus relativen Detektorsignalen gebildet, wobei jeweils das Verhältnis von Detektorsignal mit Scherbe zu Detektorsignal ohne Scherbe ermittelt wird.The features are expediently formed from relative detector signals, wherein in each case the ratio of the detector signal with the shard to the detector signal without Shard is determined.

Weiterhin ist es vorteilhaft, die Detektorsignale logarithmiert, insbesondere als na türlichen Logarithmus, ins Verhältnis zu setzen.It is also advantageous to logarithmize the detector signals, in particular as na natural logarithm.

Für die Umsetzung der Merkmale in Zugehörigkeitsfunktionswerte erweist es sich als günstig, den jeweiligen Funktionswert mittels des gespeicherten mathematischen Zusammenhangs der Zugehörigkeit-Merkmal-Funktionen zu errechnen. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, die Umsetzung der Merkmale durch Ablesung aus ge speicherten Look-up-Tables durchzuführen.It turns out to be used to convert the characteristics into membership function values as favorable, the respective function value by means of the stored mathematical To calculate the relationship of the membership feature functions. Alternatively there is also the possibility of implementing the characteristics by reading from ge stored look-up tables.

Um eine feinere Unterscheidung der betrachteten Altglasscherben zu erreichen, ist es wegen der Überlappungen der farblich getrennten Zugehörigkeit-Merkmal-Funk tionen angebracht, die ermittelten Funktionswerte in einem N-dimensionalen Zuge hörigkeitsraum [bei (N-1) Merkmalen] zu betrachten. Das geschieht durch multipli kative Verknüpfung, insbesondere algebraische Multiplikation, der Funktionswerte. Die so erzeugten Zugehörigkeitsfunktionswerte lassen sich vorteilhaft in ihrer Absolutgröße vergleichen, wobei die Betragsdifferenz einem Schwellenkriterium unterworfen wird.It is to achieve a finer distinction between the considered broken glass pieces because of the overlap of the color-separated affiliation-feature radio functions, the determined function values in an N-dimensional sequence auditory space [for (N-1) characteristics]. This happens through multipli cative linkage, in particular algebraic multiplication, of the function values. The membership function values generated in this way can be advantageously used in their Compare absolute size, with the difference in amount being a threshold criterion is subjected.

