专利名称：用至少两个不同的门限等级分拣颗粒状物体的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到颗粒状物体的分拣装置，特别涉及到颗粒状物体的一种分拣方法和装置，对利用诸如CCD传感器的固体图象器件从等待分拣的各个物体获得的图象信号进行图象处理，并且在许多物体当中挑出需要分拣的物体，从而完成分拣。
已知的用来分拣有缺陷的颗粒状物体的技术是用装备有CCD传感器的摄像机提取移动的颗粒状物体的图象，从而检测出缺陷部位，并且按照预定的门限对提取图象的颗粒状物体的每个元素的光量进行二进制量化。这种技术不仅限于分拣颗粒状物体，还可以用于分拣木质材料，例如日本专利公开平8-35940所述，以及用来分拣瓶子，例如日本专利公开平9-203614。
近年来，CCD传感器的分辨能力(图象元素或是象素的数量)已经有所改进，除了精确之外，还能够检测精密的颜色和光量的等级，处理速度也有了明显的提高。特别是对于颗粒状物体例如是谷物和尺寸很小的塑料小球体，这种改进的CCD传感器是有效的。对谷物来说，由于生长期间的损伤会产生颜色，对小球体来说，可能会由于混入了杂质和异物而出现颜色。这种自然生成的着色部位具有从几mm到1/10mm甚至更小的具体宽度或是直径。着色部位的颜色轻重也是不同的，颜色的轻重可能会影响到产品的价值，也可能不会影响产品本身的价值。
分辨能力的改善有助于鉴别人的眼睛不容易鉴别的颗粒状物体。特别是有可能分拣成用常规手段无法分拣的小而深的颜色。另一方面，颜色不是很深并且尺寸不会直接或本质上影响质量的谷物或是小球体也会被检测和分拣出来，导致分拣产量降低，或者是不够理想地将大量可以接受的物体混入了不可接受的物体。在这种情况下，一种解决方案是改变门限值，但是，如果这种改变仅仅是侧重颜色的轻重，分拣标准就是根据颜色轻重来改变的，没有考虑到着色部位的尺寸(面积)，因此，颜色较轻但是尺寸较大的颗粒就会漏拣。然而，这样做有一个问题，即使是颜色较轻，如果尺寸很大，产品的质量也会受影响，因而需要分拣出具有这种颜色的谷物。
上述问题是由于图像提取装置的分辨能力提高而产生的，如果把分辨能力降低到常规技术的水平就没有这种问题。然而，在这种情况下难以检测小尺寸的颜色，因而不能满足必须分拣出尺寸虽小但是颜色很重的颗粒的要求。
另外，按照常规的分拣技术，分拣注重于着色部位本身，因此，如果着色部位出现在颗粒状物体的端部或是外围部位，注重于着色部位的分拣方式非但不能准确地弹出这种颗粒状物体，还会不应该地弹出和这种颗粒状物体一起连续流动的其它颗粒状物体。这样不仅会降低分拣产量，还会造成可以接受的物体混入不可接受物体的比例增加。
本发明的目的是提供一种分拣颗粒状物体的方法和装置，能够提高分拣产量，为了提高分拣精度而提高了分辨能力，因而能够分拣出对产品价值有影响的具有即使是尺寸很小的重着色部位的有缺陷的颗粒状物体，并且不会分拣出具有很小并且轻微着色的缺陷部位但是不会影响产品价值的颗粒状物体，从而提高分拣产量。进而，这种分拣方法仅仅分拣出对降低产品价值有影响的那些有缺陷的颗粒状物体，不会混淆可以接受的颗粒状物体，不会由于混淆而将可接受的颗粒状物体混入不可接受的颗粒状物体。
按照本发明的一个方面所提供的用于分拣颗粒状物体的方法包括以下步骤在颗粒状物体以连续的形式流动并且受到光照的同时用一个固体成象器件提取图像；用一个为检测第一级颗粒状物体的有缺陷部位而确定的预定亮度门限值对来自固体成象器件的图像元素信号进行二进制量化；检测来自二进制量化图像元素信号的有缺陷图像元素信号；在连续的缺陷图像元素信号超过预定数量时确定为有缺陷，并且在这种信号没有超过预定数量时取消有缺陷图像信号；以及对上述步骤中已经确定有缺陷的那些颗粒状物体执行颗粒状物体分拣程序。
