WO2007014782A1

WO2007014782A1 - Vorrichtung zum optischen kontrollieren der oberfläche von schüttgutteilchen

Info

Publication number: WO2007014782A1
Application number: PCT/EP2006/007703
Authority: WO
Inventors: Dirk Helms
Original assignee: Helms Technologie Gmbh
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2007-02-08

Abstract

Vorrichtung zum optischen Kontrollieren der Oberfläche von Schüttgutteilchen mit einer Meßanordnung umfassend eine Mehrzahl Kameras entsprechend der Anzahl Seitenflächen eines Polyeders, wobei jede Kamera mit ihrer Sichtachse quer zu einer der Seitenflächen des Polyeders ausgerichtet ist und mindestens einen Punkt einer Flugbahn der Schüttgutteilchen in ihrem Sichtfeld hat, und einer Einspeiseeinrichtung zum aufeinanderfolgenden Einspeisen von Schüttgutteilchen in die Flugbahn.

Description

Vorrichtung zum optischen Kontrollieren der Oberfläche von Schüttgutteilchen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum optischen Kontrollieren der Oberfläche von Schüttgutteilchen.

Schüttgut ist loses Fördergut in schüttbarer Form, das unverpackt transportiert wird, z.B. Erz, Kohle, Sand, Kies, Getreide, Haselnüsse, Mandeln. Die Kontrolle der Oberfläche von Schüttgutpartikeln ist bei der Sortierung von Schüttgut hinsichtlich diverser Qualitätskriterien von Bedeutung. Ein spezieller Fall ist die Verlesung von Haselnüssen, Mandeln und anderen Ölsaaten im Hinblick auf Schimmel, Fäule und Insektenstiche. Da die beschädigte Stelle der Oberfläche im Verhältnis zur Gesamtoberfläche sehr klein sein kann und dennoch einen gravierenden Qualitätsmangel darstellt, muß die Oberfläche möglichst umfassend mit hoher Ortsauflösung inspiziert werden.

Bekannt sind Sortiermaschinen, bei denen die Schüttgüter im freien Fall von zwei Seiten mit Kameras kontrolliert werden. Die bekannten Vorrichtungen liefern immer noch keine vollumfänglich befriedigenden Ergebnisse bei der Inspektion von Schüttgütern, insbesondere bei schwierigen Sortieraufgaben, wie die Verlesung von Ölsaaten.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum optischen Kontrollieren der Oberfläche von Schüttgutpartikeln zur Verfügung zu stellen, die eine bessere Erfassung der Oberfläche ermöglicht. Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum optischen Kontrollieren der Oberfläche von Schüttgutteilchen hat

- eine Meßanordnung umfassend eine Mehrzahl Kameras entsprechend der Anzahl der Seitenflächen eines Polyeders, wobei jede Kamera mit ihrer Sichtachse quer zu einer der Seitenflächen des Polyeders ausgerichtet ist und mindestens einen Punkt einer Flugbahn der Schüttgutteilchen in ihrem Sichtfeld hat, und eine Einspeiseeinrichtung zum aufeinanderfolgenden Einspeisen von Schüttgutteilchen in die Flugbahn.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht erstmals eine sichere vollständige Kontrolle der gesamten Oberfläche der Schüttgutteilchen. Hierzu wird von einem Polyeder ausgegangen, d.h. von einem räumlichen Körper, der in der Lage ist, ein Schüttgutteilchen vollständig einzuschließen. Das Polyeder hat eine bestimmte Anzahl Seitenflächen. Mittels einer der Anzahl Seitenflächen entsprechenden Anzahl Kameras, von denen jede quer zu einer der Seitenflächen ausgerichtet ist, d.h. eine der Seitenflächen unter einem grundsätzlich beliebigen Winkel schneidet, ist es möglich, die gesamte Oberfläche eines Schüttgutteilchens zu erfassen. Die Kameras haben jeweils einen Bereich der Oberfläche eines Schüttgutteilchens in ihrem Sichtfeld. Insgesamt wird somit von den Kameras die gesamte Oberfläche eines Schüttgutteilchens erfaßt. Es versteht sich, daß die Vorrichtung nur eines gedachten Polyeders bedarf, auf das die Kameras ausgerichtet sind. Die Erfindung bezieht jedoch auch Ausführungen ein, die einen räumlichen Körper mit der Form eines Polyeders aufweisen, der z.B. zum Halten der Kameras dient. Damit die gesamte Oberfläche der Schüttgutteilchen erfaßt werden kann, werden sie nicht auf einer Unterlage oder in einer anderen Situation, in der ihre Oberfläche teilweise bedeckt ist, kontrolliert, sondern in einer Flugbahn. Die Schüttgutteilchen werden aufeinanderfolgend in die Flugbahn eingespeist, damit sie jeweils gesondert von den Kameras erfaßt werden können.

