WO1997039336A1 - Process and device for detecting properties of objects - Google Patents

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WO1997039336A1
WO1997039336A1 PCT/DE1997/000764 DE9700764W WO9739336A1 WO 1997039336 A1 WO1997039336 A1 WO 1997039336A1 DE 9700764 W DE9700764 W DE 9700764W WO 9739336 A1 WO9739336 A1 WO 9739336A1
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objects
wavelength
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detector
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PCT/DE1997/000764
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Inventor
Thomas Kantimm
Thomas Huth-Fehre
Original Assignee
Institut für Chemo- und Biosensorik Münster E.V.
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/30—Measuring the intensity of spectral lines directly on the spectrum itself
    • G01J3/36—Investigating two or more bands of a spectrum by separate detectors
    • 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
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
    • B07C5/3422—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour using video scanning devices, e.g. TV-cameras

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for recognizing properties of objects, for example moving objects, according to the preamble of the main claim or the subordinate claim.
  • a sorting device in the prior art, in which objects on a belt are moved past a camera, for example a CCD camera, which records images composed of pixels.
  • a rotating filter wheel is arranged in front of the camera and is designed for different wavelengths. E ⁇ are recorded in succession at different wavelengths while rotating the filter wheel, the images being stored as pixels or image points as three-dimensional data sets in a memory.
  • the wavelengths of the filters of the filter wheel are selected in accordance with the objects to be sorted, so that depending on the wavelength-dependent pixel information stored in the memory, it can be concluded which material it is.
  • This known device is a serial system which leads to measurement errors and artifacts in the case of rapidly moving objects.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a device for recognizing properties of objects which enable simultaneous image detection at different wavelengths with only one inexpensive detector array.
  • a device for recognizing properties of objects with a inexpensive and fast simultaneous detector are made available. It arises from the virtual splitting of a detector array into different sectors and exposure each sector with the full image, but each with different wavelength-selective filters, a compromise between spectral resolution and spatial resolution, but since many tasks for recognizing properties require only a few wavelengths and a large number of pixels, this compromise is not disadvantageous .
  • a three-dimensional data record with two location information and one spectral information can be obtained from a two-dimensional detector array, in contrast to the prior art mentioned above, all data points are determined simultaneously, i.e. when the object moves, this no longer plays a role or, in other words, the time dimension does not have to be used.
  • the detector array can even be designed as a line camera, that is to say one-dimensionally, the images of the objects to be detected being based on the cellular scanning and the Motion can be saved as pixels of different intensities.
  • the required three-dimensional data set can be generated with an only one-dimensional and therefore inexpensive detector array.
  • the information for the three-dimensional data set can thus be obtained with a two-dimensional detector array, while the two location information can be obtained in the case of objects moving in a uniform or controlled manner. tion of the data sets by the imaging location on a one-dimensional detector array and the time is obtained.
  • the device and the method according to the invention can be used for different recognition tasks, for example for material recognition, whereby sorting tasks, for example sorting cans or bottles of different plastics, sorting rubble or compost sorting can be solved.
  • Another detection task is moisture measurement, for example for dried vegetables for ready meals.
  • different physical states such as ice and water, are determined in particular to determine the state of the road from the air, the device according to the invention being arranged in an aircraft and the movement of the objects due to the relative movement between the aircraft and the earth is caused.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device for recognizing properties of objects moving on a conveyor belt according to the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of the filter and imaging optics and of a detector array according to one first exemplary embodiment of the invention
  • Fig. 3 is a sectional view corresponding to the arrangement of FIG. 2, and
  • FIG. 4 shows a sectional view corresponding to FIG. 3 according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • Infrared camera for example a CCD camera forming a detector array, wherein the camera 4 images the objects 1 on the tape as a pixel pattern according to their local resolution.
  • a filter and imaging optics arrangement 5 which is shown in more detail in FIGS. 2 and 3, is connected into the beam path between band 2 and camera 4.
  • the filter and imaging optics arrangement 5 consists of several wavelength-selective filters, the spectral transmission curves of which are selected in accordance with the spectral properties of the different materials to be sorted in the rubble.
  • the filter and imaging optics arrangement 5 has imaging optics assigned to the filters, which split the image of the objects 1 on the band 2 in such a way that it is imaged multiple times with different wavelengths on different areas of the detector surface of the camera 4.
