专利名称：具有双向成像装置的用于光学分析水果等产品的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学分析设备，其用于光学分析大致旋转对称、特别是大致呈球体形状的产品，例如水果和蔬菜，以便对产品进行自动分选。
背景技术：
已知(WO 01/01071)有一种光学分析设备包括至少一个输送线，其用于相对于一固定构架沿纵向以连续成行的形式独立且相继地输送产品；以及三个相继布置的分析站，其中第一分析站包括两个成像装置，它们布置在所述纵向的两侧，并且具有倾斜的轴线，以形成顶角为90°至130°的V形，另外两个分析站分别具有一个安置在所述纵向的竖直上方的成像装置。当产品成行地被传送过相继布置的分析站时，产品被驱动着绕自身旋转(自传)，以使每个产品的不同的面被不同的成像装置观测到。一个处理单元接收所需的图像，并且基于显示出产品表面上的四个互补面的相应图像以及根据预定的程序化法则来计算出分选产品所需的数据。
该设备在通常情况下是令人满意的。特别地讲，其体现了相对于只具有安置于产品竖直上方的摄像机或具有单一分析站的先前技术的进步。尤其是其允许强力地分析产品表面的所有部位，即使是产品的尺寸和/或形状相对于平均尺寸和形状偏差较大时；其原因在于，利用各成像装置对每个产品进行多重摄像，以使得能够根据产品实际尺寸选择分析所用的图像，而产品在被驱动着旋转时它们的圆周速度保持相同。
尽管如此，现已发现产品表面的某些区域不能被适宜地或足够精确地分析。
因此，紧靠图像周边的一些严重缺陷不能被正确测量到，或者根本检测不到。应当指出，事实上，考虑到产品的曲率因素，在与相对于摄像机光轴(掠射光视野)相对倾斜的表面部位相对应的图像周边区域中，会出现距离的显著径向收缩并且分析精度下降。
相反，位于图像中部的其它主要缺陷又会被处理单元判断为过分地大。
另外，由摄像机观测到的覆盖在产品两个不同表面上的缺陷会给处理单元的逻辑判断造成困难。事实上，在后续的分选中所使用的判断指标中，缺陷的区域、每个产品的缺陷数量和产品上的缺陷的最小尺寸需要被注意。当一个缺陷覆盖了被观测到的多个表面时(即被局部表现在多个不同的图像中)，这些指标的识别较差。
从工业性和经济性角度看，重要的是，如果产品满足所需的最低质量判断指标，则该产品不应被判断为有缺陷。换言之，如果能够防止产品(通过自动分选而)被错位地归类到比它们实际级别低的质量级别中，则是有益的。
在一个缺陷覆盖产品的多个被观测面的情况下，单一的缺陷可能会被处理单元判断为多个不同的缺陷。回想起前面提到的不同分析站中的不同成像装置的布置和定向等几何特征，并且由于实际产品例如水果和蔬菜不是完美球形的，因此非常难以实现在不同图像中被检测到的缺陷的校正。
更一般地讲，本发明人发现，由于光学分析设备的设计和构造，由不同成像装置摄取的图像之间的任何差异都将导致，首先，后续的用于检测产品(表面)缺陷并将其计入的处理逻辑中的复杂性增加，其次，当产品具有非常不规则的形状(同理论形状、特别是完美球形相比具有很大的局部差异)时所产生的结果的可靠性降低。
由于WO 01/01071中成像装置摄取的图像不是完美对称的，并且与不相同的互补区域(这些区域的理论极限固定在起点位置)相对应，因此导致对于某些不规则形状产品而言处理的复杂性增大且可靠性降低；在不规则形状产品中，互补区域可能对应于实际覆盖于产品三维表面上的区域，或者该表面上的某些区域可能不被看到。
同样，如果由各成像装置观测的产品不同区域的照明均匀性差，和/或不同成像装置对产品的照明不同，则也会带来相同的缺点。
在上面描述的设备中，产品被布置在输送线和产品上方的灯照亮。因此，如果产品的上表面被相对好地照亮，则产品表面的下部横向边缘部分的照明就会较差。不同的摄取图像的照明均匀性差也会导致图像被处理单元判断和分析时出现问题。因此，可能会发生产品上的某些缺陷被认为是照明缺陷的情况，或者反过来，照明较差的区域被看作是缺陷。
