DieErfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen einesfrei fallenden Objekts, wobei das Objekt beim Durchqueren einerMesskammer, die mit einer Eintrittsöffnung und einer gegenüberliegendenAustrittsöffnungfür dasObjekt versehen ist, mittels mehrerer Lichtquellen beleuchtet wird unddabei mehrere optoelektronische Aufnahmesysteme, von denen jedemzumindest eine der Lichtquellen zugeordnet ist, ausgelöst werden.TheThe invention relates to a method and a device for testing afree falling object, the object passing through aMeasuring chamber, which has an inlet opening and an oppositeoutlet openingfor theObject is provided, is illuminated by a plurality of light sources andwhile several optoelectronic recording systems, each of whichat least one of the light sources is assigned to be triggered.
DerartigeVerfahren und Vorrichtungen werden zum Klassifizieren von Gütern verwendet,dabei insbesondere zur Qualitätssicherung.suchMethods and devices are used to classify goodsespecially for quality assurance.
ImStand der Technik sind Bemühungenum solche Verfahren und Vorrichtungen bekannt.in theThe state of the art are effortsknown about such methods and devices.
Sobeschreibt dieDE20 2004 009 194 U1 eine Beleuchtungseinrichtung mit einereinen zu beleuchtenden Objektbereich tunnelartig mindestens teilweiseumschließendenflächigenAnordnung von Beleuchtungsorganen, insbesondere lichtemittierendenDioden. Die Anordnung ist aus einer Mehrzahl gleicher oder verschiedenerModule aufgebaut, die jeweils mit einer flächigen Anordnung von Beleuchtungsorganenbestücktsind und überVerbindungselemente mit wählbarerrelativer Winkelposition zueinander verbunden sind.That's how it describes DE 20 2004 009 194 U1 a lighting device with a object area to be illuminated tunnel-like at least partially enclosing planar arrangement of lighting organs, in particular light-emitting diodes. The arrangement is constructed from a plurality of identical or different modules, which are each equipped with a planar arrangement of lighting organs and are connected to each other via connecting elements with selectable relative angular position.
AusDE 199 11 522 A1 isteine Ringleuchte füreine homogene Ausleuchtung mit LED-Bestückung auf einer Leiterplattebekannt, die auf der Rückseitemit Widerständenfür eineStrombegrenzung und Dioden füreinen Verpolungsschutz versehen sind, wobei die LEDs in Leiterplattentechnikverlötetsind und in eine oder übereine zentrale Öffnung derLeiterplatte ein Fotoobjektiv füreine industrielle Bildverarbeitung anbringbar ist. Dabei bestehtdie Leiterplatte mit der zentralen Öffnung aus einem flexiblenKunststoff und ist mit einem keilförmigen Ausschnitt versehen,der von der zentralen Öffnungbis zum Außenrandder Leiterplatte reicht. Eine Schnittkante des Ausschnittes istmit einer oder mehreren Laschen mit Bohrungen versehen. Die Leiterplatteist konusförmiggewölbtund die Laschen sind im Bereich der anderen Schnittkante des Ausschnittesmit dem Teil der Leiterplatte verbunden.Out DE 199 11 522 A1 is a ring light for homogeneous illumination with LED placement on a circuit board is known, which are provided on the back with resistors for current limiting and diodes for reverse polarity protection, the LEDs are soldered in printed circuit board technology and in or through a central opening of the circuit board a photo lens for industrial image processing is attachable. In this case, the printed circuit board with the central opening of a flexible plastic and is provided with a wedge-shaped cutout, which extends from the central opening to the outer edge of the circuit board. A cut edge of the cutout is provided with one or more tabs with holes. The circuit board is curved in a cone shape and the tabs are connected in the region of the other cutting edge of the cutout with the part of the circuit board.
Beiden beiden zuvor genannten Anordnungen ist von Nachteil, dass Messobjekteungleichmäßig ausgeleuchtetwerden. Zudem verringern die verwendeten Streuscheiben die Beleuchtungsintensität.atThe two aforementioned arrangements is disadvantageous in that DUTsunevenly lit.become. In addition, the lenses used reduce the illumination intensity.
InderDE 101 06 032A1 wird eine Vorrichtung zur homogenen Ausleuchtung einerkleinen Flächemit einer Ulbrichtschen Kugel beschrieben. Sie weist eine Mehrzahlvon Lichtquellen auf, die in der Wand der Ulbrichtschen Kugel angeordnetsind. Mindestens zwei der in der Wand angeordneten Lichtquellenweisen verschiedene spektrale Eigenschaften auf. Es ist eine Lichtquellensteuervorrichtungvorgesehen, mit der die einzelnen Lichtquellen jeweils ansteuerbarsind.In the DE 101 06 032 A1 a device for homogeneous illumination of a small area is described with an integrating sphere. It has a plurality of light sources which are arranged in the wall of the integrating sphere. At least two of the light sources arranged in the wall have different spectral properties. It is provided a light source control device, with which the individual light sources are each controlled.
DieseVorrichtung weist eine geringe Beleuchtungsintensität auf, dadie Lichtstrahlen zum Mischen sehr oft an der Ulbrichtschen Kugelreflektiert werden müssen.TheseDevice has a low illumination intensity becausethe light rays for mixing very often on the integrating spheremust be reflected.