  • the wavelength-selective images are stored as image points or pixels in an image memory 6, which is designed, for example, as a computer Evaluation unit 7 is connected.
  • the evaluation unit 7 carries out an evaluation by comparing the image point signals with the corresponding spectral curves of the different materials to be sorted or correlating them, in order to recognize the different materials or material properties.
  • corresponding signals are sent to separating devices via a control input 8, via which the objects 1 are separated according to their material properties.
  • a display 9 can be provided on which the images are displayed.
  • FIGS. 2 and 3 show a filter and imaging optical arrangement 5 for the case of a two-dimensional detector array with an indication of the beam path.
  • four filters 10 with different spectral transmission curves are arranged next to one another in a plane, each of which is followed by lenses 11, which image the object 1 at different locations in the detector field 12 as images 13 at different wavelengths.
  • the detector field is thus virtually split into different sectors or areas and each sector is exposed to the full image at different wavelengths.
  • the detector field 12 serves as a simultaneous detector.
  • the images 13 on the detector field 12 are drawn far apart for the sake of clarity, of course they will be closer together in order to make better use of the detector field 12.
  • FIG. 4 shows a further example of the filter and imaging optics arrangement 5 of FIG. 1.
  • optical wedges 14 are used, which are aligned in accordance with the desired imaging areas. Downstream of the wedges 14 is a converging lens 15 which images 13 on detector field 12.
  • Filters with appropriate imaging optics can be selected depending on the detection tasks and the resolution of the detector arrangement. It is also conceivable for one of the filters to pass a broader wavelength range or the full spectrum, in which case it can be omitted.
  • a detector field is used in FIG. 2, but a detector row can also be provided as a one-dimensional detector arrangement, with a movement of the objects which is constant in the direction and measurable in the amount of the speed then being received as a further dimension.
  • the objects can be moved uniformly, but a different state of motion can also be used as a basis, but this must be measurable or calculable.
  • the same imaging optics shown are to be used in a form reduced to a spatial direction.
  • PVC bottles are used in the beverage industry, whereby these are used by other beverage bottles, which are usually made of polyethylene terephthalate.
  • halat PET
  • Filters 10 with characteristic wavelengths of, for example, 1125 and 1225 nm or 1655 and 1750 nm can be used, the distinction being made according to these wavelengths.
  • moisture measurement which is important, for example, for the drying and freezing of vegetables, the characteristic wavelengths for dry and moist being, for example, 900 and 970 nm or 1050 and 1650 nm or 1280 and 1440 nm.
  • Another area of application is in the detection of the road condition in relation to icing, the images of the road being taken by an aircraft, for example a helicopter.
  • the method according to the invention it is possible to determine the road condition independently of the de-icing salt content.
  • icebergs can be found in the sea.
  • the characteristic wavelengths of water and ice are 1430 and 1480 to 1490 nm.
  • biodegradable organic materials can also be separated from synthetic materials such as waxes and plastics.
  • the characteristic wavelengths would be around 1440 nm for the organic materials and 1200 nm for the synthetic materials.

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Abstract

A process and device are disclosed for detecting properties of objects (1). Images (13) are recorded in different wavelength ranges by means of a detector array (4, 12) and the wavelength-dependent pixel information is stored in a memory (6). An evaluation unit (7) determines the properties of the objects based on predetermined wavelength information and the information on the pixel wavelength. At least two images of the object having different wavelengths are simultaneously reproduced in a direction in space on different localised areas of the detector array through wavelength-selective filters (10) and optical reproduction means (11, 14, 15) associated thereto.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Eigenschaften von ObjektenMethod and device for recognizing properties of objects
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor¬ richtung zur Erkennung von Eigenschaften von Objek¬ ten, beispielsweise von bewegten Objekten, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bzw. des nebengeord¬ neten Anspruchs.The invention relates to a method and a device for recognizing properties of objects, for example moving objects, according to the preamble of the main claim or the subordinate claim.
