DE69411308T2 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Sortierung von Produkten, hauptsächlich von Früchten oder Gemüsen - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischem Sortierung von Artikeln, insbesondere von Früchten oder Gemüsen.
• Moderne Fruchtstationen stehen einem immer wachsenden dringlichen Problem der Bemühung um Qualität gegenüber. Außerdem erfordern moderne Verteilungsnetzwerke, daß die Chargen von Früchten und Gemüsen genau gleich in Qualität und Färbung sind, wobei die Qualität der Frucht von konventionellen Aussehenskriterien, wie sie von Frucht- und Gemüseverordnungen definiert sind, bewertet wird.
• Als eine Konsequenz solcher Anforderungen schließen die Bemühungen, welche das handsortierende Personal aufzubringen hat, die Möglichkeit des Erreichens hoher Kalibrierungsgeschwindigkeiten aus. Das Personal muß nämlich unter den geförderten Früchten diejenigen, die aussortiert werden müssen, ausfindig machen, wobei die Fehler, die zu solchem Ausmustern führen, von verschiedener Natur sind: Erkrankung der Frucht, Schläge, Schnitte ...
• Eine gute Qualitätskalibrierung erfordert deshalb ein qualifiziertes Personal und erträgliche Geschwindigkeiten, die im Vergleich mit den maximalen Geschwindigkeiten der Konditionierungsstrecken deutlich niedrig sind.
• Die heute benutzten Lösungen zur Automatisierung des Sortierens und zur Einsparung des Personals benutzen alle auf Kameras basierende, elektronische Systeme. Wie auch immer, sind solche Systeme nicht in der Lage, die Wünsche der Produzenten völlig zu befriedigen, da der qualitative Angriff wird dann unter dem kolorimetrischen Gesichtspunkt betrachtet, wobei Defekte so angesehen werden, als hätten sie eine besondere Farbe.
• Unglücklicherweise ist die aktuelle physikalische Wirklichkeit des Phänomens ganz unterschiedlich. Zum Beispiel verändert ein frischer Stoß auf einen Apfel nicht dessen Farbe, obwohl die Frucht ausgeschieden werden muß. Auch wenn eine Frucht ein Insektenloch aufweist zeigt sie auf der Oberfläche keinerlei Farbveränderung, wohingegen die Frucht unter der Schale verrottet ist. Andererseits werden die natürlichen Aushöhlungen (Stiel und Blüte) der Frucht als Anstöße berücksichtigt, denn sie weisen natürliche braune Flecken ("russetting") auf und die Detektion solcher Aushöhlungenführt zur Ausmusterung der Frucht, wobei solche Bereiche der Frucht spezifischen Regelungen unterworfen sind, die weniger streng sind als für die anderen Teile der Frucht.
• Eine andere, im Patent GB-2 167 180 beschriebene Technik besteht aus der Illumination der Artikel mittels einer Lichtquelle, die ein komplexes Spektrum hat, und aus der Messung der Lichtenergie, welche in vorgegebenen Bandbreiten reflektiert wird, wobei die Frucht während dieser Inspektion in Rotation gebracht wird und wobei eine Abtastung der Oberfläche der Frucht während der Inspektion erfolgt. Diese Technik scheint verläßlicher zu sein im Vergleich zu der oben beschriebenen. Allerdings stellt sich die Verläßlichkeit bei der Inspektion von Früchten wie Äpfeln als zweifelhaft dar. Diese Technik versagt überdies, genau wie die vorherige, bei der Unterscheidung der natürlichen Aushöhlungen der Frucht, wobei die Aushöhlungen als vorhandene Stöße angesehen werden, was zu einer ungerechtfertigten Ausmusterung der Frucht führen kann.
• Um diese Nachteile abzuschwächen besteht eine andere Technik, die im Patent NL-90 00565 beschrieben wurde, aus dem Gebrauch zweier Fühler, die angepaßt sind, um die Lichtenergie zu unterbrechen, welche reflektiert wird, wenn das illuminierte Teil der Frucht eine Aushöhlung oder der Stiel der Frucht ist und die gemessenen Werte zu drosseln, wenn dieser Fühler aktiviert ist. Diese Technik scheint dennoch höchst unzuverlässig zu sein. Namentlich und erstens ist die Position der Fühler fixiert, und die Fühler erweisen inoperativ für Früchte, die ein Kaliber aufweisen, das sich unterscheidet von denen, für die diese Position eingerichtet wurde. Zusätzlich weisen Früchte, wie im besonderen Äpfel, eine die Licht absorbierende Oberfläche an deren Stiel- und Blütenaushöhlungen auf, so daß die obengenannte Fühler bei dem Erkennen dieser Aushöhlungen versagen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden, und ein Hauptgegenstand der Erfindung besteht aus einer automatischen Sortiervorrichtung, die in der Lage ist, die verschiedenen Selektionskriterien von Artikeln wie Früchten und Gemüsen zu befriedigen, ohne daß die Vorrichtung von den nichtfehlerhaften Bereichen den Artikeln beeinflußt wird.
• Ein anderer Gegenstand der Erfindung besteht aus einer Vorrichtung, die in der Lage ist Information zugeben, welche repräsentativ ist für die Qualität, die Farbe und das Volumen der Artikel.
• Noch ein anderer Gegenstand der Erfindung besteht aus einer Vorrichtung, die in der Lage ist auf einem mit mehreren Förderlinien ausgestatteten Förderer installiert zu werden und die einen hohen Grad an Kalibrierungsgleichmäßigkeit für den gesamten Förderer sicherstellt.
• Zu diesem Effekt zielt die Erfindung auf ein Verfahren zur automatischen kolorimetrischen Sortierung von Artikeln, insbesondere von Frucht- und Gemüsestücken, dadurch gekennzeichnet daß das Verfahren aus den folgenden Schritten besteht:
• - Beleuchten jedes Artikels durch Mittel von mindestens einem, eine Leuchtlinie auf der Oberfläche des Artikels hervorzurufen fähigen Strahl;
• - Bewegen der Leuchtlinie in Relation zum Artikel so, daß die maximale Anzahl der sichtbaren Punkte auf der Oberfläche des Artikels nacheinander beleuchtet werden;
• - Aufteilung jeder Leuchtlinie in eine Reihe von Punkten, und für jeden dieser Punkte, bei vorgewählten Wellenlänge, Wiedergewinnung mindestens eines Teils der von dem Artikel zurückgeworfenen Lichtenergie;
• - für jede vorgewählte Wellenlänge, Bemessung der Intensität des Lichts von jedem Punkt jeder Leuchtlinie und Ausgabe von für der Intensität repräsentative Analogdaten;
• - für eine der vorgewählten Wellenlängen und für jeden Punkt jeder Leuchtlinie, Ausgabe einer für die Entfernung zwischen einem Ursprungspunkt und einem dem Auftreffpunkt des Strahls auf den Artikel nahen Bereich repräsentative, sogenannte Distanz-, Information;