Die Erfindung bezieht Ausgestaltungen ein, bei denen sämtliche Kameras einen gemeinsamen Punkt der Flugbahn erfassen, um jedes Schüttgutteilchen aus verschiedenen Perspektiven an demselben Ort zu erfassen. Hierdurch kann ausgeschlossen werden, daß die Oberfläche aufgrund einer Rotation der Schüttgutteilchen nur unzureichend erfaßt wird. Gemäß einer Ausgestaltung erfassen die verschiedenen Kameras verschiedene Punkte der Flugbahn, wodurch verhindert werden kann, das den Kameras zugeordnete Beleuchtungseinrichtungen mit in die Sichtachsen der Kameras fallenden Beleuchtungsachsen andere Kameras blenden. Die Punkte können in Richtung der Flugbahn so kurze Abstände voneinander haben, daß der Einfluß einer Rotation der Schüttgutteilchen auf ihre Drehstellung bezüglich der Kameras vernachlässigbar ist. Ferner kann eine Rotation der Schüttgutteilchen durch eine geeignete Ausgestaltung der Einspeiseeinrichtung unterdrückt werden.

Die Sichtachsen der Kameras können unter verschiedenen Winkeln zu den Seitenflächen des Polyeders ausgerichtet sein. Gemäß einer Ausgestaltung sind die Sichtachsen annähernd senkrecht zu den Seitenflächen des Polyeders ausgerichtet. Hierdurch wird eine gleichmäßigere Verteilung der Kameras um den Punkt oder die Punkte der Flugbahn erreicht, in dem oder in denen die Schüttgutteilchen erfaßt werden. Dies begünstigt eine gleichmäßige und verzerrungsarme Erfassung der Oberflächen der Schüttgutteilchen. Grundsätzlich können die Sichtachsen die Seitenflächen des Polyeders in beliebigen Punkten schneiden, solange mindestens ein Punkt der Flugbahn im Sichtfeld der Kameras angeordnet ist. Gemäß einer Ausgestaltung schneiden die Sichtachsen der Kameras die Flugbahn, so daß sich diese im Zentrum der Sichtfelder der Kameras befindet. Hierdurch können die Sichtfelder der Kameras etwa auf die Größe der Schüttgutteilchen konzentriert werden, wodurch die genaue Erfassung der Oberfläche der Schüttgutteilchen begünstigt wird.

Polyeder mit beliebiger Anzahl Seitenflächen sind in die Erfindung einbezogen.

Gemäß einer Ausgestaltung ist das Polyeder ein Tetraeder. Das Tetraeder weist vier Seitenflächen auf, so daß die Vorrichtung mit nur vier Kameras auskommt. Mit verhältnismäßig geringem Aufwand wird eine vollständige Erfassung der Oberfläche der Schüttgutteilchen ermöglicht.

Gemäß einer Ausgestaltung ist das Polyeder ein Würfel. Der Würfel hat sechs Seitenflächen und dementsprechend weist die Vorrichtung sechs Kameras auf. Hierdurch wird eine genauere Erfassung der Oberfläche als mit nur vier Kameras ermöglicht.

Die Schüttgutteilchen können grundsätzlich eine beliebige Flugbahn durchlaufen, beispielsweise eine ballistische Kurve. So ist es beispielsweise möglich, die Schüttgutteilchen im Maximum einer Flugbahn zu erfassen, die nach Abschießen unter einem sehr steilen Abschußwinkel durchlaufen wird, um das Schüttgutteilchen bei einer sehr geringen Geschwindigkeit zu erfassen. Gemäß einer Ausgestaltung ist die Einspeiseeinrichtung eine Einrichtung zum Einspeisen der Schüttgutteilchen in eine Fallkurve. Die Schüttgutteilchen werden erfaßt, wenn sie sich in der Fallkurve befinden. In dieser Ausgestaltung kann die Einspeiseeinrichtung besonders einfach ausgeführt sein. Gemäß einer Ausgestaltung weist die Einspeiseeinrichtung eine Rinne und/oder ein Rohr mit einem am Anfang der Fallkurve angeordneten Rinnenende oder Rohrende auf. Beim Rutschen über die Rinne und/oder das Rohr dämpft oder unterdrückt die Reibung zwischen Schüttgutteilchen und Rinne und/oder Rohr eine eventuelle Rotation der Schüttgutteilchen.

