NL8900037A - Inrichting voor het inspecteren van massagoed. - Google Patents

Description

Inrichting voor het inspecteren van massagoed

De uitvinding betreft een inrichting voor het inspecteren van massagoed, zoals groente, tabak, granulaten en dergelijke, met een binnen zekere tolerantiegrenzen liggende gemiddelde grijswaarde en/of kleur, welke inrichting omvat: (1) aandrijfbare transportmiddelen; (2) doseermiddelen voor het zodanig op de transportmiddelen storten van het massagoed, dat het daarop in een in hoofdzaak homogene, enkelvoudige laag vormt; (3) een lichtbron voor het belichten van door de transportmiddelen getransporteerd massagoed; en (4) een videocamera voor het vormen van eerste videosignalen overeenkomstig het beeld van het door de lichtbron belichte massagoed.

Een dergelijke inrichting is bijvoorbeeld bekend uit aanvraagsters octrooiaanvrage NL-A-8304371.

Doel van de uitvinding is, een inrichting van het genoemde type zodanig uit te voeren, dat detectie op vervuilingen, onzuiverheden, en andere ongewenste afwijkingen, met grote betrouwbaarheid kan plaatsvinden.

Om dit doel te verwezenlijken is de inrichting volgens de uitvinding gekenmerkt door (5) een signaalverwerkingseenheid met (5.1) een geheugen, waarin vooraf de genoemde grijswaarde en/of kleur met bijbehorende tolerantiegrenzen zijn opgenomen; (5.2) middelen voor het uit de eerste videosignalen vormen van tweede videosignalen die representatief zijn voor de grijswaarde en/of de kleur van het door de videocamera waargenomen massagoed; en (5.3) vergelijkingsmiddelen voor het vergelijken van de inhoud van het geheugen met de tweede videosignalen en het afgeven van een meldingssignaal in het geval van een vastgesteld verschil.

Bij voorkeur vertoont de inrichting het kenmerk, dat het geheugen is uitgevoerd als tabel (LOOK UP TABLE: LüT) met discrete inhoud; de tweede videosignalen door een analoog/digitaal-omzetter in digitaal formaat worden gebracht; en de gedigitaliseerde tweede videosignalen als adres worden toegevoerd aan de tabel.

De inrichting kan zijn gekenmerkt door middelen voor het vormen van kleursignalen, bijvoorbeeld overeenkomend met de drie basiskleuren rood, groen en blauw, met elk een chrominantiekomponent en een luminantiekomponent; en een de relevante kleur(en) bevattend lichtafgevende lichtbron.

Met een dergelijke detectie op basis van kleurwaarneming wordt een zeer hoge mate van detectienauwkeurigheid gerealiseerd.

De omzetting naar digitaal formaat kan in dit geval zodanig plaatsvinden dat de analoog/digitaal-omzetter de luminantiekomponent van elk van de kleursignalen in digitaal formaat van ten hoogste acht bits brengt. De camera kan van het matrixtype of van het lineaire type zijn. In geval van een matrixcamera kan worden gewerkt met bijvoorbeeld elkaar ten dele overlappende beelden, eventueel met intermitterende belichting, in welk geval de lichtbron daartoe is ingericht. Natuurlijk kan ook van een continue belichting gebruik worden gemaakt.

De camera kan ook van het linear-array-type zijn, in welk geval de lichtgevoelige elementen zich uitstrekken in een richting, die een component heeft in dwarsrichting van de transportmiddelen.

Men kan volgens de uitvinding gebruik maken van een inrichting die het kenmerk vertoont, dat de transportmiddelen een grijswaarde en/of kleur bezitten, die is gekozen met het oog op de genoemde gemiddelde grijswaarde en/of kleur van het te inspecteren massagoed. Afhankelijk van de wensen van de gebruiker kan bijvoorbeeld een kleurwaarde worden gebruikt, die ongeveer overeenkomt met die van het massagoed. Onder omstandigheden kan ook de complementaire kleur worden gebruikt.