• - für jede Leuchtlinie, Konvertieren der für die Lichtintensität repräsentativen Analogdaten in eine Reihe von Digitalwerten, von denen jede repräsentativ ist für die Graustufe in der in Betracht gezogenen Wellenlänge von dem entsprechenden Punkt der Leuchtlinie, so daß, jede der Werteserien der Lichtintensitätskurve dieser Leuchtlinie bei dieser Wellenlänge entspricht;
• - Konvertieren jeder Distanzinformation zur Erhaltung einer Reihe von für das physikalische Profil des Artikels repräsentativen Digitalwerten, wobei diese Digitalwerte in der Lage sind, auf der Oberfläche des Artikels vorhandene, natürliche Aushöhlungen zu unterscheiden,
• - Speichern der Reihen der mit jeder vorgewählten Wellenlänge und mit jeder Leuchtlinie entsprechenden Digitaldaten; und
• - Verarbeitung der Reihen der Digitaldaten mittels einer Berechnung gemäß auf einem Vergleich der Werte der homologen Punkte der Reihen basierender, programmierter Kriterien, um eine betriebsfähige, kolorimetrische Information zu generieren, wobei nur solche Punkte in den Digitalreihen berücksichtigt werden, welche nicht einer Aushöhlung entsprechen.
• In erster Linie ist ein solches Verfahren, gemäß welchem vorgewählte Wellenlängen der von den Artikeln reflektierten Lichtenergie benutzt werden, in der Lage, das deterministische Konzept der Kalibrierung zu verfeinern und dadurch die Genauigkeit der Kalibrierung zu erhöhen.
• Jedem numerischen Wert, welcher repräsentativ für eine Lichtintensität ist, entspricht nämlich nur eine Farbe der Frucht, wobei die Toleranz bei der Farbbestimmung absolut inexistent ist.
• Dieses Verfahren ist beispielhaft in der Lage, jede Ambiguität zwischen einem Apfel der Sorte Golden mit einem rauhen Bereich und einem Apfel derselben Sorte mit einem rötlichen Fleck auszuschließen. Eine solche Ambiguität, welche bei gebräuchliche Vorrichtungen nicht ausschließbar wird, ist von großer Bedeutung, da die Rauheit ein Ausmusterungskriterium ist, wohingegen rötliche Flecken ein Qualitätsfaktor sind.
• Ebenfalls, und zugleich als Beispiel, ist ein solches Verfahren in der Lage, Defekte wie frische Stöße zu unterscheiden, welche bei gebräuchliche Vorrichtungen nicht erkennbar sind.
• Gemäß diesem Verfahren bleibt zudem die gelieferte kolorimetrische Information unbeinflußt von dem Vorliegen eventueller Aushöhlungen, was insbesondere die Notwendigkeit einer spezifischen Positionierung der Artikel zu ihrer Sortierung vermeidet und erlaubt die automatische und kontinuierliche Beschickung der Artikel. Gemäß einer bevorzugten Anwendungsform:
• - die Reihen der den Lichtintensitätskurven entsprechende Digitalwerte verglichen werden, um eine Information über die Qualität des Artikels auszugeben, die folgendermaßen beschaffen ist:
• - im Falle der Abwesenheit einer konkav ausgeformten Diskontinuität in allen Kurven, eine Information von Abwesenheit eines Defektes;
• - im Falle der Anwesenheit einer konkav ausgeformten Diskontinuität in mindestens einer Kurve, obwohl nicht in allen Kurven, eine Information von Abwesenheit eines Defektes; und
• - im Falle der Anwesenheit einer konkav ausgeformten Diskontinuität in einem selben Bereich in allen Kurven, eine Information der Anwesenheit eines Defektes in dem Bereich der Diskontinuität;
• - wobei die Berechnungen zur Generierung der kolorimetrischen Information ausschließlich mittels der Werte der digitalen Reihen ausgeführt werden, welche zur Ausgabe einer Information der Abwesenheit eines Defektes geleitet haben.
• Ein solches Verfahren erlaubt es, in Hinblick auf die Determinierung der kolorimetrischen Klassifikation der Artikel, nur die gesunden und makellosen Oberflächen, das heißt Oberflächen frei von Stößen ..., der Artikel zu berücksichtigen.
• Weiter, gemäß einer anderen Merkmal:
• - im Falle der Anwesenheit einer konkav geformten Diskontinuität in allen Kurven, resultierend in der Ausgabe einer Information der Präsenz eines Defektes:
• - im Falle der Abwesenheit einer Aushöhlung eine für den Stand des Defektes repräsentative Information gemäß programmierter Kriterien berechnet wird; und
• - im Falle der Präsenz von mindestens einer Aushöhlung werden die betreffende Punkte nicht berücksichtigt.
• Diese Anwendungsform ist in der Lage, jede Ambiguität auszuschließen und alle Typen der eventuell auf der Oberfläche erscheinenden Phänomene zu interpretieren.
• Zusätzlich und insbesondere ist diese Anwendungsform in der Lage, die kolorimetrischen und qualitativen Aspekte zu differenzieren, während bisher der qualitative Aspekt nur vom kolorimetrischen Aspekt erreicht wird, was zu zahlreichen Abweichungen bezüglich der ausgegebenen Sortierungsinformation führt.
• Gemäß einer anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird jeder Artikel mittels eines auftreffenden Strahls beleuchtet, der in der Lage ist, einen Punkt auf der Oberfläche des Artikels zu beleuchten, wobei der Strahl so bewegt wird, daß eine Leuchtlinie entsteht.
• Hinsichtlich der Beleuchtung der Artikel, und günstigerweise:
• - ein erster, monochromatischer, polarisierter Strahl wird benutzt, und die rückdiffusierte Energie jeden Punktes wird zur Erhaltung der physikalischen Profile des Artikels in zwei Polarisationsebenen geteilt,
• - der Artikel wird gleichzeitig mittels eines zweiten, polychromatischen, eine diskrete Anzahl von vorausgewählten Wellenlängen umfassenden Strahls beleuchtet und die Lichtenergie, die von dem Artikel zurückgeworfen wird, für jede der Wellenlängen dieses polychromatischen Strahls wiedergewonnen wird, um die Repräsentativdaten der Lichtintensitätskurven zu erhalten.
• Zusätzlich werden die beiden, nämlich monochromatische und polychromatische, Strahlen so überlagert, daß sie den Artikel auf einem einzelnen Punkt beleuchten. Diese Messung erlaubt das Erhalten der Farbe von ein und demselben Punkt mittels des Analysierens der von diesem Punkt zurückdiffundierenden Energie für die verschiedenen Wellenlängen.
• Weiterhin wird ein polychromatischer Strahl vorteilhafterweise benutzt, welcher aus mindestens drei Wellenlängen zusammengesetzt ist, die aus den Farben Rot, Grün, Blau, Gelb ausgewählt sind.
• Vorzugsweise ist der benutzte monochromatische Strahl ein Infrarotstrahl.
• Der Gebrauch eines Infrarotstrahls bringt zwei Vorteile mit sich. Einerseits hat die Farbe der Artikel nämlich keinen Einfluß auf diesen Strahl. Zusätzlich erlaubt der Infrarotstrahl, zusätzliche Informationen zu erhalten, die aus einer Intensitätskurve im Infrarot besteht, welche sich auf die Dimensionen der Artikel bezieht und die benutzt werden kann, um:
