DE68914919T2 - Vorrichtung zum zählen von vorbeilaufenden objekten. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zählen von Objekten, die in der besagten Vorrichtung vorbeilaufen, wobei die Objekte beispielsweise tiefgefrorene Produkte sein können. Die Erfindung ist indessen in besonderem Maße zur Zählung kleiner Tiere bestimmt, wie beispielsweise Küken, junge Enten, junge Puten, junge Perlhühner
• Es ist bei einer automatischen Verpackungsstraße bekannt, die Produkte am Ende der Straße zu zählen, um sie gruppenweise in Behältern, wie beispielsweise Kisten, anzuordnen.
• Die Probleme werden besonders schwierig, wenn es sich um das Zählen von in loser Schüttung auftretenden Produkten handelt, deren Formen nicht gut definiert oder entsprechend der Position, die sie einnehmen können, unterschiedlich sind, wie beispielsweise bei tiefgefrorenen Hörnchen.
• Schließlich ist es offensichtlich, daß die Schwierigkeiten noch vergrößert werden, wenn es sich darum handelt, lebende Tiere zu zählen, die sich mit Sicherheit bewegen können und sich gruppenweise oder einzeln präsentieren, wie beispielsweise auf der Bahn einer Brutanlage.
• Es ist insbesondere bereits daran gedacht worden, eine Vorrichtung zum Zählen zu entwerfen mit einem Lichtaussendungssystem, das dazu bestimmt ist, eine Emissionszone zu bilden, einem Lichtempfangssystem, welches mehrere Empfangspunkte bildet, die im wesentlichen in einer Reihe ausgerichtet sind, einem Durchlaß zwischen der Emissionszone und den Empfangspunkten, um das Vorbeilaufen der zu zählenden Objekte im wesentlichen senkrecht zur Ausrichtung der Empfangspunkte zu ermöglichen, und mit einem Zählsystem, welches dazu eingerichtet ist, die Anzahl der vorbeilaufenden Objekte als Funktion der Änderungen des an den Empfangspunkten empfangenen Lichts zu bestimmen, wobei die Änderungen durch das Eintreten der Objekte in den Bereich zwischen der Emissionszone und den Empfangspunkten bewirkt werden.
• Das Dokument JP-A-6 198 490 zeigt eine Anordnung für eine Vorrichtung zum Zählen von Objekten mit einem Lichtaussendungssystem, welches mehrere Sendedioden aufweist, deren ausgesendete Strahlen durch eine Linse gesammelt werden, um ein einziges Bündel zu bilden. Dieses Bündel wird durch eine Gruppe von Lichtleitfasern wieder aufgefangen, während ein Empfänger das von den besagten Lichtleitfasern ausgehende Licht erfaßt und bei Abwesenheit von Licht ein Signal erzeugt.
• Das Dokument US-A-4 343 991 zeigt einen Detektor für Musterstücke, welcher die Merkmale aus dem einleitenden Teil des Patentanspruchs 1 aufweist. Diese Vorrichtung weist indessen nicht die Merkmale aus dem zweiten Teil des Patentanspruchs 1 auf. Die Vorrichtung nach Patentanspruch 1 ermöglicht es insbesondere, eine bessere Auflösung zu erhalten.
• Die bekannten Systeme indessen ergeben im allgemeinen keine voll befriedigenden Ergebnisse, insbesondere aufgrund der Tatsache von Störungen, die von der äußeren Umgebung auf das zur Messung ausgesendete Licht ausgeübt werden. Deswegen schlägt die Erfindung eine Vorrichtung des obengenannten Typs vor, die aber dadurch bemerkenswert ist, daß das Empfangssystem mehrere Empfänger aufweist, die dazu bestimmt sind, jeweils einen Empfangspunkt zu bilden, während das Aussendungssystem ebensoviele individuelle Sender aufweist wie Empfänger vorhanden sind und eine Mehrzahl von Sendepunkten bildet, die im wesentlichen in einer Reihe ausgerichtet sind, wobei die Sender jeweils zum Aussenden eines gerichteten Lichtbündels eingerichtet sind und die Empfänger den besagten Sendern paarweise zugeordnet sind derart, daß jeder Empfänger in Abwesenheit eines Objektes das Lichtbündel des Senders auffängt, dem er zugeordnet ist, und in der Folge ein Signal erzeugt.
