DE102015000699A1 - Device and method for automatic sorting of bulk material - Google Patents

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Alexander Schlegel
Thomas Lemanzyk
Steffen Eiser
Rene Eick
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour

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  • Sorting Of Articles (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren vorgestellt, die es gestatten, Schüttgut (z. B. Naturprodukte, insbesondere Getreide) automatisch in eine hohe Anzahl von Fraktionen zu trennen. Dabei erfolgt die automatische Sortierung auf Grundlage der Bilderkennung. Diese liefert die Information über die Fraktion jedes Objektes und über dessen Position. Anschließend erfolgt die mechanische Trennung. Um diese Trennung kostengünstig und schnell zu erreichen, wird in einer ersten Prozessstufe die Hauptfraktion des Schüttgutes abgetrennt. Die übrigen Bestandteile des Schüttgutes werden in einer zweiten Prozessstufe, abhängig von der Aufgabenstellung, in 3, 4 oder mehr Fraktionen sortiert.A device and a method are presented which allow bulk material (eg natural products, in particular cereals) to be automatically separated into a large number of fractions. The automatic sorting is based on the image recognition. This provides information about the fraction of each object and its position. Then the mechanical separation takes place. In order to achieve this separation cost-effectively and quickly, the main fraction of the bulk material is separated in a first process stage. The remaining components of the bulk material are sorted in a second process stage, depending on the task, in 3, 4 or more fractions.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Sortierung von Schüttgut, wobei insbesondere die automatische Bestimmung der Zusammensetzung von Schüttgut (z. B. Laborproben von Naturprodukten) einschließlich dessen körperlichen Trennung in die einzelnen Bestandteile realisiert werden soll. Diese Trennung ist sowohl für die exakte Bestimmung der absoluten Masseanteile jeder einzelnen Fraktion als auch für die fraktionsweise Probenrückstellung notwendig. Die Erfindung kann darüber hinaus auch im Bereich der Sortierung für die Produktverarbeitung Anwendung finden.The present invention relates to an apparatus and a method for the automatic sorting of bulk material, wherein in particular the automatic determination of the composition of bulk material (eg laboratory samples of natural products) including its physical separation into the individual components is to be realized. This separation is necessary both for the exact determination of the absolute mass fractions of each individual fraction and for the fractional sample recovery. The invention can also find application in the field of sorting for product processing.

Bei der Analyse Naturprodukten ist bisher die Sichtung und manuelle Sortierung durch Personal Stand der Technik. Bei geringem Probenumfang sind die Sortierzeit und die Fehlerrate hoch. Es stehen jedoch anschließend die einzelnen Fraktionen zur Wägung und Rückstellung zur Verfügung. Darüber hinaus sind automatisch arbeitende Analysegeräte auf Grundlage der Bilderkennung bekannt, die schnell und exakt einen hohen Probenumfang analysieren. Die Trennung erfolgt jedoch nur virtuell in Form der gespeicherten Objektbilder. Mit derartigen Angaben kann die genaue Zusammensetzung einer Probe ermittelt werden. Sie wird als Anzahl der Objekte in jeder Fraktion angegeben. Eine Massebestimmung ist allerdings nur nährungsweise möglich und eine Rückstellung einzelner Fraktionen ist gar nicht ausführbar. Eine dritte Gruppe stellen schließlich Sortiergeräte dar, die im Prozess der Verarbeitung eingesetzt werden. Sie ermöglichen bei hohem Produktdurchsatz die Trennung in zwei Fraktionen: gut/schlecht. Diese Trennung ist für die Verarbeitung völlig ausreichend, da nur die gut-Bestandteile zur Weiterverarbeitung gelangen. Eine genaue Analyse des jeweiligen Schüttgutes ist damit jedoch nicht gegeben.In the analysis of natural products, the screening and manual sorting by personnel is state of the art. With a small sample size, the sorting time and the error rate are high. However, the individual fractions are then available for weighing and resetting. In addition, automatically operating analysis devices are known based on the image recognition, which quickly and accurately analyze a high sample size. However, the separation is only virtual in the form of the stored object images. With such information, the exact composition of a sample can be determined. It is given as the number of objects in each faction. A mass determination, however, is only possible in a nutshell and a provision of individual fractions is not feasible. Finally, a third group is sorters used in the process of processing. They allow for high product throughput the separation into two fractions: good / bad. This separation is completely sufficient for the processing, since only the good components for further processing. A detailed analysis of the respective bulk material is thus not given.

