阅读说明：本技术 用于从产品流中剔除劣质产品的装置 (Device for eliminating inferior products from product flow ) 是由 马蒂亚斯·杰因德 于 2019-01-04 设计创作，主要内容包括：一种用于从产品流(3)中剔除劣质产品(2a、2b)的装置(1、5、17),包括：识别单元(5、5a、5b),其被设计用于检测所述产品流(3)；和计算机单元(6),其被设计用于由所述识别单元(5、5a、5b)得到所述产品流(3)的特性数据,并由特性数据识别出在所述产品流(3)中的劣质产品(2a、2b)。所述装置(1、5、17)具有由所述计算机单元(6)控制的压缩空气-剔除单元(7)且具有偏转部件-剔除单元(8),这些剔除单元被设计用来被动地从所述产品流(3)中剔除劣质产品(2a、2b)。所述计算机单元(6)被设计用于把识别出来的劣质产品(2a、2b)分成第一等级和第二等级的劣质产品(2a、2b),并控制所述压缩空气-剔除单元(7)主动地剔除所述第一等级的劣质产品(2a),以及控制所述偏转部件-剔除单元(8)被动地剔除所述第二等级的劣质产品(2b)。(An apparatus (1, 5, 17) for rejecting inferior products (2a, 2b) from a stream (3) of products, comprising: an identification unit (5, 5a, 5b) designed to detect the product flow (3); and a computer unit (6) which is designed to obtain the characteristic data of the product stream (3) from the identification unit (5, 5a, 5b) and to identify from the characteristic data an inferior product (2a, 2b) in the product stream (3). The device (1, 5, 17) has a compressed air-rejection unit (7) controlled by the computer unit (6) and has deflection means-rejection units (8) designed to passively reject inferior products (2a, 2b) from the product stream (3). The computer unit (6) is designed to classify the identified inferior products (2a, 2b) into a first and a second grade of inferior products (2a, 2b) and to control the compressed air-rejection unit (7) to actively reject the first grade of inferior products (2a) and to control the deflection means-rejection unit (8) to passively reject the second grade of inferior products (2 b).)

用于从产品流中剔除劣质产品的装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于从在输送方向上移动的由优质产品与劣质产品构成的产品流中剔除劣质产品的装置。

背景技术

由专利US 9,452,450 B2已知一种用于从在输送方向上移动的由优质产品与劣质产品构成的产品流中剔除劣质产品的装置，该装置包括光学的识别单元、计算机单元、由压缩空气单元构成的第一剔除单元和由可控制的机械杆构成的第二剔除单元。光学的识别单元、计算机单元、第一和第二剔除单元为了交换数据而相互连接。第一和第二剔除单元沿输送方向在产品流处布置在光学的识别单元之后。第一剔除单元和第二剔除单元彼此邻接地布置在产品流的同一侧，其中，第一剔除单元沿输送方向布置在第二剔除单元之前。光学的识别单元检测产品流，并且把在这种情况下产生的光学数据持续不断地传送至计算机单元。计算机单元处理光学数据，实时地识别出产品流中的劣质产品，并且控制压缩空气单元和/或机械杆从产品流中剔除劣质产品。这种装置例如用于挑选水果或蔬菜。专利US 9,452,450 B2也公开为EP 2 396 124 B1。

但这种已知的装置已表明是不利的：由于第一和第二剔除单元直接并排地布置在产品流的同一侧，且由此导致狭窄的空间状况，这些剔除单元只许具有小的安装尺寸。但由于这些剔除单元的可能的安装尺寸小，产生了如下缺点：特别是对于很小的产品和很大的较重产品，无论在可剔除的质量方面，还是在速度方面，这些剔除单元的性能都太低，致使无法从产品流中剔除劣质产品。虽然存在可以增大这些剔除单元之间的间距的可行性，但这导致并非所愿地加长了装置，致使因安装要求的限制而无法在上级系统例如洗涤、分选和包装设备中使用这种装置。另外，由于这些剔除单元紧密地靠在一起，难以维护这些剔除单元，因为它们很难够到。