按照本发明，用一个为检测色调比较轻的有缺陷部位的第一级门限值对从颗粒状物体提取图像所得的颗粒状物体的图像进行二进制量化。在根据图像检测出第一级有缺陷部位时，例如是在连续检测到多个各自具有色调比较轻的着色部位的图像元素时，并且其数量超过了预定的数量，就以这种部位作为缺陷部位也就是着色部位执行分拣程序。另一方面，在检测到第一级缺陷部位，但是其数量没有超过预定数量时，就不将这一部位当作缺陷部位并且取消。也就是说，如果检测到不影响产品价值的缺陷部位，就不执行分拣程序。因此，在出现轻微色调的缺陷部位时，要根据这一部位的尺寸来判断是否应该将其排除。
在整个成象程序中执行判断程序，在扫描过程中获得图像元素信号时，如果扫描是在与颗粒状物体运动方向垂直的方向上进行的，不仅沿着扫描方向(水平方向)检测缺陷部位的连续图像元素的数量，还要有效地沿着物流方向(垂直方向)检测缺陷部位的连续图像元素的数量。如果将水平方向的预定值设定在例如数量超过连续的3个图像元素，并且将垂直方向的预定值设定在例如数量超过连续的2个图像元素(2列)，并且不仅设定缺陷部位在水平方向上的尺寸，还要设定其垂直方向上的尺寸，这样就能判断第一级的缺陷部位。按照提高的分辨能力，不仅可以提高轻色调缺陷部位的检测精度，还能够通过对图像元素的数量计数来判断其尺寸，从而体现出提高分辨能力带来的效果。另外，无论图像信号是以串行方式还是并行方式输入，都可以利用预定的存储容量用图像处理技术执行批处理，按照颗粒状物体图像元素的水平和垂直方向位置彼此之间的吻合来积累每一个扫描信号。
在说明书中把不影响产品价值的缺陷部位称为不容易被人的眼力察觉的缺陷部位，并且存在这种缺陷部位不会影响产品的价值，尽管存在这样的部位，仍然基本上足以维持产品的质量和安全性。
按照本发明的分拣方法可以进一步包括用一个为检测比第一级重的第二级颗粒状物体的有缺陷部位而确定的预定亮度门限值对来自固体成象器件的图像元素信号进行二进制量化，以及按照二进制量化的图像元素信号当中已经确定为有缺陷的图像元素执行颗粒状物体分拣程序。第一级是轻色调缺陷部位的门限值，而第二级是重色调缺陷部位的门限值。如果检测到重色调缺陷部位的图像元素信号，就执行有关颗粒状物体的分拣程序，无论这种图像信号是否连续。因此，在检测到具有重色调缺陷部位的图像元素时，总是将有关的颗粒状物体当作有缺陷的颗粒状物体弹出。
使用第二门限值的二进制量化程序是和使用第一门限值的二进制量化程序并列执行的。被第二门限值认为有缺陷的图像元素同样也被第一门限值认为是有缺陷。然而，在按照第一门限值二进制量化时，如果重色调缺陷部位没有超过预定数量的连续图像元素，就取消这种部位并且不认为其有缺陷。然而，由于使用了第二门限值，即使是图像元素不连续，也就是说，即使图像元素仅有靠提高分辨能力才能检测到的极小的缺陷部位，如果这种缺陷部位是重色调的，按照第二门限值的二进制量化仍将有关的图像元素判断为缺陷，并且将有关的颗粒状物体判断为有缺陷并且弹出。这样才能显示出分辨能力提高的效果。
用来分拣颗粒状物体的上述方法还包括以下步骤按照为检测等外品颗粒状物体而确定的一个预定亮度门限值对来自固体成象器件的图像元素信号进行二进制量化，指定颗粒状物体图像元素；根据按照第一级或是第二级检测的缺陷图像指定有缺陷的颗粒状物体图像元素；根据指定有缺陷的颗粒状物体图像元素指定有缺陷图像元素的中心位置上的图像元素；以及，对应着处在指定的中心位置的图像元素输出一个针对有缺陷颗粒状物体的中心位置的分拣信号。
