專利名稱：用于探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷的方法、傳感器單元和機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于探測馬鈴薯中的“糖尖峰(Zuckerspitzen)”缺陷的方法和傳感器單元。此外本發(fā)明涉及用于處理患有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯的機(jī)器。
背景技術(shù)：
借助相機(jī)探測散裝物品和接著對散裝物品進(jìn)行揀選是常用的方法。這樣的用于對馬鈴薯揀選的設(shè)備的實(shí)施方式例如描述在專利US 4，351，437A中。在該公知的設(shè)備中，在輥臺式輸送機(jī)上運(yùn)送馬鈴薯，其中所述馬鈴薯排列成橫排地被引導(dǎo)至檢查區(qū)域，在該檢查區(qū)域中以入射光方法用光照射所述馬鈴薯并且由行圖像相機(jī)檢測被馬鈴薯反射的光。行圖像相機(jī)定期橫向地在每個馬鈴薯排上掃描，并且產(chǎn)生與反射的光相應(yīng)的探測輸出信號。相機(jī)在此觀察到馬鈴薯的相對于暗背景的明亮地被照明的區(qū)域，從而微處理器可以從如此所檢測的圖像中確定馬鈴薯在馬鈴薯排方向上的長度。用于對食物揀選和分析的其它設(shè)備描述在EP 672 468 BI或EPl 332 353 BI中。在此主要對輸送的對象進(jìn)行入射光探測和揀選，其中全自動地檢查輸送的對象，其中光被入射到輸送的對象上并且由相機(jī)捕獲反射的光并進(jìn)行分析。光被實(shí)施為寬帶的或者經(jīng)過濾波的白光，而也實(shí)施為具有確定的、對相應(yīng)的任務(wù)提出相關(guān)的波長的LED光或激光。利用這種技術(shù)例如可以識別對象表面上的雜質(zhì)，但是也可以在物品材料情況下識別一定質(zhì)量差
巳升。新近分光鏡技術(shù)也明顯地進(jìn)入對食物的分析和流線揀選中。例如，借助所謂的“氣味分析器”或“味道分析器”分析完整水果的糖含量。這樣的設(shè)備的實(shí)施方式在專利US7，103, 207中描述或者被構(gòu)造為手持設(shè)備在W099/61898A1中描述。這些方法基于I通道光譜儀工作。在此檢測對象的唯一的測量點(diǎn)或測量斑點(diǎn)的反射特性和/或透射特性并進(jìn)行分析。但是利用這些已知的技術(shù)不能檢測水果和蔬菜的很多缺陷和障礙。尤其是，在文獻(xiàn)中也作為“sugar-ends (糖端)”已知的所謂“糖尖峰”缺陷和馬鈴薯不能被明確地檢測，因?yàn)檫@是在馬鈴薯塊莖中生長的局部障礙。在這些局部生長障礙的情況下，在起源處、尤其是在馬鈴薯塊莖的近端處出現(xiàn)通過各種環(huán)境因素引起的糖積累。容易遭到這些“糖尖峰”缺陷的尤其是長塊莖的馬鈴薯種類，例如經(jīng)常用于制造炸薯?xiàng)l的“褐色布爾班克”和“夏波蒂”種類。該生長障礙具有大的經(jīng)濟(jì)意義，因?yàn)樵诩訜徇^程中具有氨基酸的局部積累的減少的糖形成棕色至黒色的色素，所述色素使得馬鈴薯最終產(chǎn)品在光學(xué)上難看并且因此滯銷?！疤羌夥濉比毕莸闹匾獑栴}是，所述“糖尖峰”缺陷在光學(xué)上不能在未加工的馬鈴薯或馬鈴薯部分處被發(fā)現(xiàn)，而是在廚房中或在加工食物的エ業(yè)中加熱時才出現(xiàn)，并且然后經(jīng)常導(dǎo)致抱怨。本發(fā)明的附加方面是避免在馬鈴薯的烘焙和煎炸時提高的丙烯酰胺形成。尤其是炸薯?xiàng)l近年來弄得聲名狼藉，因?yàn)檎ㄊ項(xiàng)l包含丙烯酰胺、即可以觸發(fā)癌的物質(zhì)。丙烯酰胺在高溫時在對馬鈴薯的烘焙和煎炸情況下形成，其方式是包含在馬鈴薯中的淀粉過熱。食物中的丙烯酰胺的最重要原始物質(zhì)是氨基酸天門冬氨，其尤其是出現(xiàn)在馬鈴薯和谷類中。通過諸如葡萄糖的糖促進(jìn)了丙烯酰胺形成，葡萄糖也就是在具有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯中以增強(qiáng)的程度出現(xiàn)的物質(zhì)。用于提早識別馬鈴薯上的“糖尖峰”缺陷的迄今方法基于在收獲之后或在貨物輸入檢查時加熱馬鈴薯的測試樣本并且此后通過操作人員視覺地檢查。在此如果各個測試樣本展示出“糖尖峰”缺陷，則通常嚴(yán)格地丟棄整批馬鈴薯，這是大的材料損失并且對生產(chǎn)運(yùn)行來說與大的損失相關(guān)聯(lián)。對此替換地，在測試樣本上出現(xiàn)“糖尖峰”缺陷的情況下切掉整批馬鈴薯的所有端部。由此雖然減小了材料損失，但是通過切掉的附加工作步驟引起工作和機(jī)器成本。此外測試樣本的加熱和檢查是耗時的事情，它防止了對馬鈴薯的快速加工。

發(fā)明內(nèi)容
因此值得期望的是，能夠提供用于探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷的方法和傳感器単元，其不僅被應(yīng)用于測試樣本，而且使得可以可靠地檢驗(yàn)全部馬鈴薯，并且這為此還流線地(inline)在馬鈴薯加工線中。此外，值得期望的是，能夠提供用于處理患有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯的機(jī)器，在該機(jī)器處首先可靠地探測具有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯，并且接著或者對患有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯進(jìn)行分揀或者通過切掉患有的部分來處理。本發(fā)明通過提供具有權(quán)利要求1的特征部分特征的用于探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷的方法，具有權(quán)利要求17的特征部分特征的用于探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷的傳感器単元，以及具有權(quán)利要求25的特征部分特征的用于處理患有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯的機(jī)器解決上述任務(wù)。本發(fā)明的有利擴(kuò)展方案在下面的描述中以及從屬權(quán)利要求中說明。本發(fā)明的用于探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷的方法包括:
利用至少ー個光源照射馬鈴薯，
