RU2615625C1 - Method for sorting objects by shape and device for its implementation - Google Patents
Method for sorting objects by shape and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2615625C1 RU2615625C1 RU2016103230A RU2016103230A RU2615625C1 RU 2615625 C1 RU2615625 C1 RU 2615625C1 RU 2016103230 A RU2016103230 A RU 2016103230A RU 2016103230 A RU2016103230 A RU 2016103230A RU 2615625 C1 RU2615625 C1 RU 2615625C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shape
- objects
- sorting
- image forming
- lighting
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
- B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
Landscapes
- Sorting Of Articles (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и устройствам сортировки различных объектов на ограниченное количество классов в соответствии с их формой. Основное применение изобретение находит для процессов сортировки (разбраковки) драгоценных камней по их форме, прежде всего алмазов.The invention relates to methods and devices for sorting various objects into a limited number of classes in accordance with their form. The invention finds its main application for the sorting (grading) of precious stones by their shape, especially diamonds.
Известные способы сортировки объектов по форме и иным признакам и их аппаратурные реализации основываются на следующих общих принципах: это организация транспортирования последовательности объектов специальным устройством через зону наблюдения, освещение индивидуально каждого проходящего зону наблюдения объекта, получение изображения формы объекта или реакции объекта на освещение в устройстве регистрации, предварительная обработка и преобразование полученного изображения (сигнала) в цифровую форму, анализ полученной таким образом информации в вычислительном устройстве на предмет соответствия заранее установленной системе параметров, определяющих принадлежность объекта к определенному классу, принятие решения и выдача команды на исполнительный механизм о перемещении объекта в соответствующий бункер (накопитель) объектов одного из классов по избранной классификации.Known methods for sorting objects by shape and other characteristics and their hardware implementations are based on the following general principles: this is the organization of transporting a sequence of objects with a special device through the observation zone, lighting individually each object passing through the observation zone, obtaining an image of the object's shape or the reaction of the object to lighting in the registration device , pre-processing and conversion of the received image (signal) into digital form, analysis of the resulting image m data in a computing device for compliance with a predetermined system parameters defining the object belongs to a certain class, a decision and issue commands to the actuator to move the object to the appropriate silo (storage) facilities of one of the classes in the chosen classification.
Так, известна установка для автоматической классификации кристаллических объектов (например, алмазного сырья) по цвету или чистоте (Патент США №4,951,825, МПК5 В07С 5/342, В07С 5/36, опубл. 28.08.1990), в которой транспортирующее устройство реализовано в виде комбинации вибропитателя и роторного конвейера с системой вакуумных захватов. В установке имеется зона освещения и наблюдения, включающая осветители и устройства регистрации изображения объектов, а также накопитель объектов с соответствующим принятой классификации числом отделений накопителя. Установка работает следующим образом. Вибропитатель растягивает объекты из общей неклассифицированной массы в последовательность, один за другим. Роторный конвейер подает поштучно классифицируемые объекты в зону освещения и наблюдения, где посредством осветителей и детекторов излучения, прошедшего (отраженного) через (от) объект(а), осуществляется получение информации для принятия классификационного решения. Далее тот же роторный конвейер доставляет объект к сортирующему устройству, выполняющему по команде вычислительного устройства помещение объекта в соответствующее классу объектов отделение накопителя. Очевидны ограничения описанной установки, если классифицирующим признаком будет форма объектов, например форма кристаллов алмазного сырья. Исчерпывающий анализ формы потребовал бы увеличения количества регистрирующих устройств (камер) в зоне наблюдения, при этом часть объекта в вакуумном узле остается недоступной для наблюдения.Thus, the known apparatus for automatic classification of crystalline objects (e.g., diamond) or in color purity (U.S. Patent №4,951,825, IPC 5 5/342 V07S, V07S 5/36, publ. 28.08.1990), in which the conveying device is implemented in the as a combination of vibratory feeder and rotor conveyor with a vacuum gripper system. The installation has a lighting and observation zone, including illuminators and devices for recording images of objects, as well as a drive for objects with the appropriate classification adopted, the number of drive compartments. Installation works as follows. The vibrator feeds the objects from the total unclassified mass into a sequence, one after the other. A rotary conveyor delivers piecewise classified objects to the lighting and observation zone, where, by means of illuminators and radiation detectors that have passed (reflected) through (from) object (a), information is received for making a classification decision. Then, the same rotary conveyor delivers the object to the sorting device, which, upon the command of the computing device, places the object in the drive compartment corresponding to the object class. The limitations of the described installation are obvious if the classifying feature is the shape of objects, for example, the shape of crystals of rough diamonds. A comprehensive analysis of the form would require an increase in the number of recording devices (cameras) in the observation zone, while part of the object in the vacuum unit remains inaccessible for observation.