Es zeigt sich, dass der aktuelle Stand der Technik nur Teillösungen liefert, die jedoch nicht die automatische Bestimmung der Probenzusammensetzung einschließlich Wägung und Rückstellung erlauben.It can be seen that the current state of the art provides only partial solutions that do not allow the automatic determination of the sample composition including weighing and recovery.

So werden z. B. in RU 2468872 C1 , CN 10370657 A , DE 43 339 285 A1 , CN 103331269 A Vorrichtungen und Verfahren beschrieben, mit denen Schüttgut lediglich in zwei Fraktionen – gut/schlecht – sortiert werden kann. Eine Besatzanalyse ist jedoch nicht möglich. Oft ist bei angegebener hoher Sortiergenauigkeit nur ein unzureichender Probedurchsatz realisierbar. Wird der Probendurchsatz erhöht, ist wiederum die Sortiergenauigkeit unzureichend. Aus der US 5,576,070 ist ein Verfahren zur automatischen Farbsortierung von Materialien bekannt, bei dem zwei Kameras und eine Beleuchtung verwendet werden. Das auf dem Förderband befindliche Material wird an den Kameras vorbeigeführt und von diesen erfasst. Mit Hilfe eines Rechners wird das Material anschließend hinsichtlich seiner Farbe und Maserung in Klassen kategorisiert, jedoch nicht sortiert. Folglich ist damit eine den europäischen Vorschriften genügende Besatzanalyse nicht möglich.So z. In RU 2468872 C1 . CN 10370657 A . DE 43 339 285 A1 . CN 103331269 A Devices and methods described with which bulk material can be sorted only in two fractions - good / bad. However, a stocking analysis is not possible. Often, only an insufficient sample throughput can be achieved given the high sorting accuracy. If the sample throughput is increased, in turn, the sorting accuracy is insufficient. From the US 5,576,070 is a method for automatic color sorting of materials known in which two cameras and lighting are used. The material on the conveyor belt passes the cameras and is detected by them. With the help of a computer, the material is then categorized in terms of color and grain in classes, but not sorted. As a result, a stocking analysis satisfying European requirements is not possible.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2010 024 784 A1 beschreibt ein Verfahren zur Trennung und Erkennung im freien Fall, wobei neben der vertikalen Bewegungskomponente durch die Schwerkraft noch ein horizontaler Bewegungsanteil durch die Trägheit der Objekte beim Abwurf vom Förderband hinzukommt. Durch die, beim Abwurf entstehende, rotatorische Eigenbewegung der Objekte wird die Erkennung unsicher. Außerdem ist die Sortierung nur für zwei Fraktionen gut/schlecht umgesetzt. Eine Trennung in mehr Fraktionen wird zwar erwähnt, jedoch dafür keine technische Lösung beschrieben. In der Offenlegungsschrift DE 195 04 932 A1 wird ebenfalls ein Sortierverfahren vorgestellt. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Hard- und Software zur Bildsignalverarbeitung. Die Beschreibung der einzelnen Baugruppen gibt lediglich den zu diesem Zeitpunkt bereits bekannten Stand der Technik wieder. Eine Sortierung wird zwar erwähnt, jedoch dazu keine technische Lösung angegeben. In der Offenlegungsschrift DE 197 20 121 A1 wird die quantitative Bestimmung der Zusammensetzung von Schüttgütern als Ziel genannt. Die Bildverarbeitung liefert als Quantität nur die Anzahl der Objekte liefert. Eine quantitative Angabe von Gewichtsanteilen ist unmittelbar nicht möglich. Dazu müssten die Objekte mechanisch sortiert werden, was nicht angeben ist. Der Schwerpunkt der Beschreibung liegt auf der Auswertung von Farbmerkmalen. Farbmerkmerkmale liefern wichtige Aussagen, sind aber für die Erzielung hoher Erkennungsraten, insbesondere für Naturprodukte in der Mehrzahl der Fälle und speziell auch für Getreide nicht zureichend.The publication DE 10 2010 024 784 A1 describes a method for separation and detection in free fall, wherein in addition to the vertical component of motion by gravity nor a horizontal movement share added by the inertia of the objects when dropped from the conveyor belt. Due to the rotational self-movement of the objects, which is produced during ejection, the recognition becomes uncertain. In addition, the sorting is only good / bad implemented for two fractions. A separation into more fractions is mentioned, but no technical solution is described. In the published patent application DE 195 04 932 A1 a sorting procedure is also presented. The emphasis is on the hardware and software for image signal processing. The description of the individual modules is only the already known at this time state of the art. Although sorting is mentioned, no technical solution is given. In the published patent application DE 197 20 121 A1 the quantitative determination of the composition of bulk materials is mentioned as the target. The image processing supplies as quantity only the number of objects supplies. A quantitative indication of parts by weight is not possible immediately. For this, the objects would have to be mechanically sorted, which is not specified. The emphasis of the description lies on the evaluation of color characteristics. Color characteristics provide important information, but are insufficient to achieve high detection rates, especially for natural products in the majority of cases and especially for cereals.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Sortierung von Schüttgut bereitzustellen, mit denen es gelingt, das zu untersuchende Schüttgut kostengünstig und schnell in eine hohe Anzahl von Fraktionen für eine Besatzanalyse zu trennen.The object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages known from the prior art and to provide an apparatus and a method for the automatic sorting of bulk material with which it is possible, the bulk material to be examined cost and quickly in a high number of fractions for to separate a stocking analysis.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe mit den Merkmalen des ersten und vierten Patentanspruches. Während vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den Unteransprüchen 2 und 3 angegeben sind, sind bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Unteransprüchen 5 bis 10 gekennzeichnet.According to the invention, the solution of this problem succeeds with the features of the first and fourth claims. While advantageous embodiments of the device according to the invention are specified in the dependent claims 2 and 3, preferred embodiments of the method according to the invention are characterized in the subclaims 5 to 10.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: In the following, the present invention will be explained in more detail with reference to drawings. It shows:

1 – das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 - The principle of the method according to the invention

2 – ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 - An advantageous embodiment of the device according to the invention

3 – zwei prinzipielle Ausführungsbeispiele für eine Auswurfeinheit 3 - Two basic embodiments of an ejection unit

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Schüttgut (z. B. Naturprodukte, insbesondere Getreide) automatisch schnell und kostengünstig in eine hohe Anzahl von Fraktionen zu trennen. Die automatische Sortierung erfolgt dabei auf Grundlage der Bilderkennung. Diese liefert die Information über die Fraktion jedes Objektes und über dessen Position. Anschließend erfolgt die mechanische Trennung. Um diese Trennung kostengünstig und schnell zu erreichen wird die Tatsache ausgenutzt, dass bei Naturprodukten oftmals eine Hauptfraktion, z. B. einwandfreier Weizen, den überwiegenden Anteil an der Gesamtmenge liefert. Dieser Bestandteil wird in einer ersten Prozessstufe abgetrennt. Die übrigen Bestandteile werden in einer zweiten Prozessstufe, abhängig von der Aufgabenstellung, in 3, 4 oder mehr Fraktionen sortiert.With the present invention, it is possible to separate bulk material (eg natural products, in particular cereals) automatically quickly and inexpensively into a high number of fractions. The automatic sorting is based on the image recognition. This provides information about the fraction of each object and its position. Then the mechanical separation takes place. In order to achieve this separation cost-effective and fast, the fact is exploited that in natural products often a main fraction, eg. B. perfect wheat, the overwhelming share of the total supplies. This ingredient is separated in a first stage of the process. The remaining components are sorted in a second process stage, depending on the task, in 3, 4 or more fractions.