對于每個馬鈴薯上的多個位置點(diǎn)，其中位置點(diǎn)位于馬鈴薯的兩個端部區(qū)域處并且其它位置點(diǎn)位于馬鈴薯的中心區(qū)域中，將在相應(yīng)的位置點(diǎn)處反射的和/或透射的光選擇性地投射到至少ー個光電傳感器上，通過至少一個光電傳感器從接收的光中針對每個位置點(diǎn)記錄光測量信號，并且對這樣地針對每個位置點(diǎn)記錄的光測量信號進(jìn)行中間存儲，
從光測量信號中確定至少ー個分類特征，并且當(dāng)至少ー個分類特征與預(yù)定的“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)時，將馬鈴薯分類為患有“糖尖峰”缺陷。原則上足夠的是，檢測在莖生長的馬鈴薯每個端部區(qū)域處以及在中心區(qū)域中的位置點(diǎn)。但是在實(shí)踐中，在對馬鈴薯進(jìn)行加工的情況下在“糖尖峰”探測的時刻莖已經(jīng)被從馬鈴薯塊莖去除，并且馬鈴薯可以在運(yùn)輸過程中多次旋轉(zhuǎn)，從而對于本發(fā)明的可用的實(shí)施來說規(guī)定，檢測在馬鈴薯的兩個端部區(qū)域中的位置點(diǎn)以及在馬鈴薯的中心區(qū)域中的其它位置點(diǎn)。利用本發(fā)明的方法可以探測未運(yùn)動的、間歇性運(yùn)動的和連續(xù)運(yùn)動的馬鈴薯的“糖尖峰”缺陷。在此所使用的術(shù)語“馬鈴薯”既可以被理解為完整的馬鈴薯，也可以被理解為馬鈴薯塊，尤其是條形或片形地在縱向或橫向方向上被切割的馬鈴薯塊。
如果由位置點(diǎn)反射和/或透射的光順序地投射到至少ー個光電傳感器上，則通過該空間多路復(fù)用方法用唯一的光電傳感器就足夠了。在此，相繼地掃描位置點(diǎn)。由位置點(diǎn)反射的和/或透射的光例如可以借助ニ維可運(yùn)動反射鏡投射到光電傳感器上。如果馬鈴薯沿著輸送方向以定義的輸送速度運(yùn)動并且由位置點(diǎn)反射或透射的光相繼地、在時間上相間隔地投射到同一個光電傳感器上，則在輸送方向上看發(fā)生時間多路復(fù)用方法。為了能夠用ー個光電傳感器掃描任意分布的位置點(diǎn)的所反射的或透射的光，橫向于或傾斜于輸送方向、例如沿著線的局部掃描就足夠了。如果代替單個光電傳感器而分布式地橫向于輸送方向布置多個光電傳感器，則對于由位置點(diǎn)反射或透射的光來說不需要偏轉(zhuǎn)裝置。更確切地說，在輸送方向看去，ー個接ー個的位置點(diǎn)分別被分配給同一個光電傳感器，并且在馬鈴薯的向前運(yùn)動期間以時間多路復(fù)用方法被掃描。根據(jù)用于從光測量信號中確定至少ー個分類特征和在至少ー個分類特征與預(yù)定的“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的情況下將馬鈴薯分類為患有“糖尖峰”缺陷的第一方案，規(guī)定提供至少ー個光電傳感器，其只對窄帶的或經(jīng)過濾波的光源的頻帶內(nèi)的單個波長或波長帶是靈敏的。也可以設(shè)置多個光電傳感器，它們對不同的波長或波長帶是靈敏的。至少ー個光電傳感器的光測量信號是用于所述ー個波長或波長帶或者用于多個彼此相間隔的波長或波長帶的代表性光強(qiáng)度值，其中這些光強(qiáng)度值是分類特征并且“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)被定義為與閾值光強(qiáng)度值的偏差。在確定的波長或波長帶情況下的光強(qiáng)度值可以通過以下方式獲得:
-利用具有所述確定的波長或波長帶的窄帶光井行地或順序地照射馬鈴薯；和/或-通過利用寬帶光來照射馬鈴薯和借助帶通濾波器對在相應(yīng)的位置點(diǎn)處反射的和/或透射的光進(jìn)行濾波，所述帶通濾波器的通過范圍包含所述確定的波長或波長帶；和/或-通過提供在所述確定的波長或波長帶中是靈敏的光電傳感器。在本發(fā)明的更一般的方案中，利用該方案可以實(shí)現(xiàn)針對馬鈴薯上“糖尖峰”缺陷的改善的分類結(jié)果，利用寬帶光源對馬鈴薯進(jìn)行照射。借助至少ー個光電傳感器，對所有位置點(diǎn)記錄由位置點(diǎn)反射和/或透射的光的光譜作為光測量信號。這導(dǎo)致，至少在設(shè)置唯一的光電傳感器的情況下該光電傳感器必須被構(gòu)成為用于分辨該光譜。對此替換地，可以設(shè)置多個光電傳感器，它們對該光譜的不同子頻率范圍是靈敏的。從所確定的光譜或該光譜的n (n=l, 2，...)階導(dǎo)數(shù)中確定至少ー個分類特征。在本發(fā)明的優(yōu)選的、因?yàn)榉浅＞_的實(shí)施方式中，通過將光譜分裂為多個光譜分量記錄由位置點(diǎn)反射和/或透射的相應(yīng)光，并且每一個光譜分量被輻射到裝配有多個像點(diǎn)的光電傳感器的、分配給該光譜分量的光敏像點(diǎn)上。像點(diǎn)可以被布置在一條線中(線傳感器)，其中順序地(以多路復(fù)用方法)對于每個位置點(diǎn)將由相應(yīng)位置點(diǎn)反射或透射的光在光譜上分裂，并且投射到線傳感器的所有像點(diǎn)上。這樣地順序地對于每個位置點(diǎn)記錄的光譜光測量信號被中間存儲為ニ維圖像，其第一維代表位置點(diǎn)，而其第二維代表輻射的光譜分量。替換線傳感器，ニ維地布置光電傳感器的像點(diǎn)(面?zhèn)鞲衅?，其中第一維代表位置點(diǎn)，并且第二維代表光的光譜分量?，F(xiàn)在，通過將由相應(yīng)的位置點(diǎn)反射或透射的光分裂成其光譜分量并進(jìn)行中間存儲，使得可以從位置點(diǎn)的相應(yīng)光譜或相應(yīng)光譜的n階導(dǎo)數(shù)中確定至少ー個分類特征。對分類特征的該確定包括通過形成相應(yīng)位置點(diǎn)的光譜光測量信號與一系列波長的參考光譜的光譜值之間的差，或者通過形成相應(yīng)位置點(diǎn)的光譜光測量信號的n階導(dǎo)數(shù)與一系列波長的參考光譜的n階導(dǎo)數(shù)之間的差，計算相應(yīng)位置點(diǎn)的差變化曲線，其中從這樣確定的差變化曲線中確定分類特征。在本發(fā)明的另ー個實(shí)施方式中一其中從如在前面方案中描述那樣確定的差變化曲線中確定分類特征，從差變化曲線中推導(dǎo)出的分類特征是相應(yīng)差變化曲線在波長上的強(qiáng)度變化曲線。在這種情況下，從超出或低于所定義的波長或波長帶處的強(qiáng)度極限值中選擇分類標(biāo)準(zhǔn)，必要時在形成波長帶內(nèi)的強(qiáng)度值的平均值的條件下。作為替換的或附加的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以定義強(qiáng)度值存在于定義的波長或波長帶處的定義的強(qiáng)度值范圍之內(nèi)或之外，必要時在形成波長帶內(nèi)的強(qiáng)度值的平均值的條件下。作為另外的替換的或附加的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以定義強(qiáng)度變化曲線的至少ー個分段與預(yù)先定義的模式的相似度。