ES2407086T3 - Procedure for the identification, classification and ordering of articles, objects and materials, as well as a recognition system for performing this procedure - Google Patents
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Classifications
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Abstract
Procedimiento para la identificación, clasificación y ordenación de artículos, objetos y materiales, en el que en unaetapa de procedimiento se determinan y registran los datos espectrales, tales como el color, propiedades químicas,y datos espaciales, tales como la forma, el tamaño, la posición y/o la estructura de artículos, objetos y materialesmovidos o que se mueven con respecto a la unidad de medición en las dos dimensiones planas con resoluciónespacial alta y resolución espectral completa en tiempo real, y los artículos, objetos y materiales así registrados seclasifican y a continuación se ordenan por medio de estos datos en tiempo real y en el que los artículoscorrespondientes a un criterio de ordenación se retiran del ciclo de procedimiento por medio de un dispositivo deordenación, preferentemente por medio de una corriente de aire controlable, sin interrupción del proceso global,caracterizado por que un sistema de reconocimiento, que consiste en una unidad de detección (2) para ladeterminación simultánea de datos de imagen y espectrales resueltos espaciales en tiempo real, que está situadapor encima de los artículos a ordenar, distribuidos sobre un equipo de transporte, preferiblemente una cintatransportadora (4), y se usa una con unidad de evaluación (3) unida con esta unidad para la evaluación de los datosde imagen multiespectrales determinados, y por que como unidad de detección se usa un espectrógrafo generadorde imágenes (10) en combinación con una unidad de recepción (12), mediante lo cual se representan líneas, quediscurren en transversal a la dirección del movimiento relativo entre el artículo, objeto o material observado y launidad de detección, con ayuda de una óptica adecuada, coordinada espectralmente (8) y se suministran a través deuna ranura de entrada (9) al espectrógrafo generador de imágenes (10), que está equipado con un elemento dedispersión de longitud de onda, preferentemente una rejilla de transmisión (11), para la extracción de la informaciónespectral a partir de un rayo de luz, de modo que en el lado de salida del espectrógrafo, manteniendo la informaciónespacial de la línea representada, se descomponen espectralmente los rayos de luz de las líneas representadas y serepresentan sobre la unidad de recepción (12).Procedure for the identification, classification and arrangement of articles, objects and materials, in which a spectral data, such as color, chemical properties, and spatial data, such as shape, size, are determined and recorded in a procedural stage. the position and / or structure of items, objects and materials that are moved or move with respect to the unit of measurement in the two flat dimensions with high spatial resolution and full spectral resolution in real time, and the articles, objects and materials thus recorded are classified and then they are ordered by means of these data in real time and in which the articles corresponding to an ordering criterion are removed from the process cycle by means of a sorting device, preferably by means of a controllable air stream, without interruption of the process global, characterized in that a recognition system, consisting of a unit of d etection (2) for the simultaneous determination of spatially resolved spatial image and spectral data in real time, which is placed above the items to be ordered, distributed on a transport equipment, preferably a conveyor belt (4), and one with a unit of evaluation (3) together with this unit for the evaluation of the determined multispectral image data, and why as a detection unit an image generating spectrograph (10) is used in combination with a reception unit (12), by which they are represented lines, which run transversely to the direction of the relative movement between the observed article, object or material and the detection unit, with the aid of a suitable optics, spectrally coordinated (8) and are supplied through an input slot (9) to the spectrograph Image generator (10), which is equipped with a wavelength dispersion element, preferably a transmission grid ion (11), for the extraction of the spectral information from a beam of light, so that on the output side of the spectrograph, maintaining the spatial information of the represented line, the light rays of the represented lines are spectrally decomposed and they are represented on the receiving unit (12).
Description
Procedimiento para la identificación, clasificación y ordenación de artículos, objetos y materiales, así como un sistema de reconocimiento para la realización de este procedimiento Procedure for the identification, classification and ordering of articles, objects and materials, as well as a recognition system for performing this procedure
La invención se refiere a un procedimiento para la identificación, clasificación y ordenación de artículos, objetos y materiales, en el que en una etapa de procedimiento se determinan y registran los datos espectrales, tales como color, propiedades químicas, y datos espaciales, tales como la forma, el tamaño, la posición y/o la estructura de artículos, objetos y materiales movidos o que se mueven con respecto a la unidad de medición en las dos dimensiones planas con resolución espacial alta y resolución espectral completa en tiempo real, y se clasifican los artículos, objetos y materiales así registrados y a continuación se ordenan por medio de estos datos en tiempo real, y en el que los artículos correspondientes a un criterio de ordenación se retiran del ciclo de procedimiento por medio de un dispositivo de ordenación, preferentemente por medio de una corriente de aire controlable, sin interrupción del proceso global. La invención se refiere además a una disposición para la realización de este procedimiento. The invention relates to a method for the identification, classification and arrangement of articles, objects and materials, in which at one stage of the procedure the spectral data, such as color, chemical properties, and spatial data, such as, are determined and recorded. the shape, size, position and / or structure of items, objects and materials moved or moving with respect to the unit of measurement in the two flat dimensions with high spatial resolution and full spectral resolution in real time, and they classify the articles, objects and materials so registered and then they are sorted by means of these data in real time, and in which the articles corresponding to a sorting criterion are removed from the procedure cycle by means of a sorting device, preferably by medium of a controllable air stream, without interruption of the overall process. The invention further relates to an arrangement for performing this procedure.
En una serie de procesos industriales, procedimientos para la identificación o clasificación de artículos, objetos y materiales son un instrumento importante para el control o el mando del proceso. In a series of industrial processes, procedures for the identification or classification of articles, objects and materials are an important instrument for the control or control of the process.
