TW449508B - Multi-band spectral sorting system for light-weight articles - Google Patents

Description

經濟邹智慧財產局員工消費合作社印製 449508 A7 ___B7__ 五、發明說明（I ) 技術領域 本發明是有關於自動化的貨物檢查及處理系統；特別 胃對於輕重量物件多頻帶的光學檢查及揀選，諸如已除去 莖的煙葉、煙片、煙草的莖及再收取的煙草。 本發明之背景 自動化的貨物光學處理設備可以執行各種的作業；諸 女口力S物件的檢視及揀選，包含生鮮的或處理過的水果、 '木削、回收的塑膠及類似的產品=> 這些物件也許是 '顏色、形狀或品質來分類。現代的貨物光學處理 迅速地分類及分隔極大量的上述物件成爲很多的 種類。 、 上述的設備典型地會含有一個輸送系統，用以將物件 過一個檢視站，該處有攝影機或其他檢查裝置， 查這些通過檢查區的物件。該檢查站傳送信號至一 理站，於該處物件被揀選或分類3例如，有缺陷 來的物件可能會從輸送系統上運送的物件流中被移 除ο &速的檢查或揀選大量的物件典型地需要高速的輸送 f統’例如’ I送帶寬2至6英呎(0.6至1.8公尺）可以17 央口尺/秒（5公尺/秒）的速度輸送物件3有一個問題，以如此 的速度輸送物件’若爲輕重量物件，則會相對地不穩定且 ^滚動、翻滾、彈跳及互相碰撞的傾向。不穩定的物件被 尚速的輸送系統運送，是難以檢查及揀選的，或至少有兩 個原因而難以處理的。 I---- ^-------—訂---------線 * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

(210 X 297 公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 449508 A7 _____B7___ 五、發明說明（/) 首先，自動化的貨物光學處理設備包含攝影機或其他 光學檢測器，是以光學地決定物件的被選擇特性(亦即：大 小、顏色及形狀）。物件的滾動、翻滾或彈跳典型地減少了 其所產生影像的淸晰度，因此，降低了該物件光學上的資 訊的準確性及可靠性。對一個極端的例子，滾動會導致立 方體的物件看似圓形，或使一物件有不同顏色區域的物件 ，看似有單一的混合顏色。 其次，不穩定的物件相對於輸送帶的移動方向會橫向 地移動且/或縱向地移動。物件的橫向運動是不想要的，因 爲，當物件由檢視站通到處理站時，會使物件不對齊，因 此，導致不正確的處理。相同地，沿著輸送帶的移動方向 之物件的縱向運動會導致有效的速度差，因而使得物件對 於後續的處理動作產生時間上的錯位。 有些物件已增加了在輸送帶上不穩定運動的敏感性， 例如，輕重量物件以及低且不均勻密度之物件。該種物件 的特例有去莖的煙葉或薄片、煙草莖及再取的煙草。其他 例子有含有不想要的碎物：羽毛、紙張、硬紙板、塑膠、 線、繩索、泥土、細枝、石頭、昆蟲、動物的切塊及橡膠 ，前述物件可能偶然地被包含在可接受的物性裡。因此， 這些類型的物件在高速下難以精確地檢查及揀選。 一種嘗試用以解決如此的不穩定問題，可在美國專利 號碼5,297,667號“一種用於輸送裝置上使物件穩定的系統 ”上見到，該讓渡給此專利申請案的受讓人。該裝置使用 了一種位於輸送帶上方的罩蓋，用以產生氣體流(亦即：空 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^---------------. (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 449 50 8 A7 ____B7__ 五、發明說明（）） 氣），並且平行於輸送帶’沿著輸送帶運送物件的移動方向 噴氣。該氣流有著與輸送帶上方相同的速度，用以減低空 氣動力學的阻力’否則該阻力將對著物件逆推’而使物件 變得不穩定。既然’逼個阻力被降低了’這些被輸送帶運 送的物件則相對地穩定了。這些物件被在空中的輸送帶加 速及推進，沿著已知且可斷定的軌道，往揀選站或處理站 上。揀選機或處理機成功的動作，視產品被沿著已知的軌 道推進而定。因此，當物件通過處理機時，該處理機指出 物件精確的位置且可將有缺陷的或不良好的物件自可接受 的物件堆中分離出來。該型系統已經成功用於相對地大質 量的物件。具有大質量的物件能夠可保持當物件自傳輸帶 上射出之空中速度且繼續沿著該物件預定的軌道行進。 當物件沿著輸送帶被搬動時，另一個使物件穩定的嘗 試是使用一種附加的反轉向輸送帶，該反轉向輸送帶位於 上方且接近該放置著物件之輸送帶。不使用透過封閉著輸 送帶之頂蓋上吹氣之方法，該附加的反轉向輸送帶產生一 股氣流，該氣流的方向是平行於物件的行進方向。由附加 的反轉向輸送帶所產生的氣流有著大約與載著物件之輸送 帶相同之速度，以便降低任何的空氣動力學上的阻力，否 則該阻力將會抵著該物件。這類系統之一個例子是煙草掃 描6000(Tobacco Scan 6000)，是由位於近比利時布魯塞爾的 Elbicon所製造。 