Aus Gründen der mechanisch auszuführenden Sortierung des Altglases ist es zweckmäßig, zuerst nur eine Unterscheidung nach weiß und bunt und danach im verbleibenden Buntglasstrom nach grün und braun vorzunehmen.For reasons of mechanical sorting of the waste glass, it is expedient, first only a distinction between white and colorful and then in remaining stained glass flow to make green and brown.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Grundannahme, daß sich alle Alt glassorten durch Merkmale beschreiben lassen, die sich aus der Verknüpfung von Signalen aus verschiedenen Spektralkanälen ergeben. Dabei erfolgt die Beschreibung jeder Altglassorte über Funktionen, die die Zugehörigkeit zu einer Altglassorte in Abhängigkeit von der quantitativen Größe eines Merkmals darstellen. Die Grundlage für die Erzeugung einer Zugehörigkeit-Merkmal-Funktion ist eine repräsentative Auswahl von Glasscherben jeder Altglassorte. Es ist leicht einzusehen, daß dabei auch Verschmutzungen und unterschiedliche Scherbendicken einfach berücksichtigt werden können. Die multiplikative Verknüpfung von mindestens zwei Zugehörig keit-Merkmal-Funktionen führt zu einem mindestens dreidimensionalen Zugehörig keitsraum, in dem die wenigstens dreidimensionalen Funktionen der Altglassorten (-farben) noch deutlicher voneinander getrennt sind. Aufgrund dieser multiplikativen Verknüpfung genügt ein Absolutgrößenvergleich der Zugehörigkeitsfunktionswerte der inspizierten Altglasscherbe, um die Zuordnung der Scherbe zur entsprechenden Altglassorte vornehmen zu können.The inventive method is based on the basic assumption that all Alt Glass types can be described by features that result from the combination of Result from signals from different spectral channels. The description follows Each type of waste glass has functions that belong to a type of waste glass Show dependency on the quantitative size of a characteristic. The basis is a representative one for creating a membership feature function Selection of broken glass of every type of waste glass. It is easy to see that doing so soiling and different body thicknesses are also easily taken into account can be. The multiplicative link of at least two belonging Functionality features leads to an at least three-dimensional belonging space in which the at least three-dimensional functions of the types of waste glass (-colors) are even more clearly separated. Because of this multiplicative Linking an absolute size comparison of the membership function values is sufficient the inspected glass shard to assign the shard to the corresponding one To be able to make waste glass.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit einer Anordnung zur Sortierung von Altglas, bestehend aus einer Transporteinrichtung zur Vereinzelung des Altglases, einer spektral empfindlichen Sender-Empfänger-Anordnung, wobei mindestens ein Sender in Form einer weißen Lichtquelle einerseits und mindestens drei Detektoren unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit andererseits des vorbeigeführten Glas stromes angeordnet sind, einer mit den Detektoren gekoppelten Auswerteelektronik und einer Sortierautomatik zur Ablenkung der verschiedenen Altglassorten in sepa rate Behälter aufgrund von durch die Auswerteelektronik gelieferten Steuersignalen, dadurch realisiert, daß die Sender-Empfänger-Anordnung mindestens drei für je eine Spektralfarbe schmalbandig empfindliche Detektoren enthält, daß die Detektoren jeweils separaten Spektralkanälen zugeordnet sind, die der Auswerteelektronik zugeführt werden und daß die Auswerteelektronik Mittel zum Berechnen von Ver hältnissen aus Signalen verschiedener Spektralkanäle als charakteristische Merkmale für die Glassorten und Mittel zum Zuordnen der quantitativen Größe der Merkmale zu unterschiedlichen Glassorten anhand von gespeicherten Zugehörigkeit-Merkmal- Funktionen, die durch Aufnahme der Merkmale von einer repräsentativen Auswahl typischer Altglasscherben vorab erstellt worden sind, enthält. The method according to the invention is carried out with an arrangement for sorting Waste glass, consisting of a transport device for separating the waste glass, a spectrally sensitive transmitter-receiver arrangement, at least one Transmitter in the form of a white light source on the one hand and at least three detectors different spectral sensitivity on the other hand of the glass being passed are arranged, an evaluation electronics coupled to the detectors and an automatic sorting system to distract the different types of glass in sepa rate container based on control signals supplied by the evaluation electronics, realized in that the transmitter-receiver arrangement at least three for one Spectral color narrowband sensitive detectors contains that the detectors separate spectral channels are assigned to the evaluation electronics are supplied and that the evaluation means for calculating Ver Ratios from signals of different spectral channels as characteristic features for the types of glass and means for assigning the quantitative size of the features to different types of glass on the basis of stored membership characteristics Features by taking the features from a representative selection typical pieces of old glass have been created in advance.

Die Detektoren sind dabei vorteilhaft für die Farben Rot, Grün und Blau empfindlich, wobei die unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit zweckmäßig mit tels den Detektoren vorgesetzter schmalbandiger Filter erreicht wird.The detectors are advantageous for the colors red, green and blue sensitive, the different spectral sensitivity expediently with narrow-band filters placed in front of the detectors.

Zur Realisierung eines großen Durchsatzes der Altglas-Sortieranordnung erweist es sich als günstig, gegenüber einer quer zur Bewegungsrichtung des Glasstromes an geordneten langgestreckten Lichtquelle die Detektoren in Form von Photoempfän gerzeilen (vorzugsweise Photodiodenzeilen) parallel zu dieser anzuordnen, um eine Ortsauflösung der auf breiter Bahn vorbeigeführten Scherben für den mechanischen Sortierprozeß zu erreichen.It proves to realize a large throughput of the waste glass sorting arrangement turns out to be favorable compared to one transverse to the direction of movement of the glass flow orderly elongated light source the detectors in the form of photodetector to arrange parallel lines (preferably photodiode lines) parallel to this in order to Spatial resolution of the broken shards for the mechanical To achieve the sorting process.

