ITPR990080A1 - Procedimento e apparato di selezione prodotti, in particolare frutta. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:

PROCEDIMENTO E APPARATO DI SELEZIONE PRODOTTI, IN PARTICOLARE FRUTTA.

Formano oggetto della presente invenzione un procedimento ed un apparato di selezione prodotti, in particolare frutta per esempio per rilevare noccioli o frammenti di nocciolo oppure per misurare le dimensioni del frutto.

La presente invenzione si inserisce nel settore degli impianti di selezione frutta, in particolare nel caso di prodotti da snocciolare, quali per esempio pesche, in cui il prodotto viene diviso in due metà per eliminare il nocciolo interno. Successivamente le due metà vengono posizionate con la cavità lasciata dal nocciolo rivolta verso l’alto (cup up) per verificare che il nocciolo sia stato effettivamente eliminato e che non sussistano eventuali frammenti di nocciolo all’interno del prodotto da confezionare.

Sono noti procedimenti e apparati di selezione di tipo bidimensionale in quanto forniscono un’immagine bidimensionale del prodotto da selezionare. Fra questi alcuni si basano sulla rilevazione della quantità di onde elettromagnetiche riflessa dagli oggetti da selezionare dopo che questi ultimi sono stati illuminati da sorgenti di onde elettromagnetiche variabili nel campo dello spettro della luce visibile o invisibile. Tali sorgenti possono essere lampade a filamento di tungsteno, lampade a scariche, lampade fluorescenti, emettitori allo stato solido (LED) o laser, e devono avere almeno una caratteristica che possa essere rilevata da appositi sensori dopo che è stata riflessa dall’oggetto da selezionare.

Tali sensori possono essere sensori unici allo stato solido (fotodiodo) oppure telecamere di tipo lineare oppure matriciale, nel caso in cui possiedano rispettivamente un’unica linea di sensori allo stato solido oppure più linee di sensori disposti a matrice in modo da coprire una superficie.

I procedimenti e gli apparati di cui sopra presentano alcuni importanti inconvenienti. In tutti i casi infatti l’immagine dell’oggetto viene proiettata sulla superficie del sensore in modo bidimensionale e quindi non utile al fine di rilevare la presenza di eventuali noccioli o frammenti degli stessi basandosi sulla rilevazione del

E’ quindi possibile definire la sagoma dell’oggetto ma non è possibile rilevarne l’altezza oppure il volume con un unico dispositivo per verificare se il nocciolo o un frammento di esso sporge rispetto al profilo per esempio della mezza pesca.

Per verificare la presenza del nocciolo si rende necessario ottenere informazioni riguardo all’altezza o al volume dell’oggetto, e quindi informazioni tridimensionali sull’oggetto da rilevare. In questo caso sono necessari più apparati del tipo sopra descritto con una moltitudine di sensori disposti attorno all’oggetto da selezionare, ognuno dei quali deve rilevare un profilo da differenti angolazioni rispetto all’oggetto da selezionare. Tutti i sensori devono essere sincronizzati tra loro per ottenere la sagoma tridimensionale dell’oggetto e rilevarne il volume.

In questo caso l’apparato si presenta notevolmente ingombrante, complesso e quindi costoso, ed il procedimento di selezione prevede una sequenza di fasi piuttosto complesse e di difficile sincronizzazione che complicano e rallentano l’intero processo.

In alcuni casi può essere previsto un solo sensore, ottenendo l’immagine tridimensionale facendo ruotare il sensore stesso relativamente all’oggetto o viceversa. In questo caso il procedimento si presenta particolarmente lento rispetto alle esigenze dei processi e degli apparati di selezione automatica per i quali la velocità è un requisito indispensabile al fine di ottenere una buona resa in termini di efficienza e produttività.

Da US 5,748,324 è noto un ulteriore procedimento ed apparato, in particolare applicato alle pesche, per rilevare noccioli o frammenti di nocciolo all’interno della cavità della mezza pesca denocciolata. Tale procedimento ed apparato presenta un fascio di luce generata per mezzo di una coppia di lampade alogene al quarzo opportunamente filtrata ed un secondo fascio di luce diffusamente riflesso dall’oggetto e filtrato per ottenere le informazioni sulla natura dell’oggetto in due differenti bande dello spettro da inviare a due differenti telecamere lineari.

Da US 4, 146, 135 è noto un procedimento ed un apparato di selezione per rilevare frammenti di nocciolo di pesche in cui sorgenti di luce impulsate di due differenti lunghezze d’onda si alternano nel tempo illuminando la cavità della mezza pesca.

