專利名稱：用光學(xué)和電子技術(shù)選擇物體的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從若干供選擇用的物體中選擇一種特定物質(zhì)的方法及其設(shè)備。更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明與下列選擇方法有關(guān)系，在該方法中，用光來輻射供選擇用的物體，并且，根據(jù)從各物體反射的各種不同的光線中具有特定波長的光而從所述各物體中選擇出特定的物質(zhì)。本發(fā)明還涉及可以有效用于上述選擇方法的設(shè)備。
在混淆組合的物體中，倘若特定物質(zhì)的顏色、反射率或其他類似方面與該組合中其他物體的不同時，通常的做法是使用根據(jù)從各物體反射的光線來選擇特定物質(zhì)的方法。
例如，堅果的外殼在近紅外區(qū)的反射率與它們的果仁的反射率顯著地不同。就堅果而論，根據(jù)反射率的這種差異可以分清外殼和果仁。更準(zhǔn)確地說，就杏仁而論，例如，在近紅外區(qū)通常其外殼比果仁反射更多的光。因此，可對反射光線中具有近紅外區(qū)范圍內(nèi)的特定波長的光線進行監(jiān)測，并且，當(dāng)具有特定波長的反射光的量超過預(yù)定的基準(zhǔn)值時，將該物體斷定為殼，而當(dāng)反射的光量低于基準(zhǔn)值時，將該物體斷定為果仁，從而，能夠進行選擇。
偶然，供選擇用的各物體的形狀是不均勻的，因此，所反射的光量取決于對物體的觀察方位，該方位可能影響據(jù)以進行選擇的判斷。
典型的選擇設(shè)備的觀測部分是象圖1中示范性地示出的那樣安排的。從斜槽1中落下的每個物體2在觀測位置P受到發(fā)光器3的照射，同時，從預(yù)定的方位觀測從物體2所反射的光。隨著物體2落下，觀測表面如標(biāo)號，即，(1)-(2)-(3)所示那樣變化。如上所述，因為各物體的形狀是不均勻的，所以，在觀測表面隨著物體2的落下而變化的同時，所監(jiān)測到的反射光的量也變化。勢所必然會有以下的情況，即，雖然物體是外殼，但其觀測表面與果仁的情況一樣只反射少量光線。在一般的選擇設(shè)備中，是根據(jù)從限于相當(dāng)窄的面積的特定觀測表面反射的光量來進行選擇。由于這個緣故，先有技術(shù)免不了會有錯誤選擇的危險。
此外，供選擇用的物體具有各種各樣的尺寸，這也可能影響實現(xiàn)選擇的判斷。更準(zhǔn)確地說，通常，物體越大，所反射的光量也就越多;物體越小，所反射的光量也越少。因此，就小的外殼來說，它所反射的光量是很小的，以致于可能無法把它與果仁區(qū)分。在先有技術(shù)選擇設(shè)備中，規(guī)定統(tǒng)一的基準(zhǔn)點，而選擇是根據(jù)反射的光量是否超過該基準(zhǔn)點而進行的。所以，就不規(guī)則尺寸的物體而論，曾經(jīng)擔(dān)心會產(chǎn)生錯誤的選擇。
鑒于上述情況，本發(fā)明的主要目的是提供一種在辨識的準(zhǔn)確性方面優(yōu)越的選擇方法，以及，可以有效地用于這種選擇方法的設(shè)備。
為此，本發(fā)明提供包括以下步驟的選擇方法(1)用光線照射通過觀測位置的供選擇用的物體;(2)借助于信號轉(zhuǎn)換器把從物體反射的光線中具有特定波長的光轉(zhuǎn)換成電信號;以及(3)根據(jù)所述電信號從各物體中選出特定的物質(zhì)，在該方法中包含以下的改進(1)在各物體中的每一個正通過所述觀測位置的同時，對從信號轉(zhuǎn)換器輸出的電信號進行積分;以及(2)在該物體已通過所述觀測位置后，根據(jù)最后的積分結(jié)果判斷該物體是否包含特定的物質(zhì)。
更準(zhǔn)確地說，在供選擇用的每個物體正通過觀測位置的同時，對從信號轉(zhuǎn)換器輸出的電信號進行積分以獲得表示從整個觀測表面反射的光量的量，然后，根據(jù)總的反射光量來進行選擇。這樣，就有可能與由于所述觀測表面的變化所造成的反射光量的變化無關(guān)地來進行選擇。
根據(jù)其另一個方面，本發(fā)明提供一種選擇方法，該方法包括采用兩種或更多種分別具有特定波長的不同種類的光;為所述兩種或多種不同種類的光中的每一種提供上述類型的信號轉(zhuǎn)換器，根據(jù)從各信號轉(zhuǎn)換器輸出的電信號鑒別每個物體對所述兩種或更多種不同種類的光的反射特性;以及，根據(jù)所述反射特性判斷該物體是否包含特定的物質(zhì)。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，從兩種或更多種分別具有特定波長的不同種類的反射光中獲得每個供選擇用的物體的反射特性，并且，根據(jù)那些反射特性來進行選擇。據(jù)此，就有可能與由于供選擇用的物體的大小變化所造成的反射光量的相對變化無關(guān)地來進行選擇。