• - den Anfang und das Ende jedes Artikels genau zu erkennen,
• - mittels sukzessiver Summierung der Infrarotprofile, eine für das Volumen des Produktes repräsentative Information zu erhalten.
• Andererseits werden vorzugsweise durch Laserquellen emittierte polychromatische und monochromatische Strahlen benutzt.
• Der Gebrauch von Laserquellen erlaubt den Einsatz von Wellenlängen, welche bis auf den Nanometer bestimmbar sind. Außerdem erlaubt das Laservermogen die Entdeckung von unter der Schale liegenden Fehlern, welche für das unbewaffnete Auge nicht sichtbar sind.
• Gemäß einer anderen Merkmal der Erfindung, die auf ein Verfahren ausgerichtet ist, gemäß welchem die Artikel entlang einer Sortierlinie in einer konventionellen Art befördert werden, wird jeder Strahl sowohl parallel zur Förderrichtung der Artikel, um aus einer Reihe von in einer Linie ausgerichteten Punkten bestehende Längsleuchtlinien zu bilden, als auch transversal, zur Bedeckung der Artikeloberfläche mit einer Reihe von parallelen Leuchtlinien bewegt.
• Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Sortiervorrichtung, insbesondere für Früchte oder Gemüse, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Kombination
• - erste Beleuchtungsmittel, die in der Lage sind, eine Leuchtlinie auf der Oberfläche des Artikels hervorzurufen,
• - zweite Beleuchtungsmittel, die in der Lage sind, einen polarisierten, monochromatischen Strahl zu generieren und mittels dieses Strahls eine Leuchtlinie auf der Oberfläche des Artikels hervorzurufen,
• - Mittel zur Bewegung der Leuchtlinien in Relation zum Artikel, um die maximale Anzahl von sichtbaren Punkten auf der Oberfläche des Artikels nacheinander zu beleuchten,
• - eine Signalerhaltungslinie, die Fühler umfaßt, die in der Lage sind, die bei vorausgewählten Wellenlängen von dem Artikel zurückgeworfene Lichtenergie aufzunehmen, und für jeden Punkt auf jeder Leuchtlinie und bei jeder der Wellenlängen analoge, für die Lichtintensität der Punkte repräsentative Signale auszugeben;
• - Mittel zur Trennung des polarisierten Auftreffstrahls und der depolarisierten, von dem Artikel zurückgeworfenen Lichtenergie,
• - eine zum ausschließlichen Empfang der von dem Artikel zurückgeworfenen Lichtenergie angeordnete optische Einheit, die so angepaßt ist, daß sie ein analoges Signal ausgibt, das repräsentativ ist für die Distanz zwischen dieser optischen Einheit und einem dem Auftreffpunkt des Auftreffstrahls auf den Artikel nahen Bereich, und
• - eine zentrale Verarbeitungseinheit, die die folgende Mittel umfaßt:
• - Analog/Digital-Konversionsmittel, angeordnet um die von den Fühlern ausgehenden analogen Signale zu empfangen, und für jeden Punkt und in jeder Wellenlänge einen für den Graustufe des Punktes repräsentativen Digitalwert auszugeben;
• - Analog/Digital-Konversionsmittel, angeordnet um die von der optischen Einheit ausgehenden analogen Signale zu empfangen, und für jeden Auftreffpunkt des Strahls auf den Artikel einen für den Abstand zwischen einem Ausgangspunkt und einem dem Auftreffpunkt nahen Bereich repräsentativen Digitalwert auszugeben;
• - Mittel zur Speicherung der Digitalwerte als für das physikalische Profil des Artikels repräsentative Wertereihen;
• - Mittel zur Speicherung der Digitalwerte als für die Lichtintensitätskurve einer Leuchtlinie, für jede Wellenlänge repräsentative Wertereihen; und
• - Berechnungsmittel, welche programmiert sind, um auf die Basis von Vergleichskriterien der Digitalwerte der homologen Punkte auf den Intensitätskurven sowie von für das physikalische Profil des Artikels repräsentativen Werten eine betriebsfähige kolorimetrische Information zu berechnen, wobei nur die Punkte auf den Intensitätskurven berücksichtigt werden, die nicht einer Aushöhlung entsprechen.
• Weiter umfassen die Sensoren vorzugsweise Mittel zur Teilung der von dem Artikel in einer diskreten Anzahl vorausgewählter Wellenlängen zurückgeworfenen Lichtenergie und für jede Wellenlänge Sammlungs- und Fokusierungsmittel sowie einen zum Empfang der gesammelten Energie und zum Aussenden eines für die Energie repräsentativen analoges Signals eingerichteten Detektor.
• Ferner bestehen die Teilungsmittel günstigerweise aus mindestens einem selektiven, optischen Ablenkungsstreifen für ausgewählte Wellenlängen.
• Gemäß einer anderen Merkmal der Erfindung sind diese Teilungsmittel weiter zwischen den zwei Flächen eingefügt, welche die Hypotenuse zweier rechtwinkliger Prismen bilden, wobei eines der Prismen so positioniert ist, daß eine derer Flächen das Eingangsfenster der Teilungsmittel darstellt.
• Verursacht durch diese Maßnahme und zuerst, bildet die Anordnung der verschiedenen optischen Komponenten ein komplettes optisches System mit dem selben optischem Index zwischen den Einlaß- und Auslaßseiten. Die Fresnelreflektion ist dadurch minimiert, da sie auf die Einlaß- und Auslaßseiten entsteht, sie so orthogonal wie möglich zu den Durchschnittsrichtungen der in das System eintretenden bzw. austretenden Strahlen liegen.
• Es sollte zusätzlich angemerkt werden, daß die verschiedenen Flächen einer konventionellen Anti- Reflektions-Behandlung unterworfen werden können, zur weiter Minimierung dieser Reflektionen.
• Die Teilungsmittel können günstigerweise aus zwei Typen bestehen. So können sie entweder aus einem Diffraktionsgitter oder aus mindestens zwei holographischen Reflektionsspiegeln bestehen, welche räumlich getrennt und selektiv für die vorbestimmte Wellenlängen sind.
• Andererseits ist die optische Einheit günstigerweise angepaßt, um ein zweites analoges Signal auszugeben, welches repräsentativ für die von dem Produkt in der Wellenlänge des auftreffenden Strahls reflektierten Lichtintensität ist.
• Gemäß einer anderen Merkmal der Erfindung, umfaßt die zentrale Verarbeitungseinheit:
• - eine erste, sogenannte verstärkende, elektronische Schaltungsplatte, die in der Lage ist, das von den Fühlern und der optischen Einheit ausgehende analoge Signal zu verstärken,