Als Merkmale für die Glassortierung werden aus N Spektralkanälen vorteilhaft (N-1) Verknüpfungen eines Spektralkanals mit jedem der übrigen Spektralkanäle gebildet. Zweckmäßig und ausreichend ist es, bei Verwendung von drei Spektralka nälen in den Farben Rot, Grün und Blau die Verknüpfungen Grün:Rot und Grün:Blau als Merkmale zu wählen. Zum Zuordnen eines quantitativen Merkmals wertes zu den verschiedenen Glassorten werden vorzugsweise Mittel zum Berech nen eines Zugehörigkeitswertes aus den für jedes Merkmal separat gespeicherten Zugehörigkeit-Merkmal-Funktionen sowie Mittel zum multiplikativen Verknüpfen der gleichfarbigen Zugehörigkeitsfunktionswerte untereinander verwendet. Die Mittel zur Zuordnung werden vorteilhaft durch Mittel zum Absolutgrößenvergleich der färblich getrennt multiplizierten Zugehörigkeitsfunktionswerte ergänzt, um ein einfaches Kriterium für die Erzeugung der Ansteuersignale der Sortierautomatik zu erhalten. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn sämtliche mathematischen Rechen hilfsmittel von der Merkmalsbildung bis zum Größenvergleich in der Auswerteelek tronik durch schnelle Mikrorechnereinheiten, wie z. B. in Form eines Transputers realisiert sind.N spectral channels are advantageous as features for the glass sorting (N-1) Links of a spectral channel with each of the remaining spectral channels educated. It is expedient and sufficient to use three spectrals link the links green: red and blue in the colors red, green and blue Green: select blue as characteristics. To assign a quantitative characteristic values for the different types of glass are preferably means for calculation a membership value from those stored separately for each characteristic Affiliation-feature functions and means for multiplicative linking of the same-colored membership function values are used with one another. The Means for assignment are advantageous through means for comparing absolute sizes of the membership function values multiplied in color is supplemented by a simple criterion for the generation of the control signals of the automatic sorting receive. It turns out to be advantageous if all mathematical calculations tools from feature creation to size comparison in the evaluation electronics tronics through fast microprocessor units, such as B. in the form of a transputer are realized.

Eine alternative Möglichkeit für die Realisierung der Zuordnung der Merkmalswerte zu den Zugehörigkeitsfunktionswerten besteht im Einsatz von umfangreichen Spei chern über den Direktzugriff in Look-up-Tables (LUT). Dabei wird in diesen Spei chern bei N Spektralkanälen und (N-1) ausgewählten Merkmalen ein N-dimen sionaler Zugehörigkeitsraum gespeichert, der durch algebraische Multiplikation der mindestens (N-1) Zugehörigkeit-Merkmal-Funktionen erzeugt wird, wobei die Zu gehörigkeit-Merkmal-Funktionen durch Aufnahme von Merkmalswerten aus einer repräsentativen Auswahl von typischen Altglassorten a priori bekannt sind.An alternative way of realizing the assignment of the characteristic values to the membership function values consists in the use of extensive memory via direct access in look-up tables (LUT). It is in this Spei N-dimen for N spectral channels and (N-1) selected features sional membership space saved by algebraic multiplication of the at least (N-1) membership feature functions are generated, with the To Belonging feature functions by taking feature values from a representative selection of typical types of waste glass are known a priori.

Aus technologischen Gründen des mechanischen Sortierprozesses erweist es sich als zweckmäßig, daß die Auswerteelektronik zunächst nur Zugehörigkeit-Merkmal- Funktionen zur Unterscheidung von weiß und bunt enthält, wobei zur Unterschei dung von grün gegen braun eine separate gleichartige Anordnung im bunten Alt glasstrom nachfolgend angeordnet ist.For technological reasons of the mechanical sorting process it turns out to be It is advisable that the evaluation electronics initially only belong to Contains functions to distinguish between white and colorful, whereby to differentiate green against brown a separate similar arrangement in the colorful alt Glass flow is arranged below.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, bei geringem technischen Aufwand eine zuverlässige Farbsortierung von Altglas zu erreichen. Dabei sind ins besondere Verschmutzungsgrad und unterschiedliche Scherbendicke des Altglases keine die Sortiergenauigkeit begrenzenden Faktoren. Ebenso sind Änderungen der Leistung der Lichtquelle und der Transparenz im optischen Lichtweg ohne wesent lichen Einfluß auf den Sortierprozeß. Außerdem läßt sich das Verfahren beliebig er weitern, wenn weitere bisher unübliche Glassorten zu erfassen und zu sortieren sind.With the method according to the invention it is possible with little technical Effort to achieve a reliable color sorting of waste glass. Here are ins special degree of contamination and different body thickness of the waste glass no factors limiting the sorting accuracy. Changes to the Performance of the light source and the transparency in the optical light path without essential influence on the sorting process. In addition, the method can be used as desired continue if other previously unusual types of glass have to be recorded and sorted.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment become. The drawings show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung Fig. 1 is a schematic representation of the arrangement according to the invention