• In vorteilhafter Weise ist jedes Sender-Empfängerpaar in der Form einer einzigen Vorrichtung ausgebildet, die über Lichtleitfasern einerseits mit einem Sendepunkt und andererseits mit einem Empfangspunkt verbunden ist.
• Um äußere Störungen und Interferenzen eines Bündels mit dem anderen noch besser zu vermeiden, ist vorgesehen, daß jeder Sender vorzugsweise ein aus moduliertem Infrarotlicht bestehendes Lichtbündel aussendet.
• Eine Ausführungsform der Erfindung besitzt ein Umwandlungssystem für die vom Empfänger ausgehenden Signale, um sie in Zählimpulse für die Objekte umzuwandeln. Das Umwandlungssystem für die Signale ist vorzugsweise mit einem Mittel zur zyklischen Abtastung versehen, welches so eingerichtet ist, daß es periodisch jedes Signal in einen Vorzählungsimpuls umwandelt, wenn sich das besagte Signal in einem bestimmten Zustand befindet.
• In diesem Fall ist beispielsweise ein Zähler so eingerichtet, daß er die Anzahl der Vorzählungsimpulse zählt, die bei jedem Abtastzyklus abgegeben werden, während ein Komparator so eingerichtet ist, daß er die Anzahl der Vorzählungsimpulse mit bestimmten vorgegebenen Werten vergleicht und jedesmal, wenn die Anzahl der Vorzählungsimpulse einen der vorgegebenen Werte erreicht, einen Zählimpuls abgibt.
• Jeder Empfänger kann außerdem mit einem der Eingänge eines elektronischen Gatters verbunden sein, welches selbst mit dem Zähler für die Vorzählungsimpulse verbunden ist und zwar derart, daß ein den besagten Zähler freigebendes Ausgangssignal abgegeben wird, sobald das besagte Signal einen Zustand repräsentiert, in welchem mindestens eines der Lichtbündel unterbrochen ist.
• Das elektronische Gatter kann außerdem weiterhin mit einem Vergleichszeitgeber verbunden sein, der dazu bestimmt ist ein Alarmsignal abzugeben, wenn das Signal des Gatters während eines Zeitraums der größer ist als ein vorgegebener Zeitraum in dem Zustand verbleibt, welcher der Unterbrechung mindestens eines der Lichtbündel entspricht.
• Gemäß einer Ausführungsform ist der Komparator so eingerichtet, daß er ein Alarmsignal oder ein Fehlersignal erzeugt, wenn die Anzahl der Zählimpulse größer ist als ein vorgegebener Wert. Auf diese Weise ist es möglich, das Signal als Fehlersignal zu betrachten, wenn die Anzahl der Impulse und damit die Anzahl der gezählten Objekte zu groß wird und ein Risiko von Zählfehlern auftritt.
• Die Erfindung wird gut verstanden beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, in welchen:
• die Fig. 1 schematisch einen Teil einer Vorrichtung nach der Erfindung zeigt,
• die Fig. 2 schematisch eine elektronische Steuerungskarte zeigt und
• die Fig. 3 Diagramme des Zählprinzips mittels Abtastung zeigt.
• In Fig. 1 kann man eine Reihe von Sender-Empfängern erkennen - im dargestellten Ausführungsbeispiel sind es achtzehn - die mit den Bezugszeichen ER1 bis ER18 bezeichnet sind.
• Die Sender-Empfänger ERi sind vertikal einer unter dem anderen angeordnet und sind jeweils mit einem Sendepunkt und einem Empfangspunkt verbunden, die beispielsweise mit PE1, PR1; PE2, PR2; PE17, PR17 und PE18, PR18 bezeichnet sind.
