DK163837B - Apparat til farvekontrol af genstande - Google Patents

Description

i

DK 163837 B

Opfindelsen angår et apparat af den i krav l's indledning angivne art.

Ved industriel farvekontrol eller farvesortering har man 5 ofte brug for at kontrollere emner, der bevæger sig med stor hastighed, har forskellig størrelse, er varme eller våde eller af andre grunde er vanskelige at bringe i kontakt med et farvekontroludstyr. Det er derfor ønskeligt at kunne kontrollere emnernes farve på afstand.

10

Det er fra det tyske patentskrift DE 3.244.286 kendt at udføre farvekontrol ved at belyse et emne med lys fra en pulserende lyskilde, hvorefter det tilbagespredte lys de-tekteres. Det spredte lys afbildes gennem et linsesystem 15 på en af detektorenhedens sensorer, enten direkte eller gennem en lyslederforbindelse. Det opsamlede lys sammenlignes med et referencesignal fra lyskilden, hvorved genstandens farve kan bestemmes. Genstanden afbildes her i gennem et linsesystem, som fokuserer genstanden på ender-20 ne af en lysleder, der fører det med linsen fokuserede lys til en eller flere sensorer, som derved giver et mål for genstandens farve. Ved anvendelse af afbildende optiske systemer i sådanne apparater, stilles der utroligt strenge krav til mekanisk stabilitet, da mekaniske på-25 virkninger let bringer linsesystemet ud af fokus. Apparater med afbildende optiske systemer er således praktisk taget uanvendelige til applikationer, hvor genstandene til kontrol ikke er homogene, hvilket f.eks. er tilfældet for de fleste fødevarer,herunder grøntsager, fisk og kød.

30 Ved kendte farvekontrolapparater, som anvender afbildende optiske systemer, vil højdevariationer af genstanden til måling give fejlbehæftede resultater, mens genstande, hvis farve varierer vil give måleresultater, som ikke er reproducerbare.

En række af de ulemper, som afbildende optiske systemer normalt er behæftet med, er søgt overvundet i det amer i- 35

DK 163837 B

2 kanske patentskrift US 4131540, hvori angives et tomatsorteringssystem med et afbildende system, der afbilder tomaterne på en diffusor eller en matskive, bag ved hvilken fotofølsomme enheder giver et mål for genstandens 5 fairve. Apparatet er dog stadig følsomt over for afstands- variationer, da genstanden kun er veldefineret i den ideale afstand fra måleområdet. Ved andre afstande optræder der en randzone, hvis bidrag til målingen på kompliceret måde afhænger af afstanden, emnets form, samt for-10 delingen af lyshed, nuance og mætning over emnet. Belysningen af detektorerne fra et givet målområde på emnet varierer mere end afstanden fra den kendte afstandslov, da en del af lyset ved afvigelse fra den ideale afbildningsafstand falder uden for matskiven. Ved anvendelse af 15 en matskive eller en diffusor, er det desuden problematisk at måle farven af emner med varierende farveforde-ling henover måleområdet, da et emne, som inden for måleområdet er halvt grønt og halvt rødt f.eks. vil blive afbildet på matskiven med en tilsvarende farvefordeling.

20 For den røde detektor gælder det således, at den detekterede lysmængde afhænger af, om den røde del af emnet af-bildes i den nærmeste eller fjerneste del af matskiven. Tilsvarende for den grønne detektor.

25 Opfindelsen har til formål at angive et farvemåleapparat, der er i stand til at måle farven af et måleområde, hvori et emne, hvis farve ønskes bestemt, er anbragt. Den målte farve for emnet skal være i hovedsagen uafhængig af emnets placering i måleområdet, så længe der måles på samme 30 del af emnet.

Dette formål opnås som angivet i krav l’s kendetegnende del. Hermed vil man, når det fra måleområdet tilbagekastede lys modtages afbildningsfrit af detektorens senso-35 rer, d.v.s. uden anvendelse af afbildende komponenter i den optiske vej mellem måleområdet og sensorerne, opnå, at måleresultatet repræsenterer en middelværdi for farven 3

DK 163837 B

af måleområdet, hvori emnet er anbragt. Da der netop foretages en afbildningsfri måling, og da sensorerne modtager i hovedsagen lige meget lys fra alle dele af måleområdet, vil måleresultatet ikke afhænge af, hvor i måleom-5 rådet emnet er placeret. Idet detektoren er anbragt i stor afstand fra måleområdet med emnet, foretages der en kontaktfri farvemåling, hvilket er hensigtsmæssigt inden for fødevareindustriens produktionslinier, da måleudstyret herved i mindre grad udsættes for forurening fra de 10 forbipasserende produkter.

Med den store måleafstand vil det være muligt, at variere måleområdet med blændere eller forstærkerlinser foran lysgiveren. Funktionen af en forstærkerlinse er at for- 15 stærke det optiske signal fra måleområdet, uden at der imidlertid sker en afbildning af dette undervejs langs den optiske vej. Det vil således være muligt at variere 2 2 måleområdets dimensioner fra under 1 mm til over 1 m .