In een verdere uitvoering is de inrichting gekenmerkt door selectieve middelen voor het versterken of verzwakken van delen van de videosignalen. Deze kunnen bijvoorbeeld zijn uitgevoerd als offset-middelen voor het in een gewenste band brengen van de videosignalen.

In geval van een videosignaal op basis van de drie basiskleuren spannen de drie componenten een zesdimensionale ruimte op. De reflecties van het produkt, en het door de videocamera waargenomen beeld van de transportmiddelen, in het bijzonder een transportband, geven beeldelementen, in het algemeen als pixels aangeduid. Deze vormen puntenwolken in de zesdimensionale ruimte. Deze puntenwolken kunnen elkaar geheel of gedeeltelijk bevatten. Ook reflecties van de te detecteren ongewenste elementen vormen puntenwolken in deze meerdimensonale ruimte. De signaalverwerkingsinrichting kan een onderscheid tussen deze puntenwolken maken.

Bij gebruik van de opzoektabel of LUT bepaalt de inhoud van het adres, of het betreffende pixel een afbeelding is van een produktelement, van de achtergrond (de transportmiddelen) of van een niet-gewenst, te detecteren element. Het adres wordt toegevoerd aan een bewerkingselement dat op grond van de frekwentie van voorkomen en/of de waarden van naburige pixels een beslissing neemt ten aanzien van de classificatie van het betreffende pixel. Deze gegevens worden toegevoerd aan een besturingseenheid die op grond van de plaats van het pixel in het beeld een beslissing neemt, op basis waarvan het genoemde meldingssignaal een uitstootstation al dan niet kan bekrachtigen.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekening. Hierin tonen:

Fig. 1 een schematisch perspectivisch aanzicht van een eerste uitvoeringsvoorbeeld;

Fig. 2 een gedeeltelijk weggebroken en schematisch weergegeven perspectivisch aanzicht van een tweede uitvoeringsvoorbeeld;

Fig. 3 een schematisch perspectivisch aanzicht van een derde uitvoeringsvoorbeeld;

Fig. 4 een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch aanzicht van een detail van het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 3;

Fig. 5 een sterk vereenvoudigd blokschema van een uitvoeringsvoorbeeld van een signaalverwerkingseenheid; en

Fig. 6 een blokschema van een digitaliseer-eenheid.

Fig. 1 toont een inrichting 1 voor het zuiveren van in een voorraadhouder 2 aanwezig massagoed. Aan deze voorraad-houder 2 sluit een trechter 3 aan, die via een als tourniquetsluis uitgevoerde doseerinrichting aan een transportband 5 afgeven van een dunne laag 6 van het massagoed.

De tourniquetsluis 4 wordt door een motor 7 aangedreven ter verkrijging van de gewenste dosering.

De transportband 5 wordt met een zodanige snelheid aangedreven, dat in combinatie met de door de instelling van de motor 7 bepaalde snelheid de gewenste dikte van de laag massagoed wordt verkregen.

Op enige afstand stroomafwaarts ten opzichte van de tourniquetsluis 4 bevindt zich een inspectie-inrichting 8 die in dit uitvoeringsvoorbeeld twee buisvormige flitslampen 9, 10 en een videocamera 11 omvat. Deze videocamera 11 kan zijn uitgangssignalen toevoeren aan een signaalverwerkingseenheid 12, die besturingssignalen kan toevoeren aan een pneumatische besturingseenheid 13, die een luchtcilinder 14 op basis daarvan kan bekrachtigen. Deze luchtcilinder 14 dient voor het om een aan de breedte van de transportband 5 evenwijdige as 15 doen zwaaien van een zich over de gehele lengte van de transportband 5 uitstrekkende strook 16. In de in fig. 1 getoonde situatie bevindt de strook 16 zich in zijn naar bovengeklapte toestand, waarin hij de vrije baan van het door de transportband 5 afgeworpen massagoed 6 niet verstoort, zodanig dat dit massagoed overeen scherm 17 in een voorraadhouder 18 kan worden opgevangen.