按照为检测等外品颗粒状物体而确定的一个预定亮度门限值检测等外品颗粒状物体，这一亮度门限值与上述第一和第二级门限值是分开设定的。具体地说，根据按照第一级和第二级门限值检测到的有缺陷图像元素，将缺陷部位的图像元素放置在构成等外品颗粒状物体的一个图像元素集合体上，将具有缺陷图像元素的颗粒状物体确认为有缺陷的颗粒状物体，并且指定有缺陷颗粒状物体中心位置上的图像元素，不考虑缺陷部位的图像元素位置在有缺陷颗粒状物体的图像元素集合体中的位置。按照这种方式输出分拣信号，相对于对应着指定有缺陷的颗粒状物体中心位置的图像元素的有缺陷颗粒状物体的中心位置起作用，而不是象现有技术那样针对图像元素的缺陷部位本身采取分拣动作。这样，一旦有缺陷的颗粒状物体的颗粒状物体缺陷部位出现，就能够将有关的单个有缺陷的颗粒状物体排除。
关于上述指定有缺陷的颗粒状物体中心位置的图像元素的步骤，上述方法还包括以下步骤在有缺陷颗粒状物体的图像元素的垂直和水平方向上执行一个缩减程序；按照预定数量的连续图像元素为一块的方式将连续的图像元素划分成多个块，并且将经缩减程序处理的图像元素放大成多个块单位；在通过放大程序获得的多个块中指定一个水平方向上的中心块；在通过放大程序获得的多个块中指定一个垂直方向上的中心块；以及通过水平方向中心块和垂直方向中心块之间的重叠确定颗粒状物体的一个中心位置块。
对于有缺陷的颗粒状物体的图像元素执行缩减程序，它是一种图像处理方法。由于颗粒状物体是以连续形式移动的，彼此的外围部位必然有重叠，造成无法指定单个颗粒状物体的一个图像元素聚集。如果对预定数量的图像元素采用缩减程序，图像元素是在水平方向和垂直方向上聚集的，这样就能解决颗粒状物体重叠的问题，并且能够指定一个颗粒状物体图像元素。在对颗粒状物体采用缩减程序之后，图像元素是彼此单个独立地聚集的，将连续图像元素中预定数量的图像元素划分成一块，在划分的一块内，即使有颗粒状物体的一个图像元素，就将这一块整个放大成颗粒状物体图像元素。这样，颗粒状物体的图像元素聚集就变成了图像元素块聚集。
按照上述方式聚集许多块放大的图像元素，确定垂直方向上的中心块和水平方向上的中心块。如果在水平方向上有偶数个块，就选择2个块作为中心块，如果在水平方向上有奇数个块，就选择1个块作为中心块。只要重叠上述选定的水平和垂直方向的中心块，就可以确定颗粒状物体的中心块。由于中心块的位置处在给定颗粒状物体的中心位置，就可以在图像元素上确定颗粒状物体流动方向上的中心位置，输出分拣信号，将分拣动作指向有关图像元素的中心位置。
按照上述方式，用预定的多个连续块组成1个分区，当分区内的任何一个块到达中心位置时，就向对应着这一分区的分拣位置输出分拣信号。例如颗粒状物体的分拣装置一般是将多个弹射器大体上布置成一条线。从一端到另一端为各自由多个块构成的分区按顺序分配单独的喷气弹射装置。只要在多个块的任何一块中存在有缺陷颗粒状物体的中心位置，就向对应这一分区的喷气弹射装置输出分拣信号，启动相应的喷气弹射装置。
通过以下参照附图对本发明实施例的说明就可以看出本发明的上述及其他目的，特征和优点，在附图中