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Auswerteverfahren Fig. 2 shows an embodiment of the evaluation method according to the invention

Fig. 3 Zugehörigkeit-Merkmal-Funktionen für das gewählte Merkmal "grün/blau" Fig. 3 affiliation feature functions for the selected feature "green / blue"

Fig. 4 Zugehörigkeit-Merkmal-Funktionen für das gewählte Merkmal "grün/rot" Fig. 4 Affiliation feature functions for the selected feature "green / red"

Fig. 5 ein Beispiel für einen 3-dimensionalen Zugehörigkeitsraum als Basis des Sortierprozesses und der abgeleiteten Signalverarbeitungsschritte. Fig. 5 shows an example for a 3-dimensional space as belonging base of the sorting process and the signal processing steps derived.

Bei den derzeitig zu unterscheidenden Altglassorten (weißes, grünes und braunes Glas) erweist es sich als ausreichend, das erfindungsgemäße Verfahren auf die Ver wendung von drei Spektralfarben zu beschränken. Eine derartige Sortieranordnung zeigt Fig. 1 schematisch im Überblick. Die Anordnung besteht aus einer weißen Lichtquelle 1, einer die Scherben 2 führenden Transporteinrichtung 3, die in diesem Fall transparent sein soll, einem optischen Teiler 4, der das Licht auf die drei Detek toren 52 aufteilt, wobei die Detektoren 52 Teil der im folgenden als Spektralkanäle 5 (Fig. 2) zusammengefaßten Einheiten mit den Filtern 51, Verstärkern 53 und MD- Wandlern 54 sind, einer Auswerteelektronik 6 und einer Sortierautomatik 7.With the types of waste glass currently to be distinguished (white, green and brown glass), it proves sufficient to limit the method according to the invention to the use of three spectral colors. Such a sorting arrangement is shown schematically in an overview in FIG. 1. The arrangement consists of a white light source 1, a the pieces 2 leading transport device 3, which should be transparent in this case, an optical splitter 4, the gates of the light to the three Detek 52 divides, the detectors 52 of the hereinafter referred to as Spectral channels 5 ( FIG. 2) are combined units with the filters 51 , amplifiers 53 and MD converters 54 , an evaluation electronics 6 and an automatic sorting system 7 .

Vorzugsweise ist die Lichtquelle 1 langgestreckt quer zur Bewegungsrichtung der Scherben 2 angeordnet und die Detektoren 52 sind in Form von Photodiodenzeilen entsprechend positioniert, um auf der gesamten Breite der Transporteinrichtung 3 die Scherben 2 ortsabhängig erfassen zu können. Die spektral unterschiedliche Empfindlichkeit der Detektoren 52 wird in Form von schmalbandigen Filtern 51 rea lisiert.The light source 1 is preferably arranged elongated transversely to the direction of movement of the cullet 2 and the detectors 52 are positioned accordingly in the form of photodiode lines in order to be able to detect the cullet 2 over the entire width of the transport device 3 depending on the location. The spectrally different sensitivity of the detectors 52 is realized in the form of narrow-band filters 51 .