Así, de acuerdo con el documento DE-A1 19751862 se indica un procedimiento de ordenación automatizado, en el que la identificación de los artículos a ordenar se lleva a cabo con análisis de datos espectrales. Dependiendo del control del dispositivo de exploración conectado aguas arriba del espectrómetro durante el proceso de identificación se determinan los datos espectrales para una cantidad predeterminada de artículos a ordenar y para la clasificación posterior se transmiten a una unidad de cálculo. Este procedimiento es costoso desde el punto de vista de la técnica de los aparatos, dado que un sistema de reconocimiento de este tipo consiste en tres subsistemas, en concreto en un sistema de análisis de imágenes, un dispositivo de exploración y un espectrómetro NIR (infrarrojo cercano). Thus, according to document DE-A1 19751862 an automated sorting procedure is indicated, in which the identification of the items to be ordered is carried out with spectral data analysis. Depending on the control of the scanning device connected upstream of the spectrometer during the identification process, the spectral data is determined for a predetermined number of items to be ordered and for subsequent classification they are transmitted to a calculation unit. This procedure is expensive from the point of view of the apparatus technique, since such a recognition system consists of three subsystems, in particular an image analysis system, a scanning device and an NIR (infrared) spectrometer. near).
Un método conocido adicional para la clasificación de artículos, objetos y materiales es la medición de propiedades espectrales en un objeto de medición o en uno o varios intervalos de longitudes de onda ópticos y la evaluación de los patrones de absorción, de emisión o de reflexión espectrales así obtenidos. No obstante, estos procedimientos presuponen que el sitio de medición es representativo de todo el objeto de medición. Cuando esto no está garantizado, por ejemplo cuando existe la posibilidad de que el objeto esté contaminado o cubierto por otros materiales, no es homogéneo, o cuando los objetos de medición presentan una estructura superficial relevante, que se registrará, entonces estos métodos son insuficiente. Para tales casos es necesario el uso de sistemas con los que pueda registrarse con resolución espacial la información espectral necesaria. An additional known method for the classification of articles, objects and materials is the measurement of spectral properties in a measurement object or in one or several intervals of optical wavelengths and the evaluation of spectral absorption, emission or reflection patterns so obtained. However, these procedures presuppose that the measurement site is representative of the entire measurement object. When this is not guaranteed, for example when there is a possibility that the object is contaminated or covered by other materials, it is not homogeneous, or when the measurement objects have a relevant surface structure, which will be recorded, then these methods are insufficient. For such cases it is necessary to use systems with which the necessary spectral information can be registered with spatial resolution.
Se conoce usar en este campo sistemas de filtro, utilizándose opcionalmente filtros discretos durante la observación de menos longitudes de onda seleccionadas o registrándose mediante el uso de filtros ópticos ajustables una imagen multiespectral, en combinación con una unidad de recepción, habitualmente una cámara. Un sistema de este tipo con el uso de filtros ópticos sintonizables acústicamente se describe en el documento US-A-5.216.484. La limitación en el caso del uso de sistemas de filtro con más de una longitud de onda observada es que el objeto de medición no debe moverse durante la duración de la medición con respecto al dispositivo de medición. En caso de producirse un movimiento relativo se obtienen una serie de imágenes que son las representaciones individuales del objeto de medición a las longitudes de onda individuales, pero en diferentes posiciones, mediante lo cual no puede obtenerse ninguna representación completa de un objeto de medición. Mediante esta limitación puede no cumplirse el requisito de la medición con alta resolución en las dos dimensiones planas y en tiempo real sin interrupción del proceso de sistemas de este tipo. It is known to use filter systems in this field, optionally using discrete filters during the observation of less selected wavelengths or by registering with the use of adjustable optical filters a multispectral image, in combination with a reception unit, usually a camera. Such a system with the use of acoustically tunable optical filters is described in US-A-5,216,484. The limitation in the case of the use of filter systems with more than one observed wavelength is that the measurement object must not move during the duration of the measurement with respect to the measuring device. In the case of relative movement, a series of images are obtained which are the individual representations of the measurement object at individual wavelengths, but in different positions, whereby no complete representation of a measurement object can be obtained. Through this limitation, the requirement of high resolution measurement in both flat dimensions and in real time may not be fulfilled without interruption of the process of such systems.
Por el documento WO-A-01/67073 se conoce un procedimiento para el control de calidad de fruta, usándose como método de análisis la espectroscopía de infrarrojo cercano. No obstante, este método está limitado al campo parcial del objeto de análisis, de modo que del objeto de análisis sólo pueden determinarse datos de espectroscopía por secciones. En este caso la invención pone remedio. From WO-A-01/67073 a process for the quality control of fruit is known, using near infrared spectroscopy as the method of analysis. However, this method is limited to the partial field of the analysis object, so that only spectroscopy data per section can be determined from the analysis object. In this case the invention remedies.
Por lo tanto, es objetivo de la presente invención eliminar las desventajas de los procedimientos conocidos anteriormente por el estado de la técnica para la identificación y clasificación de artículos, objetos y materiales, debiendo garantizarse al mismo tiempo un mando del procedimiento sencillo. Therefore, it is the objective of the present invention to eliminate the disadvantages of the processes known previously by the state of the art for the identification and classification of articles, objects and materials, while at the same time ensuring a simple process control.
