NL9000565A - Sorting system for individual apples or other fruit - uses optical examination to detect unripe, cut or bruised fruit - Google Patents
Sorting system for individual apples or other fruit - uses optical examination to detect unripe, cut or bruised fruit Download PDFInfo
- Publication number
- NL9000565A NL9000565A NL9000565A NL9000565A NL9000565A NL 9000565 A NL9000565 A NL 9000565A NL 9000565 A NL9000565 A NL 9000565A NL 9000565 A NL9000565 A NL 9000565A NL 9000565 A NL9000565 A NL 9000565A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- light
- fruit
- optical system
- detectors
- reflection
- Prior art date
Links
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 title claims abstract description 63
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 235000021016 apples Nutrition 0.000 title claims description 8
- 244000141359 Malus pumila Species 0.000 title claims 2
- 241001164374 Calyx Species 0.000 claims description 19
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 10
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 claims description 7
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 claims description 7
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical group C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 claims description 7
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 7
- 230000035800 maturation Effects 0.000 claims description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 5
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 3
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 claims 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 claims 1
- 241000220225 Malus Species 0.000 description 8
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 208000034656 Contusions Diseases 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 description 1
- 240000003768 Solanum lycopersicum Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000036074 healthy skin Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 235000021018 plums Nutrition 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
Description
Inrichting voor het sorteren van vruchten.Device for sorting fruit.
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het sorteren van vruchten, in het bijzonder appels, op een transportbaan, voorzien van een in hoofdzaak loodrecht op de transportrichting opgesteld optisch stelsel met ten minste een lichtbron voor het belichten telkens van elke vrucht, tenminste een volgens de reflectieas van het optische stelsel opgenomen kleurfilter en daarbij behorende lichtdetectoren, waarbij de vruchten tijdens de rechtlijnige translatie op de transportbaan elk afzonderlijk door rotatiemiddelen om hun horizontale as worden geroteerd, en twee onder een hoek met de genoemde reflectieas van het optische stelsel opgestelde, extra lichtdetectoren voor detectie van vruchtsteel en -kelk, en een stuur- en verwerkingseenheid. Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4645080.The invention relates to a device for sorting fruits, in particular apples, on a conveyor track, provided with an optical system arranged substantially perpendicular to the conveying direction, with at least one light source for illuminating each fruit, at least one according to the color filter included the reflection axis of the optical system and associated light detectors, wherein the fruits are rotated separately by rotating means about their horizontal axis during the rectilinear translation on the conveyor track, and two arranged extra at an angle to the said reflection axis of the optical system light detectors for detection of fruit stalk and calyx, and a control and processing unit. Such a device is known from US patent 4645080.
In het algemeen wordt bij dergelijke inrichtingen een spectrale analyse gemaakt van de kleur van het vruchtoppervlak teneinde een indruk te krijgen van de graad van rijpheid en van oppervlaktedefecten zoals scheuren, beurse plekken en dergelijke. Het is hierbij bekend dat een evaluatie van de verschillende kleurspectra de rijpheid en kwaliteit weergeeft door uit te gaan van ten minste drie spectrale golf banden, n.l. de chlorofylband, de rode rijpingsband en de nabije-infraroodband. Bij dergelijke onderzoekingen zijn de reflecties van de steel en kelk of kroon van vruchten, zoals appels, een afzonderlijk probleem daar deze spectrale reflecties ononderscheidbaar lijken te zijn van die van de meeste defecten. Bij vele bekende inrichtingen worden dientengevolge de steel en kelk als defecten gewaardeerd daar het bij de meeste bij benadering ronde vruchten niet mogelijk is, de steel en kelk buiten het gezichtsveld van het optische stelsel te houden.In general, such devices make a spectral analysis of the color of the fruit surface in order to get an impression of the degree of ripeness and of surface defects such as cracks, bruises and the like. It is hereby known that an evaluation of the different color spectra shows the ripeness and quality by assuming at least three spectral wave bands, i.e. the chlorophyll band, the red maturation band and the near infrared band. In such studies, the reflections of the stem and calyx or crown of fruits, such as apples, are a separate problem since these spectral reflections appear to be indistinguishable from those of most defects. Accordingly, in many prior art devices, the stem and calyx are rated as defects since most of the approximately round fruits do not allow keeping the stem and calyx out of the field of view of the optical system.