• - eine zweite elektronische, sogenannte Telemetrieschaltungsplatte, die Analog/Digital- Konversionsmittel umfaßt, und die ausgerichtet ist, um das verstärkte Signal ausgehend von der optischen Einheit zu empfangen, wobei die Schaltungsplatte eine Berechnungseinheit umfaßt, welche programmiert ist, um die natürlichen Aushöhlungen und die beschädigten Bereiche auf dem Artikel zu erkennen und das Volumen des Artikels auf der Basis des Lichtintensitätssignals auf eine solche Weise zu berechnen, wobei die mit Aushöhlungen behafteten Bereiche von dem erhaltenen Ergebnis abgezogen werden,
• - eine dritte elektronische, sogenannte farbenbearbeitende Schaltungsplatte, die Analog/Digital- Konversionsmittel umfaßt und so ausgerichtet ist, daß sie die verstärkten Signale von den verschiedenen Fühlern und das verstärkte Signal, das repräsentativ ist für die Lichtintensität der für die optische Einheit ausgewählten Wellenlänge empfangt, wobei die Schaltungsplatte eine Berechnungseinheit umfaßt, welche zur Ausführung eines kolorimetrischen Sortieralgorithmus für die zulässigen Punkte programmiert ist,
• - eine vierte, sogenannte qualitätsbearbeitende Schaltungsplatte, die Analog/Digital-Konversionsmittel umfaßt und so ausgerichtet ist, daß sie die verstärkten Signale, die von den verschiedenen Fühlern ausgegeben werden, und das für die Lichtintensität der für die optische Einheit ausgewählten Wellenlänge repräsentative, verstärkte Signal empfangt, wobei diese Schaltungsplatte eine Berechnungseinheit umfaßt, die programmiert ist um
• - die konkav geformten Diskontinuitäten in allen in der von dem Artikel diffusierten Energie vorhandenen Wellenlängen abzutasten und im Falle der Anwesenheit einer Diskontinuität in einem Bereich für alle Wellenlängen die telemetrische verarbeitende Schaltungsplatte zu befragen, damit die Resultate des kolorimetrischen Sortierens unberücksichtigt bleiben im Falle, daß dieser Bereich eine natürliche Aushöhlung aufweist,
• - den entdeckten Defekt in den Diskontinuitätsbereichen, die keinen Aushöhlungen entsprechen, zu quantifizieren,
• - Mittel zur Übermittlung der Resultate als drei für die Qualität, die Farbe und das Volumen des Artikels repräsentative Digitalwerte.
• Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist insbesondere in der Lage, Früchte auf einem Förderer mit n Förderlinien zu sortieren. In diesem Fall und günstigerweise umfassen die ersten Beleuchtungsmittel eine einzige Beleuchtungsquelle, die einen Strahl ausgibt, welcher in mindestens n Strahlen geteilt wird, die mittels Glasfasern zu jeder Linie transportiert werden.
• Diese Maßnahme erlaubt die Beleuchtung der verschiedenen Förderlinien in exakt gleicher Weise, welcher Verlauf der Beleuchtungsquelle es auch sein mag. Dadurch wird jedes hinsichtlich einer eventuellen Leuchtstärkendifferenz von einer Linie zur nächsten Problem vermieden und eine ausgezeichnete Kalibrierungsgleichmäßigkeit für den gesamten Apparat wird erhalten.
• Andere Merkmale, Objekte und Vorteile der Erfindung erscheinen von der folgenden, detaillierten Beschreibung, in Referenz zu den anhängenden Zeichnungen, welche als nicht eingrenzendes Beispiel eine bevorzugte Anwendungsform zeigen. In den Zeichnungen, die einen integralen Bestandteil der vorliegenden Beschreibung formen, zeigen:
• - die Fig. 1, einen diagrammatischen Perspektivanblick eines Fruchtförderers mit n Förderlinien, der mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet ist,
• - die Fig. 2, ein eine Vorrichtung gemäß der Erfindung darstellendes Diagramm,
• - die Fig. 3, ein einen ersten in der Vorrichtung gemäß der Erfindung vorgesehenen Fühlertyp darstellendes Diagramm,
• - die Fig. 4, ein einen anderen Sensor, welcher in der Vorrichtung gemäß der Erfindung vorgesehenen werden kann, darstellendes Diagramm,
• - die Fig. 5, ein die zentrale Rechnungseinheit der Vorrichtung gemäß der Erfindung darstellendes Diagramm,
• - die Fig. 6, 7, 8, 8a, 8b, Lichtintensitätskurven, wie sie erhalten werden können gemäß des Verfahrens der Erfindung, sowie Farb- und Qualitätsverarbeitungskurven in Verbindung mit diesen Kurven, und
• - die Fig. 9 und 10, zwei Kurven zur Verdeutlichung des Fehlerdetektionsalgorithmus gemäß der Erfindung.
• Die Vorrichtung, wie sie in den Figuren dargestellt wird, soll eine vorausbestimmbare, flexible und sich entwickelnde Technik vorhalten, welche es ermöglicht, die verschiedenen Kriterien der Selektion von Früchten und Gemüsen zu befriedigen, ohne daß diese Technik durch nichtfehlerhafte Bereichen beeinflußt wird.
• Erstens ist der in die Fig. 1 dargestellte Förderer ein konventioneller Förderer, der n parallele Förderlinien aufweist, wobei jede zum Beispiel mit einer Vielzahl von räumlich getrennten Rollen ausgestattet ist, zwischen denen die Frucht empfangen wird, und wobei die Rollen in der Lage sind, drehbar um derer Umdrehungsachse an der Sortiervorrichtung bewegt zu werden
• Diese Vorrichtung setzt sich aus n Meßköpfen, wie 2, zusammen, wobei jede über einer jeweiligen Förderlinie angebracht und auf einer Brücke 3 unterstützt ist, welche transversal über dem Förderer 1 positioniert ist.
• Jeder dieser Meßköpfe 2 beinhaltet einen Elektronikrahmen 4 zur Überwachung des Prozesses, ein Meßgehäuse 5, das eine Signalerhaltungslinie 6 beinhaltet, die in der Lage ist, die von der Frucht zurückkehrende Energie zu sammeln, einen Telemeter 7 und ein Strahldeflektionssystem 8. Jeder Meßkopf beinhaltet außerdem die Elektronik 9 des Telemeters.
• Jeder Meßkopf ist außerdem mittels einer Glasfaser wie 10 und einem Multiplexer 11 für n Glasfasern 10 mit einem Gehäuse 12, das eine mit einem Multiline-Laser (in diesem Beispiel rot, grün, blau) ausgestattete Laservorrichtung, und in der herkommlichen Weise Kühlmittel für den Laser und ein elektrisches Gehäuse enthält.
• Die Fig. 2 zeigt diagrammatisch auf der einen Seite einen Telemeter und einen Multiline-Laser 13, die gemäß der Erfindung in einem optischen Aufbau eingebaut sind, der zur Überlagerung des monochromatischen Strahls vom Telemeter 7 und des polychromatischen Strahls vom Laser 13 bestimmt ist, und auf der anderen Seite ein Deflektionssystem für die so überlagerten Strahlen. Zuerst umfaßt der Telemeter 7 eine kollimatierte, infrarote Laserdiode 14, deren Strahl über einen Reflektionsspiegel 15 zu einem Zerteiler 16, der die direkten und die rückkehrenden Strahlen unterscheidet, ausgegeben wird. Dieser Telemeter 7 umfaßt weiterhin einen konoskopischen Kopf 17, der mit einem Paar Avalanche Dioden 18, 19 und einer Elektronikplatte 20, welche in der Lage ist, repräsentative Signale sowohl von der zwischen den Früchten und dem konoskopischen Kopf 17 liegenden Distanz und von der von der Frucht zurückkehrenden Infrarotlichtintensität zu berechnen und auszugeben.