根據(jù)其再一個方面，本發(fā)明提供包括以下步驟的選擇方法(1)用光線照射通過觀測位置的供選擇的物體;(2)借助于信號轉(zhuǎn)換器把從所述物體反射的光線中具有特定波長的光轉(zhuǎn)換成電信號;以及(3)根據(jù)所述電信號從各物體中選出特定的物質(zhì)，在該方法中包含以下的改進(1)采用兩種或更多種分別具有特定波長的不同種類的光;(2)為所述兩種或多種不同種類的光中的每一種提供轉(zhuǎn)換器;(3)在各物體中的每一個正通過觀測位置的同時，對從信號轉(zhuǎn)換器輸出的電信號進行積分;(4)在所述物體已通過觀測位置后，根據(jù)從各信號轉(zhuǎn)換器輸出的最后積分結(jié)果鑒別該物體對所述兩種或更多種不同種類的光的反射特性;以及(5)根據(jù)所述反射特性判斷該物體是否包含特定的物質(zhì)。
本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點通過下面結(jié)合附圖對最佳實施例的描述將一清二楚，附圖中相同標(biāo)號表示相同的零件，附圖中圖1是表示供選擇用的物體當(dāng)其從斜槽中落下時觀測表面變化的簡圖;
圖2是示意性地表示本發(fā)明的選擇設(shè)備的配置的方框圖;
圖3是表示杏仁的殼、中果皮和仁各自的反射率的值的曲線圖;
圖4表示可在圖2所示的選擇設(shè)備中用于除去杏仁的殼和中果皮的組合邏輯電路的一個實施例;
圖5表示可在圖2所示的選擇設(shè)備中用于選出杏仁的果仁的組合邏輯電路的一個實施例;
圖6是表示本發(fā)明的選擇設(shè)備的特定實施例的方框圖;
圖7是表示圖6所示選擇設(shè)備中使用的背景箱配置的透視圖;
圖8是表示在圖6所示選擇設(shè)備中使用的分光鏡的特定配置的簡圖;以及圖9是用以說明圖6所示選擇設(shè)備的操作的定時曲線圖。
下面將參照附圖更具體地對本發(fā)明的一個實施例進行描述。
在對該實施例進行描述之前，為了便于理解，將對本發(fā)明的基本概念先進行說明。
圖3是表示杏仁的殼A、中果皮B和果仁C在近紅外區(qū)中各自的反射率的值的曲線圖。如圖中所示，假定分別具有波長1000nm、1，200nm和1，450nm的三種不同種類的紅外線，作為具有特定波長的反射光線被檢測到，而殼A，中果皮B和果仁C對具有1，000nm、1，200nm和1，450nm波長的三種不同種類的光的反射率用Ax，Ay，Az;Bx，By，Bz;以及Cx，Cy，Cz來表示。在該種情況下，從圖中可清楚看到，以下條件成立Ax/Ay＜Bx/By…(1)Ax/Ay＜Cx/Cy…(2)此處假定K1值，后者滿足以下的條件Ax/Ay＜K1＜Bx/By…(3)Ax/Ay＜K1＜Cx/Cy…(4)從圖中可清楚看到，以下條件也成立Ay/Az＜By/Bz…(5)Cy/Cz＜By/Bz…(6)此處假定K2值，后者滿足以下條件Ay/Az＜K2＜By/Bz…(7)Cy/Cz＜K2＜By/Bz…(8)假定以具有特定波長為1，000nm、1，200nm和1，450nm的三種不同種類的光，對某一供選擇用的物體(不管是殼、中果皮或仁)檢測，物體對該三種光的反射率的值分別是x，y和z，根據(jù)上述條件3、4、7和8可鑒別出該物體是殼、中果皮或仁。更準(zhǔn)確地說，倘若滿足以下條件x/y＜K1和y/z＜K2…(9)
則該物體是殼。倘若滿足以下條件K1＜x/y和K2＜y/2…(10)則該物體是覆蓋的中果皮。倘若滿足以下條件K1＜x/y和y/z＜K2…(11)則該物體是仁。
下面參照圖2，該圖是示意性地表示本發(fā)明的功能的方框圖，所示設(shè)備準(zhǔn)備從作為供選擇用的物體2的杏仁中除去殼和中果皮，即，從所述物體2中選出果仁。借助于分光鏡10接收在觀測位置P處從供選擇用的物體2反射的光。分光鏡10把具有上述三種不同波長(即，1000nm、1200nm和1450nm)的反射光線分開，并且，在將它們輸送到相應(yīng)的積分器11、12和13之前，將所述三種光分別轉(zhuǎn)換成電信號x′、y′和z′。積分器11、12和13在所述物體2通過觀測位置P的同時對從分光鏡10輸出的相應(yīng)電信號積分。在所述物體2已通過觀測位置P以后，積分器11、12和13輸出相應(yīng)的最后積分結(jié)果x、y和z，并把它們輸送到比較器14和15。在本實施例中，將積分結(jié)果x輸送到比較器14，將積分結(jié)果y既輸送到比較器14也輸送到比較器15，而將積分結(jié)果z輸送到比較器15。
將上述K1值預(yù)先設(shè)置在比較器14中。K1是用實驗方法預(yù)先獲得的值，使其對上述條件(3)和(4)二者都能滿足。一俟收到所述積分結(jié)果x和y，比較器14就立即獲得x對y的比值，即，x/y，并且，將x/y比值與K1值比較，以檢驗它們之間的大小關(guān)系。比較器14按照所述比較大小的結(jié)果輸出邏輯信號v倘若x/y＜K2，則輸出v＝“0”，而倘若x/y＞K1，則輸出v＝“1”。
