利用交替?zhèn)认蛘彰鞯臋z查儀的制作方法
【專利摘要】用于檢查產(chǎn)品流中的產(chǎn)品件的儀器，其包括用于在觀測站形成以自由飛行的方式傳遞的產(chǎn)品件流的系統(tǒng)、用于從一側(cè)利用光照射觀測站以便從觀測站中的產(chǎn)品反射光的第一發(fā)光裝置、用于從另一側(cè)利用光照射觀測站以便從觀測站中的產(chǎn)品反射光的第二發(fā)光裝置、用于接收來自第一及第二照明裝置的從觀測站中的產(chǎn)品件反射的并橫跨觀測站透射的光的掃描系統(tǒng)、以及用于在第一及第二掃描階段交替激活第一及第二發(fā)光裝置以便在觀測站處連續(xù)照射產(chǎn)品流的裝置。
【專利說明】利用交替?zhèn)认蛘彰鞯臋z查儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分類及檢查儀，且尤其涉及在分類及檢查儀中使用的光學(xué)檢查技術(shù)，例如，用于檢查并隨后分類諸如谷物、稻米、堅果、豆類、水果及蔬菜的散裝食品。在國際專利申請W098/018574，歐洲專利申請EP0838274，US專利說明書US4, 630, 736和GB專利公開GB2471885中描述了這種儀器的示例，其全部內(nèi)容合并于此作為參考。
【背景技術(shù)】
[0002]在這些類型的儀器中，通常以自由飛行的方式穿過成像區(qū)和分類區(qū)來傳遞要被分類的產(chǎn)品流。在成像區(qū)，查找所指定的缺陷，且在分類區(qū)，任何在其上已經(jīng)識別出缺陷的產(chǎn)品和因此要被排除的產(chǎn)品，從產(chǎn)品流中移除或分離。移除通常借助來自于鄰近產(chǎn)品流設(shè)置的一個或多個噴射器的諸如空氣的氣體的一個或多個鼓風(fēng)器。
[0003]在這種機器中，所需要的吞吐量通常由處理廠內(nèi)別處的生成率來確定。通常盡管所需要的吞吐量較高且典型地以每小時的噸數(shù)來測量，由此對于較小的產(chǎn)品，吞吐量非?？欤棵胼^大的數(shù)量被分類。
[0004]食品生產(chǎn)者經(jīng)常利用諸如光學(xué)分類機的分類及檢查儀來感測他們食品中的缺陷，并由此允許從產(chǎn)品流中移除任何有缺陷的，即非標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。這反過來允許被分類的產(chǎn)品符合客戶約定的等級或質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但同時還在給定的時間段內(nèi)使來自于未分類產(chǎn)品流的總產(chǎn)品收得率盡可能的大。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)通常為不同類型的缺陷規(guī)定污染物的單個最大水平。例如，當(dāng)分類稻米時，缺陷可為蟲蝕的“啄痕谷物”，或堊白谷物或變黃谷物，這些污染物的最大水平被假定為小于0.1%的啄痕，小于1%的堊白及小于0.2%的變黃。某些客戶還規(guī)定對灰色谷物的數(shù)目的限制。
[0005]如本文中所使用的，術(shù)語“缺陷”或“缺陷的”應(yīng)被理解成同時包括被分類物品上的污損和不滿足該原因或另一個原因的整個物品/產(chǎn)品。它還可包括異物或外來產(chǎn)品。
[0006]光學(xué)分類機通過利用已知的技術(shù)來識別被分類的產(chǎn)品中的缺陷，已知的技術(shù)諸如連續(xù)分析利用傳感器在成像區(qū)處獲取的產(chǎn)品流中的產(chǎn)品(或部分產(chǎn)品)的圖像。來自于圖像分析器的輸出信號隨后被用于允許控制系統(tǒng)適當(dāng)?shù)孛顕娚淦?，以便逐出圖像中所識別出的缺陷，并因此還逐出以這些缺陷為特征的產(chǎn)品。