上面的现有设备在实际中遇到的另一个问题是，需要将不同的元件彼此相对于对方安装以形成紧凑组件-特别是在具有多个平行的输送线时，同时，还要避免派生反射，还要避免光学系统与机械元件之间以及与产品输送线的通常为侵害性、灰尘性和潮湿的环境之间的干涉。这种安装问题在实际中造成了很大困难，并且经常会遇到无法克服的不相容性。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种用于光学分析产品的设备，以避免上述缺点，该设备的结构以及其处理单元的处理逻辑简单，并且可产生更为可靠和精确的结果。
特别地讲，本发明的一个目的是提出一种光学分析设备，其中产品的各个面的照明可以简单、基本均匀地实现，并且对于所有相继布置的分析站摄取的所有图像均以类似方式实现照明，同时，能够对产品表面的所有部位进行摄像(不像以前的设备那样只将摄像机布置在产品的竖直上方，和/或只设有单一的分析站)。
更特别地讲，本发明的一个目的是对于所有相继布置的分析站而言，均能以类似的方式安装各分析站，从而便于安装和控制以及处理单元的编程；此外，同WO 01/01071中描述的设备相比，可提高性能。
为了实现上述目的，本发明涉及一种光学分析设备，其用于光学分析大致旋转对称、特别是大致呈球体的产品，例如水果和蔬菜，以便对产品进行自动分选，所述设备包括至少一个输送线，其相对于固定构架沿纵向以连续成行的形式输送产品，并且包括沿纵向前后排列的多个独立的支承；数量为P的多个分析站，它们光学分析产品的外表面，所述分析站以彼此沿纵向相隔一段距离的方式相继布置，并且分别包括至少一个成像装置，所述成像装置固定在构架上并且其光轴被朝向输送线定向，从而可产生由输送线输送着成行地通过成像装置的产品的图像；驱动装置，其在由输送线承载的每个产品被输送通过不同的分析站的过程中驱动产品转动，以使每个产品的不同的面由相继布置的不同成像装置观测到；其中，每个成像装置被布置在其所朝向着定向的输送线上方，并且相对于包含所述纵向的纵向竖直平面横向偏置；不同的分析站中的不同成像装置被布置为两个横向系列的成像装置，其中第一横向系列的成像装置位于所述纵向竖直平面的一侧，并且包括属于P1个不同分析站的N1个成像装置，第二横向系列的成像装置位于所述纵向竖直平面的另一侧，并且包括属于P2个不同分析站的N2个成像装置，N1、N2、P1和P2是非零整数，特别是大于1。
本发明人发现，仅仅通过将成像装置安置在输送线上方旁边，使它们的光轴倾斜，而不是位于输送线的竖直上方，实际中可以获得能够解决前述问题的多项优点。
根据本发明，驱动装置被以下述方式构造，即具有预定参考直径的产品绕着基本上与所述纵向正交的方向自转，在沿纵向布置的第一个分析站与最后一个分析站之间，产品自转通过的角度为2π-2π/(P1+P2)或以上的量级(在本说明书中，如果不另带单位或另加说明，否则角度的值以弧度表示)。在本说明书中，产品的“直径”指的是限定产品的回旋圆柱体的直径，产品不需要是完美回旋圆柱形的。在球形产品例如苹果、柑橘、土豆等的情况下，产品的直径指的是限定产品的球体的直径。
成像装置的不同分布和布局是可行的。在根据本发明的分析设备中，优选使得P1≥2，P2≥2，第一横向系列的成像装置属于与第二横向系列的成像装置所属的分析站不同的分析站，驱动装置被以下述方式构造，即具有预定参考直径的产品在第一横向系列的两个相继布置的分析站之间自转通过2π/P1的量级的角度，在第二横向系列的两个相继布置的分析站之间自转通过2π/P2的量级的角度。
此外，根据本发明，第一横向系列的成像装置和第二横向系列的成像装置沿纵向交错布置，其中沿纵向紧邻着相继布置的两个分析站具有属于第一横向系列的成像装置，或是具有属于第二横向系列的成像装置。通过这种方式，驱动装置可以被构造成使得具有预定参考直径的产品在第一个与最后一个分析站之间只自转通过2π-2π/(P1+P2)的角度。