In een in fig. 1 niet weergegeven situatie bevindt door bekrachtiging van de luchtcilinder 14 de strook 16 zich in zijn beneden geklapte toestand, waardoor de vrije baan van het door de transportband 5 afgeworpen massagoed tijdelijk wordt onderbroken, waardoor een bepaalde hoeveelheid van dat massagoed wordt afgebogen en wordt opgevangen in een tweede voorraadhouder 19, waarin alle afgekeurd massagoed wordt verzameld voor afvoer.

Fig. 2 toont een ander uitvoeringsvoorbeeld 20, waarbij niet gebruik wordt gemaakt van slechts één strook 16, maar van acht op een rij gelegen platen 21 t/m 28. Alle platen zijn op en neer zwaaibaar onder besturing door luchtcilinders, waarvan die, welke zijn toegevoegd aan de platen 23 t/m 28 zijn aangeduid met de verwijzingsgetallen 29 t/m 34. De in fig. 2 getoonde toestand zijn de luchtcilinders 29 en 30 geactiveerd, waardoor de platen 23 en 24 in de vrije baan van het massagoed 6 zijn gebracht, waardoor het corresponderende deel daarvan omlaag wordt afgebogen. De vrije baan is met 35 en de afgebogen baan is met 36 aangeduid.

Ook in dit uitvoeringsvoorbeeld is een met 37 aangeduid scherm aanwezig om de .ongewenste vertrooiing van het losse massagoed tegen te gaan.

De verplaatsing van de platen 21 t/m 28 wordt bestuurd door videocamera's 38 t/m 45, die op de schematisch met stippellijnen 46 aangeduide wijze een zone van de laag 6 massamateriaal waarnemen voor afgifte van hun uitgangssignalen aan een niet-getekende signaalverwerkingseenheid, die geheel analoog aan de opbouw van de inrichting volgens fig. 1 de uitgangssignalen van de videocamera 38 gebruikt voor besturing van de plaat 21, die van de camera 39 voor de plaat 22 enz.

Fig. 3 toont een inrichting 47, die op belangrijke punten overeenstemt met de inrichting volgens fig. 1. Corresponderende onderdelen zijn dan ook in fig. 3 met hetzelfde verwijzingsgetal aangeduid als in fig. l.

De videocamera 11 geeft zijn uitgangssignalen af aan een signaalverwerkingseenheid 48 die in afwijking van de uitvoering volgens fig. 1 niet slechts één element bedient, maar een aantal op één rij gelegen, en elk afzonderlijk bekrachtigbare elektromagnetische kleppen 49, die op de in fig. 4 getoonde wijze spuitopeningen 50 zijn aangebracht in een met een bron 51 voor perslucht verbonden persleiding 52, zodanig dat door het openen van een klep door corresponderende bekrachtiging vanuit de signaalverwerkingseenheid 48 op de laag 6 massamateriaal in zijn vrije baan een luchtstroom wordt gericht, die met het verwijzingsgetal 53 is aangeduid, zodanig dat de vrije baan wordt onderbroken en wordt veranderd in een sneller omlaag verlopende baan, zoals met het verwijzingsgetal 54 is weergegeven.

Het zal duidelijk zijn, dat de signaalverwerkingseenheid 48 volgens fig. 3 in die zin afwijkt van de signaalverwerkingseenheid 12 volgens fig. 1, dat hij moet zijn ingericht voor het uit één videosignaal afleiden van een aantal signalen voor de selectieve bekrachtiging van de kleppen 49.

Fig. 5 toont schematisch de opbouw van een uitvoeringsvoorbeeld van een deel van de inspectie-inrichting volgens de uitvinding.