图1是按照本发明的颗粒状物体分拣装置的示意性侧截面图；图2的示意图表示了按照本发明的颗粒状物体分拣装置的斜道，喷嘴和传感器元件之间的关系；图3是按照本发明的颗粒状物体分拣装置中用来对来自CCD传感器的信号执行信号处理的电路框图；图4(a)是一个示意图，表示CCD传感器接收的信号，而图4(b)，(c)和(d)分别表示按照本发明的二进制量化信号；图5是按照本发明的颗粒状物体分拣装置中用来对来自InGaAs传感器的信号执行信号处理的电路框图；图6(a)和(b)表示按照本发明检测到的着色部位的图像处理图像；图7(a)-(h)表示按照本发明检测到的等外品谷物的图像处理图像；以及图8是按照本发明的一个图像处理流程图。
以下要参照图1和2解释按照本发明的颗粒状物体分拣装置的概况。此处所述的分拣装置是用于颗粒状物体中的谷物，用于分拣的物质特别是谷物，用于分拣或是弹射出具有着色部位的谷物或是混在谷物中的异物。图1是用来表示颗粒状物体分拣装置的主要元件和内部结构布局的示意性截面图。该装置的上部装备有一个谷物供应部4，它具有一个振动进料装置2和一个罐部3，以及一个呈倾斜板状并且按预定轨迹输送由振动进料装置2提供的谷物的斜道5。用这一斜道5供应谷物并且释放到随后的光学检测部6。
光学检测部6相对于从斜道5释放出的谷物的轨迹是大体上对称的，并且构成一个前光学检测部6a和一个后光学检测部6b。在相对于谷物下滑轨迹的观测点O的前面和后面，前、后光学检测部6a和6b各自具有装备着作为一个图像元素的CCD传感器的视线接收部7a，7b，例如是硅传感器，以及装备有InGaAs元件构成的模拟传感器的一个近红外线接收部8a，8b。视线接收部7a，7b和近红外线接收部8a，8b的配备对应着斜道5的宽度方向。还设有照明荧光灯9a，9b和10a，10b，照明卤灯11a，11b和对应着各个光学检测部6a和6b的背景板12a，12b。在背景板12a，12b上设有开口13a，13b用来不遮断光接收部8a，8b和视点0之间的视线。视线接收部7最好是由装备有会聚透镜的广角摄像机构成。
分拣部15被沿着谷物下落的方向设置在光学检测部6的下方，并且在斜道5的宽度方向上设有多个喷嘴16，用于对谷物喷射高速喷气。每个喷嘴16连接着一个阀门18，通过气管17向喷嘴16提供压缩空气，而阀门18连接到压缩空气供应装置(未示出)。
光接收部7和8通过下述的一个控制单元20连接到阀门18，用控制单元20处理通过光接收部7和8从谷物或异物接受到的信号。如果检测到具有着色部位的有缺陷谷物或是异物，就输出起动有关阀门18的信号。当阀门18被起动时，用喷嘴16喷射的空气将有缺陷的谷物或是异物从谷物下落轨迹中弹出，并且从不可接受物体出口22排出。可接受的谷物也就是没有被弹出的谷物沿着谷物下落轨迹从可接受物体出口23排放到外部。
图2是从斜道5前面看到的一个放大图，并且示意显示了斜道5的位置和配置，光接收部7和喷嘴16被布置在宽度方向上。斜道5被划分成多个分区，每个分区具有预定的宽度，并且为斜道5的每个分区分配一个喷嘴16。对于谷物来说，喷嘴16的宽度应该是1.5-2mm。在本例的光接收部7中由六个光接收传感器元件构成一个块，每四块分配一个喷嘴。也就是说，在本例中用24个元件来接收流入斜道5的一个分区内的谷物的光量。也就是说，就图像元素而言，在每个喷嘴的水平方向上有24个图像元素。提取到谷物的图像之后，就在相对于流动谷物的垂直方向上执行扫描，从而获得图像。