В устройстве сортировки (Патент РФ №2016672, МПК5 В07С 5/342, G01N 21/87, опубл. 30.07.1994) предпринята попытка путем усложнения конструкции вакуумного роторного конвейера обеспечить необходимую представительность данных системы наблюдения за счет средств вращения объекта (кристалла) вокруг своей оси при прохождении поля зрения оптической измерительной системы. Описанная установка применима к сортировке объектов по форме. Тем не менее принципиальный недостаток транспортирующей системы на базе роторного конвейера - отсутствие обзора со стороны узла вакуумного крепления кристалла. Другим недостатком описанных устройств и реализуемых ими способов является недостаточная производительность, менее 5 -10 объектов в секунду.In the sorting device (RF Patent No. 20166672, IPC 5
Известно устройство для сортировки кристаллов алмазов (Патент РФ №2424859, МПК В07С 5/342 (2006.01), опубл. 27.07.2011), имеющее узел поштучной подачи объектов и горизонтальный транспортирующий диск. В этой установке имеются средства освещения и наблюдения, управляющее вычислительное устройство и сортировочный узел для помещения кристаллов в бункеры в соответствии с классификационными критериям. Освещение объектов, получение информации о форме осуществляется на горизонтальном транспортирующем диске. Управляющее вычислительное устройство осуществляет анализ полученной информации и выдает на сортировочный узел команду для помещения кристалла в бункер, соответствующий его классифицированной форме. Недостатками этого технического решения являются низкая производительность, неполный обзор поверхности кристалла, возможные нарушения ритмичности подачи кристаллов в зону наблюдения.A device for sorting diamond crystals is known (RF Patent No. 2424859, IPC V07C 5/342 (2006.01), publ. 07/27/2011), which has a unit for unit feeding of objects and a horizontal conveying disk. In this installation, there are lighting and observation equipment, a control computing device and a sorting unit for placing crystals in bins in accordance with classification criteria. Illumination of objects, obtaining information about the form is carried out on a horizontal transporting disk. The control computing device analyzes the information received and issues a command to the sorting unit to place the crystal in the hopper corresponding to its classified form. The disadvantages of this technical solution are low productivity, an incomplete overview of the crystal surface, possible violations of the rhythm of the flow of crystals into the observation zone.
Решением, позволяющим совместить требования высокой производительности с полной представительностью направлений обзора объекта, является анализ его формы в фазе свободного падения. Известен способ и устройство сортировки объектов по форме, выбранные нами в качестве прототипа (Патент США №5,184,732, МПК5 В07С 5/342, опубл. 09.02.1993). Согласно способу каждый классифицируемый объект направляется в зону наблюдения в фазе свободного падения. В зоне наблюдения в одной, перпендикулярной направлению падения плоскости расположены, как правило, несколько устройств освещения и наблюдения, которые фиксируют мгновенную картину профиля (силуэта) объекта каждым из устройств наблюдения. За время пролета объекта из зоны наблюдения в нижележащую зону сортировки вычислительное устройство на основе иерархического алгоритма устанавливает принадлежность объекта к одному из классов формы. Например, для сырья алмазов это может быть 16 различных классов.The solution to combine the requirements of high performance with the full representativeness of the viewing directions of the object is to analyze its shape in the free fall phase. A known method and device for sorting objects by shape, selected by us as a prototype (US Patent No. 5,184,732, IPC 5
В упомянутом выше прототипе также раскрыта сущность установки для сортировки кристаллических объектов по форме, включающей зону наблюдения свободно падающих через нее объектов. В этой зоне располагаются устройства освещения объектов и устройства получения изображения объектов для последующей обработки по иерархическому алгоритму с получением классификационного решения относительно принадлежности прошедшего зону наблюдения объекта тому или иному классу формы. В установке предусматривается узел сортировки классифицированных объектов по форме с соответствующими бункерами-накопителями для каждого класса. Производительность такого устройства достигает 10 кристаллов в секунду и более, вплоть до 20. При этом качество сортировки, определяемое как процент кристаллов, подлежащих ручной сортировке после работы установки из их общего количества, было ниже 30 для кристаллов от 1/15 до 4 карат.In the aforementioned prototype, the essence of the apparatus for sorting crystalline objects in a form including an observation zone of objects freely falling through it is also disclosed. In this zone, there are devices for illuminating objects and devices for acquiring images of objects for subsequent processing according to a hierarchical algorithm to obtain a classification decision regarding the belonging of an object that has passed the observation zone to a particular form class. The installation provides for a node for sorting classified objects by shape with corresponding storage bins for each class. The productivity of such a device reaches 10 crystals per second or more, up to 20. At the same time, the sorting quality, defined as the percentage of crystals to be manually sorted after the installation works out of their total number, was below 30 for crystals from 1/15 to 4 carats.