Bij de uit bovengenoemd Amerikaans octrooischrift bekende inrichting worden deze bolvormige vruchten over een transportbaan zowel lineair getransleerd als om een horizontale as in het verticale transport-langsvlak geroteerd. Met een dwars boven de transportbaan opgesteld optisch stelsel wordt de daaronder voortbewogen vrucht vanuit twee zijden telkens met een afzonderlijke lichtbundel aangestraald. Met behulp van een in het optische stelsel opgenomen hoofdlichtdetector wordt een deel van het door de vrucht gereflecteerde licht, in hoofdzaak het omhoog gestraalde deel, via een lenzensysteem opgenomen. In het ten opzichte van de transportbaan verticaal gelegen dwarsvlak zijn twee extra lichtdetectoren onder een hoek ten opzichte van de optische as van het optische stelsel geplaatst teneinde het van de twee tegenovergestelde zijden van de vrucht gereflecteerde licht, dat niet door de hoofdlichtdetector wordt waargenomen, afzonderlijk op te nemen. Elke lichtdetector geeft een uitgangssignaal af representatief voor de helderheid c.q. donkerheid van de zijkanten van de vrucht. De detectie van steel en kelk bij elke extra lichtdetector berust op een afname in de intensiteit van het diffuse reflectielicht. De beide extra lichtdetectoren zullen derhalve de steel en kelk, wanneer deze in het gezichtsveld van de extra lichtdetectoren zijn, als een donkere vlek zien, en het signaal van de hoofdlichtdetector wordt niet gewijzigd daar deze hoofddetector de steel- en kelkeinden niet waarneemt. Wanneer echter de steel en kelk niet in het gezichtsveld van de beide extra lichtdetectoren liggen, moet het signaal van de hoofdlichtdetector wel worden gewijzigd om de effecten van steel- en kelkeinden te elimineren. Deze opzet van verwerking van steel- en kelkdetectie is vrij omslachtig. Een verder nadeel bij deze inrichting is de grote hoeveelheid lichtenergie welke nodig is om de vrucht met twee verschillende lichtbundels van twee kanten aan te stralen. Aangezien door de scheve lichtinval aan beide zijden van de vrucht bij de daarop volgende reflectie veel licht verloren gaat moet met een grote hoeveelheid licht worden gewerkt.In the device known from the above-mentioned US patent, these spherical fruits are both linearly translated over a conveyor track and rotated about a horizontal axis in the vertical transport longitudinal plane. With an optical system arranged transversely above the conveyor track, the fruit moved underneath it is irradiated from two sides with a separate light beam. With the aid of a main light detector incorporated in the optical system, part of the light reflected by the fruit, mainly the upwardly radiated part, is absorbed via a lens system. In the transverse plane vertical to the transport path, two additional light detectors are placed at an angle to the optical axis of the optical system in order to separate the light reflected from the two opposite sides of the fruit, which is not detected by the main light detector to record. Each light detector provides an output signal representative of the brightness or darkness of the sides of the fruit. The detection of stem and chalice with each additional light detector is based on a decrease in the intensity of the diffuse reflection light. The two additional light detectors will therefore see the stem and chalice, when in the field of view of the additional light detectors, as a dark spot, and the signal from the main light detector will not be changed since this main detector does not detect the stem and chalice ends. However, when the stem and calyx are not in the field of view of the two additional light detectors, the signal from the main light detector must be changed to eliminate the effects of stem and calyx ends. This setup of stem and calyx detection processing is quite cumbersome. A further drawback with this device is the large amount of light energy required to irradiate the fruit from two sides with two different light beams. Since the skewed light on both sides of the fruit causes a lot of light to be lost during the subsequent reflection, a large amount of light must be used.
De uitvinding beoogt dit nadeel te ondervangen en een meer rendabele inrichting te verschaffen voor het sorteren van vruchten, in het bijzonder die vruchten, zoals appels, die een plaatselijk relatief grotere kromming aan hun steel en kelkeinden hebben.The object of the invention is to overcome this drawback and to provide a more cost-effective device for sorting fruits, in particular those fruits, such as apples, which have a locally relatively greater curvature at their stem and bowl ends.