Dette kræver blot, at lyskilden er tilstrækkelig kraftig, 20 og at detektoren er anbragt i tilstrækkelig stor afstand fra måleområdet.

Farvemålingsapparaturet er ikke begrænset til området med synligt lys.

25

Ved den foreliggende opfindelse vil der anvendes færre komponenter, hvorved tabene i systemet begrænses.

En væsentlig fordel ved apparatet ifølge opfindelsen er, 30 at lyset fra måleområdet modtages af sensorerne uden at have passeret afbildende komponenter undervejs. Herved er apparaturet ikke kritisk over for små afstandsvariationer mellem måleområdet og detektorens sensorer, hvorved apparaturet vil kunne være transportabelt. Samtidig vil appa-35 raturet kunne anvendes i produktionslinier uden behov for specielt ophæng af hensyn til stød og rystelser.

DK 163837 B

4 I modsætning til kendt teknik elimineres apparatets følsomhed over for de målte genstandes tykkelses- eller højdevariationer, hvilket er hensigtsmæssigt ved måling på f.eks. kødudskæringer eller en kontinuerlig sukkerbane 5 på et transportbånd.

Genstande med forskellige størrelser og irregulære former (f.eks. rejer) kan måles, når de anbringes på en sort baggrund eller når lys, som rammer uden for genstandene 10 på anden måde forhindres i at nå detektorerne. Disse målinger vil være reproducerbare og uafhængige af hvor i måleområdet genstandene befinder sig, da alle dele af måleområdet bidrager ligeligt til den med detektoren dannede farverepræsentation.

15 Måleområdet kan udformes vilkårligt (f.eks. en stribe på tværs af et transportbånd med sukker) og dets størrelse kan varieres inden for et meget stort område. Da størrelsen af måleområdet alene indstilles ved regulering af be-20 lysningens apertur, og da detektorens placering og vinkel er ukritisk, opnås et simpelt og billigt optisk system, hvor omstillingen til nye genstande udføres ved blot at ændre lyskildens apertur. Det er således ved visuel inspektion nemt at ændre måleområdets størrelse, samt lø-25 bende at kontrollere om måleområdet har flyttet sig, da måleområdet svarer til det belyste område.

En udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen er vist skematisk på tegningen og skal i det følgende be-30 skrives nærmere under henvisning dertil.

På tegningen er 10 et transportbånd, hvorpå emner 11, der skal farvekontrolleres, befordres. Når et emne ankommer til kontrolpositionen ud for en belysningsenhed 12 og en 35 detektorenhed 13, modtager en styreenhed 14 information om, at der skal foretages en måling. Denne information sendes videre til detektorenheden 13 og via denne til be- 5

DK 163837 B

lysningsenheden 12. Sidstnævnte har en strømforsyningsenhed 15 med en trigger til trigning af en xenon-flash-lam-pe 16, som danner en tilnærmelsesvis punktformet lyskilde og ved modtagelse af signalet fra styreenheden afgiver en 5 kraftig lysimpuls med en varighed på 2,6 με. Dette lys passerer gennem en synsfeltblænder 17 med en form svarende til det område af emnet 11, hvis farve ønskes kontrolleret, samt gennem en samlelinse 18, der sender et bundt af i hovedsagen parallelle stråler 19 ned mod emnet 11.

10 Når emnet er ikke-spejlende, spreder det diffust lys, og en del af dette lys rammer detektorenheden 13, som har en linse 21, der sender lyset ind mod tre sensorer 22 med forskellige spektrale følsomheder. Detektorenheden er an-15 bragt i så stor afstand fra emnet, at hver sensor modtager i det væsentlige lige meget lys fra de forskellige dele af det belyste område fra emnet. Linsen 21 kan udelades, da den kun fungerer som forstærkende element og ikke virker som afbildende element. Detektoren opfylder 20 ikke afbildningsligningen, men er anbragt betydeligt tættere på linsen end på billedpunktet. Sensorerne kan eventuelt have hvert sit ikke viste farvefilter. Signalerne fra sensorerne forstærkes af forstærkere 23, som er indrettet til kun at lade signaler med samme tidsmæssige va-25 riation som lyskilden passere, og de forstærkede analoge signaler omsættes til digitalsignaler i en A/D konverter og regneenhed 24. Regneenheden beregner ud fra styrken af de tre signaler lysets farve og intensitet, og måleresultatet sammenlignes med lagrede værdier svarende til god-30 kendt/forkastet for det aktuelle emne. Ved sortering sammenlignes måleresultatet med en række lagrede grænser, og emnet klassificeres herefter.

Emnet kan også være fluorescerende og belyst med excita-35 tionslys af en bestemt bølgelængde gennem et farvefilter.