Damit die zu kontrollierenden Objekte beim Durchlaufen der Flugbahn nicht mit den Kameras kollidieren, verläuft gemäß einer Ausgestaltung die Flugbahn entlang der Mittelsenkrechten zweier orthogonal einander gegenüberliegender Kanten des Tetraeders. Gemäß einer anderen Ausgestaltung verläuft die Flugbahn von einem Eckpunkt zu einem diagonal gegenüberliegenden Eckpunkt des Würfels. Bei beiden Ausgestaltungen ist die Flugbahn z.B. eine Fallkurve.

Grundsätzlich kann die Vorrichtung das natürliche Licht aufgrund der Sonneneinstrahlung oder künstliches Licht z.B. zur Beleuchtung von Gebäuden nutzen, um mittels Kameras die Oberfläche der Schüttgutteilchen zu erfassen. Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt die Vorrichtung mindestens eine Beleuchtungseinrichtung mit mindestens einer Lichtquelle zum Beleuchten des/der von den Kameras erfaßten Punktes/Punkte der Flugbahn. Die Beleuchtungseinrichtung liefert z.B. weißes oder einfarbiges Licht. Das Licht der Beleuchtungseinrichtung ist z.B. sichtbares Licht oder unsichtbares Licht (IR- oder UV-Strahlung). Die Beleuchtungseinrichtung ermöglicht eine gleichmäßige und optimale Beleuchtung der zu kontrollierenden Objekte, wodurch die genaue Erfassung ihrer Oberfläche begünstigt wird.

Die Beleuchtungseinrichtung wirft beispielsweise einen Lichtstrahl mit kreisförmigem Querschnitt auf den/die von den Kameras erfaßten Punkt/Punkte. Die von der Beleuchtungseinrichtung beleuchtete Fläche ist bevorzugt mindestens so groß wie die zu kontrollierenden Schüttgutteilchen. Falls die zu kontrollierenden Schüttgutteilchen variierende Abmessungen haben, ist die beleuchtete Fläche beispielsweise so groß gewählt, daß sämtliche Schüttgutteilchen vollständig beleuchtet werden. Auch ist es möglich, die ausgeleuchtete Fläche so zu wählen, daß der weitaus überwiegende Teil der Schüttgutteilchen vollständig erfaßt wird (z.B. 95 %).

Gemäß einer Ausgestaltung beleuchtet die Beleuchtungseinrichtung den Punkt/die Punkte mit einem strukturierten Lichtmuster. Das strukturierte Lichtmuster ist beispielsweise ein Gittermuster, ein Schachbrettmuster oder ein Muster aus konzentrischen Kreisringen. Das Gittermuster ist z.B. ein rechtwinkliges Gitternetz. Für die Größe des beleuchteten Querschnittes in dem Punkt/den Punkten der Flugbahn, der/die von der Kamera erfaßt sind, gilt das zuvor Gesagte. Die Ausprägung der Verformung dieses Musters auf der Oberfläche des zu kontrollierenden Schüttgutteilchens läßt eine dreidimensionale, also räumliche Vermessung der Oberfläche des zu kontrollierenden Objektes mit einer zweidimensionalen Kamera zu. Auf diese Weise können z.B. Dellen und Löcher auf der Oberfläche einer Nuß erkannt werden und damit weitere Indizien für die Anwesenheit von Insektenstichen oder andere konkave oder sonstwie „topologisch" auffällige Fehlstellen gefunden werden.

Gemäß einer Ausgestaltung ist die Lichtquelle eine Blitzlichtquelle und weist die Beleuchtungseinrichtung eine Einrichtung zum Erfassen der Anwesenheit eines Schüttgutteilchens in der Fallstrecke und eine damit und mit der Blitzlichtquelle verbundene Blitzlichtsteuerung zum Zünden der Blitzlichtquelle bei Anwesenheit des Schüttgutteilchens in dem/den von den Kameras erfaßten Punkt/Punkten der Flugbahn auf. Die Blitzbeleuchtung ermöglicht eine besonders hohe Beleuchtungsstärke bei verhältnismäßig geringem Energieeintrag. Eine hohe Wärmeerzeugung der Lichtquelle wird vermieden. Als Lichtquellen besonders geeignet sind (Hochleistungs-)LEDs. Die Einrichtung zum Erfassen der Anwesenheit eines Schüttgutteilchens in der Fallstrecke ist z.B. eine der Fallstrecke zugeordnete Lichtschranke.