Dit wordt bij een inrichting van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding aldus bereikt, dat het optische stelsel is uitgevoerd met één lichtbundel die in hoofdzaak dwars op de transportrichting en loodrecht invalt op het vruchtoppervlak, dat het optische stelsel is voorzien aan de zijde van de lichtbron van een eerste polarisator en aan de zijde van de reflectieas van een tweede polarisator teneinde spiegel-reflectielicht tegen te houden en diffuus reflectielicht door te laten, en dat de optische assen van de twee extra lichtdetectoren in het verticale langsvlak van de transportbaan zijn gelegen en elkaar bij benadering snijden in het invalsvlak van de lichtbundel.This is achieved in a device of the type mentioned in the preamble according to the invention in such a way that the optical system is designed with one light beam which is substantially transverse to the direction of transport and perpendicular to the fruit surface, the optical system being provided on the side from the light source of a first polarizer and on the reflection axis side of a second polarizer to retain mirror reflection light and transmit diffuse reflection light, and that the optical axes of the two additional light detectors are in the vertical longitudinal plane of the transport path located and intersect approximately in the incident plane of the light beam.
Bij deze uitvoering volgens de uitvinding kunnen met voordeel in het algemeen bolvormige vruchten met een relatief grotere kromming aan de steel en kelkeinden goed worden gesorteerd met behulp van de twee als hellingdetectoren aangeduide, extra detectoren.Advantageously, in this embodiment according to the invention, generally spherical fruits with a relatively greater curvature at the stem and calyx ends can be properly sorted with the aid of the two additional detectors, referred to as slope detectors.
Een verdere uitvoering volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de beide extra lichtdetectoren met hun optische assen onder zulk een hoek ten opzichte van de genoemde reflectieas zijn opgesteld dat zij bij een translerende en roterende vrucht, wanneer die een normaal gekromd vruchtoppervlak heeft, bij benadering gelijke hoeveelheden diffuus reflectielicht ontvangen maar wanneer die plaatselijk een sterker gekromd vruchtoppervlak heeft, onderling sterk verschillende hoeveelheden spiegelreflectielicht ontvangen waardoor via de stuur- en verwerkings-eenheid uit de detectoruitgangssignalen een duidelijk quotientsignaal wordt verkregen.A further embodiment according to the invention is characterized in that the two additional light detectors with their optical axes are arranged at such an angle with respect to the said reflection axis that, with a translating and rotating fruit, when it has a normally curved fruit surface, it is approximately receive equal amounts of diffuse reflection light, but when it locally has a more curved fruit surface, mutually different amounts of mirror reflection light are received, whereby a clear quota signal is obtained from the detector output signals via the control and processing unit.
De uitvinding zal aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekeningen, waarin: fig. 1 een schematisch overzicht geeft van de functionele opbouw van de inrichting volgens de uitvinding; fig. 2a en 2b een voorbeeld geven van een roterende vrucht en van de bijbehorende lichtreflectie op één of beide extra detectoren; fig. 3a en 3b een voorbeeld geven van het quotientsignaal van de beide hellingdetectoren; en fig. 4a en 4b nog een voorbeeld geven van het quotientsignaal van beide hellingdetectoren.The invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment, with reference to the drawings, in which: Fig. 1 gives a schematic overview of the functional construction of the device according to the invention; Figures 2a and 2b show an example of a rotating fruit and of the associated light reflection on one or both additional detectors; Figures 3a and 3b show an example of the quota signal of the two slope detectors; and Figures 4a and 4b give another example of the quota signal of both slope detectors.