在本發(fā)明的另ー個實(shí)施方式中一其中從如上所述確定的差變化曲線中確定分類特征，從差變化曲線中推導(dǎo)出的分類特征是相應(yīng)的差變化曲線的第一或第二微商的變化曲線。在這種情況下，從超出或低于所定義的波長或波長帶處的微商的極限值中選擇分類標(biāo)準(zhǔn)，必要時在形成波長帶內(nèi)的微商值的平均值的條件下。作為替換的或附加的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以定義微商值存在于定義的波長或波長帶處的定義的微商值范圍之內(nèi)或之外，必要時在形成波長帶內(nèi)的微商值的平均值的條件下。作為另外的替換的或附加的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以定義微商變化曲線的至少ー個分段與預(yù)先定義的模式的相似度。要指出，在本發(fā)明的實(shí)際的計算機(jī)技術(shù)實(shí)施中大多數(shù)不計算微商本身，而是近似地執(zhí)行差商的計算。但是為了本發(fā)明的目的，這等效于微商計算。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，從差變化曲線中推導(dǎo)出的分類特征是從將差變化曲線至少逐段地變換成可見的波長范圍來獲得的，由此獲得偽彩色圖像。優(yōu)選地，將差變化曲線的至少3個分段變換為可見的波長范圍。分類標(biāo)準(zhǔn)在該實(shí)施方式中是顏色或顏色范圍或顏色過渡在偽彩色圖像中的位置分辨的出現(xiàn)和/或缺乏，其中不僅采用特定顔色，而且采用稱為“顏色云”的顔色范圍、相似的顔色等。該實(shí)施方式提供了多個優(yōu)點(diǎn)。該實(shí)施方式使得可以通過操作人員可視地檢查，例如作為監(jiān)控裝置或在用于探測具有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯的設(shè)備的初始設(shè)立時。此外該實(shí)施方式使得還可以用所建立的數(shù)字圖像處理裝置進(jìn)ー步處理經(jīng)過變換的波長范圍，這借助于軟件顯著簡化了實(shí)施，因?yàn)椴糠值乜梢詣佑脴?biāo)準(zhǔn)例程。最后，差變化曲線向可見波長范圍中的至少逐段的變換也可以均衡待檢驗(yàn)的馬鈴薯的異質(zhì)性，這尤其是在通過操作人員可視地檢查時是有利的。在本發(fā)明的另ー個特別有利的實(shí)施方式中，將參考光譜計算為來自至少ー個馬鈴薯的位置點(diǎn)的光譜圖像數(shù)據(jù)、優(yōu)選來自被分配給ー個或多個馬鈴薯的中心區(qū)域的位置點(diǎn)的光譜圖像數(shù)據(jù)的平均光譜。由此實(shí)現(xiàn)了非?？煽康膮⒖脊庾V，而為此無需耗費(fèi)的校準(zhǔn)或調(diào)整工作，或者無需操作人員的特殊技能。這極大筒化了其中實(shí)施了本發(fā)明的設(shè)備在エ業(yè)中的安裝和運(yùn)行。在剛剛所述的用于計算參考光譜的方法的改進(jìn)方案中規(guī)定，參考光譜被計算或更新為來自ー個或多個在“糖尖峰”缺陷方面待研究的馬鈴薯的位置點(diǎn)的光譜圖像數(shù)據(jù)的位置上和/或時間上平均的光譜，可選地在馬鈴薯沿著輸送方向運(yùn)動期間。該實(shí)施方式允許直接從待檢驗(yàn)的馬鈴薯物品中確定參考光譜，其中該參考光譜可以連續(xù)地或者以確定的時間間隔或例如手動地在質(zhì)量安全檢驗(yàn)過程中得到更新。又在本發(fā)明的另ー個實(shí)施方式中，從位置點(diǎn)的相應(yīng)光譜或相應(yīng)光譜的n階導(dǎo)數(shù)中確定至少ー個分類特征包括計算內(nèi)容物質(zhì)的濃度，所述內(nèi)容物質(zhì)例如是葡萄糖、淀粉、固體，和/或從相應(yīng)位置點(diǎn)的光譜或光譜的n階導(dǎo)數(shù)中檢測玻璃狀態(tài)。分類特征從所確定的內(nèi)容物質(zhì)濃度值或其組合，例如葡萄糖與淀粉的比例，和/或玻璃狀態(tài)中選擇。因此在該實(shí)施方式中，執(zhí)行“糖尖峰”缺陷的探測，其方式是從光譜或光譜導(dǎo)數(shù)中分析確定的內(nèi)容物質(zhì)或玻璃狀態(tài)(光學(xué)特征)，并且接著從內(nèi)容物質(zhì)或玻璃狀態(tài)中推斷“糖尖峰”缺陷的可能存在。在以上段落中闡述的方法的改進(jìn)方案中，從至少ー個位置點(diǎn)的光譜或光譜的n階導(dǎo)數(shù)中確定諸如葡萄糖、淀粉、固體的內(nèi)容物質(zhì)的參考濃度和/或玻璃狀態(tài)(Glasigkeit)，其中位置點(diǎn)優(yōu)選位于馬鈴薯的中心區(qū)域中?？蛇x地，多個位置點(diǎn)在形成其光譜或光譜的n階導(dǎo)數(shù)的平均值的條件下被采用。在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，所確定的內(nèi)容物質(zhì)的參考濃度值或其組合，例如葡萄糖與淀粉的比例，和/或參考玻璃狀態(tài)與內(nèi)容物質(zhì)的濃度或其組合和/或位于馬鈴薯的端部區(qū)域處的位置點(diǎn)處的玻璃狀態(tài)的偏差代表“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)。通過可自動化地確定內(nèi)容物質(zhì)的參考濃度和/或參考玻璃狀態(tài)，避免了用以獲得這些參考值的耗費(fèi)的校準(zhǔn)或調(diào)整工作。也不需要操作人員的特殊技能。另ー個重大優(yōu)點(diǎn)是，對所提到的參考值的確定可以在線地、在不中斷其中實(shí)施本發(fā)明的設(shè)備的運(yùn)行的情況下進(jìn)行。本發(fā)明還通過提供用于探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷的傳感器單元來解決開頭所提出的任務(wù)，該傳感器單元包括:
-至少ー個用于照射馬鈴薯的光源，
-至少ー個光電傳感器，
-光學(xué)裝置，利用該光學(xué)裝置將在每個馬鈴薯上的位置點(diǎn)處反射和/或透射的光選擇性地投射到至少ー個光電傳感器上，
-其中至少ー個光電傳感器從所接收的光中針對每個位置點(diǎn)生成光測量信號，
-中間存儲器，利用該中間存儲器針對每個位置點(diǎn)存儲由至少ー個光電傳感器生成的光測量信號，
其特征在干，