然而，這些系統不適用於重量極輕的物件，諸如上述 的煙草製品及輕重量的碎物或物件的密度在1.5〜5磅/每 ό 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） (請先閱讀背面之沈意事項再填寫本頁> ^--------訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 44950 8 A7 _________ B7 五、發明說明（4 ) 英呎立方的物件。當輕重量物件離開輸送帶並往來未知的 軌道行進時’會變得不穩定，這種情形的發生是因爲氣流 離開輸送帶以後，變得不穩定了。該氣體的形狀分割成任 意的流體狀。當其他部分的氣流平直的流動時，一部分的 氣流向下流動。然而，其他部分的空氣可能往上流動或橫 行於輸送帶移動的方向。該輕重量物件沒有足夠的質量繼 續沿著預知的軌道前進。該輕重物件失去了速度且被任意 形狀的氣流所牽引。該輕重量物件的位置在明確的時間下 無法被預測。這使得物件的準確處理顯得困難和不切實際 0 另一個目前的系統所存在的問題是：物件的不適當的 照明、檢定及揀選’且尤其是煙草製品可能含有：黑色的 丁基橡膠粒子、被煙草沾染的植物乳液製的橡膠手套的碎 物、棕色的硬紙板、紅色的硬紙板、綠色的紙及藍色的塑 膠繩索。黑色的丁基橡膠粒子可能是從運送煙草處理設施 的冷卻水進入煙早處理設施的橡膠覆蓋管路系統上來的污 染物，亦或是故意加入其粒子流中，以便測試系統的檢查 及揀選能力。被煙草沾染的植物乳液製橡膠手套的碎物污 染了煙草製品’是由於工人手上戴著植物乳液製的手套在 搬運煙草所造成的=不幸地，因爲這些特有的橡膠粒子明 顯地與煙草製品相似’以致於難以用目前的檢查系統檢定 。其他的污染物有：容器及包裝人員在運輸及揀選煙草製 品時所產生的小碎塊及小削。因爲這些小削及小碎塊的顏 色之緣故，傳統的揀選技術使某些的小削及小碎塊不易從 7 _ 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^--------訂---------線 本紙張尺度適用中囤國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 4 9 5 ύ h A7 ___B7 五、發明說明（< ) 良好的煙草製品中區分出來β 因此，所需的是適合於輕重量物件的輸送裝置，諸如 煙草製品，結合一種檢視系統，可以發現及分類含有丁基 、植物的乳液及其他碎物之煙草製品。 發明之槪要 因此，本發明的一項目的是提供給自動化的貨物處理 設備一種改良式的運送裝置； 本發明之另一目的是增加輕重量物件在被上述的運送 裝置運送及投擲至空氣中時之穩定度； 本發明之進一步的目的是使上述的運送裝置能夠增加 輕重量物件及低且不均勻密度之物件在做光學上的處理時 之準確度； 本發明之另一目的是提供一個系統，而此系統含有多 光譜的光源及物件之揀選，特別是針對煙草製品。 本發明之一種離輸送帶之穩定系統，使輕重量物件從 自動化的貨物處理設備上的輸送帶被投擲至空中時’變得 穩定。在一較佳實施例中，輕重量物件沿著一種輸送帶’ 自第一個餵入端點到第二個排出端被穩定住。該離輸送帶 之穩定系統提供一種完全封閉系統，使輕重量物件自輸送 帶之第二個排出端被投擲至空中時，能穩定住。該對著及 通過輸送帶之氣流由頂蓋結構控制，使得被投擲於氣流內 之輕重量物件沿著已知及可預測的軌道行進。 本發明亦包含用於物件的改良式多頻譜照明及檢測’ 器藉由結合一對面對面的光學照明站及一種揀選站至該離 3 1 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----I--I I--^---I---I ^ * I ------^ I. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 449 50 8 經濟郄智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（匕） 輸运;帶之穩定系統。頂蓋結構上的上表面及下表面有許多 窗口’透過窗口之下，照明站提供紅、綠及紅外線照明(或 其他波長的組合)給物件的兩個主要表面，當物件正在通過 相關聯的一對線上掃描的“彩色”攝影機時。二向色稜鏡使 前述之攝影能對照明站之紅色、綠色及紅外線等之波長感 光°當物件沿著其軌道在空中行進並通過穩定系統時，前 述之窗口延伸在照明站及物件之間。 糸工色 '綠色及紅外線等照明提供足夠地對紅色、綠色 及紅外線等輻射之反射差異比，此特性對於前述之煙草製 品及其他製品之做可靠的物件分類揀選判斷是有用的。 本發明之其他目的及優點將經由下述較佳實施例的詳 細描述而呈明顯，以下的描述將參照隨附的圖式。 附圖之簡略說明 圖1是本發明之一種具有離輸送帶之穩定系統之自動 化的貨物處理系統，以及紅色、綠色、紅外線等之照明及 檢測系統的立體圖； 圖2是圖丨的自動化貨物處理系統的槪要側視圖； 圖3是如圖1所示的在輸送帶上之第二穩定系統之替 代的餵入滑道及相關構成組件的放大截面側視圖； 圖4是本發明之離輸送帶的穩定系統及紅色、綠色、 紅外線等照明及檢測系統之放大的槪要側視圖； 圖5是本發明之紅色、綠色、紅外線物件照明單元之 平面繪圖； 圖6是圖5之物件照明單元所產生之能量輸出頻譜之 9 n n I i ·1 I I I I It I n 1 一5J> n n I ftr I t. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用申國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'代 449 50 8 五、發明說明（ 圖形表示： 圖7是自良好的煙草製品及各種的雜物上反射的習知 紅色、綠色、藍色“B”之能量波長圖； 圖8是自良好的煙製品及各種的雜物上反射的紅色、 綠色、紅外線之能量波長圖，此爲根據本發明之照明及檢 測的技術； 圖9、10、11、12是可看見的紅外線的波長反射曲線 之圖形表示，是分別在煙草製品、沾污的植物乳液、葡萄 乾與莖、好的馬鈴薯肉與缺陷、桃子果肉及桃子果核上反 射的。 主要部份代表符號之簡要說明 10光學處理系統 14離輸送帶之穩定系統 17物件 22末端滾筒 26方向 3◦揀選站 48滑道 52流體流 56吹風機 58噴嘴 64彎道 68高度 70通道 12輸送帶上之穩定系統 16、18輸送帶 20驅動滾筒 24表面 28A、28B光學檢視站 46鶴入系統 50較低端 54通風室 57導管 60接收端 66底部面 69離子棒 72入口 ^ --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中因國家標準（CNS)A.l規格（210x 297公釐） 449508 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（沙） 74流體流 80頂蓋的部分 88、90攝影機模組 9 6、9 8鏡子 104托架 108、110 邊緣 112吹氣噴嘴 114空氣窗帘 118空氣流 122頂蓋 126小齒輪 150罩框 154光導板 160能量輸出光譜 164綠色的波長區域 170良好的煙草製品 Π4良好的煙草製品 178紅色硬紙板 182藍色的塑膠繩索 188莖 192缺陷 79頂蓋 84 ' 86照明單元 92、94視域方向 100、102透明窗口 106夾子 111背景燈泡 113軌道 116噴嘴 120框罩 124齒條 128離子棒 152放電燈泡 156透鏡組 162紅色波長區域 166紅外線波長區域 172黑色丁基缺陷 176棕色硬紙板 180綠色紙張 186葡萄乾 190馬鈴薯果肉 194桃子果肉 196果核 19 8短波紅外線光譜的能量曲線 較佳實施例之說明 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣--------訂---------線_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 ^49508 A7 ___B7____ 五、發明說明） 圖1至2展示本發明一種自動化的貨物光學處理系統 (10)包含一種在輸送帶上之穩定系統（12)及一種離輸送帶之 穩定系統（14)，用以穩定是由輸送帶（16)運送之物件。光學 處理系統（10)是根據前述之美國專利申請第08/657,357號， 於丨998年6月3日提出申請，此專利是關於“供輕重量物 件使用之離輸送帶之穩定系統” ’此專利讓與給此申請案之 受讓人。處理系統（10)較適宜對大量的輕重量物件執行光 學的檢視，諸如去莖的煙葉或葉片、煙草莖、重新取回的 煙草、木碎片或輕重量的碎物。然而，可體認到的是該穩 定系統U2)及（14)同樣地可被應用於其他型式的自動化處理 設備，例如包裝系統。 輸送機（16)是以市售的反靜電輸送帶(18)來運送物件， 該輸送帶（18)是由技術上有普通熟練的人所知道及使用的 。此類型的輸送帶可降低運轉中所形成的任何靜電荷。輸 送帶（18)上的靜電荷可能使物件（17)黏附在輸送帶上，且降 低了系統的有效性。輸送帶（18)環繞著一個驅動滾筒(20)及 一個空間區隔開的自由運轉末端滾筒(22)，而形成一個封 閉迴路。一台馬達（圖上未示出)連接於驅動滾筒(2〇)上’驅 動著輸送帶（18)，使得上層的表面（24)以一速度往一方向 (26)朝向離輸送帶的穩定系統（14)，該系統（14)包含著：上 層及下層光學檢視站(28AX28B)及揀選站(30)。 物件（17)由餵入系統(46)運送到輸送帶（18)上，餵入系 統有一種有斜角的滑道(48)通到輸送帶上，物件（Π)經由斜 滑道滑落並加速至約輸送帶（18)上表面(24)移動速度的一半 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <锖先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) ^------ 訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 449508 A7 B7 五、發明說明（/D) 。物件（17)滑落到滑道(48)的較低端(50) ’並且落在輸送帶 (18)上。餵入系統(46)可以選擇性地使用餵入輸送帶及靜止 的滑道或一種振動的滑道。 