分选机构的另一问题在于，各劣质产品会有极为不同的形状、尺寸和重量，因此难以、通常甚至无法设计适合于剔除在产品流中实际出现的全部劣质产品的剔除单元。

发明内容

本发明的目的因此是，提出一种用于从产品流中剔除劣质产品的装置，其消除了现有技术的缺点，且改善了剔除的质量。

根据本发明，所述目的通过一种具有权利要求1的特征的装置得以实现。本发明的优选设计是从属权利要求的主题。

对于根据本发明的装置，压缩空气-剔除单元和偏转部件-剔除单元布置在产品流的相对侧。由此产生如下优点：有更大的安装空间可供这些剔除单元之用，尽管如此，却不会加长该装置的长度。因此，这些剔除单元可以设计得性能更强，很小的产品和很大的较重的产品由此也能可靠地从产品流中剔除。另外，通过把这些剔除单元布置在产品流的相对侧，改善了对这些剔除单元的可够到性，由此可以更好地且更容易地维护它们。本发明的一个重要的优点在于，实现了更高的剔除精度。也就是说，剔除单元安装得相距识别单元的观察线越近，剔除精度就越高，这是因为，对材料流中的劣质产品的命中可靠性提高了，并且减少了过度分选—这是并非所愿地将优质产品与劣质产品一起剔除。通过把这些剔除单元布置在材料流的相对侧，才实现了可以将这些剔除单元布置得足够靠近观察线，进而实现了提高的剔除精度。

通过压缩空气-剔除单元和偏转部件-剔除单元的组合，可以消除相应剔除方式的由系统引起的缺点，且协同地最佳地利用相应的由系统引起的优点。相关地，压缩空气-剔除单元有利地应用于小尺寸的劣质产品，这种劣质产品可精确地利用空气流予以偏转。这种劣质产品的特点尤其是在表面积比较小的情况下质量小，或者在质量比较小的情况下表面积小。

不符合这些标准的劣质产品，在表面积比较小的情况下具有大的质量，或者在质量比较小的情况下具有大的表面积，利用偏转部件-剔除单元予以剔除，其中，根据本发明，偏转部件-剔除单元具有至少一个促动器，该促动器使得至少一个偏转部件在第一位置与第二位置之间移调，其中，偏转部件在第一位置伸入到产品流中，且在第二位置布置在产品流之外，其中，在第一位置使得优质产品偏转。这种装置称为被动式系统，因为它使得优质产品从产品流中偏转离开，而劣质产品的在产品流中的轨迹不受偏转部件影响。该被动式系统具有如下优点：可以根据形状和重量通常已知的优质产品来优化剔除单元和相关的控制。而劣质产品可以由极为不同的产品构成，这会使得对偏转部件的优化明显困难得多，但根据本发明并不需要这种优化，因为劣质产品不与偏转部件接触。因此，无法利用压缩空气-剔除单元予以剔除的劣质产品将利用偏转部件-剔除单元被动地剔除。由此提高了剔除的质量，因为相比于通常的分选设备，在产品流中留下的劣质产品很少，且把过度分选保持得很小。

由文献US 2010/236994 A1已知一种分选设备，与根据本发明的被动地从产品流中剔除杂质产品相反，该分选设备基于主动地从产品流中剔除杂质产品。主动式剔除是指如下系统：通过剔除单元使得劣质产品偏转离开其飞行轨迹，从而劣质产品远离产品流，且在单独的路径上予以输送。而优质产品的飞行轨迹却不受剔除单元影响。主动地剔除杂质产品在本发明以前就已经在工业中普遍应用，因为本领域技术人员认为，这样可以在很大程度上避免过度分选。本申请的发明人的贡献是，与本领域的先前的普遍看法相反地已发现，通过实现被动式剔除，可以在产品可靠性方面实现优点，即可靠地剔除杂质和劣质产品，这些优点远胜于可能的过度分选的缺点。例如，通过根据本发明的装置减小了如下危险：无法把杂质从产品流中去除，因而留在了消费者那里，这造成昂贵的退货。