De van een videocamera, in dit voorbeeld de videocamera 11 afkomstige videosignalen omvatten de kleurcomponenten rood (R), groen (G), blauw (B). Deze kleurcomponenten, die afkomstig zijn van de camera 11 of van een preprocessor, die van composiet-video RGB maakt, worden elk aan een respectieve digitaliseer-eenheid 61, 62, 63 toegevoerd. Deze digitaliseereenheden zijn identiek uitgevoerd. In fig. 6 wordt de blokschematische opbouw van de eenheid 61 getoond en aan de hand daarvan nader toegelicht.

Iedere digitaliseereenheid 61, 62, 63 geeft in dit uitvoeringsvoorbeeld zes-bits informatie af, gerelateerd aan de sterkte van het betreffende ingangssignaal. De driemaal zes-bit worden simultaan toegevoerd aan een achttien bits brede opzoektabel of LUT (Look Up Table) 64. Deze achttien bits bepalen ondubbelzinnig een adreslokatie in de LUT 64. De inhoud van de LUT 64 is in een nader te beschrijven leerfase bepaald en bevat één- tot acht-bits informatie, of de kleurcombinatie, die vaststelt of een bepaalde signaalsamenstelling wijst op een produkt, de transportband of tot defecten. Deze één- tot acht-bits informatie wordt hierna toegevoerd aan een nabewerkingseenheid 65, die de relatie van ieder pixel ten opzichte van zijn buren bepaalt. Deze eenheid kan bijvoorbeeld de eenheid APA-512-MX zijn die door de Australische firma Vision Systems wordt geleverd. Deze eenheid is in staat, een groot aantal gegevens te genereren over de grootte en vorm van vlakken aaneengesloten pixels met overeenkomstige bitwaarden. Ook kan de eenheid 65 een zogenaamde SNAP (Systolic Neighbourhood Array Processor) in combinatie met een zogenaamde feature-max zijn, zoals geleverd worden door de firma Datacube uit de Verenigde Staten van Amerika. De SNAP is in staat om een pixel in combinatie met zijn acht naaste buren te classificeren. Deze classificatie kan in de feature-max opgeslagen worden. Een centrale besturingseenheid 66 zorgt uiteindelijk voor de uitlezing van de nabewerkingseenheid 65 en neemt een aan de hand van voorafbepaalde criteria een beslissing met betrekking tot de eventuele bekrachtiging van een uitstooteenheid (zie de figuren 1, 2, 3 en 4). Deze centrale besturingseenheid zorgt ook voor de initialisering van elk onderdeel en de sturing van het gehele signaalverwerkingsproces.

Bewaking van het proces kan plaatsvinden door middel van een monitor 73, die via een DA-omzetter 74 signalen ontvangt van de uitgang van de LUT 64.

Fig. 6 toont als voorbeeld de blokschematische weergave van de digitaliseereenheid 61. De video-informatie aan de ingang 67 hiervan wordt toegevoerd aan een sync-stripper 68, die de video-stuursignalen uit het ingangs-videosignaal verwijdert. Daarna wordt het signaal versterkt door een bestuurbare versterker 69 en voorzien van een bestuurbare offset in een offset-eenheid 70. Het daarvan afkomstige signaal wordt gedigitaliseerd door een zes-bits analoog/digitaalomzetter 71. Het uitgangssignaal hiervan wordt toegevoerd aan een LUT 72 voor nadere bewerking, bijvoorbeeld inversie. Zoals in fig. 6 aangegeven, vindt besturing plaats vanuit de centrale besturingseenheid 66.