Das durch eine Scherbe 2 hindurchtretende Licht gelangt über den Teiler 4 und die Filter 51 auf den Detektor 52. Die Ausgangssignale der Detektoren 52 durchlaufen separate Verstärker 53 und A/D-Wandler 54 und werden in der Auswerteelektronik 6 verarbeitet und bewertet, wie unten beschrieben. Die Auswerteelektronik 6 gibt Steuersignale an die Sortierautomatik ab, die für je nach erkannter Glassorte (-farbe) und erfaßtem Ort vorzugsweise über pneumatische Düsen die Verteilung der ver schiedenfarbigen Scherben 2 in separate Sammelbehälter vornimmt. Dazu sind die Düsen - wie schematisch in Fig. 1 angedeutet - direkt am Ende der Transporteinrich tung 3 angeordnet, um die Bewegungsrichtung der Scherben 2 im beginnenden freien Fall gezielt zu beeinflussen.The light passing through a shard 2 reaches the detector 52 via the splitter 4 and the filters 51 . The output signals of the detectors 52 pass through separate amplifiers 53 and A / D converters 54 and are processed and evaluated in the evaluation electronics 6 , as described below. The evaluation electronics 6 emits control signals to the automatic sorting system, which, depending on the glass type (color) detected and the location detected, preferably performs the distribution of the different colored fragments 2 in separate collecting containers via pneumatic nozzles. For this purpose, the nozzles - as indicated schematically in Fig. 1 - are arranged directly at the end of the transport device 3 in order to specifically influence the direction of movement of the fragments 2 in the beginning free fall.

Das eigentliche Sortierverfahren läuft innerhalb der Auswerteelektronik 6 ab und wird in einer vereinfachten Variante in Fig. 2 dargestellt. Diese Variante ist aufgrund technologischer Gegebenheiten beim Recycling (vor allem Mengendurchsatz 40 t/h) als erster Sortierschritt zu betrachten. Hierbei wird zunächst nur zwischen weißem und buntem Glas und in einem zweiten Schritt zwischen grün und braun unterschie den. Zur Erklärung der Erfindung soll hier erste Schritt nach Fig. 2 herangezogen werden.The actual sorting process takes place within the evaluation electronics 6 and is shown in a simplified variant in FIG. 2. This variant is to be considered as the first sorting step due to the technological conditions in recycling (especially volume throughput 40 t / h). First of all, a distinction is only made between white and colored glass and in a second step between green and brown. To explain the invention, the first step according to FIG. 2 is to be used here.

Aus den Spektralkanälen 5 werden Signale einer durchleuchteten Scherbe 2 in den Spektralbereichen rot, grün und blau geliefert. Daraus werden durch mathematische Verknüpfungen Merkmale gebildet. Geeignete Merkmale entstehen, wenn die Sig nale der Spektralkanäle 5 zueinander ins Verhältnis gesetzt werden. Als signifikante Verhältnisse zeigt Fig. 2 die Merkmalsbildung grün:rot und grün:blau. Diese erwei sen sich als ausreichend für die Sortierung der obengenannten drei Altglassorten.From the spectral channels 5 , signals of a radiated shard 2 are delivered in the spectral ranges red, green and blue. Characteristics are formed from this using mathematical links. Suitable features arise when the signals of the spectral channels 5 are put in relation to one another. As significant conditions, Figure 2 shows the characteristics formation green. Red and green: blue. These prove to be sufficient for sorting the three types of waste glass mentioned above.

Um die Merkmale unabhängig von äußeren Einflüssen und Parameterschwankungen der Bauelemente in den Spektralkanälen zu machen, werden zweckmäßig noch wei tere Verhältnisse gebildet, indem sämtliche Signale mit Scherbe im optischen Licht weg mit dem Leersignal ohne Scherbe ins Verhältnis gesetzt werden. Außerdem er weist sich die Anwendung von Logarithmen zur Eliminierung des Einflusses der Scherbendicke als vorteilhaft, so daß die Merkmale wie folgt modifiziert sind:
[ln (grün,S) - ln (grün,0)] : [ln (rot,S) - In (rot,0)]
und
[ln (grün,S) - ln (grün,0)] : [ln (blau,S) - ln (blau,0)],
wobei ln ({Farbe}, S) natürlicher Logarithmus von Signal mit Scherbe und ln ({Farbe},0) natürlicher Logarithmus von Signal ohne Scherbe im entsprechenden Spektralkanal 5 bedeuten. Im weiteren soll jedoch der Einfachheit halber weiter von den einfachen Merkmalen grün/rot und grün/blau gesprochen werden.In order to make the features independent of external influences and parameter fluctuations of the components in the spectral channels, more expedient ratios are expediently formed in that all signals with shards in optical light are compared in relation to the empty signal without shards. He also found it advantageous to use logarithms to eliminate the influence of the body thickness, so that the features are modified as follows:
[ln (green, S) - ln (green, 0)]: [ln (red, S) - In (red, 0)]
and
[ln (green, S) - ln (green, 0)]: [ln (blue, S) - ln (blue, 0)],
where ln ({color}, S) means natural logarithm of signal with shard and ln ({color}, 0) natural logarithm of signal without shard in the corresponding spectral channel 5 . However, for the sake of simplicity, we will continue to speak of the simple features green / red and green / blue.