在輸送帶上的穩定系統（丨2)幫助物件（17)加速自滑道 (48)滑落至輸送帶（18)的速度’此過程是藉由產生一種流體 流（52)，較好地是容易地得到的氣體’如空氣，該空氣流 在輸送帶（18)及滑道(48)較低端(50)間穿過。當物件（17)自滑 道(48)滑落至輸送帶（18)上時，空氣流(52)開始與物件（π)接 觸並使物件（Π)加速至輸送帶（18)的速度。空氣流(52)的速 度可以等於(但非必須）輸送帶（18)的速度。當物件（17)被加 速到（或大約）輸送帶（18)的速度後’空氣(52)開始穩定物件 於輸送帶（18)上的功能。 更明確地，在沒有穩定化之下，物件（17)自滑道(48)上 滑落至輸送帶（18)上典型地將會彈跳、打滾及滾動，因此 在物件（17)將趨於適度地穩定的位置前，需要一條有相當 長度的輸送帶（18)。然而，穩定系統（12)使物件（Π)在輸送 帶（18)上安定下來比前者快多了，因此允許輸送帶（18)變短 且允許處理系統（10)變得更加小型，或允許輸送機（10)在相 同的穩定度下增加產品量及更多的處理生產量。 參照圖3 ，在輸送帶上的穩定系統（12)可以選擇性地 使用一種空腔或一種通風室（54)，用以容納來自吹風機(56) 經由導管（57)吹來的加壓空氣，在通風室（54)上有個噴嘴 (58)，被放置在下方且延伸穿過滑道(48)及輸送帶（18)，該 噴嘴(58)提供一種大致均勻的空氣流體(52)，用以穩定物件 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗〇 X 297公S ) (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線— 449508 A7 _______ B7 五、發明說明（//) (17)。輸送帶（18)運送物件至離輸送帶之穩定系統（14)以便 處理。 餵入系統（46)接收來自滑道（48)之接收端（60)的物件 (Π)，而物件（17)是來自餵入振動器、輸送帶、餵入器或其 他類似裝置（沒有出示於圖中），當物件（Π)沿著滑道(48)滑 落，經過彎道(64)朝向下端(50)時，物件（17)被重力所加速 。空腔或通風室(54)被放置在滑道(48)的下面，且接收來自 吹風機(56)吹來的加壓空氣，滑道(48)上的彎道(64)與通風 室(54)的一個斜的底部面(66)合作，而形成噴嘴(58)延伸橫 過輸送帶（18)的寬度。以一較佳實施例來說，噴嘴(58)形成 一個約爲0.25英吋(0.64公分)高度(68)的開口。 要更進一步地降低靜電荷，離子化的空氣是較適合用 來產生空氣流(52)的。該空氣的離子化是藉由使通風室(54) 內的空氣通過一根離子棒(69)，該離子棒(69)以任何想要的 方式安裝於通風室(54)內。離子棒(69)延伸橫過輸送帶（18) 的寬度，且具有由技術上熟習者所使用及知道的種類。 雖然一種特殊的餵入系統(46)示於圖中並且被描述， 熟練的工人將會知道’本發明並不侷限於圖示中及所描述 的，且其他的餵入系統可被用來引進輕重量物件到輸送帶 上’因此輕重量物件有與輸送帶（18)大致相同的速度。 在輸送帶上的穩定系統（12)另外包含了一種通道(7〇)， 該通道延伸自入口（72)且沿著大致封閉的輸送帶（18)的上層 表面(24)的長度。通道(70)允許穩定系統（12)形成及傳播流 體流(74) ’較合適地是易於得到的氣體，如空氣，該空氣 14 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 我--------訂-----I--· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合怍社印製 449508 Δ7 __B7 五、發明說明（/X) 通過並經過輸送帶（18)的長度。通道(70)是由頂蓋(79)所形 成的’該頂蓋(79)位於輸送帶（18)的上方，並且沿著輸送帶 (18)而延伸。 熟練的工作者將會了解，任何的在輸送帶上的穩定系 統都可用來穩定在輸送帶（18)上的輕重量物件。例如，一 種雙輸送帶系統，例如用於由Elbicon(位於比利時靠近布 魯塞爾之處)所製造之煙草掃描6000(Tobacco Scan 6000)的 系統可被使用，該系統利用一種反向旋轉的輸送帶，該輸 送帶位於下方的物件軸承輸送帶的上方。該反向旋轉的輸 送帶產生一股氣流，該氣流位在下方的輸送帶及反向旋轉 的輸送帶之間，用以穩定下方的輸送帶上的物件。 在傳統的運送裝置系統沒有用到一種空氣輔助穩定系 統，只有一股薄的邊界層空氣，以輸送帶的速度或接近於 輸送帶的速度行進。對一個平滑的輸送帶而言，邊界層典 型地只在輸送帶上方延伸幾公釐。物件的厚度大於幾公釐 延伸穿過邊界層到達緩慢的或通常不流動的空氣。結果物 件（17)或其他某種物件，因移動緩慢的空氣而使之緩慢， 因此至少使一些輸送帶（18)上的物件（17)變得不穩定，導致 物件（17)滾動 '翻轉、彈跳或互相碰撞。 空氣流(74)包含了沿著通道入口（72)的一股氣流牽引， 所以物件（Π)在輸送帶（18)上被運送著，會因增加空氣流的 速度而逐漸穩定。