EP1005398A1 - Einrichtung zu einer merkmalsbezogenen sortierung von produkten und verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Einrichtung zu einer merkmalsbezogenen sortierung von produkten und verfahren zu deren betrieb

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EP1005398A1
EP1005398A1 EP98945211A EP98945211A EP1005398A1 EP 1005398 A1 EP1005398 A1 EP 1005398A1 EP 98945211 A EP98945211 A EP 98945211A EP 98945211 A EP98945211 A EP 98945211A EP 1005398 A1 EP1005398 A1 EP 1005398A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
product
products
separating element
zone
real
Prior art date
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Granted
Application number
EP98945211A
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English (en)
French (fr)
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EP1005398B1 (de
Inventor
Jörg LUDWIG
Andreas Osterer
Joachim Poller
Jens Schmieder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Select Ingenieurgesellschaft fur Optoelektronik Bilderkennung und Qualitatspruefung Mbh
Original Assignee
Select Ingenieurgesellschaft fur Optoelektronik Bilderkennung und Qualitatspruefung Mbh
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Publication date
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Publication of EP1005398A1 publication Critical patent/EP1005398A1/de
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Publication of EP1005398B1 publication Critical patent/EP1005398B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B07C5/361—Processing or control devices therefor, e.g. escort memory
    • B07C5/362—Separating or distributor mechanisms
    • 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
    • B07C5/3425—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour of granular material, e.g. ore particles, grain

Definitions

  • the invention relates to a device for a feature-related sorting of products, in particular small-scale agricultural products, products from the food industry or other sequential mass flows, and to a method for operating the device.
  • US Pat. No. 5,388,705 describes a device in which plastic bottles are classified as contaminated by a detection station or in some other way as defective by means of an ejector (plunger) operated with compressed air.
  • a prerequisite for this solution is a strict lateral alignment of the plastic bottles of uniform standard size between the detection station and the ejector.
  • This solution uses four reflective barriers, which are directed to the height of the bottle necks arriving serially on a belt, which only serve as position indicators and only provide a yes / no signal.
  • This teaching is not suitable for achieving the object of the present invention.
  • DE 195 32 306 AI also describes a sorting device for bottles, in which a stepper motor drives a cam disc-shaped sorting device which impulses the bottles to be sorted out with an impulse-like impact.
  • a prerequisite for the functionality of this device is the strict alignment of the bottle flow to be sorted, with all bottles having to be in the same position with respect to a constant small distance from the rejecting device.
  • a product-friendly sorting out according to different characteristics from a product stream with different sizes and quality is also not possible with this solution.
  • the closest known devices to the invention are sorting devices in the fields of agriculture and Food industry. From DE 27 23 674 AI a device is known in which a discharge plate is provided in a falling stream to be sorted crop, which is actuated by a previous detection device and can carry out a sorting in two fractions.
  • a similar sorting into two fraction streams is described in DE 27 09905 AI, in which stones in particular are to be separated from harvested material and in which a finger unit adjustable in two positions, for example, clears a way for the vertical diarrhea of stones.
  • a further improvement is brought about by an optoelectronic sorting machine, as described, for example, in DE 41 27 903.
  • the principle of these selectors is that the products to be read out are optoelectronically scanned individually, one after the other in a drop space by, for example, image converters arranged at 120 ° to one another. Products with damaged areas are identified and an incorrectly identified product is separated from the material flow by means of an air blast using suitable computer programs.
  • sorting machines work for example with potatoes with throughput rates of up to 5000 kg / h.
  • quality selection or size sorting of smaller or more sensitive products such as tomatoes, beans, peas, stone fruit, pome fruit, berries, carrots, finger tubes, carrots, onions, cereal grains, legumes, almonds, nuts, spice grains etc. or also, for example, French fries
  • these machines are not suitable in view of the throughputs required there or the sensitivity of the products.
  • the quality sorting of small-sized products is carried out according to the current state of the art in such a way that the products are placed on a conveyor belt at a distance from one another, detected there by optoelectronic image converters and at the end of the belt by appropriately controlled selection mechanisms defective products are separated from the crop flow.
  • the disadvantages of this approach are manifold. In this way, the products can overlap on the conveyor belt, so that damaged ones cannot be recognized at all. As a result of unsteady conveyor belts, defective products can be detected until they are ejected when they are recognized Experience changes in position so that they get into a different path and are therefore not discarded.
  • the invention has for its object to provide a device for a feature-related sorting of any lumpy products and a method for their operation, the very sniff, at least triple-eyed fractionation of a product stream with gentle product handling, low energy consumption, low noise emissions and high wear resistance
  • a largely automatic adjustment to the target result of the sorting is possible.
  • product parameters such as volume, speed, part contour, center of mass, damage control, deflection characteristic, angular momentum or the like should be included. be understood.