• Jeder Sendepunkt oder Empfangspunkt ist mit dem entsprechenden Sender-Empfänger über eine Lichtleitfaser verbunden, die beispielsweise mit FE1, FR1; FE2, FR2; FE17, FR17; FE18, FR18 bezeichnet sind.
• Aus Gründen größerer Klarheit sind nur bestimmte der Sendepunkte und Empfangspunkte und nur bestimmte der Lichtleitfasern, von denen übrigens eine ziemlich große Anzahl unterdrückt ist, mit Bezugszeichen versehen. Es ist aber offensichtlich, daß jeder Sender-Empfänger ERi über Lichtleitfasern einerseits mit einem Sendepunkt PEi und andererseits mit einem Empfangspunkt PRi verbunden ist.
• Außerdem sind alle Sendepunkte PEi vertikal übereinander in der gleichen Weise wie die Empfangspunkte PRi angeordnet.
• Zwischen den Sendepunkten PEi und den Empfangspunkten PRi ist ein Durchlaß für den Vorbeilauf der zu zählenden Objekte, wie beispielsweise das schematisch angedeutete Küken 1, angeordnet. Der Vorbeilauf der Objekte (auf einem Laufband oder einem anderen Förderer) erfolgt senkrecht zur Ausrichtung der Punkte PEi und PRi, d.h. im Ausführungsbeispiel senkrecht zur Zeichenebene. Es sollte indessen erkannt werden, daß, wenn auch die Punkte PEi und PRi hier vertikal übereinander angeordnet sind, es nicht unmöglich ist, sie in horizontaler Richtung anzuordnen (die Zeichnung in Richtung der Höhe gesehen), wobei der Vorbeilauf immer in der vorher angezeigten Richtung erfolgt. Die dargestellte vertikale Position ist gewählt worden, um gewisse Verschmutzungsrisiken durch die zu zählenden Objekte selbst an den Punkten PEi und PRi zu vermeiden.
• Jeder Sender-Empfänger ERi wird durch eine fotoelektrische Zelle gebildet, die dazu bestimmt ist, an ihrem entsprechenden Sendepunkt PEi ein Infrarotlichtbündel zu erzeugen und nach dem Wiederempfang des besagten Bündels an ihrem Empfangspunkt PRi ein Signal zu erzeugen, sobald irgendein Hindernis zwischen die beiden erwähnten Punkte gelangt ist, was ein Abschneiden des Bündels bedeutet. Wie in Fig. 1 gezeigt, schneidet das Küken 1 die Bündel der Sender- Empfänger ER5 bis ER14 ab. Um insbesondere den Eintritt von Umgebungslicht zu vermeiden, empfiehlt der Erfinder die Verwendung von Infrarotlicht. Um weiterhin die Interferenzen zwischen den Bündeln zu vermeiden, sind die Bündel so dünn wie möglich ausgebildet und werden vorzugsweise aus moduliertem Licht gebildet (eine Wellenlänge für jeden Sender), wobei die Vorrichtungen so eingerichtet sind, daß jedes empfangene Lichtbündel demoduliert wird.
• Alle Sender-Empfänger sind, wie in Fig. 1 dargestellt, mit einer elektronischen Karte EC verbunden, die so viele Eingänge E1 bis E18 aufweist, wie Sender-Empfänger ER1 bis ER18 vorhanden sind.
• Die Karte EC gibt drei Signale T', N und E ab. Diese Karte EC ist mehr im Detail in Fig. 2 dargestellt.
• Man erkennt in Fig. 2 die Eingänge E1 bis E18. Um die Darstellung zu vereinfachen, sind gewisse sich wiederholende Elemente nicht dargestellt, und es wird lediglich durch unterbrochene Linien an sie erinnert.