In 1 ist das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In einer ersten Stufe der Analyse und Sortierung wird mit relativ hohem Probendurchsatz zunächst die Hauptfaktion, z. B. einwandfreies Getreide, abgetrennt. Anschließend erfolgt eine zweite Phase der Analyse und Sortierung aller verbleibenden Fraktionen, üblicherweise als Besatz bezeichnet, mit einem deutlich geringeren Probendurchsatz. In dieser Phase werden alle übrigen Fraktionen einzeln abgetrennt. Die Abfolge der beiden Stufen kann unterschiedlich gestaltet sein. Typisch ist die manuelle oder automatische Rückführung der verbleibenden Fraktionen in den bereits genutzten Analysekanal. Es kann sich aber auch eine weitere separate Stufe anschließen.In 1 the basic principle of the method according to the invention is shown. In a first stage of analysis and sorting, with relatively high sample throughput, the main fraction, e.g. B. perfect grain, separated. This is followed by a second phase of analysis and sorting of all remaining fractions, commonly referred to as stocking, with a significantly lower sample throughput. In this phase, all other fractions are separated individually. The sequence of the two stages can be designed differently. Typical is the manual or automatic recycling of the remaining fractions into the already used analysis channel. It may also be followed by another separate stage.

Im Folgenden wird detailliert auf vorgesehene und bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingegangen. Dabei werden zunächst einige Grundlagen erläutert. In vielen Bereichen besteht die Aufgabe, die Zusammensetzung eines angelieferten Schüttgutes zu bestimmen. Dies trifft insbesondere auf die Lieferung und Annahme von Getreide mit Schiffen, Eisenbahnwaggons oder Straßenfahrzeugen zu. Dabei ist die Bestimmung der Zusammensetzung der Lieferung aus drei Hauptgründen von Interesse: i) Vermeidung der Annahme von, z. B. mit Mykotoxinen kontaminiertem Getreide; ii) Bestimmung der Notwendigkeit von Vorverarbeitungsschritten, z. B. Reinigung; iii) Festlegung der Vergütung. Insgesamt wird damit über Annahme oder Zurückweisung der Lieferung entschieden. In vielen Fällen ist es dabei jedoch nicht möglich, den gesamten Inhalt einer Lieferung zu prüfen. Deshalb werden Stichproben genommen. Für Mengen und Entnahmeorte der Stichproben gibt es klar definierte Vorschriften. Um die Wartezeit der Lieferanten möglichst kurz zu halten, besteht die Notwendigkeit, die Analyse der Stichproben in möglichst kurzer Zeit (wenige Minuten) auszuführen. Gleichzeitig sollte der Probenumfang möglichst groß sein, um eine hohe statistische Sicherheit zu erreichen. Mit manuellen Analyseverfahren sind kurze Zeiten und ein großer Probenumfang nicht erreichbar. Jedoch ist mit einer manuellen Analyse die Trennung der einzelnen Fraktionen realisierbar. Um auch bei der maschinellen Analyse die Trennung der einzelnen Faktionen zu ermöglichen ist neben der automatischen Erkennung auch eine automatische physische Trennung notwendig. Deshalb wird vorgeschlagen, das zu untersuchende Schüttgut in zwei Schritten zu sortieren: 1) Analyse und Abtrennung der Hauptfraktion und 2) Analyse und Trennung der einzelnen Unterfraktionen.In the following, detailed and intended embodiments of the method according to the invention will be discussed in detail. Here are some basics explained. In many areas, the task is to determine the composition of an incoming bulk material. This applies in particular to the delivery and acceptance of grain by ships, railway wagons or road vehicles. The determination of the composition of the supply is of three main reasons of interest: i) avoidance of the assumption of, for. B. cereals contaminated with mycotoxins; ii) determining the need for preprocessing steps, e.g. B. cleaning; iii) Determination of the remuneration. In total, this will be decided upon acceptance or rejection of the delivery. In many cases, however, it is not possible to check the entire contents of a delivery. Therefore samples are taken. There are clearly defined rules for quantities and sampling locations of the samples. In order to keep suppliers' waiting times as short as possible, there is a need to carry out the analysis of the samples in as short a time as possible (a few minutes). At the same time, the sample size should be as large as possible to achieve a high statistical certainty. With manual analysis methods, short times and a large sample size are not achievable. However, with a manual analysis, the separation of the individual fractions can be realized. In order to enable the separation of the individual factions also in the machine analysis, an automatic physical separation is necessary in addition to the automatic detection. Therefore, it is proposed to sort the bulk material to be analyzed in two steps: 1) analysis and separation of the main fraction and 2) analysis and separation of the individual sub-fractions.