Gemäß einer Ausgestaltung sind Beleuchtungseinrichtungen entsprechend der Anzahl Seitenflächen eines Polyeders (z.B. eines Tetraeders oder Würfels) vorhanden, die mit ihren Beleuchtungsachsen quer zu den Seitenflächen des Polyeders ausgerichtet sind und jeweils einen von einer Kamera erfaßten Punkt der Flugbahn in ihrem Beleuchtungsfeld haben. Hierdurch wird eine vollständige Beleuchtung der Oberfläche des Schüttgutteilchens gewährleistet, wenn sich dieses im Sichtfeld der Kameras befindet. Grundsätzlich können auch die Beleuchtungsachsen die Seitenflächen des Polyeders unter einem beliebigen Winkel schneiden. Gemäß einer Ausgestaltung sind die Beleuchtungseinrichtungen mit ihren Beleuchtungsachsen senkrecht zu den Seitenflächen des Polyeders ausgerichtet, wodurch eine gleichmäßige Beleuchtung der Oberfläche der zu kontrollierenden Objekte begünstigt wird. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung schneiden die Beleuchtungsachsen der Beleuchtungseinrichtungen die Flugbahn. Hierdurch kann das Licht auf das zu kontrollierende Objekt konzentriert werden.

Das gedachte oder z.B. zur Halterung der Beleuchtungseinrichtungen tatsächlich als räumlicher Körper vorhandene Polyeder kann ein anderes Polyeder als das für die Ausrichtung der Sichtachsen der Kameras maßgebliche Polyeder sein. Grundsätzlich ist es insbesondere möglich, daß das für die Ausrichtung der Beleuchtungsachsen maßgebliche Polyeder eine andere Ausrichtung und/oder eine andere Anzahl Seitenflächen als das für die Ausrichtung der Sichtachsen maßgebliche Polyeder aufweist. Ferner umfaßt die Erfindung Ausfuhrungen, bei denen das für die Beleuchtungsachsen maßgebliche Polyeder dasselbe Polyeder wie das für die Sichtachsen maßgebliche ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung fallen dabei die Sichtachsen und die Beleuchtungsachsen ineinander. Hierdurch ergeben sich für die Kameras optimale Belichtungsverhältnisse.

Gemäß einer Ausgestaltung weist die Beleuchtungseinrichtung eine Hohlkalotte und die Lichtquelle auf der Hohlseite der Hohlkalotte auf, um die Beleuchtung auf das zu kontrollierende Objekt zu konzentrieren. Der Hohlseite der Hohlkalotte sind z.B. mehrere Lichtquellen zugeordnet. Die Hohlkalotte ist z.B. ein Hohlspiegel.

Gemäß einer Ausgestaltung weist die Hohlkalotte ein zentrales Loch auf, durch das die Sichtachse der Kamera hindurch verläuft, die bezüglich der Flugbahn hinter der Hohlkalotte angeordnet ist, und bei der die Lichtquelle außerhalb des zentralen Lochs angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung wird erreicht, daß die Sichtachsen und die Beleuchtungsachsen ineinander fallen.

Gemäß einer Ausgestaltung sind die Lichtquellen konzentrisch zum zentralen Loch der Hohlkalotte angeordnet, um eine gleichmäßige Beleuchtung des Objektes zu erreichen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Kameras digitale Kameras.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist mindestens eine Lichtquelle eine LED.

Bei der Kontrolle von Schüttgut kann freigesetzter Staub bzw. Abrieb die optische Meßanordnung beeinträchtigen. Gemäß einer Ausgestaltung wird die Ablagerung von Staub und dergleichen auf der optischen Meßanordnung dadurch verhindert, daß die Hohlkalotte mindestens einen Austritt für ein gasförmiges Spülmedium und mindestens einen Eintritt für eine Absaugung des gasförmigen Spülmediums aufweist, wobei Austritt und Eintritt verschiedene radiale Positionen und/oder verschiedene Positionen in Umfangsrichtung der Hohlkalotte aufweisen. Das Spülmedium verhindert die Ablagerung von Staub und dergleichen auf der Oberfläche der Hohlkalotte bzw. auf dem Objektiv der Kamera. Die Vorrichtung kann deshalb länger störungsfrei betrieben werden. Die Wartungs- und Reinigungsintervalle werden verlängert.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind Luftaustrittsdüsen radial innen und ein Absaugring am äußeren Rand der Hohlkalotte angeordnet.