Главным недостатком описанных в прототипе способа и устройства является относительно высокая доля кристаллов, неклассифицированных автоматически и подлежащих ручной переборке. Ошибки классификации обусловлены как аппаратной реализацией метода, так и алгоритмом процесса идентификации класса формы, реализуемым вычислительным устройством. Так, расположение осветителей и регистрирующих камер в одной плоскости и обработка изображения пролетающего объекта, полученного в один момент времени для всех регистрирующих устройств, принципиально не исключает ошибки идентификации вследствие случайного расположения объекта в процессе падения. Наращивание количества осветителей и расположенных соосно с ними устройств регистрации (камер) ограничено конструкцией и не приводит к пропорциональному снижению вероятности ошибок идентификации, также и вследствие увеличения массива обрабатываемых данных.The main disadvantage of the method and device described in the prototype is the relatively high proportion of crystals that are not automatically classified and must be manually sorted. Classification errors are caused by both the hardware implementation of the method and the algorithm of the process of identifying the class of the form implemented by the computing device. So, the location of the illuminators and the recording cameras in one plane and the processing of the image of a passing object obtained at one time for all recording devices does not fundamentally exclude identification errors due to the accidental location of the object during the fall. The increase in the number of illuminators and co-located recording devices (cameras) is limited by design and does not lead to a proportional decrease in the probability of identification errors, also due to an increase in the array of processed data.
Технический результат в способе сортировки объектов по форме выражается в обеспечении высокой производительности способа сортировки объектов по классам формы с одновременным снижением доли ошибок классификации, выражающейся в числе объектов, подлежащих повторной или ручной переборке.The technical result in the method of sorting objects by form is expressed in ensuring high performance of the method of sorting objects by form classes while reducing the percentage of classification errors expressed in the number of objects to be re-sorted or manually sorted.
Технический результат в способе сортировки объектов по форме, заключающемся в поштучной подаче объектов в зону освещения-наблюдения в фазе свободного падения, получении изображения объектов в излучении осветителей от не менее чем восьми электронных устройств формирования изображений, обработке полученных изображений с целью отнесения формы объекта к одному из предустановленных классов формы, формировании команды на исполнительное сортировочное устройство, помещающее объект в соответствующий его форме бункер-накопитель, достигается за счет того, что освещение объекта в зоне наблюдения и формирование изображения его формы осуществляют последовательным включением каждой отдельной пары «осветитель - устройство формирования изображения», от первой до восьмой, в процессе нахождения объекта в зоне освещения-наблюдения.The technical result in a method for sorting objects according to the form, which consists in the piecewise supply of objects to the lighting-observation zone in the free fall phase, obtaining images of objects in the radiation of illuminators from at least eight electronic image forming devices, processing the obtained images in order to assign the shape of the object to one from the predefined classes of the form, the formation of the team on the Executive sorting device, placing the object in the corresponding form of the storage hopper, is achieved I am due to the fact that the illumination of an object in the observation zone and the formation of an image of its shape is carried out by the sequential inclusion of each individual pair “illuminator - image forming device”, from the first to the eighth, in the process of finding the object in the lighting-observation zone.
Технический результат в устройстве для осуществления способа сортировки объектов по форме, состоящем из узла формирования последовательности и подачи объектов на траекторию свободного падения, зоны освещения и наблюдения, зоны сортировки и вычислительного устройства, обрабатывающего изображения классифицируемых объектов, пролетающих зону освещения-наблюдения, достигается за счет того, что каждая из не менее чем восьми пар «осветитель - устройство формирования изображения» расположены в разных плоскостях и равномерно по сфере вокруг точки пересечения траектории свободного падения объекта и оптических осей пар «осветитель - устройство формирования изображения».The technical result in the device for implementing the method of sorting objects in a form consisting of a node for generating a sequence and feeding objects to a free fall path, a lighting and observation zone, a sorting zone, and a computing device that processes images of classified objects flying through the lighting-observation zone is achieved by the fact that each of at least eight pairs of “illuminator - imaging device” are located in different planes and uniformly around the sphere point of intersection of the trajectory of free falling object, and the optical axes of the pairs of "Illuminator - image forming apparatus."