De acuerdo con la invención se propone un procedimiento del tipo mencionado al principio, que se caracteriza por que un sistema de reconocimiento, que consiste en una unidad de detección para la determinación simultánea de datos de imagen y espectrales resueltos espaciales en tiempo real, que está situada por encima de los artículos a ordenar, distribuidos sobre un equipo de transporte, preferiblemente una cinta transportadora, y se usa una unidad de evaluación unida con esta unidad para la evaluación de los datos de imagen multiespectrales determinados, y por que como unidad de detección se usa un espectrógrafo generador de imágenes en combinación con una unidad de recepción, mediante lo cual se representan líneas, que discurren en transversal a la dirección del movimiento relativo entre el artículo, objeto o material observado y la unidad de detección, con ayuda de una óptica adecuada, coordinada espectralmente y se suministran a través de una ranura de entrada al espectrógrafo generador de imágenes, que está equipado con un elemento de dispersión de longitud de onda, preferentemente una rejilla de transmisión, para la extracción de la información espectral a partir de un rayo de luz, de modo que en el lado de salida del espectrógrafo manteniendo la información espacial de la línea representada se descomponen espectralmente los rayos de luz de las líneas representadas y se representan sobre la unidad de recepción. In accordance with the invention, a method of the type mentioned at the beginning is proposed, characterized in that a recognition system, consisting of a detection unit for the simultaneous determination of spatially resolved image and spatial spectral data in real time, which is located above the items to be ordered, distributed on a transport equipment, preferably a conveyor belt, and an evaluation unit connected with this unit is used for the evaluation of the determined multispectral image data, and why as a detection unit an image generating spectrograph is used in combination with a receiving unit, whereby lines are shown, which run in transverse to the direction of relative movement between the observed article, object or material and the detection unit, with the aid of a suitable optics, spectrally coordinated and supplied through an input slot to the Image generator spectrograph, which is equipped with a wavelength dispersion element, preferably a transmission grid, for extracting the spectral information from a beam of light, so that on the output side of the spectrograph maintaining The spatial information of the represented line spectrally decomposes the light rays of the represented lines and is represented on the receiving unit.
La invención se refiere además a una disposición para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención, que comprende un sistema de reconocimiento, que consiste en una unidad de detección, que está situada por encima de un equipo de transporte, y una unidad de evaluación unida con esta unidad, en la que como unidad de detección se usa un espectrógrafo generador de imágenes en combinación con una unidad de recepción, y en la que como equipo de transporte están previstos una cinta transportadora continua y al menos un mecanismo unido de manera efectiva con la unidad de detección para la separación de artículos, objetos o materiales reconocidos de manera correspondiente a los criterios de ordenación. Otras configuraciones ventajosas de esta disposición son objeto de las reivindicaciones dependientes. The invention further relates to an arrangement for carrying out the process according to the invention, which comprises a recognition system, consisting of a detection unit, which is located above a transport equipment, and an evaluation unit. together with this unit, in which an image generating spectrograph is used as a detection unit in combination with a reception unit, and in which a continuous conveyor belt and at least one mechanism effectively bonded together are provided as transport equipment with the detection unit for the separation of recognized articles, objects or materials corresponding to the sorting criteria. Other advantageous configurations of this arrangement are subject to the dependent claims.
Para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención se emplean como intervalos espectrales por ejemplo los siguientes intervalos y/o subintervalos de los intervalos y/o combinaciones de los intervalos: ultravioleta (UV, 200 - 380 nm), luz visible (380 - 780 nm), infrarrojo cercano (NIR, 780 - 2500 nm) e infrarrojo medio (> 2,5 !m). Los artículos, objetos y materiales así registrados pueden clasificarse por medio de estos datos en tiempo real y, a continuación, ordenarse por ejemplo de manera automatizada. For the performance of the process according to the invention, the following intervals and / or subintervals of the intervals and / or combinations of the intervals are used as spectral intervals: ultraviolet (UV, 200-380 nm), visible light (380- 780 nm), near infrared (NIR, 780 - 2500 nm) and medium infrared (> 2.5 µm). The articles, objects and materials thus registered can be classified by means of this data in real time and then, for example, sorted in an automated way.
Un caso de aplicación a modo de ejemplo para el procedimiento de acuerdo con la invención es la ordenación por tipo o material de artículos, objetos y materiales, tales como materiales de desecho, pero también la regeneración de materiales de reciclaje. Se conoce ordenar a mano cualquier tipo de artículos, tales como materiales de desecho y material de reciclaje. A este respecto se procede según criterios tales como el color, la forma y la composición de los artículos a ordenar. Aunque una ordenación previa a mano, tal como se lleva a cabo por ejemplo en el caso de pequeñas cantidades de basura en los hogares, es un alivio para la eliminación de basuras posterior, no obstante los procedimientos de ordenación manuales son costosos de llevar a cabo. Para simplificar la ordenación o para permitir la ordenación de materiales peligrosos para la salud o perjudiciales para la salud, puede utilizarse en este caso el procedimiento de acuerdo con la invención. An exemplary application case for the process according to the invention is the sorting by type or material of articles, objects and materials, such as waste materials, but also the regeneration of recycling materials. It is known to order by hand any type of items, such as waste materials and recycling material. In this regard, we proceed according to criteria such as the color, shape and composition of the items to be ordered. Although pre-ordering by hand, such as in the case of small quantities of household waste, for example, is a relief for subsequent disposal of garbage, however manual sorting procedures are costly to carry out . In order to simplify the ordering or to allow the ordering of materials hazardous to health or harmful to health, the method according to the invention can be used in this case.
