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TECHNOLOGISCHES SACHGEBIET
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Online-Prüfeinrichtung zur zerstörungsfreien Überprüfung und
Messung der inneren Beschaffenheit, wie zum Beispiel Grad der Zuckerbildung,
Säuregehalt, usw.
der Prüfobjekte,
wie zum Beispiel landwirtschaftliche Produkte, indem Lichtstrahlen
von beiden Seiten auf die Objekte projiziert werden und das durch
die Prüfobjekte
hindurchübertragene
Licht aufgefangen und einer Spektralanalyse unterzogen wird, während diese
in Aufnahmeschalen oder Ähnlichem
durch verschiedene Transportmittel transportiert werden.
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TECHNISCHER STAND
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Die
Arten der verschiedenen Verfahren zur Messung der inneren Beschaffenheit
von landwirtschaftlichen Produkten umfassen das Lichtreflexionsverfahren
und das Lichtdurchgangsverfahren. Im Falle des ersteren Verfahrens
wird die Information über
die innere Beschaffenheit über
das von dem landwirtschaftlichen Produkt reflektierte Licht ermittelt,
indem auf das landwirtschaftliche Produkt Lichtstrahlen projiziert
werden, die Strahlen nahe dem Infrarot enthalten. Im letzteren Verfahren
wird die Information über
die innere Beschaffenheit aus der Durchlassfähigkeit des landwirtschaftlichen
Produktes für das
auf das Produkt projizierte Licht gewonnen.
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Nach
dem veröffentlichen
Lichtreflexionsverfahren, zum Beispiel in dem japanischen Dokument No.
HEI 6-300681, wird das Verfahren durch Projizieren von Lichtstrahlen,
die infrarotnahe Strahlen enthalten, auf ein Messobjekt (Prüfling) und
durch Ermitteln der Informationen über die innere Beschaffenheit des
Messobjektes aus dem aus der Lichtprojektion auf das Objekt reflektierten
Licht durchgeführt.
Bei der Durchführung
dieses Verfahrens wird eine konventionelle Sieb-(Sortier-)Einrichtung mit Aufnahmeschalen
um die landwirtschaftlichen Produkte nacheinander weiter zu befördern so,
wie vorhanden verwendet. Jedoch ist die Information über die
inneren Eigenschaften, die nach dieser Methode erreichbar sind,
auf Informationen aus dem Oberflächenbereich oder
einem Bereich in dessen Nähe
beschränkt,
wo das projizierte Licht empfangen wird. Obwohl dieses Verfahren
auf Früchte
mit einer dünnen
Schale, wie zum Beispiel Pfirsiche und Birnen angewendet wird, schwankt
die Information über
die inneren Eigenschaften mit den Teilbereichen selbst des gleichen landwirtschaftlichen
Produkts. Es ergibt ein gutes Prüfergebnis
für den
Teilbereich, der auf der Sonnenseite war und ein schlechtes Prüfergebnis
für den Teilbereich,
der auf der Schattenseite war. Es ist auch nicht in der Lage, einen
Zucker bildenden Teil tief im Inneren oder in der Nähe des Kerns
einer Frucht zu entdecken. Daneben gibt dieses Verfahren bei einer Frucht
mit einer dicken Schale nur Ergebnisse über den dicken Teil der Schale
und nicht über
das essbare Fleisch der Frucht.
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Ein
System, das das Lichtdurchgangsverfahren verwendet, wurde in dem
japanischen Dokument No. HEI 7-229840 veröffentlicht. Bei diesem System wird
eine einzelne Lichtprojektionseinheit als Lichtquelle auf einer
Seite des Transportweges eines Transportbandförderers angeordnet. Eine Lichtempfangseinheit
ist gegenüber
der Lichtprojektionseinheit mit einer optischen Achse direkt quer
zum Transportweg angeordnet. Das System ist folglich so angeordnet,
dass Licht auf die eine Seite des landwirtschaftlichen Produktes,
das zur Prüfung
vorbei geführt
wird, projiziert und das seitlich durch das landwirtschaftliche
Produkt übertragene
Licht auf der anderen Seite erfasst wird. Da jedoch das System nur eine
Projektionslampe aufweist, ist das projizierte Licht in Intensität und Menge
begrenzt. Im Falle eines landwirtschaftlichen Produktes mit einer
dicken Schale und mit geringem Wassergehalt seines Fleisches ist
daher das übertragene
Licht zu schwach für eine
Spektralanalyse. In einem solchen Fall haben in der Vergangenheit
Fehler in den Ergebnissen der Spektralanalyse dazu tendiert, die
Genauigkeit der Messungen zu verschlechtern.
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Weiterhin
schwankt der Messwert, den das vorgenannte System liefert, indem
Licht von einer Projektionslampe projiziert wird, stark mit der
Richtung, aus der das Licht durch die Lampe projiziert wird, und
verringert die Genauigkeit der Messung. Ein weiterer Mangel des
Systems liegt darin, dass die Abmaße des für die Aufnahme des Lichtempfangsteiles
erforderlichen Gehäuses
zu groß werden,
da der Empfangsteil ein direkt angeschlossenes Diffraktionsgitter
aufweisen muss.
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Das
vorgenannte System schaltet die Lichtstrahlen der Projektionslampe
mittels eines Verschlussmagneten aus, wenn die Lichtprojektion im Falle
einer Unterbrechung des Betriebes oder Ähnliches nicht erforderlich
ist. Dennoch tendieren, während
die Lichtstrahlen des Projektorlichtes abgeschaltet sind, Streuungen
von Störlicht
wie zum Beispiel Umgebungslicht oder Ähnliches dazu, durch die Kondensatorlinse
in den Empfangsteil zu dringen und Schwankungen im Nullpegel (Dunkelstrom)
des Empfangselementes hervorzurufen.
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Weiterhin
benötigt
die verwendete Projektionslampe eine hohe Ausgangsleistung, wenn
das Licht dickschalige landwirtschaftliche Produkte, wie zum Beispiel
Orangen, Melonen, Wassermelonen oder Ähnliches durchdringen soll.
Indes erfordert die Verwendung einer Hochleistungslampe Kühlvorrichtungen,
da die Lampe hohe Temperaturen erzeugt. Nebenbei, da das Licht auf
das landwirtschaftliche Produkt mithilfe eines Reflexionsspiegels
konzentriert wird, wird die Lichtbündelungseinrichtung auf eine
Temperatur aufgeheizt, die 500 Grad übersteigt. Die hohe Temperatur
macht die Verwendung von wärmeresistentem
Material notwendig und stellt ein Brandrisiko dar. Weiterhin ist
der Faden der Hochleistungslampe groß. Der große Faden der Lampe macht nicht
nur die Lichtbündelungseinrichtung
kompliziert, sondern hat auch eine geringe Lebensdauer. Die Lampe
kann daher nicht über
einen langen Zeitraum verwendet werden, da sich die Lichtleistung
nach und nach verringert.
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Angesichts
dieser Probleme hat der Einreicher der vorliegenden Erfindung Prüfeinrichtungen für die innere
Beschaffenheit des Lichtdurchgangstypes entwickelt und in die Praxis
umgesetzt, die in der Lage sind, Informationen über die innere Beschaffenheit
von Zitrusfrüchten
oder Orangen, Melonen, Wassermelonen usw. mit dicken Schalenteilen
und die Zucker bildenden oder braunen vernarbten Teile tief in Inneren
von Äpfeln
oder Ähnlichem
zu ermitteln. Diese Einrichtungen sind in den japanischen Dokumenten
No. HEI 6-288903 und No. HEI 10-202205 offenbart. Jede dieser Einrichtungen
nutzt den Einsatz von Transportmitteln mit Aufnahmeschalen für das landwirtschaftliche
Produkt. Jede der Aufnahmeschalen weist einen Aufnahmehalter auf,
der Streulicht, ein schwaches Licht, das durch das Innere des landwirtschaftlichen
Produktes im Test hindurchgeleitet wird, abschirmen kann. Der Aufnahmehalter
weist einen Durchgangslichtkanal auf, der senkrecht durch die Aufnahmeschalen
geht. Der Lichtaufnahmeteil der Einrichtung ist gegenüber dem
unteren Mittelteil jeder Aufnahmeschale angeordnet, wenn diese sich weiterbewegen.
Da das Transportmittel die Aufnahmeschalen, die so für die Güteprüfeinrichtung
angeordnet sind, verwendet, kann die Einrichtung das durchgeleitete
Licht effektiv nachweisen. Wenn jedoch die Einrichtung so angeordnet
ist, dass sie in der Lage ist genügend Licht von dem Prüfobjekt
aufzunehmen, selbst in dem Fall, wenn ein solches Prüfobjekt
das Licht nicht ohne weiteres durchlässt, übersteuert der Operationsverstärker der
Spektralanalysevorrichtung und macht eine Analyse der inneren Beschaffenheit
unmöglich.
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Weiterhin
muss, wegen der Schwankungen in der Umgebungstemperatur am Morgen,
tagsüber und
am Abend und der im Verlauf der Betriebszeit auftretenden Schwankungen,
eine laufende Güteprüfeinrichtung
ständig
geeicht werden, um sicher zu stellen, dass sie über einen längeren Zeitraum stabil arbeitet.
Dennoch sind laufende konventionelle Güteprüfeinrichtungen mit keinem Mechanismus
für eine stabile
Eichung ausgestattet.
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Zusätzlich zu
diesem Problem verursachen Schwankungen in der Umgebungstemperatur
und die Zeitspanne der Betriebszeit eine Verschiebung der Eichkurve.
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Diese
Erfindung ist darauf gerichtet, die vorgenannten Probleme des Standes
der Technik zu lösen
und zu beseitigen.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung eine Güteprüfeinrichtung zur Verfügung zu
stellen, die in der Lage ist, die vorstehend angegebenen Probleme zu
lösen und
für eine
Prüfeinrichtung
anwendbar ist, bei der Aufnahmeschalen landwirtschaftliche Produkte
nacheinander transportieren, jede der Aufnahmeschalen einen lichtblockierenden
Aufnahmehalter an seinem oberen Teil, um das landwirtschaftliche Produkt
ringförmig
elastisch zu halten und einen Durchgangslichtkanal aufweist, der
senkrecht die Aufnahmeschale durchdringt und das durch das landwirtschaftliche
Produkt geleitete Licht über
den Lichtkanal aufgenommen wird. Das Prüfsystem nach dieser Erfindung
ist so aufgebaut, dass die Menge des projizierten Lichtes vergrößert wird,
indem Lichtbündel
sowohl von der rechten als auch der linken Seite quer über den
Transportweg projiziert werden und Licht über einen großen Oberflächenbereich
des landwirtschaftlichen Produktes projiziert wird, wobei ein Lichtprojektor
verwendet wird, der eine lange Lebensdauer aufweist und dessen Leuchtkraft
sich über
einen langen Zeitraum nicht verringert. Diese Anordnung befähigt das
System, das durch das Prüfobjekt
(landwirtschaftliches Produkt) zu einem Lichtaufnahmeteil geleitete
Licht aufzunehmen, unabhängig
von der Lichtdurchlassfähigkeit
des Prüfobjektes, die
nach der Größe, Art
oder Sorte des Prüfobjektes variiert.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, als Gegenstand dieser
Erfindung, ein Online-Prüfsystem für die innere
Beschaffenheit zur Verfügung
zu stellen, das so aufgebaut ist, dass es Mittel zur Verhinderung
einer Übersteuerung
des Operationsverstärkers im
Falle eines leicht lichtdurchlässigen
Prüfobjektes, einen
Lichtaufnahmeteil und ein Eichmittel, das nicht leicht durch Störlicht beeinflusst
wird und Mittel zur Korrektur der Abweichung der Eichkurve aufgrund von
Altersschwankungen oder Ähnlichem
aufweist. Diese Anordnung ermöglicht
dem erfundenen Prüfsystem
eine Messgenauigkeit mit einem hohen Grad von Zuverlässigkeit.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Um
Kenntnis der vorstehenden Objekte zu erlangen, wird diese Erfindung
so dargestellt, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert und wie nachstehend
beschrieben.