Tijdens de "leerfase" worden voor een groot aantal verschillende objecten van het produkt de achttien-bits kleurinformatie van produkt en achtergrond bepaald. Deze informatie resulteert in een histogram in de driedimensionale kleurruimte. Uit dit histogram wordt afgeleid welke combinatie van de achttien-bits ondubbelzinnig te classificeren is als produkt, welke als achtergrond, welke als reflecties, en welke als overgangsverschijnselen. Deze laatste kunnen beeldranden of schaduwen zijn. Deze classificatie biedt de mogelijkheid tot een bepaalde invulling van de LUT 64 te komen. Deze invulling bepaalt of een zekere combinatie gewenst of niet gewenst is. De exacte invulling is afhankelijk van de aard en opbouw van de nabewerkingseenheid 65 en kan een breedte bezitten van één tot acht bits. In de praktijk zullen voor een bepaald geval mogelijk slechts drie waarden van belang zijn, namelijk goed, fout en niet-beslisbaar. De wijze waarop uit het bovengenoemde histogram het toelaatbaarheidscriterium kan worden afgeleid is op zichzelf bekend uit de wiskunde. De algoritmen om deze afleiding uit te voeren kunnen in principe van produkt tot produkt variëren. Een belangrijk criterium hierbij is de rekentijd. Afhankelijk van de produktkleur(en) en de defectkleur(en) kunnen eenvoudige of meer geavanceerde algoritmen gebruikt worden.

Opgemerkt wordt tenslotte dat niet is aangegeven, dat de centrale besturingseenheid 66 aan de hand van de daaraan toegevoerde informatiesignalen de bekrachtiging van een uitstootstation bestuurt.

Claims (11)

1. Inrichting voor het inspecteren van massagoed, zoals groente, tabak, granulaten en dergelijke, met een binnen zekere tolerantiegrenzen liggende gemiddelde grijswaarde en/of kleur, welke inrichting omvat: (1) aandrijfbare transportmiddelen; (2) doseermiddelen voor het zodanig op de transportmiddelen storten van het massagoed, dat het daarop in een in hoofdzaak homogene, enkelvoudige laag vormt; (3) een lichtbron voor het belichten van door de transportmiddelen getransporteerd massagoed; en (4) een videocamera voor het vormen van eerste videosignalen overeenkomstig het beeld van het door de lichtbron belichte massagoed; gekenmerkt door (5) een signaalverwerkingseenheid met (5.1) een geheugen, waarin vooraf de genoemde grijswaarde en/of kleur met bijbehorende tolerantiegrenzen zijn opgenomen; (5.2) middelen voor het uit de eerste videosignalen vormen van tweede videosignalen die representatief zijn voor de grijswaarde en/of de kleur van het door de videocamera waargenomen massagoed; en (5.3) vergelijkingsmiddelen voor het vergelijken van de inhoud van het geheugen met de tweede videosignalen en het afgeven van een meldingssignaal in het geval van een vastgesteld verschil.

2. inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk. dat het geheugen is uitgevoerd als tabel (LOOK ÜP TABLE: LUT) met discrete inhoud; de tweede videosignalen door een analoog/digitaal-omzetter in digitaal formaat worden gebracht; en de gedigitaliseerde tweede videosignalen als adres worden toegevoerd aan de tabel.

3. Inrichting volgens conclusie X, gekenmerkt door middelen voor het vormen van kleursignalen, bijvoorbeeld overeenkomend met de drie basiskleuren rood, groen en blauw, met elk een chrominantiecomponent en een luminantiekomponent; en een de relevante kleur(en) bevattend lichtafgevende lichtbron.

4. Inrichting volgens conclusie 2 en 3, met het kenmerk, dat de analoog/digitaal-omzetter de luminantiekomponent van elk van de kleursignalen in digitaal formaat van ten hoogste acht bits brengt.

5. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de camera van het matrixtype is.

6. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de camera van het lineaire type is.

7. Inrichting volgens conclusie l, met het kenmerk, dat de lichtbron van het continue type is.

8. Inrichting volgens conclusie l, met het kenmerk, dat de lichtbron van het intermitterende type is en bijvoorbeeld lichtflitsen afgeeft.

9. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de transportmiddelen een grijswaarde en/of kleur bezitten, die is gekozen met het oog op de genoemde gemiddelde grijswaarde en/of kleur van het te inspecteren massagoed.

10. Inrichting volgens conclusie 3, gekenmerkt door selectieve middelen voor het versterken of verzwakken van delen van de videosignalen.

11. Inrichting volgens conclusie 10, gekenmerkt door offset-middelen voor het in een gewenste band brengen van de videosignalen.