計算裝置，其執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至16之一的用于探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷的方法，其中當(dāng)至少ー個分類特征與預(yù)定的糖尖峰標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)時，該計算裝置將馬鈴薯分類為患有“糖尖峰”缺陷的并且發(fā)出“糖尖峰”信號。已經(jīng)表明，如果至少ー個光源輻射出在至少ー個位于350與2500nm之間的波長范圍內(nèi)的光，則對馬鈴薯中“糖尖峰”缺陷的探測提供特別可靠的結(jié)果。在該波長范圍內(nèi)，優(yōu)選1000-1700nm (所謂的NIR范圍)和/或350_1000nm (所謂的VISNIR范圍)和/或直至2500nm (所謂的SWIR范圍)的子波長范圍。所提到的這些子波長范圍可以利用以下類型的光電傳感器來檢測:硅傳感器用于350至IOOOnm的波長，神化銦鎵傳感器用于900至1700nm的波長，碲化汞鎘(MCT)傳感器用于800至2500nm的波長。為了連續(xù)探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷規(guī)定，給傳感器単元裝配輸送裝置，在該輸送裝置上使馬鈴薯沿著輸送方向以定義的輸送速度運(yùn)動。為了檢測由不同的位置點(diǎn)反射或透射的光，馬鈴薯的輸送是時間多路復(fù)用。這意味著，僅必須橫向于輸送方向地對由不同的位置點(diǎn)反射或透射的光進(jìn)行位置上的檢測，而在輸送方向上ー個接ー個的位置點(diǎn)通過由輸送速度預(yù)定的時間多路復(fù)用來處理。為了減少光電傳感器的數(shù)量(在極端情況下減小到僅ー個光電傳感器)，在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，光學(xué)裝置包括可運(yùn)動的光偏轉(zhuǎn)裝置，利用該光偏轉(zhuǎn)裝置將由位置點(diǎn)反射和/或透射的光順序地投射到至少ー個光電傳感器上。但是在可以較快速探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷的替換實(shí)施方式中，設(shè)置多個光電傳感器。為了確保由至少ー個光電傳感器接收的、由位置點(diǎn)反射或透射的光位于適合該光電傳感器的波長范圍內(nèi)，由此改善測量的質(zhì)量，在本發(fā)明的一種改進(jìn)方案中規(guī)定，光學(xué)裝置包括帶通濾波器或攝譜儀。 為了能對馬鈴薯是否存在“糖尖峰”缺陷進(jìn)行快速在線檢查，并且為了另外實(shí)現(xiàn)傳感器單元的緊湊的結(jié)構(gòu)大小，適宜的是使用具有多個光敏像點(diǎn)的光電傳感器，其中可選地ニ維地布置光電傳感器的像點(diǎn)，其中第一維代表位置點(diǎn)，并且第二維代表光的光譜分量。本發(fā)明還包括用于處理患有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯的機(jī)器。該機(jī)器包括用于沿著輸送方向以定義的輸送速度連續(xù)輸送馬鈴薯的輸送裝置，用于馬鈴薯的處理裝置，以及如上所述那樣實(shí)施的本發(fā)明的傳感器単元，其中由傳感器單元發(fā)出的“糖尖峰”信號操控處理裝置。在第一實(shí)施方式中，處理裝置包括馬鈴薯分揀裝置，其在存在“糖尖峰”信號的情況下分揀分配給該信號的馬鈴薯。在本發(fā)明的另ー個實(shí)施方式中，處理裝置包括用于從患有“糖尖峰”缺陷的整個馬鈴薯或縱向切開的馬鈴薯塊切掉端部的切割裝置。


現(xiàn)在參照附圖借助實(shí)施例更詳細(xì)闡述本發(fā)明。圖1示意性地以側(cè)視圖示出用于處理患有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯的機(jī)器。圖2示意性地以俯視圖示出根據(jù)圖1的機(jī)器。圖3示出在本發(fā)明的傳感器単元中使用的光學(xué)裝置的示意圖。圖4示出對于多個不同波長和位置分辨的像點(diǎn)靈敏的光電傳感器的示意性俯視圖。圖5示出具有示范性位置點(diǎn)的馬鈴薯的示意圖。圖6關(guān)于馬鈴薯的位置點(diǎn)處光譜光測量信號的波長示出光強(qiáng)度的圖表。圖7關(guān)于馬鈴薯的位置點(diǎn)處的光譜光測量信號與參考光譜的差變化曲線的波長不出光強(qiáng)度的圖表。圖8示出在圖7中所示的光譜光測量信號的差變化曲線的I階導(dǎo)數(shù)的圖表。圖9示出用數(shù)字相機(jī)記錄的(經(jīng)過剝皮的)馬鈴薯的圖像。圖10示出圖9的馬鈴薯的圖像，所述圖像是根據(jù)本發(fā)明方法的實(shí)施(內(nèi)容物質(zhì)ー葡萄糖)而算出的。圖11示出圖5的馬鈴薯的圖像，該圖像是根據(jù)本發(fā)明的方法基于光譜差變化曲線作為偽彩色圖像而算出的。
具體實(shí)施例方式在圖1和2中示意性地以側(cè)視圖或以俯視圖示出用于探測和處理患有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯K的本發(fā)明機(jī)器I。機(jī)器I包括用于沿著輸送方向F連續(xù)或非連續(xù)地輸送馬鈴薯K的輸送裝置2。在連續(xù)輸送的情況下，該輸送以定義的輸送速度V進(jìn)行。輸送裝置2例如可以構(gòu)成為輸送帯、輥式輸送機(jī)、滑道等。機(jī)器I還包括用于馬鈴薯K的處理裝置3。該處理裝置3包括馬鈴薯分揀裝置5和/或用于切掉患有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯的端部的切割裝置4。在圖1和2中示意性地用夾鉗5a示出馬鈴薯分揀裝置5。但是不言而喻，還可以使用其它裝置，如拋料裝置(例如基于氣壓或彈簧)或轉(zhuǎn)向裝置或升降門等來代替夾鉗。切割裝置4用截切機(jī)式的刀具4a示出，但是也可以使用技術(shù)人員已知的其它刀具。機(jī)器I的核心元件是一般地用附圖標(biāo)記10表示的、用于探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷的傳感器単元，下面將詳細(xì)描述所述傳感器単元。當(dāng)傳感器単元10探測到患有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯時，該傳感器單元10生成“糖尖峰”信號6，7，該信號被傳輸?shù)教幚硌b置3并且觸發(fā)對馬鈴薯K的相應(yīng)處理。該處理包括通過馬鈴薯分揀裝置5對馬鈴薯K進(jìn)行分揀或者切去馬鈴薯K的患有“糖尖峰”缺陷的部分。指出的是，在此使用的術(shù)語“馬鈴薯K”既可以被理解為完整的馬鈴薯，也可以被理解為馬鈴薯塊，尤其是條形或片形地在縱向或橫向方向上被切割的馬鈴薯塊。由干“糖尖峰”缺陷僅出現(xiàn)在馬鈴薯塊莖的端部區(qū)域處，因此對于橫向切割的馬鈴薯塊來說一般僅借助馬鈴薯分揀裝置5進(jìn)行分揀是有意義的。