  • the essence of the invention is that products of a sequential partial product flow pass through a first approach zone, into a second zone, in which a separating element which can be rotated by means of a stepping motor is provided, which carries circumferentially equally spaced fingers and which, depending on the control, the products to be sorted in at least three more Sub-fraction flow zones transferred, wherein a real-time image tracking system is provided such that it allows the entire path of the products to be recorded through the three zones mentioned and assigned to each individual product and addressable individual product information, such as one or more parameters such as volume, speed, part contour, center of mass , Damage control, deflection characteristics, angular momentum or the like, is stored in a memory, the addresses or address ranges of which are permanently assigned to the geometric coordinates of the zones traversed by the products and to the geometric coordinates of the starting position or congruent control of the separating element with a resolution of the order of magnitude of 1 mm / address and whose access speed is at least so great that between each image stored by the image
  • the operation of the device takes place essentially in such a way that a real-time image tracking system detects each product part of the sequential partial product stream starting from the entry into the first approach zone, via a second zone which can be detected by the separating element to the third partial fraction flow zone, each product from the entry in the proximity zone is continuously recorded in a memory, the signals generated by processors and suitable programs are fed to the stepper motor in such a way that when a product part to be selected enters the second zone it drives the separating element such that a finger of the separating element is on the product part is accelerated towards The moment of product transfer is briefly braked and then immediately subjected to a defined acceleration related to the product part and placed in such a final control that the fingers of the separating element are moved to a control unit that is congruent to their starting position after product part selection has been made, regardless of the experienced direction of rotation.
  • Fig. 1 shows a training possibility of the invention
  • Fig. 2 is a possible training one used
  • FIG. 3 a a longitudinal section through a finger of a separating element according to FIG. 2 and FIG. 3 b a section along a plane X-X through a finger according to FIG. 3 a.
  • the device according to the invention with its features essential to the invention is shown schematically in its entirety.
  • the products in a channel k which has only been indicated, have already been lined up one behind the other and leave this path p, here a flight parabola, as a sequential partial stream or are forwarded in such a stream.
  • the products 51, 52, 53 shown here pass through a first zone a, referred to as the approach zone, followed by a zone b, in which a separating element 1 is provided, and, depending on the selection to be made, reach partial fraction streams cl, c2 and c3.
  • further fraction control streams can be provided.
  • Deflection characteristics are each addressed in a separate microprocessor 40 and fed from there to a main coordinate processor 4. Signals outgoing from the main coordinate processor 4 are fed to a high-speed stepping motor 2. This carries a separating element 1, which is discussed in more detail in the context of the description of the figures for FIGS. 2, 3 a and 3 b.
  • the individual product parameters which have already been detected in a feature-related manner until the separation zone b has been reached by the real-time exposure detection system 3 are available for actuating the stepping motor 2 and, in the example in FIG remains in the passage at rest position, follows the path cl, whereas in the example a cargo 52 that is too small gets into the path c2 and a rotten fruit 53 gets into the path c3 due to the influence of the separating element 1.
  • the structure which is most advantageous within the scope of the invention should first be carried out.
  • Figure 2 shows a separating element 1 in plan view.
  • Fingers 10 are arranged in a star shape, circumferentially uniformly distributed around an unspecified central part, in the example in each case by an angular offset of 72 °.
  • a higher number of fingers can also be provided, but at least three fingers 10 in the sense of the invention.
  • the fingers are also preferably provided with a covering 11 consisting of a very soft elastomer.
  • the fingers are as in 3 a and 3 b indicated in section as follows: in the interior of a finger, an outwardly tapering cavity 14 is provided, which is surrounded by a core body 13.
  • the core body 13 In order to give the core body 13 a high degree of inherent rigidity, it is made of a hard elastomer (for example 80 shore) with fibers, in particular carbon fibers, embedded therein. On this core body 13, further wrappings with increasing softness (for example 70, 60, 50, 40 Shore) are applied, of which only two wrappings 11, 12 are shown in FIGS. 3a and 3b.
  • Such a construction of the separating element 1 requires a relatively small mass and thus a low inertia, so that it has a high angular velocity and much less energy than one
  • Compressed air selection unit can be driven.
  • the resulting noise emission can be reduced to below 70 db.
  • the separation into the above-mentioned fractional streams cl, c2, c3 are described in more detail. If the fruit 51, which is referred to as ripe, healthy fruit, reaches between the fingers 10a and 10b, the stepping motor 2 receives no impulse from the main coordinate processor 4 or a controller downstream thereof, and the cargo 51 enters the fraction stream cl while the separating element remains in its initial position . If the fruit 52 already recognized as being too small in the approach zone a reaches the zone b between the fingers 10a and 10b, the stepping motor receives an acceleration pulse in the direction (counterclockwise in FIG.
  • the separating agent 1 does not need to go back into the described starting position to be spent, since it is in an identical position.
  • the selection of products 53 in the fraction control stream c3 is carried out in an analogous manner with the separating means 1 rotating in the opposite direction and requires no further explanation here. It is also easily possible within the scope of the invention, for example to separate foreign bodies from the sequential partial product stream, to impose a higher acceleration impulse to separate such a component on the separating agent 1 so that it can be separated into further partial fraction streams, so that the invention can be used not just limited to three streams.
  • the real-time image tracking system also tracks the path of the products after the separation into the individual fraction partial streams cl, c2, c3 and feeds the signals (ejection distances) obtained in this way to a memory 41.
  • These signals obtained are constantly compared with the predeterminable SoU values, which correspond to hits in the respective discharge channels or bands assigned to the fractional partial streams, which are otherwise not shown in detail.
  • output signals adapted to the setpoint are generated in the memory and the stepping motor 2 is actuated in a modified manner with regard to its acceleration application.
  • This measure is particularly important in the start-up phase of sorting a product batch and when changing between different products, since, for example, products of different masses of the same type experience different ejection distances with the same impulse.
