EP0661108B1 - Verfahren zum optischen Sortieren von Schüttgut - Google Patents

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EP0661108B1
EP0661108B1 EP94250285A EP94250285A EP0661108B1 EP 0661108 B1 EP0661108 B1 EP 0661108B1 EP 94250285 A EP94250285 A EP 94250285A EP 94250285 A EP94250285 A EP 94250285A EP 0661108 B1 EP0661108 B1 EP 0661108B1
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EP
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colour
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process according
color
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EP94250285A
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EP0661108A2 (de
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Wolfgang Dr. Graudejus
Eberhard Briem
Wilhelm Dr. Hättich
Heribert Dr. Geisselmann
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Reemtsma Cigarettenfabriken GmbH
Original Assignee
HF and PhF Reemtsma GmbH and Co
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/36—Sorting apparatus characterised by the means used for distribution
    • B07C5/363—Sorting apparatus characterised by the means used for distribution by means of air
    • B07C5/365—Sorting apparatus characterised by the means used for distribution by means of air using a single separation means
    • B07C5/366—Sorting apparatus characterised by the means used for distribution by means of air using a single separation means during free fall of the articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
    • B07C5/3422—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour using video scanning devices, e.g. TV-cameras
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S209/00—Classifying, separating, and assorting solids
    • Y10S209/939—Video scanning

Definitions

  • the invention relates to a method for optical sorting of bulk goods according to the preamble of claim 1.
  • test material is conveyed on tapes and its image for testing with a diode line camera or TV camera is recorded.
  • the signal is preferably recorded in flight if e.g. the test material from one belt to one other band is translated.
  • recording signals in flight the test material can be viewed from several sides with a defined background be assessed.
  • the color is also used for image acquisition detected.
  • the color is used to identify striking areas in the Detect image.
  • the image of the test material keeps pace with the image scan evaluated so that immediately after passing through a test part this can be classified by the measuring station. So that is ejection of the parts in flight using flaps or air nozzles possible.
  • a disadvantage of the known methods is that the Detection rate for color heterogeneous products is low, if you focus on the detection of conspicuous pixels Detection of color values limited that are not included in the product because there are many different color values in the product occurrence. If one extends the detection to color values, the are also included in the product is generally already at Extensions to colors rarely found in the product are unbearable high proportion of the faultless product as rejects detected.
  • the object of the invention is the method for optical sorting of bulk goods to improve that in color heterogeneous bulk material to be detected with a foreign body very low error rate can be recognized.
  • the light from each pixel is transmitted Color filter in front of the detection elements of a line e.g. in the three color components red (R), green (G) and blue (B) disassembled.
  • RGB red
  • G green
  • B blue
  • This ensures that detection of conspicuous pixels (Points with color values that rarely occur in a faultless product) by evaluating those measured by the row elements Color values (intensities of the respective color components) possible is. Then an evaluation of the geometry with regard on local clusters of conspicuous pixels.
  • the color space is spanned by the different color components that be measured for each pixel.
  • red, green and blue are three-dimensional Color space formed.
  • Classifiers i.e. Means for evaluation of the measured values based on specified criteria a classification of the measured color values, whereby a Classifier focused on only one sub-area and included in this sub-area for the color heterogeneous product Detects detection areas, i.e. contiguous areas of eye-catching pixels.
  • the committee part as a relatively large area of pixels of the color values of the selected sub-area is detected and can be evaluated this detection area can be recognized by the classifier.
  • the faultless product within a such sub-area in general only in rare cases large areas of conspicuous pixels found, and the number of false detections remains small.
  • This improvement classification is used in practical application by dividing the committee into typical classes and a classifier is set up for each class, where the classifiers work in parallel during the test.
  • the bulk material moves preferentially in a color sorting machine in flight on an observation head with a light source and a product signal receiver arranged in the vicinity of the light source past.
  • the test material is made more adjacent by different color filters
  • Line elements of a camera line e.g. a CCD line, of the receiver in the three colors red (R), green (G) and blue (B) disassembled.
  • the row elements thus measure in their respective Spectral ranges the brightness of the pixels, also color values called. This results in a three-dimensional distribution of color values, the evaluation of which is based on one-dimensional examples is discussed.
  • test material is in a pre-learning process without Measure committee parts and the frequency distribution 1 of Color values determined.