用于探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷的傳感器単元10包括用于照射馬鈴薯K的一個或多個光源11，至少ー個光電傳感器12，光學(xué)裝置13，利用光學(xué)裝置13將在每個馬鈴薯K上的位置點(diǎn)P1-P4處反射和/或透射的光LP1-LP4選擇性地投射到至少ー個光電傳感器12上。至少ー個光電傳感器12從接收的光LP1-LP4中為每個位置點(diǎn)P1-P4生成光測量信號LM1-LM4，并且將這些光測量信號通過計算裝置14傳輸?shù)街虚g存儲器15，在該中間存儲器中為每個位置點(diǎn)P1-P4存儲光測量信號LM1-LM4。計算裝置14通過存放在程序存儲器16中的程序代碼控制，以執(zhí)行用于探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷的方法。在下面詳細(xì)闡述的該方法中，如果至少ー個分類特征與預(yù)定的“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)，則從光測量信號LM1-LM4中，可選地在先前執(zhí)行用于將光測量信號LM1-LM4處理為可較快速處理的和/或有較小的誤差率的形式的預(yù)處理的條件下，將馬鈴薯分類為患有“糖尖峰”缺陷；在這種情況下將“糖尖峰”信號6，7發(fā)出到處理裝置3。已經(jīng)表明，如果評估位于在350與2500nm之間的波長范圍內(nèi)的光測量信號LM1-LM4，則可以非?？煽康靥綔y到馬鈴薯K患有“糖尖峰”缺陷，其中在該波長范圍內(nèi)可以評估ー個或多個特定的波長或波長帶。為了減小計算耗費(fèi)并且將干擾光的影響最小化，適宜的是保持在所提到的波長范圍內(nèi)通過至少ー個光源11照明，并且也將光電傳感器12的靈敏度與之協(xié)調(diào)。這可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)，即應(yīng)用一個或多個窄帶光源11 (發(fā)光二極管，激光器等)，或者使用具有前置濾波器17的寬帶光源11，所述前置濾波器僅使在位于350與2500nm之間的波長范圍中或其子波長范圍中的光通過。作為光電傳感器12，可以采用多個光電傳感器，它們分別對不同的子波長范圍是靈敏的。這樣的子波長范圍例如是900-1700nm (NIR)和/或 350_1000nm (VISNIR)和 / 或直至 2500nm (SffIR)的子波長范圍。適合這些子波長范圍的光電傳感器12例如是具有350-1000nm的主靈敏度的硅傳感器，具有900-1700nm的主靈敏度的神化銦鎵傳感器，和具有800_2500nm的主靈敏度的碲化汞鎘(MCT)傳感器。要提到的是，在所示出的實(shí)施例中光源11和光電傳感器12布置在馬鈴薯K的同ー側(cè)上，從而由位置點(diǎn)P1-P4反射的光LP1-LP4到達(dá)光電傳感器12。如果光源11被放置在輸送裝置2的下方，則由位置點(diǎn)P1-P4透射的光到達(dá)光電傳感器12。在后ー種布置的情況下，輸送裝置2或者可以用透光元件構(gòu)建，或者可以彼此相間隔地設(shè)置諸如輸送帶元件或輥的元件，使得光可以透過，或者可以在使用滑道的情況下裝入空隙，或者可以在輸送段的端部處“在自由情況下”測量。光學(xué)裝置13的任務(wù)是以合適的方式將由位置點(diǎn)P1-P4反射或透射的光LP1-LP4引導(dǎo)至至少ー個光電傳感器12上。如圖3中示意性所示，光學(xué)裝置13為此目的一般包括至少ー個光學(xué)透鏡18，以及可選地至少ー個帶通濾波器19和/或光偏轉(zhuǎn)裝置20，例如可沿著ー個或兩個軸偏轉(zhuǎn)的反射鏡。如果光偏轉(zhuǎn)裝置20只能在ー個軸中偏轉(zhuǎn)，則光學(xué)裝置13被定向?yàn)?，使得光掃描橫向于輸送方向F地進(jìn)行(所謂的空間多路復(fù)用)。如果還考慮馬鈴薯K在輸送方向F上以輸送速度V運(yùn)動(所謂的時間多路復(fù)用)，則可以實(shí)現(xiàn)順序的ニ維掃描，其中用唯一的光電傳感器12就能足夠了(組合的時間和空間多路復(fù)用)。但是為了更高的處理速度，設(shè)置多個光電傳感器12是有意義的，所述多個光電傳感器并行工作，其中光電傳感器對不同的波長范圍是靈敏的，和/或覆蓋不同的位置點(diǎn)P1-P4。如果多個光電傳感器12橫向于輸送方向F分布式地布置(行傳感器),則從輸送方向F上看ー個接ー個的位置點(diǎn)分別被分配給同一個光電傳感器。為了提高的波長分辨率，光學(xué)裝置13還可以包括攝譜儀21。在圖4中示意性地以俯視圖示出優(yōu)選ニ維的光電傳感器12，其在矩形布置中具有多個光敏像點(diǎn)Bxy。行1-m代表位置分辨的位置點(diǎn)，列1-n代表到達(dá)光電傳感器的光的不同光譜分量。在借助光偏轉(zhuǎn)裝置20可與空間多路復(fù)用組合的該光電傳感器的簡化形式中，選擇現(xiàn)有的或所使用的列的數(shù)量n等于I。圖5示出在馬鈴薯K上的4個示范性位置點(diǎn)P1-P4。位置點(diǎn)Pl和P2位于馬鈴薯的近端，莖(未示出)從該近端生長。P3是靠近中心的位置點(diǎn)，并且P4是處于馬鈴薯的遠(yuǎn)端的位置點(diǎn)。在通過來自光源11的光照射時由位置點(diǎn)P1-P4反射的光LP1-LP4在圖6的波長/強(qiáng)度圖表中以在1000至1700nm的波長范圍內(nèi)的光譜分辨率示出。在通過在圖4中所示的、使得可以針對每個位置點(diǎn)分解所接收的光的ニ維光電傳感器檢測光LPl-LP的情況下，由位置點(diǎn)P1-P4反射的光LP1-LP4的強(qiáng)度基本上與由光電傳感器針對每個位置點(diǎn)P1-P4所生成的光測量信號LM1-LM4相應(yīng)，正如在中間存儲器15中存儲以用于進(jìn)ー步處理的光測量信號。但是如果使用僅對子波長TWl (例如在1200nm處)靈敏的光電傳感器12，則這樣的光電傳感器12為從每個位置點(diǎn)P1-P4接收的光LP1-LP4僅分別提供一個強(qiáng)度值作為光測量信號LM1’ -LM4’。如果使用僅對子波長帶TWBl(例如在1300與1400nm之間)靈敏的光電傳感器12，則這樣的光電傳感器12為從每個位置點(diǎn)P1-P4接收的光LP1-LP4僅分別提供ー個平均強(qiáng)度值作為光測量信號LM1’ ’ -LM4’ ’。如從圖6的圖表中可看出的，由位置點(diǎn)P1-P4反射的光LP1-LP4的信號形狀彼此類似，但是在信號高度方面彼此有偏差，并且彼此部分相交。對下面的闡述預(yù)期的，要提到的是，所述馬鈴薯是具有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯。該缺陷的探測在使用僅對1200nm的子波長TWl靈敏的光電傳感器12的情況下通過將通過光強(qiáng)度值代表的光測量信號LM1’ -LM4’與例如1500相對光強(qiáng)度単位的第一閾值光強(qiáng)度值Tl進(jìn)行比較來進(jìn)行，所述光測量信號在該情況下是分類特征。偏差，更確切地說是光強(qiáng)度值低于該閾值光強(qiáng)度值Tl被定義為“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)。如從圖6的圖表中可看出的，除了光測量信號LM3’之外，所有其它光測量信號LM1’，LM2’，LM4’都低于閾值光強(qiáng)度值Tl，由此得出馬鈴薯K具有“糖尖峰”缺陷。但是，實(shí)際上只有圍繞位置點(diǎn)Pl (確定無疑的)以及位置點(diǎn)P2 (可能的)的馬鈴薯區(qū)域患有“糖尖峰”缺陷，而在位置點(diǎn)P4處探測到“糖尖峰”缺陷是錯誤解釋，其例如可能在不利的照明狀況和僅僅考慮絕對光強(qiáng)度值的情況下出現(xiàn)。在使用對1300與1400nm之間的子波長帶TffBl靈敏的光電傳感器12的情況下也得到相同的結(jié)果。這里，在與例如1000相對光強(qiáng)度単位的第二閾值光強(qiáng)度值T2進(jìn)行比較的情況下，位置點(diǎn)Pl，P2，P4的光測量信號LM1’’，LM2’ ’，LM4’ ’的平均強(qiáng)度值也位于第二閾值光強(qiáng)度值T2之下，并且只有位置點(diǎn)P3的光測量信號LM3’ ’或其平均強(qiáng)度值位于第二閾值光強(qiáng)度值T2之上。為了提高測量安全性，例如可以將1050nm處的亮度采用為“參考亮度”，測量結(jié)果涉及該參考亮度。由此可以消除照明效應(yīng)。同樣，對下面的闡述預(yù)期地就此要提到的是，在處理開始時或者也在運(yùn)行進(jìn)行中可以從光LP1-LP4中或從借助光譜分辨的光電傳感器12生成的光測量信號LM1-LM4中獲得參考光譜。例如或者通過將靠近中心的位置點(diǎn)P3的光測量信號LM3用作參考光譜，或者通過從多個或所有位置點(diǎn)P1-P4的光測量信號LM1-LM4中通過形成平均值來確定參考光譜，或者根據(jù)下面進(jìn)ー步描述的更準(zhǔn)確的方法之一。如從圖6的圖表中可看出的，光測量信號LM1’ -LM4’或LM1’ ’ -LM4’ ’的光強(qiáng)度值相對近地放在一起。這在將它們用作分類特征并且在“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)被定義為與閾值光強(qiáng)度值的偏差的情況下，偶爾導(dǎo)致不期望地高的探測誤差率。如果馬鈴薯的照射利用寬帶光進(jìn)行并且由位置點(diǎn)P1-P4反射和/或透射的光LP1-LP4的光譜被確定為光測量信號LM1-LM4，例如用圖4中所示的光電傳感器12可能實(shí)現(xiàn)的，則該誤差率可以明顯降低。從信號變化曲線，也就是光測量信號LM1-LM4的光譜中可以利用曲線討論裝置來設(shè)定有效的分類特征和“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)，例如在確定的波長情況下的升高或彎曲。如果形成光譜、即光測量信號LM1-LM4的n (n=l, 2,...)階導(dǎo)數(shù)并且將曲線討論裝置作為分類特征和“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)來應(yīng)用于該導(dǎo)數(shù)，則可以獲得可評估的信號的有效性的進(jìn)ー步升高。也即通過形成導(dǎo)數(shù)，曲線走向的方向改變的程度升高，由此生成可從中更好地表征糖的程度的信息。要提到的是，光譜光測量信號LM1-LM4在其處理之前還可以經(jīng)受預(yù)處理。對光譜的預(yù)處理包含功能:
籲強(qiáng)度均衡 缺陷像素處理 籲噪聲抑制 局部校正
導(dǎo)數(shù)(I階和2階導(dǎo)數(shù))
標(biāo)準(zhǔn)化
平滑。在探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷的另ー個變型方案中，從位置點(diǎn)P1-P4的相應(yīng)光譜或相應(yīng)光譜的n階導(dǎo)數(shù)中確定分類特征，其方式是，如在圖7的圖表中所示，通過形成在相應(yīng)位置點(diǎn)的光譜光測量信號與一系列波長的參考光譜的光譜值之間的差來形成針對相應(yīng)位置點(diǎn)？144的差變化曲線0( 1)，D(P2), D(P3), D (P4)，或者其方式是，形成在相應(yīng)位置點(diǎn)的光譜光測量信號的n階導(dǎo)數(shù)與一系列波長的參考光譜的n階導(dǎo)數(shù)之間的差。分類特征從這樣確定的差變化曲線中確定，其方式是例如定義第三閾值光強(qiáng)度值T3，并且將“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)定義為在例如1150與1300nm之間的波長范圍內(nèi)、或者特別在諸如1150nm處的唯一的波長時低于閾值光強(qiáng)度值T3。如從圖7的圖表中看出的，相應(yīng)位置點(diǎn)P1-P4的差變化曲線D(P1)，D(P2), D(P3), D(P4)劇烈彼此不同，并且毫無疑問:與靠近中心的位置點(diǎn)P3的差變化曲線D(P3)相比，位置點(diǎn)Pl的差變化曲線D(Pl)指出“糖尖峰”缺陷。下面將差變化曲線稱為差光譜。有意義地，這也指的是I階和2階導(dǎo)數(shù)的差變化曲線。定義:
被減數(shù)光譜:(位置點(diǎn)的)當(dāng)前所測量的光譜 減數(shù)光譜:(存放在存儲器中的)參考光譜。首先計算與減數(shù)光譜(r)的差光譜(Ar):
權(quán)利要求