Die von den Kameras gelieferten Bilder können z.B. im Rahmen einer Stichprobenkontrolle von einer Person ausgewertet werden. Gegenstand der Auswertung sind eines oder mehrere der folgenden Merkmale der zu kontrollierenden Schüttgutteilchen: Farbe, Textur, Außenkontur und optische Merkmale der Oberfläche des Schüttgutteilchens. Ferner kann die Auswertung die Abweichung des auf den Bildern der Kameras erkennbaren Musters von einem mittels der Beleuchtungseinrichtung erzeugten strukturierten Muster betreffen. Gemäß einer Ausgestaltung sind die Kameras mit einer Vorrichtung zum automatischen Auswerten der von den Kameras gelieferten Bilder verbunden. Die optische Auswertung der Bilder kann eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale der Schüttgutteilchen betreffen. Die optische Auswertung erfolgt vorzugsweise mit einer lernfähigen automatischen Bildanalyse unter Nutzung von spektralen, kontur- und texturorientierten Objektmerkmalen in Verbindung mit einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage. Ferner kann die automatische Auswertung die Abweichung des auf den Bildern der Kameras abgebildeten Musters von einem mittels der Beleuchtungseinrichtung erzeugten strukturierten Muster betreffen. Die Vorrichtung zum automatischen Auswerten ist bevorzugt eine elektronische Datenverarbeitungsanlage. Gemäß einer Ausgestaltung ist die Vorrichtung zum automatischen Auswerten eine elektronische Datenverarbeitungsanlage, die auf einem Mutterboard eine der Anzahl Kameras entsprechende Anzahl parallel angeordneter Rechnerboards aufweist, wobei auf jedem Rechnerboard ein Digitalsignalprozessor (DSP) angeordnet ist und jede Kamera mit einem der Rechnerboards verbunden ist, wobei ferner auf dem Mutterboard ein weiteres Rechnerboard parallel zu den Rechnerboards angeordnet ist, wobei in das weitere Rechnerboard sämtliche Ausgangssignale der Rechnerboards eingespeist und von dem weiteren Rechnerboard ausgewertet wurden. Dieser Aufbau der elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung begünstigt eine besonders schnelle Signalverarbeitung.

Gemäß einer Ausgestaltung ist eine Auffangeinrichtung zum Auffangen der Schüttgutteilchen am Ende der Flugbahn vorhanden.

Die von der Vorrichtung zum automatischen Auswerten ermittelten Ergebnisse können z.B. im Rahmen einer Qualitätskontrolle als Nachweis der Freiheit der untersuchten Schüttgutteilchen von Fehlern verwendet werden. Die Ergebnisse werden z. B. in einem Speicher der elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung gespeichert und/oder von einem Ausgabegerät (z.B. Bildschirme, Drucker etc.) ausgegeben. Gemäß einer Ausgestaltung werden die Ergebnisse zur Sortierung der Schüttgutteilchen verwendet. Hierzu ist gemäß einer Ausgestaltung die Auffangeinrichtung mit dem Eingang einer Weiche verbunden, deren Ausgänge mit verschiedenen Sammeleinrichtungen und/oder Förderstrecken verbunden sind und weist die Weiche eine Stelleinrichtung auf, die mit der Vorrichtung zum automatischen Auswerten der von der Kamera gelieferten Bilder verbunden ist. Die Weiche leitet die Schüttgutteilchen mit akzeptabler Oberfläche in eine andere Sammeleinrichtung und/oder Förderstrecke weiter, als die Schüttgutteilchen mit schadhafter Oberfläche.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der anliegenden Zeichnungen eines Ausfuhrungsbeispieles näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht schräg von der Seite und von oben;

Fig. 2 die Vorrichtung in einer Vorderansicht;

Fig. 3 die Vorrichtung in der Draufsicht;

Fig. 4 die Vorrichtung in einer Seitenansicht;

Fig. 5 die Vorrichtung mit Unterteil in einem Vertikalschnitt;

Fig. 6 Kamera mit Beleuchtungseinrichtung der Vorrichtung in einem Längsschnitt;

Fig. 7 die Kamera mit Beleuchtungseinrichtung in einer Vorderansicht.

Die Vorrichtung weist einen Sockel 1 auf. Dieser trägt auf einem Untergestell 2 vier Paare 3 bis 6 senkrecht nach oben gerichteter paralleler Platten 3.1, 3.2, 4.1, 4.2, 5.1, 5.2, 6.1, 6.2. Jeweils zwei Paare 3, 5 und 4, 6 sind auf einer Achse angeordnet, wobei die beiden Achsen senkrecht zueinander ausgerichtet sind.

Zwischen jedem Paar 3 bis 6 paralleler Platten ist eine Kamera 7 bis 10 mit einer Beleuchtungseinrichtung 11 bis 14 gehalten. Der Aufbau dieser Anordnungen ist in den Fig. 5 und 6 am Beispiel von Kamera 7 und Beleuchtungseinrichtung 11 gezeigt.

Demnach umfaßt die Beleuchtungseinrichtung 11 einen sphärischen Hohlspiegel 15 (oder Hohlkalotte), der im Zentrum ein kreisförmiges Loch 16 aufweist, von dem ausgehend eine zylindrische Hülse 17 von der Rückseite des Hohlspiegels 15 vorsteht. In die Hülse 17 ist die Kamera 7 mit ihrem Objektiv 18 gehalten.

In den Hohlspiegel 15 ist eine Vielzahl LED 19 integriert, die auf zu dem Loch 16 konzentrischen Kreisen unterschiedlichen Durchmessers angeordnet sind.