Un ejemplo de aplicación adicional es el uso del procedimiento de acuerdo con la invención para el control de calidad en línea de productos durante el proceso de producción, por ejemplo de recubrimientos de superficies. El uso del procedimiento de acuerdo con la invención permite, para esta aplicación, el control de la distribución, homogeneidad y calidad de un proceso de recubrimiento en tiempo real. Adicionalmente, pueden automatizarse mediante la aplicación de algoritmos de procesamiento de imágenes sobre el resultado de la clasificación y en tiempo real encontrarse proposiciones, por ejemplo a lo largo de la distribución espacial y/o la distribución de tamaños de irregularidades, lo que como parámetro de seguridad de regulación y/o de seguridad de calidad para el mando del proceso es de importancia fundamental para una producción eficaz y con pocos fallos. Con respecto al estado de la técnica, en concreto (i) ensayos de comprobación arbitraria fuera de línea, (ii) procedimientos de ensayo de suma en línea no de resolución espacial, en el ejemplo de aplicación resistencia y/o capacidad superficial, An example of further application is the use of the process according to the invention for in-line quality control of products during the production process, for example surface coatings. The use of the process according to the invention allows, for this application, the control of the distribution, homogeneity and quality of a coating process in real time. Additionally, propositions can be automated through the application of image processing algorithms and real-time proposals, for example along the spatial distribution and / or irregularity size distribution, which as a parameter of Regulation safety and / or quality assurance for the control of the process is of fundamental importance for efficient production and with few failures. With respect to the state of the art, in particular (i) arbitrary off-line testing, (ii) in-line non-spatial resolution test procedures, in the example of resistance and / or surface capacity application,
o (iii) el uso costoso desde el punto de vista de la técnica de los aparatos y financiero de varias cabezales de medición individuales distribuidas a lo largo de la anchura de la instalación de transporte, representa el procedimiento de acuerdo con la invención por lo tanto un progreso significativo. or (iii) the costly use from the point of view of the apparatus and financial technique of several individual measuring heads distributed along the width of the transport facility, represents the process according to the invention therefore significant progress
Con el procedimiento de acuerdo con la invención pueden representarse líneas en transversal a la dirección del movimiento relativo de los artículos a clasificar mediante una ranura en el sistema de reconocimiento. A este respecto este sistema de reconocimiento consiste en un espectrógrafo generador de imágenes en combinación con una unidad de recepción. Este sistema se caracteriza por que líneas, que discurren en transversal a la dirección del movimiento relativo entre objeto de medición y unidad de detección, se representan con ayuda de una óptica adecuada, coordinada espectralmente y se suministran a través de una ranura de entrada a un espectrógrafo generador de imágenes, que está equipado con un elemento de dispersión de longitud de onda para la descomposición espectral de las líneas, de modo que en el lado de salida del espectrógrafo se descompone la luz que entra en el intervalo espectral correspondiente y se representa sobre una unidad de recepción. With the method according to the invention, lines can be represented in transverse direction of the relative movement of the articles to be classified by means of a groove in the recognition system. In this regard, this recognition system consists of an image generating spectrograph in combination with a receiving unit. This system is characterized in that lines, which run transversely to the direction of the relative movement between the measurement object and the detection unit, are represented with the help of a suitable optics, spectrally coordinated and supplied through an input slot to a image generating spectrograph, which is equipped with a wavelength dispersion element for the spectral decomposition of the lines, so that on the output side of the spectrograph the light entering the corresponding spectral range is decomposed and represented on A receiving unit.
Los datos determinados tal como se explicó anteriormente se transmiten posteriormente a la unidad de evaluación, que consiste por ejemplo en una instalación de procesamiento de datos electrónica. Los datos transmitidos con alta velocidad desde la unidad de detección se leen en primer lugar con ayuda de un programa de software informático correspondiente. Para el procesamiento adicional, el software informático comprende una serie de algoritmos matemáticos para el procesamiento de los flujos de datos determinados con ayuda del sistema de reconocimiento / el sistema de reconocimiento en tiempo real. The data determined as explained above are subsequently transmitted to the evaluation unit, which consists, for example, of an electronic data processing facility. The data transmitted with high speed from the detection unit is first read with the help of a corresponding computer software program. For further processing, the computer software comprises a series of mathematical algorithms for the processing of the determined data streams with the help of the recognition system / the real-time recognition system.
Debido al movimiento relativo se registran líneas secuencialmente y se reúnen por medio de software informático enun espacio de información multidimensional. Éste consiste en las dos coordenadas de lugar en dirección longitudinal y transversal con respecto a la dirección del movimiento así como en una dimensión espectral que describe la información espectral como intensidad espectral en función de la longitud de onda. Mediante la evaluación de estos datos es posible determinar tanto la forma, el tamaño y la posición de los artículos a clasificar como simultáneamente propiedades de color y/u otras propiedades de materiales, por ejemplo, la composición química. Due to the relative movement, lines are recorded sequentially and gathered by means of computer software in a multidimensional information space. This consists of the two coordinates of place in longitudinal and transverse direction with respect to the direction of movement as well as in a spectral dimension that describes the spectral information as spectral intensity as a function of the wavelength. By evaluating these data it is possible to determine both the shape, size and position of the articles to be classified as simultaneously color properties and / or other material properties, for example, the chemical composition.
En general, esta clasificación sirve para la asociación de los artículos reconocidos a grupos con propiedades similares o comparables, tales como en el caso de acuerdo con la invención, la forma, el tamaño, el color, la estructura y/o la constitución química, así como combinaciones de los mismos y/o parámetros similares. Si bien pueden retenerse colores también con ayuda de cámaras de color habituales, sin embargo éstos se limitan a tres canales de color, de modo que una clasificación de color puede realizarse sólo con un alto coste técnico o también con una precisión reducida. Mediante el procedimiento de acuerdo con la invención se permite sin embargo una descomposición espectral, que es típica para longitudes de onda de 100 a 200, de modo que está garantizada una identificación y clasificación precisas de los artículos a ordenar. In general, this classification serves to associate recognized articles to groups with similar or comparable properties, such as in the case according to the invention, shape, size, color, structure and / or chemical constitution, as well as combinations thereof and / or similar parameters. Although colors can also be retained with the help of usual color cameras, however these are limited to three color channels, so that a color classification can be performed only at a high technical cost or also with reduced accuracy. However, a spectral decomposition is permitted by the method according to the invention, which is typical for wavelengths of 100 to 200, so that accurate identification and classification of the items to be ordered is guaranteed.