  • this measure has the advantage, however, that no structural changes need to be made to the overall device when a product is changed.
  • the real-time Image tracking system 3 sequentieUe product streams that originate from several channels k captured simultaneously.
  • Proximity zone a is upstream or partially includes it, and which, independently of the real-time image tracking system 3, enables independent external product detection and the signals obtained are also assigned to the data of the real-time image tracking system 3 in relation to individual products and fed to the main coordinate processor 4.
  • Such a combination is sinvoU if outside product recognition is desired.
  • the task of external product detection can also be assigned to the real-time image tracking system 3 in an integrated manner, but at least two such real-time image tracking systems 3 are then to be provided, which, opposite one another, detect the products at different angles, comparable to an arrangement according to DE 196 46 753.5, and theirs supply information obtained to a common evaluation and control unit 4, 40, 41, 42.
  • the invention is not limited to the described embodiments in their entirety and in detail.
  • the separating element 3 described can also intervene, for example from above, on products lined up in fixed routes.
  • the design of the fingers 10 can also deviate from the circular design described, e.g. are flattened if, for example, products are to be sorted that are not injured or damaged on the surface by such a finger design.

Landscapes

  • Sorting Of Articles (AREA)
  • Discharge Of Articles From Conveyors (AREA)

Description

Einrichtung zu einer merkmalsbezogenen Sortierung von Produkten und Verfahren zu deren Betrieb
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zu einer merkmalsbezogenen Sortierung von Produkten, insbesondere von kleinstückigen landwirtschaftlichen Erzeugnissen, von Erzeugnissen der Lebensmittelindustrie oder anderen stückigen sequentiellen Masseströmen, als auch ein Verfahren zum Betrieb der Einrichtung.
In US-PS 5,388,705 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der eine Aussortierung von durch eine Detektionsstation als kontaminiert oder in sonstiger Art als schadhaft eingestufter Kunststoffflaschen vermittels eines mit Druckluft betriebenen Auswerfers (Stößels) erfolgt. Voraussetzung bei dieser Lösung ist eine strenge seitliche Ausrichtung der Kunststoffflaschen einheitlicher Normgröße zwischen der Detektionsstation und dem Auswerfer. Bei dieser Lösung finden vier Reflexionsüchtschranken Verwendung, die auf die Höhe der seriell auf einem Band eintreffenden Flaschenhälse gerichtet sind, welche lediglich als Positionsmelder dienen und einzig ein Ja/Nein-Signal liefern. Zur Lösung der Aufgabe vorliegender Erfindung ist diese Lehre nicht geeignet. In DE 195 32 306 AI ist ebenfalls eine Aussortiervorrichtung für Flaschen beschrieben, bei der ein Schrittmotor einen nockenscheibenartig ausgebildeten Aussortierer antreibt, welcher die auszusortierenden Flaschen mit einem impulsartigen Stoß beaufschlagt. Voraussetzung für die Funktionsfahigkeit dieser Vorrichtung ist die strenge Ausrichtung des zu sortierenden Flaschenstroms, wobei sich alle Flaschen in gleicher Lageposition befinden müssen, in bezug auf einen konstanten kleinen Abstand zum Aussortierer. Eine produktschonende Aussortierung nach verschiedenen Merkmalen aus einem in Größe und Qualität unterschiedlich zusammengesetzten Produktstromes ist mit dieser Lösung ebenfalls nicht möglich. Die der Erfindung am nächsten kommenden bekannten Einrichtungen sind Sortiereinrichtungen auf den Gebieten der Landwirtschaft und Lebensmittelindustrie. Aus DE 27 23 674 AI ist eine Einrichtung bekannt, bei der in einem Fallstrom zu sortierenden Ernteguts eine Auswerfplatte vorgesehen ist, die eine Ansteuerung durch eine vorherige Detektionseinrichtung erfahrt und so eine Sortierung in zwei Fraktionen durchfuhren kann. Eine ebensolche Sortierung in zwei Fraktionsströme beschreibt DE 27 09905 AI, bei der insbesondere Steine von Erntegut zu trennen sind und bei der eine in zwei Positionen verstellbare Fingereinheit bspw. einen Weg für den senkrechten Durchfall von Steinen freigibt. Eine weitere Verbesserung bringt ein optoelektronischer Sortierautomat, wie er bspw. in DE 41 27 903 beschrieben ist. Das Prinzip dieser Selektoren besteht darin, daß die zu verlesenden Produkte einzeln, nacheinander in einem Fallraum durch bspw. in 120° zueinander versetzt angeordnete Bildwandler optoelektronisch abgetastet werden. Produkte mit Schadstellen werden dabei erkannt und mittels geeigneter Rechenprogramme wird über einen Luftstoß ein fehlerhaft erkanntes Produkt aus dem Gutstrom abgetrennt. Diese Sortierautomaten arbeiten z.B. bei Kartoffeln mit Durchsatzraten von bis zu 5000 kg/h. Für die Qualitätsverlese- oder Gτößensortierung kleinstückigerer oder empfindlicherer Produkte, wie Tomaten, Bohnen, Erbsen, Steinost, Kernobst, Beeren, Möhren, Fingeπnöhrchen, Karotten, Zwiebeln, Getreidekörnern, Hülsenfrüchten, Mandeln, Nüssen, Gewürzkörnern etc. oder auch z.B. Pommes frites, sind diese Automaten im Hinbück auf die dort erforderüchen Durchsätze oder die Empfindüchkeit der Produkte jedoch nicht geeignet. Die Quaütätsverlesesortierung kleinstückiger Produkte, wie z.B. Kartoffelchips, Pommes frites, Linsen oder vergleichbarer kleinstückiger Erzeugnisse erfolgt nach dem gegenwärtigen Stand der Technik