La luce riflessa dalla cavità della mezza pesca viene rilevata da un sensore lineare allo stato solido composto da più elementi sensibili distribuiti su un’unica linea. Su ognuno di questi elementi viene proiettata, per ognuna delle due lunghezze d’onda, una quantità di luce dipendente dalla natura della porzione di oggetto analizzata.

Questi procedimenti sfruttano le diverse proprietà ottiche della polpa e del nocciolo ma presentano l’inconveniente di non consentire di rilevare frammenti di nocciolo oppure noccioli interi qualora questi si presentino mascherati da p arti di polpa.

Oltre a quanto sopra illustrato sono noti procedimenti ed apparati che sfruttano il metodo cosiddetto della triangolazione, utilizzato per esempio in astronomia per misurare la distanza di una stella dal nostro pianeta misurando l’angolo di provenienza della luce della stella in due posizioni differenti e risalendo alla distanza effettiva mediante calcoli trigonometrici. Lo stesso procedimento può essere utilizzato per misurare l’altezza degli edifìci misurando la lunghezza dell’ombra proiettata sul terreno, essendo noto l’angolo di incidenza della luce solare, oppure essendo nota l’altezza di un altro edificio.

In particolare sono noti apparati misuratori di distanza che sfruttano il procedimento della triangolazione ed utilizzano un’unica sorgente LED o laser puntiforme che emette un fascio che colpisce obliquamente l’oggetto e viene riflesso su un sensore unico o matriciale allo stato solido. La posizione del punto di incidenza del fascio riflesso dall’oggetto sul sensore è in relazione alla distanza reciproca.

Da EP 913707 è noto un procedimento ed un apparato per rilevare l’altezza di un oggetto utilizzando una sorgente a lama laser ed una telecamera lineare con il sensore disposto in direzione perpendicolare alla lama laser.

Il suddetto procedimento premette di rilevare l’altezza dell’oggetto in un unico punto che corrisponde alla proiezione della luce riflessa dalla lama laser sul sensore lineare e quindi è utile solo per misurare l’altezza di oggetti di forma regolare.

Scopo della presente invenzione è quello di eliminare i suddetti inconvenienti rendendo disponibile un procedimento ed un apparato di selezione prodotti, in particolare per rilevare noccioli o frammenti di nocciolo in frutta, che permetta di avere un’immagine tridimensionale in modo da poter rilevare eventuali noccioli o frammenti di noccioli.

Detti scopi sono pienamente raggiunti dal procedimento di selezione prodotti, in particolare per rilevare noccioli o frammenti di nocciolo in frutta, oggetto della presente invenzione, che si caratterizza per quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate ed in particolare per il fatto che comprende le fasi di generazione di una linea di luce mediante una sorgente illuminante per colpire il prodotto da selezionare, rilevamento di detta linea di luce mediante mezzi di rilevamento in almeno due posizioni differenti del prodotto da selezionare, l’asse ottico della sorgente illuminante presentando un angolo maggiore di zero rispetto all’asse ottico di detti mezzi di rilevamento, elaborazione dei dati rilevati e confronto con parametri standard, allontanamento dei prodotti non conformi ai parametri standard dai prodotti conformi.

Detti scopi sono inoltre pienamente raggiunti dall’apparato di selezione prodotti, in particolare per rilevare noccioli o frammenti di nocciolo in frutta, oggetto della presente invenzione, che si caratterizza per quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate ed in particolare per il fatto che comprende almeno una sorgente illuminante generante una linea di luce operante secondo un determinato asse ottico, mezzi di rilevamento di detta linea di luce operante secondo un determinato asse ottico, l’asse ottico della sorgente illuminante presentando un angolo maggiore di zero rispetto all’asse ottico dei mezzi di rilevamento, mezzi di movimentazione relativa fra prodotto da selezionare e detta linea di luce, mezzi di elaborazione dei dati e confronto con parametri standard, mezzi per separare i prodotti non conformi a detti parametri standard dai prodotti conformi.

Questa ed altre caratteristiche risulteranno meglio evidenziate dalla descrizione seguente di una preferita forma di realizzazione illustrata, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, nelle unite tavole di disegno, in cui:

- la figura I illustra una vista prospettica di un apparato secondo la pre invenzione;

- la figura 2 illustra un particolare ingrandito di figura 1;

- la figura 3 illustra una vista laterale di un particolare di figura 1;

- la figura 4 illustra un’immagine elaborata dall’apparato e dal procedimento secondo la presente invenzione;

- la figura 5 illustra una sequenza di immagini di figura 4;

- la figura 6 illustra una vista prospettica di un apparato secondo la presenta invenzione.