Die Analyse der einzelnen Fraktionen erfolgt auf der Grundlage der Bildaufnahme mittels Farbzeilenkamera, die über einem Transportband angeordnet ist. Die Bildauswertung und Objekterkennung liefert zwei wichtige Aussagen:

  • • Die Fraktionszuordnung der Objekte zur Entscheidung über die Sortierklasse;
  • • Die Position der Objekte zur Ansteuerung der Auswerfer für die jeweilige Klasse zum richtigen Zeitpunkt.
The analysis of the individual fractions takes place on the basis of image acquisition by means of a color line camera which is arranged above a conveyor belt. The image analysis and object recognition provides two important statements:
  • • The fraction assignment of the objects for the decision on the sort class;
  • • The position of the objects for controlling the ejectors for the respective class at the right time.

Die Bilderfassung mit der Farbzeilenkamera erfolgt synchron mit dem Vorschub der Transporteinheit. Durch diese Synchronisation werden Aufnahmen mit korrektem lateralem Aspektverhältnis erzeugt und im Speicher des angeschlossenen Rechners abgelegt. Als nächster Schritt erfolgt die Segmentierung. Durch die Segmentierung werden aus der großen erfassten Bilddatenmenge die zusammenhängenden Bilder einzelner Objekte (Körner) ausgeschnitten und im Speicher verwaltet. Von jedem Einzelobjekt wird ein Merkmalsvektor gebildet, der anschließend mit den eingespeicherten Merkmalen der Referenzobjekte verglichen wird. Anschließend erfolgt die Zuordnung jedes Objektes zu der Objektklasse mit der höchsten Wahrscheinlichkeit der Übereinstimmung. Neben diesem Prozess der Erkennung (Segmentierung, Merkmalsextraktion und Klassifizierung) ist nun ein zweiter Prozess notwendig, der ebenfalls mit der Segmentierung beginnt. Von den einzelnen segmentierten Objekten werden die Positionsdaten ermittelt. Da es sich um unregelmäßige, flächenausgedehnte Objekte handelt, fallen zunächst nur die einzelnen Pixeldaten an. Für die nachfolgende Bestimmung der Positionswerte sind binäre Masken ausreichend. Aus dem Binärobjekt werden die Schwerpunktkoordinaten XS und YS berechnet. Darüber hinaus kann es notwendig werden weitere Formmerkmale wie die maximalen Sehnen in X- und Y-Richtung oder die längste Sehne zu bestimmen. Diese Formmerkmale werden eindeutig und unverwechselbar mit dem konkreten Objekt verknüpft und bis zum Abschluss der Sortierung beibehalten. Aus der Klassenzuordnung und der Positionszuordnung werden dann die Steuersignale für die Auswurfklappen oder alternativ für pneumatische Schnellschaltventile zum Absaugen oder Ausblasen abgleitet. Der gesamte Prozess der Erkennung und Positionszuordnung muss für alle Objekte bis zum Erreichen der Sortierzone abgeschlossen sein.The image acquisition with the color line camera takes place synchronously with the feed of the transport unit. This synchronization creates images with a correct lateral aspect ratio and stores them in the memory of the connected computer. The next step is the segmentation. Due to the segmentation, the coherent images of individual objects (grains) are cut out of the large amount of captured image data and managed in the memory. From each individual object, a feature vector is formed, which is then compared with the stored characteristics of the reference objects. Subsequently, the assignment of each object to the object class with the highest probability of agreement takes place. In addition to this process of recognition (segmentation, feature extraction and classification), a second process is now required, which also begins with the segmentation. The position data are determined from the individual segmented objects. Since these are irregular, area-extended objects, initially only the individual pixel data are obtained. For the subsequent determination of the position values, binary masks are sufficient. From the binary object the centroid coordinates X S and Y S are calculated. In addition, it may be necessary to determine other shape features such as the maximum tendons in the X and Y direction or the longest tendon. These shape characteristics are uniquely and unmistakably linked to the concrete object and retained until the sorting is completed. From the class assignment and the position assignment, the control signals for the ejection flaps or, alternatively, for pneumatic quick-acting valves for sucking off or blowing out are then derived. The entire recognition and position mapping process must be completed for all objects until the sorting zone is reached.