DieDE 41 32 472 C1 beschreibtein Verfahren zum Erkennen und Unterscheiden von teilchenförmigen Gegenständen ineiner Farbsortiermaschine, bei dem ein die Gegenstände führenderKanal mit einer Strahlung von einem oder mehreren Sendern aus demsichtbaren oder ultravioletten Bereich durchleuchtet wird. Die vondem jeweiligen Gegenstand zurückgestreuteStrahlung wird von mindestens einem Produktsignalempfänger aufgenommen undeiner Produktsignal-Verarbeitungsschaltung zugeführt. Darin wird sie in ersteelektrische Signale umgesetzt, deren Amplituden proportional zurzurückgestreutenLichtmenge sind. Nur die von dem Gegenstand nicht zurückgestreuteStrahlung wird von einem Restlichtempfänger empfangen und in zweiteelektrische Signale umgesetzt, deren Amplituden ebenfalls proportionalzu der aufgenommenen Lichtmenge sind. Dabei werden die ersten undzweiten elektrischen Signale miteinander multipliziert und die sichaus der Signalmultiplikation ergeben den Signalmaxima oder Signalminimazur Ansteuerung anderer Komponenten der Farbsortiermaschine herangezogen.Vorgeschlagen wird auch die Verwendung mehrerer Sender-Empfänger-Gruppen,die unterschiedliche Bereiche der Gegenstände aus unterschiedlichen Richtungenaufnehmen können.The DE 41 32 472 C1 describes a method for detecting and distinguishing particulate matter in a color sorting machine in which a channel carrying the articles is irradiated with radiation from one or more transmitters from the visible or ultraviolet region. The backscattered radiation from the respective object is picked up by at least one product signal receiver and supplied to a product signal processing circuit. Therein, it is converted into first electrical signals whose amplitudes are proportional to the backscattered amount of light. Only the radiation not backscattered by the object is received by a residual light receiver and converted into second electrical signals whose amplitudes are also proportional to the amount of light received. In this case, the first and second electrical signals are multiplied together and resulting from the signal multiplication the signal maxima or signal minima used to control other components of the color sorting machine. Also proposed is the use of multiple transceiver groups that can accommodate different areas of the objects from different directions.
Beidiesem Verfahren ist der pulsierende Dauerbetrieb der Sender undProduktsignal- beziehungsweise Restlichtempfänger von Nachteil, da er dieLebensdauer der Messvorrichtung begrenzt. Zudem kann hier nur nacheiner integrierten Farbinformation klassifiziert werden.atThis method is the pulsating continuous operation of the transmitter andProduct signal or residual light receiver of disadvantage, since he theLimited lifetime of the measuring device. In addition, here only afteran integrated color information classified.
AusDE 41 27 903 C2 isteine Vorrichtung zur Qualitäts-und Größensortierungvon Produkten und Artikeln bekannt, bestehend aus Zuführeinrichtung, fotometrischerMesskammer mit Beleuchtungseinrichtungen und optoelektronischenBildwandlern sowie Elektronikblock mit zugeordneten Trennmechanismensowie Austrage- und Auffangeinrichtungen. Eine fotometrische Messkammerist mit mehreren vorzugsweise ringförmig angeordneten Beleuchtungseinrichtungenund optoelektronischen Bildwandlern versehen. Die Beleuchtungseinrichtungen bestehenzweckmäßigerweiseaus Gasentladungslampen, deren Licht mit Wellenlängen von 450 nm, 550 nm und620 nm ausstrahlbar und dessen Infrarotanteil vorzugsweise kleinerals 2% der Gesamtstrahlungsleistung ist. Die Beleuchtungseinrichtungen sindaußerhalbder Messebene angebracht. Die den parabelförmigen Fallkanal bildende fotometrische Messkammerist übereinen optisch transparent prismatischen Körper, wahlweise Glaszylinder,staub- und spritzwasserdicht getrennt, aber optisch verbunden. Diefotometrische Messkammer steht übereinen nachgeordneten einen oder mehrere Trennmechanismen bewegendenElektronikblock mit einer Auffangeinrichtung in Verbindung.Out DE 41 27 903 C2 a device for quality and size sorting of products and articles is known, consisting of feeder, photometric measuring chamber with lighting devices and optoelectronic image converters and electronic block with associated separation mechanisms and discharge and collecting devices. A photometric measuring chamber is provided with a plurality of preferably annularly arranged illumination devices and optoelectronic image converters. The lighting devices are expediently made of gas discharge lamps whose light with wavelengths of 450 nm, 550 nm and 620 nm and whose infrared fraction is preferably less than 2% of the total radiation power. The lighting devices are mounted outside the measuring level. The photometric measuring chamber forming the parabolic drop channel is separated by a visually transparent prismatic body, optionally glass cylinder, dust and splash-proof, but optically connected. The photometric measuring chamber is connected via a downstream one or more separating mechanisms moving electronic block with a collecting device in combination.
InDE 41 40 513 C1 isteine Vorrichtung zum optischen Überprüfen undSortieren von Objekten vorgesehen, die seriell im freien Fall durcheine Prüfzonegeleitet werden, um die mehrere Lichtquellen und mindestens einReflexlichtempfängerumfangsmäßig angeordnetsind. Deren Lichtsignale werden optoelektrisch gewandelt und ineiner Steuervorrichtung mit vorgegebenen Grenz werten verglichen,bei deren Unter- oder Überschreitungein Steuersignal in einem Mikroprozessor erzeugt wird, das eineSortierweiche beaufschlagt, die unterhalb der Prüfzone angeordnet ist. Die Lichtquellensind durch jeweils einen Laserscanner gebildet, deren Ablenkebenenim Wesentlichen senkrecht zu einer Objektfallrichtung liegen unddie zyklisch nacheinander jeweils etwa für eine Ablenkperiode einenObjekt-Umfangssektor erfassen. Die Lichtempfänger sind Lichtleiterfaserneines Lichtleiterbündels,deren Enden einem optoelektrischen Reflexlicht-Wandler zugeführt sind,dessen Ausgangssignal, das Reflexlichtsignal, der Steuervorrichtungzu dem Vergleich mit den Grenzwerten und einer weiteren Auswertungzugeführtist. Um die Prüfzoneist allseitig ein Direktlichtempfänger in einer solchen Höhe angeordnet,dass die Laserscannerstrahlen stets auf diesen treffen, wenn siekein Objekt treffen. Der Direktlichtempfänger führt auf einen optoelektrischenDirektlichtwandler, dessen Direktlichtsignal der Steuervorrichtungzugeführtist.In DE 41 40 513 C1 a device is provided for the optical checking and sorting of objects which are passed serially in free fall through a test zone around which a plurality of light sources and at least one reflex light receiver are arranged circumferentially. Their light signals are converted optoelectrically and compared in a control device with predetermined limit values, in whose under- or exceeding a control signal is generated in a microprocessor, which acts on a sorting switch, which is arranged below the test zone. The light sources are each formed by a laser scanner, whose deflection planes are substantially perpendicular to an object fall direction and which detect cyclically one after the other in each case for a deflection period an object circumferential sector. The light receivers are optical fibers of a fiber optic bundle, the ends of which are fed to an opto-electric reflex light converter whose output signal, the reflex light signal, is fed to the control device for comparison with the limit values and for further evaluation. Around the test zone, a direct light receiver is arranged on all sides at such a height that the laser scanner beams always hit it when they do not hit any object. The direct light receiver leads to an opto-electrical direct light converter whose direct light signal is fed to the control device.