Con riferimento alle figure con 1 è stato complessivamente indicato un apparato di selezione prodotti, in particolare frutta.

Il presente apparato 1 ed il relativo procedimento di selezione possono essere utilizzati in particolare per rilevare eventuali noccioli o frammenti di nocciolo in frutta opportunamente divisa in due metà per essere snocciolata, oppure per misurare le dimensioni del frutto. L’esempio di seguito descritto si riferisce ad un’applicazione nel campo delle pesche, senza comunque perdere in generalità nel tipo di prodotti da selezionare.

La presente invenzione consiste in un procedimento per rilevare informazioni di volume e forma di oggetti illuminati per mezzo di una sorgente illuminante avente particolare geometria, permettendo di ottenere informazioni di carattere tridimensionale del materiale da analizzare. In particolare il materiale può essere sia un oggetto singolo che una molteplicità di oggetti aventi forme geometriche definite oppure indefinite in quanto oggetti semiliquidi o farinosi.

Il procedimento ed il successivo apparato oggetto della presente invenzione sono in grado di ottenere informazioni sul profilo verticale dell’oggetto analizzato, e quindi sul prodotto tridimensionale, utilizzando un unico punto di osservazione.

Il suddetto procedimento di selezione prodotti comprende una prima fase di generazione di una linea di luce mediante una sorgente illuminante per colpire il prodotto da selezionare.

Successivamente si procede al rilevamento di detta linea di luce mediante mezzi di rilevamento in almeno due posizioni differenti del prodotto da selezionare. A tale scopo l’asse ottico della sorgente illuminante presenta un angolo maggiore di zero rispetto all’asse ottico di detti mezzi di rilevamento. L’angolo fra l’asse ottico della sorgente illuminante e quello dei mezzi di rilevamento è preferenzialmente un angolo acuto. La fase di rilevamento della linea di luce viene effettuata preferenzialmente a cadenza predeterminata per ottenere una sequenza di immagini bidimensionali da cui ottenere informazioni tridimensionali sul prodotto da selezionare.

Infine si procede all’elaborazione dei dati rilevati e al confronto con parametri standard per allontanare i prodotti non conformi ai parametri standard dai prodotti conformi. Nel caso di frutta divisa a metà e snocciolata si allontanano i prodotti che presentano ancora il nocciolo o frammenti di esso oppure eventuali noccioli non allontanati precedentemente. Nel caso di misurazione delle dimensioni del prodotto possono essere allontanati per esempio i prodotti che presentano dimensioni superiori od inferiori ad un campo di valori standard.

L’apparato 1 di selezione prodotti, in particolare frutta, comprende almeno una sorgente illuminante 2 generante una linea di luce 3 operante secondo un determinato asse ottico 4. Tale sorgente illuminante 2 può essere una sorgente di tipo laser, oppure una linea di emettitori allo stato solido (LED), e può generare una radiazione elettromagnetica nel campo del visibile oppure nel campo deU’inffarosso.

Secondo quanto illustrato in figura l) o 3) gli oggetti da analizzare vengono trasportati preferibilmente con un moto regolare e continuo in una zona di analisi 5, per mezzo di un nastro trasportatore 6 definente mezzi di movimentazione relativa fra il prodotto da selezionare e la linea di luce.

Nel caso di sorgente illuminante 2 di tipo laser, si genera una lama laser che illumina gli oggetti in modo obliquo e trasversale rispetto al senso di avanzamento del nastro trasportatore.

Al di sopra della zona da rilevare sono posizionati mezzi di rilevamento 7 di detta linea di luce 3. Tali mezzi operano secondo un determinato asse ottico 8 che presenta un angolo maggiore di zero rispetto all’asse ottico 4 della sorgente illuminante 2. Tale angolo è preferenzialmente un angolo acuto.

I mezzi di rilevamento sono preferenzialmente realizzati mediante una telecamera matriciale 9 che rileva l’immagine della zona sottostante entro cui si trova il prodotto da analizzare e quindi selezionare.

I punti in cui la linea di luce 3 incide sul prodotto sono i punti più luminosi della scena evidenziati in particolare in figura 2.