將上述K2值預(yù)先設(shè)置在比較器15中。K2是用實驗方法預(yù)先獲得的值，使其對上述條件(7)和(8)二者都能滿足。一俟收到所述積分結(jié)果y和z，比較器15就立即獲得y對z的比值，即y/z，并且，將y/z比值與K2值比較，以檢驗它們之間的大小關(guān)系。比較器15按照所述比較大小的結(jié)果輸出邏輯信號w倘若y/z＜K2，則輸出w＝“0”，而倘若y/z＞K2，則輸出w＝“1”。
將所述邏輯信號v和w輸送到組合邏輯電路16，后者根據(jù)所述邏輯信號v和w，或者輸出用于除去殼和中果皮的排除信號，或者輸出用于選出果仁的信號。
圖4表示組合邏輯電路16輸出用于除去殼和中果皮的排除信號的裝置。當(dāng)v＝“0”或w＝“1”時，也就是說，在滿足上述條件(9)或(10)時，上述電路輸出排除信號。另一方面，圖5表示組合邏輯電路16輸出用于選出果仁的信號的裝置。當(dāng)v＝“1”和w＝“0”時，也就是說，在滿足上述條件(11)時，上述電路輸出果仁選出信號。選用兩種不同類型的邏輯電路(即，其一在圖4中示出，而其另一個在圖5中示出)中哪一個，可按照特殊的目標(biāo)而恰當(dāng)?shù)卮_定。
在用


的設(shè)備中，當(dāng)待選物體2正通過觀測位置P時，從分光鏡10中輸出的電信號被積分，以獲得表示來自整個觀測表面的反射光的數(shù)量的量，并且，所述物體2是根據(jù)總的反射光量而被區(qū)分的。這樣，就有可能與由于觀測表面的變化而引起的反射光量的變化無關(guān)地來進行選擇。更具體地說，因為，對于各個觀測表面一個物體的反射光量是不同的，所以，單憑觀測一個表面并不能夠斷定其是否為果仁。然而，倘若對從各種不同的觀測表面所反射的全部光量進行積分，那么，最后的該積分結(jié)果反映出供選擇的物體的本質(zhì)，因此，也隨著物體的種類而不同。因為，本發(fā)明的設(shè)備是根據(jù)最后的積分結(jié)果作出鑒別的，所以，所述鑒別的準(zhǔn)確度是相當(dāng)高的。
在本發(fā)明的設(shè)備中，把分別對應(yīng)于具有特定波長的三種不同種類的反射光的電信號x、y和z分成兩對，也就是，(x、y)和(y、z)，并且對于每一對，獲得代表一個電信號與另一個電信號之間的比率的值，即，相應(yīng)的反射光的各光量之間的比率，于是，根據(jù)獲得的比值就可辨別物體的種類。
供選擇的物體的大小是各不相同，當(dāng)然，尺寸越大，其反射的光量也越多;尺寸越小，其反射的光量也越少。根據(jù)這個道理，倘若根據(jù)代表反射光量的絕對值來判斷供選物體的種類，那么，就會有錯誤選擇的危險。然而，如上所述，通過獲取代表所述三種不同種類的反射光中彼此相鄰的具有特定波長的每對反射光量之間的比率的值來確定每個單獨的物體的反射特性是可能的。這樣，就可能根據(jù)其反射特性來鑒別每個單獨的物體，而不需要如在先有技術(shù)中那樣與絕對值進行比較，從而，就有可能與由供選擇的物體的大小變化所造成的反射光量的相對變化無關(guān)地來進行選擇。
下面參照圖6，該圖是表示本發(fā)明選擇設(shè)備的一個實施例的配置的方框圖，標(biāo)號100表示供選擇的物體，更準(zhǔn)確地說，在本實施例中是杏仁。標(biāo)號100a表示杏仁的仁，而標(biāo)號100b表示杏仁的中果皮和殼。這些供選擇的物體100從斜槽(未示出)落下并通過觀測位置P。借助于若干發(fā)光器101(例如，鹵素?zé)艋蜴u絲燈)對觀測位置P進行照射，這些燈既裝在觀測位置P的上游側(cè)又裝在其下游側(cè)。
背景箱102安裝在觀測位置P的背后。圖7中示出所述背景箱102的特定的裝置。更具體地說，在背景箱102的前面構(gòu)成窗口102a，而所述箱102的內(nèi)部準(zhǔn)備吸收光線。因此，通過窗102a進入背景箱102的光線在其內(nèi)部被吸收，而無光線從其中射出。結(jié)果，窗口102a由于無光線從其中漏出，當(dāng)從外面看時就是黑的。換言之，當(dāng)以窗口102a作為背景來看觀測位置P時，可以僅僅觀測到從通過觀測位置P的物體100所反射的光線。當(dāng)無物體100出現(xiàn)在觀測位置P時，僅可見到漆黑的背景。
在觀測位置P的前方，透鏡103、狹縫104和分光鏡105按上述次序預(yù)先設(shè)置在貫穿背景箱102的窗口102a和觀測位置P的直線的延長線上。透鏡103把從通過觀測位置P的物體100反射的光線聚焦在狹縫104上。狹縫104只允許透鏡103提供的光線的中心部分通過。更準(zhǔn)確地說，狹縫104把觀測位置P限制在其背景僅僅由背景箱102的窗口102a構(gòu)成的區(qū)域，并且，只準(zhǔn)許在該有限區(qū)域內(nèi)的光線通過。因此，當(dāng)物體100通過觀測位置P時，只有從物體100反射的光通過狹縫104而進入分光光鏡105。當(dāng)無物體100出現(xiàn)在觀測位置P時，因為沒有光線從構(gòu)成背景的窗口102a漏出，也就沒有光通過狹縫104，從而，沒有光進入分光鏡105。