Im Stand der Technik ist eine Sortiervorrichtung be¬ kannt, bei der Gegenstände auf einem Band an einer Kamera, beispielsweise einer CCD-Kamera vorbeibewegt werden, die aus Pixeln zusammengesetzte Bilder auf- nimmt. Vor der Kamera ist ein rotierendes Filterrad angeordnet, das für verschiedene Wellenlängen ausge¬ legt ist. Eε werden nacheinander unter Drehung des Filterrades bei verschiedenen Wellenlängen Bilder aufgenommen, wobei die Bilder als Pixel bzw. Bild- punkte als dreidimensionaler Datensatz in einem Spei¬ cher gespeichert werden. Die Wellenlängen der Filter des Filterrades sind entsprechend den zu sortierenden Gegenständen gewählt, so daß abhängig von der in dem Speicher gespeicherten wellenlängenabhängigen Pixel¬ information geschlossen werden kann, um welches Mate- rial es sich handelt. Diese bekannte Vorrichtung ist ein serielles System, das bei schnell bewegten Gegen¬ ständen bzw. Objekten zu Meßfehlern und Artefakten führt.A sorting device is known in the prior art, in which objects on a belt are moved past a camera, for example a CCD camera, which records images composed of pixels. A rotating filter wheel is arranged in front of the camera and is designed for different wavelengths. Eε are recorded in succession at different wavelengths while rotating the filter wheel, the images being stored as pixels or image points as three-dimensional data sets in a memory. The wavelengths of the filters of the filter wheel are selected in accordance with the objects to be sorted, so that depending on the wavelength-dependent pixel information stored in the memory, it can be concluded which material it is. This known device is a serial system which leads to measurement errors and artifacts in the case of rapidly moving objects.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Ei¬ genschaften von Objekten zu schaffen, die eine gleichzeitige Bilddetektion bei unterschiedlichen Wellenlängen mit nur einem kostengünstigen Detektor- array ermöglichen.The invention is therefore based on the object of providing a method and a device for recognizing properties of objects which enable simultaneous image detection at different wavelengths with only one inexpensive detector array.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn¬ zeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs bzw. des Ne¬ benanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen der ent- sprechenden Oberbegriffe gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of the main claim or the secondary claim in conjunction with the features of the corresponding generic terms.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah¬ men sind vorteilhafate Weiterbildungen und Verbesse¬ rungen möglich.Advantageous further developments and improvements are possible through the measures specified in the subclaims.
Dadurch, daß die Objekte über mehrere Filter unter¬ schiedlicher Wellenlängen und mehrere Abbildungsopti¬ ken auf verschiedene örtliche Bereiche eines Detekto¬ rarrays in nur einer Raumrichtung als Bilder mit un- terschiedlichen Wellenlängen abgebildet werden, kann eine Vorrichtung zur Erkennung von Eigenschaften von Objekten mit einem preiswerten und schnellen Simul¬ tandetektor zur Verfügung gestellt werden. Es ent¬ steht zwar durch das virtuelle Aufspalten eines De- tektorarrays in verschiedene Sektoren und Belichtung jedes Sektors mit dem vollen Bild, aber jeweils un¬ terschiedlichen wellenlängenselektiven Filtern ein Kompromiß zwischen spektraler Auflösung und Ortsauf¬ lösung, da jedoch viele Aufgaben zur Erkennung von Eigenschaften nur wenige Wellenlängen und eine Viel¬ zahl von Pixeln verlangen, ist dieser Kompromiß nicht von Nachteil.Due to the fact that the objects are imaged as images with different wavelengths in several spatial directions as images with different wavelengths via several filters of different wavelengths and several imaging optics on different local areas of a detector array, a device for recognizing properties of objects with a inexpensive and fast simultaneous detector are made available. It arises from the virtual splitting of a detector array into different sectors and exposure each sector with the full image, but each with different wavelength-selective filters, a compromise between spectral resolution and spatial resolution, but since many tasks for recognizing properties require only a few wavelengths and a large number of pixels, this compromise is not disadvantageous .
Durch dieses virtuelle Aufspalten läßt sich aus einem zweidimensionalen Detektorarray wieder ein dreidimen¬ sionaler Datensatz mit zwei Ortsinformationen und einer spektralen Information gewinnen, wobei, anders als im obengenannten Stand der Technik alle Daten¬ punkte simultan ermittelt werden, d.h. bei Bewegung des Objektes spielt diese keine Rolle mehr oder an¬ ders ausgedrückt, muß die Dimension Zeit nicht in Anspruch genommen werden.By virtue of this virtual splitting, a three-dimensional data record with two location information and one spectral information can be obtained from a two-dimensional detector array, in contrast to the prior art mentioned above, all data points are determined simultaneously, i.e. when the object moves, this no longer plays a role or, in other words, the time dimension does not have to be used.