Auf der Rückseite des Hohlspiegels 15 ist mit etwas Abstand eine sphärische Leiterplatte 20 angeordnet, die Leiterbahnen trägt, mit denen die LED 19 verlötet sind.

Der Hohlspiegel 15 ist in einem topfartigen Gehäuse 21 angeordnet. Dieses hat einen Boden 22, durch den die Hülse 17 hindurcherstreckt ist. Vom Boden 22 steht nach oben eine zylindrische Zwischenwand 23 vor, auf der der Hohlspiegel 15 mit seiner Unterseite ruht. Zwischen Hülse 17 und Zwischenwand 23 befindet sich ein Ringspalt 24, in den ein von der Unterseite des Bodens 22 vorstehendes Einspeiseröhrchen 25 mündet. Ferner mündet in den Ringspalt 24 eine Vielzahl Luftaustrittsdüsen 26, die eine Öffnung an der Hohlseite des Hohlspiegels 15 haben.

Vom Boden 22 steht ein zylindrischer Mantel 27 des Gehäuses 21 vor, der etwa auf dem Niveau der Öffnung des Hohlspiegels 15 endet. Zwischen Mantel 27 und Hohlspiegel 15 bzw. Platine 20 ist ein Ringspalt 28 vorhanden. In den durch den Ringspalt 28 zugänglichen Hohlraum 29 zwischen Gehäuse 21 und Hohlspiegel 15 mündet ein durch den Boden 22 hindurchgeführtes Absaugröhrchen 30. Die Hohlseite des Hohlspiegels 15 und das Objektiv 18 können von Verunreinigungen durch Stäube etc. freigehalten werden, indem Druckluft durch das Einspeiseröhrchen 25 eingespeist wird und aus dem Bereich des Ringspaltes 28 Luft durch das Absaugröhrchen 30 abgesaugt wird. Es ergibt sich dann eine Luftbewegung entlang der Linien, die zwischen Luftaustrittsdüsen 26 und Ringspalt 28 eingetragen sind.

Bei dieser Anordnung aus Kamera 7 und Beleuchtungseinrichtung 11 fallen die Sichtachse der Kamera 7 und die Beleuchtungsachse der Beleuchtungseinrichtung 11 in die Mittelachse des Hohlspiegels 14. Die beiden Sicht- und Beleuchtungsachsen sind gemeinsam mit der Bezugsziffer 31 versehen.

Die weiteren Kameras 8 bis 10 und Beleuchtungseinrichtungen 12 bis 14 sind entsprechend aufgebaut.

Die gemeinsamen Sicht- und Beleuchtungsachsen der weiteren Kameras 8 bis 10 und Beleuchtungseinrichtungen 11 bis 14 haben die Bezugsziffern 32 bis 34.

Die Kameras 7 bis 10 und Beleuchtungseinrichtungen 11 bis 14 sind jeweils auf einer Platte 35 bis 38 montiert, die jeweils zwischen einem Paar 3 bis 6 paralleler Platten fixiert sind. Die Kameras 7 bis 10 sind digitale Flächenkameras.

Die Achsen 31 bis 34 sind senkrecht zu den vier Seitenflächen eines gedachten Tetraeders angeordnet. Die Achsen 31 bis 34 schneiden eine Vertikale in Punkten 39.1 bis 39.4, die kleine vertikale Abstände voneinander haben und auch als Sichtpunkte der Kameras 7 bis 10 bezeichnet werden. Ferner weist die Vorrichtung vier Hintergrundplatten 40 bis 43 auf, die zwischen den Paaren 5, 6, 3, 4 paralleler Platten gehalten sind. Auf jede Hintergrundplatte 40 bis 43 trifft senkrecht eine Sicht- und Beleuchtungsachse 31 bis 34. Zwischen der Kamera 7 bis 10 und den auf der zugehörigen Sicht- und Beleuchtungsachse 31 bis 34 angeordneten Hintergrundplatten 40 bis 43 ist sind die Punkte 39.1 bis 39.4 angeordnet. Vor den Hintergrundplatten 40 bis 43 hebt sich das zu kontrollierende Objekt optisch ab. Um diesen Effekt zu fördern, ist vorzugsweise die Seite der Hintergrundplatten 40 bis 43, auf die die Sicht- und Beleuchtungsachsen 31 bis 34 auftreffen, gefärbt. Für die Kontrolle von Haselnüssen wird eine blaue Färbung bevorzugt.

Oben weist die Vorrichtung eine Zuführrinne 44 mit V-förmigem Querschnitt auf. Ein Rinnenende der Zuführrinne 44 ist etwa zentral oberhalb des gemeinsamen Punktes 39 angeordnet. Darunter befindet sich ein kurzes, vertikales Rohr 45 mit einem Rohrende vertikal etwas oberhalb der Punkte 39.1 bis 39.4.