在本发明的一种优选的实施方式中，偏转部件-剔除单元—沿输送方向观察—在产品流处布置在识别单元之后，并且被设计用于通过借助至少一个偏转部件使得产品流局部地偏转来剔除劣质产品。在一种替代的实施方式中，这些剔除单元的顺序颠倒，也就是说，偏转部件-剔除单元沿输送方向布置在压缩空气-剔除单元之前。

在剔除劣质产品时，由于劣质产品简单地偏转离开产品流，也独立于劣质产品的大小、材料和形状，偏转部件-剔除单元提供了高的剔除可靠性，但具有如下缺点：每次剔除劣质产品时也把并非规定用来剔除的产品即优质产品一同剔除了，因而发生了过度分选。

通过计算机单元对劣质产品进行划分，其中，计算机单元把劣质产品分成第一等级的劣质产品和第二等级的劣质产品，第一等级的劣质产品可借助空气流很好地剔除，第二等级的劣质产品是其余的劣质产品。第一等级的劣质产品在计算机单元的控制下通过压缩空气-剔除单元予以剔除，第二等级的劣质产品在计算机单元的控制下通过偏转部件-剔除单元予以剔除。

有利地，通过计算机单元借助至少一个如下特征在优质产品、第一等级的劣质产品和第二等级的劣质产品之间进行区分：

-在产品流中含有的产品的颜色；

-在产品流中含有的产品的轮廓和造型，特别是大小和形状；

-在利用来自整个电磁光谱或其各部分的电磁波优选X射线、红外射线、太赫兹辐射予以照射时在反射光谱或透射光谱方面的差异；

-在产品流的导电性或可磁化方面的差异。

至少一个识别单元优选相应地被设计用来检测上述特征，并输出对应的特性数据。确切地说，在一种优选的实施方式中，识别单元被设计用来在利用电磁波照射产品时检测反射光谱或透射光谱的至少一个部分区域。反射光谱或透射光谱的部分区域一方面可以是在可见波长范围之内或之外的光，但也可以是其它电磁波，比如X射线、太赫兹辐射(微波辐射)。

如果计算机单元被设计用来由产品流的特性数据既获知在产品流中含有的产品的轮廓和造型，又获知在产品流中含有的产品的光谱组成，则计算机单元有利地由在产品流中含有的产品的光谱组成获知产品材料，并由产品的轮廓和造型获知产品体积，以便由产品的材料和体积估计出其质量，并且借助产品的质量在优质产品、第一等级的劣质产品和第二等级的劣质产品之间做出区分。

如果识别单元设计成用来检测在可见波长范围之内和/或在可见波长范围之外的光的光学识别单元，则该光学识别单元优选包括超光谱摄像机和/或RGB-摄像机和/或激光系统。通过采用超光谱摄像机、RGB-摄像机和激光系统的组合作为光学识别系统，可以实现对优质产品、第一等级的劣质产品和第二等级的劣质产品的高的区别精确度，因为利用该光学系统可以检测产品流中的产品的多种特性。优选使用超光谱摄像机，因为它高精度地将光谱解析成各个窄小的频带，由此可以实现非常精细地区分各种材料。如果使用(也)在近红外范围内工作的超光谱摄像机，则可以实现进一步改善材料区分，因为多种材料在近红外范围内具有独特的频带。通过超光谱摄像机与RGB-摄像机和/或激光系统的任选的组合使用，可以再次改善各种材料的可区分性。

有利地，根据本发明的装置包括至少一个其它的识别单元，其中，该其它的识别单元布置在产品流的与第一检测单元相对的一侧。这具有如下优点：可以更好地检测产品流，计算机单元由此可以更好地在优质产品、第一等级的劣质产品和第二等级的劣质产品之间进行区分，因而可以更进一步地提高剔除的质量。各摄像机也可以三维地布置，也就是说，从不同的空间方向观察材料流。

附图说明

下面示范性地借助附图详述根据本发明的装置的有利设计。

图1～3以示意图示出根据本发明的用于从在输送方向上移动的产品流中剔除劣质产品的装置的实施方式。

具体实施方式

图1以示意图示出根据本发明的用于从在输送方向T上移动的产品流3中剔除劣质产品2a和2b的装置1的实施方式，其中，产品流3由优质产品4与劣质产品2a和2b组成。在图1中绘出了产品流3的部分区段，其中，产品流3沿着路径14移动经过装置1，且被引导板9和10分导成两个区段。