以下参照图3和图4来说明用于处理从光接收部7，8输出的信号的控制单元20。控制单元20装备有一个比较器25，它的一个输入是对应着等外品物体的门限值，一个比较器26，它的一个输入是对应着比较轻色调(第一级)的一个门限值，一个比较器27，它的一个输入是对应着比较重色调(第二级)的一个门限值，一个用于对来自上述比较器的信号进行图像处理的图像处理板28，以及一个延迟电路29，它的输入是根据图像处理板28的输出信号的分拣信号。控制单元20所包括的其他元件当然还有图像处理所需的一个图像存储器30，和一个用来存储处理程序的存储电路31，但是没有具体地描述，因为这些都是常规的设计。另外，CPU32和输入/输出电路33可以采用各种结构，例如是在处理级单独进行控制，或者是由一个CPU执行总体控制，在这里仅仅提供了一个例子，并没有说明具体的细节。用延迟电路29输出的信号操作阀门电路34。
控制单元20接收从光接收部7的CCD传感器输出的多个图像元素信号。图像元素信号被分别提供给比较器25，26，27，并且用各自的门限值进行二进制量化。用图像处理板28上的缺陷检测电路40对来自比较器26和27的二进制量化信号进行缺陷检测，从而确定是否存在缺陷信号。如果检测到任何缺陷信号，就用中心检测电路41执行中心检测。图4(a)表示一例省略了其一部分的数字信号，它是相对于一粒谷物从CCD传感器输出的数字信号。在图示的一粒谷物中存在色调比较轻但是着色范围广的一个着色部位，还有一个色调比较重但是着色范围小的着色部位。在图4(a)中还表示了三个不同的比较器25，26和27的三个门限值。当图4(a)中的信号被输入到各个比较器25，26和27时，各个比较器25，26和27输出的信号变成了图4(b)，(c)和(d)所示的二进制信号。由此产生的二进制信号按顺序存储在图像处理板28的图像存储器30中。图示的比较器25，26，27是独立的电路，但是有关的处理也可以制成程序的一部分，由图像处理板28来执行。
如果这种输出是一个普通InGaAs传感器的模拟信号，可以采用图5中所示的一个模拟/数字转换电路50，同样可以象上述控制电路20一样执行信号处理。然而，在比较器51中设置了一个用来分拣异物(玻璃，树脂和小鹅卵石)的第四门限值。还可以有利地提供一个比较器52，采用预先设置的门限值检测等外品级的异物，通过对这一信号进行二进制量化所得的信号被用来确定等外品。
以下要参照图6到图8解释控制电路20的图像处理。从CCD传感器7输出的数据例如是12位并行输出的数据，可以转换成8位串行信号。用比较器26，27预先为着色部位设定(步601a，601b)的门限值(第一级，第二级)和比较器25预先设定的等外品门限值(步701)对来自CCD传感器7的转换的数据进行二进制量化处理。图6(a)仅仅表示了由多次扫描获得的一部分数据，并且仅仅是第一级二进制量化数据的一个例子。同样也可以获得第二级二进制量化数据。
以下要说明图像处理板28(见图3)的信号处理。这种处理是按照预先存储在图像处理板28的存储电路31中的程序来执行的。在开始图像处理时要设定由第一级比较器26二进制量化的数据，不可接受的谷物的条件或范围是按照以下标准设定的。扫描方向(水平方向)上连续图像元素的数量是3，而流动方向(垂直方向)上连续图像元素的数量是2。如果用于图6(a)，水平方向上第n次扫描的连续图像元素数量是5，第n+1次扫描是7，而第n+2次是4，只要在任何一次扫描中的数量超过了初始设定的水平方向连续图像元素的数量3，这种谷物就属于不可接受的谷物。同样也超过了初始设定的垂直方向上连续图像元素的数量2，因此，检测到的图像元素的聚集被判断为不可接受的谷物的图像元素(步602)。进而，在图6(b)所示的例子中，水平方向上第m次扫描的连续图像元素数量是3，没有超过初始设定的水平方向连续图像元素的数量3，并且在垂直方向上没有连续的图像元素。这种图像元素的聚集不属于不可接受的谷物，因此就取消。对于按照第二级比较器27二进制量化的数据中检测到的缺陷谷物图像元素，其门限值与第一级不同，因为缺陷图像元素代表比较重的色调，就判断为有缺陷。