1.用于探測馬鈴薯(K)中的“糖尖峰”缺陷的方法，包括: 利用至少ー個光源(11)照射馬鈴薯(K)， 對于每個馬鈴薯(K)上的多個位置點(diǎn)(P1-P4)，其中位置點(diǎn)(Pl，P2, P4)位于馬鈴薯(K)的兩個端部區(qū)域處并且其它位置點(diǎn)(P3)位于馬鈴薯(K)的中心區(qū)域中，將在相應(yīng)的位置點(diǎn)(P1-P4)處反射的和/或透射的光(LP1-LP4)選擇性地投射到至少ー個光電傳感器(12)上，通過至少一個光電傳感器(12)從接收的光(LP1-LP4)中針對每個位置點(diǎn)(P1-P4)記錄光測量信號(LM1-LM4)，并且對這樣地針對每個位置點(diǎn)(P1-P4)記錄的光測量信號(LM1-LM4)進(jìn)行中間存儲， 其特征在干， 從光測量信號(LM1-LM4)中確定至少ー個分類特征，并且 當(dāng)至少ー個分類特征與預(yù)定的“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)時，將馬鈴薯(K)分類為患有“糖尖峰”缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，將由位置點(diǎn)(P1-P4)反射和/或透射的光(LP1-LP4)順序地投射到至少ー個光電傳感器(12)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在干，馬鈴薯(K)沿著輸送方向(F)以定義的輸送速度(V)運(yùn)動并且由位置點(diǎn)(P1-P4)反射或透射的光(LP1-LP4)相繼地、在時間上相間隔地投射到同一個光電傳感器(12)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法,其特征在于,分布式地橫向于輸送方向(F)布置多個光電傳感器(12),其中在輸送方向上看,ー個接ー個的位置點(diǎn)(P1-P4)分別被分配給同一個光電傳感器(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的方法,其特征在于,光測量信號(LM1-LM4)包含用于ー個波長(TWl)或波長帶(TWBl)，或者用于多個彼此相間隔的波長或波長帶的光強(qiáng)度值，其中這些光強(qiáng)度值是分類特征并且“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)被定義為與閾值光強(qiáng)度值(Tl，T2)的偏差。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，在確定的波長(TWl)或波長帶(TWBl)情況下光強(qiáng)度值通過以下方式獲得:利用具有所述確定的波長(TWl)或波長帶(TWBl)的窄帶光井行地或順序地照射馬鈴薯(K);和/或利用寬帶光來照射馬鈴薯(K)和利用帶通濾波器(19)對在相應(yīng)的位置點(diǎn)(P1-P4)處反射的和/或透射的光進(jìn)行濾波，所述帶通濾波器的通過范圍包含所述確定的波長或波長帶；和/或提供在所述確定的波長或波長帶中是靈敏的光電傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征在于，利用寬帶光對馬鈴薯(K)進(jìn)行照射，借助至少ー個光電傳感器(12)記錄由位置點(diǎn)(P1-P4)反射和/或透射的光(LP1-LP4)的光譜作為光測量信號(LM1-LM4)，并且從所述光譜或所述光譜的n (n=l, 2,...)階導(dǎo)數(shù)中確定至少ー個分類特征。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，通過將光譜分裂成多個光譜分量來記錄由位置點(diǎn)反射和/或透射的相應(yīng)光，并且將每ー個光譜分量輻射到裝配有多個像點(diǎn)的光電傳感器(12)的、分配給該光譜分量的光敏像點(diǎn)(Bxy)上，其中可選地ニ維地布置光電傳感器的像點(diǎn)(Bxy)，其中第一維代表位置點(diǎn)，并且第二維代表光的光譜分量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，從位置點(diǎn)的相應(yīng)光譜或相應(yīng)光譜的n階導(dǎo)數(shù)中確定至少ー個分類特征包括:通過形成相應(yīng)位置點(diǎn)(P1-P4)的光譜光測量信號(LM1-LM4)與一系列波長的參考光譜的光譜值之間的差，或者通過形成相應(yīng)位置點(diǎn)(P1-P4)的光譜光測量信號(LM1-LM4)的n階導(dǎo)數(shù)與一系列波長的參考光譜的n階導(dǎo)數(shù)之間的差，計算相應(yīng)位置點(diǎn)(P1-P4)的差變化曲線，并且從這樣確定的差變化曲線(D(P1)-D(P4))中確定分類特征。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在干，從差變化曲線中推導(dǎo)出的分類特征是相應(yīng)差變化曲線在波長上的強(qiáng)度變化曲線并且從超出或低于定義的波長或波長帶處的強(qiáng)度極限值中選擇分類標(biāo)準(zhǔn)，必要時在形成波長帶內(nèi)的強(qiáng)度值的平均值的條件下，和/或強(qiáng)度值存在于定義的波長或波長帶處的定義的強(qiáng)度值范圍之內(nèi)或之外，必要時在形成波長帶內(nèi)的強(qiáng)度值的平均值的條件下，和/或強(qiáng)度變化曲線的至少ー個分段與預(yù)先定義的模式的相似度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的方法，其特征在干，從差變化曲線中推導(dǎo)出的分類特征是相應(yīng)差變化曲線的第一或第二微商的變化曲線并且從超出或低于定義的波長或波長帶處的微商的極限值中選擇分類標(biāo)準(zhǔn)，必要時在形成波長帶內(nèi)的微商值的平均值的條件下，和/或微商值存在于定義的波長或波長帶處的定義的微商值范圍之內(nèi)或之外，必要時在形成波長帶內(nèi)的微商值的平均值的條件下，和/或微商變化曲線的至少ー個分段與預(yù)先定義的模式的相似度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11之一的方法，其特征在干，從差變化曲線中推導(dǎo)出的分類特征從差變化曲線至少逐段地變換成可見的波長范圍來獲得，由此獲得偽彩色圖像，其中優(yōu)選地，將差變化曲線的至少3個分段變換為可見的波長范圍，并且分類標(biāo)準(zhǔn)是顏色或顏色范圍或顏色過渡在偽彩色圖像中的位置分辨的出現(xiàn)和/或缺乏。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12之一的方法，其特征在于，將參考光譜計算為來自至少ー個馬鈴薯(K)的位置點(diǎn)(P1-P4)的光譜圖像數(shù)據(jù)、優(yōu)選來自被分配給ー個或多個馬鈴薯(K)的中心區(qū)域的位置點(diǎn)(P1-P4)的光譜圖像數(shù)據(jù)的平均光譜。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于，參考光譜被計算或更新為來自ー個或多個在“糖尖峰”缺陷方面待研究的馬鈴薯(K)的位置點(diǎn)(P1-P4)的光譜圖像數(shù)據(jù)的位置上和/或時間上平均的光譜，可選地在馬鈴薯(K)沿著輸送方向運(yùn)動期間。