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Güteprüfsystem,
wobei das System Transportmittel mit Aufnahmeschalen, um darauf
die Prüfobjekte
nacheinander zu transportieren, jede der Aufnahmeschalen einen senkrecht
durchgehenden Lichtkanal in ihrem Zentrum und eine licht blockierende
Empfangsaufnahme an ihrem Oberteil, um ein Prüfobjekt elastisch ringförmig eingepasst
zu halten, aufweist, wobei ein Lichtprojektionsmittel mit einer
Vielzahl von Projektionslampen so angeordnet ist, dass Lichtbündel auf jedes
Prüfobjekt
an einer vorbestimmten Position des Transportmittels projiziert
werden und das als Ergebnis der Lichtbestrahlung durch den Projektor
durch das Innere des Prüfobjekts
gehende Licht durch eine Lichtempfangseinrichtung von unterhalb
der Aufnahmeschale durch den Durchgangslichtkanal aufgenommen wird
und die Güte
des Prüfobjektes
durch Spektralanalyse des Durchgangslichts untersucht wird. Das
System ist wie folgt aufgebaut:
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Der
Lichtprojektor weist eine Vielzahl von Projektionslampen auf, die
sowohl an der rechten als auch an der linken Seite in Richtung der
Breite des Objektförderweges
(Transportweges) angeordnet sind, Mittel zum konzentrierten Projizieren
von Lichtbündeln
auf die rechte und linke Seite des Objektes auf der Aufnahmeschale
von unterschiedlichen Projektionspositionen und mit unterschiedlichen
Winkeln auf, die einen ausgedehnten Oberflächenbereich, der von einem
schrägen
Vorderbereich bis zu einem schrägen
Hinterbereich auf jeder Seite des Objektes reicht, überstreicht,
wenn sich jede Aufnahmeschale auf der Prüfposition befindet. Das Lichtempfangsmittel
weist eine Kondensatorlinse zur Zusammenführung des durch den Durchgangslichtkanal
geleiteten Lichtes von unterhalb der Aufnahmeschale auf. Die Kondensatorlinse
ist mit einem Spektrometer über ein
Aufbauteil kombiniert, das dazu dient, das konzentrierte durchgehende
Licht zu dem Spektrometer zu leiten.
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Lichtbündel oder
Lichtstrahlen werden durch viele Lampen in konzentrierter Form gleichmäßig auf einen
großen
Oberflächenbereich
des Prüfobjekts projiziert,
der von einer schrägen
Vorderfläche
bis zu einer schrägen
Hinterfläche,
jeweils auf der rechten und der linken Seite des Objektes reicht,
mit Lampen, die sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite
in Richtung der Breite des Transportweges angeordnet sind. Das System
ist so aufgebaut, dass Licht in großer Menge unter Verwendung
vieler Lampen aus vielen unterschiedlichen Richtungen auf einen
großen
Bereich projiziert wird und das übertragene
Licht von unterhalb der Aufnahmeschale durch den Lichtübertragungskanal
gebündelt
wird, um durch viele innere Teile des Objektes hindurch eine große Menge
an Information über
die innere Beschaffenheit zu erhalten. Daher gibt die Anordnung zuverlässig sehr
genaue Prüfergebnisse,
selbst in den Fällen,
wenn der Zuckergehalt des landwirtschaftlichen Produkts wegen der
sonnigen und der schattigen Seite des Objekts ungleichmäßig auftritt und
wenn abgestorbene Narben an verschiedenen Stellen auftreten.
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Ein
Güteprüfsystem
ist folgendermaßen
aufgebaut: Das Kombianbauteil der Lichtempfangseinrichtung weist
eine Einfallfläche
(Lichteintritt) aus einer optischen Faser am Brennpunkt der Kondensatorlinse
auf. Das übertragene
Licht, das zusammengeführt
wird, ist so ausgerichtet, dass es durch die optische Faser in das
Spektrometer geleitet wird.
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Das übertragene
Licht wird vom Kombianbauteil der Kondensatorlinse des Lichtempfangsmittels
mithilfe der optischen Faser an das Spektrometer geleitet. Daher
kann, selbst in Fällen,
wo der verfügbare
Raum unterhalb des Transportweges der Aufnahmeschalen der Transporteinrichtung
relativ klein ist, das Spektrometer an eine Position gesetzt werden,
die sich von dem Lichtbündelungsteil
des Lichtempfangsmittels entfernt befindet. Diese Anordnung erlaubt
daher, in Kombination mit Transporteinrichtungen verschiedenster
Art, die Verwendung eines Spektrometers von großen Abmaßen, um eine hohe spektrale
Leistung zu erhalten.
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In
dem Güteprüfsystem
ist das Kombianbauteil des Lichtempfangsmittels so eingerichtet,
dass die Lage des Einfallsschlitzes des Spektrometers auf den Brennpunkt
der Kondensatorlinse einstellbar ist.
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Die
Kondensatorlinse und das Spektrometer werden zu einer Einheit kombiniert.
In diesem Fall wird daher der konstruktive Aufbau des Systems einfacher
als der eines Systems, das die optische Faser einschließt. Die
einfachere konstruktive Anordnung weist darin Vorteile auf, dass
der Dämpfungsverlust, der
auftritt, bevor das gebündelte
Licht das Spektrometer erreicht, geringer wird und dass der Zusammenbau
des Systems einfacher wird. Diese Konstruktion ist anwendbar für den Fall,
wo ein relativ großer
Raum unterhalb des Transportweges der Aufnahmeschalen der Fördereinrichtung
zu Verfügung steht
und die Lichtmenge, die durch das Prüfobjekt hindurchgehen kann
klein ist.
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In
dem Güteprüfsystem
sind Lichtabschwächfilter
verschiedener Art vorgesehen, die selektiv zwischen der Kondensatorlinse
und dem Spektrometer eingefügt
werden können,
sodass die in das Spektrometer gelangende Lichtmenge wenn gewünscht durch
Umschalten der Filter von einem zum anderen reduziert werden kann.
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In
Fällen,
wo die durchleitbare Lichtmenge des Prüfobjektes mit der Art des Prüfobjektes
variiert, kann die Lichtmenge, die in das Spektrometer gelangt,
in geeigneter Weise eingestellt werden, indem die Lichtabschwächfilter
selektiv von einem zum anderen umgeschaltet werden. Daher kann der
Verstärkungsfaktor
des Operationsverstärkers
der Spektralanalysevorrichtung auf einen Wert voreingestellt werden,
der für
die Art des Prüfobjektes
mit einer kleinen durchleitbaren Lichtmenge geeignet ist. Wenn das Objekt
oder die Art des zu prüfenden
Objektes zu einer anderen Art mit einer höheren durchleitbaren Lichtmenge,
wie zum Beispiel Tomaten gewechselt wird, kann durch das durch die
Wirkung der Lichtabschwächfilter
in das Spektrometer gelangende abgeschwächte Licht verhindert werden,
dass der Operationsverstärker übersteuert
und die Spektralanalyse behindert wird.
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In
dem Güteprüfsystem
ist ein Eingangslichtverschluss im Lichteingangskanal zwischen der
Kondensatorlinse des Kombianbauteils und dem Spektrometer angeordnet,
um den Weg des durchgeleiteten Lichtes zu schließen und einen Öffnungs-
und Schließvorgang
des Verschlusses jedes Mal dann auszuführen, wenn eine Aufnahmeschale
mit einem Prüfobjekt
darin vorbeifährt.
Der Verschluss ist folglich so ausgebildet, dass er öffnet, wenn
der Lichtdurchgangskanal in der Aufnahmeschale sich im sichtbaren
Bereich der Kondensatorlinse befindet und sich schließt, wenn
er den sichtbaren Bereich verlässt,
sodass kein Licht in das Spektrometer fallen kann, wenn kein Prüfvorgang
ausgeführt
wird.
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Bei
dieser Anordnung öffnet
der Eingangslichtverschluss, der dazu dient, den Lichtdurchgang zwischen
der Kondensatorlinse und dem Spektrometer zu blockieren, und lässt das
durchgehende Licht in das Spektrometer eintreten, wenn der Durchgangslichtkanal,
der senkrecht durch das Mittelteil jeder Aufnahmeschale ausgebildet
ist, mit dem Prüfobjekt
auf der Schale die Prüfposition
direkt über
der Kondensatorlinse erreicht. Der Eingangslichtverschluss öffnet sich
nicht, wenn sich kein Prüfobjekt auf
der Aufnahmeschale befindet, das heißt im Falle einer leeren Schale.
Weiterhin kann, da der Eingangslichtverschluss so angeordnet ist,
dass er schließt,
wenn der Durchgangslichtkanal der Aufnahmeschale eine Position erreicht,
die von der Prüfposition
vor der Kondensatorlinse abweicht, kein anderes Licht als das Durchgangslicht
in das Spektrometer gelangen. Dieser Aufbau sichert einen stabilen Betrieb
ohne einen nachteiligen Effekt der Temperaturerhöhung im Inneren des Spektrometers
oder an der Verstärkerschaltung,
usw.
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In
dem Güteprüfsystem
ist die Kondensatorlinse des Lichtaufnahmeteils an einer Position
nahe dem Durchgangslichtkanal angeordnet, der so aufgebaut ist,
dass er senkrecht durch jede der Aufnahmeschalen verläuft, eine
staubdichte Linsenabdeckung ist so angeordnet, dass sie ein Sichtfeld
an der Objektseite mit einem Lichteingangsfenster aus durchsichtigem
Glas auf der Vorderseite der Linsenabdeckung sicherstellt und ein
Staubabweiser ist so aufgebaut, dass er Luft auf die Außenseite
des durchsichtigen Glases in Richtung der Mitte des Fensters bläst.
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Bei
diesem Aufbau kann Staub, der sich im visuellen Bereich der Kondensatorlinse
des Lichtaufnahmeteils befindet weggeblasen werden, selbst obwohl
die Kondensatorlinse in einer aufwärts gerichteten Stellung unterhalb
der des Durchgangslichtkanals der Aufnahmeschale angeordnet ist.
Daher kann die Kondensatorlinse unterhalb der Aufnahmeschale angeordnet werden
und entsprechend das durchgehende Licht in einer aufrechten Stellung
aufnehmen.