Beidieser Vorrichtung ist lediglich die Messung des Querschnittes einesObjektes in genau einer Ebene möglich.atThis device is only the measurement of the cross section of aObject in exactly one plane possible.
Diebeiden letztgenannten Vorrichtungen haben den Nachteil, dass jenach Form der Messobjekte, insbesondere bei zerklüfteten Messobjekten, Schattenbildungauftritt. Zudem ist die Beleuchtungsintensität niedrig.Theboth latter devices have the disadvantage that everaccording to the shape of the objects to be measured, especially in the case of jagged objects, shadowingoccurs. In addition, the illumination intensity is low.
Beiallen Vorrichtungen mit geringer Beleuchtungsintensität ergebensich großeMessfehler, da sich durch die erforderliche lange Belichtungsdauerund die beim Fall der Objekte auftretende hohe Geschwindigkeit einehohe Bewegungsunschärfeergibt.atall devices with low illumination intensitybig onesMeasurement error, as reflected by the required long exposure timeand the high speed occurring in the case of the objectshigh motion blurresults.
DerErfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahrenund eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, dieeine genauere Prüfungvon Objekten mit verringerter Fehlerrate ermöglichen.Of theInvention is based on the object, an improved methodand to provide an improved device of the type mentioned, thea closer examinationallow objects with reduced error rates.
DieAufgabe wird erfindungsgemäß durch einVerfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist,und durch eine Vorrichtung, welche die in Anspruch 6 angegebenenMerkmale aufweist, gelöst.TheThe object is achieved by aMethod having the features specified in claim 1,and by a device which the specified in claim 6Has features solved.
VorteilhafteAusgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageousEmbodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
AlsMesskammer wird im Sinne der Erfindung jeder offene oder umschlosseneräumlicheBereich angesehen.WhenMeasuring chamber is in the context of the invention, each open or enclosedspatialArea viewed.
Für das erfindungsgemäße Verfahrenist vorgesehen, dass das Objekt zunächst detektiert wird und daraufhindie Aufnahmesysteme in kurzer Zeit sequentiell oder zumindest teilweiseparallel ausgelöstund die jeweilig zugeordneten Lichtquellen vorübergehend eingeschaltet werdenund dass mittels der Aufnahmesysteme zweidimensionale oder dreidimensionaleBilder als Signale aufgenommen werden, wobei aus den aufgenommenenBildern wenigstens eine Eigenschaft des Objekts ermittelt wird. DreidimensionaleBilder könnenbeispielsweise mit Hilfe von PMD-Kameras aufgenommen werden.For the inventive methodit is provided that the object is first detected and thenthe recording systems in a short time sequential or at least partiallytriggered in paralleland the respective associated light sources are temporarily turned onand that by means of the recording systems two-dimensional or three-dimensionalPictures are taken as signals, taking from the recordedAt least one property of the object is determined. Three-dimensionalPictures canfor example, with the help of PMD cameras.
Dieerfindungsgemäße Vorrichtungenthält eineDetektionsvorrichtung fürdas Objekt und mindestens vier Lichtquellen sowie mindestens vieroptoelektronische Aufnahmesysteme, die räumlich so angeordnet sind,dass sie sich nicht in einer Ebene befinden, wobei jedem Aufnahmesystemmindestens eine der Lichtquellen zugeordnet ist.Theinventive devicecontains oneDetection device forthe object and at least four light sources and at least fourOptoelectronic recording systems, which are arranged spatially,that they are not in one plane, with each recording systemat least one of the light sources is assigned.
DieErfindung weist mehrere Vorteile auf. Zunächst werden aufgrund der vorangestelltenDetektion des Objekts die Aufnahmesysteme und Lichtquellen nur ausgelöst beziehungsweiseeingeschaltet, wenn tatsächlichein zu prüfendesObjekt in der Messkammer ist. Dadurch wird die Lebensdauer der Lichtquellenund auch der Aufnahmesysteme verlängert. Die Beleuchtungsstärke derLichtquellen kann durch den unterbrochenen Betrieb von Leistungsdiodenin Blitzweise hoch sein, was lichtstarke, genau auswertbare Bildermit geringer Bewegungsunschärfeerlaubt. Die Aufnahme von zweidimensionalen oder dreidi mensionalenBildern ermöglichteine genaue Auswertung des Objektes nach optischen Kriterien. Dieso ermöglichte,genauere Auswertung verringert die Fehlerraten der Prüfung unddamit die Wahrscheinlichkeit einer unerwünschten falschen Klassifizierungbeim Sortieren.TheInvention has several advantages. First, due to the precededDetection of the object the recording systems and light sources only triggered orturned on, if indeedone to be testedObject in the measuring chamber is. This will increase the life of the light sourcesand also the recording systems extended. The illuminance of theLight sources may be due to the interrupted operation of power diodesbe high in lightning, which is fast, accurate imageswith low motion blurallowed. The inclusion of two-dimensional or dreidi dimensionalImages possiblean exact evaluation of the object according to optical criteria. Thethus enabledmore accurate evaluation reduces the error rates of the test andhence the likelihood of an unwanted false classificationwhen sorting.
DieErfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.TheInvention will be explained below with reference to exemplary embodiments.