装置1包括识别单元5、计算机单元6、第一剔除单元7和第二剔除单元8，它们为了数据交换而相互连接。在图1所示的实施方式中，第二剔除单元8在产品流3处沿输送方向T布置在第一剔除单元7之后，并且第一剔除单元7和第二剔除单元8在产品流3处彼此相对地布置。但也存在如下可行性：第二剔除单元8在产品流3处沿输送方向T布置在第一剔除单元7之前。有利地，第一剔除单元7和第二剔除单元8的布置满足于在上级系统中对装置1的安装要求和/或对产品流3的输送方向T及由此产生的路径14的安装要求。

第一剔除单元7被设计用于剔除第一等级的劣质产品2a。第一剔除单元7由压缩空气单元构成，该压缩空气单元具有喷嘴11，该喷嘴带有可通过计算机单元予以电控制的阀。压缩空气单元通过未示出的供应管路与压缩空气供应部连接。第一剔除单元7因而形成压缩空气-剔除单元。对于根据本发明的装置1的在图1中示出的设计变型，仅示出了一个第一剔除单元7，但装置1也可以具有多个第一剔除单元7，这些第一剔除单元可以相继地、并排地或彼此错开地布置。也存在如下可行性：压缩空气单元具有调控阀，该调控阀被设计用于调控从喷嘴11排出的压缩空气脉冲的强度。强度调控可以手动地进行，或者通过计算机单元6进行。在通过计算机单元6调控强度时，有利地根据待剔除的第一等级的劣质产品2a来调整强度。因而例如相比于质量小且延展度小的第一等级的劣质产品2a的情况，在质量大且延展度小的第一等级的劣质产品2a的情况下强度会比较大。

第二剔除单元8被设计用于剔除第二等级的劣质产品2b。第二剔除单元8由促动器和偏转部件13构成，促动器的形式例如为可电控制的气动缸12，其中，气动缸12作用到偏转部件13上，该偏转部件在第一位置与第二位置之间移调。第二剔除单元8因而形成偏转部件-剔除单元。气动缸12通过未示出的供应管路与压缩空气供应部连接。在第一位置，偏转部件13伸入到产品流3中并且使得该产品流偏转；在第二位置，偏转部件13布置在产品流3之外。对于图1中示出的设计变型，气动缸12受计算机单元6控制，从而在第一位置使得优质产品4偏转，且在第二位置把第二等级的劣质产品2b剔除。无接触地将第二等级的劣质产品2b剔除的剔除方式因而也称为被动式剔除。

主动式剔除是指如下系统：通过剔除单元使得劣质产品偏转离开其飞行轨迹，从而劣质产品远离产品流，且在单独的路径上予以输送。而优质产品的飞行轨迹却不受剔除单元影响。这种主动式的剔除仅仅在第一剔除单元7中借助压缩空气发生。

在第二剔除单元8中实现的被动式剔除情况下，使得优质产品偏转，而劣质产品的飞行轨迹却不受影响。这种被动式系统具有如下优点：可以根据形状和重量通常已知的优质产品来优化剔除单元和相关的控制。劣质产品可能由极为不同的产品构成，这会使得优化明显困难得多。通过不影响劣质产品的飞行轨迹，也可靠地排出诸如橡胶球的杂质，因为在主动式系统中偏转时，在设备内会容易出现弹性产品的不受控的运动，例如橡胶球的不受控的跳动，致使所述球最终又落入优质产品中。非常轻的或者浮动的劣质产品比如薄膜或纸张也有相同的情况。该系统例如对于玻璃也提供了其它优点，因为玻璃可以在无破碎的情况下被剔除。

代替可电控制的气动缸，也可以使用其它的促动器。本领域技术人员知道这种促动器，并且懂得根据使用目的来选择这些促动器。对这些促动器的要求是，它们能足够快速地、以足够的精度且高的可靠性在系统中使用。这种替代的促动器例如是液压缸、螺线管、电的传动件，特别是旋转式或直线式传动件。