Für den Fall, daß eine Relativbewegung zwischen Ob- jekt und Kamerasystem vorhanden ist, meßbar oder rechnerisch nachvollziehbar ist, kann das Detektorar¬ ray sogar als Zeilenkamera, das heißt eindimensional ausgebildet sein, wobei die Bilder der zu erfassenden Objekte aufgrund der zellenförmigen Abtastung und der Bewegung als Bildpunkte unterschiedlicher Intensität gespeichert werden. So läßt sich durch Hinzufügen der Dimension Zeit der benötigte dreidimensionale Daten¬ satz mit einem nur eindimensionalen und daher preis¬ werten Detektorarray erzeugen.In the event that there is a relative movement between the object and the camera system, which is measurable or comprehensible, the detector array can even be designed as a line camera, that is to say one-dimensionally, the images of the objects to be detected being based on the cellular scanning and the Motion can be saved as pixels of different intensities. Thus, by adding the time dimension, the required three-dimensional data set can be generated with an only one-dimensional and therefore inexpensive detector array.
Bei feststehenden oder irregulär bewegten Objekten können somit mit einem zweidimensionalen Detektorar¬ ray die Informationen für den dreidimensionalen Da¬ tensatz erzielt werden, während bei gleichförmig oder kontrolliert bewegten Objekten die zwei Ortsinforma- tionen der Datensätze durch den Abbildungsort auf einem eindimensionalen Detektorarray und die Zeit gewonnen wird.In the case of fixed or irregularly moving objects, the information for the three-dimensional data set can thus be obtained with a two-dimensional detector array, while the two location information can be obtained in the case of objects moving in a uniform or controlled manner. tion of the data sets by the imaging location on a one-dimensional detector array and the time is obtained.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das Verfahren können für unterschiedliche Erkennungsaufgaben ver¬ wendet werden, beispielsweise zur Materialerkennung, wodurch Sortieraufgaben, beispielsweise Sortierung von Dosen oder Flaschen unterschiedlicher Kunststof- fe, Bauschuttsortierung oder Kompostsortierung gelöst werden können. Eine andere Erkennungsaufgabe ist die Feuchtemessung, zum Beispiel für Trockengemüse für Fertiggerichte. Es ist jedoch auch vorstellbar, daß unterschiedliche Aggregatzustände, wie Eis und Wasser insbesondere zur Feststellung des Straßenzustandes aus der Luft bestimmt werden, wobei die erfindungs¬ gemäße Vorrichtung in einem Luftfahrzeug angeordnet ist und die Bewegung der Objekte aufgrund der Rela¬ tivbewegung zwischen Luftfahrzeug und Erde hervorge- rufen wird.The device and the method according to the invention can be used for different recognition tasks, for example for material recognition, whereby sorting tasks, for example sorting cans or bottles of different plastics, sorting rubble or compost sorting can be solved. Another detection task is moisture measurement, for example for dried vegetables for ready meals. However, it is also conceivable that different physical states, such as ice and water, are determined in particular to determine the state of the road from the air, the device according to the invention being arranged in an aircraft and the movement of the objects due to the relative movement between the aircraft and the earth is caused.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich¬ nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be¬ schreibung näher erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erkennung von Eigen¬ schaften von auf einem Transportband bewegten Objekten nach der vorliegen- den Erfindung,1 shows a schematic representation of a device for recognizing properties of objects moving on a conveyor belt according to the present invention,
Fig. 2 eine schematische perspektivische An¬ sicht der Filter- und Abbildungsoptik sowie eines Detektorarrays nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin¬ dung,2 shows a schematic perspective view of the filter and imaging optics and of a detector array according to one first exemplary embodiment of the invention,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung entsprechend der Anordnung nach Fig. 2, undFig. 3 is a sectional view corresponding to the arrangement of FIG. 2, and