Insbesondere bei Erntegut ist es typisch, dass es eine Hauptfraktion mit einem Anteil von weit über 90% gibt. Dieser Tatsache wird das erfindungsgemäße Sortierverfahren dadurch gerecht, dass zunächst in einem ersten Prozessschritt diese Hauptfaktion abgetrennt wird. Anschließend erfolgt in einem zweiten Prozessschritt die Sortierung der einzelnen Besatzfraktionen. Dabei kann, wie in 2 dargestellt, der zweite Schritt der detaillierten Analyse durch Rückführung der Besatzfraktionen in die Erkennungszone erfolgen. Alternativ kann aber auch eine zweite Erkennungs- und Sortierstufe zur detaillierten Analyse folgen. Der Vorteil, dieses an die Eigenschaften von Erntegut angepassten Verfahrens besteht in der Erreichung eines hohen Probendurchsatzes, bei gleichzeitig genauster Analyse der Besatzbestandteile.Especially with crops, it is typical that there is a major fraction with a share of well over 90%. This fact is justified the sorting method according to the invention in that first in a first process step this Hauptfaktion is separated. Subsequently, the sorting of the individual stocking fractions takes place in a second process step. It can, as in 2 represented, the second step of the detailed analysis by recycling the stocking fractions into the detection zone done. Alternatively, however, it is also possible to follow a second recognition and sorting stage for a detailed analysis. The advantage of this adapted to the properties of crop process consists in the achievement of a high sample throughput, while at the same time the most accurate analysis of the stocking components.

2 zeigt den Grundaufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit automatischer Rückführung. Sie besteht aus einem Behälter für die Schüttgutzufuhr (1) und aus einer ersten und zweiten Transporteinheit (2, 3). Die Transporteinheiten sind so aufgebaut und angeordnet, dass eine Trennung der einzelnen Objekte in Längs- und Querrichtung erfolgt. Die Transporteinheiten können als Band- oder Vibrationsförderer und mit nicht unterteilter oder in Längsrichtung unterteilter Oberfläche ausgeführt sein. Durch die erste Transporteinheit erfolgt die Vereinzelung und Trennung der Objekte quer Transportrichtung. Diese Trennung erfolgt durch Führung in Spurrillen und durch Abweiser zwischen den Spuren. Die Vereinzelung und Trennung der Objekte längs zur Transportrichtung wird dadurch bewirkt, dass die Geschwindigkeit der zweiten Transporteinrichtung, vorzugsweise ein Bandförderer, höher eingestellt wird, als die Bewegungsgeschwindigkeit der Objekte auf der ersten Fördereinrichtung. Dadurch kommt es bei der Übergabe der Objekte von der ersten zur zweiten Transporteinrichtung zu einer Trennung der Objekte in Längsrichtung. Die Trennung der Objekte in Quer- und Längsrichtung erlaubt eine klare und eindeutige Segmentierung der Objektbilder und erhöht damit signifikant die Erkennungsraten für die einzelnen Klassen. Oberhalb der zweiten Transporteinheit (3) ist eine Erfassungs- und Auswerteeinheit (8) angeordnet. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine erste und eine zweite Auswurfeinheit (4, 6). Die erste Auswurfeinheit (4) dient zur Abtrennung der Hauptfraktion aus dem zu untersuchenden Schüttgutstrom. Sie ist so angeordnet, dass von allen Bahnen der zweiten Transporteinheit (2) die Haupt- bzw. Gutfraktion in einen gemeinsamen Sammelbehälter (5) gelangt. Die zweite Auswurfeinheit (6) dient zur Trennung aller anderen Fraktionen aus dem zu untersuchenden Schüttgutstrom, wobei die einzelnen Auswerfer der Auswurfeinheit (6) sequentiell an einer Seite der Transporteinheit (3) angeordnet sind. Am Ende der Transporteinheit (3) kann sich in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Rückführeinheit (7) befinden. 2 shows the basic structure of an embodiment of the automatic feedback device according to the invention. It consists of a container for the bulk material feed ( 1 ) and a first and second transport unit ( 2 . 3 ). The transport units are constructed and arranged so that a separation of the individual objects takes place in the longitudinal and transverse directions. The transport units may be designed as belt or vibratory conveyors and with non-subdivided or longitudinally subdivided surface. By the first transport unit, the separation and separation of objects takes place across the transport direction. This separation takes place by guiding in ruts and by deflectors between the tracks. The separation and separation of the objects along the direction of transport is effected by setting the speed of the second conveyor, preferably a belt conveyor, higher than the speed of movement of the objects on the first conveyor. This results in the transfer of the objects from the first to the second transport device to a separation of the objects in the longitudinal direction. The separation of the objects in the transverse and longitudinal direction allows a clear and unambiguous segmentation of the object images and thus significantly increases the recognition rates for the individual classes. Above the second transport unit ( 3 ) is an acquisition and evaluation unit ( 8th ) arranged. Furthermore, the device according to the invention comprises a first and a second ejection unit ( 4 . 6 ). The first ejection unit ( 4 ) serves to separate the main fraction from the bulk flow to be examined. It is arranged so that of all tracks of the second transport unit ( 2 ) the main or good fraction into a common collecting container ( 5 ). The second ejection unit ( 6 ) serves to separate all other fractions from the bulk flow to be examined, the individual ejectors of the ejection unit ( 6 ) sequentially on one side of the transport unit ( 3 ) are arranged. At the end of the transport unit ( 3 ), in a preferred embodiment of the device according to the invention, a recycling unit ( 7 ) are located.