• Dieser Telemeter umfaßt zusätzlich ein Paar Aufnahmelinsen 21, 22, die auf jeder Seite des Zerteilers 16 angebracht sind und zur Fokussierung des Strahls auf der Frucht und respektive auf den konoskopischen Kopf 17 angepaßt sind.
• Der Strahl von diesem Telemeter 7 und der Strahl vom Multiline-Laser 13 werden an einen dichroischen Strahlenzerteiler 23 gegeben, der, wie oben erwähnt, in der Lage ist, die Strahlen zu überlagern.
• Dieser überlagerte Strahl wird dann wieder an ein Deflektionssystem gegeben, das erstens ein rotierendes Polygon 24 mit Facetten, wie 24a, umfaßt, die in der Lage sind, den auftreffenden Strahl zu reflektieren und Leuchtlinien zu generieren, wobei das Polygon mit (nicht dargestellten) Rotationsmitteln verbunden ist.
• Diese Deflektionsmittel umfassen weiter einen Spiegel 25, der so befestigt ist, daß er in Relation zu einer longitudinalen Achse oszillierbar und angepaßt ist, damit die Leuchtlinie von der Facette 24a des Polygons 24 aufgefangen und zur Förderlinie projiziert wird.
• Dieser oszillierende Spiegel 25 ist weiter mit (nicht dargestellten) Rotationsmitteln verbunden, die in der Lage sind, den Spiegel um deren longitudinales Achse zu schwenken, damit die Leuchtlinie die Breite der Förderlinie abtasten kann.
• Die Signalerhaltungslinie 6 umfaßt seinerseits erstens Mittel zur Zerlegung der vom Artikel zurückgeworfenen Lichtenergie in eine diskrete Anzahl von mit den Wellenlängen des Multiline-Lasers entsprechenden Wellenlängen. Weiterhin umfaßt sie Sammel- und Fokusierungsmittel für jede Wellenlänge und einen Detektor zur Lieferung eines für die zurückkommende Energie repräsentatives, analoges Signal.
• Zwei Variationen der Signalerhaltungslinie werden in den Fig. 3 beziehungsweise 4 dargestellt.
• Die Signalerhaltungslinie der Fig. 3 umfaßt zwei räumlich getrennte und parallele, holographische Reflektionsspiegel 26, 27, wobei jeder zur Deflektion einer der Wellenlängen des Multiline-Strahls und zur Transparenz für die dritte Wellenlänge angepaßt ist. Für jede dieser Wellenlängen umfaßt diese Signalerhaltungslinie aus einem Kondensor 28, 29, 30 und Detektoren 31, 32, 33 bestehende Sammel- und Fokusierungsmittel. Weiter ist ein Infrarotfilter 33a vor dem der dritten Wellenlänge entsprechenden Detektor 33 positioniert.
• Die Signalerhaltungslinie, wie in der Fig. 4 gezeigt, umfaßt seinerseits ein Diffraktionsgitter 34, das zwischen den Hypothenusenseiten von einem mit dem Diffraktionsgitter einen Kubus bildenden Paar von rechten Prismen 35, 36 eingefügt ist, wobei der Kubus so positioniert ist, daß eine seiner Seiten das Einlaßfenster für die Signalerhaltungslinie bildet.
• Diese Signalerhaltungslinie umfaßt weiterhin Sammel- und Fokusierungsmittel, die aus einem ersten Kondensor 37, welcher gemeinsam für ein Paar in der Vorschubsrichtung nach dem ersten Kondensor angeordneten Detektoren 38, 39 ist, und einem zweiten, mit einem dritten Detektor 41 und einem Infrarotfilter 41a verbundenen Kondensor 40 bestehen.
• Weiterhin weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung Synchronisationsmittel auf, die in der Lage sind, eine Digitalisierungsbereich zu schaffen, der auf der zu inspizierenden Frucht zentriert ist. Diese Synchronisationsmittel umfassen zuerst Detektionsmittel, wie eine Zell, zur Ermittlung des Ausgangspunkts der durch die Rotation des Polygons generierten Leuchtlinie. Die Synchronisationsmittel umfassen weiterhin Mittel zur schrittweisen Messung des Vorschubs der Früchte auf dem Förderer.
• Von diesen Daten wird der Start eines Verarbeitungszyklus von der zentralen Verarbeitungseinheit für jeden Speisungsschritt des Artikels bei der Rezeption des Signals von der Detektionseinheit geschaltet.
• Das gemäß der Erfindung ausgeführte Verarbeitungsprinzip zur Durchführung der kolorimetrischen und qualitativen Analyse ist in den Fig. 6, 7, 8 dargestellt, wobei diese Figuren drei Intensitätskurven zeigen, wie sie über die Zerteilung der durch eine Lichtlinie in den drei Wellenlängen des Multiline-Laserstrahls reflektierten Lichtenergie erhalten sind.
• Im Falle der Fig. 6, wo die den drei Wellenlängen entsprechenden Kurven keine Diskontinuität auweisen, wird die kolorimetrische Analyse, wie sie schematisch durch Kurve C dargestellt wird, für die Totalität der Punkte auf der Kurve ausgeführt.
• Die qualitative Analyse besteht aus der Entscheidung, ob alle analysierten Punkte gesund sind. Dasselbe gilt, wenn nur eine (bzw. nur zwei) der Kurven eine konkav geformte Diskontinuität hat bzw. haben, wie in der Fig. 7 dargestellt.
• Anders, wenn, wie in der Fig. 8 dargestellt, alle drei Kurven eine konkav geformte Diskontinuität in einem selben Bereich haben, wird Gebrauch von dem vom Telemeter ausgegebenen Signal gemacht.
• In dem in der Fig. 8a dargestellten Falle, bei dem das von diesem Telemeter ausgegebene Signal das Vorhandensein einer natürlichen Aushöhlung anzeigt, wie sie in einer konkav geformten Diskontinuität verkörperlicht wird, wird die kolorimetrische Analyse für die anderen Punkte, als den diesem Bereich entsprechenden Punkten durchgeführt. Weiterhin wird keine qualitative Analyse ausgeführt. Andererseits, wie in der Fig. 8b dargestellt, wenn das Signal des Telemeters keine Diskontinuität aufweist, entspricht die für die Repräsentativkurven der Wellenlängen des Laserstrahles festgestellte Diskontinuität notwendigerweise mit einem Defekt wie einer fehlerhaften Stelle.
• In diesem Fall wird die kolorimetrische Analyse für die anderen Punkte, als die dem Aushöhlungsbereich entsprechenden durchgeführt. Eine qualitative Analyse, wie schematisch bei Kurve Q dargestellt, wird zusätzlich für die Punkte dieses Bereichs durchgeführt.
• Diese Verarbeitung wird mittels einer schematisch in der Fig. 5 dargestellten Zentraleinheit durchgeführt, die das folgendes umfaßt:
• - eine erste, verstärkende, elektronische Schaltungsplatte 42, die in der Lage ist, das von den Fühlern 31-33 bzw. 38, 39, 41 und dem Telemeter 7 ausgehende analoge Signal zu verstärken,