Dazuzeigen:Todemonstrate:
1 eineAusführungsformeiner Messkammer in perspektivischer Darstellung in seitlicher Ansicht, 1 an embodiment of a measuring chamber in perspective view in side view,
2 eineVorrichtung mit Messkammer in perspektivischer Darstellung im Querschnittund 2 a device with measuring chamber in perspective view in cross section and
3 eineweitere Ausführungsformeiner Messkammer in perspektivischer Darstellung in schräger Draufsicht. 3 a further embodiment of a measuring chamber in a perspective view in an oblique plan view.
Einanderentsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichenversehen.each othercorresponding parts are in all figures with the same reference numeralsMistake.
1 zeigteine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welchereine offene Messkammer1 von vier mattweißen Kugelschalensegmenten1.4,die einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunktaufweisen, und einer Zuführung1.5 gebildetwird. Die Kugelschalensegmente1.4 sind tetraedrisch angeordnet.Auf den konvexen Innenseiten der Kugelschalensegmente1.4 sindjeweils neun Lichtquellen2 in Form von Leistungsleuchtdiodenangebracht, so dass die Lichtquellen2 auf einer virtuellenSphäreliegen, die mit den Innenseiten der Kugelschalensegmente1.4 übereinstimmt.Die Lichtquellen2 sind dabei auf den Mittelpunkt der virtuellenSphäreausgerichtet. Durch die äquidistanteAnordnung der Lichtquellen2 zum Mittelpunkt der virtuellenSphärewird eine gleichmäßige Ausleuchtungdes Objekts bei hoher Lichtintensität ermöglicht. 1 shows an embodiment of a device according to the invention, in which an open measuring chamber 1 of four matt white spherical shell segments 1.4 having a common center of curvature and a feeder 1.5 is formed. The spherical shell segments 1.4 are tetrahedrally arranged. On the convex insides of the spherical shell segments 1.4 each are nine light sources 2 mounted in the form of power LEDs, so that the light sources 2 lie on a virtual sphere, with the insides of the spherical shell segments 1.4 matches. The light sources 2 are aligned with the center of the virtual sphere. Due to the equidistant arrangement of the light sources 2 towards the center of the virtual sphere a uniform illumination of the object at high light intensity is made possible.
ImZentrum jedes Kugelschalensegmentes1.4 ist eine Öffnung1.6 vorgesehen,durch die jeweils ein Aufnahmesystem3 auf den Mittelpunktder virtuellen Sphäreund somit auf den gemeinsamen Krümmungsmittelpunktder Kugelschalensegmente1.4 gerichtet ist. Die Aufnahmesysteme3 sinddadurch in den Ecken eines virtuellen Tetraeders angeordnet. ZweiAchsen dieses virtuellen Tetraeders sind dabei orthogonal zur Fallrichtungdes Objekts angeordnet. Es handelt sich um die beiden zueinanderorthogonalen Achsen des virtuellen Tetraeders. Diese Anordnung hatden Vorteil, dass jedes Aufnahmesystem3 außerhalbder Sichtfelder der jeweiligen anderen Aufnahmesysteme3 liegt.In the center of each spherical shell segment 1.4 is an opening 1.6 provided by each a recording system 3 to the center of the virtual sphere and thus to the common center of curvature of the spherical shell segments 1.4 is directed. The recording systems 3 are thus arranged in the corners of a virtual tetrahedron. Two axes of this virtual tetrahedron are arranged orthogonal to the fall direction of the object. These are the two mutually orthogonal axes of the virtual tetrahedron. This arrangement has the advantage that every recording system 3 outside the fields of view of the other recording systems 3 lies.
DieLichtquellen2 eines jeden Kugelschalensegmentes1.4 sindin drei Gruppen zu drei Stück aufgeteilt,die einen ebenen Winkel von 120° bezogenauf den Mittelpunkt des betreffenden Kugelschalensegments1.4 einnehmen.Jede der Gruppen eines Kugelschalensegments1.4 ist dabeiim wesentlichen auf eines der anderen Kugelschalensegmente1.4 ausgerichtet.Alle Lichtquellen eines Kugelschalensegments1.4 sind demAufnahmesystem3 des betreffenden Kugelschalensegments1.4 zugeordnet. Zusätzlich istjede Gruppe von Lichtquellen2 demjenigen Aufnahmesystem3 zugeordnet,auf dessen Kugelschalensegment1.4 sie ausgerichtet ist.Jedem Aufnahmesystem3 sind somit sechs Gruppen von Lichtquellen2 beziehungsweiseachtzehn Lichtquellen2 zugeordnet.The light sources 2 of each spherical shell segment 1.4 are divided into three groups of three, which have a flat angle of 120 ° with respect to the center of the spherical shell segment in question 1.4 taking. Each of the groups of a spherical shell segment 1.4 is essentially on one of the other spherical shell segments 1.4 aligned. All light sources of a spherical shell segment 1.4 are the recording system 3 of the relevant spherical shell segment 1.4 assigned. In addition, each group of light sources 2 the recording system 3 assigned, on the spherical shell segment 1.4 she is aligned. Each recording system 3 are thus six groups of light sources 2 or eighteen light sources 2 assigned.
Diametralgegenüberjedem Aufnahmesystem2 können in einer weitergehendenAusgestaltung farbige, insbesondere blaue Kontrastflächen angeordnetsein, welche als Bildhintergrund die Ermittlung von optischen Eigenschaftendes Objekts erleichtern. Durch die tetraedrische Anordnung der Kugelschalensegmente1.4 können dieKontrastflächenzwischen den Kugelschalensegmenten1.4 angeordnet sein,ohne die Beleuchtung zu beeinträchtigen.Diametrically opposed to any recording system 2 In a further embodiment, colored, in particular blue, contrast surfaces can be arranged, which facilitate the determination of optical properties of the object as image background. Due to the tetrahedral arrangement of the spherical shell segments 1.4 can the contrast surfaces between the spherical shell segments 1.4 be arranged without affecting the lighting.