• Jeder Eingang Ei der Karte ist einerseits mit einem der Eingänge eines allgemeinen Gatters 2 vom Typ "UND" und andererseits unter Zwischenschaltung eines Signal-Negators Ii (I1 bis I18) mit einem der zwei Eingänge eines individuellen Gatters PBi (PB1 bis PB18) vom Typ "UND" verbunden.
• Jeder der anderen Eingänge der Gatter PBi ist mit einem der Ausgänge eines Abtastsystems 3 verbunden und jeder der Ausgänge der besagten Gatter ist mit einem der Eingänge eines allgemeinen Gatters 4 vom Typ "ODER" verbunden, das einen einzigen Ausgang besitzt, welcher mit einem Zähler 5 verbunden ist, der selbst an einen Komparator 6 angeschlossen ist.
• Das Abtastsystem 3 in Form eines durch ein Signal mit der Frequenz F angesteuerten Oszilators ist dazu bestimmt, periodische Signale "ai" (a1 bis a18) abzugeben, welche die Form von gleichmäßigen, zeitlich gegeneinander verschobenen Rechteckimpulsen besitzen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
• Die Signale "ai" werden dann, wie schon gesagt, an die zweiten Eingänge der entsprechenden Gatter PBi angelegt, wie es die Fig. 2 zeigt.
• Wenn ein Lichtbündel jeweils zwischen dem Sendepunkt und dem Empfangspunkt eines Sender-Empfängers nicht abgeschnitten ist, gibt der besagte Sender-Empfänger ein Signal mit dem Niveau 1 ab, wie dies für die Sender-Empänger ER1 bis ER4 und damit die Eingänge E1 bis E4 und die Sender-Empfänger ER15 bis ER18 und damit die Eingänge E15 bis E18 der Fall ist, während im Gegensatz dazu für die Sender-Empfänger ER5 bis ER14 und die entsprechenden Eingänge E5 bis E14 das Signal auf dem Niveau 0 ist.
• Hinter den Negatoren I1 bis I18 sind die besagten Signale natürlich derart invertiert, daß am Ausgang der Gatter PB1 bis PB18 sich das Signal nur dann auf dem Niveau 1 befindet, wenn Ei auf Null liegt (abgeschnittenes Bündel) und das Signal "ai" auf 1 ist, was dem Augenblick der Abtastung der entsprechenden Zelle entspricht, die durch den Sender-Empfänger ERi gebildet wird.
• Das System 3 ermöglicht es somit, durch zyklische Abtastung die Signale an jedem Eingang zu lesen. Jedesmal, wenn ein Ausgangssignal eines Gatters PBi auf dem Niveau 1 ist, wird ein Signal 1 in Form eines Vorzählungsimpulses am Ausgang des "ODER"-Gatters 4 abgegeben und kann vom Zähler 5 verbucht werden, der übrigens durch ein vom "UND"-Gatter 2 ausgehendes Signal T auf Null rückgesetzt und freigegeben wird. Das Signal T steuert den Zähler 5, wenn das besagte Signal auf dem Niveau Null ist. Dieses Niveau "Null" am Ausgang des Gatters 2 wird erhalten, sobald ein Signal Ei selbst auf Null ist, d.h. sobald ein entsprechendes Lichtbündel unterbrochen ist.
• Auf diese Weise ist, wenn ein Objekt die durch die Lichtbündel gebildete Schranke durchquert, mindestens eines der Bündel unterbrochen; das Signal T fällt auf 0 und gibt den Zähler 5 frei, während das Abtastsystem 3 ein zyklisches Auslesen der Signale aller Sender-Empfänger ermöglicht, welche in Form von Vorzählungsimpulsen im besagten Zähler 5 gezählt werden, wie es Fig. 3 zeigt. In dieser Fig. 3 sieht man ein Beispiel einer Abtastung a1 bis a18 mit einer Frequenz F, ein die Abtastung und die Form des Objektes, die man daraus ableiten kann, schematisierendes Diagramm, das Signal T, welches eine Zählung auf dem Niveau Null ermöglicht, ein Diagramin ET5, welches die am Eingang des Zählers 5 empfangenen Impulse zeigt und die so vom Zähler 5 bestimmten Werte V5, die wie weiter oben unter Hinweis auf Fig. 2 näher erläutert, einem Komparator 6 zugeführt werden. Der Komparator 6 ist dazu bestimmt, verschiedene vorgegebene Werte (hier P1 bis P4) mit den Eingangswerten des besagten Komparators zu vergleichen.