  • the test material is also without rejects measured and in a first step a color value range determined for good test material by an experience Threshold 2 is placed over the frequency distribution 1 of the color values , the intersection between the threshold 2 and the curve of the frequency distribution 1 the limits of the test material color value range surrender.
  • the color value ranges of the product are divided into sub-ranges.
  • everyone is concentrating in this example of the classifiers A, B and C working in parallel only a sub-area.
  • the reject part is detected as a relatively large area and can be recognized by evaluating the detection areas become. Again, the distributions of the color values of this large areas measured and after their normalization as Thresholds introduced. All color values at which these thresholds 4, 5 and 6 exceed the color value distribution 1 of the test parts, are interpreted as rejects and lead to error detection.
  • the threshold 8 shows the Color value distribution of a reject part. Within the by the Threshold 8 of certain color value range becomes error-free test material classified as a committee. Through the learning process the color value distribution of this large-area detection area measured in error-free test material and according to a standardization as Threshold 7 introduced. All color values with threshold 7 the threshold 8 of the reject part is considered to be Test material is interpreted appropriately and does not lead to one Fault detection.
  • the classification system doubled.
  • a system takes over the test task while the other system the current color value distribution of the product measures.
  • the measurement of the current color value distribution is carried out by the testing classifier is monitored so that during this measurement no color values of the committee are recorded.
  • the learning classifier becomes a representative number of measured values with the newly measured distribution for the test task activated while the classifier currently set to check takes over the learning task.
  • the test item is, for example, of two Lamps illuminated from the direction of the line scan camera. Between Both lamps have the optical axis of the line scan camera. At this arrangement comes with the design of the background essential importance because of the background the color value distribution if possible, do not expand the faultless product should. An extension would lower the detection performance.
  • the background has the Color of the test material, which has the advantage that the contrast between Background and test material is low and therefore the color value distribution of the test material due to edge effects at the transition from the background is not significantly expanded to test material.
  • This variant provides in terms of color and spatial resolution the best results.
  • the disadvantage of pollution is avoided by the background running as a rotating roller, which deposits flung away immediately.
  • the shadow of the test specimen on the background becomes diffuse and, depending on the bulk density, harmless if the rotating roller at an adjusted distance from the test material is installed.
  • the background can be a cylindrical spotlight that is in the Color of the test specimen shines and from a transparent rotating Surrounded role, which throws away the deposits.
  • the background is on dark hole, which has the advantage that the test material from Background segmenting and no interference Pollution and shadow formation arise.
  • segmentation of the test material can, for example, be the form for separating Good sharing and committee are used.
  • the line scan camera looks through a slit into this container.
  • the slot is regarding its width at the aperture and focal length of the camera lens and adapted to the distance to the focus plane.
  • the light of each pixel is reflected in the three colors red (R), green (G) and blue (B) disassembled.
  • the color sensors are in common color cameras even side by side so that the color sensors with regard to a pixel different local areas of the See the target. 4 are the color sensors (R, G, B) arranged horizontally while the measurement object is from moved up and down this horizontal line.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Sorting Of Articles (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Epoxy Compounds (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zum optischen Sortieren von Schüttgut gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Einderartiges Verfahren ist aus der US-A-5,085,325 bekannt.
Es ist bereits bekannt, daß Prüfgut auf Bändern gefördert und dessen Bild zur Prüfung mit einer Diodenzeilenkamera oder einer Fernsehkamera aufgenommen wird. Die Signalaufnahme erfolgt vorzugsweise im Flug, wenn z.B. das Prüfgut von einem Band auf ein anderes Band übergesetzt wird. Bei der Signalaufnahme im Flug kann das Prüfgut von mehreren Seiten bei definiertem Hintergrund begutachtet werden.
Bei der Bildaufnahme wird bei modernen Anlagen auch die Farbe erfaßt. Dabei wird die Farbe dazu genutzt, auffällige Gebiete im Bild zu detektieren.
Das Bild des Prüfgutes wird schritthaltend mit der Bildabtastung ausgewertet, so daß unmittelbar nach Durchlauf eines Prüfteils durch die Meßstation dieses klassifiziert werden kann. Damit ist eine Ausschleusung der Teile im Flug mittels Klappen oder Luftdüsen möglich.