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Bei
dem Güteprüfsystem
ist das System folgendermaßen
aufgebaut: Das System weist einen Mechanismus, der eine Weißpegel-Kalibrierungsplatte
hin und zurückbewegt,
auf. Der Bewegungsmechanismus für
die Weißpegel-Kalibrierungsplatte ist
so aufgebaut, dass er die Weißpegel-Kalibrierungsplatte
von außerhalb
des Transportweges der Aufnahmeschalen so bewegt, dass der Aufnahmehalter
der Schale mit der Weißpegel-Kalibrierungsplatte
bedeckt wird, wenn sich kein Prüfobjekt
auf der Aufnahmeschale an der Prüfposition
befindet, wo der Lichtprojektor und das Lichtaufnahmeteil angeordnet sind.
Wenn eine vorbestimmte Anzahl von solchen leeren Aufnahmeschalen
nacheinander die Prüfposition
passiert, kann die Kalibrierung automatisch ausgeführt werden,
indem der Aufnahmehalter jeder Aufnahmeschale mit der Weißpegel-Kalibrierungsplatte bedeckt
wird.
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Die
Anordnung hat folgenden Vorteil: Der Gesamtausgangswert des Systems
gerät ins Schwanken
aufgrund von Veränderungen
der Umgebungstemperatur oder Abnutzung der Lampen und des optischen
Systems, die als Wirkung im Verlauf der Betriebszeit eintreten.
Zur Spektralanalyse wird ein Kalibrierungsvorgang durchgeführt, um
die Schwankung des Ausgangswertes vor Beginn des Betriebes, während einer
Unterbrechung oder nach einer zeitweiligen Aussetzung des Betriebes
zu korrigieren. Zusätzlich
kann der Kalibrierungsvorgang automatisch ausgeführt werden, indem die Weißpegel-Kalibrierungsplatte
vor und zurückbewegt
wird, selbst wenn das System in Betrieb ist, wenn eine Vielzahl
von leeren Aufnahmeschalen (ohne ein landwirtschaftliches Produkt
darauf) nacheinander die Prüfposition
passieren.
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In
dem Güteprüfsystem
ist die Lichtprojektionseinheit, die viele Projektionslampen aufweist,
mit einer Einrichtung zur Erhöhung
oder Verringerung der Anzahl der Projektionslampen ausgestattet,
die entsprechend dem Lichtdurchlassgrad des Prüfobjektes, der mit der Größe und der
Art des Objektes variiert, eingeschaltet werden.
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Gemäß dem Aufbau
wird die Anzahl der eingeschalteten Projektionslampen nach dem Lichtdurchlassgrad
(leichte oder schwierige Lichtübertragung)
des Prüfobjektes
verändert.
Dieser Aufbau erlaubt es dem System, Güteprüfvorgänge bei einem breiten Spektrum
von Objekten einschließlich
dickschaliger landwirtschaftlicher Produkte, die eine Durchleuchtung
mit Licht nicht ohne weiteres zulassen, wie zum Beispiel Wassermelonen,
Melonen Zitrusfrüchte
mit Schalen von mittlerer Dicke und dünnschalige Produkte, die das
Licht leicht hindurch lassen, wie zum Beispiel Tomaten, Birnen Äpfel und
Pfirsiche, durchzuführen.
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Bei
dem Güteprüfsystem
ist eine Lichtblockierungseinrichtung vor den vielen Projektionslampen
des Lichtprojektors angeordnet, um die Lichtbündel, die auf das Prüfobjekt
projiziert werden zu blockieren.
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Mit
der auf diese Weise angeordneten Lichtblockierungseinrichtung kann
die Aufnahmeschale vor der Wärme
des konzentrierten Projektionslichtes aus Halogenlampen geschützt werden,
ohne die Lampen, die eingeschaltet sind, auszuschalten, wenn sich
die Aufnahmeschale beim Überprüfen des Systems
oder während
einer Arbeitspause im Stillstand befindet. Im Einzelnen ist die
Lichtblockierungseinrichtung so eingerichtet, dass sie die auf die stillstehende
Aufnahmeschale projizierten Lichtstrahlen blockieren, indem eine
Verschlussklappe jeweils zwischen der rechten und linken Seite der Aufnahmeschale,
die durch das Transportband bewegt wird und den auf der rechten
und der linken Seite angeordneten Lichtprojektoren zurückbewegt
wird. Die Lichtblockierungseinrichtung verhindert effektiv, das die
Aufnahmeschale durch die Wärme
des projizierten Lichtes deformiert, denaturiert oder überhitzt wird.
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Weiterhin
verändert
sich der Licht aussendende und Wärme
erzeugende Status der Lampen jedes Mal, wenn die Lampen aus und
wieder eingeschaltet werden. Dann schwankt die Intensität der sich
aufbauenden Lichtstrahlen und die Lichtmenge und ruft nachteilige
Effekte auf die Genauigkeit der Prüfung hervor. Um das zu vermeiden,
bleiben die Lampen eingeschaltet und die Lichtblockierungseinrichtung
wird im Falle, wo der Betrieb des Bandes für einen kurzen Zeitraum gestoppt
wird oder in gleichartigen Fällen,
betätigt.
In einem solchen Falle kann daher der geschützte Lichtstrahl stabil gehalten
werden und erlaubt dem System wiederum seine Prüfgenauigkeit auf den gleichen
Genauigkeitsgrad zu halten, wie er vor der Pause oder der Unterbrechung
des Betriebes vorhanden war.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine vertikale Schnittansicht, die im Umriss ein Güteprüfsystem
zeigt, das Lichtprojektoren, die auf der rechten und der linken
Seite einer Aufnahmeschale in einem Transportweg angeordnet sind
und ein Lichtaufnahmeteil, das unterhalb der Lichtprojektoren angeordnet
ist, aufweist.
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2 ist
eine Draufsicht der wesentlichen Teile der ersten Ausführungsform.
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3 ist
eine Seitenansicht eines vertikalen Schnittes entlang der Linie
A-A in 2.
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4 ist
eine Draufsicht eines Schnittes entlang der Linie B-B in 3.
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5 zeigt
den Weißpegel-Kalibrierungsmechanismus,
der im gleichen Teil wie in 1 angeordnet
ist.
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6 ist
eine Schnittansicht, die als Beispiel einen Fall zeigt, wo ein Bandförderer als
Transportmittel verwendet wird.
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7 ist
eine vertikale Schnittansicht, die einen Kettenförderer mit Aufnahmeschalen
zeigt, die darauf auf einer Vielzahl von Transportsegmenten angeordnet
sind und Lichtprojektoren sind auf der rechten und linken Seite
jedes der Segmente quer zu den Aufnahmeschalen angebaut, während Lichtaufnahmeteile
unterhalb der Lichtprojektoren angeordnet sind.
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8 ist
eine Draufsicht, die die wesentlichen Teile der in 7 gezeigten
zweiten Ausführungsform
zeigt.
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9 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von 7,
um die Lichtabschwächfilter
und den Eingangslichtverschluss im offenen Zustand zu zeigen.
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10 ist
eine Schnittansicht des gleichen Teils wie in 9,
die den Eingangslichtverschluss in geschlossenem Zustand zeigt.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Ein
zweiseitiges Mehrlampen Güteprüfsystem
nach dieser Erfindung weist Aufnahmeschalen auf, wobei jede so aufgebaut
ist, dass sie das Prüfobjekt
tragen kann und einen Licht blockierenden Aufnahmehalter mit einem
Durchgangslichtkanal im Mittelteil des Aufnahmehalters aufweist,
der den Aufnahmehalter senkrecht durchdringt.
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In
dem System weist der Projektor viele Projektionslampen auf, die
quer über
den Transportweg der Fördereinrichtung
jeweils auf der rechten und der linken Seite in der Richtung seiner
Breite angeordnet sind. Diese Projektionslampen sind somit so angeordnet,
dass sie Lichtbündel
aus verschiedenen Positionen und aus unterschiedlichen Winkeln auf
das betreffende Prüfobjekt
projizieren, um eine große Fläche des
Objektes zu überdecken,
die von einem Anteil schräg
von vorn bis zu einem Anteil schräg von hinten, jeweils auf der
rechten und der linken Seite des Objektes reicht.
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Das
Lichtaufnahmeteil weist eine nach oben gerichtete Kondensatorlinse
an einer Position auf, die mit dem Ausgang des Durchgangslichtkanals
auf der unteren Seite der Aufnahmeschale übereinstimmt. Die Kondensatorlinse
bündelt
das von dem Objekt durch den Durchgangslichtkanal übertragene Licht
und weist einen optischen Lichtaufnahmeweg auf, der so geformt ist,
dass das gebündelte
Licht zum Spektrometer leitet. Das Spektrometer wird mit der Kondensatorlinse über ein
Kombianbauteil verbunden.
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Das
Spektrometer in Kombination mit der Kondensatorlinse ist entweder
in einer Einheit mit der Kondensatorlinse oder von der Kondensatorlinse entfernt
aufgebaut und mit der Letzteren über
eine optische Faser verbunden, die an ein Verbindungsteil, entsprechend
dem konstruktiven Aufbau des Transportbandes angeschlossen ist.
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In
dem Fall, wo das Spektrometer entfernt von der Kondensatorlinse
angeordnet ist, ist die Eingangsfläche der optischen Faser, die
zum Spektrometer führt,
an einer Stelle des Verbindungsteils angebracht, wo der Brennpunkt
der Kondensatorlinse liegt. Dann wird das durchgeleitete und durch
den Kondensator gebündelte
Licht über
die optische Faser zum Spektrometer geleitet. In diesem Fall kann die
Analyseleistung des Systems durch Verwendung eines großen Spektrometers
verbessert werden.
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Wenn
das System so aufgebaut ist, dass Spektrometer und Kondensatorlinse
in einer Einheit kombiniert sind, wird der Eingangsspalt des Spektrometers
auf die Position des Verbindungsteils eingestellt, wo sich der Brennpunkt
der Kondensatorlinse befindet.
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Der
optische Lichtaufnahmepfad ist zwischen der Kondensatorlinse und
der Lichteintrittsfläche
der optischen Faser oder dem Eingangsspalt des Spektrometers angeordnet.
Eine Vorrichtung zum selektiven Einfügen von Lichtabschwächfiltern
ist im Verbindungsteil angeordnet, um selektiv Lichtabschwächfilter
verschiedener Art in den optischen Pfad einzufügen. Das System kann daher
so betrieben werden, dass die in die optische Faser oder den Eingangsspalt
des Spektrometers gelangende Lichtmenge wie gewünscht reduziert wird.
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Die
Montageplatte für
das Lichtabschwächfilter
weist ein versiegeltes Äußeres auf,
das zwischen dem Lichtaufnahmefenster der Kondensatorlinse verläuft und
die Eingangsfläche
der optischen Faser ist so aufgebaut, dass sie das gebündelte durchgehende
Licht zum Spektrometer leitet. Eine Vielzahl von Filtern mit einer
unterschiedlichen Lichtabschwächrate
sind an der Montageplatte für
das Lichtabschwächfilter
montiert, die so aufgebaut ist, dass sie von außen betätigt werden kann, um diese
Filter selektiv zu verwenden. Die Lichtabschwächfilter sind vorzugsweise
unmittelbar vor der Lichteintrittsfläche der optischen Faser angeordnet,
wo das Licht durch die Kondensatorlinse zu ihrem Brennpunkt hin
eng gebündelt
ist.