In fig. 1 is met 1 de in het algemeen volgens de pijl translerende transportbaan aangegeven, welke voorzien is van aangedreven rollers 2 om elke vrucht tijdens de translatie om een horizontale as te doen roteren. De snelheden van translatie en rotatie zijn zodanig ingesteld dat het grootste deel van het vruchtoppervlak is blootgesteld aan de lichtbundel van het optische stelsel. Het in het algemeen met 3 aangegeven optische stelsel bevat een lichtbron 4 die via een lenzenstelsel 5 en een eerste polarisator 6 licht afgeeft aan een prisma 7· Het door het vlak van het prisma 7 afgegeven licht valt loodrecht of verticaal in op het vruchtoppervlak van de onder het optische stelsel draaiende vrucht waarvan de kleur en oppervlaktekwaliteit moeten worden gedetecteerd. Het op de vrucht invallende licht kan de vorm van een kegelbundel hebben die het naar het optische stelsel toegekeerde halve-bolvormige oppervlak van de vrucht belicht. Met voordeel kan het invallende licht, middels een cilinderoptiek in het lenzenstelsel, tot een spieetvormige lichtbundel zijn geconcentreerd die dwars op de transportrichting staat. Hierdoor kan het spieetvormige invalsvlak met meer intensiteit worden belicht dan wanneer het gehele halve-bolvormige vruchtoppervlak zou worden belicht. Doordat in het optische stelsel de assen van het belichtingssysteem en van het detectiesysteem samenvallen, d.w.z. loodrechte lichtinval, zullen er geen schaduwen op het vruchtoppervlak worden geworpen. Tevens is de positie van het object, d.w.z. het vruchtoppervlak, dan niet langer kritisch.In Fig. 1, reference numeral 1 denotes the conveyor track generally translating in the direction of the arrow, which is provided with driven rollers 2 for rotating each fruit about a horizontal axis during translation. The speeds of translation and rotation are set such that most of the fruit surface is exposed to the light beam from the optical system. The optical system, generally indicated by 3, contains a light source 4 which, via a lens system 5 and a first polarizer 6, emits light to a prism 7. fruit rotating under the optical system, the color and surface quality of which must be detected. The light incident on the fruit may be in the shape of a cone beam illuminating the hemispherical surface of the fruit facing the optical system. The incident light can advantageously be concentrated, by means of a cylinder optic in the lens system, into a spatial beam of light which is transverse to the direction of transport. This allows the spatial incident surface to be exposed with more intensity than if the entire hemispherical fruit surface were to be exposed. Since in the optical system the axes of the illumination system and of the detection system coincide, i.e. perpendicular light, no shadows will be cast on the fruit surface. Also, the position of the object, i.e. the surface of the fruit, is then no longer critical.
Een deel van het teruggekaatste licht plant zich langs de met de as van de eerder genoemde invallende bundel samenvallende reflectieas en valt in op een afbeeldingslens 8 met een daarachter opgenomen tweede polarisator 9. Daar deze tweede polarisator een ten opzichte van de eerste polarisator 90° verschillende polarisatierichting heeft zal het door spiegelreflectie gereflecteerde licht worden tegengehouden en het door diffuse reflectie gereflecteerde licht worden doorgelaten aangezien de polarisatie van dit laatste licht ten gevolge van de diffuse reflectie zijn oorspronkelijke polarisatierichting heeft verloren. Het gaat juist om dit diffuus gereflecteerde licht, dat relatief veel kleurinfor-matie bevat, en niet om het spiegelreflectielicht dat vrijwel geen kleurinformatie bevat.Part of the reflected light plants along the reflection axis coinciding with the axis of the aforementioned incident beam and falls on an imaging lens 8 with a second polarizer 9 included behind it, since this second polarizer differs 90 ° from the first polarizer. direction of polarization, the light reflected by mirror reflection will be blocked and the light reflected by diffuse reflection will be transmitted since the polarization of the latter light has lost its original polarization direction as a result of the diffuse reflection. It is precisely this diffusely reflected light, which contains a relatively large amount of color information, and not the specular reflection light, which contains almost no color information.
Achter de tweede polarisator is een hoogdoorlaat kleurfilter 10 opgenomen dat alleen het spectrum boven ca. 500 nm doorlaat. Vervolgens zijn resp. een eerste dichroïtische deelspiegel 11 met kantelpunt ca. 600 nm en een tweede dichroïtische deelspiegel 12 met kantelpunt ca. 680 nm opgenomen die resp. licht in de band 500-600 nm en licht in de band 600-680 nm via de afbeeldingslenzen 17 en 18 doorlaten naar de lichtdetectoren 13 en 14. Aan het einde van de lichtbaan is een band-filter 15 opgenomen om licht in de band van ca. 730-800 nm in het nabije infraroodgebied via de afbeeldingslens 19 door te laten naar de lichtdetector 16. Het afsnijden bij 800 nm is nodig daar, bij toepassing van CCD-arrays als detector, bij langere golflengten overspraak tussen de dioden optreedt. De lens 8 in combinatie met de lenzen 17, 18, 19 verzorgt de afbeelding van het spieetvormige objectoppervlak op de respectieve detectoren 13, 14 en 16.Behind the second polarizer, a high-pass color filter 10 is included that only transmits the spectrum above about 500 nm. Then resp. a first dichroic partial mirror 11 with tilting point about 600 nm and a second dichroic partial mirror 12 with tilting point about 680 nm recorded transmit light in the band 500-600 nm and transmit light in the band 600-680 nm via the imaging lenses 17 and 18 to the light detectors 13 and 14. At the end of the light path, a band filter 15 is incorporated to prevent light in the band from transmitting about 730-800 nm in the near infrared region via the imaging lens 19 to the light detector 16. Cut-off at 800 nm is necessary since, when using CCD arrays as detectors, cross-talk occurs between the diodes at longer wavelengths. The lens 8 in combination with the lenses 17, 18, 19 provides the imaging of the spiky object surface on the respective detectors 13, 14 and 16.