15.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，從位置點(diǎn)(P1-P4)的相應(yīng)光譜或相應(yīng)光譜的n階導(dǎo)數(shù)中確定至少ー個分類特征包括計算諸如葡萄糖、淀粉、固體的內(nèi)容物質(zhì)的濃度，和/或從相應(yīng)位置點(diǎn)的光譜或光譜的n階導(dǎo)數(shù)中檢測玻璃狀態(tài)，并且分類特征從所確定的內(nèi)容物質(zhì)濃度值或其組合，例如葡萄糖與淀粉的比例，和/或玻璃狀態(tài)中選擇。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，從至少ー個位置點(diǎn)(P1-P4)的光譜或光譜的n階導(dǎo)數(shù)中確定諸如葡萄糖、淀粉、固體的內(nèi)容物質(zhì)的參考濃度，和/或玻璃狀態(tài)，其中位置點(diǎn)(P1-P4)優(yōu)選位于馬鈴薯的中心區(qū)域中，其中可選地多個位置點(diǎn)(P1-P4)在形成其光譜或光譜的n階導(dǎo)數(shù)的平均值的條件下被采用，并且內(nèi)容物質(zhì)的所確定的參考濃度值或其組合，例如葡萄糖與淀粉的比例，和/或參考玻璃狀態(tài)與內(nèi)容物質(zhì)的濃度或其組合和/或位于馬鈴薯的端部區(qū)域處的位置點(diǎn)(P1-P4)處的玻璃狀態(tài)的偏差表示“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)。
17.用于探測馬鈴薯(K)中的“糖尖峰”缺陷的傳感器単元(10)，該傳感器単元包括: -至少ー個用于照射馬鈴薯(K)的光源(11)， -至少ー個光電傳感器(12)，-光學(xué)裝置(13)，利用該光學(xué)裝置將在每個馬鈴薯(K)上的位置點(diǎn)(P1-P4)處反射和/或透射的光(LP1-LP4)選擇性地投射到至少ー個光電傳感器(12)上， -其中至少ー個光電傳感器(12)從所接收的光(LP1-LP4)中針對每個位置點(diǎn)生成光測量信號(LM1-LM4)， -中間存儲器(15)，利用該中間存儲器針對每個位置點(diǎn)(P1-P4)存儲由至少ー個光電傳感器(12)生成的光測量信號(LM1-LM4)， 其特征在干， 計算裝置(14)，其執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至16之一的用于探測馬鈴薯中的“糖尖峰”缺陷的方法，其中當(dāng)至少ー個分類特征與預(yù)定的“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)時，該計算裝置(14)將馬鈴薯分類為患有“糖尖峰”缺陷并且發(fā)出“糖尖峰”信號(6，7)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的傳感器単元，其特征在于，至少ー個光源(11)輻射出在至少ー個位于350與2500nm之間的波長范圍內(nèi)的光。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18的傳感器単元，其特征在于，該傳感器單元與輸送裝置(2)的協(xié)作，在所述輸送裝置上馬鈴薯沿著輸送方向(F)以定義的輸送速度(V)運(yùn)動。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至19之一的傳感器単元，其特征在于，光學(xué)裝置(13)包括可運(yùn)動的光偏轉(zhuǎn)裝置(20)，利用該光偏轉(zhuǎn)裝置將由位置點(diǎn)反射和/或透射的光順序地投射到至少一個光電傳感器(12)上。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20之一的傳感器単元，其特征在干，設(shè)置多個光電傳感器(12)。
22.根據(jù)權(quán)利要求17 至21之一的傳感器単元，其特征在于，光學(xué)裝置包括帶通濾波器(19)或攝譜儀(21)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17至22之ー的傳感器單元，其特征在于在定義的波長或波長帶中靈敏的光電傳感器(12)。
24.根據(jù)權(quán)利要求17至23之一的傳感器単元，其特征在于具有多個光敏像點(diǎn)(Bxy)的光電傳感器(12)，其中可選地ニ維地布置光電傳感器的像點(diǎn)，其中第一維代表位置點(diǎn)(P1-P4)，并且第二維代表光的光譜分量。
25.用于處理患有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯的機(jī)器(1)，該機(jī)器包括用于沿著輸送方向(F)以定義的輸送速度(V)輸送馬鈴薯(K)的輸送裝置(2)，以及用于馬鈴薯(K)的處理裝置(3)，其特征在于布置在輸送裝置(2)處的根據(jù)權(quán)利要求17至24之一的傳感器単元(10)，其中由傳感器単元(10 )發(fā)出的“糖尖峰”信號(6，7 )操控處理裝置(3 )。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的機(jī)器，其特征在于，處理裝置(3)包括馬鈴薯分揀裝置(5)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的機(jī)器，其特征在于，處理裝置(3)包括用于從患有“糖尖峰”缺陷的馬鈴薯(K)切掉端部的切割裝置(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于探測馬鈴薯(K)中的“糖尖峰”缺陷的方法、傳感器單元和機(jī)器。該方法包括利用至少一個光源(11)照射馬鈴薯(K)，對于每個馬鈴薯(K)上的多個位置點(diǎn)(P1-P4)，其中位置點(diǎn)(P1,P2,P4)位于馬鈴薯的端部區(qū)域處并且其它位置點(diǎn)(P3)位于馬鈴薯的中心區(qū)域中，將在相應(yīng)的位置點(diǎn)處反射的和/或透射的光(LP1-LP4)選擇性地投射到至少一個光電傳感器(12)上，通過至少一個光電傳感器(12)從接收的光中針對每個位置點(diǎn)(P1-P4)記錄光測量信號(LM1-LM4)，并且對這樣地針對每個位置點(diǎn)記錄的光測量信號(LM1-LM4)進(jìn)行中間存儲，從光測量信號(LM1-LM4)中確定至少一個分類特征，并且當(dāng)至少一個分類特征與預(yù)定的“糖尖峰”標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)時，將馬鈴薯(K)分類為患有“糖尖峰”缺陷。
文檔編號B07C5/342GK103119423SQ201180046309
公開日2013年5月22日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者M.布格施塔勒, P.克施哈格爾, M.格羅尼希 申請人:Evk Di 克施哈格有限責(zé)任公司, 因弗魯茨股份公司