圖8中示出分光鏡的特定配置。分光鏡105把入射光分成兩種或更多種分別具有特定波長的不同種類的待鑒別的光。分光鏡105進一步從所分離出的光中間選出具有不同波長的光線并把每種光線轉(zhuǎn)換成與其強度相符的電信號。因此，所述分光鏡105具有若干光束分離器106，濾光器107和傳感器108，其數(shù)目等于分別具有特定波長的、待鑒別的不同種類的光的數(shù)目。在該實施例中，待鑒別的特定波長光的數(shù)目為n。在本發(fā)明中，按如下方法確定特定波長光的數(shù)目n。通過觀測同時被反射的各種光線中間的一定數(shù)目的具有不同波長的光線，獲取代表這些光線之間的比率的值，由此可省去各單獨的物體(即，供選擇物體)之間反射光線強度的差別。眾所周知，為獲得一個比率需要兩個值。因此，舉例來說，為鑒別彼此不同的兩種物體，至少需要檢測兩種不同種類的光，并獲取該二者之間的比值。當(dāng)然，必要時也可以檢測三或四種不同種類的光。倘若使用三或四種不同種類的光并對預(yù)定的各種組合獲取若干比值，則可以提高檢測的準(zhǔn)確度。
為鑒別三種不同物質(zhì)A、B和C，只需要對組合(A、B)至少檢測兩種具有不同波長的光，以及對組合(B、C)至少檢測兩種具有不同波長的光。在該情況下，一種具有特定波長的待檢測的光可以用于兩個組合中。用這種方法可確定n值。
如圖8所示，在分光鏡105的背面上加工有窗口105a，以便通過狹縫104的光線經(jīng)由窗口105a進入分光鏡105。光束分離器106-1n(表示106-1至106-n)沿著進光路徑L排列在分光鏡105中。每個光束分離器106通過光的一部分并將其另一部分沿垂直于光路徑L的方向反射。從光束分離器106反射的光輸送到與光束分離器106-1n對應(yīng)配置的濾光器107-1n中的每一個上。每個濾光器只允許那些待鑒別的光中間具有特定波長的相應(yīng)的光通過。由光接收元件108-1n中的每一個接收通過濾光器107的光，該光接收元件同樣是與光束分離器106-1n對應(yīng)配置的，并且，在光接收元件1081n的每一個中，將所接收的光轉(zhuǎn)換成電信號。因此，當(dāng)供選擇的物體100通過觀測位置P時，分光鏡105輸出模擬信號s1、s2…sn，這些信號代表若干種具有不同特定波長的待鑒別的光的相應(yīng)強度。在無物體出現(xiàn)在觀測位置P時，因為無光線從窗口102a漏出，所以，上述各信號都處于零電平。
從分光鏡105輸出的電信號s1、s2…sn在放大器1091n中被放大，然后，分別經(jīng)由電阻1101n輸送到積分器1111n。
每個積分器111包括起主要元件作用的運算放大器112，以及插入運算放大器112的輸出端和倒相輸入端之間的電容器113。積分器111還具有與電容器113并聯(lián)連接的開關(guān)114，開關(guān)114根據(jù)“或”門115的輸出狀態(tài)接通或斷開。在本實施例中，對開關(guān)114作這樣的安排當(dāng)“或”門115的輸出是“1”時，開關(guān)14斷開，使電容器113的兩端開路，而當(dāng)“或”門115的輸出是“0”時，開關(guān)114接通，使電容器113的兩端短路。因此，當(dāng)開關(guān)114斷開時，積分器111起積分器的作用，也就是說，對通過放大器109放大的相應(yīng)信號s1、s2…sn進行積分，而當(dāng)開關(guān)114接通時，積分器111使輸出保持在零電平而不起積分器的作用。
為檢測通過物體100，放大器109-n的輸出不僅輸送到相應(yīng)的積分器111-n，而且，輸送到比較器117的第一輸入端。以基準(zhǔn)電壓VO供給比較器117的第二輸入端，該基準(zhǔn)電壓VO設(shè)置成使其比當(dāng)分光鏡105處于零電平時(即，無物體100出現(xiàn)在觀測位置P時)從放大器109-n輸出的信號的電平稍微高一些。據(jù)此，當(dāng)放大器109-n的輸出超過基準(zhǔn)電壓VO的時候(即，物體100正通過觀測位置P，從而，從分光鏡105輸出信號sn時)比較器117把具有邏輯電平“1”的通過檢測信號不僅連續(xù)地輸送到“或”門115的第一輸入端，而且輸送到單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器118。當(dāng)無物體100出現(xiàn)在觀測位置P時，比較器117的輸出保持在“0”電平上。
在比較器117的輸出降下的同時，單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器118輸出脈沖信號，并將其既輸送到“或”門115的第二輸入端又輸送到“與”門119的第一輸入端。因此，在物體100通過觀測位置P的時間間隔和接著從單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器118輸出的脈沖持續(xù)時間的總和期間，“或”門115的輸出為“1”。當(dāng)“或”門115的輸出為“1”時，積分器111-1n對相應(yīng)的信號s1、s2…sn進行積分，并且，把積分結(jié)果S1、S2…Sn輸送到信號選擇電路116。