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Wenn
das Prüfobjekt
sich nicht in der Prüfposition
befindet, das heißt,
wenn das Objekt sich vor oder hinter der Prüfposition befindet, wird das
Lichtaufnahmefenster der Kondensatorlinse gegen das Licht in einem
Zustand blockiert, der einer niedrigen Lichtblockierungsfläche außerhalb
des Ausganges des Durchgangslichtkanals der Aufnahmeschale entspricht.
Das durchgeleitete Licht wird nur gebündelt, wenn der Ausgang des
Durchgangslichtkanals die Prüfposition
erreicht. Das Spektrometer nimmt daher kein Licht wahr, wenn sich
das Objekt vor oder hinter der Prüfposition befindet. Dieser
Aufbau beseitigt wirksam die Möglichkeit
einer nachteiligen Wirkung von jedem anderen Licht als dem, das
analysiert werden soll.
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Im
Falle, wo keine Licht blockierende Fläche unter dem Durchgangslichtkanal
an seiner Außenseite
gebildet werden kann, weil nicht genügend Fläche des unteren Teils der Aufnahmeschale
zur Verfügung steht
oder Ähnliches
wird der Eingangslichtverschluss an einer Position in der Nähe des Lichtabschwächfilters
des Verbindungsteils angeordnet, damit das durchgeleitete Licht
nach Öffnung
des Eingangslichtverschlusses nur passieren kann, wenn der Durchgangslichtkanal
die Prüfposition
erreicht. Wenn der Ausgang des Durchgangslichtkanals von der Prüfposition
abweicht, wird der Eingangslichtverschluss geschlossen, damit kein
durchgeleitetes Licht in das Spektrometer gelangt.
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Der
Null-Pegel (Dunkelstrom) der Lichtempfangsschaltung des Spektrometers
wird festgestellt, wenn das Lichteingangsfenster der Kondensatorlinse vom
Licht durch die untere Lichtblockplatte der Aufnahmeschale abgeschirmt
wird oder wenn der Eingangslichtverschluss geschlossen ist, damit
kein Licht in das Spektrometer gelangt.
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In
der Online-Prüfung
des Prüfobjektes
F bei hoher Geschwindigkeit verbleibt in der Lichtempfangsschaltung
des Spektrometers ein Reststrom des letzten Prüfvorganges, jedes Mal, wenn
die Prüfung
ausgeführt
wird. Dann wird der nächste
Empfangsausgangswert durch die Ansammlung des Reststromes beeinflusst.
Um diesen negativen Effekt auszuschließen, wird die Spektralanalyse
für die
Prüfung
durch Verwendung des Nullpegelwertes durchgeführt.
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Die
Kondensatorlinse wird in der Nähe
des Ausganges des Durchgangslichtkanals angeordnet, der sich an
der Unterfläche
der Aufnahmeschale befindet. Eine Linsenkappe ist an der Objektivseite
der Kondensatorlinse angeordnet, um ein Sichtfeld zu gewährleisten.
Ein Lichtaufnahmefenster wird mit transparentem Glas vor der Linsenkappe
gebildet, um einen staubdichten Aufbau der Linsenkappe zu erhalten.
Ein Staubabweiser ist vorgesehen, um Luft auf die Außenfläche des
transparenten Glases von seinem äußeren Rand
zur Mitte zu blasen. Die Luftgebläsekonstruktion stellt sicher,
dass die obere Fläche
des Lichtaufnahmefensters nie durch Staub oder Ähnliches verunreinigt wird.
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Das
durchgeleitete Licht, das aus der unteren Fläche des Prüfobjektes auf der Aufnahmeschale austritt,
nimmt die Kondensatorlinse aus dem Durchgangslichtkanal der Aufnahmeschale
durch das Lichtaufnahmefenster auf, bündelt es und fokussiert es
auf die Eintrittsfläche
der optischen Faser, die zum Spektrometer führt. Durch die Lichtbündel, die
in konzentrierter Weise von unterschiedlichen Seiten, jeweils auf
die rechte und die linke Seite des Prüfobjektes projiziert werden,
kann das durchgeleitete Licht, das durch das Innere des Objektes
zu dessen unterer Fläche
gelangt, daher wirksam gebündelt
werden.
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Der
Bewegungsmechanismus der Weißpegel-Kalibrierungsplatte
ist so eingerichtet, dass die Weißpegel-Kalibrierungsplatte
zurückziehbar
von außerhalb
des Transportweges der Aufnahmeschale so nach vorn bewegt wird,
dass der Aufnahmehalter der Aufnahmeschale bedeckt wird. In den
Fällen,
wo die Umgebungstemperatur sich zum Zeitpunkt des Beginns des Betriebes
des Systems verändert
hat oder nach einer zeitweiligen Unterbrechung für eine Pause oder wenn mehr
als eine vorbestimmte Anzahl von leeren Aufnahmeschalen nacheinander
vorbeiläuft,
kann für
einen stabilen Betrieb des Systems über einen langen Zeitraum eine
Kalibrierung vorgenommen werden, indem die Weißpegel-Kalibrierungsplatte
bewegt wird und die obere Fläche
des Aufnahmehalters bedeckt.
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Die
Weißpegel-Kalibrierungsplatte
kann aus dem Transportweg auf ihre Ruheposition zurückgezogen
werden, wenn ein Sensor, der an einem Teil des Transportbandes vor
der Prüfposition
angebracht ist, die Ankunft einer Aufnahmeschale an dieser Stelle
mit einem Prüfobjekt
darauf feststellt.
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Eine
große
Anzahl von Projektionslampen ist jeweils mit Parabolspiegeln ausgestattet,
um solche Strahlenwinkel zu erzeugen, durch die das Licht auf die
Mitte des Prüfobjektes
fokussiert wird, und ist an den Vorderflächen verschlossen. Durch die
Verwendung der verschlossenen Lampen können deren Strahlen zum Prüfobjekt
hin gebündelt
werden und so eine hoch effektive Lichtprojektion sicherstellen. Die
hohe Effektivität
der Lichtprojektion erlaubt die Verwendung von kleinen Lampen. Die
verschlossenen Fronten der Lampen verhindern wirksam, dass Reflexionsspiegel
mit Staub ver schmutzt und matt werden, sodass verhindert werden
kann, dass ihre Refexionswirkung sich verschlechtert.
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Diese
Lampen werden vorzugsweise in gleichen Abständen von der Prüfposition
angeordnet, damit das Licht auf das Prüfobjekt an der Prüfposition des
Transportbandes in gleichen Lichtmengen projiziert wird und einen
weiten Bereich seiner Oberfläche von
schräg
von vorn bis schräg
von hinten jeweils auf der rechten und der linken Seite abdeckt.
Eine Luftdüse
ist vorgesehen, um Luft auf den verschlossenen Teil jeder Lampe
zu blasen. Die Wärme,
die durch jeden Lampenkörper
erzeugt wird, kann durch die Blaseinrichtung verteilt werden, sodass
die Betriebsdauer der Projektionslampe verlängert werden kann.
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Diese
Lampen werden unter der Kontrolle einer Steuerschaltung betrieben.
Die Steuerschaltung ist so aufgebaut, dass sie das Einschalten von
zum Beispiel allen, (0%, 60% usw.) der Anzahl der Lampen erlaubt.
Die Anzahl der eingeschalteten Lampen wird so nach dem Lichtdurchlassgrad
des Prüfobjektes
eingestellt, dass sie verringert wird, wenn das durchgeleitete Licht
stark ist und alle Lampen eingeschaltet werden, wenn das durchgeleitete
Licht schwach ist. Diese Einrichtung macht es möglich, dass das System für die Güteprüfung von
Prüfobjekten
verschiedenster Art verwendbar ist.
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Für das Güteprüfsystem
ist die Stabilität
der Intensität
und der Menge der durch die Lampen projizierten Lichtbündel sehr
wichtig. Die Genauigkeit der Prüfung
wird durch ihre Schwankungen beeinflusst. Daher ist eine genügend lange
Vorheizzeit zum Aufbau der Intensität und der projizierten Lichtmenge
auf ein stabiles Niveau notwendig, nachdem die Lampen eingeschaltet
wurden. In Hinblick darauf ist es vorzuziehen, die Lampen nicht
auszuschalten, wenn das Transportband nur zeitweilig für eine Betriebspause
oder eine Überprüfung angehalten
wird.
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Wenn
das Transportband in einem solchen Falle angehalten wird, tendiert
die konzentrierte Lichtbestrahlung dazu, die Aufnahmeschalen zu überhitzen
und die Schalen zu verformen oder zu denaturieren. Um eine solche Überhitzung
zu verhindern, ist daher eine Lichtblockiereinrichtung vorgesehen,
um die projizierten Lichtstrahlen zu blockieren.
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Um
die konzentrierte Lichtprojektion von vielen Projektionslampen auszuschalten,
kann die Lichtblockiereinrichtung einen Lichtblockierungsverschluss
zurückziehbar
zwischen die rechte und die linke Seite des Transportweges der Aufnahmeschalen
und die Projektionslampen vorschieben.
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Der
Lichtblockierungsverschluss ist entweder vertikal auf und ab bewegbar
oder parallel mit den Seitenteilen der Aufnahmeschale, in Bezug
auf die Bewegungsrichtung der Schale vorwärts, bewegbar.
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AUSFÜHRUNGSFORM
1
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Diese
Erfindung wird nachstehend im Detail durch ihre erste Ausführungsform
beschrieben, die ein zweiseitiges Mehrlampen Online-Güteprüfsystem,
aufgebaut wie in 1 bis 6 gezeigt,
darstellt.
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1, 2 und 3 zeigen
schematisch die wesentlichen Teile des Systems, das für die Untersuchung
von landwirtschaftlichen Produkten angepasst ist. Nach diesen Zeichnungen
dient ein Transportband 1 als Fördereinrichtung, um die landwirtschaftlichen
Produkte F, die die Prüfobjekte
auf den Aufnahmeschalen 2 darstellen, nach und nach zu transportieren.
Lichtprojektoren 3 sind vorgesehen, um Lichtstrahlen von
der rechten und der linken Seite des Transportbandes 1 jeweils
auf die landwirtschaftlichen Produkte F auf der Aufnahmeschale zu
projizieren. Eine Lichtempfangseinrichtung 4 dient zur Aufnahme
des Durchgangslichtes, das durch das Innere jedes der landwirtschaftlichen
Produkte F geleitet wird.
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Das
Transportband 1 (Transportmittel) dient dazu, die landwirtschaftlichen
Produkte F in einer Reihe nacheinander zu bewegen, wobei jedes landwirtschaftliche
Produkt F auf eine Aufnahmeschale 2 gesetzt ist. Das Transportband 1 wie
es in 1 gezeigt ist, verwendet einen Kettenförderer 10,
der die Aufnahmeschalen 2 aufweist. Das Transportband 1 muss
jedoch nicht das in 1 Gezeigte sein. Der Kettenförderer 10 kann
durch jede andere bekannte Fördereinrichtung,
wie zum Beispiel ein Laufband (gezeigt in 6) ersetzt
werden, das im Allgemeinen bei der Begutachtung des Aussehens der
Prüfobjekte
nach ihrer Farbe, Narben und Ähnliches
verwendet wird oder andere Kettenförderer können verwendet werden, solange
sie in Kombination mit Aufnahmeschalen aufgebaut sind, von denen
jede eine senkrechte Durchgangsbohrung als Durchgangslichtkanal 21 aufweist.