Mediante la limitación del intervalo espectral que puede registrarse con una unidad, puede ser ventajoso para aplicaciones específicas, dotar al sistema global con dos o más unidades de detección, que consisten respectivamente en una óptica coordinada espectralmente, espectrógrafos generadores de imágenes y cámara. De esta manera es posible ampliar la base de información de la clasificación y, con ello, aumentar la fiabilidad de la clasificación. Las unidades de detección se integran para ello preferentemente en el sistema global de modo que las mismas coinciden de manera sincrónica y registran el mismo campo de observación. Las unidades de detección pueden estar conectadas opcionalmente a una unidad de reconocimiento y de evaluación común o unidades de reconocimiento y evaluación individuales. By limiting the spectral interval that can be registered with a unit, it can be advantageous for specific applications, to provide the global system with two or more detection units, which consist respectively of a spectrally coordinated optics, image and camera generating spectrographs. In this way it is possible to broaden the classification information base and thereby increase the reliability of the classification. The detection units are preferably integrated in the global system so that they coincide synchronously and register the same field of observation. The detection units may optionally be connected to a common recognition and evaluation unit or individual recognition and evaluation units.
La invención se explica a continuación a modo de ejemplo por medio de las figuras 1 a 4, en las que representan The invention is explained below by way of example by means of figures 1 to 4, in which they represent
la figura 1 un dispositivo posible para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención; Figure 1 a possible device for carrying out the process according to the invention;
la figura 2 un espectrógrafo generador de imágenes previsto en este dispositivo con unidad de recepción integrada; Figure 2 an image generating spectrograph provided in this device with integrated reception unit;
la figura 3 una cinta transportadora prevista en este dispositivo; y Figure 3 a conveyor belt provided in this device; Y
la figura 4 la sección transversal de esta cinta transportadora. Figure 4 the cross section of this conveyor belt.
Una forma de realización ventajosa del procedimiento de acuerdo con la invención para la aplicación como sistema de registro, clasificación y control para la ordenación de material por tipos se explica en detalle a continuación por medio de las representaciones a modo de ejemplo de acuerdo con las figuras 1 a 4: An advantageous embodiment of the process according to the invention for application as a registration, classification and control system for the sorting of material by types is explained in detail below by means of the exemplary representations according to the figures 1 to 4:
Los artículos, objetos y materiales a ordenar se colocan en la dirección de la flecha 7 sobre la cinta transportadora 4 del dispositivo 1 de forma bien distribuida. Tras un tramo de aceleración corto estos artículos llegan con una velocidad normalmente de 1 a 3 m/s a la unidad de detección 2, que está dispuesta por encima de la cinta transportadora. La zona a observar de la cinta transportadora está iluminada mediante al menos una fuente de radiación óptica, que se caracteriza preferentemente por una distribución de intensidad espacial y espectralmente homogénea a lo largo de la zona de observación. En esta disposición es posible registrar líneas, que discurren en transversal a la cinta transportadora, mediante una óptica 8 de la unidad de detección 2, tal como se representa en la figura 2. La luz que parte de esta línea de observación llega a través de la ranura de entrada 9, véase la figura 2, a un espectrógrafo generador de imágenes 10, que está equipado con un elemento de dispersión de longitud de onda 11, preferentemente una rejilla de transmisión, de modo que en el lado de salida del espectrógrafo, manteniendo la información espacial de la línea representada, se descomponen espectralmente los rayos de luz de las líneas representadas y se representan sobre una unidad de recepción The articles, objects and materials to be ordered are placed in the direction of the arrow 7 on the conveyor belt 4 of the device 1 in a well distributed manner. After a short acceleration, these items arrive with a speed of usually 1 to 3 m / s to the detection unit 2, which is arranged above the conveyor belt. The area to be observed on the conveyor belt is illuminated by at least one source of optical radiation, which is preferably characterized by a distribution of spatial and spectrally homogeneous intensity along the observation zone. In this arrangement it is possible to register lines, which run in transverse to the conveyor belt, by means of an optics 8 of the detection unit 2, as shown in Figure 2. The light that starts from this observation line comes through the input slot 9, see Figure 2, to an image generating spectrograph 10, which is equipped with a wavelength dispersion element 11, preferably a transmission grid, so that on the output side of the spectrograph, maintaining the spatial information of the represented line, the light rays of the represented lines are spectrally decomposed and represented on a receiving unit
12. Esta unidad de recepción 12 es de manera ventajosa una matriz bidimensional, tal como una cámara CCD (charge coupled device) o CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) u otra cámara que sea especialmente adecuada para el intervalo espectral respectivo. 12. This receiving unit 12 is advantageously a two-dimensional array, such as a CCD (charge coupled device) or CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) or other camera that is especially suitable for the respective spectral range.