Ein Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, daß die Detektionsrate bei farblich heterogenen Produkten gering ist, wenn man sich bei der Detektion auffälliger Bildpunkte auf die Detektion von Farbwerten beschränkt, die nicht im Produkt enthalten sind, weil sehr viele unterschiedliche Farbwerte im Produkt vorkommen. Erweitert man die Detektion auf Farbwerte, die auch im Produkt enthalten sind, wird im allgemeinen schon bei Erweiterungen auf selten im Produkt vorkommende Farben ein unerträglich hoher Anteil des fehlerfreien Produktes als Ausschuß detektiert.
Es ist Aufgabe der Erfindung, das Verfahren zum optischen Sortieren von Schüttgut dahingehend zu verbessern, daß bei farblich heterogenem Schüttgut zu detektierende Fremdkörper mit einer sehr geringen Fehlerquote erkannt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient das Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bei der Bildaufnahme wird das Licht jedes Bildpunktes durch Farbfilter vor den Nachweis-Elementen einer Zeile z.B. in die drei Farbkomponenten rot (R), grün (G) und blau (B) zerlegt. Dadurch wird erreicht, daß eine Detektion auffälliger Bildpunkte (Punkte mit Farbwerten, die selten im fehlerfreien Produkt vorkommen) durch Auswertung der von den Zeilenelementen gemessenen Farbwerte (Intensitäten der jeweiligen Farbkomponenten) möglich ist. Anschließend wird eine Auswertung der Geometrie in Hinblick auf lokale Anhäufungen von auffälligen Bildpunkten durchgeführt.
Zunächst wird die gesamte Bandbreite der möglichen Farbwerte im Farbraum in mehrere Unterbereiche unterteilt, wobei der Farbraum durch die verschiedenen Farbkomponenten aufgespannt wird, die für jeden Bildpunkt gemessen werden. Beispielsweise wird durch die drei Farbkomponenten rot, grün und blau ein dreidimensionaler Farbraum gebildet. Klassifikatoren, d.h. Mittel zum Auswerten der Meßwerte aufgrund vorgegebener Kriterien, erlauben eine Klassifizierung der gemessenen Farbwerte, wobei sich ein Klassifikator nur auf einen Unterbereich konzentriert und dabei in diesem Unterbereich bei dem farblich heterogenen Produkt Detektionsflächen erkennt, also zusammenhängende Flächen von auffälligen Bildpunkten.
Liegen die Farbwerte eines farblich homogenen Ausschußteils bevorzugt in dem ausgewählten Unterbereich, wird das Ausschußteil als relativ großflächiges Gebiet von Bildpunkten der Farbwerte des ausgewählten Unterbereichs detektiert und kann durch Auswertung dieser Detektionsfläche vom Klassifikator erkannt werden. Andererseits werden bei dem fehlerfreien Produkt innerhalb eines solchen Unterbereiches im allgemeinen nur in seltenen Fällen großflächige Gebiete von auffälligen Bildpunkten gefunden, und damit bleibt die Zahl der Fehldetektionen gering. Diese Verbesserung in der Klassifikation nutzt man in der praktischen Anwendung dadurch, daß der Ausschuß in typische Klassen unterteilt und für jede Klasse ein Klassifikator eingerichtet wird, wobei die Klassifikatoren bei der Prüfung parallel arbeiten.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in den Unterbereichen, in denen Ausschußteile vermutet werden, durch Vorzeigen von Ausschußteilen die Verteilung derer Farbwerte gelernt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert:
Fig. 1
zeigt beispielhaft eine eindimensionale Farbwertverteilung mit den Bereichen für gutes Prüfgut.
Fig. 2
zeigt ein eindimensionales Beispiel zur Klassifizierung mit parallelen Klassifikatoren bei der Erkennung von Ausschuß, dessen Farbwerte sich mit den Farbwerten des Produktes überlappen.
Fig. 3
zeigt ein eindimensionales Beispiel zur Korrektur eines Klassifikators durch das Nachlernen.
Fig. 4
zeigt ein Beispiel für die Farbverfälschung an Objektkanten bei Verwendung einer Kamera mit Bildpunkten, bei denen die Farbsensoren nebeneinander liegen.