在根据本发明的设备中，优选使得P1＝P2＝P/2，沿纵向相继布置的分析站之间的间隔是规则的，驱动装置被以下述方式构造，即具有预定参考直径的产品在两个相继布置的分析站之间自转通过2π/P的量级的角度。通过这种方式，所有成像装置可产生产品的各个类似且互补面的图像，因此操作逻辑可以被极大地简化。
此外，根据本发明，成像装置优选被布置成使它们的光轴与纵向竖直平面成20°至45°的预定角度，即倾角，特别是36°的量级。实际中发现，所述倾角值是极为有利的，特别是在空间需求以及与一个输送线或平行地并置的多个输送线中的其它元件的相容性方面。这使得能够同时分析产品的所有面，其中摄取的图像之间具有明显的、但在处理单元的图像分析逻辑中可被考虑到的重叠区域，同时又在输送线上方留有大量的自由空间，以便用于对产品适宜地均匀照明。
此外，根据本发明，优选将同一横向系列的所有成像装置布置成使它们的光轴均与纵向竖直平面成相同的倾角。根据本发明，第一横向系列的成像装置的光轴与纵向竖直平面形成的倾角α1优选与第二横向系列的成像装置的光轴与纵向竖直平面形成的倾角α2相等。此外，根据本发明，朝向同一输送线定向的同一横向系列的所有成像装置优选在相同高度固定在构架上，并且相对于所述输送线的纵向横向偏置相同距离。根据本发明，所有成像装置优选在一个或多个输送线上方以相同的水平高度固定在构架上。
通过这种方式，所有成像装置产生的图像彼此均等，并且它们的布局、安装和控制以及处理单元的编程均非常简单。用于计入产品相对于预定参考直径的尺寸变化的逻辑的可靠性可以提高，所述逻辑可以是WO 01/01071中描述的。
在一个根据本发明的重要实施例中，P1＝P2＝2。驱动装置可以被构造成将具有参考直径的产品在沿纵向靠近并且具有位于同一侧(即属于同一横向系列)的成像装置的两个分析站之间旋转通过π的量级的角度，并且在两个沿纵向直接相继布置的分析站之间旋转通过π/2的量级的角度。
根据本发明，优选只包括为每个输送线配备的单一的成像装置；换言之N1＝P1，N2＝P2。
另外，根据本发明的设备优选还包括安置在被成行地输送着通过分析站的产品的上方的照明装置，以及相对于成像装置所朝向的输送线位于相应成像装置的相反侧的为每个摄取图像形成背景的屏蔽板(挡板)。这种背景，例如黑色(或可吸收照明和/或成像装置的频段的光的)背景，可以使产生的图像对比度、以及因此而随后由处理单元进行的自动分析的能力得到增强。照明装置优选包括具有反射性和扩散性壁的至少一个照明室，用于利用散射光间接地照亮产品。
此外，根据本发明，分析设备优选还包括为每个成像装置配备的至少一个反射器，即下部侧向反射器，其沿着相应的输送线安置在该输送线旁边，并且被构造成增强对产品下部侧表面的照明。应当指出，不同的相继布置的分析站中的不同成像装置的背景和反射器可以由沿着输送线形成在其旁边和下方的平坦壁(垂直于面对的成像装置的光轴)构成，每个壁分别沿纵向具有交错的暗色无泽部分和形成反射器的反射部分或同时具有反射性和扩散性的部分。
根据本发明，每个成像装置优选被构造成移过的每个产品摄取多个相继的图像。通过这种方式，可以容易地应前面描述的附产品尺寸变化，例如WO 01/01071中所描述的。此外，根据本发明，每个成像装置优选包括多个用于摄取不同光学类型的图像的摄像机。这样，可以产生产品每个面的图像，例如，以不同的波长产生。作为示例，每个成像装置设有红外线摄像机和可见光区域(RGB)的摄像机。
根据本发明，分析设备优选还包括基本上布置在相同水平面上的至少两个平行的输送线；为每个分析站配备的至少一对成像装置，每对成像装置中的一个朝向一个输送线定向，另一个朝向另一个输送线定向。这样，相同的分析设备可以设有用于不同输送线的公共照明装置。如上所述，尽管存在多个平行的输送线，本发明仍可以特别地产生非常简单且紧凑的输送设备。