Los datos se comunican a la unidad de evaluación 3 y allí se procesan adicionalmente. Con el sistema de reconocimiento usado de acuerdo con la invención se determinan al mismo tiempo dos categorías de datos, en concreto, por un lado los datos espectrales para la determinación del color y/o de las propiedades químicas y por otro lado los datos de imagen para la determinación de la forma, la posición, el tamaño y/o la estructura de los artículos a clasificar. La forma de los artículos se registra por que las líneas se registran en transversal a la cinta transportadora con una resolución típica de entre 128 puntos y 1600 puntos y se evalúan. Mediante la captación secuencial de las líneas, se genera, a partir de las líneas mencionadas anteriormente, una imagen bidimensional. A partir de este conjunto de datos pueden determinarse las propiedades geométricas de los artículos a clasificar. The data is communicated to the evaluation unit 3 and there it is further processed. With the recognition system used in accordance with the invention, two categories of data are determined at the same time, in particular, on the one hand the spectral data for the determination of color and / or chemical properties and on the other hand the image data for the determination of the shape, position, size and / or structure of the items to be classified. The shape of the articles is recorded because the lines are registered in transverse to the conveyor belt with a typical resolution of between 128 points and 1600 points and are evaluated. Through the sequential capture of the lines, a two-dimensional image is generated from the lines mentioned above. From this data set, the geometric properties of the articles to be classified can be determined.
El procesamiento de datos comprende para una clasificación típica, puramente cualitativa, una corrección de corriente oscura, una referencia contra un patrón, una normalización de los espectros, una etapa de filtro para la reducción del ruido, el cálculo de la 1ª o 2ª derivada así como la clasificación real según un algoritmo optimizado y adaptado al caso de aplicación respectivo. Otras funciones pueden ser por ejemplo aquellas para la determinación del centro de gravedad y/o de los bordes de objeto o clase y/u otras propiedades de objeto por medio de algoritmos de procesamiento de imágenes. De esta manera es posible reconocer los artículos a separar de manera precisa, clasificarlos en tiempo real y a continuación efectuar por ejemplo una ordenación correspondiente. The data processing comprises for a typical classification, purely qualitative, a dark current correction, a reference against a pattern, a normalization of the spectra, a filter stage for noise reduction, the calculation of the 1st or 2nd derivative thus as the actual classification according to an algorithm optimized and adapted to the respective application case. Other functions may be, for example, those for the determination of the center of gravity and / or the edges of the object or class and / or other object properties by means of image processing algorithms. In this way it is possible to recognize the items to be separated precisely, classify them in real time and then carry out, for example, a corresponding arrangement.
En el caso de la separación de la basura es ventajoso por ejemplo para el reciclaje de botellas de plástico, tales como botellas de poli(tereftalato de etileno) (PET), no sólo la clasificación según el material, componentes, sino también según el color y/o según el tipo de tapón roscado de la botella para el procesamiento adicional. Así mismo pueden extraerse directamente de los datos criterios de ordenación convencionales, que se usan en otros procedimientos de clasificación, tales como longitud, anchura y forma o el contorno y recurrirse a ellos para la ordenación. Mediante la combinación de los datos necesarios en el módulo de evaluación en el lado del software, por ejemplo mediante comparación con especificaciones teóricas depositadas, el resultado de la clasificación puede adaptarse al requisito específico de proceso. Los datos que son los denominados datos de salida del módulo de evaluación, se transmiten a través de una interfaz definida por el usuario, un módulo adicional del software informático, a los componentes de control correspondientes, por ejemplo un sistema de control de proceso de mayor importancia, tal como, en esta aplicación a modo de ejemplo, a una unidad para la ordenación automatizada, por ejemplo boquillas de soplado controlables. En esta aplicación para la ordenación de materiales puede realizarse, por lo tanto, después de la determinación de los datos mencionados anteriormente, una ordenación automatizada, por ejemplo mediante soplado o por medio de plegado controlado. In the case of garbage separation it is advantageous for example for the recycling of plastic bottles, such as poly (ethylene terephthalate) (PET) bottles, not only the classification according to the material, components, but also according to the color and / or according to the type of screw cap of the bottle for further processing. Likewise, conventional sorting criteria can be extracted directly from the data, which are used in other sorting procedures, such as length, width and shape or the contour and can be used for sorting. By combining the necessary data in the evaluation module on the software side, for example by comparison with deposited theoretical specifications, the result of the classification can be adapted to the specific process requirement. The data, which is called the output data of the evaluation module, is transmitted through a user-defined interface, an additional module of the computer software, to the corresponding control components, for example a larger process control system. importance, such as, in this example application, to a unit for automated sorting, for example controllable blow nozzles. In this application for the ordering of materials, therefore, after automated determination of the aforementioned data, an automated sorting can be carried out, for example by blowing or by controlled folding.
Se prefiere especialmente la ordenación con ayuda de una fila de boquillas controlable 5, en la que están dispuestas boquillas de aire 14 de tal manera que las corrientes de aire generadas de este modo arremolinan los artículos a separar de forma oblicua lateralmente en recipientes colectores correspondientes, de modo que éstos pueden retirarse de la cinta transportadora 4. La fila de boquillas 5 está dispuesta, tal como puede apreciarse a partir de las figuras 3 y 4, de manera ventajosa por debajo de los ramales que soportan los artículos de las bandas 13. Especially preferred is the arrangement with the aid of a row of controllable nozzles 5, in which air nozzles 14 are arranged such that the air currents generated in this way swirl the items to be obliquely separated laterally into corresponding collecting containers, so that these can be removed from the conveyor belt 4. The row of nozzles 5 is arranged, as can be seen from figures 3 and 4, advantageously below the branches supporting the articles of the bands 13.