[0007]通常，傳感器被最佳化以檢測特定類型的缺陷。然而，傳感器或傳感器上的行可被最佳化以用于特定的分類準(zhǔn)則，該傳感器或傳感器上的行隨后還可恰好有效地檢測另一種類型的缺陷，這或者是因為產(chǎn)品具有不只一種類型的缺陷，或者是因為分類準(zhǔn)則不完全彼此獨立。最佳化可通過接受特定的光波長或一組光波長的單個傳感器或傳感器的行來實現(xiàn)，諸如通過提供傳感器或傳感器的具有特定濾光器的像素行?？商鎿Q地或者另外地，光源可被調(diào)整成在傳感器或傳感器的行的觀察窗處提供，產(chǎn)品流的照明以期望的光波長或成組的光波長為特征，或者利用省略了特定的不期望的波長的照明，以便滿足缺陷檢測最佳化。這也可利用濾光器來實現(xiàn)，以便在照射產(chǎn)品流之前，過濾發(fā)射的光。閃光燈也可允許交替的光的顏色。[0008]考慮到該最佳化，不確定給定的最佳化會提供對特定形式的缺陷的獨家檢測。例如，設(shè)計成檢測啄痕谷物的用于稻米的最佳化檢測準(zhǔn)則也可識別某些堊白及某些變黃的谷物以便于移除。而且，即使特別最佳化的檢測準(zhǔn)則將典型地識別一種類型的缺陷中的大多數(shù)，它也可能不準(zhǔn)確地將某些好的產(chǎn)品分類為有缺陷的，這是由于最佳化不必最佳化為或適合于作為用于其他形式的缺陷的檢測裝置。為此，利用不只一個最佳化的不同準(zhǔn)則的檢測，可或者利用棱鏡同時進行，或者當(dāng)產(chǎn)品向下傳過或橫跨過成像區(qū)時連續(xù)地進行，此外，潛在地利用具有相繼可變的顏色的閃光燈光源，或利用兩個或多個傳感器或傳感器的兩行或多行上的不同濾光器。例如，第一檢測準(zhǔn)則的檢測可在成像區(qū)的第一部分或隊列中進行，潛在地利用或許具有例如藍(lán)色的第一顏色的第一閃光照明，且第二檢測準(zhǔn)則的檢測可以成像區(qū)的第二部分或隊列的通常較小的微小間隔來進行，潛在地利用或許具有例如紅色的不同顏色的第二閃光照明。這些相繼的檢測隨后允許兩個最佳化的檢測同時進行，以便允許傳感器最佳地檢查兩個或多個不同的缺陷，并因此通過單個的最佳化提供檢測。其中適當(dāng)?shù)鼗蚩赡艿亟o出所采用的最佳化及所檢測的產(chǎn)品的給定特性，它可能還允許由檢測電路形成的連續(xù)或單獨檢測之間的交叉檢測或相關(guān)聯(lián)。
[0009]然而，問題伴隨著序列檢測出現(xiàn)了，不管是利用閃光照明還是逐幀檢測，在使一個檢測與下一個檢測匹配以致允許實施交叉檢查或關(guān)聯(lián)，且其與下面的事實相關(guān)，盡管閃光的頻率、或成像幀率的頻率、或兩者對于分類儀的給定觀測區(qū)典型地為固定的，穿過該觀測區(qū)的產(chǎn)品流中的單個的、相繼的產(chǎn)品的通過(速率)速度在成像區(qū)不是固定的-某些產(chǎn)品行進的比其他的快。歸根結(jié)底，產(chǎn)品的速率可取決于多個情境特質(zhì)，諸如儀器的設(shè)計/特征產(chǎn)品本身的特性、周圍的環(huán)境條件、以及各種元件與所涉及的產(chǎn)品之間的個體交互。例如，在稻米分類設(shè)備中，稻米谷物以自由落體的方式有效地穿過觀測區(qū)，在進給平面，即穿過成像區(qū)的速率，典型地為位于3.5m/s與4.3m/s之間的任何位置。因此，具體產(chǎn)品的通路開始進入部分觀測區(qū)的具體時間是有些隨機的。如此，從一行或一個傳感器到下一個，在用于檢測過程中的兩個或多個相繼步驟的檢測圖像中可能存在變化，由此使得它很難交叉檢查單獨的檢測，且這可導(dǎo)致可變的檢測精度。過去對于對此進行補償?shù)膰L試包括，試圖將閃光的照明時間與產(chǎn)品流中的產(chǎn)品同步，但是其太復(fù)雜，尤其是因為分類儀可使許多單獨的產(chǎn)品流特征化，每個流潛在地或許在大約不超過每小時一噸的產(chǎn)品流動中具有不超過一米的寬度，并因此非常密集的聚集著谷物，且可能這些單獨的產(chǎn)品流的平均速度在時間上本身為不同的或非恒定的，這是因為環(huán)境條件可能改變或者是因為機器上的不同流可能具有不同的函數(shù)，即，平緩的流或主要的流可具有3.9m/s的平均速度，以及再分類或輸送流可具有大概3.5m/s的平均速度，且兩者可同時位于同一個機器上。進一步，多個產(chǎn)品流每一個可能都具有它們自己的觀測區(qū)，并因此可具有它們自己的傳感器和光源。因此產(chǎn)品流可被期望為單獨構(gòu)造/同步用于使檢測性能最佳化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明涉及上述種類的用于檢查以自由飛行方式傳遞到觀測區(qū)的產(chǎn)品流中的產(chǎn)品件的儀器。