La telecamera 9 rileva, attraverso un obiettivo 10, un’immagine 11 che viene proiettata sulla superficie di un sensore interno alla telecamera stessa. Tale immagine è illustrata in figura 4) in cui è rappresenta una traccia 12 della linea di luce 3 sul prodotto da selezionare.

Tale immagine è un’immagine bidimensionale secondo un asse X ed un asse Y, in cui le distanze secondo l’asse Y sono una funzione dell’elevazione del prodotto rispetto al nastro trasportatore, mentre le distanze secondo l’asse X sono una funzione delle dimensioni trasversali dell’oggetto. Ogni immagine rappresenta quindi una vista del profilo del prodotto da analizzare e selezionare.

L’immagine 11 illustrata in figura 4) viene prelevata ad una cadenza fissa e predeterminata nel tempo, ottenendo così una sequenza di immagini statiche relative ad istanti successivi e a diverse posizioni del prodotto trasportato dal nastro trasportatore (fìg. 5).

Considerando la sequenza di immagini nel suo complesso, si possono ottenere informazioni relative alla forma tridimensionale del prodotto ed in particolare alla dimensione longitudinale del prodotto e alla sua variazione dell’altezza nella direzione longitudinale di avanzamento del nastro trasportatore.

L’apparato 1 comprende inoltre mezzi di elaborazione 13 dei dati e confronto con parametri standard che provvedono a raccogliere le informazioni provenienti dalla sequenza di immagini e ad elaborarle per ottenere informazioni quali il volume, l’altezza, la larghezza, la forma bidimensionale, e tridimensionale del prodotto in questione.

I mezzi di elaborazione 13 utilizzano una serie di algoritmi di riconoscimento e sono istruiti dall’operatore per riconoscere e discriminare i vari tipi di prodotti analizzati. Nel caso specifico della frutta snocciolata, per esempio delle pesche, i mezzi di elaborazione sono in grado di riconoscere una mezza pesca opportunamente snocciolata, oppure con eventuali frammenti di nocciolo, oppure una mezza pesca rovesciata oppure il nocciolo singolo che deve essere eliminato (figura 6).

I suddetti mezzi suddividono quindi i prodotti sul nastro trasportatore in differenti classi di prodotti da scartare, da accettare o da rilavorare.

L’apparato 1 comprende inoltre mezzi 14 per separare i prodotti non conformi a detti parametri standard dai prodotti conformi.

Tali mezzi comprendono per esempio alcuni ugelli 15 generanti getti di aria sui prodotti da allontanare dal nastro trasportatore 6.

Secondo una forma di realizzazione non illustrata, i mezzi per separare i prodotti non conformi a detti parametri standard dai prodotti conformi possono

almeno un deviatore agente sui prodotti da allontanare.

Inoltre possono essere vantaggiosamente previsti nastri trasportatori secondari 16 per ricevere i prodotti non conformi e scartarli oppure portarli a stazioni di lavorazione intermedie.

L’apparato secondo la presente invenzione è preferibilmente applicato alla selezione industriale in linea di mezze pesche da cui deve essere eliminato il nocciolo.

In una fase di lavorazione precedente, di tipo sostanzialmente noto e quindi non illustrata, il nocciolo della pesca viene asportato tramite opportune macchine denocciolatrici che effettuano il taglio della pesca in due metà approssimativamente semisferiche e lasciano cadere il nocciolo separandolo dal frutto.

Tale operazione è solitamente realizzata da macchine automatiche comprendenti due coltelli che si inseriscono nella frutta in prossimità dell’asse del frutto stesso e due tazze che fanno ruotare in senso opposto le due metà della pesca per tagliarle e separarle dal nocciolo.

Successivamente le due metà vengono lasciate cadere su un nastro trasportatore che le porta ad un setaccio vibrante attraverso il quale viene allontanato il nocciolo.

A causa di malattie dei frutti o per errati allineamenti del frutto durante la fase di spaccatura oppure semplicemente perché il nocciolo è troppo grande, il nocciolo stesso o alcuni suoi frammenti possono restare attaccati ad una delle due metà oppure il nocciolo stesso rimane sul nastro trasportatore con le mezze pesche.

La mezza pesca viene orientata preferibilmente con la cavità lasciata dal nocciolo verso l’alto (cup up) e attraversa l’apparato 1 di selezione sopra descritto. Tale apparato è quindi in grado di suddividere il prodotto in una serie di classi omogenee. In particolare le mezze pesche cup up prive di difetti vengono lasciate sul nastro trasportatore ed inviate alle lavorazioni successive, le mezze pesche con il noccioloo un frammento di esso vengono deviate dal nastro trasportatore ed inviate ad una stazione di snocciolatura, le mezze pesche posizionate cup down vengono nuovamente inviate a monte della macchina mentre i noccioli isolati vengono scartati.