Un método preferido adicional es el uso de una cinta transportadora transversal adicional 6, que está instalada a una distancia de por ejemplo 30 cm en transversal por encima de la cinta transportadora 4. Los artículos a extraerse se arremolinan en esta forma de realización por las boquillas de soplado sobre esta cinta transportadora y, a continuación, se transportan sobre la cinta transportadora transversal. Este proceso de ordenación se explica en detalle por medio de la representación de acuerdo con la figura 3. En ella pueda observarse que la cinta transportadora 4 consiste en dirección longitudinal en varias bandas 13 separadas entre sí, por ejemplo aproximadamente 50. La fila de boquillas 5 está instalada de modo que las boquillas individuales 14 actúan entre las bandas 13 de la cinta transportadora. En estas estaciones de soplado se conducen los artículos a ordenar a través de la fila de boquillas 5 controlable, montada por debajo de la cinta transportadora, no teniendo lugar mediante la realización particular de la cinta transportadora en forma de las bandas 13 ninguna interrupción de la cinta y con ello tampoco ninguna interrupción en la corriente de transporte. La forma de las boquillas 14 y el perfil de flujo generado con ello pueden ajustarse de modo que los artículos a separar se arremolinen de manera correspondiente a su peso y a la corriente de aire generada sobre la cinta transportadora transversal 6 o en un recipiente colector lateral (no representado). Mediante el uso de la cinta transportadora especial 4, por ejemplo una cinta de correa, y la instalación de la fila de boquillas 5 por debajo de esta cinta, aquellos artículos, que no se han separado aún en esta etapa de separación, permanecen además con la misma posición y ubicación sobre la cinta transportadora durante el transporte hacia la etapa de separación siguiente. De esta manera pueden realizarse también, dependiendo del perfil de requisitos, varias etapas de separación. De esta manera se permite la ordenación automatizada de diferentes artículos, de modo que se permite una ordenación específica según la composición, tal como según diferentes plásticos, metales y similares, pero también según el impacto ambiental, el valor de venta o el poder calorífico. An additional preferred method is the use of an additional transverse conveyor belt 6, which is installed at a distance of for example 30 cm transversely above the conveyor belt 4. The items to be removed are swirled in this embodiment by the nozzles of blowing on this conveyor belt and then transported on the transverse conveyor belt. This sorting process is explained in detail by means of the representation according to Figure 3. It can be seen that the conveyor belt 4 consists of a longitudinal direction in several bands 13 separated from each other, for example approximately 50. The row of nozzles 5 is installed so that the individual nozzles 14 act between the bands 13 of the conveyor belt. In these blowing stations the articles to be ordered are driven through the row of controllable nozzles 5, mounted below the conveyor belt, and no interruption of the conveyor is carried out by means of the particular embodiment of the conveyor belt in the form of the bands 13. tape and with it no interruption in the transport stream. The shape of the nozzles 14 and the flow profile generated therewith can be adjusted so that the items to be separated swirl correspondingly to their weight and the air flow generated on the transverse conveyor belt 6 or in a side collecting container ( not represented). Through the use of the special conveyor belt 4, for example a belt belt, and the installation of the row of nozzles 5 below this belt, those items, which have not yet been separated at this separation stage, also remain with the same position and location on the conveyor belt during transport to the next separation stage. In this way, several separation steps can also be performed, depending on the requirements profile. In this way the automated sorting of different items is allowed, so that a specific sorting is allowed according to the composition, such as according to different plastics, metals and the like, but also according to the environmental impact, the sale value or the calorific value.
Por lo tanto, en resumen puede decirse que el procedimiento de acuerdo con la invención para la identificación, clasificación y ordenación de artículos puede realizarse de manera sencilla, dado que por una unidad simultáneamente y con resolución espectral y espacial alta en tiempo real se registran datos geométricos así como espectrales, por ejemplo referentes al color y/o propiedades químicas de los objetos de medición considerados. El procedimiento de acuerdo con la invención es especialmente relevante en el caso de objetos de medición que se encuentran por motivos técnicos de proceso u otros motivos en movimiento con respecto al sistema de reconocimiento. El procedimiento de acuerdo con la invención puede realizarse de manera sencilla en particular con ayuda del sistema de reconocimiento usado de acuerdo con la invención, que consiste en una unidad para la determinación simultánea de datos de imagen y espectrales y una unidad unida con la misma para la evaluación de los datos de imagen y espectrales determinados. Therefore, in summary it can be said that the procedure according to the invention for the identification, classification and ordering of articles can be carried out in a simple way, given that by a unit simultaneously and with high real-time spectral and spatial resolution data is recorded geometric as well as spectral, for example referring to the color and / or chemical properties of the measurement objects considered. The process according to the invention is especially relevant in the case of measurement objects that are for technical process reasons or other motives in motion with respect to the recognition system. The process according to the invention can be carried out in a simple manner in particular with the aid of the recognition system used in accordance with the invention, which consists of a unit for the simultaneous determination of image and spectral data and a unit connected therewith for the evaluation of the determined image and spectral data.
Claims (8)
- 1.one.