derart, daß die Produkte mögüchst voneinander beabstandet auf ein Transportband aufgegeben werden, dort von optoelektronischen Bildwandlern erfaßt und am Bandende durch entsprechend angesteuerte Selektionsmechanismen schadhafte Produkte aus dem Gutstrom abgetrennt werden. Die Nachteile dieser Vorgehensweise sind vielgestaltig. So können sich die Produkte auf dem Förderband überlagern, so daß schadbehaftete gar nicht erkannt werden können. Schadhaft erkannte Produkte können infolge unruhig laufender Förderbänder nach ihrer Erkennung bis zum Abwurfende eine Lageveränderung erfahren, so daß sie in eine andere Bahn geraten und Folge dessen nicht ausgesondert werden. Den Bildwandlern abgewandte Produktteile, nämüch solche Oberflächen, die auf dem Förderband aufliegen, können überhaupt nicht erfaßt werden. Diese Nachteile werden durch eine Lösung nach DE 196 46 753.5 beseitigt, welche ebenfaUs vermittels einer Druckluftdüseneinheit, als derzeit bekanntem schonendsten Selektiereinheit, ledigüch eine Selektion des Produktstroms in zwei Fraktionen, nämüch einen Gut- und einen Mangelstrom vornehmen kann. Neben dem recht hohen Aufwand, der für die Steuerung der Druckluftdüseneinheiten betrieben werden muß, wirkt die mit ihnen erreichbare Impulsfolge begrenzend auf den erzielbaren Gesamtdurchsatz zu sortierender Produkte. Auch ist bei dieser Auswurflösung der Energieaufwand nicht unerhebüch und die Lärmemission kann bis an 90 db heranreichen.
Der Erfindung üegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu einer merkmalsbezogenen Sortierung von beliebigen stückigen Produkten und ein Verfahren zu deren Betrieb anzugeben, die eine sehr schneüe, zumindest dreikanaüge Fraktionierung eines Produktstroms bei gleichzeitig schonender Produktbehandlung, niedrigem Energieverbrauch, niedriger Lärmemission und hoher Verschleißfestigkeit eπnögüchen und beim Wechsel von zu sortierenden Produkten, bspw. zwischen Möhren, Zwiebeln, Schrauben, Plastteilen, eine weitestgehend selbsttätige Anpassung an das Sollergebnis der Sortierung ermögücht.
Wenn im Rahmen der Erfindung von einer merkmalsbezogenen Sortierung gesprochen wird, sollen darunter Produktparameter, wie Volumen, Geschwindigkeit, Teilekontur, Massemittelpunkt, SchadsteUen, Ablenkcharakteristik, Drehimpuls o.a. verstanden werden.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß Produkte eines sequentiellen Produktteilstromes eine erste Annäherungszone durchlaufen, in eine zweite Zone gelangen, in der ein vermittels eines Schrittmotors in Drehbewegungen versetzbares Trennelement vorgesehen ist, welches umfangsmäßig gleichbeabstandete Finger trägt und welches je nach Ansteuerung die zu sortierenden Produkte in mindestens drei weitere Teilfraktionsstromzonen überführt, wobei ein Echtzeit- Bildverfolgungssystem derart vorgesehen ist, daß es den gesamten Weg der Produkte durch die genannten drei Zonen zu erfassen gestattet und jedem Einzelprodukt zuorden- und adressierbar Einzelproduktinformationen, wie einem oder mehrere Parameter, wie Volumen, Geschwindigkeit, Teilekontur, Massemittelpunkt, SchadsteUen, Ablenkcharakteristik, Drehimpuls o.a., in einem Speicher ablegt, dessen Adressen bzw. Adressenbereiche eine feste Zuordnung zu den geometrischen Koordinaten der von den Produkten durchlaufenen Zonen und zu den geometrischen Koordinaten der Ausgangsstellung bzw. deckungsgleichen Steüung des Trennelementes mit einer Auflösung in der Größenordnung von 1 mm/Adresse haben und dessen Zugriffsgeschwindigkeit mindestens so groß ist, daß zwischen jedem vom Bildverfolgungssystem gespeicherten Bild durch mehrere Prozessoren auf verschiedene Adressen gleichzeitig parallel oder zeitmultiplex nacheinander ein Lesezugriff auf die Einzelproduktinformationen erfolgen kann und diese Prozessoren mittels geeigneter Programme Steuersignale erzeugen, die dem das Trennelement antreibenden Schrittmotor die erforderhche Weg-Zeit-Funktion vorgeben, damit das betreffende Produkt zum richtigen Zeitpunkt und mit der erforderüchen Drehrichtung und Beschleunigung herausgetrennt wird, wobei der Schrittmotor über einen Winkelgeber mit einer Auflösung in der Größenordnung von 0,5 Grad verfugt, dessen Koordinatensignale den steuernden Prozessoren die Momentanwerte des steuernden Schrittmotors für Winkelposition, Drehrichtung, Geschwindigkeit und Beschleunigung mitteilen. Der Betrieb der Einrichtung erfolgt dabei im wesentüchen derart, daß von einem Echtzeit-Bildverfolgungssystem ein jedes Produktteil des sequentiellen Produktteilstrom beginnend vom Eintritt in die erste Annäherungszone, über eine vom Trennelement erfaßbare zweite Zone bis hin in die dritte Teilfraktionsstromzone erfaßt wird, jedes Produkt ab Eintritt in die Annäherungszone merkmalsbezogen in einem Speicher fortlaufend erfaßt wird, dessen mittels Prozessoren und geeigneter Pgrogramme erzeugten Signale dem Schrittmotor derart zugeführt werden, daß dieser beim Eintritt eines zu selektierenden Produktteils in die zweite Zone das Trennelement so ansteuert, daß ein Finger des Trennelements auf das Produktteil hin beschleunigt wird, im Moment der Produktteüberührung kurzzeitig abgebremst und unmittelbar anschüeßend mit einer produktteilbezogenen definierten Beschleunigung beaufschlagt und in eine solche EndsteUung verbracht wird, daß die Finger des Trennelements nach erfolgter Produktteilselektion, unabhängig von der erfahrenen Rotationsrichtung, in eine zur ihrer Ausgangslage deckungsgleichen SteUung verbracht werden.