Wirdein Objekt im Zentrum der Messkammer1, also im Bereichdes Mittelpunkts der virtuellen Sphäre detektiert, beispielsweisedurch zumindest eine Lichtschranke, so werden sequentiell die Aufnahmesysteme3 ausgelöst. Zu jedemausgelösten Aufnahmesystem3 werdendie zugeordneten Gruppen von Lichtquellen3 vorübergehendwährendseiner Verschlusszeit eingeschaltet. Durch die spezielle Zuordnungder Lichtquellen2 werden zu jedem Aufnahmesystem3 somitsechs Gruppen von Lichtquellen2 eingeschaltet, so dassdas Objekt in einer groben Näherungfür jedesAufnahmesystem3 von einer jeweiligen Hemisphäre von Lichtquellen2 beleuchtet wird.Das Objekt wird auf diese Weise für das jeweilig ausgelöste Aufnahmesystem3 gleichmäßig undmit hoher Intensitätbeleuchtet. Die Verschlusszeiten können dadurch sehr kurz gehaltenwerden, was die Bewegungsunschärfevernachlässigbarmacht. In das jeweilig ausgelösteAufnahmesystem3 fälltzudem ausschließlichindirektes Licht. Eine Überbelichtungdurch direkt einfallendes Licht ist somit ausgeschlossen.Is an object in the center of the measuring chamber 1 , that is detected in the region of the center of the virtual sphere, for example by at least one light barrier, the recording systems become sequential 3 triggered. To every triggered recording system 3 become the assigned groups of light sources 3 temporarily turned on during its shutter. Due to the special assignment of the light sources 2 become to every recording system 3 thus six groups of light sources 2 turned on, making the object in a rough approximation for each recording system 3 from a respective hemisphere of light sources 2 is illuminated. The object becomes that way for the respective triggered recording system 3 illuminated evenly and with high intensity. The shutter speeds can be kept very short, which makes the motion blur negligible. In the respective triggered recording system 3 In addition, only indirect light falls. An overexposure by directly incident light is thus excluded.
DieMesskammer1 an sich kann prinzipiell eine beliebige Formaufweisen, wenn die Lichtquellen2 sphärisch angeordnet sind und dieBilder des Objekts entsprechend, beispielsweise mit unterschiedlicheEntfernungen ausgleichenden Optiken, erzeugt und, beispielsweisemit digitalem Zoom, ausgewertet werden.The measuring chamber 1 In principle, any shape can in principle have if the light sources 2 are arranged spherically and the images of the object, for example, with different distances compensating optics, generated and, for example, with digital zoom, are evaluated.
Einebevorzugte Form der Messkammer1 ist eine physische Sphäre, derenInnenoberflächemit Lichtquellen2 versehen ist, die entsprechend der obenangegebenen Art gruppenweise zu Aufnahmesystemen3 zugeordnetsind, welche bei Auslösung jeweilseinen Bereich um den Mittelpunkt der Sphäre abbilden. Dazu sind zweckmäßigerweise Öffnungen1.6 inder Sphärevorgesehen, so dass die Aufnahmesysteme3 außerhalbder Sphäreangeordnet sein können.Auch in einer solchen Form der Messkammer1 können Kontrastflächen diametralgegenüber denAufnahmesysteme3 angeordnet sein. Dazu sind weitere Öffnungen1.6 zweckmäßig, indenen oder hinter denen die Kontrastflächen angeordnet werden. Vorteilhafterweiseist eine physische Sphäreinnen weiß beschichtetoder aus Milchglas gefertigt.A preferred form of the measuring chamber 1 is a physical sphere, its inner surface with light sources 2 is provided in groups according to the type specified above to recording systems 3 are assigned, which each map an area around the center of the sphere when triggered. These are expediently openings 1.6 provided in the sphere, so that the recording systems 3 can be arranged outside the sphere. Also in such a form of the measuring chamber 1 can contrast surfaces diametrically opposite the recording systems 3 be arranged. These are more openings 1.6 expedient in which or behind which the contrast surfaces are arranged. Advantageously, a physical sphere is coated inside white or made of frosted glass.
2 zeigtdie zuvor beschriebene Messkammer1 in einer komplexenerfindungsgemäßen Vorrichtung.Im Querschnitt erkennbar ist die virtuelle Sphä re V. Bestandteile dieser virtuelleSphäreV sind die Kugelschalensegmente1.4. Unterhalb der Messkammer1 isteine Sortiereinrichtung S angeordnet, die in Abhängigkeit der Auswertung derBilder der Aufnahmesysteme3 gesteuert wird. Den Aufnahmesystemen3 diametralgegenüberist jeweils eine Kontrastfläche1.7 alsBildhintergrund fürdie Aufnahmesysteme3 angeordnet. 2 shows the measuring chamber described above 1 in a complex device according to the invention. The virtual sphere V can be seen in cross section. Components of this virtual sphere V are the spherical shell segments 1.4 , Below the measuring chamber 1 a sorting device S is arranged, which depends on the evaluation of the images of the recording systems 3 is controlled. The recording systems 3 diametrically opposite each is a contrast surface 1.7 as a background image for the recording systems 3 arranged.
In3 isteine andere Ausführungsformeiner Messkammer1 in schräger Ansicht von oben abgebildet.Es handelt sich um eine Prüfvorrichtungfür einenSortierautomaten fürSchuttgüterwie Lebensmittel, insbesondere kleine Früchte, Steine oder kleine Bauteile.Die Messkammer1 ist als Polyeder mit vierundzwanzig Polyederflächen1.3 ausgebildet, wobeidie Polyederflächen1.3 alsLeiterplatten ausgeführtsind. Die Messkammer1 ist mit einer Eintrittsöffnung1.1 imBereich einer Ecke an der Oberseite und einer gegenüberliegendenAustrittsöffnung1.2 imBereich einer Ecke an der Unterseite versehen. Der Polyeder istan vier weiteren Ecken geöffnet.Diese Öffnungen1.6 sindals Lichtdurchlässefür vier Aufnahmesysteme3 vorgesehen.Diejenigen Polyederflächen1.3,die an eine der Öffnungen1.1,1.2,1.6 grenzen,sind viereckig ausgebildet. Die anderen Polyederflächen1.3 sinddreieckig ausgebildet. Die Polyederflächen1.3 sind lichtdichtausgeführtund weisen auf der Innenseite eine weiße Farbe auf. Die Messkammer1 istso angeordnet, dass die Eintrittsöffnung1.1 vertikal über derAustrittsöffnung1.2 liegt, sodass ein Objekt durch die Messkammer1 hindurchfallen kann.In 3 is another embodiment of a measuring chamber 1 pictured in an oblique view from above. It is a test device for a sorter for bulk goods such as food, especially small fruits, stones or small components. The measuring chamber 1 is a polyhedron with twenty-four polyhedron faces 1.3 formed, wherein the polyhedron surfaces 1.3 are designed as printed circuit boards. The measuring chamber 1 is with an entrance opening 1.1 in the area of a corner at the top and an opposite outlet opening 1.2 provided in the area of a corner at the bottom. The polyhedron is open at four other corners. These openings 1.6 are as light apertures for four recording systems 3 intended. Those polyhedral surfaces 1.3 attached to one of the openings 1.1 . 1.2 . 1.6 borders are quadrangular. The other polyhedral surfaces 1.3 are triangular. The polyhedron surfaces 1.3 are light-tight and have a white color on the inside. The measuring chamber 1 is arranged so that the inlet opening 1.1 vertically above the outlet 1.2 lies, allowing an object through the measuring chamber 1 can fall through.