На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.
Устройство состоит из подающего объекты на траекторию свободного падения узла, зоны освещения-наблюдения, где в качестве устройств формирования изображений используются электронные камеры, зоны сортировки с накопительными бункерами и вычислительное устройство для обработки получаемых изображений форм объектов. Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. Подающий узел, состоящий из вакуумного роторного транспортера 1 и двух вибропитателей 2 и 3, обеспечивает равномерную, регулируемую и воспроизводимую подачу классифицируемых объектов в зону освещения-наблюдения по траектории свободного падения. На входе объекта в зону освещения-наблюдения срабатывает первый оптоэлектронный датчик присутствия 4, запускающий синхронизированный процесс последовательной съемки объекта каждой камерой 5. При этом также последовательно и синхронно включаются светодиодные осветители 6, обеспечивая получение качественного изображения камерой в данной точке траектории свободного падения объекта в зоне освещения-наблюдения. Последовательная съемка кроме оптимизации времени на обработку позволяет избежать искажающих изображения бликов в камере от соседних осветителей. Освещение объекта происходит в инфракрасном диапазоне для получения максимально контрастного изображения. Кроме того, микропроцессор электронных камер проводит предварительную цифровую обработку полученного изображения профиля объекта для повышения контрастности. Прием этой предварительно обработанной информации о форме объекта в виде цифровых изображений вычислительным устройством начинается с момента получения информации с первой камеры и завершается после получения изображения последней. Далее объект идентифицируется определенным классом формы или принимается решение о невозможности классифицировать форму объекта. Пройдя зону освещения-наблюдения, объект перед входом в зону отсечки регистрируется вторым оптоэлектронным датчиком 7. Зона отсечки состоит из вращающегося буферного барабана с ячейками 8, рядом пневматических отсекателей 10 и бункеров-накопителей 9 для отсортированных по форме объектов. После прохождения второго оптоэлектронного датчика 7 объект попадает в одну из ячеек буферного барабана, номер которой передается вычислительному устройству. К моменту, когда ячейка достигает позиции отклонения пневматическими отсекателями, вычислительное устройство идентифицирует классифицируемый объект одним из классов по форме, после чего он пневмоимпульсом отсекателя перемещается в бункер-накопитель 9 соответствующего класса формы.The device consists of a node supplying objects to the path of free fall, an illumination-observation zone, where electronic cameras, sorting zones with storage bins and a computing device for processing the resulting images of object shapes are used as image forming devices. A device that implements the proposed method works as follows. The feeding unit, consisting of a
Отличительные признаки описанного способа сортировки и устройства для его осуществления, а именно последовательный процесс получения изображения формы объекта в точке зоны освещения-наблюдения и расположение осветителей и регистрирующих камер по сфере, обеспечивают снижение доли неклассифицированных объектов в общем их количестве за счет уменьшения вероятности ошибок идентификации. Последовательная передача полученных изображений объекта в процессе его нахождения в зоне освещения-наблюдения позволяет обеспечить высокую производительность обработки объектов при сохранении доли неклассифицированных ниже (10-5)% от их общего числа.Distinctive features of the described sorting method and device for its implementation, namely, the sequential process of obtaining an image of the shape of an object at a point of the lighting-observation zone and the location of illuminators and recording cameras in a sphere, reduce the share of unclassified objects in their total number by reducing the likelihood of identification errors. The sequential transmission of the obtained images of the object in the process of its being in the lighting-observation zone allows to ensure high productivity of processing objects while maintaining the share of unclassified below (10-5)% of their total number.
Примером промышленной реализации предлагаемого способа и устройства может служить установка сортировки сырья алмазов по форме УСА-1. Данная установка используется для сортировки алмазного сырья в промышленных условиях. Испытания установки при сортировке на 10 классов по форме сырья крупностью (-6+1,5) мм показали производительность 10 кристаллов в секунду. При этом доля неидентифицированных кристаллов для повторной сортировки была менее 10% от общего числа.An example of industrial implementation of the proposed method and device can serve as a plant for sorting rough diamonds in the form of USA-1. This unit is used for sorting rough diamonds in an industrial environment. Tests of the installation when sorting into 10 classes according to the shape of the raw material with a grain size of (-6 + 1.5) mm showed a productivity of 10 crystals per second. The share of unidentified crystals for re-sorting was less than 10% of the total.