- Procedimiento para la identificación, clasificación y ordenación de artículos, objetos y materiales, en el que en una etapa de procedimiento se determinan y registran los datos espectrales, tales como el color, propiedades químicas, y datos espaciales, tales como la forma, el tamaño, la posición y/o la estructura de artículos, objetos y materiales movidos o que se mueven con respecto a la unidad de medición en las dos dimensiones planas con resolución espacial alta y resolución espectral completa en tiempo real, y los artículos, objetos y materiales así registrados se clasifican y a continuación se ordenan por medio de estos datos en tiempo real y en el que los artículos correspondientes a un criterio de ordenación se retiran del ciclo de procedimiento por medio de un dispositivo de ordenación, preferentemente por medio de una corriente de aire controlable, sin interrupción del proceso global, caracterizado por que un sistema de reconocimiento, que consiste en una unidad de detección (2) para la determinación simultánea de datos de imagen y espectrales resueltos espaciales en tiempo real, que está situada por encima de los artículos a ordenar, distribuidos sobre un equipo de transporte, preferiblemente una cinta transportadora (4), y se usa una con unidad de evaluación (3) unida con esta unidad para la evaluación de los datos de imagen multiespectrales determinados, y por que como unidad de detección se usa un espectrógrafo generador de imágenes (10) en combinación con una unidad de recepción (12), mediante lo cual se representan líneas, que discurren en transversal a la dirección del movimiento relativo entre el artículo, objeto o material observado y la unidad de detección, con ayuda de una óptica adecuada, coordinada espectralmente (8) y se suministran a través de una ranura de entrada (9) al espectrógrafo generador de imágenes (10), que está equipado con un elemento de dispersión de longitud de onda, preferentemente una rejilla de transmisión (11), para la extracción de la información espectral a partir de un rayo de luz, de modo que en el lado de salida del espectrógrafo, manteniendo la información espacial de la línea representada, se descomponen espectralmente los rayos de luz de las líneas representadas y se representan sobre la unidad de recepción (12). Procedure for the identification, classification and ordering of articles, objects and materials, in which at a procedural stage the spectral data, such as color, chemical properties, and spatial data, such as shape, size, are determined and recorded. , the position and / or structure of items, objects and materials moved or moved with respect to the unit of measurement in the two flat dimensions with high spatial resolution and full spectral resolution in real time, and articles, objects and materials thus registered they are classified and then they are ordered by means of these data in real time and in which the articles corresponding to an ordering criterion are removed from the procedure cycle by means of an ordering device, preferably by means of an air current controllable, without interruption of the global process, characterized in that a recognition system, consisting of a unit Detection dad (2) for the simultaneous determination of spatially resolved image and spectral data in real time, which is located above the items to be ordered, distributed on a transport equipment, preferably a conveyor belt (4), and one with an evaluation unit (3) connected with this unit is used for the evaluation of the determined multispectral image data, and because as a detection unit an image generating spectrograph (10) is used in combination with a reception unit (12 ), whereby lines are represented, which run transversely to the direction of relative movement between the observed article, object or material and the detection unit, with the help of a suitable optics, spectrally coordinated (8) and are supplied through of an input slot (9) to the image generating spectrograph (10), which is equipped with a wavelength dispersion element, preferably a re transmission jig (11), for the extraction of the spectral information from a beam of light, so that on the output side of the spectrograph, maintaining the spatial information of the line represented, the light rays of the lines represented and represented on the receiving unit (12).
- 2.2.
- Disposición para la realización del procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un sistema de reconocimiento, que consiste en una unidad de detección (2), que está situada por encima de un equipo de transporte, y en una unidad de evaluación (3) unida con esta unidad, en la que como unidad de detección se usa un espectrógrafo generador de imágenes (10) en combinación con una unidad de recepción (12), y en la que como equipo de transporte están previstos una cinta transportadora continua (4) y al menos un mecanismo (5) unido de manera efectiva con la unidad de detección para la separación de artículos, objetos o materiales reconocidos de manera correspondiente a los criterios de ordenación. Arrangement for carrying out the method according to claim 1, comprising a recognition system, consisting of a detection unit (2), which is located above a transport equipment, and an evaluation unit (3 ) together with this unit, in which an image generating spectrograph (10) is used as a detection unit in combination with a receiving unit (12), and in which a continuous conveyor belt (4) is provided as transport equipment ) and at least one mechanism (5) effectively connected with the detection unit for the separation of recognized articles, objects or materials corresponding to the ordering criteria.
- 3.3.
- Disposición de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por que el mecanismo para la separación comprende una fila de boquillas (5) y recipientes colectores instalados lateralmente. Arrangement according to claim 2, characterized in that the separation mechanism comprises a row of nozzles (5) and collecting vessels installed laterally.
- 4.Four.
- Disposición de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por que el mecanismo para la separación comprende una fila de boquillas (5) y una cinta transportadora transversal (6) situada en transversal sobre la cinta transportadora (4). Arrangement according to claim 2, characterized in that the separation mechanism comprises a row of nozzles (5) and a transverse conveyor belt (6) located transversely on the conveyor belt (4).
- 5.5.
- Disposición de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada por que la cinta transportadora (4) es continua a lo largo de toda la instalación. Arrangement according to one of claims 2 to 4, characterized in that the conveyor belt (4) is continuous throughout the entire installation.
- 6.6.
- Disposición de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por que la cinta transportadora continua (4) está formada por varias bandas paralelas (13) en dirección longitudinal y por que la fila de boquillas (5) está dispuesta por debajo de los ramales de las bandas (13) que soportan los artículos. Arrangement according to claim 5, characterized in that the continuous conveyor belt (4) is formed by several parallel bands (13) in the longitudinal direction and that the row of nozzles (5) is arranged below the branches of the bands (13) that support the items.
- 7.7.
- Disposición de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizada por que los artículos a separar se apartan del flujo de material por medio de soplado de forma oblicua lateralmente. Arrangement according to one of claims 2 to 6, characterized in that the articles to be separated are separated from the material flow by means of laterally oblique blowing.
- 8.8.
- Disposición de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada por que los artículos a separar se arremolinan por medio de soplado sobre una cinta transportadora transversal (6) que se encuentra sobre una cinta transportadora y con ello se apartan del flujo de material. Arrangement according to claim 7, characterized in that the articles to be separated are swirled by means of blowing on a transverse conveyor belt (6) which is located on a conveyor belt and thereby away from the flow of material.
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- 2004-06-01 AT AT0803504U patent/AT7250U1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1421999A3 (en) | 2005-11-30 |
| AT7250U1 (en) | 2004-12-27 |
| EP1421999A2 (en) | 2004-05-26 |
| EP2110187B1 (en) | 2013-02-27 |
| EP2110187A1 (en) | 2009-10-21 |
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