在輸送帶上的穩定系統（12)穩定了在輸 送帶（18)上運送的物件（17)，所以，物件（Π)充分地穩定， 且以穩健地輸送帶速度朝著離輸送帶的穩定系統（14)行進 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） ' I-----I --------^ (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 449508 A7 _ B7 五、發明說明（/)) 0 參照圖4，離輸送帶的穩定系統（丨4)包含一頂蓋的部分 (80)，該頂蓋的部分（80)延伸穿過檢查站（28A)及(28B)及支 撐揀選站（30)，用以提供一種封閉的環境，供物件（17)被推 進到輸送帶（18)的盡頭時之用。 檢查站（28A)及（28B)包含分別在上面及下面的物件照 明單元（84)及（86)及分別在上面及下面的攝影機模組(88)及 (90)，是用以識別物件（17)之所選擇的光學特性，是當物件 (17)被推離輸送帶（18)時做此識別的動作。上面和下面的攝 影機模組(88)及(90)包含二向色的稜鏡，該稜鏡區分所偵測 到的光的波長爲紅色(600到700 1(Τ公尺）、綠色(500到600 ΚΤ公尺）、和紅外線(700到至少900 UT9公尺)等波長頻譜 部分。適合的稜鏡可得自其規格圖號爲：NO.SSB-BA005-01 ，來自佳能公司美國廠，其位於美國加州Irvine市。物件 照明單元(84)及(86)含有很多紅色、綠色及紅外線頻譜發光 ，其詳細的描述請參照圖4及圖5。攝影機模組(88)及(90) 沿著各自的視域方向(92)及(94)透過可調的鏡子(96)及(98)查 看物件。檢查站(28A)及(28B)識別預先選擇好的自物件（17) 上反射的紅色、綠色 '紅外線的放射能量比率，是依照 Jones等人的美國專利第5,085,325號關於“顏色揀選系統及 方法”所描述的方法及處理系統，該專利是讓與給此申請案 的受讓人且合併於此以供參考。 觀看圖4,當物件(17)穿越離輸送帶的穩定系統（14)時 ，爲了照亮物件（Π)，所以攝影機(88及(90)可以適當地觀 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意ί項再填寫本頁)

^--------訂·--------I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 "4 9 508 A7 ______B7 ____ 五、發明說明（/+) 看物件（17)，上端及下端的透明窗口（100)及（102)是安裝在 頂蓋部分(80)的範圍內。窗口（100)及（102)可以耐久的透明 材料來建造，例如玻璃或塑膠。上端的窗口（1〇〇)可以例如 托架（104)及夾子（106)固定住。下端的窗口（102)可以用例如 夾子（107)固定到頂蓋部分（80)的邊緣（108)及（110)。這些窗 口保護物件照明單元（84)及(86)，以免受物件（17)撞擊而毀 損、以及免受任何其他包含在物件流裡的碎物的摩擦而毀 損。物件照明單元(84)及(86)位於充分地接近物件（Π)的視 域方向(92)及(94)之處，且不干擾攝影機(88)及(90)的視野領 域。視域方向(92)及(94)是互爲偏位的，且皆終止於背景燈 泡（111)，背景燈泡（111)提供的不是對此背景顏色就是非對 比背景顏色，且是供攝影機(88)及(90)查看當檢查自上端及 下端的物件照明單元(84)及(86)照到物件（17)上，並自物件 (17)上反射回來的光=背景燈泡（111)較好地是日光燈管， 且能提供一種非對比的背景顏色，相似於煙草製品顏色的 非對比背景顏色。 攝影機(88)及(90)沿著掃描線(圖示中有如X字形)查看 物件（17)，該掃描線橫向延伸到輸送帶（18)行進的方向（26) 。該掃描線有著與輸送帶（18)寬度充分地相同的長度，所 以物件（17)在任何沿著輸送帶（18)寬度的地方皆可被攝影機 (88)及(90)所查看。上端及下端的物件照明單元(84)及(86)被 延長及裝置，以便橫向延伸到輸送帶（18)行進的方向，而 且，這些平行於掃描線X。上端及下端的物件照明單元(84) 及(86)無法完全地與掃描線X在同一直線上，因爲，那將 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱^ — ---------------------訂.-------- <请先閱讀背面之注意ί項再填寫本頁) 44950 8 bA； 五、發明說明（ 會阻擋攝影機(88)及(90)的視域，且將導致鏡子的反射離開 窗口 100)及（102)進入攝影機裡。然而，上端及下端的物件 照明單元（84)及(86)比之前的系統更充分地與掃描線成一直 線。因此，改良式的物件（Π)的照明係被提供。此種相對 於掃描線X之燈泡的配置係導致對各自的攝影機聚焦發光 以照亮物件（17)，而不不造成對其他攝影機的照明干擾。 因爲，輕重量物件，如煙草製品，也許有些點透明，發光 傳送穿過物件上，會產生假的顏色指示。本發明之較合宜 的幾何構造及照明光源係結合起來以便解決該問題。上端 及下端的物件照明單元(84)及(86)係參照圖5，有更詳細的 解說。 