該儀器包括第一和第二發(fā)光裝置，其用于從產(chǎn)品件沿著其被傳遞的路徑的相對兩側(cè)照射觀測區(qū)。掃描系統(tǒng)接收來自第一及第二照明裝置的從觀測站中的產(chǎn)品件反射的光和橫跨觀測站透射的光。由掃描系統(tǒng)產(chǎn)生的信號被傳遞到計算機以便分析。提供在第一及第二階段交替地激活第一及第二發(fā)光裝置以便連續(xù)地照射觀測站處的產(chǎn)品流的裝置。該交替的照明使得產(chǎn)品件兩側(cè)上的變色可見以便被識別，由此使得更廣泛的檢查可被實現(xiàn)。
[0011]在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，儀器可在觀測站的每側(cè)上包括位于第一及第二發(fā)光裝置之后的輔助照明裝置。這是附加于第一及第二發(fā)光裝置的以便在各自的階段分別為第一及第二發(fā)光裝置提供背景照明。例如，在第一階段，第一發(fā)光裝置將利用紅色及藍(lán)色波長范圍內(nèi)的光照射觀測站，且第二發(fā)光裝置將僅僅發(fā)射紅色波長范圍內(nèi)的光。在第二階段，第二發(fā)光裝置將適于利用紅色及藍(lán)色波長范圍內(nèi)的光照射觀測區(qū)，而第一發(fā)光裝置將適于僅僅發(fā)射紅色波長范圍內(nèi)的光。在這種設(shè)置中，各個發(fā)光裝置從不同角度照射觀測站是優(yōu)選的。通常也在紅色及藍(lán)色波長范圍內(nèi)，在兩個階段可同時提供背景照明。
[0012]代替波長(即顏色)上的變化，或除了其之外，按照光波幅值，即它的亮度或強度的變化或改變是可能的。如此，照明的強度可被改變或調(diào)節(jié)或更換以便適于被檢查的產(chǎn)品的類型或?qū)ζ渥罴鸦?，或者以便滿足客戶對于產(chǎn)品質(zhì)量控制的需要，例如，對于稻米谷物亮度的需要，或者以便校正光源-例如，燈或LED的光輸出端的制造容差，其中，從一個光源到另一個光源不必完全一致。因此，第一及第二發(fā)光裝置可以發(fā)射不同的幅值范圍內(nèi)的光。進一步，或者可替換地，第一及第二發(fā)光裝置可響應(yīng)于不同或交變的電流輸入而發(fā)射光。同樣地，輔助照明裝置可以發(fā)射不同的、變化的或交變的波長或幅值范圍內(nèi)的光。進一步，或者可替換地，輔助照明裝置可響應(yīng)于不同的、變化的或交變的電流輸入而發(fā)射光。
[0013]第一及第二發(fā)光裝置的交替激活非?？焖?，因此，在每個階段，從每一側(cè)照射觀測站的相同區(qū)域，其中掃描系統(tǒng)從相同的產(chǎn)品件接收反射的光。然而，為了適應(yīng)產(chǎn)品件在第一與第二階段之間的移動，掃描系統(tǒng)中像素的幾何形狀可被調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)更詳細(xì)地在今天提交的題為 “Sorting and Inspection Apparatus with Camera Integration” 的我們的共同未決申請中描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]根據(jù)以示例的方式給出的隨后的說明，本發(fā)明的這些及其他特征將顯而易見，且其中，可對附圖進行參考，其中:
[0015]圖1為根據(jù)本發(fā)明的分類及檢查儀的示意圖；
[0016]圖2和3示出了在本發(fā)明的特定實施例中使用的觀測區(qū)，其中，產(chǎn)品的照明被分階段以使缺陷檢測過程最佳化；
[0017]圖4闡釋了本發(fā)明的細(xì)長像素與傳統(tǒng)方形像素相比的數(shù)據(jù)采集的改進；
[0018]圖5和6進一步闡釋了利用與方形像素(圖5)相比的細(xì)長像素(圖6)所采集的數(shù)據(jù)的質(zhì)量上的改進；
[0019]圖7和8涉及可能的相機數(shù)據(jù)積分技術(shù)的細(xì)節(jié)。它們在與本申請同時提交的題為“Sorting and Inspection Apparatus with Camera Integration，，的共同未決串請中被進一步討論；
