DE4012038A1 - Vorrichtung zum optoelektrischen erfassen und zur rechentechnischen auswertung von querschnittsabmessungen, querschnittsflaecheninhalten, querschnittsumfaengen, querschnittsformen, querschnittspositionen und dem reflektionsverhalten von produkten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur umfassenden Informationsgewinnung über Querschnitte und das Reflexi­ onsverhalten von Prüfkörpern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Zur Bestimmung von Körperabmessungen sind in der Technik Vorrichtungen bekannt, wie z. B. die in der DD-EB 20 08 637, der DE-OS 29 20 804 oder in der DE-OS 26 20 240 vorgestellten Lösungen. Diese Lösungen verwenden quasiparalleles Licht zur Bestrahlung der Prüfkörper und erfasssen Verdunkelungen mit Hilfe von zeilenförmigen Lichtmessern oder zeilenförmigen fotoelektrischen Wandlern.

Weiterhin sind technische Vorrichtungen zur bildlichen Darstellung von Seitenansichten der Prüfkörper mit Hilfe verschiedener Kameraarten bekannt (Spiess, E; Heusser, J.: Kartoffeln sortieren - Vergleichstest von Flachsiebsortier­ maschinen; FAT-Berichte (1985) 271 S. 1-16).

Beide Prinzipien haben den Nachteil, daß für eine direkte Bestimmung bestimmter Körperabmessungen eine Positionierung der Prüfkörper notwendig ist. Dies ist bei Verarbeitungsanlagen mit zusätzlichen mechanischen Aufwendungen für die Positionierung der Prüfkörper und negativen Auswirkungen auf die Durchsatzleistung verbunden.

Zum fotoelektrischen Erfassen äußerer optischer Merkmale (z. B. Farbe, Beschädigungen) sind ebenfalls eine Reihe von technischen Lösungen bekannt. Ein Beispiel ist ein Tomaten­ farbsortierer (Chamberlin, D. W.: Electro-optic-field tomato ASAE-Paper No. 76-1533), welcher das von der Produkt­ oberfläche reflektierte Licht auswertet.

Der Nachteil dieser Aufgabe ist, daß nur eine Körperansicht fotoelektrisch abgetastet wird. Zur Erfassung mehrerer Körperansichten wären Positionierungsprozesse erforderlich, die ähnliche Auswirkungen wie bei den vorgestellten Lösungen zur Erfassung von Körperabmessungen hätten.

Vorteilhaft sind technische Lösungen mit einer Mehrfachnutzung der fotoelektrischen Abtasteinrichtung, z. B. die Sortiereinrichtung für Tomaten (Beckmann, J. W. von:
Elektronic size and color grader for tomatoes Trans. ASAE.- St. Joseph, Mich. 21 (1978) 1, S. 25-30) oder die Sortiereinrichtung DD-EB 2 39 958.

Diese Vorrichtungen erfassen sowohl das Reflexionsverhalten der Prüfkörperoberfläche, als auch bestimmte Körper­ abmessungen mit derselben fotoelektrischen Abtast­ einrichtung. Nachteilig ist jedoch auch hier, daß ohne eine Positionierung des Prüfkörpers nur eine Körperansicht erfaßt werden kann. Das Erfassen von nur einer Körperansicht führt relativ häufig zu Fehlentscheidungen im Verarbeitungsprozeß.

Technische Lösungen, die es ermöglichen einen Prüfkörper von mehreren Seiten zu erfassen, werden z. B. in der DE-OS 32 19 389 und in der DE-OS 27 29 576 vorgestellt. Die Sende- und Empfangseinrichtungen werden in solchen Fällen um den Prüfkörper herum bewegt und arbeiten entweder nur mit parallelen oder nur mit zentrischem Licht, wodurch einige Erfassungsgrößen nur indirekt ermittelt werden können. Weiterhin erfordern diese Lösungen, gegenüber den Erfassungs­ einrichtungen mit einer geringen Abtastebenenanzahl, einen mechanischen und optischen Mehraufwand, woraus die schon erwähnten Nachteile folgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung ohne zusätzliche optische und mechanische Baugruppen zu schaffen, welche mit den gleichen Strahlungssensoren und mit rechentechnischer Auswertung der Abtastinformationen, ohne Positionierung des Prüfkörpers und von vielen Körperansichten aus, Querschnittsabmessungen, Querschnittsflächeninhalte, Querschnittsumfänge, Querschnittsformen und Querschnitts­ positionen sowie das Reflexionsverhalten von Prüfkörpern bestimmt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zentrischen Strahlungsquellen und die zentrischen Strahlungs­ sensoren in einer oder mehreren Ebenen und in einer den Prüfkörpern umschreibenden Form angeordnet sind. Die maximal mögliche Anzahl der eletronisch verstellbaren Abtastebenen entspricht der größten Strahlungsquellen- bzw Strahlungssensorenanzahl. Die Genauigkeit der Abtast­ einrichtung verhält sich direkt proportional zur Anzahl der Strahlungsquellen und zur Anzahl der Strahlungssensoren.