De snelheden van translatie en van rotatie van de vruchten worden op verder niet-aangegeven wijze resp. gesynchroniseerd onder besturing van de synchronisatie-schakeling 21 waarop eveneens de detectorsynchro-nisatie 22 is aangesloten. Met 23 is een transportdetector aangegeven. Met 24 is een verdere verwerkingsschakeling aangegeven waarop alle detectoren zijn aangesloten. De schakelingen 21, 22 en 24 maken deel uit van de stuur- en verwerkingseenheid 25 van de inrichting.The speeds of translation and of rotation of the fruits are indicated in a manner not further indicated, respectively. synchronized under the control of the synchronization circuit 21 to which the detector synchronization 22 is also connected. A transport detector is indicated by 23. 24 indicates a further processing circuit to which all detectors are connected. The circuits 21, 22 and 24 form part of the control and processing unit 25 of the device.
Door van twee verschillende lichtdetectoren, die via kleurfilters op wezenlijk verschillende spectraalbanden van het gereflecteerde licht zijn ingesteld, de door hen af gegeven spanningen op elkaar te delen wordt een quotientsignaal verkregen waarvan de grootte afhankelijk is van de kleur van de gedetecteerde vrucht. De grootte van het quotient-signaal, d.w.z. de verhouding van de twee uitgangsspanningen, is niet meer afhankelijk van de totale lichthoeveelheid die de detectoren bereikt, doch uitsluitend van de spectrale samenstelling van het gereflecteerde licht zodat een detectie-inrichting wordt verkregen met zeer groot dynamisch bereik. Het is zoals gesteld bekend dat de verhouding van de uitgangssignalen van de detectoren 13, 14, die de rijpingskleurs-tof/chlorofyl - concentratieverhouding weergeven, in het algemeen een zeer bruikbare maat van de rijpingstoestand van de verschillende vruchten voorstelt. Dit is consistent met het gegeven dat tijdens rijping de chlorofyl ontleedt en de rijpingskleurstoffen zich opbouwen.By dividing the voltages they emit from two different light detectors, which are set via color filters on substantially different spectral bands of the reflected light, a quota signal is obtained, the magnitude of which depends on the color of the detected fruit. The magnitude of the quotient signal, ie the ratio of the two output voltages, no longer depends on the total amount of light reaching the detectors, but only on the spectral composition of the reflected light, so that a detection device with very high dynamic dynamics is obtained. range. It is known, as stated, that the ratio of the output signals of the detectors 13, 14, representing the ripening color / chlorophyll concentration ratio, generally represents a very useful measure of the ripening state of the different fruits. This is consistent with the fact that during maturation the chlorophyll decomposes and the ripening dyes build up.
De aanwezigheid van defecten in het vruchtoppervlak gaat in het algemeen vergezeld van een chemische ontleding van de verschillende kleurstoffen in het schiloppervlak. De verschillende typen van defecten hebben een duidelijke neiging tot een lage reflectie in het nabije infrarode golfgebied. Daarom kunnen de meeste defecten door hun lage reflectie in het infrarode gebied in absolute zin duidelijk worden onderscheiden. Dit onderscheid zal nog duidelijker zijn wanneer deze lage reflectie van een defect wordt gerelateerd aan de hogere reflectie van de gezonde schil in de directe omgeving. Met behulp van de derde detector 16 zal dit afzonderlijk kunnen worden gedetecteerd.The presence of defects in the fruit surface is generally accompanied by a chemical decomposition of the various dyes in the peel surface. The different types of defects have a clear tendency towards low reflection in the near infrared wave region. Therefore, due to their low reflection in the infrared region, most defects can be clearly distinguished in absolute terms. This distinction will be even clearer if this low reflection of a defect is related to the higher reflection of the healthy skin in the immediate vicinity. This can be detected separately by means of the third detector 16.