Die Zuführrinne 44 ist leicht zum Rohr 45 geneigt, so daß auf die Zuführrinne 44 aufgebrachte Haselnüsse oder andere Partikel die Zuführrinne 44 entlang rollen, durch das Rohr 45 herunterfallen und im freien Fall die Punkte 39.1 bis 39.4 durchlaufen. In einer anderen Ausführung vibriert die Zuführrinne 44 und transportiert die Haselnüsse in der Art bekannter Vibrationsförderer.

Unterhalb des Rohres 45 befinden sich ein Sender 46 und ein Empfänger 47 einer Lichtschranke 48, die ein aus dem Rohr 45 ausgetretenes Schüttgutteilchen erfaßt.

Im Sockel 1 befindet sich eine Ausblasdüse 49, die gemäß Fig. 5 ein vertikal herunterfallendes Schüttgutteilchen in einen Auslauftrichter 50 in einem Unterteil 51 ablenken kann. Die Haselnüsse treffen am Ende der Fallkurve, die durch die Punkte 39.1 bis 39.4 und einen vertikalen Schacht 52 des Unterteils 51 verläuft, auf ein Transportband 53 eines Gurtförderers, das unterhalb des Unterteiles 51 angeordnet ist. Ist die Ausblasdüse 49 eingeschaltet, werden die Schüttgutteilchen in den Auslauftrichter 50 abgelenkt.

Die Kameras 7 bis 10, die Beleuchtungseinrichtungen 11 bis 14, die Lichtschranke 48 und elektrische Schaltventile der Ausblasdüse 49 sind elektrisch mit einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage 54 verbunden.

Über die Zuführrinne 44 und das Fallrohr 45 werden einzelne Haselnüsse oder andere Schüttgutteilchen zugeführt, so daß sie nacheinander durch die Punkte 39.1 bis 39.4 hindurchfallen. Die Lichtschranke 48 meldet der elektronischen Datenverarbeitungsanlage 54 ein Hindurchfallen der Schüttgutteilchen und die elektronische Datenverarbeitungsanlage 54 steuert die Beleuchtungseinrichtungen 11 bis 14 so, daß diese jeweils einen Lichtblitz abgeben, wenn sich das Schüttgutteilchen im zugeordneten Punkt 39.1 bis 39.4 befindet.

Die Kameras 7 bis 10 erfassen die gesamte Oberfläche des im zugeordneten Punkt 39.1 bis 39.4 befindlichen Schüttgutteilchens. Die elektronische Datenverarbeitungsanlage 54 wertet die erfaßten Bilder in Echtzeit aus. Wenn ein Teilchen mit akzeptabler Oberfläche hindurchgefallen ist, kann dieses ungehindert durch den Schacht 52 auf einen Bereich des Transportbandes 53 für gutes Produkt gelangen. Wenn ein Teilchen mit beschädigter Oberfläche passiert, wird die Ausblasdüse 49 eingeschaltet und das Teilchen fällt durch den Auslauftrichter 50 auf einen Bereich des Transportbandes 53 für fehlerhaftes Produkt.

Claims

A n s p r ü c h e

1. Vorrichtung zum optischen Kontrollieren der Oberfläche von Schüttgutteilchen mit

- einer Meßanordnung umfassend eine Mehrzahl Kameras (7 bis 10) entsprechend der Anzahl Seitenflächen eines Polyeders, wobei jede Kamera (7 bis 10) mit ihrer Sichtachse (31 bis 34) quer zu einer der Seitenflächen des Polyeders ausgerichtet ist und mindestens einen Punkt (39) einer Flugbahn der Schüttgutteilchen in ihrem Sichtfeld hat, und

