DE4419461A1 - Automatische Sortierung von gebrauchten Batterien - Google Patents

Description

Haushaltsbatterien werden in zahlreichen Ländern bereits als Sondermüll eingesammelt. Das Recycling dieser meistens runden und stabförmigen Bat­ terien ist aber nur lösbar, wenn die chemischen Grundstoffe bekannt sind. Durch die große Vielfalt mehrerer hundert verschiedener sich auf dem Markt befindlichen Batterien und die permanente Neuentwicklung neuer Produkte ist diese Übersicht sehr schwierig. Wegen der extremen Mengen an solchen Batterien ist eine Sortierung per Hand weder wirtschaftlich noch sicher genug in Bezug auf die Sortenreinheit.

Der holländische Staat hat bereits vor kurzem als erster eine allgemeine Rücknahme für Haushaltsbatterien zugesagt und sieht sich jetzt einem sehr großen Lagerbestand gegenüber, welcher kaum per Hand sortiert werden kann. Auch die anderen Länder werden in Kürze ähnliche Regelungen einführen. Es ist daher wichtig ein System für die automatische, schnelle und genaue Sortierung von Haushaltsbatterien zu besitzen.

Der Erfinder schlägt vor, eine automatische Sortierung so durchzuführen, daß die Batterien vereinzelt und auf eine bewegte Kette von sich drehenden, Rollen aufgelegt werden, daß mit Hilfe eines synchron zur Bewegung der Rollenkette in der Winkelstellung nachgeführten Spiegels eine Farb- zeilen­ kamera die oberste Scheitellinie der sich drehenden Mantelfläche der Batte­ rie beobachtet und die durch Aufdruck oder Etikette gemusterte Mantelfläche während der Fortbewegung der Rollenkette abtastet, daß aus dem Bild der abgetasteten Mantelfläche Farb- , Form- , Struktur- und Zeichenmerkmale gebildet und diese mit einer Bibliothek vorher gelernter Referenzmerkmale verglichen werden, daß der Produkttyp der abgetasteten Batterie als den derjenigen Referenz aus der Bibliothek identifiziert wird, mit welcher die beste und ausreichende Übereinstimmung aller gebildeten Merkmale besteht und daß aus dem Produkttyp über eine Verzweigungs­ tabelle ein Auswurfrechner aus einer Menge zahlreicher, nacheinander ent­ lang der Rollenkette angeordneten pneumatischen oder mechanischen Auswürfen denjenigen zeitrichtig auslöst, welcher die abgetastete Batterie in den ihrem chemo/physikalischen Aufbau zugeordneten Sammelbehälter auswirft.

Der Erfindungsgedanke sei beispielhaft anhand folgender Figuren erklärt:

Fig. 1 zeigt beispielhaft die Vereinzelung von Batterien aus zwei Vibrationsfördertöpfen und das Auflegen auf eine Rollenkette

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Abtastung der sich drehend weiter­ bewegenden Batterie mit Hilfe einer Zeilenkamera, deren Strahlen­ gang durch einen Schwenkspiegel der Bewegung der Rollenkette nachgeführt wird

Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Mustererkennungseinheiten

Fig. 4 zeigt beispielhaft eine mögliche Anordnung von pneumatischen Ejektoren zum Aussortieren der Batterien.

Stabförmige Haushaltsbatterien besitzen in der Regel eine auffällige Be­ druckung, in der Regel durch einen stark glänzenden Druck. Der Aufdruck wird aus Marketinggründen so gewählt, daß er sich deutlich von Konkur­ renztypen oder von Variantentypen unterscheidet. Erfindungsgemäß wird die Sortierung von Batterien über die Identifikation des Batterietyps anhand dieses Aufdrucks gesteuert.

Nach Fig. 1 werden beispielhaft die Batterien 1 über Vibrations­ topfförderer 2 vereinzelt auf eine Rollenkette 3 aufgelegt. Die Rollen dre­ hen sich und bewegen sich im Kettenverband gleichzeitig vorwärts. Erfindungsgemaß wird die Lage der Batterien auf den Rollen durch eingelas­ sene Aussparungen 4 in den Rollen geführt. Die Aussparungen zwischen zwei benachbarten Rollen bilden eine Mulde, in der sich die Batterie aus­ richtet und durch die Drehbewegung der Rolle gleichzeitig um ihre Achse in Drehung versetzt wird. Diese drehende Batterie wird von einer Kamerastati­ on 5 abgetastet. Als Beispiel sind in Fig. 1 jeweils zwei Batterien in die ent­ sprechenden Mulden eingelegt; diese Zahl kann auch erhöht werden.