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Da
häufig
erwartet wird, dass eine Güteprüfung zusammen
mit einer Begutachtung für
andere Zwecke, wie zum Beispiel Messung von Größenklassen, Aussehen usw. erfolgt,
ist daher das Prüfsystem,
das diese Erfindung verkörpert
so aufgebaut, dass es auch auf Fördersysteme
anwendbar ist, die zur gemeinsamen Messung für unterschiedliche Zwecke angepasst
sind.
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Nach 1 und 2 wird
das landwirtschaftliche Produkt F durch das Förderband 1 in auf die
Aufnahmeschale 2 aufgesetztem Zustand transportiert. Eine
Prüfposition 101 ist
im Transportweg eingerichtet, wo die Lichtprojektoren 3 und
die Lichtempfangseinrichtungen 4 in Kombination angebaut sind.
Wenn das landwirtschaftliche Produkt F an der Prüfposition 101 des
Transportweges 100 vorbei kommt, projizieren die Lichtprojektoren
Lichtstrahlen auf die Außenflächen der
rechten und linken Seite des landwirtschaftlichen Produktes F in
verschiedene Richtungen, wobei die Lichtstrahlen auf beiden Seiten
durch nichts blockiert werden. Das projizierte Licht wird durch
den Durchgangslichtkanal 21 zu der Lichtempfangseinrichtung 4 übertragen,
wobei das übertragene
Licht ebenfalls durch nichts blockiert wird. Das landwirtschaftliche
Produkt F wird dann weiter transportiert und von der Lichtbestrahlung
entlastet.
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6 zeigt
einen Fall, wo die Fördereinrichtung
ein Bandförderer
anstelle eines Kettenförderers ist.
In diesem Fall kann die Aufnahmeschale 2A nicht mit dem
Förderband
verbunden werden. Damit sichergestellt ist, dass nichts den Durchgang
des Lichtes zwischen dem Durchgangslichtkanal 21a der Aufnahmeschale 2A,
wo die Schale 2A nicht mit dem Förderband und der Kondensatorlinse 41 der
Lichtempfangseinrichtung 4 verbunden ist, behindert, weist
das Transportband 110 eine freie Fläche in seinem Mittelteil auf,
während
es sich bewegt.
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Nach 1 und 5 weist
die Förderkette 10 einen
Halter 12 auf. Die Aufnahmeschale 2 ist an den
Halter 12 angebaut und so aufgebaut, dass sie seitwärts so um
einen Drehstift 13 neigbar ist, dass die obere Fläche des
Aufnahmehalters 23 durch einen Anschlag 14 horizontal
gehalten werden kann.
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Ein
Gleitstück 24 ist
gegenüber
dem Drehpunkt 22 auf der anderen Seite des Durchgangslichtkanals 21 angeordnet.
Das Gleitstück 24 wird
durch eine Stellungsführungsschiene 15 so
gehalten, dass der Ausgang 211 des Durchgangslichtkanals 21, der auf
der unteren Fläche
der Aufnahmeschale 2 angeordnet ist, auf ein vorbestimmtes
Niveau eingestellt werden kann.
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Der
Durchgangslichtkanal 21 ist mit einer Ausgangsdichtung 212 ausgestattet.
Um zu vermeiden, dass Nebenlicht in den Raum zwischen der Aufnahmeschale 2 und
der Lichtempfangseinrichtung 4, die an der Prüfposition
angeordnet ist, eindringt, dient die Lichtkanalausgangsdichtung 212 dazu,
dass die Aufnahmeschale 2 sich so dicht wie möglich an
der Lichtempfangseinrichtung 4 entlang bewegen kann. Zu
diesem Zweck ist die untere Lichtblockierungsfläche 213 der Durchgangslichtkanalausgangsdichtung 212 so
geformt, dass sie sich vorwärts
und rückwärts in der
Transportrichtung erstreckt.
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Die
untere Lichtblockierungsfläche 213 dient daher
dazu, das Lichteingangsfenster 413 der Kondensatorlinse 41 von
Störlicht
vor und hinter dem Durchgangslichtkanal 21, der im Mittelteil
der Aufnahmeschale 2 ausgebildet ist, abzuschirmen.
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Wenn
das Lichteingangsfenster 413 der Kondensatorlinse 41 der
Lichtempfangseinrichtung 4 durch die untere Lichtblockierungsfläche 13 somit vom
Licht abgeschirmt ist, wird der Nullpegel das heißt der Dunkelstrom
der Lichtempfangsschaltung des Spektrometers, das nicht gezeigt
ist, ermittelt.
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Die
Lichtprojektoren 3 weisen eine große Anzahl von Halogenlampen 31 auf.
Die Halogenlampen 31 sind in Lampenkästen 32 montiert.
In den Lampenkästen 32 sind
die Halogenlampen 31 jeweils auf der rechten und der linken
Seite des Transportweges 100 des Transportbandes 1 in
seiner Breitenrichtung angeordnet und projizieren konzentriert Lichtstrahlen auf
das landwirtschaftliche Produkt F auf der Aufnahmeschale 2 an
der Prüfposition
des Transportweges, speziell von unter schiedlichen Positionen und
mit unterschiedlichen Winkeln, wobei sie einen großen Bereich
des Produktes F überdecken,
der von einem Teil schräg
von vorn bis zu einem Teil schräg
von hinten jeweils auf dessen rechter und linker Seite reicht. Die
Lichtstrahlen werden somit auf das Zentrum des landwirtschaftlichen
Produktes F projiziert.
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Jede
dieser Halogenlampen ist von relativ geringer Größe und mit einem parabolischen
Spiegel 312 ausgestattet, um einen Abstrahlwinkel auszubilden,
der einen Brennpunkt an der Prüfposition
ergibt. Die Vorderseite jeder Halogenlampe ist vorzugsweise mit
einer Abdeckung 313 hermetisch verschlossen, die aus hitzebeständigem Glas
besteht.
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Kleine
Lampen können
mit Niederspannung betrieben werden und erlauben die Reduzierung
der Größe des Fadens.
Die Verwendung von kleinen Lampen verbessert daher die Lichtbündelungswirkung.
Nebenbei, der Durchmesser ihres Nichrom Drahtes ist relativ dick
und ergibt eine lange Lebensdauer.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, ist die große Anzahl
von Halogenlampen 31 vorzugsweise in Sektoranordnung jeweils
an der rechten und der linken Seite des Transportweges in gleichen
Abständen
von der Prüfposition
angeordnet. Die Ausrichtung der Halogenlampen 31 kann vertikal
in einer Vielzahl von Stufen vorgenommen werden. Jede der Halogenlampen 31 ist
in eine Stellung gebracht, wo sie ihren Brennpunkt auf der optischen
Achse in der Mitte des landwirtschaftlichen Produktes F an der Prüfposition 101 hat.
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Ein
Luftleitkanal 33 ist entlang des Verschlussteils 314 an
der Position des Sockels 315 jeder der Halogenlampen angeordnet,
um Luft auf den Verschlussteil 314 der Lampe 31 von
einem Luftgebläse
durch eine Luftdüse 331 zu
blasen. Das Luftgebläse
verhindert Überhitzung
durch Verteilung der am Verschlussteil 314, dem Sockel 315 und
dem Lampenkörper
erzeugten Wärme.
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Die
Luft wird durch Verbindung des Luftgebläses, das nicht gezeigt ist,
mit einem Anschluss 332 über ein geeignetes Gebläse zugeführt.
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Die
Halogenlampen 31 sind in großer Anzahl eingebaut, um in
der Lage zu sein, die notwendige Lichtmenge zu projizieren, um genügend durchgeleitetes
Licht zu erhalten, selbst bei solchen landwirtschaftlichen Produkten,
die Licht nicht leicht durchlassen. In Fällen jedoch, wo das Prüfobjekt
ein landwirtschaftliches Produkt ist, das das Licht leicht hindurch
lässt,
wie zum Beispiel Tomaten oder Ähnliches
kann jedoch die Anzahl der eingeschalteten Lampen verringert werden.
Zu diesem Zweck ist eine elektrische Schaltung eingebaut, die Einrichtungen zur
selektiven Erhöhung
und Verringerung der Anzahl der einzuschaltenden Lampen entsprechend dem
zu untersuchenden Objekt aufweist.
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Die
Lichtempfangseinrichtung besteht hauptsächlich, wie in 3 gezeigt,
aus der Kondensatorlinse 41, einer optischen Faser 42,
die das durch die Kondensatorlinse 41 gebündelte durchgeleitete
Licht zu einem Spektrometer leitet, das nicht gezeigt ist und eine
Montageplatte 43 für
Lichtabschwächerscheiben,
die vor der Lichteingangsfläche 421 der optischen
Faser angeordnet ist. Ein Montageteil 40 ist vorgesehen,
um diese Hauptteile in Kombination zu montieren und eine Dunkelkammer
zu bilden.
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Die
Kondensatorlinse 41 weist einen objektseitigen Brennpunkt 411 am
Durchgangslichteingang in der Mitte der oberen Fläche des
Aufnahmehalters 23 auf, der so aufgebaut ist, dass sich
dort die untere Seite des Prüfobjektes
F auf der Aufnahmeschale 2 befindet, wenn die Schale 2 sich
auf der Prüfposition 101 befindet.
Die Kondensatorlinse 41 weist eine zylindrische Linsenkappe 412 auf,
die sich bis zu einer Position in der Nähe des Ausgangs 311 des
Durchgangslichtkanals 211 erstreckt, der sich auf der unteren
Seite der Aufnahmeschale 2 befindet und ein Lichteingangsfenster 413 aus
durchsichtigem Glas, das sich vor der Kondensatorlinse 41 befindet,
auf.
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Eine
Staubschutzkappe 414 ist so aufgebaut, dass Luft vom äußeren Teil
der Linsenkappe 412 in Richtung der Mitte der Außenfläche des
Lichteingangsfensters 413 geblasen werden kann. Die Staubschutzkappe 414 ist
so montiert, dass ihre obere Endfläche so dicht wie möglich am
Ausgang 211 des Durchgangslichtkanals der Aufnahmeschale 2 liegt.
Die Luft wird von einem Luftgebläse,
das nicht gezeigt ist, aber mit einem Anschluss 415 über geeignete
Verbindungsmittel verbunden ist, geliefert.
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Bei
der unter der Aufnahmeschale 2, die bewegt wird, aufwärts zeigenden
Linsenkappe 412 wird die Luft auf die obere Fläche des
Lichteingangsfensters 413 geblasen, um zu verhindern, dass
Staub oder Fremdstoffe das Sichtfeld stören. Unterdessen blockiert
die Linsenkappe 412 Störlicht,
dass aus der Umgebung der Kondensatorlinse 41 kommt. Durch diesen
Aufbau kann nur das durchgeleitete Licht, das von der Vorderseite
des Sichtfeldes kommt, das durch das Lichteingangsfenster bestimmt
wird, wirksam in die Kondensatorlinse 41 gelangen.