De chlorofylpiek zal in het algemeen, zoals bekend, rond 550-570 nm liggen. Uit de stand van de techniek, zoals het Amerikaanse octrooi-schrift 4476982, is gebleken dat van de rijpingspiek wordt aangenomen dat deze altijd rond 680 nm ligt, n.l. rond de absorptiepiek of dip in de chlorofylreflectiekromme. Het is nu volgens de uitvinding verrassenderwijs gebleken dat de rijpingspiek rond 640 nm ligt. Hierbij is het bij de onderhavige uitvoering volgens de uitvinding mogelijk om, ten behoeve van de totale kleurwaardering, met slechts twee meetresultaten te werken, n.l. die van de groene-band/rode-band verhouding en de na-bije-infrarode band. Dit is in tegenstelling tot de uitvoering uit het genoemde Amerikaanse octrooischrift, waar drie meetresultaten nodig zijn.The chlorophyll peak will generally be around 550-570 nm, as is known. The prior art, such as U.S. Patent 4,476,982, has shown that the maturation peak is believed to always be around 680 nm, i.e. around the absorption peak or dip in the chlorophyll reflection curve. It has now surprisingly been found according to the invention that the ripening peak is around 640 nm. In the present embodiment according to the invention it is possible to work with only two measurement results for the purpose of the total color evaluation, i.e. that of the green band / red band ratio and the post-infrared band. This is in contrast to the embodiment of the said US patent, where three measurement results are required.
In het optische stelsel zijn de lichtdetectoren 13» 14 en 16 bij voorkeur lineaire fotodiodearrays die een smalle lijnvormige strook van het vruchtoppervlak aftasten die samenvalt met de invalsstrook van de spieetvormige lichtbundel.In the optical system, the light detectors 13, 14 and 16 are preferably linear photodiode arrays that scan a narrow line strip of the fruit surface that coincides with the incidence strip of the spline beam.
De houtachtige steel en de verdorde kelkbladen zullen in het algemeen een spectrale reflectie hebben die gelijkt op die van bruinachtige defecten, zoals scheuren en beurse vlekken. Daarom zullen ten onrechte steel en kelk als defecten worden gewaardeerd. Daar de vorm van sommige vruchten, zoals appels of sinaasappels, sterk variabel is, is het onmogelijk gebleken om een transportbaan te ontwerpen die steel en kelk buiten het gezichtsveld van het optische stelsel houden. Daarom zijn in de bekende stand van de techniek twee aparte detectoren toegepast met de daarbij behorende en beschreven nadelen.The woody stem and withered sepals will generally have a spectral reflection similar to that of brownish defects such as cracks and bruises. Therefore, stem and calyx will be incorrectly rated as defects. Since the shape of some fruits, such as apples or oranges, is highly variable, it has proved impossible to design a transport path that keeps stem and calyx out of the field of view of the optical system. Therefore, two separate detectors have been used in the known prior art with the associated and described drawbacks.
Nu is bij vele soorten vruchten, zoals appels en dergelijke, het oppervlak van de vrucht in de nabijheid van steel en kelk meer gekromd dan op elk ander deel van het oppervlak. Hier wordt bij de uitvinding met voordeel gebruik van gemaakt.Now, in many fruits, such as apples and the like, the surface of the fruit in the vicinity of the stem and calyx is more curved than on any other part of the surface. This is advantageously used in the invention.