Nach Fig. 2 bewegt sich die drehende Rollenkette 1 von der Kamerastation 2 zu der Auswurfstation 3 als Endloskette. Mit Hilfe einer diffusen Be­ leuchtung 4 wird die Manteloberfläche so beleuchtet, daß kein spiegelnder Reflex in das Bildfeld der Zeilenkamera 5 fällt. Der Strahlengang dieser vorzugsweise als Farbzellenkamera ausgebildeten Zeilenkamera wird über einen Schwenkspiegel 6 der Bewegung der Rollenkette so nachgeführt, daß die obere Scheitellinie 7 der Mantelfläche der sich drehenden Batterie 8 vollständig, d. h. über mindestens einen vollständigen Umfang abge­ tastet wird. Hierzu wird die Bewegung des Schwenkspiegels z. B. über einen galvanometrischen Antrieb 9 mit der Bewegung der Rollenkette synchroni­ siert. Der Spiegel führt eine sägezahnförmige Drehbewegung 10 durch, wobei die flache Anstiegsflanke 11 der Vorwärtsgeschwindigkeit der Rollen­ kette entspricht und die kürzere Rückstellflanke 12 so bemessen wird, daß der Spiegel im dem Zeitraum, welcher durch die Lücke 13 zwischen zwei Batterien gegeben ist, wieder in die Ausgangsposition zurückschnellt.

Durch diese synchronisierte Abtastung wird erreicht, daß die gesamte, in der Regel glänzende Mantelfläche so abgetastet wird, daß der Winkel zwi­ schen optischer Achse 14 der Kamera und der Oberflächennormale 15 am Punkt der Abtastung nur sehr wenig von Null verschieden ist und damit über die gesamte Mantelfläche gesehen fast identische Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen herrschen.

Fig. 3 zeigt das abgetaste Farbbild 1 welches von einem Bildrechner 2 nach bekannten Verfahren der Mustererkennung ausgewertet wird. Hierzu werden aus dem Bild verdichtete Farb-, Form-, Struktur-, Textur und Zeichenmerkmale 3 extrahiert und über eine Vergleichseinheit 4 mit einer Referenzbibliothek 5 vorher gelernter Referenzmerkmale für alle zu identifizierenden Batterien verglichen. Der Vergleicher entscheidet für den Typ, welcher die beste Übereinstimmung von abgetastetem Merkmalssatz mit Referenzsatz aufzeigt. Nur wenn diese Übereinstimmung ausreichend hoch ist, wird positiv identifiziert. Im anderen Fall wird dem Prüfling die Klasse "Nicht identifizierbar" zugewiesen. Diese Klassenzugehörigkeit 6 wird auf eine Datenbank oder Verzweigungstabelle 7 gegeben, in welcher die Zuord­ nung " Batterietyp" zu "Sortiertyp" abgelegt ist. Die Sortiertypen ent­ sprechen dabei Gruppen ähnlicher chemischen Zusammensetzung und wer­ den von den Betreiber von Recyclinganlagen festgelegt. Über einen Aus­ wurfrechner 8 wird derjenige einer Vielzahl von Ejektoren 9 zeitrichtig angesteuert, welcher die Batterie in den für sie bestimmten Sortierbehälter auswirft.

Nicht eindeutig identifizierte Batterien fallen in einen separaten Sammelbehälter und können z. B. per Hand nachsortiert werden.

Fig. 4 zeigt beispielhaft eine mögliche Anordnung von pneumatischen Ejektoren 1, welche gleichzeitig zwei Batterien 2 aussortieren können. Hierzu ist die Rollenkette V-förmig aufgebaut, sodaß die Batterien immer am tiefsten Punkt der Führungsmulde 3 drehen und dort von einem pneuma­ tischen Ejektor 1 durch den Muldenschlitz hindurch in einen Auffangbehälter ausgeblasen werden. Selbstverständlich lassen sich auch mechanische Auswurfhebel anbringen, welche den gleichen Zweck er­ reichen.