[0020]圖7示出了具有不同速度的產(chǎn)品橫跨感測區(qū)的行進距離上的變化；以及
[0021]圖8闡釋了具有不同速度的產(chǎn)品的掃描周期內(nèi)的部分的選擇，以便使分離的傳感器行中的檢測確定之間的可交叉檢查性最佳化。【具體實施方式】
[0022]參考圖1，闡釋了分類及檢查儀。它具有料斗2，要被分類的產(chǎn)品被裝載在料斗2中。它還具有產(chǎn)品斜道4，要被分類的產(chǎn)品沿著其供給-通過安裝在料斗2下的振動進給器將產(chǎn)品振動到斜道的頭部。
[0023]產(chǎn)品斜道在該實施例中為基本豎直的-或許與豎直方向成15°的角度。然而，如果期望，斜道可比這個平緩。
[0024]在斜道的底部-產(chǎn)品在此處排出斜道-提供觀測區(qū)6。在該區(qū)域，傳感器10和檢測電路14被提供用于在產(chǎn)品以各自的產(chǎn)品速度落下穿過觀測區(qū)時捕獲產(chǎn)品的圖像，以及用于確定各個產(chǎn)品是否具有不期望的缺陷。投影儀12為產(chǎn)品提供前射光，而背光或背景22可被用于幫助防止錯誤的缺陷檢測，正如本領(lǐng)域所知的。
[0025]此后，產(chǎn)品繼續(xù)下落-自由下落-穿過分類區(qū)8，且在該分類區(qū)，確定為具有缺陷的任何產(chǎn)品由噴射器16自動排除，其由檢測電路14控制。這些有缺陷的產(chǎn)品因此被噴射器轉(zhuǎn)移，以便收集在缺陷箱18中。然而，好的產(chǎn)品繼續(xù)落入好產(chǎn)品箱20。
[0026]傳感器10和檢測電路也可確定單個產(chǎn)品的速度，或者單獨的速度傳感器可被提供在斜道4的出口處。
[0027]在產(chǎn)品穿過觀測區(qū)時，對產(chǎn)品的照明可替換地由其他的、常規(guī)的分類/檢查器發(fā)光系統(tǒng)(未不出)提供。
[0028]接下來參考圖2和3，提供了可能的傳感器/光源設(shè)置的其它細(xì)節(jié)。
[0029]上面所述的分類儀，在某種程度上可被稱作分類模塊，即物品收集，其組成了分類器的可識別部分，且取決于機器的性能，其可多次出現(xiàn)。典型地，分類儀將由一個斜道加上相關(guān)的振動器、噴射器和具有相關(guān)的光學(xué)元件和處理器的相機組成。分類模塊每一個都可由一個300mm寬的斜道、一個振動器(或者如果分離的話是兩個)、64個噴射器、每個觀測150_產(chǎn)品的四個相機(前-左、前-右、后-左、及后-右)、四個前景照明塊和兩個背景照明塊、和相關(guān)的處理設(shè)備。然而，在兩個或多個分類模塊之間可共用幾個功能元件。這可導(dǎo)致每個機器或單元的模塊化，例如如下:
[0030]一個框架。
[0031]兩個視圖。
[0032]一個HMI和系統(tǒng)控制器板(僅僅主單元)。
[0033]一個系統(tǒng)服務(wù)器板。
[0034]一個振動器控制器板
[0035]三個以上的分類模塊。
[0036]至少一個分類板。
[0037]在所闡釋的儀器中，例如，當(dāng)分類稻米時，產(chǎn)品被期望具有3.57ms-l與3.9ms-l之間的、正常為3.7ms-l的豎直速度。然而，也可能出現(xiàn)3.5ms-l與4.3ms-l之間的進給面速度。
[0038]為了提供具有該等級的產(chǎn)品速度的期望的分類性能，進給平面處的像素尺寸通常應(yīng)不大于0.292mmX0.292mm。然而，分類處理的成本可與所采用的像素數(shù)成比例，所以使像素的數(shù)目最小化具有節(jié)約成本的優(yōu)點。
[0039]通常，實現(xiàn)具有較高分辨率的高級啄痕(小黑斑)分類是可能的。相對于陰影變化/顏色缺陷(發(fā)黃的/變灰的/堊白谷物)，這種缺陷高度可見，并可易于利用單個顏色照明來檢測。
[0040]由于啄痕比顏色缺陷需要更簡單的處理，獨立處理來自于兩個傳感器(其以兩個顏色檢測)的單獨的缺陷檢測的數(shù)據(jù)流是可能的，而對于四種顏色缺陷，雙色分辨率數(shù)據(jù)流是優(yōu)選的。
[0041]使用比用于顏色缺陷的分辨率高的用于斑點缺陷高分辨率單色數(shù)據(jù)流也是優(yōu)選的。