In de inrichting volgens de uitvinding zijn nu de twee extra licht-detectoren 20, 21, zoals twee enkelvoudige fotodioden, opgenomen onder een hoek van bijvoorbeeld 50° met de optische stelselas in het verticale vlak dwars op de transportbaan, van welke detectoren de optische assen elkaar bij benadering snijden in het lichtinvalsvlak op de vrucht. Zoals in fig. 2a is aangegeven zullen beide detectoren, bij translatie en rotatie van de vrucht, diffuus gereflecteerd licht van het normaal gekromde vruchtoppervlak ontvangen (het spiegelreflectielicht volgt in hoofdzaak de loodrechte reflectie-as). Maar wanneer de sterk gekromde oppervlakken van de steel bijvoorbeeld door de belichte strook bewegen, zal de spiegelreflectie sterk worden afgebogen en hierbij eerst over de detector 21 en opvolgend over de detector 20 zwaaien. Het door de stuur-en verwerkingseenheid 25 uit de uitgangssignalen van deze hellingdetec-toren afgeleide quotientsignaal zal bij detectie van deze hellingen dan een pulsvorm verkrijgen in tegenstelling tot bij de detectie van het normaal gekromde oppervlak waar het quotientsignaal in het algemeen weinig varieert.In the device according to the invention the two additional light detectors 20, 21, such as two single photodiodes, are now included at an angle of, for example, 50 ° with the optical system axis in the vertical plane transverse to the transport path, of which detectors the optical axes intersect approximately in the incident light plane on the fruit. As shown in Fig. 2a, both detectors, upon translation and rotation of the fruit, will receive diffused reflected light from the normally curved fruit surface (the mirror reflection light substantially follows the perpendicular reflection axis). However, when, for example, the strongly curved surfaces of the stem move through the exposed strip, the specular reflection will be strongly deflected, swinging first over detector 21 and then over detector 20. The quota signal derived by the control and processing unit 25 from the output signals of these slope detectors will then obtain a pulse shape when these slopes are detected, as opposed to when the normally curved surface is detected where the quota signal generally varies little.
In principe zou het detectiesysteem van steel- en kelkeinden met behulp van één fotodiode kunnen functioneren. Het toepassen van twee detectoren heeft echter als belangrijk voordeel dat het quotiënt van beide signalen kan worden genomen, waardoor variaties in lichtintensiteit (veroudering lichtbron, vervuiling systeem, e.d.) en variatie in helderheid van het oppervlak van het object worden geëlimineerd.In principle, the detection system of stem and calyx ends could function using one photodiode. However, the use of two detectors has the important advantage that the quotient of both signals can be taken, thus eliminating variations in light intensity (aging light source, pollution system, etc.) and variation in brightness of the surface of the object.
Fig. 3a en 3b tonen het quotientsignaal in de gevallen dat steel en kelk buiten resp. binnen het gezichtsveld van het optische stelsel bewegen. De schommelingen in het signaal van fig. 3a zijn een gevolg van de typische vorm van de in dit geval genomen voorbeeld, d.i. een Golden Delicious appel die op zijn omtrek een aantal "ribben" heeft. Het signaal is gedurende bijna twee omwentelingen van de vrucht gevolgd.Fig. 3a and 3b show the quotient signal in cases where stem and calyx outside resp. move within the field of view of the optical system. The fluctuations in the signal of Fig. 3a are a result of the typical shape of the example taken in this case, i.e. a Golden Delicious apple which has a number of "ribs" on its circumference. The signal has been monitored for nearly two revolutions of the fruit.
Duidelijk zijn in fig. 3b de geprononceerde pieken bij hellingdetectie van steel en kelk te zien. De pieken treden om de 180° op. Dit wordt in het algemeen niet verwacht wanneer steel en kelk buiten het optische gezichtsveld blijven.Fig. 3b clearly shows the pronounced peaks in slope detection of stem and calyx. The peaks occur every 180 °. This is generally not expected when stem and calyx remain outside the optical field of view.
Fig. 4a en 4b tonen een ander voorbeeld van het quotientsignaal in de gevallen dat steel en kelk buiten resp. binnen het gezichtsveld van het optische stelsel bewegen. In fig. 4a vertoont het quotientsignaal een duidelijke ribbe afkomstig van één uitgesproken "ribbe" in deze Golden Delicious appel. In fig. 4b zijn weer de geprononceerde pieken bij hellingdetectie van steel en kelk te zien.Fig. 4a and 4b show another example of the quota signal in cases where stem and calyx outside resp. move within the field of view of the optical system. In Fig. 4a, the quotient signal shows a clear rib from one pronounced "rib" in this Golden Delicious apple. In Fig. 4b the pronounced peaks in slope detection of stem and calyx are again shown.
Wanneer nu kelk en steel zich opvolgend door het gezichtsveld van het optische stelsel bewegen en hierbij de derde detector twee defect-signalen afgeeft die een gevolg zijn van twee "defecten” die l80e aan het vruchtoppervlak uit elkaar liggen en welke defectsignalen optreden op momenten, dat de hellingdetectoren in hun quotientsignaal een duidelijke piek vertonen, kunnen de genoemde defectsignalen worden genegeerd. Hiertoe zijn vanzelfsprekend snelheidsgegevens van de translatie en rotatie van de vruchten vereist.Now when chalice and stem move successively through the field of view of the optical system and the third detector emits two defect signals as a result of two "defects" which are 180 ° apart at the fruit surface and which defect signals occur at times, that if the slope detectors show a clear peak in their quota signal, the aforementioned defect signals can be ignored, for which of course speed data of the translation and rotation of the fruits are required.