In einer Farbsortiermaschine bewegt sich das Schüttgut bevorzugt im Flug an einem Beobachtungskopf mit einer Lichtquelle und einem in der Nähe der Lichtquelle angeordneten Produktsignalempfänger vorbei. Das reflektierte Licht jedes Bildpunktes des Prüfgutes wird durch verschiedene Farbfilter nebeneinanderliegender Zeilenelemente einer Kamerazeile, z.B. einer CCD-Zeile, des Empfängers in die drei Farben rot (R), grün (G) und blau (B) zerlegt. Die Zeilenelemente messen somit in ihren jeweiligen Spektralbereichen die Helligkeiten der Bildpunkte, auch Farbwerte genannt. Somit ergibt sich eine dreidimensionale Verteilung von Farbwerten, deren Auswertung im folgenden anhand von eindimensionalen Beispielen diskutiert wird.
Bezogen auf Fig. 1 wird in einem Vorlernprozeß das Prüfgut ohne Ausschußteile vermessen und die Häufigkeitsverteilung 1 der Farbwerte ermittelt.
In einem Nachlernprozeß wird ebenfalls das Prüfgut ohne Ausschußteile vermessen und in einem ersten Schritt ein Farbwertbereich für gutes Prüfgut festgelegt, indem eine erfahrungsgemäße Schwelle 2 über die Häufigkeitsverteilung 1 der Farbwerte gelegt wird, wobei sich aus den Schnittpunkten zwischen der Schwelle 2 und der Kurve der Häufigkeitsverteilung 1 die Grenzen des Prüfgutfarbwertbereiches ergeben.
Bei der gewählten Einstellung von Schwelle 2 werden auch beim fehlerfreien Prüfgut Bildpunkte vorkommen, die als auffällig eingestuft werden. Diese Bildpunkte würden aber, wenn sie sich zu großflächigen Gebieten zusammenballen, irrtümlich als Ausschuß klassifiziert. Die Erfahrung zeigt nun, daß eine solche Ballung wiederum bevorzugt in gewissen Farbwertbereichen vorkommt. Um diese Farbwertbereiche zu messen, werden in dem Nachlernprozeß ein im fehlerfreien Prüfgut detektiertes großflächiges Gebiet abgespeichert und die Verteilung dessen Farbwerte gemessen. Diese Verteilung wird nach einer Normierung als Schwelle 3 eingeführt. Alle Farbwerte, bei denen die Schwelle 3 die Farbwertverteilung 1 der Prüfgutteile übersteigt, d.h. die Farbwerte in dem Intervall zwischen den Schnittpunkten der Schwelle 3 mit der Kurve der Farbwertverteilung 1, werden als dem Prüfgut zugehörig interpretiert und führen damit nicht zu einer Fehlerdetektion.
Bei der Messung von mit Ausschußteilen versetztem Prüfgut werden die Farbwertbereiche des Produktes in Unterbereiche eingeteilt. Bezogen auf Fig. 2 konzentriert sich bei diesem Beispiel jeder der parallel arbeitenden Klassifikatoren A, B und C nur auf einen Unterbereich. Liegen die Farbanteile des farblich homogenen Ausschußteils bevorzugt in dem ausgewählten Unterbereich, wird das Ausschußteil als relativ großflächiges Gebiet detektiert und kann durch Auswertung der Detektionsflächen erkannt werden. Auch hier werden die Verteilungen der Farbwerte dieser großflächigen Gebiete gemessen und nach ihrer Normierung als Schwellen eingeführt. Alle Farbwerte, bei denen diese Schwellen 4, 5 und 6 die Farbwertverteilung 1 der Prüfgutteile übersteigen, werden als Ausschuß interpretiert und führen zu einer Fehlerdetektion.