信號選擇電路116選擇對應(yīng)于具有特定波長的相鄰的反射光線對的積分信號對，此時，允許一個積分信號同時從屬于彼此相鄰的兩個積分信號對，然后，電路116輸出每對積分信號并將其供給相應(yīng)的信號比值比較電路120。更準(zhǔn)確地說，信號選擇電路116產(chǎn)生n-1對積分信號對(S1，S2)，(S2，S3)，(S3，S4)…(Sn-2，Sn-1)和(Sn-1，Sn)，并將其供給相應(yīng)的信號比值比較電路120-1至120-(n-1)。
與上述信號對相一致地設(shè)置120-1至120-(n-1)總計n-1個信號比值比較電路。每個信號比值比較電路120把相應(yīng)的積分結(jié)果對中的一個積分結(jié)果與另一個積分結(jié)果的比值同預(yù)置常數(shù)進行比較。更具體地說，每個信號比值比較電路120包括可變增益放大器121、加法電路122和比較器123?？勺冊鲆娣糯笃?21把一個積分結(jié)果放大并將該放大的信號供給加法電路122。加法電路從該放大的信號中減去另一個積分結(jié)果，然后，把減法的結(jié)果輸送到比較器123的非倒相輸入端，其倒相輸入端是接地的，這樣，當(dāng)由加法電路122實行的減法的結(jié)果是正的時，從比較器123輸出的是邏輯信號“1”，而當(dāng)該減法的結(jié)果是負的時，從比較器123輸出的是邏輯信號“0”。下面將用具有積分結(jié)果對(S1、S2)的信號比值比較電路120作為例子進行進一步的說明。將積分結(jié)果S1輸送到可變增益放大器121，在那里，該信號被放大K倍，然后，輸送到加法電路122。加法電路122從放大的積分結(jié)果KS1中減去積分結(jié)果S2，然后，把減法結(jié)果輸送到比較器123的非倒相輸入端。更準(zhǔn)確地說，借助于可變增益放大器121對積分結(jié)果S1進行如下放大K×S1＝KS1…(12)從該放大的積分結(jié)果KS1中減去積分結(jié)果S2KS1-S2…(13)然后，由比較器123作出減法結(jié)果是正或負的判斷。當(dāng)以下條件被滿足時KS1-S2＞0…(14)
即，K＞S2/S1…(15)從比較器123輸出邏輯信號“1”。另一方面，當(dāng)以下條件被滿足時KS1-S2＜0…(16)即，K＜S2/S1…(17)從比較器123輸出邏輯信號“0”?？勺冊鲆娣糯笃?21的放大因數(shù)K與前面提到的表達式3、4、7和8中所示的常數(shù)K1和K2等效。因數(shù)K是用實驗方法預(yù)先獲得的，以便滿足預(yù)定的條件(這些條件與3和4，或7和8等效)。
每個信號比值比較電路120的比較器123把比較的結(jié)果輸送到組合邏輯電路124。組合邏輯電路124是諸如圖4或5所示的TTL(晶體管-晶體管邏輯)電路。將組合邏輯電路124作如下安排，使得當(dāng)殼或中果皮通過觀測位置P時，電路124輸出邏輯信號“1”，而當(dāng)仁通過觀測位置P時，電路124輸出邏輯信號“0”。將從組合邏輯電路124輸出的邏輯信號輸送到“與”門119的第二輸入端。
如上所述，將單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器118的輸出輸送到“與”門119的第一輸入端。于是組合邏輯電路124的輸出被選通，并且，根據(jù)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器118的輸出從“與”門119輸出。
將“與”門119的輸出輸送到單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器115，后者把從“與”門119輸出的脈沖的寬度展寬到除去殼或中果皮所需的時間，然后，將該信號輸送到延遲電路126。延遲電路126把從單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器125輸出的信號延遲一個時間間隔，該時間間隔從物體100落下的瞬間開始直至它到達排除位置Q的瞬間為止，然后，電路126將該延遲的信號供給驅(qū)動電路127。當(dāng)把來自延遲電路126的信號輸送到電路127時，驅(qū)動電路127在相當(dāng)于由電路126供給的信號的脈沖寬度的時間間隔內(nèi)將噴射器驅(qū)動信號供給噴射器128。噴射器128安裝在上述排除位置Q。當(dāng)把來自驅(qū)動電路127的噴射器驅(qū)動信號輸送到噴射器128時，噴射器128將壓縮空氣吹到通過該位置的物體100上，把它吹掉。