11 procedimento e l’apparato secondo la presente invenzione consentono inoltre di classificare i prodotti in funzione delle dimensioni o del volume, scartando eventuali prodotti troppo grandi o troppo piccoli.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di selezione prodotti, in particolare per rilevare noccioli o frammenti di nocciolo in frutta, comprendente le seguenti fasi: generazione di almeno una linea di luce (3) mediante una sorgente illuminante (2) per colpire il prodotto da selezionare; rilevamento di detta linea di luce (3) mediante mezzi di rilevamento (7) in almeno due posizioni differenti del prodotto da selezionare, l’asse ottico (4) della sorgente illuminante (2) presentando un angolo maggiore di zero rispetto all’asse ottico (8) di detti mezzi di rilevamento (7); elaborazione dei dati rilevati e confronto con parametri standard.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1), in cui è compresa una fase di allontanamento dei prodotti non conformi ai parametri standard dai prodotti conformi.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1), in cui la fase di rilevamento di detta linea di luce (3) viene effettuata tramite mezzi di rilevamento (7) il cui asse ottico (8) presenta un angolo acuto con l’asse ottico (4) di detta sorgente illuminante
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 2), in cui la fase di rilevamento di detta linea di luce (3) viene effettuata a cadenza predeterminata per ottenere una sequenza di immagini bidimensionali da cui ottenere informazioni tridimensionali sul prodotto da selezionare.
5. 5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di elaborazione dei dati rilevati e confronto con parametri standard prevede di ottenere informazioni relativamente alle dimensioni dei prodotti e confrontarle con valori di riferimento.
6. 6. Apparato (1) di selezione prodotti, in particolare per rilevare frammenti di nocciolo in frutta, comprendente: almeno una sorgente illuminante (2) generante almeno una linea di luce (3) operante secondo un determinato asse ottico (4); mezzi di rilevamento (7) di detta linea di luce (3) operante secondo un determinato asse ottico (8), l’asse ottico (4) della sorgente illuminante (2) presentando un angolo maggiore di zero rispetto all’asse ottico (8) dei mezzi di rilevamento (7); mezzi di movimentazione relativa fra prodotto da selezionare e detta linea di luce (3); mezzi di elaborazione ( 13) dei dati e confronto con parametri standard.
7. 7. Apparato secondo la rivendicazione 6), in cui sono compresi mezzi per separare (14) i prodotti non conformi a detti parametri standard dai prodotti conformi.
8. 8. Apparato secondo la rivendicazione 6), in cui detta sorgente illuminante (2) è una sorgente di tipo laser.
9. 9. Apparato secondo la rivendicazione 6), in cui detta sorgente illuminante (2) comprende una linea di emettitori allo stato solido (LED).
10. 10. Apparato secondo la rivendicazione 6), in cui detta sorgente illuminante (2) genera una radiazione elettromagnetica nel campo del visibile.
11. 11. Apparato secondo la rivendicazione 6), in cui detta sorgente illuminante (2) genera una radiazione elettromagnetica nel campo del l’infrarosso.
12. 12. Apparato secondo la rivendicazione 6), in cui detti mezzi di rilevamento (7) comprendono almeno una telecamera matriciale (9) per rilevare una superficie contenente il prodotto da selezionare colpito da detta linea di luce (3).
13. 13. Apparato secondo la rivendicazione 6), in cui detti mezzi di movimentazione relativa fra prodotto da selezionare e detta linea di luce (3) comprendono un nastro trasportatore (6) su cui è posizionato il prodotto da selezionare.
14. 14. Apparato secondo le rivendicazioni 7) e 13), in cui detti mezzi per separare (14) i prodotti non conformi a detti parametri standard dai prodotti conformi comprendono almeno un ugello (15) generante un getto di aria sui prodotti da allontanare da detto nastro trasportatore (6).
15. 15. Apparato secondo le rivendicazioni 7) e 13), in cui detti mezzi per separare (14) i prodotti non conformi a detti parametri standard dai prodotti conformi comprendono almeno un deviatore agente su detti prodotti non conformi.
16. 16. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13) a 15), in cui detti mezzi per separare (14) comprendono almeno un nastro trasportatore secondario (16) per ricevere detti prodotti non conformi.