Fig. 4 eine Schnittdarstellung entsprechend Fig. 3 nach einem weiteren Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung.FIG. 4 shows a sectional view corresponding to FIG. 3 according to a further exemplary embodiment of the invention.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Sortieren von Bau¬ schutt dargestellt, bei der die Objekte 1 des Bau¬ schutts nicht überlappend nebeneinander auf einem Transportband 2, das sich in Richtung des Pfeils 3 bewegt, angeordnet sind. Über dem Band 2 ist eine1 shows a device for sorting building rubble, in which the objects 1 of the building rubble are not arranged next to one another in an overlapping manner on a conveyor belt 2 which moves in the direction of the arrow 3. Above band 2 is one
Infrarot-Kamera z.B. eine ein Detektorarray bildende CCD-Kamera angeordnet, wobei die Kamera 4 die Objekte 1 auf dem Band als Bildpunktmuster entsprechend ihrer örtlichen Auflösung abbildet. Zwischen Band 2 und Kamera 4 ist eine Filter- und Abbildungsoptikanord¬ nung 5 in den Strahlengang geschaltet, die näher in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt ist. Die Filter- und Abbildungsoptikanordnung 5 besteht aus mehreren wel¬ lenlängenselektiven Filtern, deren spektrale Durch- laßkurven entsprechend den spektralen Eigenschaften der verschiedenen zu sortierenden Materialien im Bau¬ schutt gewählt sind. Weiterhin weist die Filter- und Abbildungsoptikanordnung 5 den Filtern zugeordnete Abbildungsoptiken auf, die das Bild der Objekte 1 auf dem Band 2 so aufspalten, daß es mehrfach mit unter¬ schiedlichen Wellenlängen auf verschiedene Bereiche der Detektorfläche der Kamera 4 abgebildet wird. Die wellenlängenselektiven Bilder werden als Bildpunkte oder Pixel in einem Bildspeicher 6 gespeichert, der mit einer beispielsweise als Rechner ausgebildeten Auswerteeinheit 7 verbunden ist. Die Auswerteeinheit 7 nimmt eine Auswertung vor, indem sie die Bildpunkt- signale mit den entsprechenden Spektralkurven der unterschiedlichen zu sortierenden Materialien ver- gleicht bzw. mit diesen korreliert, um so die unter¬ schiedlichen Materialien oder Materialeigenschaften zu erkennen. Abhängig von dem Ergebnis werden über einen Steuereingang 8 entsprechende Signale an Trenn¬ vorrichtungen gegeben, über die die Objekte 1 ent- sprechend ihren Materialeigenschaften getrennt wer¬ den. Es kann ein Display 9 vorgesehen sein, auf dem die Bilder angezeigt werden.Infrared camera, for example a CCD camera forming a detector array, wherein the camera 4 images the objects 1 on the tape as a pixel pattern according to their local resolution. A filter and imaging optics arrangement 5, which is shown in more detail in FIGS. 2 and 3, is connected into the beam path between band 2 and camera 4. The filter and imaging optics arrangement 5 consists of several wavelength-selective filters, the spectral transmission curves of which are selected in accordance with the spectral properties of the different materials to be sorted in the rubble. Furthermore, the filter and imaging optics arrangement 5 has imaging optics assigned to the filters, which split the image of the objects 1 on the band 2 in such a way that it is imaged multiple times with different wavelengths on different areas of the detector surface of the camera 4. The wavelength-selective images are stored as image points or pixels in an image memory 6, which is designed, for example, as a computer Evaluation unit 7 is connected. The evaluation unit 7 carries out an evaluation by comparing the image point signals with the corresponding spectral curves of the different materials to be sorted or correlating them, in order to recognize the different materials or material properties. Depending on the result, corresponding signals are sent to separating devices via a control input 8, via which the objects 1 are separated according to their material properties. A display 9 can be provided on which the images are displayed.