Es ist ebenfalls möglich, daß bei einem fehlerfreien Produkt großflächige Detektionsgebiete in einem durch einen Klassifikator abgedeckten Farbwertbereich detektiert werden und somit das fehlerfreie Produkt als Ausschuß klassifiziert wird. In einem weiteren Nachlernprozeß werden speziell diese Farbwerte, die zu großflächigen Detektionsgebieten im fehlerfreien Produktbereich führen, gelernt und durch Veränderung der Schwellen als gutes Prüfgut erkannt. Bezogen auf Fig. 3 zeigt die Schwelle 8 die Farbwertverteilung eines Ausschußteils. Innerhalb des durch die Schwelle 8 bestimmten Farbwertbereiches wird fehlerfreies Prüfgut als Ausschuß klassifiziert. Durch den Nachlernprozeß wird die Farbwertverteilung dieses großflächigen Detektionsgebietes im fehlerfreien Prüfgut gemessen und nach einer Normierung als Schwelle 7 eingeführt. Alle Farbwerte, bei denen die Schwelle 7 die Schwelle 8 des Ausschußteils übersteigt, werden als dem Prüfgut zugehörig interpretiert und führen damit nicht zu einer Fehlerdetektion.
Nach dem Lernen wird zur automatischen Prüfung des Produktes übergegangen.
Bei der Prüfung, die sich über Tage hinziehen kann, ist mit systematischen driftartigen Veränderungen des Produktes zu rechnen. Diese Änderungen führen zu einer mit der Zeit nachlassenden Systemleistung. Um dies zu vermeiden, wird das Klassifikationssystem verdoppelt. Ein System übernimmt die Prüfaufgabe, während das andere System die aktuelle Farbwertverteilung des Produktes mißt. Die Messung der aktuellen Farbwertverteilung wird durch den prüfenden Klassifikator überwacht, damit bei dieser Messung keine Farbwerte des Ausschusses erfaßt werden. Nach Erfassung einer repräsentativen Zahl von Meßwerten wird der lernende Klassifikator mit der neu gemessenen Verteilung für die Prüfaufgabe aktiviert, während der bis jetzt auf Prüfen eingestellte Klassifikator die Lernaufgabe übernimmt.
Diese Anpassung ist nur möglich, wenn ein detektierter, als auffällig eingestufter Farbpunkt nicht in jedem Fall zu einer Ausschußentscheidung führt. Würde ein detektierter Farbpunkt immer zu einer Ausschußentscheidung führen, könnte der lernende Klassifikator keine neuen Farbwerte übernehmen, da bei einer Ausschußentscheidung die neu gelernte Farbwertverteilung verworfen wird. Da bei dem System aber detektierte Farbpunkte nur dann als Ausschuß klassifiziert werden, wenn sie eine größere zusammenhängende Fläche bilden, kann die gemessene Häufigkeit auch bei detektierten Farbwerten angepaßt werden. Umgekehrt kann das System mit dieser Anpassung zum Ausschuß gehörende Farbwerte detektieren, die bei einer früheren Messung in der Farbwertverteilung des Produktes vertreten waren und bei der aktuell gemessenen Verteilung nicht mehr enthalten sind.
Bei der Signalaufnahme wird das Prüfgut beispielsweise von zwei Lampen aus Richtung der Zeilenkamera beleuchtet. Zwischen den beiden Lampen liegt die optische Achse der Zeilenkamera. Bei dieser Anordnung kommt der Gestaltung des Hintergrundes eine wesentliche Bedeutung zu, weil der Hintergrund die Farbwertverteilung des fehlerfreien Produktes möglichst nicht erweitern sollte. Eine Erweiterung würde die Detektionsleistung senken.
Diese Forderung läßt sich nicht verwirklichen, wenn das Prüfgut auf dem Transportband liegend aufgenommen wird. Wegen Verschmutzung und Abnutzung hat das Band keine einheitliche Farbe. Zusätzlich bilden sich Schatten auf dem Transportband aus, was insgesamt zu einer wesentlichen Erweiterung der Farbwertverteilung beim Messen des fehlerfreien Prüfgutes führt. Aus diesem Grund wird das Prüfgut im Flug beobachtet.
In einer ersten Ausführungsvariante hat der Hintergrund die Farbe des Prüfgutes, was den Vorteil hat, daß der Kontrast zwischen Hintergrund und Prüfgut gering ist und daher die Farbwertverteilung des Prüfgutes durch Randeffekte am Übergang vom Hintergrund zu Prüfgut nicht wesentlich erweitert wird. Diese Ausführungsvariante liefert hinsichtlich Farb- und Ortsauflösung die besten Ergebnisse.