Hoewel de uitvinding aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld met appels is beschreven zal het duidelijk zijn dat zij ook kan worden toegepast bij andere vruchten met een kromming nabij steel en kelk, zoals tomaten, pruimen, enz.Although the invention has been described with reference to an exemplary embodiment with apples, it will be clear that it can also be applied to other fruits with a curvature near stem and calyx, such as tomatoes, plums, etc.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9000565A NL9000565A (en) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | Sorting system for individual apples or other fruit - uses optical examination to detect unripe, cut or bruised fruit |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9000565A NL9000565A (en) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | Sorting system for individual apples or other fruit - uses optical examination to detect unripe, cut or bruised fruit |
| NL9000565 | 1990-03-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL9000565A true NL9000565A (en) | 1991-10-01 |
Family
ID=19856729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL9000565A NL9000565A (en) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | Sorting system for individual apples or other fruit - uses optical examination to detect unripe, cut or bruised fruit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL9000565A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2702048A1 (en) * | 1993-02-24 | 1994-09-02 | Tourangelle | Method and device for determining the colour of objects |
| EP0620051A1 (en) * | 1993-04-16 | 1994-10-19 | Materiel Pour L'arboriculture Fruitiere (M.A.F.) S.A. | Method and device for automatic sorting of products, especially of fruit or vegetables |
-
1990
- 1990-03-12 NL NL9000565A patent/NL9000565A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2702048A1 (en) * | 1993-02-24 | 1994-09-02 | Tourangelle | Method and device for determining the colour of objects |
| EP0620051A1 (en) * | 1993-04-16 | 1994-10-19 | Materiel Pour L'arboriculture Fruitiere (M.A.F.) S.A. | Method and device for automatic sorting of products, especially of fruit or vegetables |
| FR2703932A1 (en) * | 1993-04-16 | 1994-10-21 | Materiel Arboriculture | Method and device for automatic sorting of products, in particular fruit and vegetables. |
| US5729473A (en) * | 1993-04-16 | 1998-03-17 | Materiel Pour L'arboriculture Fruitiere | Method and device for generating colorimetric data for use in the automatic sorting of products, notably fruits or vegetables |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5675419A (en) | Scattered/transmitted light information system | |
| EP3063531B1 (en) | Method and apparatus for detecting matter | |
| AU2004304823B2 (en) | Method and apparatus for detecting damage in plant products | |
| EP3066456B1 (en) | Inspection apparatus | |
| AU651036B2 (en) | Method and apparatus for grading fruit | |
| US5791497A (en) | Method of separating fruit or vegetable products | |
| EP0620051B1 (en) | Method and device for automatic sorting of products, especially of fruit or vegetables | |
| US4146135A (en) | Spot defect detection apparatus and method | |
| NZ196038A (en) | Apparatus for sorting fruit according to colour | |
| JP3056037B2 (en) | Optical measurement method and device | |
| Kawano | Non-destructive NIR quality evaluation of fruits and vegetables in Japan | |
| FR2710564A1 (en) | Device for recognizing and / or sorting fruits or vegetables, method and use thereof. | |
| WO2019086727A1 (en) | Product inspection and characterization device | |
| CA2173062C (en) | Analysis device for automatically screening products such as fruits or vegetables | |
| US4812644A (en) | Method and a device for assortment of a product flow | |
| JP2002005842A (en) | Non-contact detector | |
| NL9000565A (en) | Sorting system for individual apples or other fruit - uses optical examination to detect unripe, cut or bruised fruit | |
| JP2021092461A (en) | Internal quality inspection device for fruits and vegetables | |
| NL9500018A (en) | Device for determining by radiation the quality of irradiable bodies. | |
| BG62304B1 (en) | Method and photometric chamber for nondestructive classification and/or grading of fruit and vegetables depending on their internal quality regardless of the quality of their skins |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1B | A search report has been drawn up | ||
| BV | The patent application has lapsed |