Nach der Merkmalsbildung (Verhältnisberechnung) wird mit Hilfe von Zugehörigkeit-Merkmal-Funktionen der Grad der Zugehörigkeit µ zu einer Altglas sorte berechnet. Die Zugehörigkeit-Merkmal-Funktionen sind durch "Einlesen" einer repräsentativen Auswahl von Scherben 2 jeder Glassorte a priori bekannt und als mathematischer Zusammenhang gespeichert. Für die in diesem Beispiel verwendeten Merkmale sind die Zugehörigkeitsfunktionen in Fig. 3 und Fig. 4 qualitativ in Ab hängigkeit von der quantitativen Größe jedes Merkmals dargestellt. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, gibt es eine Zugehörigkeitsfunktion 61 für Weißglas und eine ausge dehnte Zugehörigkeitsfunktion 62 für buntes Glas, die sowohl braunes als auch grü nes Glas beinhaltet. Fig. 4 zeigt die Zugehörigkeitsfunktionen für das Merkmal grün/rot. Die Zugehörigkeitsfunktion für Weißglas 63 ist hier sehr eng begrenzt und die für buntes Glas 64 weist ein deutliches Minimum aufs das die Zugehörigkeits funktion von Braunglas (links), der von Grünglas (rechts) trennt. Die Zugehörig keitsfunktionen 61 und 62 sowie 63 und 64 weisen Überschneidungen auf, die einen unsicheren Bereich bei der Farbentscheidung bedeuten wurden. Deshalb wird durch multiplikative Verknüpfung der Funktionswerte vom Merkmal grün/rot mit denen von grün/blau ein (bei zwei Merkmalen) dreidimensionaler Zugehörigkeitsraum er zeugt, in dem - wie Fig. 5 belegt - die dreidimensionalen Zugehörigkeitsfunktionen deutlicher voneinander getrennt sind. Die Realisierung dieser algebraischen Multipli kation läßt sich - wie in Fig. 2 ersichtlich - auf die tatsächlich ermittelten Zugehörig keitsfunktionswerte beschränken, die mathematisch der quantitativen Größe des je weiligen Merkmals zugeordnet sind. Zur Auswertung genügt dann ein Absolut größenvergleich der farblich getrennt multiplikativ verknüpften Zugehörigkeitsfunk tionswerte. Mit einer Schwelle 6 kann die Sortiergenauigkeit einer Altglassorte bis auf 100% gesteigert werden, wobei als "unsicher" erkannte Scherben separiert wer den oder der Glassorte zugeschlagen werden, in der sie nicht oder wenig stören (z. B. zunächst zu bunt, bei Buntsortierung zu grün). Die so erfolgte Identifikation der Scherben wird in Form von Steuersignalen an die Sortierautomatik 7 weiterge geben, die in diesem Beispiel zunächst nur weißes von buntem Glas trennt.After the feature formation (ratio calculation), the degree of affiliation µ to an old glass type is calculated using affiliation feature functions. The membership feature functions are known a priori by "reading in" a representative selection of fragments 2 of each type of glass and are stored as a mathematical relationship. The membership functions are used in this example for the characteristics in Fig. 3 and Fig. 4 shown qualitatively in dependence from the quantitative size of each feature. As can be seen from Fig. 3, there is a membership function 61 for white glass and an extended membership function 62 for colored glass, which includes both brown and green glass. Fig. 4 shows the membership functions for the characteristic green / red. The membership function for white glass 63 is very narrow here and that for colored glass 64 shows a clear minimum that the membership function of amber glass (left), which separates from green glass (right). The membership functions 61 and 62 as well as 63 and 64 have overlaps that would mean an uncertain area in the color decision. Therefore, by multiplying the function values of the characteristic green / red with those of green / blue, a (with two characteristics) three-dimensional membership space is created in which - as shown in FIG. 5 - the three-dimensional membership functions are more clearly separated from each other. The realization of this algebraic multiplication can - as can be seen in FIG. 2 - be limited to the actually determined membership function values which are mathematically assigned to the quantitative size of the respective feature. An absolute comparison of the size of the membership function values, which are color-separated and multiplicatively linked, is then sufficient for evaluation. With a threshold 6 , the sorting accuracy of a waste glass type can be increased to 100%, with fragments recognized as "unsafe" being separated or added to the glass type in which they do not or only slightly interfere (e.g. initially too colorful, with colored sorting too green). The identification of the cullet in this way is passed on in the form of control signals to the automatic sorting system 7 , which in this example initially only separates white from colored glass.