对于某些应用情况，特别是当劣质产品的形状、尺寸和重量处于窄小的误差内时，也存在如下可行性：第二剔除单元8根据产品的特性如同转辙器那样构造，该转辙器主动地使得优质产品4偏转至第一剔除路径，并主动地使得第二等级的劣质产品2b偏转至第二剔除路径进而被剔除。此外存在如下可行性：第二剔除单元具有多于两个的位置，因而仅仅利用这个剔除单元进行多路分选(例如：通过偏转至不同的剔除路径和被动地剔除劣质产品，将优质产品分成多个种类)。

在该实施方式中，识别单元5被设计成光学的识别单元，且具有超光谱摄像机，以及任选地具有RGB-摄像机或激光系统。但也可以代替光学的识别单元而使用上面提到的替代的识别单元。

在使用根据本发明的装置1时，产品流3在输送方向T上沿着路径14被引导经过装置1。在此，利用光学的识别单元5来检测产品流3，其中，由此产生的光学特性数据持续地被传送至计算机单元6。

光学特性包括在产品流3中所含有的产品的光谱组成、大小、形状和颜色，其中，计算机单元6被设计用来借助产品的光谱组成，按照这些产品的不同的化学成分来划分这些产品。借助检测的大小、形状和颜色，计算机单元可以对划分予以优化，例如把木材残留物与贝壳残留物区分开。基于这种划分，计算机单元6实时地识别出产品流3中的优质产品4以及劣质产品2a和2b，其中，计算机单元6依照更好的剔除方法将劣质产品2a和2b划分成第一等级的劣质产品2a和第二等级的劣质产品2b。

借助获知的优质产品4、第一等级的劣质产品2a和第二等级的劣质产品2b，计算机单元6在另一步骤中控制第一剔除单元7主动地将第一等级的劣质产品2a剔除，并控制第二剔除单元8被动地将第二等级的劣质产品2b剔除，由此在路径14的末端仅还留有优质产品4。

图2以示意图示出根据本发明的用于从在输送方向T上移动的产品流3中剔除劣质产品2a和2b的装置15的另一实施方式。不同于根据图1的装置1，装置15的识别单元5被分成两个壳体，其中，在壳体5a中例如安置了超光谱摄像机和RGB-摄像机，且在壳体5b中安置了激光系统。此外，相比于根据图1的装置1，装置15具有附加的检测单元16，该附加的检测单元布置在产品流3的与检测单元5相对的一侧，并且也分成两个壳体，其中，在壳体16a中例如安置了超光谱摄像机和RGB-摄像机，且在壳体5b中安置了激光系统。需要说明，替代于或附加于光学传感器，检测单元5、16也可以具有其它的传感器，特别是用来检测光波长范围之外的电磁波、例如用来检测X射线或太赫兹辐射的传感器。通过附加的检测单元16，得到了如下优点：可以更加精确地检测产品流3，计算机单元6由此可以更好地在优质产品4、第一等级的劣质产品2a和第二等级的劣质产品2b之间做出区分，因而更进一步地提高剔除的质量。与在根据图1的装置1情况下相同的部件标有相同的标号。另外需要指出，在本发明的其它实施方式中，检测单元5、16的上述布置方式可以在不同的壳体中在产品流的不同侧改变。例如也可以选择并排的布置或者围绕产品流的布置，或者也不受限制地选择多于两个的劣质产品流。

需要说明，对于装置15，借助第二剔除单元8对第二等级的劣质产品2b的剔除是一种被动式的剔除。也就是说，优质产品4在偏转部件13的第一位置偏转，而在偏转部件13的第二位置把第二等级的劣质产品2b从产品流3中剔除。

图3以示意图示出根据本发明的用于从在输送方向T上移动的产品流3中剔除劣质产品2a和2b的装置17的另一实施方式。不同于根据图2的装置15，对于装置17，剔除单元7和8相对于产品流3的位置交换。

装置17的与在根据图2的装置15情况下相同的部件标有相同的标号。