Der Nachteil der Verschmutzung wird vermieden, indem der Hintergrund als rotierende Rolle ausgeführt wird, welche Ablagerungen sofort wegschleudert. Der Schatten des Prüfgutes auf dem Hintergrund wird diffus und je nach Schüttungsdichte unschädlich, wenn die rotierende Rolle in einem angepaßten Abstand zum Prüfgut installiert wird. Bei großer Schüttungdichte des Prüfgutes wird eine zu starke Abdunkelung des Hintergrundes durch eine zusätzliche Beleuchtung des Hintergrundes vermieden. Alternativ kann der Hintergrund ein zylindrischer Strahler sein, der in der Farbe des Prüfgutes strahlt und von einer transparenten rotierenden Rolle umgeben ist, welche die Ablagerungen wegschleudert.
In einer zweiten Ausführungsvariante ist der Hintergrund ein dunkles Loch, was den Vorteil hat, daß sich das Prüfgut vom Hintergrund segmentieren läßt und keine Beinträchtigung durch Verschmutzung und Schattenbildung entsteht. Bei einer Segmentierung des Prüfgutes kann zum Beispiel die Form zur Trennung von Gutteilen und Ausschuß genutzt werden.
Zur Realisierung des dunklen Loches wird ein möglichst großer Behälter mit reflektionsarmen Wandungen gebaut. Die Zeilenkamera blickt durch einen Schlitz in diesen Behälter. Der Schlitz ist hinsichtlich seiner Breite an Blende und Brennweite des Kameraobjektivs sowie an den Abstand zur Schärfeebene angepaßt.
Bei der Bildaufnahme wird das Licht jedes Bildpunktes in die drei Farben rot (R), grün (G) und blau (B) zerlegt. Abhängig von dem gewählten Abtastprinzip und der Justage der Kamera werden die Farbkomponenten nicht idealerweise am gleichen Ort, sondern ortsversetzt gemessen. Bei gängigen Farbkameras liegen die Farbsensoren sogar örtlich nebeneinander, so daß die Farbsensoren hinsichtlich eines Bildpunktes unterschiedliche Ortsbereiche des Meßobjektes sehen. Bezogen auf Fig. 4 sind die Farbsensoren (R, G, B) waagerecht angeordnet, während sich das Meßobjekt von oben nach unten an dieser waagerechten Zeile vorbeibewegt. Der Hintergrund erzeugt in diesem Beispiel bei den jeweiligen Farbsensoren die Signalpegel R = 0, G = 0 und B = 0, während das Meßobjekt die Signalpegel R = 100, G = 50 und B = 20 bewirkt. In Fig. 4 mißt hier nur das Sensor-Tripel Xn, Yn die richtige Farbe des Meßobjektes. Bei allen anderen Tripeln werden Farbwerte gemessen, die mindestens einen Farbwert enthalten, der dunkler als der entsprechende Farbwert des Prüfgutes ist. So mißt zum Beispiel das Tripel Xn, Yn-1 die Pegel R = 50, G = 25 und B = 10. Um diese Störungen zu vermeiden, werden Bildpunkte, deren Farbwerte um einen einstellbaren Faktor dunkler als die des entsprechenden Nachbarpunktes sind, unterdrückt, indem die Signalpegel gespeichert werden und ein Vergleich der horizontalen und vertikalen Nachbarpunkte durchgeführt wird.