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Die
optische Faser 42 wird durch Justierung der Lichteingangsfläche 421 auf
den Brennpunkt der Kondensatorlinse 41 gesetzt. Das durchgeleitete Licht,
das vom Lichteingangsfen ster 413 der Kondensatorlinse 41 kommt,
wird auf die Lichteingangsfläche 421 gebündelt und
durch diese optische Faser 42 zum Spektrometer geleitet.
Nach Empfang des durchgeleiteten Lichtes führt das Spektrometer die Spektralanalyse
durch.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt, ist eine Montageplatte 43 für Lichtabschwächfilter,
die eine scheibenförmige
Form aufweist, auf einer Welle 431 montiert, die auf einer
Seite des Montageteils der optischen Faser angeordnet ist. Die scheibenförmige Form
der Filtermontageplatte 43 ist groß genug, um den optischen Lichtempfangspfad 400,
der für
das durchgeleitete Licht, das auf die Eingangsfläche 421 der optischen
Faser 42 gebündelt
ist, vorgesehen ist, vollständig
zu blockieren.
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Die
Filtermontageplatte 43 ist mit Filtermontageöffnungen 432,
die kreisförmig
an einer Vielzahl von Positionen mit gleichem Abstand um die Welle 431 herum
angeordnet sind, ausgestattet und weist einen radialen Abstand von
der Welle 431 und eine optische Achse auf, wo das durchgeleitete
Licht gebündelt
wird. Bei diesen Filtermontageöffnungen 432 ist
eine offen gelassen, während
Lichtabschwächfilter 433 mit
unterschiedlichen Lichtabschwächraten
an allen anderen Öffnungen
montiert sind.
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In
anderen Worten, die Montageplatte mit den Lichtabschwächfiltern 43 ist
auf der Welle 431 montiert, wobei alle Filtermontageöffnungen 432 auf das
Zentrum des optischen Lichtempfangspfades 400 einjustiert
sind, der es gestattet, dass das empfangene durchgeleitete Licht
zwischen der Kondensatorlinse 41 und der Lichteingangsfläche 421 der optischen
Faser 42 hindurchgeht.
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Für die selektive
Verwendung der Lichtabschwächfilter 433 der
Filtermontageplatte 43 ist ein Griff 434 außerhalb
des Systems angebracht und wird bedient, um die Welle 431 zu
drehen, die über ein
Winkelgetriebe 435 angeschlossen ist.
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Die
Montageplatte für
die Lichtabschwächfilter 43 ist
innerhalb eines Kombimontageteils 40 angeordnet, das eine
Dunkelkammer bildet, indem es den Teil des Aufbaus, der von der
Kondensatorlinse 41 bis zur Eingangsfläche der optischen Faser 42 reicht,
umfasst, um den schädlichen
Einfluss von Störlicht
zu verhindern.
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Die
Ausführungsform
weist eine Weißpegel-Kalibrierungseinrichtung 5 auf. 5 zeigt
die Weißpegel-Kalibrierungseinrichtung 5 während des Vorgangs
der Kalibrierung. Die Weißpegel-Kalibrierungsplatte 51 ist
auf einem Montageteil 50 eines Haltebleches 52 montiert.
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Ein
Montagearm 53 ist an der Ausgangswelle 541 eines
Schrittmotors 54 montiert, der angrenzend an das Kombimontageteil 40 der
Lichtempfangseinrichtung 4 angeordnet ist. Beim Durchführen einer
Kalibrierung wird der Montagearm 53 durch Drehen des Schrittmotors 54 nach
vorn und zurück betätigt, um
die Weißpegel-Kalibrierungsplatte 51 zur Front
der Kondensatorlinse 41 über dem Aufnahmehalter 23 der
Aufnahmeschale 2 zu bewegen oder sie aus dem Transportweg
des Transportbandes 1 zurück zu ziehen.
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Das
Montageteil 50 der Weißpegel-Kalibrierungsplatte 53 ist
so geformt, dass es in der Lage ist eine Fläche größer als die obere Fläche des
Aufnahmehalters 23 zu bedecken und weist Randteile auf, die
dazu dienen das projizierte Licht der Lampen auf beiden Seiten vom
direkten Eintreten in den Raum zwischen der Weißpegel-Kalibrierungsplatte 53 und der
oberen Fläche
des Aufnahmehalters 23 abzuhalten.
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Das
Halteblech 52 weist einen offenen Rand auf, damit die Weißpegel-Kalibrierungsplatte 51 mit dem
Licht der Vielzahl von Halogenlampen sowohl auf der rechten als
auch auf der linken Seite des Transportweges in Richtung seiner
Breite beleuchtet werden kann. Das durch die Weißpegel-Kalibrierungsplatte 51 übertragene
Licht läuft
durch den Aufnahmehalter 23 und erreicht das Spektrometer, nachdem
es durch die Kondensatorlinse 41 gebündelt wurde.
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Der
Montagearm 53 weist eine gebogene Form auf, damit er den
Transportweg der Aufnahmeschale und die Lichtempfangseinrichtung 4 nicht
behindert. Wenn ein Kalibrierungsvorgang nicht erforderlich ist,
wird der Montagearm zurück
geschwungen, um die Weißpegel-Kalibrierungsplatte 51 nach unten
von einer Seite des Transportweges zurückzuziehen. Wenn beim Start
des Güteprüfsystems
oder im Falle von Veränderungen
der Umgebungstemperatur nach einer zeitweiligen Aussetzung des Prüfbetriebes
oder Ähnliches
eine Kalibrierung notwendig ist, wird diese so ausgeführt, dass
das Montageteil 50 den Aufnahmehalter 23 von oben
abdeckt, wenn eine vorbestimmte Anzahl von leeren Aufnahmeschalen an
der Prüfposition
vorbeiläuft.
Durch diese Anordnung zur Durchführung
der Kalibrierung auf diese Weise, kann das Prüfsystem über einen langen Zeitraum stabil
verwendet werden.
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Die
Weißpegel-Kalibrierungsplatte 51 wird nach
außerhalb
des Transportweges zurückgezogen,
wenn ein für
diesen Vorgang vor der Prüfposition 101 des
Transportbandes 1 angeordneter Sensor feststellt, dass
ein landwirtschaftliches Produkt sich auf der Aufnahmeschale 2 befindet.
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Eine
Lichtblockierungseinrichtung 6 ist vorgesehen, um die projizierten
Lichtstrahlen zu blockieren. Die Lichtblockiereinrichtung 6 besteht
aus einem Lichtblockierungsverschluss, um das projizierte Licht zu
blockieren und die Aufnahmeschale 2 vor der Wärme des
konzentrierten projizierten Lichtes in den Fällen zu schützen, wenn die Aufnahmeschale 2 zur Überprüfung oder Ähnliches
angehalten wird und ein Motor 62 ist vorgesehen, um den
Lichtblockierungsverschluss auf und ab zu bewegen. Der Motor 62 ist vorzugsweise
ein Linearmotor mit einem eingebauten Zahnstange-Ritzel-Mechanismus.
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Wie
in 2 gezeigt, ist der Lichtblockierungsverschluss 61 entlang
der Frontseite jeder der Lampenboxen 32 ausgebildet, um
das von jeder Lampe projizierte Licht zu blockieren. Während einer Online-Prüfung auf
normale Weise, wobei das Transportband in Bewegung ist, wird der
Lichtblockierungsverschluss nach unten bewegt, weg von der Front
der Lampenbox, um eine Lichtprojektion zu erlauben.
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Für das Güteprüfsystem
ist die Intensität
des von den Lampen projizierten Lichtes und die Stabilität der Lichtmenge
sehr wichtig. Wenn die Lampen aus und wieder eingeschaltet werden,
wenn das Transportband für
eine Überprüfung oder
Unterbrechung zum Beispiel nur für
ein paar Minuten angehalten wird, variiert die Intensität und die
Lichtmenge der Lichtprojektion und wird unstabil, da die Temperatur Wärmeerzeugung
und der Lichtemissionsstatus der Lampen sich jedes Mal verändert, wenn
die Lampen aus und wieder eingeschaltet werden.
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Daher
wird, wenn das Transportband für
einen relativ kurzen Zeitraum gestoppt wird, wie in den zuvor angegebenen
Fällen,
wird die Stabilität
der Lichtprojektion dadurch aufrecht gehalten, dass die Lampe eingeschaltet
gelassen bleibt, wäh rend
die Lichtblockiereinrichtung betätigt
wird, um Aufnahmeschalen usw. vor der Wärme durch die Lichtprojektion zu
schützen,
die sich sonst unter konzentrierter Lichtbestrahlung befinden.
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Durch
diese Anordnung kann ein Abweichen der Eichkurve verhindert werden.
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AUSFÜHRUNGSFORM
2
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Die
zweite Ausführungsform
dieser Erfindung stellt ein Güteprüfsystem
dar, das wie in 7 bis 10 gezeigt,
aufgebaut ist.
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In
der zweiten Ausführungsform
ist das Kombimontageteil 40B so angeordnet, dass die Kondensatorlinse 41B direkt
mit dem Spektrometer 7B verbunden ist. Die Lage des Einfallspaltes 71B des Spektrometers 7B ist
auf den Brennpunkt der Kondensatorlinse 41B einjustiert
und verbindet das Spektrometer mit der Kondensatorlinse 41B.
Ein Lichteingangsverschluss 44B dient dazu, den Weg des
durchgeleiteten Lichtes zwischen der Kondensatorlinse 41B und
dem Spektrometer 7B zu verschließen.
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Die
Lichtblockiereinrichtung 6B zur Blockierung des projizierten
Lichtes der Lichtprojektoren 3B ist anders aufgebaut als
die Lichtblockiereinrichtung 6 der ersten Ausführungsform.
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7 zeigt
das Güteprüfsystem
wie es mit einem Transportband 1B verwendet wird, das für die Verarbeitung
landwirtschaftlicher Produkte F in großer Menge angepasst ist.
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Bei
dem Transportband 1B sind Kettenschienen jeweils an den
beiden inneren Seiten des Rahmens 16B des Fördergerätes an geordnet.
Die Ketten 11B sind endlos über die Kettenschienen gespannt. Montageteile
für die
Aufnahmeschalen sind parallel zu einander angeordnet und sind an
die Ketten 11B an ihren rechten und linken Enden auf beiden
Seiten des Förderers
angebaut.
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Eine
Vielzahl von Aufnahmeschalen 2B sind in einer Reihe auf
jeder der Montageteile für
Aufnahmeschalen 18B aufgebaut. Eine Vielzahl von Transportwegen
wird durch Auseinanderrücken
jeder Aufnahmeschale 2B von einander gebildet, um genügend Platz
zu haben, um die Lichtprojektoren dort zu installieren. In anderen
Worten, die Lichtprojektoren 3B sind zwischen den Streifen
(Spalten) der Aufnahmeschalen 2B installiert.
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Jede
der Aufnahmeschalen 2B ist in der gleichen Art, wie im
Falle der ersten Ausführungsform aufgebaut,
weist einen Durchgangslichtkanal 21B auf, der senkrecht
durch dessen Zentrum geht und das Prüfobjekt F, platziert in einem
Aufnahmehalter 23B, transportiert.