• Wie Fig. 3 außerdem zeigt, sind die vorgegebenen Werte beispielsweise vielfache von 22. Jedesmal, wenn ein vorgegebener Wert P1 bis P4 erreicht ist, wird ein Zählimpuls N abgegeben.
• Die vorgegebenen Werte P1 bis P4 und die Abtastfrequenz F werden natürlich in Abhängigkeit von der Natur der zu zählenden Objekte gewählt, deren Vorbeilaufgeschwindigkeit selbstverständlich voreingestellt ist.
• Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel geht man beispielsweise davon aus, daß ein Objekt 22 Vorzählungsimpulsen entspricht und man kann somit bestimmen, daß in diesem Beispiel in der in der Vorrichtung vorbei laufenden Gruppe zwei Objekte enthalten sind.
• Das Signal T wird übrigens einem Vergleichszeitgeber 7 zugeführt der dazu bestimmt ist, ein Alarmsignal T' zu erzeugen, wenn die Zeitdauer, während der das Signal T den Wert Null besitzt, größer ist als eine vorgegebene Zeit von beispielsweise 8/10 Sekunden. In der Tat entspricht dieser vorgegebene Wert der für den Durchlauf einer Gruppe von Objekten abgeschätzten Maximalzeit. In dem Falle, wo dieser Wert überschritten ist, bestünde das Risiko eines Fehlers (defekter Sender-Empfänger, Verschmutzung an einer Lichtleitfaser, in der Vorrichtung blockiertes Objekt, ...).
• In diesem Fall ermöglicht es das damit erzeugte Signal T', beispielsweise eine Alarmvorrichtung zu betätigen und/oder die Vorrichtung mittels eines programmierten Automaten 8 (Fig. 2), von dem weiter unten die Rede sein wird, anzuhalten.
• Der Komparator der Fig. 2 liefert, wie weiter oben erläutert, nach Vergleich mit vorgegebenen Werten Pi Zählimpulse N. Wenn die Anzahl der vorbeilaufenden Objekte zu groß wird, kann sich ein Risiko für Zählfehler einstellen und deshalb ist der Komparator 6 vorteilhaft so eingerichtet, daß er außerdem ein Signal E abgibt, wenn die Anzahl der Impulse N größer als eine vorgegebene Anzahl, beispielsweise 4, wird.
• Wie noch aus Fig. 2 ersichtlich, werden die Signale T', N und E einem Automaten 8 zugeführt.
• Der Automat 8 ist programmierbar und leitet die drei oben erwähnten Signale weiter, beispielsweise im Hinblick auf ein Anzeigen der Anzahl der vorbeilaufenden Objekte (mittels der Anzahl der Impulse N der Zählung), um das eventuelle Anhalten der Vorrichtung und/oder eines Teils der automatischen Transportstraße, in welche die Vorrichtung integriert ist, (mittels des Signals T' und/oder E) zu steuern, um ein Alarmsignal auszulösen (mittels des Signals T' und/oder E) und diese Signale weiterzuleiten in der Absicht, beispielsweise eine Einrichtung zum Einfüllen der gezählten Objekte in vorgegebener Anzahl in Behälter mittels anderer robotisierter Vorrichtungen zu steuern.