Key to the Figures Figure 1
Besetzung
density
fehlerfreies Prüfgut
fault-free examination material
Meßwert
measured value
Figure 2
Besetzung
density
Klassifikator
classifier
detektiert
detects
Ausschuß
reject
Meßwert
measured value
Figure 3
Besetzung
density
Detektion von
detection of reject
Ausschuß
Meßwert
measured value
Figure 4
Bildpunkraster
image point grid
Hintergrund
background
Prüfobjekt
examination subject

Claims (10)

  1. Verfahren zum optischen Sortieren von mit Ausschußteilen versetztem Schüttgut, wie Agrarprodukten, Arzneimittel, Erzen, etc. in einer Farbsortiermaschine, indem dieses über ein Transportband gefördert wird und sich an einem Beobachtungskopf mit einer Lichtquelle und einem in der Nähe der Lichtquelle angeordneten Produktsignalempfänger vorbeibewegt, wobei das reflektierte Licht der Bildpunkte des Prüfgutes durch verschiedene Farbfilter nebeneinanderliegender Nachweiselemente einer Zeile des Empfängers in mehrere Farbkomponenten zerlegt und das Prüfgut aufgrund der den gemessenen Intensitäten der jeweiligen Farbkomponenten entsprechenden Farbwerte sortiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Farbwerte des Produktes in mehreren ausgewählten Unterbereichen des Farbraums untersucht werden, indem in jedem Unterbereich ein Klassifikator zusammenhängende Flächen von Bildpunkten mit in den jeweiligen Unterbereich fallenden Farbwerten ermittelt und nach vorgegebenen Kriterien aus der Geometrie und der Größe dieser Detektionsflächen eine Klassifizierung durchführt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß in einem Vorlernprozeß das Prüfgut ohne Ausschußteile vermessen und dessen Farbwert-Häufigkeitsverteilung abhängig von der Farbe ermittelt wird;
    daß in einem Nachlernprozeß in einem ersten Schritt bei Verwendung von Prüfgut ohne Ausschußteile ein Farbwertbereich für gutes Prüfgut festgelegt wird, indem jeweils eine erfahrungsgemäße Schwelle über die Häufigkeitsverteilung der Farbwerte gelegt wird, wobei sich aus den Schnittpunkten zwischen der Schwelle und der Kurve der Häufigkeitsverteilung die Grenzen des Prüfgutfarbwertbereiches ergeben;
    daß in dem Nachlernprozeß bei Verwendung von Prüfgut ohne Ausschußteile farbabhängig fremdkörperverdächtige Meßwerte, die nach den Grenzen des Prüfgutfarbwertbereiches des ersten Schrittes des Nachlernprozesses irrtümlich als Ausschuß klassifiziert würden, ermittelt werden und die Größe der örtlichen Ballung dieser Meßwerte bestimmt wird; und
    daß in dem Nachlernprozeß bei Verwendung von Prüfgut ohne Ausschußteile bei Überschreiten einer vorgegebenen Größe dieser örtlichen Ballung von fremdkörperverdächtigen Meßwerten die Schwellenwertentscheidung des ersten Schrittes des Nachlernprozesses farbabhängig so geändert wird, daß für diese Meßwerte auf gutes Prüfgut entschieden wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Prüfung des mit Ausschußteilen versetzten Prüfgutes die parallel arbeitenden Klassifikatoren nur Unterbereiche des Farbraums analysieren, in denen Ausschußteile vermutet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Unterbereichen des Farbraums, in denen Ausschußteile vermutet werden, durch Vorzeigen von Ausschußteilen deren Farbwertverteilung gelernt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung des mit Ausschußteilen versetzten Prüfgutes mit einem ersten Klassifikationssystem erfolgt, während die aktuelle Häufigkeitsverteilung der Farbwerte des Prüfgutes zur Anpassung an systematische driftartige Änderungen des Prüfgutes mit einem zweiten Klassifikationssystem gemessen wird, wobei die Messung vom prüfenden ersten Klassifikator überwacht wird, damit bei der Messung keine Ausschußwerte erfaßt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich beide Klassifikationssysteme in ihrer Funktion abwechseln.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vergleich von Farbsignalen benachbarter Bildpunkte große Gradienten und diese im allgemeinen gestörten Farbwerte bei der Messung nicht berücksichtigt werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sortieren des Gutes im Flug erfolgt, wenn das Gut beispielsweise von einem Band auf ein anderes Band übersetzt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßhintergrund ein dunkles Loch ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßhintergrund als zylindrischer Strahler mit einer den Strahler umgebenden, rotierenden transparenten Rolle ausgeführt ist, wobei der Strahler Licht in einer dem Prüfgut angeglichenen Farbe aussendet.
EP94250285A 1993-12-28 1994-11-25 Verfahren zum optischen Sortieren von Schüttgut Expired - Lifetime EP0661108B1 (de)

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DE4345106A DE4345106C2 (de) 1993-12-28 1993-12-28 Verfahren zum optischen Sortieren von Schüttgut

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EP0661108A3 EP0661108A3 (de) 1997-02-12
EP0661108B1 true EP0661108B1 (de) 1999-11-03

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EP94250285A Expired - Lifetime EP0661108B1 (de) 1993-12-28 1994-11-25 Verfahren zum optischen Sortieren von Schüttgut

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BR (1) BR9405268A (de)
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