以下是對具有前述配置的選擇設(shè)備的操作方面的說明。
如圖6所示，供選擇的物體100從斜槽(未示出)落下，通過觀測位置P，然后，到達排除位置Q。所述物體100是杏仁的仁100a和包含杏仁殼與包含杏仁的中果皮等其他物100b的混合物。
用若干發(fā)光器101照射觀測位置P，以便當(dāng)每個物體100通過觀測位置P時，從物體100反射的光經(jīng)由透鏡103和狹縫104而進入分光鏡105。應(yīng)當(dāng)指出，在無物體100出現(xiàn)在觀測位置P時，因為無光線從背景箱102的窗口102a漏出，所以，無光線進入分光鏡105。
進入分光鏡105的光通過對應(yīng)的光束分離器被分離成若干具有不同波長的光線，然后，這些光線傳輸?shù)脚c所述光束分離器對應(yīng)設(shè)置的相應(yīng)的濾光器107。在各個濾光器107中，取出待鑒別的具有不同波長的各種光線，然后，將其供給與所述濾光器107對應(yīng)設(shè)置的傳感器108。在傳感器108中，已通過對應(yīng)的濾光器107的光線被轉(zhuǎn)換成電信號s1、s2…sn，然后，將其供給對應(yīng)的放大器109。在放大器109中，將所供給的信號放大，然后將其供給對應(yīng)的積分器111。
圖9是用以說明圖6所示選擇設(shè)備的操作的定時曲線圖。如圖9(a)所示，放大器109在從T1直到T2這一時間間隔t1內(nèi)放大并輸出電信號S1、s2…sn，此處，T1系指物體100的下端到達觀測位置P的時刻，T2系指物體100的頂端已通過觀測位置P的時刻。將電信號sn輸送到檢測通過的比較器117，以便當(dāng)電信號sn超過基準(zhǔn)電壓VO時，也就是就，在基本上等于從時間T1至T2的時間間隔t1的時間中，輸出如圖9(b)所示那樣的檢測通過的信號。為響應(yīng)該檢測通過的信號的輸出，“或”門115的輸出置“1”，使得在每個積分器111中的開關(guān)114斷開。結(jié)果，在每個積分器111中開始對放大器109的輸出進行積分。更準(zhǔn)確地說，如圖9(e)所示，從時間T1開始對電信號s1、s2…sn進行積分，同時，逐漸增大的積分結(jié)果S1、S2…Sn從相應(yīng)的積分器111輸出。
在物體100的頂端已通過觀測位置P的時刻T2，電信號s1、s2…sn下降到零電平，于是，結(jié)束了積分過程。在T2時刻，為響應(yīng)檢測通過的比較器117的輸出的下降，單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器118的輸出上升，并且，從單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器118輸出具有脈沖寬度t2的脈沖信號。因此，即使在比較器117的輸出已經(jīng)降下之后，在t2時間間隔，即，從時間T2至?xí)r間T3，“或”門115的輸出保持“1”的狀態(tài)，使得在T1至T3期間，每個積分器111連續(xù)地起積分器的作用。結(jié)果，在T2至T3期間，各積分器111的相應(yīng)輸出恒定地保持在所獲得的最后積分結(jié)果S1、S2…Sn的值上。然后，在T3時刻，“或”門115的輸出下降到“0”，同時，各積分器111的相應(yīng)輸出也下降到零電平。
在T1至T3期間，將積分信號S1、S2…Sn輸送到信號選擇電路116，在那里，選擇對應(yīng)于彼此靠近的具有特定波長的每對反射光線的積分信號對，此時，允許一個積分信號屬于兩個彼此靠近的積分信號對，從而，把n-1個積分信號對(S1、S2)(S2、S3)、(S3、S4)…(Sn-2，Sn-1)和(Sn-1，Sn)輸出到對應(yīng)的信號比值比較電路120。
在每個信號比值比較電路120中，一個積分信號乘以K值，該K值是用實驗方法預(yù)先在可變增益放大器121中獲得的。然后，在加法電路122中，從所述乘積中減去另一個積分信號，并且，將相減的結(jié)果輸送到比較器123的非倒相輸入端。在比較器123中作出判斷，確定在加法電路122中所進行的計算的結(jié)果是正的或是負的，并且，當(dāng)所述計算結(jié)果是正的時，從比較器123中輸出邏輯信號“1”，而當(dāng)所述結(jié)果是負的時，從比較器123中輸出邏輯信號“0”。將從比較器123中輸出的邏輯信號輸送到組合邏輯電路124。
在組合邏輯電路124中，根據(jù)信號比值比較電路120的輸出對物體100進行判斷，并且，將該判斷的結(jié)果輸送到“與”門119。當(dāng)所述物體100被判斷為仁時，組合邏輯電路124的輸出是“0”，而當(dāng)所述物體被判斷為殼或中果皮時，所述電路124的輸出是“1”。如上所述，因為各物體100的受觀測表面的形狀是不相同的，倘若是根據(jù)從部分觀測表面所反射的光來識別物體100的話，就會有錯誤選擇的危險。因此，在對整個觀測表面所反射的光線完成積分之前，組合邏輯電路124的輸出是缺乏可靠性的。