DK 163837 B

6

Apparat kan anvendes til størrelsesbestemmelse ved belysning af et område af mindst samme størrelse som emnet.

Den målte intensitet af lys med emnets farve er et udtryk for emnets størrelse (areal). Hvis emnet anbringes på en 5 baggrund med en fra emnet afvigende farve, får man særlig stor sikkerhed i størrelsesbestemmelsen, idet man kan bestemme intensiteten af lys både med emnets farve og med baggrundens farve. Denne fremgangsmåde har især betydning, hvis farven fra emne til emne ikke er helt kon- c 10 stant.

Ved anvendelse af systemet til breddebestemmelse belyses emnet i en smal stribe på tværs af emnet. Den målte intensitet af lys med emnets farve er et udtryk for emnets 15 bredde.

Formbestemmelse kan foretages ved, at emnet anbringes på et transportbånd, som kører forbi en breddebestemmende opstilling som ovenfor beskrevet. Ved at sammenholde må-20 linger af emnets bredde med samtidige målinger af trans portbåndets position, fås et udtryk for emnets form. Det kan f.eks. på denne måde afgøres, om en isvaffel vender spidsen fremad eller bagud på transportbåndet, hvilket er væsentligt ved automatisk pakning.

25

Ved anvendelse af et sæt krydsede polarisationsfiltre henholdsvis anbragt ved belysningsenheden og ved detektorenheden kan apparatet bruges til farvebestemmelse af emner, der befinder sig på en spejlende baggrund, idet 30 spejllys undertrykkes helt ved polarisationen, medens kun 75% af diffust lys forsvinder. På samme måde undertrykkes uønskede refleksioner fra våde glinsende eller på anden måde spejlende overflader.

35 Denne opstilling kan bruges til detektion af, om der befinder sig en forurening på en spejlende overflade, og til bestemmelse af forureningens farve. Her er især tænkt

DK 163837 B

7 på detektering, om en æggehvide, der befinder sig i en beholder af rustfrit stål, er forurenet med æggeblomme eller andet. Ved anvendelse af apparatets farvekontrollerende egenskaber kan man fastslå, om forureningen består 5 af æggeblomme, blod eller blommestreng.

Der kan foretages flere ændringer ved det viste og beskrevne apparat inden for opfindelsens rammer. Der kan f.eks. som lyskilde i stedet for en flashlampe anvendes 10 en moduleret lampe, som godt kan være en xenonlampe.

15 20 25 30 35

Claims (6)

1. Apparat til farvekontrol af genstande (11) og indehol-5 dende en lyskilde (12) til belysning af en genstand (11) med lys med stor intensitet, og en detektor (13) med et antal sensorer (22) og indrettet til at filtrere og måle det fra genstanden (11) tilbagekastede lys, hvor lyskilden (12) er indrettet til jævnt at belyse et måleområde, 10 der indeholder den del af genstanden (11), hvis farve ønskes bestemt, kendetegnet ved, at detektoren (13) er anbragt i så stor afstand fra måleområdet med genstanden (11), at hver af detektoren (13)’s sensorer (22) modtager i hovedsagen lige meget lys fra alle dele 15 af det belyste måleområde, og at det fra måleområdet tilbagekastede lys modtages afbildningsfrit af detektoren (13)'s sensorer (22).

2. Apparat ifølge krav 1, i hvilken lyskilden (12) ud-20 gøres af en xenon-flashlampe, kendetegnet ved, at der mellem lyskilden (12) og genstandene (1) er anbragt en blænde (17), der begrænser belysningen af genstandene (11) til det ønskede måleområde.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, i hvilket detektoren (13) indeholder forstærkere (23) til forstærkning af elektriske signaler, som hvert repræsenterer det gennem et farveselektivt element passerede lys, og hvor lyskilden (12) er indrettet til at afgive lys i form af lyspul -30 ser, kendetegnet ved, at forstærkerne (23) er indrettet til at frafiltrere de signalbidrag, som hidrører fra lys af anden tidsmæssig variation end belysningsimpulserne.

4. Apparat ifølge krav 1-3 og indrettet til at måle et emnes dimension i en bestemt retning, kendetegnet ved, at det omfatter en blænde (17), så at emnet DK 163837 B 9 belyses i en stribe i den pågældende retning.

5. Apparat ifølge krav 4 til bestemmelse af et emnes form, kendetegnet ved, at det er indrettet til 5 at foretage en dimensionsmåling i et antal bestemte stillinger af emnet.

6. Apparat ifølge krav 1, hvor genstandene er anbragt på et spejlende måleområde, kendetegnet ved, at 10 der mellem lyskilden og genstanden er anbragt et første polarisationsfilter med en første polarisationsretning, og at der mellem genstanden og detektoren er anbragt et andet polarisationsfiler, med en på den første polarisationsretning ortogonal polarisationsretning. 15 20 25 30 35