In Fig. 2 und Fig. 3 ist eine Filter- und Abbildungs- optikanordnung 5 für den Fall eines zweidimensionalen Detektorarrays mit einer Andeutung des Strahlenganges dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind vier Filter 10 mit unterschiedlichen spektralen Durchlaßkurven in einer Ebene nebeneinanderliegend angeordnet, denen jeweils Linsen 11 nachgeschaltet sind, die das Objekt 1 auf unterschiedlichen Stellen des Detektorfeldes 12 als Bilder 13 bei verschiedenen Wellenlängen abbilden. Das Detektorfeld wird somit in verschiedene Sektoren oder Bereiche virtuell aufge- spaltet und jeder Sektor wird mit dem vollen Bild bei unterschiedlichen Wellenlängen belichtet. Auf diese Weise dient das Detektorfeld 12 als Simultandetektor. In der Darstellung nach Fig. 2 und Fig. 3 sind die Bilder 13 auf dem Detektorfeld 12 der Übersichtlich- keit wegen weit auseinander gezeichnet, selbstver¬ ständlich werden sie näher beieinanderliegen, um das Detektorfeld 12 besser auszunutzen.2 and 3 show a filter and imaging optical arrangement 5 for the case of a two-dimensional detector array with an indication of the beam path. In this exemplary embodiment, four filters 10 with different spectral transmission curves are arranged next to one another in a plane, each of which is followed by lenses 11, which image the object 1 at different locations in the detector field 12 as images 13 at different wavelengths. The detector field is thus virtually split into different sectors or areas and each sector is exposed to the full image at different wavelengths. In this way, the detector field 12 serves as a simultaneous detector. In the illustration according to FIGS. 2 and 3, the images 13 on the detector field 12 are drawn far apart for the sake of clarity, of course they will be closer together in order to make better use of the detector field 12.
In Fig. 4 ist ein weiteres Beispiel der Filter- und Abbildungsoptikanordnung 5 der Fig. 1 dargestellt. Hier werden anstelle der Linsen 11 im Ausführungsbei¬ spiel nach Fig. 2 und Fig. 3 optische Keile 14 ver¬ wendet, die entsprechend den gewünschten Abbildungs¬ bereichen ausgerichtet sind. Den Keilen 14 ist eine Sammellinse 15 nachgeschaltet, die die Bilder 13 auf dem Detektorfeld 12 abbilden.FIG. 4 shows a further example of the filter and imaging optics arrangement 5 of FIG. 1. Here, instead of the lenses 11 in the exemplary embodiment according to FIGS. 2 and 3, optical wedges 14 are used, which are aligned in accordance with the desired imaging areas. Downstream of the wedges 14 is a converging lens 15 which images 13 on detector field 12.
In Fig. 2 sind vier Filter 10 mit entsprechenden Lin¬ sen 11 nebeneinander bzw. übereinander angeordnet. Selbstverständlich können mehr, aber auch weniger2, four filters 10 with corresponding lenses 11 are arranged next to one another or one above the other. Of course more can, but also less
Filter mit entsprechenden Abbildungsoptiken abhängig von den Erkennungsaufgaben und von der Auflösung der Detektoranordnung gewählt werden. Es ist auch denk¬ bar, daß eines der Filter einen breiteren Wellenlän- genbereich oder das gesarote Spektrum durchläßt, wobei es in letzterem Fall weggelassen werden kann.Filters with appropriate imaging optics can be selected depending on the detection tasks and the resolution of the detector arrangement. It is also conceivable for one of the filters to pass a broader wavelength range or the full spectrum, in which case it can be omitted.
Weiterhin wird in Fig. 2 ein Detektorfeld verwendet, es kann aber auch eine Detektorzeile als eindimensio- nale Detektoranordnung vorgesehen werden, wobei eine in der Richtung konstante und im Betrag der Geschwin¬ digkeit meßbare Bewegung der Objekte dann als weitere Dimension eingeht. Beispielsweise können die Objekte gleichförmig bewegt werden, es kann jedoch auch ein anderer Bewegungszustand zugrundegelegt werden, je¬ doch muß dieser meßbar oder berechenbar sein. In die¬ sem Fall des eindimensionalen Detektors ist die glei¬ che dargestellte Abbildungsoptik in auf eine Raum¬ richtung reduzierter Form anzuwenden.Furthermore, a detector field is used in FIG. 2, but a detector row can also be provided as a one-dimensional detector arrangement, with a movement of the objects which is constant in the direction and measurable in the amount of the speed then being received as a further dimension. For example, the objects can be moved uniformly, but a different state of motion can also be used as a basis, but this must be measurable or calculable. In this case of the one-dimensional detector, the same imaging optics shown are to be used in a form reduced to a spatial direction.