Der in Fig. 2 dargestellte Weg der Signalverarbeitung ist vorzugsweise mittels eines Transputers durchführbar, der die notwendigen Operationen zeitlich parallel in kur zer Zeit abarbeitet und somit den großen Datenstrom auch bei Durchsatzleistungen der Anordnung von 40 t/h problemlos rechentechnisch bewältigt. Alternativ könnte die Auswerteelektronik 6 aber auch durch den Einsatz von Merkmalbildner (Dividierglied), Look-up-Tables (LUT) und Vergleichslogik verkörpert werden, wobei dazu die Funktionswerte der Zugehörigkeitsfunktion in entsprechend engem Raster als LUT zu speichern sind, um sie bei der zugehörigen Adreßansteuerung ge nau genug auslesen zu können. Mit den gewonnenen Zugehörigkeitsfunktionswerten wird in gleicher Weise über den oben beschriebenen Absolutgrößenvergleich die Er zeugung von Steuersignalen für die Sortierautomatik 7 vorgenommen.The way of signal processing shown in FIG. 2 can preferably be carried out by means of a transputer, which processes the necessary operations in parallel in a short time and thus easily handles the large data stream computationally even with throughputs of 40 t / h. Alternatively, the evaluation electronics 6 could also be embodied by the use of feature formers (dividing elements), look-up tables (LUT) and comparison logic, with the function values of the membership function having to be stored in a correspondingly narrow grid as LUT so that they can be stored in the associated one To be able to read out the address control precisely enough. With the membership function values obtained, the generation of control signals for the automatic sorting system 7 is carried out in the same way via the absolute size comparison described above.

BezugszeichenlisteReference list

1 Lichtquelle
2 Altglasscherben
3 Transporteinrichtung
4 Teilerwürfel
5 Spektralkanal
51 Farbfilter
52 Detektor
53 Verstärker
54 A/D-Wandler
6 Auswerteelektronik
61, 62, 63, 64 Zugehörigkeitsfunktionen
7 Sortierautomatik
µ Zugehörigkeit
ε Schwelle. 1 light source
2 pieces of old glass
3 transport device
4 divider cubes
5 spectral channel
51 color filters
52 detector
53 amplifiers
54 A / D converter
6 evaluation electronics
61 , 62 , 63 , 64 membership functions
7 automatic sorting
µ affiliation
ε threshold.

Claims

1. Method for sorting waste glass, in which the waste glass, preferably in the form of fragments, as a separated glass stream passes a spectrally sensitive transmitter-receiver arrangement, with at least one transmitter in the form of a white light source illuminating the waste glass and on the opposite side of the glass current, at least three detectors of different spectral sensitivity receive the incoming light, the detectors transmit signals to an evaluation electronics and the evaluation electronics controls an automatic sorting system, characterized in that

a) at least three separate spectral colors are recorded by means of the detectors ( 52 ) in corresponding spectral channels ( 5 ),
b) from the signals of the spectral channels ( 5 ) features are formed by means of the evaluation electronics ( 6 ), each consisting in the mathematical combination of at least two signals, the signal of a selected spectral channel ( 5 ) with the signals of all other spectral channels ( 5 ) is linked to significant features, and
c) in the evaluation electronics ( 6 ) these features with their quantitative size on the basis of stored membership feature functions ( 61 , 62 , 63 , 64 ), using a selection of representative shards ( 2 ) of typical types of waste glass were added in advance over the said features, are converted into membership function values, the membership function values being assigned to the glass colors in a multi-dimensional membership space generated by multiplying the features.