根据本发明，每个输送线包括多个辊，每个所述辊分别被支撑着相对于与所述纵向正交的横向旋转轴线自由旋转，并且在纵向上彼此相隔，从而在每两个相继的辊之间限定出独立地支撑一个产品的容置部，其中驱动装置被构造成在分析站之间驱动所述辊旋转。
根据本发明的分析设备优选包括至少一个如EP-527 519、EP-670 276、EP-1 000 883或EP-1 040 058中所描述的输送线；尽管如此，本发明还适用于其它类型的输送线。
此外，本发明的分析设备包括一个处理单元，用于接收代表光学分析站产生的代表图像的信号，并且根据可以用于分选产品的预定程序化判断数据来进行计算。
本发明还涉及以组合的形式包含了一些或全部前面或后面所描述特征的用于光学分析产品的设备。
通过下面仅以示例的方式给出的本发明实施例的描述并参照附图，本发明的上述以及其它目的、特征和优点可以更清楚地展现出来。在附图中图1是根据本发明的光学分析设备的竖直剖切示意图；图2是图1所示设备中的成像装置的布置的示意性俯视图；
图3是图1所示设备的中间纵向剖面的示意图(为了清楚起见，位于两个输送线之间的中间轮廓未示出)；图4是图1所示设备的不同分析站的示意性侧视图，示出了产品在第一分析站和最终分析站之间的转动；图5a是由图1所示设备中的成像装置观测到的假定为完美球形的产品的不同表面区域(球冠)的示意图；图5b是由图1所示设备中的成像装置观测到、并被采纳以便用于光学分析的假定为完美球形的产品的表面区域的示意图。
具体实施例方式
图中所示的本发明的分析设备安装在产品的输送装置上，图中的实施例中的产品被表示为球体，并且可以由水果或蔬菜构成。所述输送装置包括两个平行的输送线1、2。每个输送线1、2分别包括多个辊，例如辊3、4，它们分别被安装成可绕横向旋转轴线自由旋转，并且彼此分隔，从而使得两个相继布置的辊之间限定出用于一个产品的容置部。辊的转轴被连接着电机装置的环链5、6驱动，以使得这两个输送线1、2被连续驱动通过光学分析设备。上述组件被一个支撑在地面上的构架7承载着。所述输送线可以采用例如EP-527 519、EP-670 276、EP-1 000 883或EP-1 040 058中描述的类型，可以参考所述文献以了解进一步的细节。
图中所示实施例中的根据本发明的分析设备包括四个分析站8、9、10、11，它们沿着输送线1、2，即沿着每个输送线1、2的纵向彼此相隔一定距离地相继布置。
每个分析站包括两个成像装置，其中一个成像装置12、13、14或15的光轴被定向为指向第一输送线1，另一个成像装置16、17、18或19的光轴被定向为指向第二输送线2。因此，对于每个输送线，光学分析设备包括四个相继布置的成像装置，每个成像装置用于一个相应的分析站。
所述成像装置在位于输送线1、2上方的高度处安装在构架7上，并且相对于相应输送线1、2的纵向而言横向偏置。在每个输送线1、2的四个成像装置中，两个成像装置12、14或16、18分别安装在包含相应输送线1、2纵向的纵向竖直平面的一侧，另外两个成像装置13、15或17、19分别安装在所述纵向竖直平面的另一侧。
因此，随着产品沿着输送线1、2被成行(成串)地输送，每个产品分别相继单独地在四个成像装置前面移过，即移过位于一侧的第一成像装置12、16，位于另一侧的第二成像装置13、17，与第一成像装置位于同一侧的第三成像装置14、18，与第二成像装置位于同一侧的第四成像装置15、19。
此外，如图3所示，具有由电机22驱动的无端皮带21的驱动装置20安置在输送线1、2下方，并且位于输送线从分析站8至11前面穿过的部位处，以驱动输送线1、2的辊3、4旋转，并因此而驱动承载在所述辊之间的产品旋转。皮带21被电机22驱动的速度根据由输送线1、2输送的产品的预定参考直径而确定。
利用根据本发明的设备，该速度在制造过程中可以是固定的，产品相对于参考直径的实际尺寸变化可以被计入，例如，如WO01/01071中所解释。