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Die
Lichtprojektoren 3B und die Lichtempfangseinrichtungen 4B sind
an jeder der Prüfpositionen
angeordnet, die an jedem Streifen (Transportweg) der Aufnahmeschalen 2B angebracht
sind. Die Prüfpositionen
der Streifen sind so angeordnet, dass sie in einer Zickzack-Anordnung
in Transportrichtung des Transportbandes von einander abweichen.
Das Transportband 1B ist so eingerichtet, dass die Streifen
mit den Aufnahmehaltern nicht besonders weit von einander entfernt
sind.
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Halogenlampen 31B zur
Lichtprojektion und Lufteinblasröhren 33B sind
in der gleichen Art angeordnet, wie im Falle der ersten Ausführungsform.
Daher werden die Details dazu bei der nachfolgenden Beschreibung
weggelassen.
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Wie
in 7 und 8 gezeigt, ist ein Lichtprojektionsfenster 34B vor
jeder der Lampenboxen 32B ausgebildet, um Lichtstrahlen
in Richtung der Prüfposition 101B zu
projizieren.
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Eine
Lichtblockiereinrichtung 6B ist an einem Teil jeder der
Lampenboxen 32B angeordnet. Die Lichtblockiereinrichtung 6B umfasst
einen Lichtblockierungsverschluss 61B, der dazu dient,
das Lichtprojektionsfenster 34B zu öffnen und zu schließen. Der
Lichtblockierungsverschluss 61B ist an einer geraden Seitenschiene 611B an
deren oberen Teil angebaut und somit vorwärts und rückwärts parallel mit dem Transportband 1B und
in Transportrichtung der Aufnahmeschale 2B verschiebbar
angeordnet.
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An
jeder Lampenbox 32B ist der Lichtblockierungsverschluss 61B so
angeordnet, dass sie durch einen vorwärts und rückwärts drehenden Motor 62B verschoben
werden, der mit einer Bremsvorrichtung ausgestattet ist. Eine Antriebsrolle 63B ist auf
einer Welle 621B des Motors 62B montiert. Eine Kopfrolle 64B und
eine Spannrolle 65B sind an beiden Enden der Gleitbewegung
angeordnet. Ein Drahtseil 66B wird durch Wickeln um die
Rollen 64B und 65B gestreckt.
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Ein
Teil des Lichtblockierungsverschlusses 61B ist mit dem
Drahtseil 66B verbunden. Wenn sich der Motor mit Bremsvorrichtung 62B vorwärts und rückwärts dreht,
wird der Lichtblockierungsverschluss durch das Drahtseil 66B gezogen
und führt unter
Führung
durch die linearen Gleitschienen 611B eine Hin und Her
Bewegung aus. Das Lichtprojektionsfenster 34B wird dann
entsprechend geschlossen und geöffnet.
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Genauer
gesagt, das Lichtprojektionsfenster 34B ist offen, wenn
sich der Lichtblockierungsverschluss 61B auf der Seite
der Kopfrolle 64B befindet. Wenn der Motor 62B sich
dreht, wird der Lichtblockierungsverschluss 61B durch das
Drahtseil 66B gezogen und in Richtung der Spannrolle 65B bewegt, um
das Lichtprojektionsfenster 34B zu schließen. Der
Lichtblockierungsverschluss kommt zum Halt, wenn das Lichtprojektionsfenster 34B völlig geschlossen
ist. Der Motor 62B weist vorzugsweise eine solche Bremse
auf, die den Motor 62B sofort rückwärts drehen lassen kann.
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Die
Kondensatorlinse 41B der Lichtempfangseinrichtung 4B ist
auf die gleiche Weise aufgebaut wie die Kondensatorlinse 41 der
ersten Ausführungsform.
Daher werden die Details der Kondensatorlinse 41B bei der
Beschreibung weggelassen.
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Das
Kombimontageteil 40B dient dazu, die Kondensatorlinse 41B mit
dem Spektrometer 7B zu kombinieren, indem der Brennpunkt
der Kondensatorlinse 41B auf die Position des Schlitzes 71B im Spektrometer 7B einjustiert
wird. Die Montageplatte für
das Lichtabschwächfilter 43A und
der Lichteingangsverschluss 44B sind in der Position angeordnet,
wo das durch das Prüfobjekt übertragene
Licht gebündelt
und nach unten zu dem Schlitz 7B hin gestoppt wird, wobei
ein Dunkelraum diese Teile umschließt.
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Da
die Montageplatte für
Lichteingangsverschluss 43B auf die gleicht Art aufgebaut
ist, wie in der ersten Ausführungsform,
werden die Einzelheiten davon in der Beschreibung weggelassen.
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Der
Lichteingangsverschluss 44B ist vorzugsweise nahe an der
Montageplatte für
die Lichtabschwächfilter 43B angeordnet.
Wie in 9 und 10 gezeigt, wird der Verschluss 44B durch Ausschneiden
einer Vielzahl von Ausschnitten 441B, mit gleichmäßigem Abstand
aus dem Umfang einer Scheibe hergestellt. Der Verschluss 44B dient
somit dem Öffnen
und Schließen
des optischen Empfangsweges 400B vor dem Schlitz 71B.
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Ein
Schrittantrieb 442B dient dazu, den Lichteingangsverschluss 44B zentimeterweise
zu bewegen und ihn an einer vorbestimmten Position zum Halten kommen
zu lassen, jedes Mal, wenn eine Aufnahmeschale 2B mit einem
Prüfobjekt
F darauf ankommt. Der Lichteingangsverschluss 44B dient somit
dazu, zu öffnen
(9) und das durchgeleitete Licht von dem Objekt
F den Schlitz 71B (Einfallspalt) des Spektrometers 7B passieren
zu lassen, wenn das Mittelteil der Aufnahmeschale 2B mit
dem Prüfobjekt
F darauf an der Prüfposition
vorbei kommt.
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Der
Verschluss 44B schließt
(10), wenn das Mittelteil der Aufnahmeschale 2B sich,
während er
transportiert wird, nicht an der Prüfposition 101B befindet.
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Wenn
der Lichteingangsverschluss 44B in dieser Weise aufgebaut
ist, kann der Einfluss irgendeines Stromes, der sich während des
letzten Prüfvorganges
aufgebaut hat, aus dem Ausgangspegel des durchgeleiteten Lichtes
entfernt werden, indem der Nullpegel (Dunkelstrom) der Lichtempfangsschaltung
des Spektrometers ermittelt wird. Die Güteprüfung kann dank dieses Aufbaus
ohne jeden Fehler durchgeführt
werden.
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Das
Spektrometer ist so aufgebaut, dass das am Eingangsschlitz 71B einfallende
Licht durch einen bekannten Graduierungsspiegel 72B abgelenkt wird
und das so empfangene reflektierte Licht durch einen linearen Sensor 73B fotoelektrisch
umgewandelt wird.
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Eine
Weißpegel-Kalibrierungseinrichtungen 5B ist
auf einen oberen Rahmen montiert, der sich oberhalb der Prüfposition 101B befindet.
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Ein
Linearmotor 54B mit einem Zahnstangengetriebe ist auf dem
oberen Rahmen 17B angeordnet, um die Achse 53B auf
und ab zu bewegen. Das Kalibrierungsplattenmontageteil 50B ist
am unteren Ende der Achse 53B montiert.
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Die
Weißpegel-Kalibrierungsplatte 51B ist auf
dem Kalibrierungsplattenmontageteil 50B mit einem Halteblech 52B montiert.
Beim Durchführen
des Kalibrierungsvorgangs dreht sich der Linearmotor 54B vorwärts und
rückwärts, um
die Achse 53B so zu bewegen, dass sich die Weißpegel-Kalibrierungsplatte 51B nach
unten nahe an die obere Fläche
der Aufnahmeschale 2B bewegt oder nach oben zurückgezogen
wird.
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Das
Halteblech 52B ist so geformt, dass es die Aufnahmeschale 2B bedeckt,
indem es weiter reicht als die obere Fläche der Aufnahmeschale und verhindert,
dass projiziertes Licht von den Lampen direkt in den Zwischenraum
zwischen ihm und der oberen Fläche
der Aufnahmeschale 2B fällt,
indem es an der rechten und linken Seite, an denen die Lichtprojektoren
angeordnet sind, nach unten gebogen ist.
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Wenn
bei der Aufnahmeschale 2B durch einen Sensor, der für den vorangegangenen
Vorgang vor der Prüfposition 101B angeordnet
ist, festgestellt wird, dass sie ein Prüfobjekt F enthält (ein
landwirtschaftliches Produkt), wird die Weißpegel-Kalibrierungsplatte 51B nach
oben zurückgezogen.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Nach
dieser Erfindung ist, wie zuvor beschrieben, bei der mit einem Förderband
transportierten Aufnahmeschale das Prüfobjekt fest in die Aufnahmeschale
eingepasst, sodass der obere Teil des Durchgangslichtkanals, der
vertikal durch die Mitte des Aufnahmehalters verläuft, der
auf der Aufnahmeschale angeordnet ist, bedeckt wird. In anderen
Worten, der Durchgangslichtkanal wird durch das Objekt blockiert,
um Außenlicht
und die Bündel
des Projektorlichtes von der Prüfposition
abzuhalten. Daher können
selbst geringe Mengen des durchgeleiteten Lichtes durch die Kondensatorlinse
festgestellt werden, die aufwärts
unterhalb des Transportweges der Aufnahmeschale angebracht ist.
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Die
innere Beschaffenheit, wie zum Beispiel der Zuckerbildungsgrad und
der Säuregrad
des zu untersuchenden landwirtschaftlichen Produktes ist ungleich
und schwankt entsprechend seiner Sonnen- und Schattenseite. Das
landwirtschaftliche Produkt kann auch eine verdorbene Stelle oder
eine Verletzung aufweisen. Dennoch geben die Lichtstrahlen, die
aus dem Durchgangslichtkanal kommen, nachdem sie einen großen Bereich
der verschiedenen Teile des landwirtschaftlichen Produktes durchlaufen haben,
zuverlässige
Informationen über
die innere Beschaffenheit.
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Das
Durchgangslicht, das aus dem Durchgangslichtkanal, der vom Außenlicht
abgeschirmt ist, kommt, wird weiter geleitet und einer Spektralanalyse
unterworfen. Dadurch werden die gemittelten Qualitätsdaten,
für jedes
Prüfobjekt
gewonnen. Die auf diese Art untersuchten Prüfobjekte können auf der Grundlage der
Daten genau nach Qualität
sortiert werden.
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Da
eine Konzentration von vielen Projektionslampen zur Projektion von
Licht angeordnet sind, kann das System der Erfindung kompakte Lampen verwenden,
von denen jede eine relativ geringe Ausgangsleistung aufweist. Dieser
Aufbau verringert die Höhe
der Wärmeerzeugung
und verlängert
die Lebens dauer der Lampen. Das System der Erfindung ist deshalb
für eine
kompakte Versandstation oder eine Sortier- und Verpackungsstation
verwendbar, die über
einen längeren
Zeitraum ununterbrochen in Betrieb ist.