[0042]鑒于此，傳感器設(shè)置可包括用于確定顏色缺陷的基于雙色系統(tǒng)的時間延遲，和附加地用于檢測小黑斑的高分辨率單色傳感器。
[0043]對于稻米谷物分類儀的優(yōu)選設(shè)置將包括利用0.292mmX 0.292mm像素分辨率的雙色顏色缺陷檢測和利用X軸(垂直于流動方向)0.146mmXY軸(平行于流動方向)0.292mm像素分辨率的單色斑點缺陷檢測。
[0044]較高的分辨率使得能夠更好地看出較小的斑點-稻米上的斑點尺寸典型地位于
0.875mm的平方與0.146mm高(Y) X0.072mm寬(X)之間的范圍，且上述列出的尺寸反映了對于79.1 μ S (S卩，此處具有3.7m/s的目標(biāo)產(chǎn)品速度)的電光掃描(EOS)周期的最佳設(shè)置。如此，在優(yōu)選的儀器中，2048個像素在產(chǎn)品流的整個寬度(300mm)上捕獲數(shù)據(jù)，每個像素捕獲的圖像在水平方向(X)上為0.146mm以及在豎直方向(Y)上為0.292mm。
[0045]傳感器可具有512行，由此，512行2048個像素的圖像可由相機捕獲以用于缺陷確定。
[0046]為了使儀器的傳感器、光源和缺陷確定部件的各種元件同步，提供系統(tǒng)同步信號。優(yōu)選地，系統(tǒng)同步信號為方波。
[0047]信號周期優(yōu)選在68 μ s到84 μ s的范圍內(nèi)可更改。該周期來源于產(chǎn)品在相機傳感器上的兩行之間行進的距離所需要的時間。對于上面給出的0.292mm的距離，上述信號周期范圍等于大約4.3ms-l與大約3.5ms-l之間的產(chǎn)品速率。
[0048]最小的信號周期優(yōu)選是固定的，以致允許有足夠的時間來進行處理。
[0049]在優(yōu)選的設(shè)置中，該信號周期應(yīng)以不超過0.75 μ s的步進來更改-該最大的步進尺寸基于1%的名義周期。
[0050]相機積分周期應(yīng)來自于系統(tǒng)同步信號。
[0051]必須能夠改變相機積分周期，這是因為“基于延遲的”顏色系統(tǒng)(如下所示)必須將用于兩個顏色的數(shù)據(jù)與相同的(Y)位置相對齊。這通過下面的假設(shè)來進行，在一個掃描周期中，產(chǎn)品已從傳感器的第一行移動到下一行，例如在藍(lán)色感測行與紅色感測行之間，這些行收集該掃描周期中的相關(guān)數(shù)據(jù)。相機積分周期隨后被改變成與產(chǎn)品在產(chǎn)品流中的平均的、名義上的或假設(shè)的速率相匹配。
[0052]下面參考圖2和3，將討論觀測區(qū)中的階段的或階段化的照明的概念。它提供產(chǎn)品流相對側(cè)的交替照明，且它有助于使檢測過程最佳化。
[0053]在所示出的設(shè)置中，產(chǎn)品的前后視圖具有不同的照明設(shè)置。采用兩個相機/傳感器/照明/背景設(shè)置，照明設(shè)置為非對稱的。
[0054]如所示的，產(chǎn)品件在來自于斜道4的流中以自由飛行的方式傳遞穿過總體上以6指示的觀測區(qū)。圖2示出了掃描操作的第一階段，其中，以發(fā)光二極管24的陣列形式的第一發(fā)光裝置照射觀測區(qū)6中的產(chǎn)品。從產(chǎn)品反射的光由行掃描相機26接收，其生成信號并將其發(fā)送給計算機(未示出)以用于分析?？煽闯觯O管24陣列以大約40°的入射角對稱地設(shè)置在反射光的光路的兩側(cè)。
[0055]通過在觀測區(qū)6的另一側(cè)上的也呈二極管陣列28形式的第二發(fā)光裝置，在圖2中所示出的第一掃描階段中提供照明。陣列28以不同于陣列24的角度，在所示出的設(shè)置中以大約20°的入射角，照射觀測站。背景照明由輔助光源30提供。
[0056]在圖2中示出的設(shè)置中，在第一掃描階段，LED陣列24利用紅色及藍(lán)色波長范圍內(nèi)的光照射觀測站，而LED陣列28僅僅以紅色波長范圍提供照明。與相機26相對齊的背景照明(30)也以紅色及藍(lán)色波長范圍提供。
[0057]在圖3所闡釋的第二掃描階段，LED陣列24和28的角色顛倒了。陣列24被轉(zhuǎn)換成僅僅以紅色波長范圍發(fā)射光，而陣列28被轉(zhuǎn)換成以紅色及藍(lán)色波長范圍發(fā)射光。在該階段，從觀測站中的產(chǎn)品件反射的光由相機32接收，相機32生成信號并將信號發(fā)送到計算機，以用于分析。