Anallen Polyederflächen1.3 sindjeweils drei weißeLeistungsleuchtdioden als Lichtquellen2 angeordnet. Anjeder der vier Öffnungen1.6 isteine jeweilige CCD-Videokamera als Aufnahmesystem3 angeordnet.Die Lichtquellen2 jeder Polyederfläche1.3 bilden einejeweilige Gruppe. Fürjede Öffnung1.6 sinddie Gruppen, die auf sie unmittelbar umgebenden Polyederflächen1.3 angeordnetsind, dem betreffenden Aufnahmesystem3 zugeordnet. Einem jeweiligenAufnahmesystem3 sind zusätzlich jene Gruppen zugeordnet,die auf solchen Polyederflächen1.3 liegen,die ihrerseits an die die betreffende Öffnung1.6 unmittelbarumgebenden Polyerderflächenangrenzen. Durch die Form des Polyeders liegen die Lichtquellen2 näherungsweiseauf einer virtuel len Sphäre.In realen Ausführungsformenwerden Polyeder mit einer wesentlich größeren Anzahl von Polyederflächen1.3 verwendet.Sie könnenbeispielsweise durch Tesselieren einer Kugeloberfläche in Dreieckeberechnet werden. In allen Fällenliegen die Lichtquellen2 im Wesentlichen auf einer virtuellenSphäre.Aufgrund der Bauhöheder Lichtquellen2 und der Aufnahmesyteme3 sinddie Lichtquellen2 durch die Polyederflächen1.3 hindurchgeführt und dieAufnahmesysteme3 außerhalbder Öffnungen1.6 angeordnet.Dadurch ist eine Wartung von außen möglich. DieAufnahmesysteme3 sind auf das Zentrum der Messkammer1 ausgerichtetund äquidistant zudiesem angeordnet. Die Lichtquellen2 und die Aufnahmesysteme3 sindmit einer nicht abgebildeten Steuereinheit verbunden. Die Steuereinheitkann die Lichtquellen2 gruppenweise und die Aufnahmesysteme3 einzelnsteuern.At all polyhedron surfaces 1.3 are each three white power LEDs as light sources 2 arranged. At each of the four openings 1.6 is a respective CCD video camera as a recording system 3 arranged. The light sources 2 every polyhedron surface 1.3 form a respective group. For every opening 1.6 are the groups, the polyhedral surfaces immediately surrounding them 1.3 the recording system concerned 3 assigned. A respective recording system 3 In addition, those groups are assigned on such polyhedral surfaces 1.3 which, in turn, attach to the opening in question 1.6 immediately adjacent surrounding Polyerderflächen. Due to the shape of the polyhedron lie the light sources 2 approximately on a virtual sphere. In real embodiments, polyhedra will have a significantly larger number of polyhedron faces 1.3 used. For example, they can be calculated by tessellating a spherical surface into triangles. In all cases, the light sources lie 2 essentially on a virtual sphere. Due to the height of the light sources 2 and the recording systems 3 are the light sources 2 through the polyhedron surfaces 1.3 passed through and the recording systems 3 outside the openings 1.6 arranged. This allows maintenance from the outside. The recording systems 3 are at the center of the measuring chamber 1 aligned and arranged equidistant to this. The light sources 2 and the recording systems 3 are connected to a control unit, not shown. The control unit can use the light sources 2 in groups and the recording systems 3 individually control.
Inder Messkammer1 sind als Detektionsvorrichtung4 zweiLichtschranken angeordnet, bestehend aus zwei Sendern4.1 undzwei Empfängern4.2.Fällt einObjekt durch die Eintrittsöffnung1.1 bis zumMittelpunkt der virtuellen Sphäre,in dem gezeigten Fall also dem Mittelpunkt der Messkammer1,so gibt die Detektionsvorrichtung4 ein Signal an die Steuereinheitab. Die Lichtschranken weisen jeweils einen auf den Durchmesserdes Objekts aufgefächertenStrahl auf und kreuzen einander, so dass das Objekt auch bei horizontalversetztem oder schrägemFall detektiert wird.In the measuring chamber 1 are as a detection device 4 two light barriers arranged, consisting of two transmitters 4.1 and two receivers 4.2 , If an object falls through the entrance opening 1.1 to the center of the virtual sphere, in the case shown so the center of the measuring chamber 1 so gives the detection device 4 a signal to the control unit. The light barriers each have a beam fanned out to the diameter of the object and intersect each other, so that the object is also detected in horizontally offset or oblique cases.