Claims (3)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016103230A RU2615625C1 (en) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | Method for sorting objects by shape and device for its implementation |
CA3029632A CA3029632C (en) | 2016-02-01 | 2017-01-30 | Method for sorting objects by shape and apparatus for the implementation thereof |
PCT/RU2017/000039 WO2017135845A1 (en) | 2016-02-01 | 2017-01-30 | Method of sorting objects by shape and device for the implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016103230A RU2615625C1 (en) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | Method for sorting objects by shape and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2615625C1 true RU2615625C1 (en) | 2017-04-05 |
Family
ID=58505810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016103230A RU2615625C1 (en) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | Method for sorting objects by shape and device for its implementation |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CA (1) | CA3029632C (en) |
RU (1) | RU2615625C1 (en) |
WO (1) | WO2017135845A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2699751C1 (en) * | 2019-03-21 | 2019-09-09 | АО "ИЦ "Буревестник" | Method of sorting objects by their colour characteristics |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111266301A (en) * | 2019-12-18 | 2020-06-12 | 深圳市中科华工科技有限公司 | Thermal efficiency full-detection machine |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100046826A1 (en) * | 2007-03-27 | 2010-02-25 | Visys Nv | Method and system for use in inspecting and/or removing unsuitable objects from a stream of products and a sorting apparatus implementing the same |
RU2521215C1 (en) * | 2012-12-24 | 2014-06-27 | Григорий Владимирович Чуйко | Fibre-optic laser-based sorting machine |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU587345B2 (en) * | 1986-08-20 | 1989-08-10 | De Beers Consolidated Mines Limited | Separation process |
-
2016
- 2016-02-01 RU RU2016103230A patent/RU2615625C1/en active
-
2017
- 2017-01-30 CA CA3029632A patent/CA3029632C/en active Active
- 2017-01-30 WO PCT/RU2017/000039 patent/WO2017135845A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100046826A1 (en) * | 2007-03-27 | 2010-02-25 | Visys Nv | Method and system for use in inspecting and/or removing unsuitable objects from a stream of products and a sorting apparatus implementing the same |
RU2521215C1 (en) * | 2012-12-24 | 2014-06-27 | Григорий Владимирович Чуйко | Fibre-optic laser-based sorting machine |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2699751C1 (en) * | 2019-03-21 | 2019-09-09 | АО "ИЦ "Буревестник" | Method of sorting objects by their colour characteristics |
WO2020190169A1 (en) * | 2019-03-21 | 2020-09-24 | Акционерное общество "Инновационный Центр "Буревестник" | Method for sorting objects according to their colour characteristics |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA3029632A1 (en) | 2017-08-10 |
WO2017135845A1 (en) | 2017-08-10 |
CA3029632C (en) | 2021-07-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9024223B2 (en) | Optical type granule sorting machine | |
EP3001185B1 (en) | Optical granular substance sorter | |
US6701001B1 (en) | Automated part sorting system | |
CN103917305B (en) | Utilize the somascope of alternately side lighting | |
CN103170459B (en) | Spectacle lens flaw detection system | |
AU2016231751B2 (en) | A novel intelligent grading machine with trajectory tracking sensor network and a process thereof | |
CN104070016A (en) | Granular agricultural material real-time detecting and grading device and granular agricultural material real-time detecting and grading method | |
CN104368540A (en) | Double-wavelength automatic grain sorter based on near infrared technology | |
CN215314059U (en) | Small-particle agricultural product color sorting device based on area array image characteristics | |
CN107671007B (en) | Intelligent sorting system for detecting pearl shapes in batches based on machine vision | |
RU2615625C1 (en) | Method for sorting objects by shape and device for its implementation | |
CN115945403A (en) | Intelligent ore sorting machine | |
RU2699751C1 (en) | Method of sorting objects by their colour characteristics | |
CN201357150Y (en) | White melon seed color sorter | |
WO2015155389A1 (en) | Automated method and system for the classification of frozen tuna according to species | |
CN104984920A (en) | Full-automatic bionic vision appearance detection equipment and method | |
Delwiche et al. | A high-speed sorting system for dried prunes | |
US20170200262A1 (en) | Object Detection Apparatus | |
JPH09178430A (en) | Camera-operated goods screening device | |
Lampa et al. | Methods of manipulation and image acquisition of natural products on the example of cereal grains | |
CN108132255A (en) | A kind of plastic containers detecting system with self-picketing orthofunction | |
CN203745341U (en) | Image recognition technology-based tobacco aromatic bead quality rapid-detection device | |
RU2824518C1 (en) | Optical separator | |
CN207163928U (en) | Glass substrate inspection system | |
CN219016107U (en) | Wheat grain endosperm texture detection device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190521 |