在对着色部位的二进制数据进行处理的同时，对谷物执行如图7(a)到图7(b)所示的等外品处理。图7(a)表示由等外级比较器25获得的信号。在这一信号中，谷物的等外品信号已经经过了简单的二进制处理(步701)，其缩减程序如下。在缩减程序中，如图7(b)所示，垂直方向的外围图像元素被均衡地逐个消除(步702)。然后，如图7(c)所示，按照每次3个图像元素均衡地消除水平方向的外围图像元素(步703)。消除的图像元素数量并不受这些例子的限制，可以适当设定。这种处理能够解决与其他谷物图像元素的连接，并且能够确定个别的等外品谷物。
在步601a和601b中检测的着色图像元素(图6(a))和直到步703获得的谷物的等外品图像元素(图7(c))是彼此完全重叠的(图7(d))，这样就能从整体上确定等外品的着色谷物(步704)。
接着用同样的方式划分已经参照图2解释过的光接收部7的传感器元件，其中的传感器元件是这样划分的，沿着水平方向喷嘴16的宽度范围的6个元素为一块，4块为一个分区，可以这样来执行图像处理，沿着喷嘴16的宽度将所有元素转换成块单位，6个图像元素为一块。在6个图像元素构成的一块中，即使只有一个缺陷谷物图像元素，就将整个这一块作为缺陷块，并且进行放大处理(步705，图7(e))。
物体中心位置的检测是按照以下方式执行的。首先根据图7(e)的数据执行水平方向的中心位置检测，通过与上面和下面的数据块执行OR逻辑运算来放大每一块数据，然后通过图像匹配获得水平方向的中心。如果在水平方向上有偶数个数据，就用处在中心的两块构成中心位置，如果有奇数个数据，就用处在中心的1块构成中心位置，(步706，图7(f))。进而根据图7(e)的数据执行垂直方向的中心位置检测，通过与左侧和右侧的数据块执行0R逻辑运算来放大每一块数据，然后通过图像匹配获得垂直方向的中心。如果在垂直方向上有偶数个数据，就用处在中心的两块构成中心位置，如果有奇数个数据，就用处在中心的1块构成中心位置，(步707，图7(g))。这样，在通过逻辑AND运算水平方向和垂直方向上各自的中心位置时，就能获得如图7(g)所示的中心的4决(检查的图形块)(步708)。在获得了中心的块之后，就确定这些块所在的分区(图7(h))，并且确定对应这一分区的喷嘴16。将操作信号传送到连接这一喷嘴16的阀门18(步709)。
输出的操作信号使对应这一分区的喷嘴16喷气，在这一分区中存在计算的中心位置块，如图7(g)所示，在1分区中存在中心块，可以确定在这一分区中存在中心块。然而，如果中心块在水平方向上延伸到两个分区，操作信号就传送给阀门18，从对应这2个分区的喷嘴喷出空气。
在根据缺陷图形元素在整个图形中的中心位置调节好喷气定时之后，在增加设定的喷气时间之后，在设定喷嘴16的喷气定时之后，以及在延迟电路29根据光接收部7和喷嘴16之间的距离调节完预定的延迟时间之后，将电磁阀的操作信号传送给阀门18。
上文主要解释了光接收部7从CCD传感器接收信号的程序，而光接收部8从InGaAs传感器接收信号的程序也是类似的，只不过是这种传感器具有满意的分辨能力。为了检测异物，要通过比较器51的二进制量化来确定是否存在异物，比较器51的第四级门限值是预先设定的，并且通过比较器52的二进制量化来确定等外品的异物，它的等外品级门限值也是预先设定的。根据异物的种类，可以将通过第四级比较器51二进制量化的数据当作等外品数据。这是因为它不象CCD传感器检测的着色部位的色调那样没有多个等级。