Im folgenden sollen einige Anwendungsbeispiele neben der oben beschriebenen Sortierung angegeben werden. Beispielsweise werden in der Getränkeindustrie PVC- Flaschen verwendet, wobei diese von anderen Getränke- flaschen, die üblicherweise aus Polyethylenterepht- halat (PET) bestehen, unterschieden werden. Dabei können Filter 10 mit charakteristischen Wellenlängen von z.B. 1125 und 1225 nm bzw. 1655 und 1750 nm ver¬ wendet werden, wobei entsprechend diesen Wellenlängen die Unterscheidung vorgenommen wird.In the following, some application examples are given in addition to the sorting described above. For example, PVC bottles are used in the beverage industry, whereby these are used by other beverage bottles, which are usually made of polyethylene terephthalate. halat (PET) exist, can be distinguished. Filters 10 with characteristic wavelengths of, for example, 1125 and 1225 nm or 1655 and 1750 nm can be used, the distinction being made according to these wavelengths.
Ein anderes Anwendungsgebiet gilt der Feuchtemessung, die beispielsweise für die Trocknung und Einfrierung von Gemüsen von Wichtigkeit ist, wobei Charakteristi- sehe Wellenlängen für trocken und feucht beispiels¬ weise 900 und 970 nm bzw. 1050 und 1650 nm bzw. 1280 und 1440 nm sind.Another field of application is moisture measurement, which is important, for example, for the drying and freezing of vegetables, the characteristic wavelengths for dry and moist being, for example, 900 and 970 nm or 1050 and 1650 nm or 1280 and 1440 nm.
Ein weiteres Anwendungsgebiet liegt in der Erkennung des Straßenzustandes in bezug auf Vereisung, wobei die Bilder der Straße von einem Luftfahrzeug bei¬ spielsweise einem Hubschrauber aufgenommen werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den Straßenzustand unabhängig vom Tausalzgehalt zu bestimmen. In ähnlicher Weise können Eisberge im Meer festgestellt werden. Die charakteristischen Wellen¬ längen von Wasser und Eis liegen bei 1430 und 1480 bis 1490 nm.Another area of application is in the detection of the road condition in relation to icing, the images of the road being taken by an aircraft, for example a helicopter. With the method according to the invention it is possible to determine the road condition independently of the de-icing salt content. Similarly, icebergs can be found in the sea. The characteristic wavelengths of water and ice are 1430 and 1480 to 1490 nm.
Auch kann das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrichtung für die Sortierung von Kompost in Kom¬ postwerken angewandt werden, die zur Zeit von Perso¬ nen manuell durchgeführt wird, was gesundheitliche Risiken mit sich bringt. Beispielsweise können auch hier abbaubare organische Materialien von syntheti¬ schen Materialien wie Wachse und Kunststoffen ge¬ trennt werden. Charakteristische Wellenlängen wären hier für die organischen Materialien etwa 1440 nm und für die synthetischen Materialien 1200 nm. The method according to the invention or the device for sorting compost in composting plants, which is currently being carried out manually by people, can also be used, which entails health risks. For example, biodegradable organic materials can also be separated from synthetic materials such as waxes and plastics. The characteristic wavelengths would be around 1440 nm for the organic materials and 1200 nm for the synthetic materials.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Erkennung von Eigenschaften von1. Method for recognizing properties of
Objekten, von denen mittels eines Detektorarrays Bilder in unterschiedlichen Wellenlängenberei¬ chen aufgezeichnet werden und die wellenlängen¬ abhängigen Bildpunktinformationen als dreidimen¬ sionale Datensätze mit zwei Ortsinformationen und einer spektralen Information in einem Spei- eher gespeichert werden, der mit einer Auswerte¬ einheit verbunden ist, wobei durch die Auswerte¬ einheit aufgrund von vorgegebenen Wellenlängen¬ informationen und der wellenlängenabhängigen Bildpunktinformationen die Eigenschaften der Ob- jekte bestimmt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Objekte über mindestens zwei wellenlän¬ genselektive Filter und diesen zugeordneten op¬ tischen Abbildungseinrichtungen simultan in min- destens zwei Objektbilder unterschiedlicher Wel¬ lenlängen aufgespaltet werden, die auf unter¬ schiedlichen örtlichen Bereichen mindestens ei¬ ner Raumrichtung des einen Detektorarrays abge¬ bildet werden.Objects, of which images are recorded in different wavelength ranges using a detector array and the wavelength-dependent pixel information is stored as three-dimensional data records with two location information and one spectral information in a memory which is connected to an evaluation unit. the properties of the objects being determined by the evaluation unit on the basis of predetermined wavelength information and the wavelength-dependent pixel information, characterized in that the objects simultaneously in at least two using at least two wavelength-selective filters and optical imaging devices assigned to them Object images of different wavelengths are split up, which are imaged in different local areas of at least one spatial direction of the one detector array.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die zwei Ortsinformationen über die Abbildung auf ein zweidimensionales Detektorar¬ ray gewonnen werden.A method according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that the two location information on the imaging on a two-dimensional detector array are obtained.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Objekte relativ zum Detektorarray gleichförmig oder kontrolliert bewegt werden und die zwei Ortsinformationen über die Abbildung auf ein eindimensionales Detektorarray und die zeitliche Änderung bei der Bewegung der Objekte gewonnen werden.3. The method according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that the objects are moved relative to the detector array uniformly or in a controlled manner and the two location information on the mapping to a one-dimensional detector array and temporal change in the movement of the objects can be obtained.