MehrereObjekte eines Prüfguteswerden der Messkammer1 über eine nicht abgebildeteVereinzelungsvorrichtung zugeführtund fallen daraufhin einzeln durch die Messkammer. Fällt einObjekt durch die Eintrittsöffnung1.1 biszum Mittelpunkt der virtuellen Sphäre, so unterbricht es zumindesteine der Lichtschranken, so dass die Detektionsvorrichtung4 einSignal betreffend die Detektion eines Objektes an die Steuereinheitabgibt. Diese löstdaraufhin nacheinander im Abstand von 10 μs jedes der Aufnahmesysteme3 ausund schaltet parallel dazu die betreffenden zugeordneten Lichtquellen2 für eine Dauer von10 μs ein,was der Verschlusszeit der Aufnahmesysteme3 entspricht.Several objects of a test material become the measuring chamber 1 fed via a not shown separating device and then fall individually through the measuring chamber. If an object falls through the entrance opening 1.1 to the center of the virtual sphere, so interrupts it at least one of the light barriers, so that the detection device 4 emits a signal relating to the detection of an object to the control unit. This then solves successively at intervals of 10 μs each of the recording systems 3 and switches in parallel to the respective associated light sources 2 for a duration of 10 μs, which is the shutter speed of the recording systems 3 equivalent.
Esist alternativ möglich,dass die Steuereinheit zunächstparallel die beiden oberen Aufnahmesysteme3 auslöst und simultandie jeweilig zugeordneten Lichtquellen2 vorübergehendeinschaltet. Nachdem die Verschlusszeit der beiden oberen Aufnahmesysteme3 von10 μs verstrichenist, löstdie Steuereinheit dann parallel miteinander die beiden unteren Aufnahmesysteme3 ausund schaltet simultan die zugeordneten Gruppen von Lichtquellen2 für eine Dauervon 10 μsein. Andere sequentiell-parallele Steuersequenzen sind ebenfallsmöglich.Die kurzen Verschlusszeiten ermöglichenin Verbindung mit den hohen Beleuchtungsintensitäten der Leistungsleuchtdiodeneine hohe Aufnahmequalitätmit geringer Bewegungsunschärfe.It is alternatively possible that the control unit initially parallel to the two upper recording systems 3 triggers and simultaneously the respective assigned light sources 2 temporarily turns on. After the shutter speed of the two upper recording systems 3 of 10 μs has elapsed, the control unit then releases the two lower recording systems in parallel with each other 3 and simultaneously switches the associated groups of light sources 2 for a duration of 10 μs. Other sequential-parallel control sequences are also possible. The cure In combination with the high illumination intensities of the power LEDs, the shutter speeds allow a high recording quality with low motion blur.
Dievon den Aufnahmesystemen3 nach dem Auslösen undBeenden der Aufnahmen ausgehenden Signale werden vorzugsweise inForm von zweidimensionalen Digitalbildern zur Auswertung an die Steuereinheit übermittelt.Durch die vier Bilder aus vier verschiedenen Richtungen mit entsprechender Beleuchtungwird die gesamte Oberflächedes Objekts abgebildet. Aufgrund der sequentiellen beziehungsweisesequentiell-parallelen Steuerung der Aufnahmesysteme3 undder zugeordneten Gruppen von Lichtquellen2 fällt während denverschiedenen Aufnahmen stets nur indirektes Licht in ein jeweilig ausgelöstes Aufnahmesystem3.The of the recording systems 3 Signals that are emitted after the recordings have been released and ended are preferably transmitted to the control unit in the form of two-dimensional digital images for evaluation. Through the four images from four different directions with appropriate lighting, the entire surface of the object is displayed. Due to the sequential or sequential-parallel control of the recording systems 3 and the associated groups of light sources 2 falls during the various shots always only indirect light in a respective triggered recording system 3 ,
DieSteuereinheit ist mit einer der Messkammer nachgeschalteten Sortiereinrichtungverbunden und kann diese steuern. Die Steuereinheit ist dazu mitentsprechenden Auswertealgorithmen für die Auswertung der zweidimensionalenDigitalbilder hinsichtlich der optischen Eigenschaften der zu prüfenden undzu sortierenden Objekte programmiert und mit entsprechenden Bedingungenfür dieKlassifizierung von Objekten versehen. Für Früchte als zu prüfende Objektewird zunächsteine Farbe des detektierten Objekts sowie eine zugehörige Unsicherheit ermittelt.Ist die Unsicherheit der Farbe signifikant, so wird versucht, alszweite Eigenschaft einen kreisförmigen,zusammenhängendenFleck auf dem Objekt zu ermitteln. Für diese zweite Eigenschaftwird eine zweite Unsicherheit bestimmt. Ist auch diese zweite Unsicherheitsignifikant, so wird als dritte Eigenschaft des Objekts dessen Konturaus den Digitalbildern ermit telt und auf eine Abweichung von einervorgebbaren Kontur hin ausgewertet. Anhand der einen oder mehrerenermittelten Eigenschaften wird das Objekt klassifiziert. Für die Auswertungund Bewertung der Eigenschaften und Unsicherheiten kann beispielsweiseFuzzy-Logik eingesetzt werden.TheControl unit is connected to a sorting device downstream of the measuring chamberconnected and can control these. The control unit is withcorresponding evaluation algorithms for the evaluation of the two-dimensionalDigital images regarding the optical properties of the tested andprogrammed objects to be sorted and with appropriate conditionsfor theClassification of objects provided. For fruits as objects to be testedwill be firstdetermines a color of the detected object and an associated uncertainty.If the uncertainty of the color is significant, it is tried assecond property a circular,relatedSpot on the object to determine. For this second propertya second uncertainty is determined. Is this second uncertaintysignificant, the third property of the object is its contourfrom the digital images and a deviation from onepredeterminable contour evaluated. On the basis of one or moredetermined properties, the object is classified. For the evaluationand rating of properties and uncertainties can be, for exampleFuzzy logic can be used.
DieSortiereinrichtung wird von der Steuereinheit für ein die Messkammer1 durchfallendesObjekt in Abhängigkeitder Klassifizierung gesteuert, so dass beispielsweise ein fehlerhaftesObjekt aussortiert wird. Die Sortiereinrichtung kann beispielsweise aufder Ablenkung mit Hilfe von Druckluft basieren.The sorter is controlled by the control unit for a measuring chamber 1 controlled by falling object depending on the classification, so that, for example, a faulty object is sorted out. The sorting device can be based, for example, on the deflection by means of compressed air.