在物件（17)穿越檢査站(28A)及(28B)以後，揀選站(30) 使用複合的“吹氣噴嘴”（112)其位於輸送帶（18)的下游， 且大致橫過輸送帶（18)的寬度，用以產生加壓空氣吹向頂 蓋部分(80)末端的開口（未示出），以便使被選擇的（通常是 有缺陷的）物件（17)偏離，否則該有缺陷的物件（17)將會沿 著正常的輸送帶（18)上的軌道（丨13)被推進。有缺陷的物件 (17)被揀選站（30)偏離到一缺陷品用的滑道(A)，因此允許 可接受的物件被推進到一可接受品用的滑道(B)。 一種空氣的窗帘單元（14)含有一種可調的噴嘴（116)被 放置於末端滾筒(22)的下方，並將空氣流（118)指向正常的 軌道（113)。空氣流（118)的作用是以支撐在正常軌道（113)內 相對地小或輕重量的物件，並且避免被不穩定的空氣流吸 引到滾筒(22)的周圍及下面。 18 ^"張尺^適ϋ國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 武--------訂* . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 449 50 8 A7 ___B7_ 五、發明說明（/t) 空氣窗帘（114)有一框罩（120) ’該框罩有一個頂蓋（122) ，可以調整由齒條（124)及小齒輪（126)來做水平的調整，並 可以手動方式或馬達（未示出）驅動方式來旋轉小齒輪（丨26) ，以便調整噴嘴的開口（116)大小，透過噴嘴的開口（Π6) ’ 空氣流向是可以導引的且允許氣流（118)量的控制。空氣流 (118)另外的作用是用以淸除下端窗口（102)上的任何碎物或 灰塵。爲了防止靜電荷在下端窗口（102)上累積’一種離子 棒（128)，相似於通風室(54)內使用的離子棒(69)，係位於空 氣窗帘(114)單元內。 在一個較佳之實施例中，處理系統（1 〇)以輸送帶（18)( 具有寬爲2〜6英呎(0.6〜1.8公尺))搬運’檢査及揀選煙葉 產品、木頭碎片或碎物，且該輸送帶是以相當大約1500英 呎/分鐘(7.6公尺/秒)的速度被驅動著。穩定系統(12)中的噴 嘴(50)高度爲0.25英吋(0.006公尺），透過噴嘴(50)，空氣 流(52)是以10000英呎/分鐘(50.8公尺/秒)的速度被驅動著 ，排氣量約爲850立方英呎/分鐘(24.丨立方公尺/分鐘)(標準 的）。空氣窗帘單元（114)，有個噴嘴（116)，開口高度爲 0,125英吋(0.32公分），透過該噴嘴（116)，空氣流（118)以達 到6000英呎/分鐘(30公尺/秒)的速度前進，排氣量爲276 立方英呎/分鐘(7.82立方公尺/分鐘)(標準的）3 當物件（17)離開輸送帶（18)，並被投擲通過光學的檢查 站28A及28B及揀選站30時，物件(Π)是完全被封閉在頂 蓋部分(80)內的。物件（17)的速度是均勻地保持著，因爲物 件（17)是被封閉在頂蓋部分(80)內，且氣流（118)是可調的。 Ϊ9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） n n n ί H ί— n n I n 一5, n I fr n I t {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 449508 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 Δ7 B7 五、發明說明（j) 因此，物件（17)沿著更可預測的軌道行進，導致物件（17)更 精確及更有效率的處理。 圖4顯示一張物件照明單元(84)及(86)的側視圖或端視 圖’然而圖5是一張俯視圖’展現關於內部的元件。該側 視圖及俯視圖一起展現該物件照明單元(84)及(86)包含有一 細長的、淺的、盒子狀的罩框（15〇)，以罩框（丨刈)封住一對 1000瓦特鉋鹵塗料高強度放電燈泡（152)，該對燈泡被光導 板（154)做光學上的分離。四個細長的圓柱狀透鏡組（丨56)沿 著罩框（150)的開口側（丨58)被隔開，以便投射燈泡組（152)的 光芒’充分地沿掃描線X(圖4)延伸，而照亮經過此處的物 件(17)。 圖6顯示一個燈泡組(152)的較佳能量輸出光譜（丨60)， 該圖是用以顯示在紅色波長區域（162)〔 600到700 10_s公尺 〕、在綠色的波長區域（164)〔 500到600 10·9公尺]及在紅 外線波長區域（166)〔 700到至少900 10·9公尺〕明顯的能量 輸出。光譜（160)提供頻譜的能量，其適當地匹配於攝影機 模組(88)及(90)對紅色、綠色及紅外線波長的靈敏度，亦產 生一種物件（17)的光譜照明，提供了在良好的煙草製品及 外來的物質之間適當的對比。 攝影機模組(88)及(90)(圖2及4)檢測反射自物件（π)及 外來物質上的光譜能量，且提供代表沿掃描線X分佈的反 射能量的“像素”信號。攝影機模組(88)及(90)轉換反射値 成爲電壓(0到1伏特）且類比到數位的轉換器(“ADCs”未顯 示)從電壓產生二進制數目（十進制的〇到256，16進制的 20 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公蹵） ^------i_ 訂---------線 <諳先閲讀背面之;i意事項再填寫本頁) 44950¾ A7 B7 五、發明說明（/#) 00到FF)是直接和反射値成比例的。