Die Erfindung soü nachstehend anhand detailüerterer, schematischer Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausbildungsmögüchkeit der erfindungsgemäßen
Einrichtung mit ihren wesentüchen Einzelkomponenten, Fig. 2 eine mögüche Ausbildung eines zum Einsatz gelangenden
Trennelements, Fig. 3 a einen Längsschnitt durch einen Finger eines Trennelements nach Fig. 2 und Fig. 3b einen Schnitt entlang einer ebene X-X durch einen Finger nach Fig. 3 a.
In Figur 1 ist die erfindungsgemäße Einrichtung mit ihren erfindungswesentüchen Merkmalen in ihrer Gesamtheit schematisch dargesteüt. Im Beispiel soüen die Produkte in einem nur angedeuteten Kanal k bereits eine hintereinanderliegende Aufreihung erfahren haben und diesen auf einem Weg p, hier einer Flugparabel, als sequentieller Teilstrom verlassen bzw. in einem solchen Strom weitergeleitet werden. Dabei durchlaufen die hier dargestellten Produkte 51, 52, 53 eine erste, als Annäherungszone bezeichnete Zone a, daran anschüeßend eine Zone b, in der ein Trennelement 1 vorgesehen ist, und gelangen, je nach vorzunehmender Selektion, in Fraktionsteilströme cl, c2 und c3. Je nach Selektionsvorgabe können weitere Fraktionsteüströme vorgesehen sein. Der gesamte Weg der Produkte 51, 52, 53 durch die Zonen a bis ex als auch merkmalsbezogene Produktparameter, wie Teilegröße, Annäherungsgeschwindigkeit an die Zone b, Teilekontur, Massemittelpunkt, ggf. der Drehimpuls eines Produktteüs u.a.m., wird durch ein diesen Weg erfassendes Echtzeit-Bilderfassungssystem 3 erfaßt. Für ein solches Echtzeit-Büderfassungssystem 3 kommt eine Hochgeschwindigkeitskamera, bekannt als sogenannte Smart-Kamera mit im Bildwandler bereits integrierten Pre-Prozessoren, die bereits in der Lage sind, bspw. den Flächenmittelpunkt eines Einzelprodukts neben den reinen Bilddaten zu berechnen und diese Koordinaten für die weitere Prozeßsteuerung bereitszusteUen, in Betracht, die zumindest eine Auflösung von 230 Büdern/sec (bis zu theoretisch 2000 Bildern/sec) gewährleistet. Die Signale des Echtzeit-Bilderfassungssystems 3 werden den einzelnen Produkten zugeordnet. Die jeweiügen Einzelproduktinformationen, wie Volumen, Geschwindigkeit, Teüekontur, Massemittelpunkt, Schadstellen, Drehimpuls,
Ablenkcharakteristik werden in je einem separaten Mikroprozessor 40 adressiert abgelegt und von dort einem Hauptkoordinatenprozessor 4 zugeführt. Vom Hauptkoordinatenprozessor 4 abgehende Signale werden einem Hochgeschwindigkeitsschrittmotor 2 zugeführt. Dieser trägt ein Trennelement 1 , auf das im Rahmen der Figurenbeschreibung zu den Figuren 2, 3 a und 3b näher eingegangen wird. Die bis zum Erreichen der Trennzone b durch das Echtzeit-Büderfassungssystem 3 bereits merkmalsbezogen erfaßten Einzelproduktparameter stehen zu Ansteuerung des Schrittmotors 2 zur Verfügung und bewirken im Beispiel der Figur 1, daß bspw. eine reife, gesunde Frucht 51, vom Trennelement 1 unbeeinflußt, da dieses in Durchlaßruhestellung verharrt, den Weg cl verfolgt, wohingegen im Beispiel eine zu kleine Fracht 52 in den Weg c2 und eine faule Frucht 53 in den Weg c3 durch den Einfluß des Trennelements 1 gelangt. Um die Wirkungsweise des Trennelementes 1 näher zu beschreiben, soll zunächst sein im Rahmen der Erfindung vorteilhaftester Aufbau ausgeführt werden.