Inalternativen Ausgestaltungen können mehrals vier Aufnahmesysteme3 vorgesehen sein, wodurch derzu erfassende Raumwinkel der einzelnen Aufnahmesysteme3 reduziertwerden kann. Es kann auch lediglich ein Teil der Polyederflächen1.3 mitLichtquellen versehen sein, vorzugsweise diejenigen Polyederflächen1.3,die um Öffnungen1.6 für die Aufnahmesysteme3 vorgesehensind. Die Steuereinheit löststets nur solche Segmente aus Aufnahmesystemen3 und zugeordneteLichtquellen2 parallel miteinander aus, die sich nichtgegenseitig beeinflussen, beispielsweise durch eine die Aufnahme überbelichtende,direkte Ausleuchtung eines beteiligten Aufnahmesystems3.Die Reihenfolge des Auslösensbeziehungsweise Einschaltens ist dabei zweckmäßigerweise für eine bestimmteMesskammer mit bekannter Anordnung der Aufnahmesysteme3 und Lichtquellen2 festin der Steuereinheit vorgegeben. In einer weiteren Ausgestaltungkönnenin dem Polyeder zusätzliche Öffnungen1.6 für Kontrastflächen angeordnetsein.In alternative embodiments, more than four recording systems 3 be provided, whereby the to be detected solid angle of the individual recording systems 3 can be reduced. It can also only a part of the polyhedral surfaces 1.3 be provided with light sources, preferably those polyhedral surfaces 1.3 around openings 1.6 for the recording systems 3 are provided. The control unit always solves only those segments of recording systems 3 and associated light sources 2 parallel to each other, which do not affect each other, for example, by a recording overexposing, direct illumination of a recording system involved 3 , The sequence of triggering or switching on is expediently for a specific measuring chamber with a known arrangement of the recording systems 3 and light sources 2 fixed in the control unit. In a further embodiment, additional openings can be made in the polyhedron 1.6 be arranged for contrasting surfaces.
Für jede Formeiner Messkammer1 kann die Beleuchtungsintensität erhöht werden,indem im Strahlengang eines Aufnahmesystems3 oder einer Kontrastfläche einStrahlteiler angeordnet ist, wodurch in den Strahlengang ein Lichtstrahleiner oder mehrerer weiterer Lichtquellen2 eingeblendetwird. Der von dem Aufnahmesystem3 beziehungsweise derKontrastflächeeingenommene Raumwinkel bezüglichdes virtuellen Sphärenmittelpunktskann so auch fürdie Beleuchtung genutzt werden. Vorzugsweise werden Strahlteilerauf diese Weise vor jedem Aufnahmesystem3 und jeder Kontrastfläche eingesetzt.Die Messkammer1 kann dabei Öffnungen aufweisen, in denendie betreffenden Strahlteiler angeordnet sind. Zweckmäßigerweiseweisen dabei Öffnungenund Strahlteiler, die vor Kontrastflächen angeordnet sind, einegrößere Fläche undmehr eingeblendete Lichtquellen2 auf als Strahlteiler,die vor einem Aufnahmesystem angeordnet sind.For every shape of a measuring chamber 1 The illumination intensity can be increased by moving in the beam path of a recording system 3 or a contrast surface, a beam splitter is arranged, whereby in the beam path, a light beam of one or more further light sources 2 is displayed. The one from the recording system 3 or the contrast surface occupied solid angle with respect to the virtual Spherärenmittelpunkts can also be used for lighting. Preferably, beam splitters will be in this way before each recording system 3 and every contrasting surface used. The measuring chamber 1 may have openings in which the respective beam splitter are arranged. Expediently, openings and beam splitters, which are arranged in front of contrast surfaces, have a larger area and more light sources 2 on as a beam splitter, which are arranged in front of a recording system.
Inbesonders vorteilhaften Ausgestaltungen können Lichtquellen2 mitunterschiedlichen abgestrahlten Wellenlängen zur Identifikation unterschiedlicherObjekteigenschaften verwendet werden. Zu diesem Zweck werden vorzugsweisemit jedem Aufnahmesystem3 mehrere Bilder aufgenommen,wobei das Objekt bei jedem Bild mit einer anderen Wellenlänge beleuchtetwird. Fürdie Ermittlung unterschiedlicher Objekteigenschaften können dannBilder aus verschiedenen Beleuchtungssituationen verwendet werden.In particularly advantageous embodiments, light sources 2 be used with different radiated wavelengths to identify different object properties. For this purpose, preferably with each recording system 3 taken several pictures, wherein the object is illuminated at each image with a different wavelength. For the determination of different object properties then images from different lighting situations can be used.
Mitder erfindungsgemäßen Vorrichtungist die Auswertung der Objektbilder nach verschiedenen Kriterienwie Form, Farbe, Struktur, Lumineszenz, Transparenz, Glanz und Infrarotprofilmöglich.Insbesondere fürdie Bestimmung der Transparenz kann die erfindungsgemäße Vorrichtungbeziehungsweise das Verfahren auch mit Durchleuchtung verwendet werden.Withthe device according to the inventionis the evaluation of the object images according to different criteriasuch as shape, color, texture, luminescence, transparency, gloss and infrared profilepossible.Especially forthe determination of the transparency can be the device according to the inventionor the method can also be used with fluoroscopy.
- 11
- Messkammermeasuring chamber
- 1.11.1
- Eintrittsöffnunginlet opening
- 1.21.2
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 1.31.3
- Polyederflächepolyhedral
- 1.41.4
- KugelschalensegmentSpherical shell segment
- 1.51.5
- Zuführungfeed
- 1.61.6
- Öffnungopening
- 1.71.7
- Kontrastflächecontrast surface
- 22
- Lichtquellelight source
- 33
- Aufnahmesystemrecording system
- 44
- Detektionsvorrichtungdetection device
- 4.14.1
- Sendertransmitter
- 4.24.2
- Empfängerreceiver
- VV
- VirtuelleSphärevirtualsphere
- SS
- Sortiereinrichtungsorter