• - eine zweite elektronische, sogenannte Telemetrieschaltungsplatte 43, die Analog/Digital- Konversionsmittel umfaßt, und die ausgerichtet ist, um die von dem Telemeter 7 ausgehende, verstärkte Signale zu empfangen, wobei die Schaltungsplatte eine Berechnungseinheit umfaßt, welche programmiert ist, um die natürlichen Aushöhlungen und die beschädigten Bereiche auf dem Artikel zu identifizieren und das Volumen des Artikels auf der Basis des Lichtintensitätssignals, auf eine solche Weise zu berechnen, wobei die mit Aushöhlungen behafteten Bereiche von dem erhaltenen Ergebnis abgezogen werden,
• - eine dritte elektronische, farbenbearbeitende Schaltungsplatte 44, die Analog/Digital-Konversionsmittel umfaßt und so ausgerichtet ist, daß sie die verstärkten Signale von den verschiedenen Sensoren 31-33 bzw. 38, 39, 41 und das verstärkte Signal, das repräsentativ ist für die Lichtintensität im Infrarotbereich, wobei die Schaltungsplatte eine Berechnungseinheit umfaßt, welche zur Ausführung eines kolorimetrischen Sortieralgorithmus für die berechtigte Punkte programmiert ist;
• - eine vierte, qualitätsbearbeitende Schaltungsplatte 45, die Analog/Digital-Konversionsmittel umfaßt und so ausgerichtet ist, daß sie die verstärkten Signale, die von den verschiedenen Sensoren 31-33; 38, 39, 41 ausgegeben werden, und das für die Lichtintensität der Wellenlängen im Infrarotbereich repräsentative, verstärkte Signal empfängt, wobei diese Schaltungsplatte eine Berechnungseinheit umfaßt, welche programmiert ist um:
• - die konkav geformten Diskontinuitäten in allen in der von der Frucht diffusierten Energie vorhandenen Wellenlängen abzutasten und im Falle der Anwesenheit einer Diskontinuität in einem Bereich für alle Wellenlängen die telemetrische verarbeitende Schaltungsplatte 43 zu befragen und zur Hemmung der Resultate des kolorimetrischen Sortierens im Falle, daß dieser Bereich eine natürliche Aushöhlung aufweist,
• - den entdeckten Defekt in den Diskontinuitätsbereichen, die keinen Aushöhlungen entsprechen, zu quantifizieren,
• - Kommunikationsschnittstellen 46, 47 zwischen der Farbverarbeitungsschaltungsplatte 44 und der Qualitätsverarbeitungsschaltungsplatte 43 und respektive zwischen der Telemetrieverarbeitungsschaltungsplatte 43 und der Qualitätsverarbeitungsschaltungsplatte 45,
• - (nicht dargestellte) Mittel zur Übermittlung der Resultate als drei für die Qualität, die Farbe und das Volumen des Artikels repräsentative Digitalwerte. Der Defektverarbeitungsalgorithmus, der zur Bestimmung eines eine Qualitätsnotierung repräsentierenden, numerischen Wertes führt, wird im folgenden in Referenz zu den Fig. 9 und 10 erklärt.
• Zuerst müssen spezifische Punkte auf der Kurve lokalisiert werden, namentlich die Abszisse der Anfangs- D und der Endpunkte F auf der Kurve, sowie die Koordinaten mX, mY der höchsten Punkte der Kurve (siehe Fig. 9).
• Der Algorithmus basiert auf dem Prinzip, daß für alle Punkte mit einer niedrigeren Abszisse als mX die Kurve konstant sein oder ansteigen soll.
• Als eine Konsequenz wird jeder Punkt i mit einer Ordinate Yi niedriger als die Ordinate Yi-1 eines vorangehenden Punktes i-1 als fehlerhaft betrachtet werden. Solche Bewertung kann noch feiner gemacht werden mittels der Akzeptierung einiger Differenzen in der Amplitude, das heißt in Berücksichtigung, daß Punkt i nur fehlerhaft ist, wenn (Yi - Yi-1) niedriger ist als eine vorbestimmte Schwelle.
• Für die Punkte mit einer Abszisse größer als mx, für die die Kurve normalerweise konstant oder abfallend sein sollte, ist es ausreichend über die abnehmende Kurve zu gehen, um ein ähnliches Verhältnis zu erhalten.
• Der nächste Schritt besteht aus der Quantifizierung der fehlerhaften Stelle, wobei diese Quantifizierung identisch für zwei Früchte mit unterschiedlicher Form sein sollte.
• Eine Normung wird deshalb mittels der Ausführung einer Projektion in einem Normungsraum durchgeführt, wobei für eine gegebene fehlerhafte Stelle und bei jeder Position dieser Stelle auf der Frucht dieselbe verknüpfte Graustufe erhalten wird.
• Kennt man die maximale Größe der zu analysierenden Früchte, wird der Graustufe des fehlerhaften Pixels so auf eine gerade Linie projiziert, daß der erhaltene Wert mit demjenigen einer Frucht der maximalen Größe entspricht.
• Wie in der Fig. 10 gezeigt, erlaubt eine einfache Dreierregel, die Position dieser projizierten, geraden Linie zu entdecken. Kennt man nämlich D, i und mY, ist das Auffinden der Distanz zwischen D und der normalisierten, geraden Linie augenfällig (Theorem von Thales). Das Pixel i wird dann entlang der Achse D Ni auf der projizierten, geraden Linie projiziert, um den genormten Punkt mit dem Grauwert Ni.norm zu erhalten.
• Sobald diese Verarbeitung durchgeführt worden ist, werden alle Punkte zwischen D und F durch die Intensitätswerte der Graustufen so ersetzt, daß eine neue Kurve erhalten wird, worin:
• - nichtfehlerhafte Punkte einen Nullwert haben,
• - fehlerhafte Punkte einen der genormten Graustufe entsprechenden Wert haben,
• - Punkte außerhalb dem Segment DF einen Wert von
• - 1 haben.
• Diese Kurve wird dann als Funktion der erhaltenen Resultate mittels der Telemetrie und für die anderen Wellenlängen geändert, wobei diese Änderung zum Beispiel besteht, um
• - den Wert -1 den natürlichen Aushöhlungen entsprechenden Punkten
• - einen Nullwert, wenn der Fehler einem einfach gefärbtem Fleck entspricht, zuzuschreiben.
• Ist die Kurve einmal so bestätigt worden, sind die Anzahl der gesunden Punkte (Nullwert) und die Anzahl Punkte mit einem positiven Wert gespeichert, was äquivalent zur Speicherung eines Graustufenhistograms ist.
• Was dem Algorithmus für die kolorimetrische Verarbeitung betrifft, werden in einem ersten Schritt die Werte der Graustufen (0 bis 255) aller Punkte in der Region DF für jede Wellenlänge gespeichert. Die nächsten Stufen sind von der zu klassifizierenden Frucht und deren vorherrschende Farben abhängig und an jeden Typ von Frucht anpaßbar. Als Beispiel und für Äpfel werden für jeden Punkt die kolorimetrischen Spektra zwischen grün und blau (NiV - NiB)/(NiV + NiB) und zwischen rot und grün (NiR - NiV)/(NiR + NiV) berechnet.
• Da alle diese Werte zwischen -1 und +1 beschränkt werden, und mittels einer Addierung von +1 zu jedem Wert wird eine Normierung durchgeführt, wobei diese Werte dann mit 16 multipliziert werden.
• Schliesslich wird ein 32-stufiges Histogramm für jede Kurve bestimmt.