4. Vorrichtung zur Erkennung von Eigenschaften von Objekten mit einer mit einer Filteranordnung versehenen Detektoranordnung zum Aufzeichnen und Belichten von Bildern der Objekte in unter¬ schiedlichen Wellenlängenbereichen, einem Spei¬ cher zum Speichern der wellenlängenabhängigen Bildpunktinformationen als dreidimensionale Da¬ tensätze mit zwei Ortsinformationen und einer spektralen Information und einer Auswerteein¬ heit, die abhängig von vorgegebenen Wellenlän¬ geninformationen der Objekte und abhängig von der wellenlängenabhängigen Bildpunktinformatio¬ nen die Eigenschaft der Objekte bestimmt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen Objekt (1) und Detektoranordnung (4,12) mindestens zwei wellenlängenselektive Filter (10) und mindestens zwei den Filtern (10) zugeordnete Abbildungsoptiken (11,14) zum Proji- zieren von Objektbildern unterschiedlicher Wel¬ lenlängen simultan auf unterschiedliche örtliche Bereiche mindestens einer Raumrichtung der De- tektoranordnung angeordnet sind.4. Device for recognizing properties of objects with a detector arrangement provided with a filter arrangement for recording and exposing images of the objects in different wavelength ranges, a memory for storing the wavelength-dependent pixel information as three-dimensional data sets with two location information and a spectral one Information and an evaluation unit which determines the property of the objects as a function of predetermined wavelength information of the objects and as a function of the wavelength-dependent pixel information, characterized in that between the object (1) and the detector arrangement (4, 12) at least two wavelength-selective filters ( 10) and at least two imaging optics (11, 14) assigned to the filters (10) for projecting object images of different wavelengths simultaneously onto different local areas of at least one spatial direction of the D detector arrangement are arranged.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Filter (10) nahe an den Abbil¬ dungsoptiken (11,14) angeordnet sind.5. The device according to claim 4, characterized gekenn¬ characterized in that the filters (10) are arranged close to the imaging optics (11, 14).
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Abbildungsoptiken keilför¬ mig ausgebildet sind. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Abbildungsoptiken als für jeden Wellenlängenbereich separate Linsen ausge¬ bildet sind.Apparatus according to claim 4 or 5, characterized ge indicates that the imaging optics are wedge-shaped. 7. The device according to claim 4 or 5, characterized ge indicates that the imaging optics are formed as separate lenses for each wavelength range.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekte relativ zur Detektoranordnung (4,12) gleichförmig oder kontrolliert bewegt werden und daß die Detektor- anordnung zellenförmig ausgebildet ist.8. Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the objects are moved uniformly or in a controlled manner relative to the detector arrangement (4, 12) and that the detector arrangement is designed in the form of a cell.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranord¬ nung als Detektorfeld ausgebildet ist.9. Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the detector arrangement is designed as a detector field.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranord¬ nung als CCD-Kamera ausgebildet ist.10. Device according to one of claims 4 to 9, characterized in that the detector arrangement is designed as a CCD camera.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennnzeichnet, daß die Abbildungsopti¬ ken aus einer Kombination von Linsen und Keilen bestehen. 11. Device according to one of claims 4 to 10, characterized in that the imaging optics consist of a combination of lenses and wedges.
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