如上所述，由于传感器的分辨能力已经提高了，能够检测各种尺寸的着色部位，并且可以通过图形元素数量来确定着色部位的尺寸，这样就能提高分辨能力，不仅以光的色调形式提高缺陷部位的检测精度，还能够通过计算图形元素数目而判断其尺寸。这样，通过提高分辨能力显示出效果和优点。
由于第二门限值是为了判断重色调着色部位而设定的，即使是只有提高提高分辨能力才能检测到的很小的缺陷部位也可以通过第二门限值的二进制量化被判断为缺陷，只要是这种缺陷部位是重色调的，并且将有关的颗粒状物体判断为有缺陷而弹出。这样才能显示出提高分辨能力的效果。
在检测到等外品颗粒状物体并且将缺陷部位的图像元素放置在构成等外品颗粒状物体的一个图像元素集合体上之后，将具有缺陷图像元素的颗粒状物体确认为有缺陷的颗粒状物体，并且指定有缺陷颗粒状物体中心位置上的图像元素，不考虑缺陷部位的图像元素位置在有缺陷颗粒状物体的图像元素集合体中的位置。按照这种方式输出分拣信号，相对于对应着指定有缺陷的颗粒状物体中心位置的图像元素的有缺陷颗粒状物体的中心位置起作用，而不是象现有技术那样针对图像元素的缺陷部位本身采取分拣动作。这样，一旦有缺陷的颗粒状物体的颗粒状物体缺陷部位出现，就能够将有关的单个有缺陷的颗粒状物体排除。
只有那些对产品价值有实质影响的有缺陷的颗粒状物体被有效地清除。这是通过使用具有高分辨能力的传感器来实现的，它能够通过对缺陷部位的图像元素数量计数来确定缺陷的存在，从而检测出小尺寸的缺陷部位，这一数量是通过为轻色调缺陷部位设定门限值并且进一步为重色调缺陷部位设定门限值而获得的，这样就能判断缺陷部位，不考虑缺陷部位的尺寸。
另外，除了判断有缺陷的颗粒状物体之外，还可以准确地获得有缺陷颗粒状物体的中心位置，无论颗粒状物体的缺陷部位出现在何处，分拣动作都可以直接指向颗粒状物体的中心部位，这样就能减少其它颗粒状物体遭受分拣的机会。这样，为了提高分拣精度而增强了分辨能力，因而能够分拣出虽然尺寸很小但却会影响产品价值的具有重着色部位的有缺陷颗粒状物体，并且不会分拣出尺寸很小并且只有轻微着色而不影响产品价值的颗粒状物体，这样就能提高分拣的产量。
尽管本发明是参照其最佳实施例来描述的，应该理解，上述的说明文字并非是限制性的，在附带的权利要求书的范围内还可以改变，而不会脱离权利要求书所限定的本发明的实质范围。
权利要求
1．用于分拣颗粒状物体的方法包括以下步骤在颗粒状物体以连续的形式流动并且受到光照的同时用一个具有多个图像元素的固体成象器件提取图像；用一个为检测第一级颗粒状物体的有缺陷部位而确定的预定亮度门限值对来自上述固体成象器件的图像元素信号进行二进制量化；从二进制量化图像元素信号中检测有缺陷图像元素信号；在连续的缺陷图像元素信号超过预定数量时确定为有缺陷，并且在这种信号没有超过预定数量时取消有缺陷图像信号；以及对已经确定有缺陷的那些颗粒状物体执行颗粒状物体分拣程序。
2．按照权利要求1的分拣颗粒状物体的方法，其特征是进一步包括以下步骤用一个为检测比第一级重的第二级颗粒状物体的有缺陷部位而确定的预定亮度门限值对来自上述固体成象器件的图像元素信号进行二进制量化；以及对二进制量化的图像元素信号当中已经确定为有缺陷的那些颗粒状物体执行颗粒状物体分拣程序。
3．按照权利要求1或2的分拣颗粒状物体的方法，其特征是进一步包括以下步骤按照为检测等外品颗粒状物体而确定的一个预定亮度门限值对来自上述固体成象器件的图像元素信号进行二进制量化，指定颗粒状物体图像元素；根据按照第一级或是第二级检测的有缺陷图像元素指定有缺陷的颗粒状物体图像元素；根据指定有缺陷的颗粒状物体图像元素指定有缺陷颗粒状物体的中心位置的图像元素；以及对应着处在指定的中心位置的图像元素输出一个针对有缺陷颗粒状物体的上述中心位置的分拣信号。