Claims (25)

1. Verfahren zum automatischen, kolorimetrischen Sortieren von Artikeln, insbesondere von Früchten oder Gemüsen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren aus den folgenden Schritten besteht:

- Beleuchten jedes Artikels durch Mittel von mindestens einem, eine Leuchtlinie auf der Oberfläche des Artikels hervorzurufen fähigen Strahl;

- Bewegen der Leuchtlinie in Relation zum Artikel so, daß die maximale Anzahl der sichtbaren Punkte auf der Oberfläche des Artikels nacheinander beleuchtet werden;

- Aufteilung jeder Leuchtlinie in eine Reihe von Punkten, und für jeden dieser Punkte, bei vorgewählten Wellenlänge, Wiederwinnung mindestens eines Teils der von dem Artikel zurückgeworfenen Lichtenergie;

- für jede vorgewählte Wellenlänge, Bemessung der Intensität des Lichts von jedem Punkt jeder Leuchtlinie und Ausgabe von für der Intensität repräsentative Analogdaten;

- für eine der vorgewählten Wellenlängen und für jeden Punkt jeder Leuchtlinie, Ausgabe einer für die Entfernung zwischen einem Ursprungspunkt und einem dem Auftreffpunkt des Strahls auf den Artikel nahen Bereich repräsentative, sogenannte Distanz-, Information;

- für jede Leuchtlinie, Konvertieren der für die Lichtintensität repräsentativen Analogdaten in eine Reihe von Digitalwerten, von denen jede repräsentativ ist für die Graustufe in der in Betracht gezogenen Wellenlänge von dem entsprechenden Punkt der Leuchtlinie, so daß, jede der Werteserien der Lichtintensitätskurve dieser Leuchtlinie bei dieser Wellenlänge entspricht;

- Konvertieren jeder Distanzinformation zur Erhaltung einer Reihe von für das physikalische Profil des Artikels repräsentativen Digitalwerten, wobei diese Digitalwerte eine Unterscheidung von möglichen natürlichen Aushöhlungen auf der Oberfläche des Artikels erlauben;

- Speichern der Reihen der mit jeder vorgewählten Wellenlänge und mit jeder Leuchtlinie korrespondierenden Digitaldaten; und

- Verarbeitung der Reihen der Digitaldaten mittels einer Berechnung gemäß auf einem Vergleich der Werte der homologen Punkte der Reihen basierender, programmierter Kriterien, um eine betriebsfähige, kolorimetrische Information zu generieren, wobei nur solche Punkte in den Digitalreihen berücksichtigt werden, welche nicht einer Aushöhlung entsprechen.

2. Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

- die Reihen der den Lichtintensitätskurven entsprechende Digitalwerte verglichen werden, um eine Information über die Qualität des Artikels auszugeben, die folgendermaßen beschaffen ist:

- im Falle der Abwesenheit einer konkav ausgeformten Diskontinuität in allen Kurven, eine Information von Abwesenheit eines Defektes;

- im Falle der Anwesenheit einer konkav ausgeformten Diskontinuität in mindestens einer Kurve, obwohl nicht in allen Kurven, eine Information von Abwesenheit eines Defektes; und

- im Falle der Anwesenheit einer konkav ausgeformten Diskontinuität in einem selben Bereich in allen Kurven, eine Information der Anwesenheit eines Defektes in dem Bereich der Diskontinuität;

- wobei die Berechnungen zur Generierung der kolometrischen Information ausschließlich mittels der Werte der digitalen Reihen ausgeführt werden, welche zur Ausgabe einer Information der Abwesenheit eines Defektes geleitet haben.

3. Verfahren gemäß Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß:

- im Falle der Anwesenheit einer konkav geformten Diskontinuität in allen Kurven, resultierend in der Ausgabe einer Information der Präsenz eines Defektes:

- im Falle der Abwesenheit einer Aushöhlung eine für den Stand des Defektes repräsentative Information gemäß programmierter Kriterien berechnet wird; und

- im Falle der Präsenz von mindestens einer Aushöhlung die betreffende Punkte nicht berücksichtigt werden.

4. Verfahren gemäß der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Artikel mittels eines auftreffenden Strahls beleuchtet wird, der in der Lage ist einen Punkt auf der Oberfläche des Artikels zu beleuchten, und indem der Strahl so bewegt wird, daß eine Leuchtlinie entsteht.

5. Verfahren gemäß der Patentansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß:

- der Artikel mittels eines ersten, monochromatischen, polarisierten Strahls beleuchtet wird, und die rückdiffusierte Energie jeden Punktes zur Erhaltung der physikalischen Profile des Artikels in zwei Polarisationsebenen geteilt wird;

- der Artikel wird gleichzeitig mittels eines zweiten, polychromatischen, eine diskrete Anzahl von vorausgewählten Wellenlängen umfassenden Strahls beleuchtet und die Lichtenergie, die von dem Artikel zurückgeworfen wird, für jede der Wellenlängen dieses polychromatischen Strahls wiedergewonnen wird, um die Repräsentativdaten der Lichtintensitätskurven zu erhalten.

6. Verfahren gemäß der Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden, nämlich monochromatische und polychromatische, Strahlen so überlagert werden, daß sie den Artikel auf einem einzelnen Punkt beleuchten.

7. Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein polychromatischer Strahl benutzt wird, welcher aus mindestens drei Wellenlängen zusammengesetzt ist, die aus den Farben Rot, Grün, Blau, Gelb ausgewählt sind.

8. Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein infraroter, monochromatischer Strahl benutzt wird.

9. Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein polychromatischer und ein monochromatischer Strahl benutzt werden, die von Laserquellen (13, 14) herrühren.

10. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei die Artikel entlang einer Sortierlinie (1) gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strahl sowohl parallel zur Förderrichtung der Artikel, um aus einer Reihe von in einer Linie ausgerichteten Punkten bestehende Längsleuchtlinien zu formen, als auch transversal, zur Bedeckung der Artikeloberfläche mit einer Reihe von parallelen Leuchtlinien bewegt wird.

11. Vorrichtung zur automatischen Sortierung von Artikeln, insbesondere von Früchten oder Gemüsen, dadurch gekennzeichnet, daß es das Folgendes in Kombination umfaßt

- erste Beleuchtungsmittel (13, 24), die in der Lage sind, eine Leuchtlinie auf der Oberfläche des Artikels hervorzurufen;

- zweite Beleuchtungsmittel (14, 15, 23), die in der Lage sind, einen polarisierten, monochromatischen Strahl zu generieren und mittels dieses Strahls eine Leuchtlinie auf der Oberfläche des Artikels hervorzurufen;

- Mittel (25) zur Bewegung der Leuchtlinien in Relation zum Artikel, um die maximale Anzahl von sichtbaren Punkten auf der Oberfläche des Artikels nacheinander zu beleuchten;

- eine Signalerhaltungslinie (6), die Fühler (26- 33; 34-41) umfaßt, die in der Lage sind, die bei vorausgewählten Wellenlängen von dem Artikel zurückgeworfene Lichtenergie aufzunehmen, und für jeden Punkt auf jeder Leuchtlinie und bei jeder der Wellenlängen analoge, für die Lichtintensität der Punkte repräsentative Signale auszugeben;

- Mittel (16) zur Trennung des polarisierten Auftreffstrahls und der depolarisierten, von dem Artikel zurückgeworfenen Lichtenergie;

- eine zum ausschließlichen Empfang der von dem Artikel zurückgeworfenen Lichtenergie angeordnete optische Einheit (17-20), die so angepaßt ist, daß sie ein analoges Signal ausgibt, das repräsentativ ist für die Distanz zwischen dieser optischen Einheit und einem dem Auftreffpunkt des Auftreffstrahls auf den Artikel nahen Bereich; und

- eine zentrale Verarbeitungseinheit (42-47), die die folgende Mittel umfaßt:

- Analog/Digital-Konversionsmittel, angeordnet um die von den Fühlern (26-33; 34-41) ausgehenden analogen Signale zu empfangen, und für jeden Punkt und in jeder Wellenlänge einen für den Grauwert des Punktes repräsentativen Digitalwert auszugeben;

- Analog/Digital-Konversionsmittel, angeordnet um die von der optischen Einheit (17-20) ausgehenden analogen Signale zu empfangen, und für jeden Auftreffpunkt des Strahls auf den Artikel einen für den Abstand zwischen einem Ausgangspunkt und einem dem Auftreffpunkt nahen Bereich repräsentativen Digitalwert auszugeben;

- Mittel zur Speicherung der Digitalwerte als für das physikalische Profil des Artikels repräsentative Wertereihen;

- Mittel zur Speicherung, für jede Wellenlänge, der Digitalwerte als für die Lichtintensitätskurve einer Leuchtlinie repräsentative Wertereihen; und

- Berechnungsmittel, welche programmiert sind, um auf die Basis von Vergleichskriterien der Digitalwerte der homologen Punkte auf den Intensitätskurven sowie von für das physikalische Profil des Artikels repräsentativen Werten eine verarbeitbare kolometrische Information zu berechnen, wobei nur die Punkte auf den Intensitätskurven in die Berechnung einbeziehen werden, die nicht einer Aushöhlung entsprechen.

12. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Leuchtmittel

- mindestens eine zur Ausgabe eines Multiline- Strahls mit vorausgewählten Wellenlängen angepaßten Laserquelle (13);

- Mittel (24) zur Ablenkung des Multiline- Strahls, wobei diese Mittel in der Lage sind eine Leuchtlinie zu generieren, umfassen.

13. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserquelle aus einem Multiline- Laser (13) besteht.

14. Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkungsmittel ein Polygon (24) mit Facetten (24a), die fähig sind den Multiline-Strahl zu reflektieren, sowie Mittel zur Rotation des Polygons um dessen Rotationsachse umfassen.

15. Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bewegung der Leuchtlinie relativ zum Artikel die folgende Merkmale umfassen:

- einen auf einer Schwingachse befestigten Spiegel (25), angebracht um die von den Ablenkungsmitteln (24) ausgehende Leuchtlinie entlang einer der Schwingachse parallelen Achse auf zu fangen und diese auf die Oberfläche des Artikels zu projizieren;

- Mittel zur Rotation der Schwingachse, wobei die Mittel in der Lage sind, den Spiegel (25) zu schwenken, um die Leuchtlinie entlang einer orthogonalen Richtung zu seiner Längsachse zu bewegen.

16. Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (26-33; 34-41) Mittel (26, 27; 34-36) zur Teilung der von dem Artikel zurückgeworfenen Lichtenergie in eine diskrete Anzahl vorausgewählter Wellenlängen und für jede Wellenlänge Sammlungs- und Fokusierungsmittel (28-30; 37, 40) sowie einen zum Empfang der gesammelten Energie und zum aussenden eines für die Energie repräsentativen Signals eingerichteten Detektor (31-33; 38, 39, 41) umfassen.

17. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsmittel aus mindestens einem selektiven, optischen Ablenkungsstreifen (26, 27; 34) für ausgewählte Wellenlängen bestehen.

18. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsmittel (26, 27; 34) zwischen den zwei Flächen eingefügt sind, welche die Hypotenuse zweier rechtwinkliger Prismen (35, 36) formen, wobei eines der Prismen so positioniert ist, daß eine derer Flächen das Eingangsfenster der Teilungsmittel darstellt.

19. Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsmittel aus einem Diffraktionsgitter (34) bestehen.

20. Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsmittel von mindestens zwei räumlich getrennten holographischen Reflektionsspiegeln (26, 27) gebildet werden, welche selektiv für die vorausbestimmten Wellenlängen sind.

21. Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einheit (17-20) angepaßt ist, um ein zweites analoges Signal auszugeben, das repräsentativ ist für die von dem Artikel bei der Wellenlänge des auftreffenden Strahlszurückgegeben Lichtintensität.

22. Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Leuchtmittel (14, 15, 23) optische Mittel (15, 23) umfassen, die in der Lage sind, die von den ersten (13) und zweiten Leuchtmitteln ausgegebenen auftreffenden Strahlen so zu mischen, um einen einzelnen den Artikel beleuchtenden Strahl zu erhalten.

23. Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Berechnungseinheit die folgende Merkmale umfaßt:

- eine erste, sogenannte verstärkende, elektronische Schaltungsplatte (42), die in der Lage ist, das von den Fühlern (26-33; 34-41) und der optischen Einheit (17-20) ausgehende analoge Signal zu verstärken;

- eine zweite elektronische, sogenannte Telemetrieschaltungsplatte (43), die Analog/Digital- Konversionsmittel umfaßt, und die ausgerichtet ist, um das verstärkte Signal ausgehend von der optischen Einheit (17-20) zu empfangen, wobei die Schaltungsplatte eine Berechnungseinheit umfaßt, welche programmiert ist, um die natürlichen Aushöhlungen und die beschädigten Bereiche auf dem Artikel zu erkennen und das Volumen des Artikels auf der Basis des Lichtintensitätssignals auf eine solche Weise zu berechnen, wobei die mit Aushöhlungen behafteten Bereiche von dem erhaltenen Ergebnis abgezogen werden;

- eine dritte elektronische, sogenannte farbenbearbeitende Schaltungsplatte (44), die Analog/Digital-Konversionsmittel umfaßt und so ausgerichtet ist, daß sie die verstärkten Signale von den verschiedenen Fühlern (26-33; 34-41) und das verstärkte Signal, das repräsentativ ist für die Lichtintensität der für die optische Einheit (17-20) ausgewählten Wellenlänge empfangt, wobei die Schaltungsplatte eine Berechnungseinheit umfaßt, welche zur Ausführung eines kolorimetrischen Sortieralgorithmus für die zulässigen Punkte programmiert ist;

- eine vierte, sogenannte qualitätsbearbeitende Schaltungsplatte (45), die Analog/Digital- Konversionsmittel umfaßt und so ausgerichtet ist, daß sie die verstärkten Signale, die von den verschiedenen Fühlern (26-33; 34-41) ausgegeben werden, und das für die Lichtintensität der für die optische Einheit (17-20) ausgewählten Wellenlänge repräsentative, verstärkte Signal empfangt, wobei diese Schaltungsplatte eine Berechnungseinheit umfaßt, welche programmiert ist um

- die konkav geformten Dikontinuitäten in allen in der von dem Artikel diffusierten Energie vorhandenen Wellenlängen abzutasten und im Falle der Anwesenheit einer Diskontinuität in einem Bereich für alle Wellenlängen die telemetrische verarbeitende Schaltungsplatte (43) zu befragen, damit die Resultate des kolorimetrischen Sortierens unberücksichtigt bleiben im Falle, daß dieser Bereich eine natürliche Aushöhlung aufweist;

- den entdeckten Defekt in den Dikontinuitätsbereichen, die keine Aushöhlungen aufweisen, zu quantifizieren;

- Mittel zur Übermittlung der Resultate als drei für die Qualität, die Farbe und die Form des Artikels repräsentative Digitalwerte.

24. Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgende Merkmale umfaßt

- Mittel zur Detektion eines sogenannten Ursprungspunktes der mittels der Rotation des Polygons (24) generierten Leuchtlinie,

- Mittel zur schrittweisen Messung der Zufuhr der Artikel auf dem Förderer,

- wobei die zentrale Bearbeitungseinheit (42-47) programmiert ist, um auf die Rezeption des von den Detektionsmitteln ausgehenden Signals einen Bearbeitungszyklus für jeden Zufuhrschritt eines Artikels auszulösen.

25. Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 11 bis 24, zur Sortierung von Früchten auf einem n Förderlinien umfassenden Förderer (1), dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Beleuchtungsmittel eine einzelne Beleuchtungsquelle (12) umfassen, die einen Strahl ausgibt, welcher in mindestens n Strahlen geteilt ist, die zu jeder Linie mittels Glasfasern (10) geleitet werden.