[0058]代替顏色變化或除了顏色變化之外，照明的強度可被改變或變換。
[0059]盡管LED陣列將在掃描階段之間連續(xù)切換，兩個相機26和32可連續(xù)在兩個階段期間接收反射的光并將信號發(fā)送給計算機。計算機可被編程為丟棄所接受的但在特定階段不需要的數(shù)據(jù)。因此，照明變換，以使得僅僅在每個階段，每個相機具有它所需要的照明。然而，由于上面指出的不對稱性，在各階段之間產(chǎn)生照明差異。
[0060]因此，利用階段性，產(chǎn)品的前視圖及后視圖應(yīng)具有不同的照明設(shè)置-典型地采用兩個相機/傳感器/照明/背景設(shè)置。例如，圖2和3中所示出的照明設(shè)置是非對稱的，后面的前景到后面的相機大約為40°，且前面的前景到前面的相機大約為20°。
[0061]這些照明設(shè)置可能手動不兼容，但是分階段的概念用于應(yīng)對該問題。
[0062]分階段可涉及將系統(tǒng)同步周期劃分成兩個相等的階段，“階段#1”和“階段#2”。階段#1或許由后視圖相機采用，且它采用同側(cè)的前景紅及藍(lán)照明設(shè)置，另一側(cè)的前景為僅僅紅色照明。階段#2或許由前視圖相機采用，且也采用同側(cè)的前景紅及藍(lán)照明，另一側(cè)的前景為僅僅紅色照明。然而，在該設(shè)置中，照明可為閃光的，以使得在每個階段，每個相機僅僅具有它所需要的照明。然而，由于上面指出的非對稱性，在各階段之間產(chǎn)生照明差異。
[0063]在用于另一個相機的階段期間所捕獲的任何相機數(shù)據(jù)或許被丟棄-燈不會即時打開或關(guān)閉，所以丟棄這樣的數(shù)據(jù)可為有益的。
[0064]閃光的前景照明可利用兩個不同的構(gòu)造來進行，這依賴于系統(tǒng)同步周期的兩個階段。
[0065]相機中的像素的幾何形狀優(yōu)選被修改成，在產(chǎn)品流的方向上，探測器的現(xiàn)場圖片的I分辨率等于機器的I分辨率(即，給出的示例中的0.292mm)
[0066]階段#1可如下操作(用于稻米分類)-后視圖可分離出堊白、啄痕、暗黃、微黃、灰色和稻谷。前視圖僅僅丟棄它的數(shù)據(jù)-它很難將稻谷與堊白與啄痕區(qū)分，或?qū)⑽ⅫS與灰色區(qū)分。這也是伴隨著褐色啄痕的問題。
[0067]階段#2可如下操作-后視圖數(shù)據(jù)被丟棄，且對于前視圖，使啄痕和稻谷分離是可能的，或者在移除堊白、啄痕、暗黃、微黃、灰色和稻谷處拍第二張照片是可能的。
[0068]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，其他的設(shè)置是可能的。[0069]下面參考圖4，下面解釋為什么不同幾何形狀的像素是期望的。圖4將方形像素與修改的長方形像素(具有0.292mm的長度)相比較。在不分階段的方形像素的情形中，現(xiàn)場圖片成像為具有系統(tǒng)y分辨率的1/2。在SS周期的開始處，現(xiàn)場圖片瞬時成像，在該情形中，其應(yīng)為l/2y分辨率。于是，利用產(chǎn)品在SS周期(由系統(tǒng)設(shè)計設(shè)置為y分辨率)在這些點之間行進的距離，在整個SS掃描周期結(jié)束處，像素再次瞬時以l/2y分辨率瞬時成像。像素將這些點之間的所有瞬時值積分。
[0070]在分階段的情形中，現(xiàn)場圖片將開始瞬時以全部的y分辨率成像，以使得在1/2SS周期之后，當(dāng)該現(xiàn)場圖片的積分停止時，結(jié)束點將與不分階段的情形中的點相同。細(xì)長的像素由此捕獲全部的信息量，而不只是它的一半。
[0071]分類儀也可利用時空校準(zhǔn)的傳感器系統(tǒng)實施缺陷檢測，其特別有利于顏色缺陷檢測。這可利用如下傳感器被采取，該傳感器具有前后相繼兩行，每一行具有離散色濾光器，其中，顏色校準(zhǔn)通過暫時使一行輸出信號延遲以與另一行匹配來獲得。這運作的很好且容易，其中，產(chǎn)品在掃描之間已下落一行寬的距離，即，它具有與設(shè)置的系統(tǒng)掃描周期的假設(shè)速度相應(yīng)的固定速度。然而，對于具有不同速度的產(chǎn)品，這種匹配失效了。