例如紅色、綠色及紅 外線等信號的各自16進制値也許是IE、0C、99。這樣形 成一個二進制的位址，該位址上綠色8位元(G8 bits)形成一 個24位元字組中的最高有效部分’紅外線8位元則形成一 個24位元字組中的最低有效部分’該合成的24位元字組 應用成爲一個位址到查閱表中的一個位址。儲存在24位 元位址處的値將會是一個二進制値代表一個缺陷者或一 個二進制値“Γ代表一個可接受的物件。這些像素接著像素 的查閱表的結論被聚集起來用來做尺寸的篩選及適當的噴 氣（112,圖4)以便將有缺陷的物件偏向到缺陷品專用滑道 A(圖 4)。 範例 圖7顯示傳統的紅色、綠色、藍色檢查及揀選系統所 檢測到，自良好的煙草製品（170)及各種的典型缺陷上的光 譜反射曲線。在這個傳統的光譜區域，在黑色丁基缺陷 (172)的反射及好的煙草上的反射間，有不足夠的差異存在 。因爲在多數的物件樣品上典型的丨〇%反射差異之緣故， 黑色丁基缺陷（Π2)難以與好的煙草製品（170)區分，這一點 並不意外。 圖8顯示良好的煙草製品（174)及各種的典型缺陷，在 本發明之紅色、綠色、紅外線檢查及揀選系統上檢測到的 光譜反射曲線。這些曲線顯示在紅外線波長區（166)，對好 的煙草製品而言，快速的反射性增加，然而，黑色丁基缺 陷（172)的反射性仍然保持一樣地低。如果黑色丁基缺陷 21 (琦先閲讀背面之沒意事項再填寫本頁〉 哀-------- 訂--I I I I--•'5^ . 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 449508 A7 ___B7___ 五、發明說明（〔7) (172)是唯一的缺陷1則一台只有檢測紅外線波長區（166)之 攝影機將能夠揀選這個缺陷。不幸地，其他的缺陷，諸如 棕色硬紙板（Π6)、紅色硬紙板（178)、綠色紙張（180)及藍色 的塑膠繩索¢182)，亦在紅外線波長區（166)顯示一反射性的 增加。爲確保可靠的揀選決定，紅色、綠色及紅外線反射 能量的比率將被考慮。 首先考慮藍色的塑膠繩索（182)的反射性。在紅色波長 區（162)，平均的反射比是5%，在紅外線波長區（166)〔自 700到900 UT公尺〕反射比大約是60%。攝影機模組(88) 及(90)將反射轉換成電壓，且類比到數位轉換器(ADCs)產生 成比率於反射的二進制數目。對藍色的塑膠繩索（182)，對 應到紅色、綠色、紅外線信號的16進制値可能分別是1E 、0C、99。一個處理器連接這些數値而形成一個二進制位 址，在該位址上，綠色8位元(G 8bits)形成24位元字組最 高有效位元部分，且紅外線8位元形成24位元字組的最 低有效位元部分。這個24位元字組被應用成查閱表(lookup table)中的一個位址。儲存在這個位址的將會是二進位値， “0”代表藍色繩索是一個缺陷。 相同地該24位元字組之於黑色丁基缺陷，其値可能是 07，07，07。在那個位址及緊密的接近鄰域，將會發現二 進位値“0”表示黑色丁基亦爲一個缺陷。 好的煙草製品（174)可能有的値是OF，21，66。在那個 位址將會發現二進位値“丨”表示好的煙草製品（Π4)已被檢測 且將不會被搬開。 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁w '衣 *------—訂-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 449508 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（X) 熟練的工作者會體認本發明中之有些部分可以以不同 於前述之較佳實施例的方式實現。例如，紅色、綠色、紅 外線揀選可以被用來檢測及揀選其他各種不同的物件。例 如’圖9顯示光譜的反射曲線，適用於區分好的煙草製品 (174)及沾染的植物乳液；圖1〇顯示光譜的反射曲線，適用 於區分葡萄乾（186)及莖（188)，圖11顯示光譜的反射曲線 ，適用於區分好的馬鈴薯果肉（190)及各種的缺陷（192);圖 12顯示光譜的反射曲線適用於區分桃子果肉（194)及果核 (196)或果核類的碎片。圖12更進一步顯示一種短波紅外線 光譜的能量曲線（198)，是由銦碘塗上的燈泡所產生的’適 用於本發明之一些應用中物件之短波長紅外線照明。 攝影機模組(88)及(90)不需使用雙重的結構’這是因爲 一台單一的攝影機可以適當地檢查許多物件，雖然’兩台 攝影機是較好的。另外一種選擇是’可以在視域線(92)及 (94)上放一面冷光鏡’用以將反射能量在700 10_9公尺之處 分開成爲可看見光路徑及紅外線路徑。分開的對可見光敏 感的攝影機或感測器及對紅外線敏感的攝影機或感測器可 以被安排以便偵測每一路徑上的能量。 對於熟習此項技術者而言顯而易見的是’關於前述之 本發明之實施例可做成許多的改變，而不脫離關於本發明 之基礎原理。於是，將體認到的是本發明除了那些農業上 的應用外，亦適用於物件檢查的應用上。本發明之軔圍應 該謹由以下的申請專利範圍決定。 