- einer Einspeiseeinrichtung (44, 45) zum aufeinanderfolgenden Einspeisen von Schüttgutteilchen in die Flugbahn.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die verschiedenen Kameras (7 bis 10) verschiedene Punkte der Flugbahn erfassen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Kameras (7 bis 10) mit Ihren Sichtachsen annähernd senkrecht zu den Seitenflächen des Polyeders ausgerichtet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Sichtachsen (31 bis 34) der Kameras (7 bis 10) die Flugbahn schneiden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Polyeder ein Tetraeder ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Polyeder ein Würfel ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Einspeiseeinrichtung (44, 45) eine Einrichtung zum Einspeisen der Schüttgutteilchen in eine Fallkurve ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Einspeiseeinrichtung (44, 45) eine Rinne und/oder ein Rohr mit einem am Anfang der Fallkurve angeordneten Rinnenende oder Rohrende aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 7, 8, bei der die Flugbahn entlang der Mittelsenkrechten zweier orthogonal einander gegenüberliegender Kanten des Tetraeders verläuft.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Flugbahn von einem Eckpunkt zu einem diagonal gegenüberliegenden Eckpunkt eines Würfels verläuft.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (11 bis 14) mit mindestens einer Lichtquelle (19) zum Beleuchten der/des von den Kameras (7 bis 10) erfaßten Punkte/Punktes (39) der Flugbahn umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Beleuchtungseinrichtung den Punkt/die Punkte mit einem strukturierten Lichtmuster beleuchtet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das strukturierte Lichtmuster ein Gitternetz ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die Lichtquelle (19) eine Blitzlichtquelle ist und die Beleuchtungseinrichtung (11 bis 14) eine Einrichtung zum Erfassen der Anwesenheit eines Schüttgutteilchens in der Fallstrecke (48) und eine damit und mit der Blitzlichtquelle (19) verbundene Blitzlichtsteuerung (52) zum Zünden der Blitzlichtquelle (19) bei Anwesenheit des Schüttgutteilchens in dem/den von den Kameras erfaßten Punkt/Punkten (39) der Flugbahn aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der Beleuchtungseinrichtungen (11 bis 14) entsprechend der Anzahl Seitenflächen eines Polyeders vorhanden sind, die quer zu den Flächen des Polyeders ausgerichtete Beleuchtungsachsen (31 bis 34) haben, die jeweils einen von einer Kamera erfaßten Punkt (39) der Flugbahn in ihrem Beleuchtungsfeld haben.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Beleuchtungseinrichtungen (11 bis 14) mit ihren Beleuchtungsachsen (31 bis 34) senkrecht zu den Seitenflächen des Polyeders ausgerichtet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, bei der die Beleuchtungsachsen (31 bis 34) der Beleuchtungseinrichtungen (11 bis 14) die Flugbahn schneiden.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei der die Sichtachsen und die Beleuchtungsachsen (31 bis 34) ineinander fallen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, bei der die Beleuchtungseinrichtung (11 bis 14) eine Hohlkalotte (15) und die Lichtquelle (19) auf der Hohlseite der Hohlkalotte (15) aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Hohlkalotte (15) ein zentrales Loch (16) aufweist, durch das die Sichtachse (31 bis 34) der Kamera (7 bis 10) hindurchverläuft, die bezüglich bezüglich der Flugbahn hinter der Hohlkalotte (15) angeordnet ist, und bei der die Lichtquelle (19) außerhalb des zentralen Lochs (16) angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der mehrere Lichtquellen (19) konzentrisch zum zentralen Loch (16) der Hohlkalotte (15) angeordnet sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, bei der die Lichtquelle (19) mindestens eine LED ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, bei der der Hohlspiegel (15) mindestens einen Austritt (26) für ein gasförmiges Spülmedium und mindestens einen Eintritt (28) für eine Absaugung des gasförmigen Spülmediums aufweist, wobei Austritt (26) und Eintritt (28) verschiedene radiale Positionen und/oder verschiedene Positionen in Umfangsrichtung der Hohlkalotte (15) aufweisen.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die Hohlkalotte (15) radial innen Luftaustrittsdüsen (26) und einen Absaugring (28) am äußeren Rand aufweist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, bei der die Kameras (7 bis 10) mit einer Vorrichtung zum automatischen Auswerten (54) der von den Kameras (7 bis 10) gelieferten Bilder verbunden sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die Vorrichtung zum automatischen Auswerten eine elektronische Datenverarbeitungsanlage (54) ist, die auf einem Mutterboard eine der Anzahl Kameras (7 bis 10) entsprechende Anzahl parallel angeordneter Rechnerboards aufweist, wobei auf jedem Rechnerboard ein Digitalsignalprozessor angeordnet ist und jede Kamera (7 bis 10) mit einem der Rechnerboards verbunden ist, wobei ferner auf dem Mutterboard ein weiteres Rechnerboard parallel zu den Rechnerboards angeordnet ist, wobei in das weitere Rechnerboard sämtliche Ausgangssignale der Rechnerboards eingespeist und von den weiteren Rechnerboards ausgewertet werden.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, die eine Auffangeinrichtung (50, 53) zum Auffangen der Schüttgutteilchens am Ende der Flugbahn aufweist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, bei der die Auffangeinrichtung (50, 53) mit dem Eingang einer Weiche (49) verbunden ist, deren Ausgänge mit verschiedenen Sammeleinrichtungen (50) und/oder Förderstrecken (53) verbunden sind und die Weiche (49) eine Stelleinrichtung aufweist, die mit der Vorrichtung zum automatischen Auswerten (54) der von den Kameras (7 bis 10) gelieferten Bilder verbunden ist.