驱动装置20的速度优选被以下述方式调节，即由输送线1、2输送的具有预定参考直径的产品绕着与相应输送线1、2的纵向正交的水平轴线转动，其中，在两个相继布置的分析站8、9；9、10；10、11之间的转动角度值为π/2左右。所述转动被显示于图4中，其中每个所示产品的横断面被划分为四个大小为π/2的互补扇形区A、B、C、D。
更一般地讲，产品在两个相继布置的分析站之间转动2π/P左右，其中P为沿相应输送线1、2的纵向相继布置的分析站的总数。
在位于输送线1、2的同一侧的两个成像装置8、10或9、11之间，产品在图示的实施例中转动π左右，即更一般地讲，分别转动2π/N1或2π/N2左右，其中N1和N2是位于输送线1、2的同一侧相继布置的成像装置的数量。成像装置12、14构成第一横向系列成像装置，它们均位于输送线1的纵向竖直平面的同一侧，并且平行于所述输送线1的纵向相继延伸。同样，成像装置13、15构成第二横向系列成像装置，它们均位于由成像装置12、14构成的第一横向系列成像装置的相反侧。成像装置16、18构成输送线2的第一横向系列成像装置，成像装置17、19构成输送线2的第二横向系列成像装置。
从图1中可以看出，所述成像装置以下述方式固定在构架7上，即它们的光轴被朝向相应的输送线1、2定向，并且与相应的输送线1、2的中间纵向竖直平面形成20°至45°、优选36°左右的角度。
各分析站8至11之间在纵向上的距离优选沿着分析设备的长度方向规则分布。例如，两个相继布置的分析站之间的分隔距离为例如20cm至30cm。
每个成像装置12至19优选包括两个摄像机，二者集成在单一壳体中并且产生可完全重叠的摄取图像，即，二者中的一个是可见光区域(RGB)的摄像机，另一个是红外线摄像机。所述摄像机优选为单步拍摄的摄像机(照相机)，其适用于每秒钟摄取25个或更多图像。它们将代表图像的可被传送的数字式数据供应到数据处理单元，该数据处理单元能够使用所述数据并为此被编程。
分析设备还包括照明装置，其用于非直接地照明经过光学分析站前面的产品。该照明装置包括一个照明室30，其具有在两个输送线1、2上方固定在构架7上的水平壁23，所述水平壁具有反射性和扩散性下表面24，该下表面被覆盖着例如无泽白漆。该壁23承载着多个向下延伸的悬挂元件25，它们的下端固定着卤素灯26，所述卤素灯的下部反射器40由不锈钢或抛光合金制成或者被金属化，并且被定向成向着壁23的下表面24向上反光，灯26的灯泡安置在反射器40上方。此外，四个纵向型材27延伸在灯26与输送线1、2所在高度之间。所述金属型材27具有一个中央纵向沟槽，该沟槽包括具有面向上方的凹度的内凹横断面，用于容纳安置在所述沟槽上的照明发光管(荧光管)28，例如氖光管。型材27具有反射上表面，特别是由抛光合金例如不锈钢制成或者被金属化的上表面，以将发光管28发出的光向上反射，即朝向顶壁23的本身为反射性和扩散性的下表面24反射。
两个中央型材27在输送线1、2的竖直正上方延伸，并且包括非反射下表面39，其被涂漆例如涂有无泽黑漆，以及向下倾斜的侧翼29，所述侧翼的功能是防止任何直接照射由输送线1、2承载的产品。
在构成了反射性和扩散性顶壁的水平壁23与输送线1、2之间，构架7还限定了一个位于照明室30中的封闭空间，该封闭空间的内表面优选为反射性和扩散性的，特别是均被涂有无泽白漆。该封闭空间由周壁限定，所述周壁包括顶壁23、纵向横壁和横向端壁，这些壁构成一个箱体。输送线1、2沿纵向穿过由该箱体形成的照明室30。当均匀地散布在照明室30中的卤素灯26以及包含在照明室中的发光管28点亮时，可以理解，它们将向着构成顶壁23的上部水平壁向上扩散光，所述光被柔和地反射和扩散，从而以均匀散射光的形式遍布照明室30，散射光的波长等于灯26和发光管28发出的光的波长。
应当指出，中央型材27的侧翼29具有切口部分31，以便不与不同分析站的成像装置的视场发生干涉，即允许摄取从成像装置前面通过的产品的完整面的图像。同样，构成顶壁的壁23设有通孔32，从而不遮挡成像装置从中穿过的视场。成像装置12至19在照明室30外侧在顶壁23上方固定在构架7上，从而不会被遍布在照明室30中的光照亮和蒙蔽。