Figur 2 zeigt ein Trennelement 1 in Draufsicht. Um ein nicht näher bezeichnetes Mittenteil sind sternförmig, umfangsmäßig gleichverteilt Finger 10 angeordnet, im Beispiel jeweils um einen Winkelversatz von 72°. Auch kann in Abhängigkeit von der Sortiergutgröße eine höhere Fingeranzahl vorgesehen sein, mindestens soüen im Sinne der Erfindung jedoch drei Finger 10 vorhanden sein. In Abhängigkeit der zu sortierenden Produkte, bspw. empfindüche Früchte, sind die Finger äußerüch vorzugsweise mit einer UmhüUung 11, bestehend aus einem sehr weichen Elastomer versehen. Insbesondere sind die Finger, wie in den Figuren 3 a und 3b im Schnitt angedeutet wie folgt aufgebaut: im Inneren eines Fingers ist ein sich nach außen konisch verjüngender Hohlraum 14 vorgesehen, der von einem Kemkörper 13 umfaßt ist. Um dem Kernkörper 13 eine hohe Eigensteifigkeit zu verleihen, ist er aus einem harten Elastomer (bspw. 80 Shore) dem Fasern, insbesondere Kohlefasern, eingelagert sind, gefertigt. Auf diesen Kernkörper 13 sind weitere UmhüUungen mit nach außen zunehmender Weichheit (bspw. 70, 60, 50, 40 Shore) aufgebracht, von denen in den Figuren 3a und 3b ledigüch zwei UmhüUungen 11, 12 dargesteUt sind. Ein solcher Aufbau des Trennelements 1 bedingt eine relativ geringe Masse und damit geringe Trägheit, so daß es mit großer Winkelgeschwindigkeit und wesentlich geringerem Energieaufwand, als eine
Druckluftselektionseinheit antreibbar ist. Die entstehende Lärmemission läßt sich auf unter 70 db senken. Am Beispiel von Fig. 2 soU die Trennung in die genannten Fraktionsteilströme cl, c2, c3 näher beschrieben werden. Gelangt die oben als reife, gesunde Frucht bezeichnete Frucht 51 zwischen die Finger 10a und 10b, erhält der Schrittmotor 2 keinen Impuls vom Hauptkoordinatenprozessor 4 bzw. einer diesem nachgeordneten Steuerung und die Fracht 51 gelangt in den Fraktionsstrom cl, während das Trennelement in seiner Ausgangslage verbleibt. Gelangt die bereits in der Annäherungszone a als zu klein erkannte Frucht 52 in die Zone b zwischen die Finger 10a und 10b, erhält der Schrittmotor einen Beschleunigungsimpuls in Richtung (in Fig. 2 entgegen dem Uhrzeiger) der Frucht 52 soweit, bis der Finger 10a die Oberfläche der Fracht gerade berührt, wird in diesem Moment kurzzeitig abgebremst, um unmittelbar anschließend, wenn sich der Massemittelpunkt der Frucht 52 in Höhe der Mittenlängsachse des Fingers 10a befindet, eine definierte Beschleunigung in gleicher Richtung aufgeprägt zu bekommen, wodurch die Fracht 52 in den Fraktionsstrom c2 ausgeworfen wird. Nach erfolgtem Auswurf bewirkt die Ansteuerung des Trennmittels 1 durch einen weiteren Impuls eine weitere Verdrehung in gleicher Richtung, so daß der Finger 10a die bisherige Lage des Fingers 10b einnimmt, wodurch die Gesamtlage des Trennmittels 1 deckungsgleich zur beschriebenen Ausgangslage ist. Käme nun anschüeßend wieder eine Fracht, die in den Fraktionsteilstrom c2 zu verbringen wäre, braucht das Trennmittel 1 nicht wieder in die beschriebene Ausgangslage verbracht zu werden, da es sich in einer identischen Lage befindet. Dies hat den wesentüchen Vorteü, daß eine Verdoppelung der Sortiergeschwindigkeit gegenüber einfachen impulsförmig arbeitenden Trennmechanismen erreicht wird. Die Selektion von Produkten 53 in den Fraktionsteüstrom c3 erfolgt in analoger Weise mit entgegengesetztem Drehsinn des Trennmittels 1 und bedarf hier keiner weiteren Erläuterung. Auch ist es im Rahmen der Erfindung leicht mögüch, bspw. zur Aussonderung von Fremdkörpern aus dem sequentieUen Produktteilstrom, einen höheren Beschleunigungsimpuls zur Ausonderung eines derartigen Bestandteils dem Trennmittel 1 aufzuerlegen, so daß eine Aussonderung in weiter abüegende Fraktionsteilströme erfolgen kann, so daß die Erfindung sich nicht nur auf drei Teüströme beschränkt. Wesentüch im Rahmen der Erfindung ist, daß das Echtzeit-Bildverfolgungssystem auch den Weg der Produkte nach der Auftrennung in die einzelnen Fraktionsteilströme cl, c2, c3 verfolgt und die hierbei gewonnenen Signale (Auswurfweiten) einem Speicher 41 zufuhrt. Diese gewonnen Signale werden ständig mit den vorgebbaren SoUwerten, die Treffern in die jeweüigen, den Fraktionsteilströmen zugeordneten, im übrigen nicht näher dargesteüten Abführkanälen oder -bändem entsprechen, verghchen. Vermittels einer Logikstufe 42 werden im Speicher dem Sollwert angepaßte Ausgangssignale erzeugt und der Schrittmotor 2 bzgl. seiner Beschleunigungsbeaufschlagung verändert angesteuert. Diese Maßnahme ist insbesondere in der Anlaufphase der Sortierung einer Produktcharge und beim Wechsel zwischen verschiedenen Produkten von Bedeutung, da bspw. massegleiche Produkte unterschiedlicher Art bei identischem Impuls unterschiedliche Auswurfweiten erfahren. Insbesondere birgt diese Maßnahme jedoch den Vorteil in sich, daß keine bauüchen Veränderungen an der Gesamteinrichtung bei einem Produktwechsel vorgenommen werden brauchen.
Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, zwecks optimaler
Anpassung an das jeweilige Sortiergut einen austauschbaren Satz unterschiedlich fingerbesetzter und/oder unterschiedlich umhüllter Finger vorzusehen. Ebenso üegt es im Rahmen der Erfindung, daß das Echtzeit- Bildverfolgungssystem 3 sequentieUe Produktströme, die von mehreren Kanälen k ausgehen gleichzeitig erfaßt.
Auch üegt es im Rahmen der Erfindung, beidseitig zum Weg p der Produkte 51, 52, 53 eine, an sich bekannte, deshalb hier nicht weiter ausgeführte und in Fig. 1 nur strichliniert angedeutete mit mehreren optoelektronischen Bildwandlern ausgestattete Meßkammer 6 vorzusehen, die der ersten Annäherungszone a vorgelagert ist oder diese teilweise beinhaltet, und welche unabhängig vom Echtzeit- Bildverfolgungssystem 3 eine eigenständige aüseitige Produkterfassung ermögücht und die gewonnenen Signale ebenfaUs, den Daten des Echtzeit-Bildverfolgungssystems 3 einzelproduktbezogen zugeordnet und dem Hauptkoordinatenprozessor 4 zuführt. Eine solche Kombination ist dann sinvoU, wenn eine aUseitige Produkterkennung gewünscht ist. Die Aufgabe der aUseitigen Produkterkennung kann auch dem Echtzeit- Büdverfolgungssystems 3 integriert zugeordnet sein, wobei dann jedoch wenigstens zwei solcher Echtzeit-Bildverfolgungssysteme 3 vorzusehen sind, die einander gegenüberstehend die Produkte unter unterschiedlichen Winkeln, vergleichbar einer Anordnung nach DE 196 46 753.5, erfassen und ihre gewonnenen Informationen einer gemeinsamen Auswerte- und Steuereinheit 4, 40, 41, 42 zuführen.
Weiterhin ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausfuhrungsformen in ihrer Gesamtheit und im Detail beschränkt. So kann das beschriebene Trennelement 3 in Abhängigkeit von den zu sortierenden Produkten und den vorgebbaren Sortierkriterien auch bspw. von oben auf in festen Leitwegen geführte, aufgereihte Produkte eingreifen. Ebenso kann die Gestaltung der Finger 10 auch abweichend von der beschriebenen kreisrunden Ausführung z.B. abgeflacht ausgeführt erfolgen, wenn bspw. Produkte zu sortieren sind, die durch eine solche Fingergestaltung keine Verletzungen oder Obeflächenbeschädigungen erfahren.
Durch die Erfindung ist eine Einrichtung geschaffen worden, die bei entsprechender Betriebsweise mit hoher Geschwindigkeit und Treffergenauigkeit eine produktschonende Sortierung bei niedrigem
Energieaufwand, hoher Verschleißfestigkeit und vergleichbar niedrigen Kosten ermögücht. Mit der beschriebenen Lösung sind Sortierungen für beüebige Teüegrößen in Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Trennelementes, insbesondere von der Anzahl der Finger, mögüch. Im spezieUen Beispiel, fünf Finger in 72 Grad Anordnung, sind bei Teilegrößen von 35 ... 150 mm Teilesequenzen von mindestens fünfzig Teilen/sec sortierbar. Für die Produktarten Kartoffeln, Tomaten oder Gurken sind damit Durchsatzraten im Bereich von 6000 ... 9000 kg/h erreichbar.
AUe in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargesteUten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beüebiger Kombination miteinander erfindungswesentüch sein.