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Bei
dem Güteprüfsystem
wird das durch die Kondensatorlinse gebündelte Durchgangslicht so eingestellt,
dass es zum Spektrometer über
eine optische Faser geleitet wird. In diesem Fall kann das Spektrometer
entfernt von den Teilen unmittelbar unterhalb des Transportbandes
der Aufnahmeschalen angeordnet werden. Im Falle eines kompakten Transportbandes,
der einen relativ kleinen Raum unterhalb des Transportbandes aufweist,
kann daher die Kondensatorlinse des Systems mit dem Spektrometer
kombiniert werden, das großformatig
ausgeführt
ist, um die Leistung der Spektralanalyse zu verbessern.
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Das
Güteprüfsystem
ist so aufgebaut, dass die Kondensatorlinse mit dem Spektrometer
in einem gemeinsamen Gehäuse
kombiniert ist, ohne dass eine optische Faser verwendet wird. Verglichen
mit dem Fall, wo eine optische Faser verwendet wird, kann eine bessere
Effektivität
erreicht werden, da kein Dämpfungsverlust
durch die optische Faser, bevor das durchgeleitete Licht das Spektrometer
erreicht, auftritt. Ein System dieses Typs ist daher in Fällen anwendbar,
wo der Raum unterhalb des Transportweges des Transportbandes relativ
groß ist oder
wo das Prüfobjekt
ein landwirtschaftliches Produkt mit einer relativ dicken Schale
ist und daher eine geringere Menge durchgeleitetes Licht entsteht.
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Das
Güteprüfsystem
ist mit Vorrichtungen zum selektiven Einsetzen von lichtabschwächenden Filtern
verschiedener Art in den Lichtempfangsweg zwischen dem Spektrometer
und der Kondensatorlinse, die das durch das Prüfobjekt gesendete Licht bündelt, ausgestattet.
Daher kann selbst in Fällen, wo
die durchleitbare Lichtmenge mit der Art des Prüfobjektes variiert, die in
das Spektrometer gelangende Lichtmenge durch die selektive Anwendung
der Lichtabschwächfilter
eingestellt werden. Die Verwendung der Lichtabschwächfilter
erlaubt es, den Verstärkungsfaktor
des Operationsverstärkers
auf der Grundlage des zu testenden Objektes, das eine geringere
durchgeleitete Lichtmenge ergibt, voreinzustellen.
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Wenn
das Prüfobjekt
von einem Prüfobjekt mit
einer relativ geringen durchleitbaren Lichtmenge zu einem Prüfobjekt
mit einer relativ hohen durchleitbaren Lichtmenge gewechselt wird,
wie zum Beispiel Tomaten, wird das durchgeleitete Licht durch einen der
Lichtabschwächfilter
reduziert, bevor das durchgeleitete Licht in das Spektrometer gelangt,
sodass die Spektralanalyse ohne die Gefahr eines Übersteuern
des Operationsverstärkers
durchgeführt
werden kann. Das System kann daher zur Prüfung von Prüfobjekten verschiedenster Art
verwendet werden.
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Das
Güteprüfsystem
weist einen Lichtempfangsverschluss auf. Der Verschluss ist so eingerichtet,
dass er den Lichtdurchgang im optischen Lichtempfangsweg zwischen
der Kondensatorlinse und dem Spektrometer jedes Mal öffnet und
schließt, wenn
eine Aufnahmeschale mit einem Prüfobjekt darauf
vorbeiläuft.
Da der Verschluss so ausgelegt ist, dass kein Licht in das Spektrometer
gelangt, wenn die Aufnahmeschale leer ist oder wenn keine Prüfung durchgeführt wird,
kann verhindert werden, dass das Innere des Spektrometers und der
Verstärkerschaltkreis
durch einen Temperaturanstieg oder Ähnliches beeinflusst wird.
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Das
System ist in solchen Fällen
einsetzbar, wo der unter der Unterseite der Aufnahmeschale verfügbare Raum
zu eng ist, um eine untere Lichtsperrfläche außerhalb des Durchgangslichtaustrittes
auszubilden.
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Bei
dem Güteprüfsystem
weist der Lichtbündelungsteil
des Lichtempfangsmittels eine Linsenhaube auf, um das Sichtfeld
auf die Prüfobjektseite des
Kondensators zu sichern und Staubabweiser, um Staub durch Anblasen
von Luft auf die Außenfläche des
vorderen Glases der Linsenhaube zu entfernen. Die Anordnung ermöglicht der
Kondensatorlinse das ausgesendete Licht ohne jedes Hindernis innerhalb des
Sichtfeldes zu bündeln,
da aller Schmutz und Staub, der sich im Sichtfeld der Kondensatorlinse
ansammelt, weggeblasen wird, selbst obwohl die Kondensatorlinse
aufwärts
gerichtet von unterhalb der Aufnahmeschalen angeordnet ist, während diese nacheinander
vorbei geführt
werden.
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Bei
dem Güteprüfsystem
ist eine Weißpegel-Kalibrierungsplatte
so angeordnet, dass sie vor und zurückbewegt werden kann und die
Aufnahmehalter der Aufnahmeschalen, die nacheinander durch das Transportband
bewegt werden, überdeckt.
Diese Anordnung ermöglicht
eine automatische Durchführung
der Eichung, wenn mehr als eine vorgegebene Anzahl von leeren Aufnahmeschalen
nacheinander vorbei laufen, selbst wenn das System in Betrieb ist. Daher
kann ein Kalibrierungsvorgang über
den Gesamtausgangswert des Systems, der aufgrund von Schwankungen
der Umgebungstemperatur oder der Abnutzung des optischen Systems
im Verlauf der Betriebszeit notwendig für die Spektralanalyse ist,
automatisch zum Zeitpunkt des Starts, einer Pause, einer zeitweiligen
Unterbrechung des Betriebes oder Ähnlichem ausgeführt werden.
Die Spektralanalyse kann somit stabil und zuverlässig über einen langen Zeitraum durchgeführt werden.
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Bei
dem Güteprüfsystem
werden die Lichtabschwächfilter
mit verschiedenen Lichtabschwächraten
selektiv in Kombination mit einer Erhöhung oder Verminderung der
Anzahl der Projektionslampen, die in den Fällen eingeschaltet werden,
wo die durchleitbare Lichtmenge der Prüfobjekte leicht mit deren Art
variiert, verwendet. Daher kann die Spektralanalyse mit Einjustierung
des Durchgangslichtes auf eine für
den Operationsverstärker
optimale Menge ausgeführt
werden, sodass die Güteprüfung zuverlässig durchgeführt werden
kann.
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Weiterhin
weist das Güteprüfsystem
eine Lichtblockiereinrichtung auf der Vorderseite des Lampenkastens
zur Blockierung der von den Projektionslampen projizierten Lichtstrahlen
auf. Durch den Einsatz dieser Einrichtung werden schädliche Effekte der
Wärme der
Lichtprojektion, wie zum Beispiel Deformation, unbrauchbar Machung
usw. verhindert werden, da kein Licht auf die Aufnahmeschale projiziert
wird, ohne die eingeschalteten Lampen auszuschalten.
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Die
Umgebungsverhältnisse
für die
Lichtemission durch die Projektionslampen können variieren, die Lichtstrahlen
unstabil machen und die Prüfgenauigkeit
unstabil werden lassen, jedes Mal, wenn die Lampen aus und wieder
eingeschaltet werden. Dieses Problem kann jedoch mit der Betätigung dieser
Lichtblockiereinrichtung gelöst
werden, indem die Lampen eingeschaltet bleiben, um das projizierte Licht
stabil zu halten. Die Verwendung dieser Einrichtung erlaubt es dem
System, wieder auf dem gleichen Niveau der Prüfgenauigkeit wie zuvor, nach
einer Pause oder einer zeitweiligen Unterbrechung des Prüfbetriebes
weiterzuarbeiten. Entsprechend der vorstehend beschriebenen Erfindung
kann ein Güteprüfsystem
so eingerichtet werden, dass es weitgehend an Fördereinrichtungen zur Sortierung
von landwirtschaftlichen Produkten nach Qualität angepasst ist.
-
- 1,
1B
- Transportband
- 10
- Kettenförderer mit
Aufnahmeschale
- 11,
11B
- Kette
- 12
- Halter
- 13
- Drehstift
- 14
- Anschlag
- 15
- Stellungsführungsschiene
- 16B
- Fördergeräterahmen
- 17B
- oberer
Rahmen
- 18B
- Montageteil
für Aufnahmeschale
- 100,
100B
- Transportweg
- 101,
101B
- Prüfposition
- 110
- Förderband
- 2,
2A, 2B
- Aufnahmeschale
- 21,
21A, 21B
- Durchgangslichtkanal
- 211
- Ausgang
des Durchgangslichtkanals
- 212
- Ausgangsdichtung
für Durchgangslichtkanal
- 213
- untere
Lichtblockierungsfläche
- 22
- Drehpunkt
- 23,
23B
- Aufnahmehalter
- 24
- Gleitstück
- 3,
3B
- Lichtprojektor
- 31,
31B
- Halogenlampe
- 311
- Strahlwinkel
- 312
- parabolischer
Reflektionsspiegel
- 313
- Abdichtung
- 314
- Verschlußteil
- 315
- Sockel
- 32,
32B
- Lampenkasten
- 33,
33B
- Lufteinblasröhre
- 331
- Luftdüse
- 332
- Anschluß
- 34B
- Lichtprojektionsfenster
- 4,
4B
- Lichtempfangseinrichtung
- 40,
40B
- Kombimontageteil
- 400,
400B
- optischer
Empfangsweg
- 41,
41B
- Kondensatorlinse
- 411
- Brennpunkt
auf der Objektseite
- 412
- Linsenkappe
- 413
- Lichteingangsfenster
- 414
- Staubschutzkappe
- 415
- Anschluß
- 42
- optische
Faser
- 421
- Lichteingangsfläche
- 43,
43B
- Montageplatte
für Lichtabschwächfilter
- 431
- Welle
- 432
- Filtermontageöffnung
- 433
- Lichtabschwächungsfilter
- 434
- Griff
- 435
- Winkelgetriebe
- 44B
- Lichteingangsverschluß
- 441B
- Abschneideteil
- 442B
- Schrittantrieb
- 5,
5B
- Weißpegel-Kalibrierungseinrichtungen
- 50,
50B
- Kalibrierungsplattenmontageteil
- 51,
51B
- Weißpegel-Kalibrierungsplatte
- 52,
52B
- Halteblech
- 53
- Montagearm
- 53B
- Welle
- 54
- Schrittmotor
- 54B
- Linearmotor
- 541
- Ausgangswelle
- 6,
6B
- Lichtblockiereinrichtung
- 61,
61B
- Lichtblockierungsverschluss
- 611B
- gerade
Seitenschiene
- 62
- Motor
- 62B
- Motor
mit Bremse
- 621B
- Welle
- 63B
- Antriebsrolle
- 64B
- Kopfrolle
- 65B
- Spannrolle
- 66B
- Drahtseil
- 7B
- Spektrometer
- 71B
- Einfallsspalt
- 72B
- Graduierungsspiegel
- 73B
- linearer
Sensor
- F
- landwirtschaftliches
Produkt