In 3 sind zwei prinzipielle Ausführungsbeispiele für eine Auswurfeinheit gezeigt. Die Abtrennung der einzelnen Fraktionen kann mit beweglichen Klappen oder mit Druckluft erfolgen. Es ist aber auch denkbar, beide Prinzipien miteinander zu kombinieren.In 3 Two basic embodiments of an ejection unit are shown. The separation of the individual fractions can be done with movable flaps or compressed air. But it is also conceivable to combine both principles.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schüttgutzufuhrbulk supply
22
erste Transporteinheitfirst transport unit
33
zweite Transporteinheitsecond transport unit
44
erste Auswurfeinheitfirst ejection unit
55
Entnahmebehälterremoval container
66
zweite Auswurfeinheitsecond ejection unit
77
RückführeinheitReturn unit
88th
Erfassungs- und AuswerteeinheitDetection and evaluation unit
99
Bewegungsrichtung der TransporteinheitDirection of movement of the transport unit
1010
Objekt des SchüttgutesObject of the bulk material
1111
passives Auswurfelement (Stellmotor mit Auswurfpaddel oder Ausblasdüse)passive ejection element (servomotor with ejection paddle or exhaust nozzle)
1212
aktiviertes Auswurfelement (Stellmotor mit Auswurfpaddel oder Ausblasdüse)activated ejection element (servomotor with ejection paddle or exhaust nozzle)
1313
Zufuhr zum EntnahmebehälterSupply to the removal container

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • RU 2468872 C1 [0004] RU 2468872 C1 [0004]
  • CN 10370657 A [0004] CN 10370657 A [0004]
  • DE 43339285 A1 [0004] DE 43339285 A1 [0004]
  • CN 103331269 A [0004] CN 103331269 A [0004]
  • US 5576070 [0004] US 5576070 [0004]
  • DE 102010024784 A1 [0005] DE 102010024784 A1 [0005]
  • DE 19504932 A1 [0005] DE 19504932 A1 [0005]
  • DE 19720121 A1 [0005] DE 19720121 A1 [0005]

Claims (10)