2. The method according to claim 1, characterized in that each feature is generated by a ratio formation of signals from two ver different spectral channels ( 5 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the features are formed by ratios of the signals of the spectral channels ( 5 ) green / red and green / blue.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that relative detector signals are determined for the formation of features, wherein the ratio of detector signal with shard to detector signal without Shard is formed.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the detector signals for feature formation logarithmic, especially as natural logarithm.

6. The method according to claim 1, characterized in that the conversion of the characteristics into membership function values by Be calculation using the stored mathematical relationship of the Affiliation feature function done.

7. The method according to claim 1, characterized in that the conversion of the characteristics into membership function values by Ab reading from stored look-up tables.

8. The method according to claim 1, characterized in that the assignment of the membership function values in the color separated Membership space by algebraic multiplication of the ge separated membership function values.

9. The method according to claim 8, characterized in that the multiplicatively linked membership function values according to Glas colors are separated, one absolute size comparison and one each Threshold criterion to be subjected.

10. The method according to claim 1, characterized in that the color sorting of the old glass in a first step of the distinction white against colorful and an equivalent second step of differentiation green is divided into brown.

11. Arrangement for sorting waste glass, consisting of a transport device for separating the waste glass, a spectrally sensitive transmitter-receiver arrangement, with at least one transmitter in the form of a white light source on the one hand and at least three detectors of different spectral sensitivity on the other hand arranged the glass flow , an evaluation electronics coupled to the detectors and an automatic sorting system for deflecting the different types of waste glass into separate containers on the basis of control signals supplied by the evaluation electronics, characterized in that

a) the transmitter-receiver arrangement contains at least three detectors ( 52 ) sensitive to narrow-band spectral colors,
b) the detectors ( 52 ) are each assigned to separate spectral channels ( 5 ) which are fed to the evaluation electronics ( 6 ) and
c) the evaluation electronics ( 6 )
- Means for calculating ratios from signals of different spectral channels ( 5 ) as characteristic features for the types of glass and
- Means for assigning the quantitative size of the features to different types of glass on the basis of stored membership feature functions ( 61 , 62 , 63 , 64 ), which have been created in advance by including the features of a representative selection of typical pieces of old glass.

12. The arrangement according to claim 11, characterized in that the detectors are sensitive to red, green and blue.

13. Arrangement ach claim 11, characterized in that each spectrally sensitive detector ( 52 ) is a photoreceiver line, preferably before a photodiode line.

14. An arrangement according to claim 11, characterized in that the different spectral sensitivity of the detectors (52) is realized by narrow-band filter (51) in front of the detectors (52).

15. An arrangement according to claim 11, characterized in that as characteristics for the glass sorting in N spectral channels (5) at least (N-1) links a Spektralkanals (5) with each of the remaining spectral channels (5) are selected.

16. The arrangement according to claim 15, characterized in that with three spectral channels ( 5 ), the spectral colors red, green, blue were selected, the links green / red and green / blue are used as features ver.

17. The arrangement according to claim 11, characterized in that the means for assigning means for calculating a membership function value from the membership feature functions stored separately for each feature ( 61 , 62 or 63 , 64 ) as well as means for multiplying the link membership function values of the same color among each other.

18. Arrangement according to claim 17, characterized in that the means for assigning means for absolute size comparison of the color-coded membership function values included.

19. The arrangement according to claim 11 or 18, characterized in that the evaluation electronics ( 6 ) is implemented with its mathematical computing aids in the form of a transputer.

20. The arrangement according to claim 11, characterized in that the allocation means contain storage means in the form of look up-tables are organized.

21. The arrangement according to claim 20, characterized in that the storage means for N spectral channels ( 5 ) and (N-1) selected features contain an N-dimensional membership space stored, which by algebraic multiplication of the at least (N-1) membership- feature- Functions is created, the membership feature functions ( 61 , 62 , 63 , 64 ) are known a priori by taking feature values from a representative selection of typical pieces of old glass.

22. The arrangement according to claim 11, characterized in that the evaluation electronics ( 6 ) contains only membership feature functions ( 61 , 62 , 63 , 64 ) for distinguishing between white and colored, with a separate similar arrangement in the green to brown to distinguish colorful waste glass stream is subordinate.