[0072]然而，為了使數(shù)據(jù)采集簡單，本發(fā)明的時空校準(zhǔn)仍舊涉及將系統(tǒng)掃描周期設(shè)置成產(chǎn)品斜道(排出)速度的中值，且所收集的數(shù)據(jù)被處理成，對速度變化校正，直到距中值的20%。
[0073]利用本發(fā)明，由儀器采用的僅僅一個掃描周期是優(yōu)選的-按照硬件的同步，多個掃描周期可引起技術(shù)難題，而檢測/排出行為加上像素的尺寸和掃描長度，也會橫跨儀器而改變。本發(fā)明的單個掃描周期因此簡化了這些元件，由此保持較低的制造/設(shè)置成本。
[0074]利用本發(fā)明，優(yōu)選的是，前景照明是閃光的，且這與掃描周期同步地進行，而這使得不可能或很難支持多個掃描周期，即不具有巨大寬度(填充角)的機器。
[0075]然而，利用單個閃光速度的困難在于，它不會對以偏離于正常值的最大速度行進的產(chǎn)品最佳化。特別地，這可以曝光時間(即，光照)來交換。
[0076]本發(fā)明因此通過采用曝光控制提供/形成固定寬度的窗口(扇區(qū))克服此問題，該固定寬度的窗口(扇區(qū))小于每個1/2SS內(nèi)的掃描周期的整個窗口。那個扇區(qū)或窗口可在1/2SS周期內(nèi)的任何地方滑動，只要它不夾緊在任一端。參見圖8。
[0077]傳感器的每個“顏色”行采用獨立的窗口，且由于每個窗口可完全與另一行的一個窗口相應(yīng)，對于所期望的速度范圍內(nèi)的任何產(chǎn)品速度可獲得良好的匹配。這是因為，扇區(qū)適當(dāng)?shù)乇贿x擇成具有合適的時間延遲。
[0078]兩個傳感器行的曝光窗口之間的時間關(guān)系上的變化由此轉(zhuǎn)化成試圖將顏色與已行進不同距離的產(chǎn)品相對準(zhǔn)。本發(fā)明由此補償不同的產(chǎn)品速度。
[0079]圖7有助于闡釋與以不同速度移動穿過觀測區(qū)的產(chǎn)品相關(guān)的問題-它示出了顆粒以不同的顆粒速度相對于2行傳感器的現(xiàn)場圖片移動多遠(yuǎn)，該2行傳感器一個具有紅色濾光器，一個具有藍(lán)色濾光器。
[0080]圖8隨后示出了，以通過用于過濾藍(lán)色的傳感器行位于過濾紅色的傳感器行之上的情形的移動缺陷作為示例的，利用曝光控制的解決方案。
[0081]考慮到了 3.5m/s和4.2m/s的最糟情形的平均產(chǎn)品速度發(fā)生在相同機器的不同斜道上。[0082]系統(tǒng)同步(SS)已被以每個極限速度設(shè)置成等于0.292mm的中值延遲。
[0083]中值延遲=((0.292mmi3.5m/s) + (0.292mmi4.2m/s)) /2
[0084]= 83.429us+69.524us) /2
[0085]= 76.477us (3.82m/s)
[0086]該解決方案需要，每個顏色的傳感器曝光相對于彼此在位于所提供的照明(1/2SS)窗口內(nèi)的時間上移動。
[0087]由于我們使LED閃光，每個1/2SS對前面的相機或后面的相機具有理想的照明。
[0088]在每個情形中，連同次品移動0.292mm的時間，由像素成像的區(qū)域一起，考慮了僅僅在藍(lán)色傳感器的活動區(qū)域上移動的次品或產(chǎn)品點。對于較快移動的次品，該時間是較短的，對于較慢移動的次品，該時間較長。
[0089]該解決方案被考慮為最佳的，這是利用具有兩個顏色移動的曝光時間，每一個僅僅必須移動它另外需要的一半的距離，并因此，曝光窗口的大小可被保持為盡可能寬(T=31.71 μ s)。
[0090]上面僅僅通過示例的方式描述了本發(fā)明。因此，要理解，可對本發(fā)明進行細(xì)節(jié)上的修改，這一點將由其附屬的權(quán)利要求所限定。
[0091]在每個情形中，連同次品移動0.292mm的時間，由像素成像的區(qū)域一起，考慮了僅僅在藍(lán)色傳感器的活動區(qū)域上移動的次品或產(chǎn)品點。對于較快移動的次品，該時間是較短的，對于較慢移動的次品，該時間較長。
[0092]該解決方案被考慮為最佳的，這是由于利用兩個顏色移動的曝光時間，每一個僅僅必須移動它另外需要的一半的距離，并因此，曝光窗口的大小可被保持為盡可能寬(T=31.71 μ s)。