Vorrichtung zur automatischen Sortierung von Schüttgut, welches eine Vielzahl einzelner Objekte umfasst, die einer Hauptfraktion und mehreren Unterfraktionen zuordenbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie • eine Einheit zur Zuführung des Schüttgutes (1), • eine erste Transporteinheit (2), • mindestens eine zweite Transporteinheit (3) mit einer oberhalb positionierten optischen Erfassungs- und Auswerteeinheit (8), • eine erste Auswurfeinheit (4) zur Abtrennung der Hauptfraktion und eine zweite Auswurfeinheit (6) zur Trennung der Unterfraktionen aufweist.Device for the automatic sorting of bulk material, which comprises a large number of individual objects, which can be assigned to one main fraction and several sub-fractions, characterized in that they comprise a unit for feeding the bulk material ( 1 ), • a first transport unit ( 2 ), At least one second transport unit ( 3 ) with an optical detection and evaluation unit positioned above ( 8th ), • a first ejection unit ( 4 ) for separating the main fraction and a second ejection unit ( 6 ) to separate the sub-fractions. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie eine dritte Transporteinheit mit einer zweiten oberhalb positionierten optischen Erfassungs- und Auswerteeinheit aufweist.Apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a third transport unit with a second optical detection and evaluation unit positioned above. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Rückführeinheit (7) aufweist.Device according to claim 1, characterized in that it comprises a recycling unit ( 7 ) having. Verfahren zur automatischen Sortierung von Schüttgut mit einer Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die Objekte der Hauptfraktion erfasst und abgetrennt werden und in einem zweiten Schritt die Objekte der einzelnen Unterfraktionen erfasst und voneinander getrennt werden.Method for the automatic sorting of bulk material with a device according to one of the claims 1 to 3, characterized in that in a first step the objects of the main fraction are detected and separated and in a second step the objects of the individual sub-fractions are detected and separated from each other. Verfahren nach Anspruch 4 mit einer Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass nach Abtrennung der Objekte der Hauptfraktion die Objekte der Unterfraktionen mit der dritten Transporteinheit, über welche die zweite Erfassung- und Auswerteeinheit positioniert ist, analysiert und in einer Randspur der dritten Transporteinheit mit Hilfe der zweiten Auswurfeinheit (6) sequentiell voneinander getrennt werden.A method according to claim 4 with a device according to claim 2, characterized in that after separation of the objects of the main fraction, the objects of the sub-fractions with the third transport unit, via which the second detection and evaluation unit is positioned, analyzed and in an edge track of the third transport unit with the help the second ejection unit ( 6 ) are separated sequentially. Verfahren nach Anspruch 4 mit einer Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass nach Abtrennung der Objekte der Hauptfraktion die Objekte der Unterfraktionen zur zweiten Transporteinheit (3) zurückgeführt, mit der Erfassungs- und Auswerteeinheit (8) analysiert und mit Hilfe der zweiten Auswurfeinheit (6) voneinander getrennt werden, wobei vorzugsweise nur eine Randspur der zweiten Transporteinheit (3) genutzt wird.A method according to claim 4 with a device according to claim 3, characterized in that after separation of the objects of the main fraction, the objects of the sub-fractions to the second transport unit ( 3 ), with the acquisition and evaluation unit ( 8th ) and using the second ejection unit ( 6 ), wherein preferably only one edge track of the second transport unit ( 3 ) is being used. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung der Objekte der Hauptfraktion und die Trennung der Objekte der Unterfraktionen mittels beweglicher Klappen realisiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the separation of the objects of the main fraction and the separation of the objects of the sub-fractions is realized by means of movable flaps. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung der Objekte der Hauptfraktion und die Trennung der Objekte der Unterfraktionen mittels Druckluft realisiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the separation of the objects of the main fraction and the separation of the objects of the sub-fractions is realized by means of compressed air. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung der Objekte der Hauptfraktion mittels Druckluft und die Trennung der Objekte der Unterfraktionen mittels beweglicher Klappen realisiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the separation of the objects of the main fraction by means of compressed air and the separation of the objects of the sub-fractions is realized by means of movable flaps. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung und Abtrennung der Objekte der Hauptfraktion mit hohem Durchsatz und die Erfassung der Objekte der einzelnen Unterfraktionen mit geringem Durchsatz realisiert wird.A method according to claim 4, characterized in that the detection and separation of the objects of the main fraction with high throughput and the detection of the objects of the individual sub-fractions is realized with low throughput.
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