更準(zhǔn)確地說，在T1至T2期間，信號比值較電路120和組合邏輯電路124是根據(jù)隨著時間的推移而增大的不穩(wěn)定的值S1、S2…Sn而工作的，因此，在該期間組合邏輯電路124的輸出是不可信賴的。
如圖9(f)和9(g)中所示，從T2至T3期間，信號比值比較電路120和組合邏輯電路124是根據(jù)作為最后積分結(jié)果而獲得的穩(wěn)定值進行工作的，因此，在此期間，組合邏輯電路124的輸出是可以信賴的。
在T2至T3期間，借助于單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器118的輸出(此時為“1”)在“與”門119選通組合邏輯電路124的輸出，以便只取出可靠的判斷結(jié)果，并將其輸送到單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器125。
當(dāng)斷定物體100是殼或由中果皮包住的杏仁時，在T2至T3期間，“與”門119的輸出為“1”，于是，在t3期間，如圖9(h)所示，單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器125保持該輸出。在延遲電路126中延遲單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器125的所述輸出，然后，將其輸送到驅(qū)動電路127。結(jié)果，當(dāng)外殼和包著中果皮的杏仁到達排除位置Q時，從噴射器128對著它吹出空氣，從而，把外殼或中果皮排除掉。
當(dāng)斷定所述物體100是仁時，在T2至T3期間，“與”門119的輸出為“0”。于是，無空氣從噴射器128吹出，因此，果仁能通過排除位置Q而被接收在貯器(未示出)中。
如上所述，本發(fā)明提供包括以下步驟的選擇方法(1)把光射向通過觀測位置的供選擇的物體上;(2)借助于信號轉(zhuǎn)換器把從物體反射的光線中間具有特定波長的光轉(zhuǎn)換成電信號;以及(3)根據(jù)所述電信號從各物體中選出特定的物質(zhì)，在該方法中，在每個物體正通過觀測位置的同時，對從所述信號轉(zhuǎn)換器輸出的電信號進行積分，并且，在該物體已通過觀測位置之后，根據(jù)最后積分結(jié)果判斷該物體是否為特定物質(zhì)。更準(zhǔn)確地說，表示從所述整個觀測表面反射光量的值是通過在每個物體正通過觀測位置的時候?qū)乃鲂盘栟D(zhuǎn)換器輸出的電信號進行積分而獲得的。這樣，就有可能與由于所述觀測表面的變化所造成的反射光量的變化無關(guān)地進行選擇，從而，達到相當(dāng)高的鑒別準(zhǔn)確度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，采用兩種或更多種分別具有特定波長的不同種類的光，并且，為兩種或更多種不同種類光中的每一種提供信號轉(zhuǎn)換器。另外，根據(jù)從所述信號轉(zhuǎn)換器輸出的電信號獲得每個物體對兩種或更多種不同種類的光的反射特性，并且，根據(jù)這樣獲得的反射特性來判斷該物體是否為特定物質(zhì)。因此，就有可能與由于供選擇物體的大小變化所造成反射光量的相對變化無關(guān)地進行選擇，從而，達到相當(dāng)高的鑒別準(zhǔn)確度。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，采用兩種或更多種分別具有特定波長的不同種類的光，并且，為兩種或更多種不同種類光中的每一種提供信號轉(zhuǎn)換器。另外，在每個物體正通過觀測位置的同時，對從每個信號轉(zhuǎn)換器輸出的電信號進行積分，并在所述物體已通過觀測位置以后，根據(jù)從各信號轉(zhuǎn)換器輸出的最后積分結(jié)果獲得該物體對所述兩種或多種不同種類的光的反射特性。然后，根據(jù)這樣獲得的反射特性判斷該物體是否為特定物質(zhì)。使用這種配置，就有可能獲得更高的鑒別準(zhǔn)確度。
雖然，本發(fā)明已經(jīng)通過特定的條款進行了說明，但是，應(yīng)當(dāng)指出，所描述的實施例未必是唯一的，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以給出各種不同的變化和修改，本發(fā)明完全由所附的權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種選擇方法包括以下各步驟把光射到通過觀測位置的供選擇的物體上，借助于信號轉(zhuǎn)換器把從物體反射的光線中間具有特定波長的光轉(zhuǎn)換成電信號，以及根據(jù)所述電信號從所述各物體中選出特定的物質(zhì)，其特征在于包含以下的改進在所述物體中的每一個正通過所述觀測位置的同時，對從所述信號轉(zhuǎn)換器輸出的電信號進行積分，以及在所述物體已通過所述觀測位置以后，根據(jù)最后的積分結(jié)果判斷所述物體是否為特定的物質(zhì)。