[0093]上面僅僅通過示例的方式描述了本發(fā)明。因此，要理解，可對本發(fā)明進行細(xì)節(jié)上的修改，這一點將由其附屬的權(quán)利要求所限定。
[0094]用于附圖的解釋文本
[0095]
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢查產(chǎn)品流中的產(chǎn)品件的儀器，其包括: 用于在觀測站處形成以自由飛行的方式傳遞的產(chǎn)品件流的系統(tǒng)； 用于從一側(cè)利用光照射觀測站以便由觀測站中的產(chǎn)品反射光的第一發(fā)光裝置； 用于從另一側(cè)利用光照射觀測站以便由觀測站中的產(chǎn)品反射光的第二發(fā)光裝置； 掃描系統(tǒng)，其用于接收來自第一及第二照明裝置的從觀測站中的產(chǎn)品件反射的并橫跨觀測站透射的光；以及 用于在第一及第二掃描階段交替激活第一及第二發(fā)光裝置以便連續(xù)照射觀測站處的產(chǎn)品流的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的儀器，其中，第一及第二發(fā)光裝置發(fā)射不同波長范圍內(nèi)的光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的儀器，其中，第一發(fā)光裝置發(fā)射紅色及藍(lán)色波長范圍內(nèi)的光，第二發(fā)光裝置僅僅發(fā)射紅色波長范圍內(nèi)的光。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的儀器，其在觀測站的每一側(cè)上包括輔助照明裝置以便為第一及第二發(fā)光裝置中的每一個提供背景照明。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的儀器，其中，各個發(fā)光裝置以第一角度從各個側(cè)照射觀測站，而輔助照明裝置從不同于第一角度的第二角度照射各個相對側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5的儀器，其中，第一及第二發(fā)光裝置中的每一個可操作成發(fā)射至少兩個不同波長范圍內(nèi)的光，由此第二發(fā)光裝置在第一階段提供背景照明，而第一發(fā)光裝置在第二階段提供透射照明。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的儀器，其中，第一及第二發(fā)光裝置包括發(fā)光二極管。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的儀器，其包括位于第一及第二發(fā)光裝置中的每一個之后的輔助發(fā)光裝置，用于在各自的掃描階段提供背景照明。
9.根據(jù)權(quán)利要求8或根據(jù)從屬于權(quán)利要求4時的前述任一項的儀器，其中，輔助發(fā)光裝置或輔助照明裝置發(fā)射不同的、變化的或交替的波長或幅值范圍內(nèi)的光。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或根據(jù)從屬于權(quán)利要求4時的前述任一項的儀器，其中，輔助發(fā)光裝置或輔助照明裝置響應(yīng)于不同的、變化的或交替的電流輸入而發(fā)射光。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的儀器，其中，第一及第二發(fā)光裝置發(fā)射不同幅值范圍內(nèi)的光。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的儀器，其中，第一及第二發(fā)光裝置響應(yīng)于不同的、變化的或交替的電流輸入而發(fā)射光。
13.一種本文前面基本參考附圖2或3所描述的分類及檢查儀。
【文檔編號】B07C5/342GK103917305SQ201280040723
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月28日
【發(fā)明者】A·胡克 申請人:布勒索爾泰克斯有限公司