• Eine Modifikation, die vorgenommen werden kann, besteht beispielsweise darin, daß der Vergleichszeitgeber 7 in den Automaten 8 eingebaut sein kann oder daß, wie schon gesagt, die horizontale Anordnung der Sendepunkte und der Empfangspunkte der dargestellten vertikalen Anordnung vorgezogen wird.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Zählen von Objekten mit einer Mehrzahl von individuellen Lichtsendern und jeweils ebensovielen Lichtempfängern, die jeweils mehrere, im wesentlichen in einer Reihe ausgerichtete Sendepunkte (PE1 bis PE18) und Empfangspunkte (PR1 bis PR18) bilden und einem Durchlaß zwischen den Sendepunkten und Empfangspunkten um den Vorbeilauf von zu zählenden Objekten (1) im wesentlichen senkrecht zur Ausrichtung der besagten Punkte zu ermöglichen, wobei die besagten Sender und Empfänger so eingerichtet sind, daß jeder Empfänger dazu vorgesehen ist, bei Abwesenheit eines Objekts das von einem Sender ausgehende Lichtbündel aufzufangen, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Zählsystem und ein System zum Umwandeln der von den Empfängern abgegebenen optischen Signale aufweist und daß die Sender und Empfänger paarweise derart einander zugeordnet sind, daß sie für jedes von einem Empfänger empfangene optische Signal ein unterscheidbares elektrisches Signal erzeugen, wobei das Zählsystem so eingerichtet ist, daß es die Anzahl der vorbeilaufenden Objekte als Funktion der besagten, in dieser Weise erzeugten elektrischen Signale bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Sender-Empfängerpaar in Form einer einzigen Vorrichtung (ER1 bis ER18) ausgebildet ist, die über Lichtleitfasern (FE1 bis FE18 und FR1 bis FR18) einerseits mit einem Sendepunkt (PE1 bis PE18) und andererseits mit einem Empfangspunkt (PR1 bis PR18) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sender dazu vorgesehen ist, ein Lichtbündel aus moduliertem Infrarotlicht auszusenden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das System zum Umwandeln der von den Empfängern abgegebenen Signale dazu vorgesehen ist, diese letzteren in Zählimpulse für die Objekte umzuwandeln.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das System zum Umwandeln der Signale ein Mittel (3) zur zyklischen Abtastung aufweist, das zur periodischen Umwandlung jedes Signals in einen Vorzählungsimpuls, wenn sich das besagte Signal in einem bestimmten Zustand befindet, eingerichtet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zähler (5) zum Zählen der Anzahl der Vorzählungsimpulse, die in jedem Abtastzyklus abgegeben werden, eingerichtet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Komparator (6) zum Vergleichen der Anzahl der Vorzählungsimpulse mit bestimmten vorgegebenen Werten (P1 bis P4) und zur Abgabe eines Zählimpulses (N), jedesmal wenn die Anzahl der Vorzählungsimpulse einen der vorgegebenen Werte erreicht, eingerichtet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Empfänger mit einem der Eingänge eines elektronischen Gatters (2) verbunden ist, das selbst mit dem Zähler für die Vorzählungsimpulse derart verbunden ist, daß es ein den besagten Zähler freigebendes Ausgangssignal (T) abgibt, sobald das besagte Signal (T) einen Zustand repräsentiert, in dem mindestens eines der Lichtbündel unterbrochen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Gatter (2) weiterhin mit einem Vergleichszeitgeber (7) verbunden ist, der dazu bestimmt ist, ein Alarmsignal (T') abzugeben, wenn das Signal (T) des Gatters (2) während eines Zeitraums, der größer wird als ein vorgegebener Zeitraum, in dem eine Unterbrechung mindestens eines der Lichtbündel entsprechenden Zustand verbleibt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (6) dafür eingerichtet ist, ein Alarm- oder Fehlersignal (E) zu erzeugen, wenn die Anzahl der Zählimpulse (N) größer wird als ein vorgegebener Wert.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Automaten (8) kombiniert ist, der dazu bestimmt ist, die von der besagten Vorrichtung gelieferten Signale zur Betätigung einer Einrichtung zum Einfüllen der gezählten Objekte in vorgegebener Anzahl in Behälter weiterzuleiten.