本紙張尺度適用中國國家標準（CISis)Α4規格（210 X297公釐） I--— II--It — —. ^ · I I -----訂-11 — — — — — — (請先閱讀背面之泫意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 80088 ABCD 449508 六、申請專利範圍 1. 一種物件揀選系統，該系統以一輸送帶搬運物件且 通過一檢查區，其係包含： 至少一個照明光源，其放射紅色、綠色及紅外線等輻 射，用以在該檢查區照亮該等物件； 一個檢測系統，用以檢測在該檢查區上，自該等物件 上反射的紅色、綠色、紅外線等輻射，並產生紅色的資料 、綠色的資料及紅外線的資料； 一個處理器，其係接收該紅色的資料、該綠色的資料 及該紅外線的資料，並且產生物件揀選資料；以及 一個揀選器，其係對該揀選資料產生回應，以便區分 該等物件爲可接受的物件及不可接受的物件。 2. 如申請專利範圍第丨項的系統，其中該等可接受的 物件包括煙草製品、葡萄乾、馬鈴薯果肉及桃子果肉之任 一種。 3. 如申請專利範圍第1項的系統，其中該等不可接受 的物件包括硬紙板、紙張、繩索、黑色丁基、沾污的植物 乳液、葡萄乾的莖、馬鈴薯缺陷及桃子的果核物質之任一 種。 4. 如申請專利範圍第1項的系統，其中該照明光源包 括至少一個高強度的放電燈泡，該燈泡內被充塡入一種氣 體’其包括至少銦碘摻雜物及絶_摻雜物中的一種。 1如申請專利範圍第1項的系統，其中該照明光源包 f舌一個罩框圍繞著多數的高強度的放電燈泡，該燈泡組透 過細長的透鏡組來發射紅色、綠色及紅外線等輻射。 -------------- h--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 良.紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 449508 A8 B8 C8 D3__ 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第1項的系統，其中該偵測系統是 以至少一種以二向色光束分離器爲基礎的線掃描攝影機來 檢測紅色、綠色及紅外線等輻射。 7. 如申請專利範圍第1項的系統，其中多數的照明光 源在該檢查區照亮著該等物件的相反側面，且偵測系統使 用多數的攝影機來檢測自物件的相反側面反射之輻射。 8. 如申請專利範圍第1項的系統，其更包含有一個查 閱表，用以儲存該物件的揀選資料，並且其中該處理器係 結合紅色資料、綠色資料及紅外線資料，而形成一個位址 ，以便存取儲存在查閱表裡的揀選資料。 9. 一種物件的揀選的方法，其中一輸送帶搬運著物件 通過一檢查區，其係包含： 以至少一個發射紅色、綠色及紅外線等輻射的照明光 源照亮在該檢查區上的物件； 檢測自該檢查區的物件上反射的紅色、綠色及紅外線 光線，並產生紅色的資料、綠色的資料及紅外線的資料。 接收該紅色的資料、綠色的資料及紅外線的資料，並 產生物件的揀選資料；並且 對揀選資料作回應，將該等物件區分爲可接受的物件 及不可接受的物件。 10. 如申請專利範圍第9項的方法，其中該等可接受的 物件包括煙草製品、葡萄乾、馬鈴薯果肉及桃子果肉之任 一種。 U.如申請專利範圍第10項的方法，其中該等不可接 2 (諝先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) ^ - I I 1 I I--訂------" 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A8B8C8D8 449508 六、申請專利範圍 受的物件包括硬紙板、紙張、繩索、黑色丁基、沾污的植 物乳液、葡萄乾的莖、馬鈴薯缺陷及桃子果核物質之任一 種。 12. 如申請專利範圍第9項的方法’其更包括提供的照 明光源是以一個高強度放電燈泡，該燈泡內充滿著一種氣 體，該氣體包含至少銦碘摻雜物及絶鹵摻雜物中的一種。 13. 如申請專利範圍第9項的方法，其中該照明光源包 含一種罩框，該罩框圍繞著多數的高強度放電燈泡，以透 過細長的透鏡組射出紅色、綠色及紅外線等輻射。 14. 如申請專利範圍第9項的方法，其中檢測紅色、綠 色及紅外線等光線是包含提供至少一種以二向色光束分離 器爲基礎的線掃描攝影機來檢測紅色、綠色及紅外線等輻 射。 15. 如申請專利範圍第9項的方法，其中照亮物件係包 括提供多數的照明光源，而在該檢查區照亮著該等物件的 相反側面，檢測紅色、綠色及紅外線等輻射是包括提供多 數的攝影機用於檢測反射自該等物件的相反側面之輻射。 16. 如申請專利範圍第9項的方法，其更包括提供一種 查閱表，該查閱表儲存著該物件的揀選資料，且結合紅色 資料、綠色資料及紅外線資料，供定址儲存於查閱表中之 揀選資料用。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） — — — — — — —------ ^ I--I Ϊ I I ^ ----- ---- ί請先閱讀背面之沈意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製