2.一種選擇設(shè)備包括準(zhǔn)備把光射到通過觀測位置的供選擇的物體上的裝置，準(zhǔn)備借助于信號轉(zhuǎn)換器把從物體反射的光線中間具有特定波長的光轉(zhuǎn)換成電信號的裝置，以及準(zhǔn)備根據(jù)所述電信號從所述各物體中選出特定物質(zhì)的裝置，其特征在于包含以下的改進用于在所述各物體中的每一個正通過所述觀測位置的同時，對從所述信號轉(zhuǎn)換器輸出的電信號進行積分的裝置，以及用于在所述各物體已通過所述觀測位置以后，根據(jù)由所述積分裝置輸出的最后積分結(jié)果判所述物體是否為特定物質(zhì)的判斷裝置。
3.一種選擇方法包括以下各步驟把光射到通過觀測位置的供選擇的物體上，借助于信號轉(zhuǎn)換器把從物體反射的光線中間具有特定波長的光轉(zhuǎn)換成電信號，以及根據(jù)所述電信號從所述各物體中選出特定的物質(zhì)，其特征在于包含以下的改進采用兩種或更多種分別具有特定波長的不同種類的光，為所述兩種或更多種不同種類的光中的每一種提供一個所述信號轉(zhuǎn)換器，根據(jù)從所述信號轉(zhuǎn)換器輸出的電信號獲得每個物體對所述兩種或更多種不同種類的光的反射特性，以及根據(jù)所述反射特性，判斷該物體是否為特定的物質(zhì)。
4.按照權(quán)利要求3所要求的選擇方法，其特征在于將分別從所述各信號轉(zhuǎn)換器輸出的各電信號分成各電信號對，每對對應(yīng)于在所述兩種或更多種不同種類的光中具有特定波長的兩種鄰近的光線，對于各電信號中的每一對，獲得表示一種電信號與另一種電信號之間比率的值，以及將所獲得的比值與預(yù)置值進行比較，以由此獲得所述物體對所述兩種或更多種不同種類的光的反射特性。
5.一種選擇設(shè)備包括準(zhǔn)備把光射到通過觀測位置的供選擇的物體上的裝置，準(zhǔn)備借助于信號轉(zhuǎn)換器把從物體反射的光線中間具有特定波長的光轉(zhuǎn)換成電信號的裝置，以及準(zhǔn)備根據(jù)所述電信號從所述各物體中選出特定物質(zhì)的裝置，其特征在于包含以下的改進所述具有特定波長的光包括兩種或多種分別具有特定波長的不同種類的光，為所述兩種或多種不同種類的光的每一種提供一個所述信號轉(zhuǎn)換器，用于把分別從所述各信號轉(zhuǎn)換器輸出的電信號分成電信號對的分離裝置，每對電信號對應(yīng)于所述兩種或多種不同種類的光中具有特定波長的兩種鄰近的光線，與所述各電信號對中的每一對相對應(yīng)而配置的比較裝置，用于獲得表示各電信號中的每一對的一種電信號與另一種電信號之間比率的值，并且，將所獲得的比值與預(yù)置值進行比較，以由此獲得所述物體對所述兩種或多種不同種類的光的反射特性，以及根據(jù)由所述比較裝置作出的比較結(jié)果，判斷所述物體是否為特定物質(zhì)的判斷裝置。
6.按照權(quán)利要求5所要求的選擇設(shè)備，其特征在于所述比較裝置具有用于將所述電信號對的一種電信號乘上所述設(shè)定值的乘法裝置，用于從由所述乘法裝置計算出的乘積結(jié)果中減去所述電信號對的另一種電信號的減法裝置，以及用于判斷由所述減法裝置計算出的減法結(jié)果是正還是負的比較裝置。
7.一種選擇方法包括以下各步驟把光射到通過觀測位置的供選擇的物體上，借助于信號轉(zhuǎn)換器把從物體反射的光線中間具有特定波長的光轉(zhuǎn)換成電信號，以及根據(jù)所述電信號從所述各物體中選出特定的物質(zhì)，其特征在于包含以下的改進采用兩種或更多種分別具有特定波長的不同種類的光，為所述兩種或更多種不同種類的光的每一種提供一個所述信號轉(zhuǎn)換器，在所述各物體中的每一個正通過觀測位置的同時，對從每個信號轉(zhuǎn)換器輸出的電信號進行積分，根據(jù)所述物體已經(jīng)通過觀測位置以后從所述信號轉(zhuǎn)換器輸出的最后積分結(jié)果，獲得所述物體對所述兩種或更多種不同種類的光的反射特性，以及根據(jù)所述反射特性判斷所述物體是否為特定的物質(zhì)。
全文摘要
一種選擇方法的特征在于包括以下各步驟在各 物體中的每一個正通過觀測位置的同時，對從所述信 號轉(zhuǎn)換器輸出的電信號進行積分，并且，在所述物體 已經(jīng)通過觀察位置以后根據(jù)最后的積分結(jié)果判斷該 物體是否為特定物質(zhì)。借此，就有可能與由于觀測表 面的變化而造成的反射光量的變化無關(guān)地進行選擇， 從而，達到相當(dāng)高的鑒別準(zhǔn)確度。
文檔編號B07C5/342GK1038953SQ8910007
公開日1990年1月24日 申請日期1988年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月8日
發(fā)明者安西一義, 芝山明 申請人:有限會社安西總合研究所