Die Vorrichtung erlaubt es, die Querschnittsinformationen und das Reflexionsverhalten eines Prüfkörpers beim Passieren der Abtasteinrichtung unabhängig von der Position des Prüfkörpers zu bestimmen. Die Querschnittsinformationen werden aus den Unterbrechungen der quasiparallelen oder zentrischen Strahlengänge zwischen Sende- und Empfangsteil ermittelt und können hinsichtlich der Querschnittsabmessungen, der Querschnittsflächeninhalte, der Querschnittsumfänge, der Querschnittsformen und der Querschnittspositionen rechen­ technisch ausgewertet werden. Die rechentechnische Auswertung des erfaßten Reflexionsverhaltens kann z. B. hinsichtlich Farbe und Beschädigungen erfolgen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß ohne zusätzliche optische und mechanische Baugruppen und somit mit minimalem technischen Aufwand und mit einer hohen Genauigkeit eine optoelektronische und schnelle Abtastung, unabhängig von der Position des Prüfkörpers, ermöglicht wird.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt

Fig. 1 Darstellung der Abtastvorrichtung mit senkrechter Anordnung zur Bewegungsrichtung des Prüfkörpers,

Fig. 2 Sendeteil,

Fig. 3 Empfangsteil.

Zum Erfassen von Körperquerschnittsinformationen und dem Reflexionsverhalten von Körperoberflächen ist eine Vorrichtung nach Fig. 1 geeignet.

Die Vorrichtung besteht aus einem Sendeteil 2 und Empfangsteil 2, welche zusammen eine Passage, senkrecht zur Bewegungsrichtung 4 des Prüfkörpers 5 bilden. Sende- und Empfangsteil sind an eine elektronische Steuer- und Auswerteeinheit 3 ange­ schlossen. Das Sendeteil 1 wird charakterisiert durch 64 gleichmäßig, lückenbehaftet, kreisförmig und in einer Ebene angeordnete Infrarot-Fotodioden 6 Fig. 2. Das Empfangsteil 2 wird charakterisiert durch eine zum Sendeteil äquivalente Anordnung von entsprechenden Infrator-Fototransistoren 7 Fig. 3. Somit sind 64 Abtastebenen mit einer Stufung von 5,625 Grad möglich.

Ein Variation des Ausführungsbeispiels ist z. B. hinsichtlich der Änderung des Spektralbereiches durch Typenaustausch der Fotodioden und Fototransistoren möglich. Zur Bewegungs­ kompensation des Prüfkörpers ist eine spiralförmige Anordnung der Strahlungsquellen und Strahlungssensoren vorteilhaft. Eine Genauigkeitsverbesserung ermöglicht die Anpassung der umschreibenden Form an den Querschnitt des Prüfkörpers.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum optoelektronischen Erfassen und zur rechen­ technischen Auswertung von Querschnittsabmessungen, Quer­ schnittsfächeninhalten, Querschnittsumfängen, Querschnitts­ formen und Querschnittspositionen sowie dem Reflexions­ verhalten von Prüfkörpern (5), insbesondere lichtundurch­ lässiger, translatorisch bewegter, konvexer Prüfkörper, für verschiedenste Untersuchungs-, Prüf- und Sortierprozesse in der Industrie und Landwirtschaft, bestehend aus einer optoelektronischen Abtasteinrichtung (1, 2) und einer elek­ tronischen Steuer- und Auswerteeinheit (3), gekennzeichnet dadurch, daß die zentrischen Strahlungsquellen (6) und die zentrischen Strahlungssensoren (7), in einer oder mehreren Ebenen und in einer den Prüfkörpern umschreibenden Form, angeordnet sind.