4．按照权利要求3的分拣颗粒状物体的方法，其特征是上述指定有缺陷的颗粒状物体中心位置的图像元素的步骤还包括以下步骤在有缺陷颗粒状物体的图像元素的垂直和水平方向上执行一个缩减程序；按照预定数量的连续图像元素为一块的方式将连续的图像元素划分成多个块，并且以块为单位将经缩减程序处理的图像元素放大；在通过上述放大程序获得的多个块中指定一个水平方向上的中心块；在通过上述放大程序获得的多个块中指定一个垂直方向上的中心块；以及通过水平方向中心块和垂直方向中心块之间的重叠确定一个中心位置块。
5．按照权利要求4的分拣颗粒状物体的方法，其特征是用预定的多个连续块组成一个分区，当分区内的任何一个块变成中心位置时，就向对应着这一分区的分拣位置输出一个分拣信号。
6．用来分拣颗粒状物体的装置包括一个输送装置(4，5)，用来以连续的形式输送颗粒状物体；一个照明装置(9a，9b；10a，10b；11a，11b)用于照亮输送途中的颗粒状物体；一个固体成象装置(7a，7b；8a，8b)用来提取被照亮的颗粒状物体的图像；第一二进制量化装置(26)，用来从来自固体成象装置的图像信号当中获取具有预定的第一重要的缺陷部位；第二二进制量化装置(25)，用来从来自固体成象装置的图像信号当中获取给定的颗粒状物体的形状；装备有中心检测电路(41)的图像处理装置(28)，用第二二进制量化装置(25)相对于有缺陷的颗粒状物体提取给定颗粒状物体的形状的中心位置，在第一二进制量化装置(26)提取的缺陷部位内部包含处在预定的尺寸之内但是需要消除的缺陷部位和不需要用缺陷检测电路(40)消除的缺陷部位；一个延迟装置(29)，用于在经过根据给定的颗粒状物体的输送时间和上述颗粒状物体的中心位置计算出的延迟时间之后输出一个信号；以及一个分拣装置(34)，它根据来自上述延迟装置(29)的输出信号作用于有缺陷颗粒状物体的中心位置。
7．按照权利要求6的颗粒状物体分拣装置，其特征是装备有第三二进制量化装置(27)，用来提取比第一预定程度重的第二预定程度的缺陷部位，并且上述图像处理装置(28)根据第二二进制量化装置(25)相对于第三二进制量化装置(27)确定的有缺陷颗粒状物体提取的颗粒状物体的形状来提取给定颗粒状物体的中心位置。
8．按照权利要求6或7的颗粒状物体分拣装置，其特征是上述图像处理装置(28)包括用来在垂直和水平方向上缩减有缺陷颗粒状物体图像元素的装置；用来将连续的图像划分成多个块的装置，用预定数量的连续图像构成一个块，并且以块为单位放大已经过缩减处理的图像元素；以及一个装置，用来在水平方向上用放大处理获得的多个块计算有缺陷颗粒状物体的中心并且用放大处理获得的多个块计算垂直方向的中心，并且根据水平和垂直方向上计算的中心提取颗粒状物体的中心位置。
全文摘要
用光照射以连续形式流动的颗粒状物体,利用为了检测颗粒状物体的第一级缺陷部位而确定的预定亮度的门限值对来自一个固体成象装置的图像元素信号进行二进制量化,还用一个为了检测第二级缺陷部位而确定的预定亮度的门限值对上述图像元素信号进行二进制量化。能够有效地弹出具有虽然尺寸很小但却影响产品价值的重着色部位的颗粒状物体。
文档编号B07C5/342GK1288156SQ0012702
公开日2001年3月21日 申请日期2000年9月11日 优先权日1999年9月10日
发明者佐竹觉, 伊藤隆文, 惠木正博 申请人:株式会社佐竹制作所