Erfindungsgemäß wird der Durchmesser der Batterien über einen getrenn­ ten Sensor, welcher vor der Kamerastation angeordnet ist, gemessen. Dieses Maß ist ein wichtiges Merkmal für die Sortierung; es wird erfindungsgemäß aber auch verwendet, um die Fokussierung der Zeilenkamera nachzustellen. Dies kann beispielhaft über eine Optik mit motorisch veränderlicher Brenn­ weite, über eine Veränderung des Strahlengangs durch Bewegung der Kame­ ra o. ä. dem Optiker bekannte Verfahren der Fokussierung erreicht werden.

Die Länge der Batterie wird aus der Abtastung der Mantelfläche durch die Zeilenkamera gleichzeitig zur Abtastung des Aufdrucks bestimmt und erfordert keinen separaten Sensor.

Claims (5)

1. Verfahren zur automatischen Sortierung von Batterien, insbesondere von zylindrischen Haushaltsbatterien, dadurch gekennzeichnet daß die Batterien vereinzelt und auf eine bewegte Kette von sich drehen­ den Rollen aufgelegt werden, daß mit Hilfe eines synchron zur Bewe­ gung der Rollenkette in der Winkelstellung nachgeführten Spiegels eine vorzugsweise farbtüchtigen Zeilenkamera die oberste Scheitellinie der sich drehenden Mantelfläche der Batterie beobachtet und die durch Aufdruck oder Etikette gemusterte Mantelfläche während der Fortbewe­ gung der Rollenkette abtastet, daß aus dem Bild der abgetasteten Mantelfläche Farb- , Form- , Struktur- und Zeichenmerkmale gebildet und diese mit einer Bibliothek vorher gelernter Referenzmerkmale ver­ glichen werden, daß der Produkttyp der abgetasteten Batterie als den derjenigen Referenz aus der Bibliothek identifiziert wird, mit welcher die beste und ausreichende Übereinstimmung aller gebildeten Merk­ male besteht und daß aus dem Produkttyp über eine Verzweigungs­ tabelle ein Auswurfrechner aus einer Menge zahlreicher, nacheinander entlang der Rollenkette angeordneten pneumatischen oder mechani­ schen Auswürfen denjenigen zeitrichtig auslöst, welcher die abgetastete Batterie in den ihrem chemo/physikalischen Aufbau zugeordneten Sammelbehälter auswirft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß vor der Abtastung durch die Zeilenkamera der Durchmesser der Batte­ rie über einen getrennten Sensor bestimmt wird und dieses Maß zur Sortierung und/oder automatischen Fokussierung der Kamera auf die abgetastete Mantelfläche verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet daß mehrere Batterien gleichzeitig auf eine Anordnung von Kettenrollen aufgelegt und gleichzeitig abgetastet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Bildfeld der Zeilenkameras über einen zur Bewegung der Rollenkette synchronisierten Polygonspiegel dem Scheitelpunkt der abzutastenden Mantelfläche nachgeführt wird.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet daß zu sortierende, vorzugsweise zylindrische Batterien aus einem Vorrats­ behälter mit Hilfe mechanischer Systeme vereinzelt werden, daß die Batterien auf eine Rollenkette aufgelegt werden, welche aus zahl­ reichen drehenden Rollen, welche in einem Kettenverband weiterbewegt werden, daß mit Hilfe einer Anordnung von einer oder mehreren Zei­ lenkameras und eines zur Bewegung der Rollenkette synchronisierten Drehspiegels die Mantelfläche der sich bewegenden und drehenden Batterie vollständig abgetastet wird, daß die Signal oder Zeilenkameras in einem Bildrechner mit Verfahren der Mustererkennung ausgewertet und der Batterietyp durch Vergleich mit einer gespeicherten Referenz­ bibliothek identifiziert wird, daß über einen Auswurfrechner zeitrichtig eine Anordnung von Ejektoren zu dem Zeitpunkt ausgelöst werden, wo sich eine bestimmte Batterie vor dem für sie vorgesehenen Sammelbehälter befindet.