Bezugszeichenüste
1 Trennelement
10, 10a , 10b Finger des Trennelementes 1
11, 12 elastomere UmhüUungen
13 Kernkörper
14 Hohlraum
2 Schrittmotor
3 Echtzeit-Bildverfolgungssystem
4 Hauptkoordinatenprozessor
40 Mikroprozessoren bzw. Adressbereiche
41 Speicher
42 Logikstufe
51, 52, 53 Produkte k Kanal a erste Annäherangszone b zweite Zone (Trennzone) cl, c2, c3 Fraktionsteüstromzonen
P Weg (Flugparabel)

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zu einer merkmalsbezogenen Sortierung von Produkten, bestehend aus wenigstens einem Kanal (k), den die zu sortierenden
Produkte einzeln nacheinander passieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Produkte (51, 52, 53) eine erste Annäherungszone (a) durchlaufen, in eine zweite Zone (b) gelangen, in der ein vermittels eines Schrittmotors (2) in Drehbewegungen versetzbares Trennelement (1) vorgesehen ist, welches umfangsmäßig gleichbeabstandete Finger (10) trägt und welches je nach Ansteuerung die zu sortierenden Produkte (51, 52, 53) in mindestens drei weitere Zonen (cl, c2, c3) überfuhrt, wobei ein Echtzeit-Büdverfolgungssystem (3) derart vorgesehen ist, daß es den gesamten Weg der Produkte (51, 52, 53) durch die Zonen (a; b; cl, c2, c3) zu erfassen gestattet und jedem Einzelprodukt (51,
52, 53) zuorden- und adressierbar Einzelproduktinformationen, wie einem oder mehrere Parameter, wie Volumen, Geschwindigkeit, Teüekontur, Massemittelpunkt, SchadsteUen, Ablenkcharakteristik, Drehimpuls o.a., in einzelnen Mikroprozessoren bzw. Adressbereichen (40) ablegt und einem Hauptkoordinatenprozessor (4) zuführt, dessen
Ausgangssignale den Schrittmotor (2) und damit das Trennelement (1) mit einzelproduktbezogener unterschiedlicher Drehrichtung und Beschleunigung ansteuern.
2. Einrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig zum einem Weg (p) der Produkte (51, 52, 53) eine mit mehreren optoelektronischen Bildwandlern ausgestattete Meßkammer (6) vorgesehen ist, die der ersten Annäherungszone (a) vorgelagert ist oder diese teüweise beinhaltet, und welche unabhängig vom Echtzeit- Büdverfolgungssystem (3) eine eigenständige aüseitige
Produkterfassung ermögücht und die gewonnenen Signale ebenfaUs, den Daten des Echtzeit-Büdverfolgungssystems (3) einzelproduktbezogen zugeordnet, dem Hauptkoordinatenprozessor (4) zufuhrt.
3. Einrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Trennelement (1), sternförmig verteüt, wenigstens drei Finger (10) zugeordnet sind.
4. Einrichtung nach Ansprach 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Trennelement (1) bevorzugt fünf, jeweüs um 72° versetzte Finger (10) zugeordnet sind.
5. Einrichtung nach Ansprach 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Fingern (10) des Trennelementes (1) ein Kernkörper (13) hoher
Eigensteifigkeit gegeben ist, der mit wenigstens einer elastomeren UmhüUung (11) versehen ist.
6. Einrichtung nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernkörper (13) durch einen sich vom Zentrum des Trennelements (1) nach außen hin verjüngenden Konus gebildet ist, der aus einem harten Elastomer mit Fasereinlagerung, insbesondere Kohlefasereinlagerung, gefertigt ist.
7. Einrichtung nach Ansprach 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere UmhüUung des Kernkörpers (13) durch mehrere aufeinander aufgebrachte EinzelumhüUungen (12, 11) gebüdet ist, deren jeweiüge Weichheit nach außen hin zunimmt.
8. Einrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Echtzeit-Büdverfolgungssystem (3) durch eine
Hochgeschwindigkeitskamera mit einer Auflösung von wenigstens 230 Bildern/sec gebüdet ist.
9. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Echtzeit- Büdverfolgungssystem ein jedes Produktteil (51, 52, 53) eines sequentieUen Produktteüstrom beginnend ab Eintritt in eine Annäherungszone (a), über eine von einem Trennelement (1) erfaßbare zweite Zone (b) bis hin in eine dritte Teilfraktionsstromzone (cl, c2, c3) erfaßt wird, jedes Produkt beim Eintritt in die Annäherungszone (a) merkmalsbezogen in einem Mikroprozessor bzw. Adressbereichen (40) abgelegt und einem Hauptkoordinatenprozessor (4) zugeführt wird, dessen Signale einem Schrittmotor (2) derart zugeführt werden, daß dieser beim Eintritt eines zu selektierenden Produktteüs in die zweite Zone (b) ein Trennelement (1) so ansteuert, daß ein Finger (10) des Trennelements (1) auf das Produktteü (52; 53) hin beschleunigt wird, im Moment der Produktteüberührung kurzzeitig abgebremst und unmittelbar anschüeßend mit einer produktteilbezogenen definierten Beschleunigung beaufschlagt und in eine solche EndsteUung verbracht wird, daß die Finger (10) des Trennelements (1) nach erfolgter Produktteüselektion, unabhängig von der erfahrenen Rotationsrichtung, in eine zur ihrer Ausgangslage deckungsgleichen SteUung verbracht werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ergebnisse von Produktteüselektionen, insbesondere masse- oder volumenbezogene, in der dritten Zone (c2, c3) ermittelte Auswurfweiten, zumindest in der Anlaufphase oder bei
Produktwechsel, vom Echtzeit-Büdverfolgungssystem (3) erfaßt und in einem weiteren Speicher (41) abgelegt werden und bei Nichterfüllung eines vorgebbaren Sollwertes in einer weiteren Logikstufe (42) eine Korrektur derart erfahren, daß die vom Hauptkoordinatenprozessor (4) zur Ansteuerung des Schrittmotors (2) abgehenden Signale solange verändert werden, bis der einzelproduktteilbezogene SoUwert erreicht wird.
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