此外，两个纵向侧翼33、34分别安置在每个输送线1、2的两侧，并且面对着成像装置12至19，从而被定向成面对成像装置12至19并且形成吸光性背景，例如被涂有无泽黑漆，被摄像的产品移过所述背景的前面。
对于每个成像装置12至19，沿纵向面对着光轴和视场延伸的一个对置侧翼33、34的区域(基本上与成像装置的光轴正交)适于形成背景(特别是无泽黑色)。相反，也是沿纵向面对着成像装置光轴和视场延伸的另一个侧翼34、33的区域是反射性(金属或金属化)的，或者是反射性和扩散性的(涂有无泽白漆)，以形成一个反射器，从而增强产品的下部侧表面部分的照明。
通过这种方式，每个侧翼33、34被构造成沿纵向交错地形成背景(无泽黑色区)和反射器(无泽白色，或者金属或金属化)。
安置在两个输送线1、2之间的输送线1的侧翼33和输送线2的侧翼34可以由夹在两个输送线1、2之间的同一中央型材构成，如图1所示。
根据本发明的光学分析设备可以产生对水果进行均匀同质的照明，该照明对于所有光学分析站而言是基本相同的。不同的成像装置12至19相对于竖直方向以相同的角度倾斜，并且所摄取的图像在相对于产品的图像几何定向方面而言是类似的。
图5a示出了一个球体的不同区域35、36、37、38，当该球体移动通过根据本发明的光学分析设备时，所述区域可被相继布置的成像装置12、13、14、15或16、17、18、19观测到。这些区域是半球冠35、36、37、38。第一成像装置12或16的光轴50假定为垂直图5a的纸页平面并且位于该平面上方。该光轴50的路径为图示圆的圆心O。其它三个成像装置13、14、15或17、18、19的光轴41、42、43彼此相隔120°布置，这四个光轴50、41至43在空间中的定向形成了一个正四脚体，并且相交在球体的中心。由所述其它三个成像装置观测的三个半球冠36、37、38是局部示出的区域，并且带有平行于相应光轴41、42、43的阴影线。
可以看到，产品的所有部位都可看到，并且带有一定的重叠呈现在摄取的图像中。
图5b中以实线示出了在图5a中显示于俯视图中的半球冠35中的被采纳以便用于光学分析的区域44。在半球冠35的三个其它半球冠36、37、38之一之间的重叠区域中，位于这两个半球冠的赤道上的中间平分线46、47或48被确定和存储，摄取图像的位于由中间平分线46、47或48限定的区域44外侧的像素被消除而不用于光学分析。通过这种方式，球体表面被划分为四个互补区域，它们彼此相等，如区域44那样。每个中间平分线46、47、48分别属于一个二等分平面，该二等分平面由包含彼此重叠的两个半球冠35和36或37或38的赤道面的平分面构成。
该平分线上的每个点M到位于半球冠35的赤道上的点C1的距离和到位于另一重叠的半球冠36、37或38的赤道上的点C2的距离相等(在球体表面上)；所述点C2、M、C1在图5a的纸页平面中的投影位于代表半球冠35的圆的同一半径R上。在图5a的纸页平面中(对应于所形成的图像)，距离OM为半径R(等于参考直径的一半)的一部分。因此点M的位置可以由分数关系OM/R表示。
在分析非完美球形的产品时，对于成像装置拍摄的每个需要考查的图像(不对应于完美半球形)，需要考察的区域(类似于区域44)的中间平分线极限是以下述方式确定的，即在从以点O代表的光轴开始的每个径向上，点O与位于该径向上的外轮廓点C之间的距离OC被与从完美球形获得并存储的同一分数OM/R结合使用。因此，所摄取的平面图像中的中间平分线极限上的点M’被确定为OM’＝OC×OM/R。因此，处理单元的基于这种摄取图像的程序逻辑极为简单且可靠，即使是在不规则形状中。
所有成像装置可以是相同的，并且都安置在与输送线1、2承载的产品等距的位置上。
可以理解，这种光学分析设备的安装、控制和维护极为简单。构架7构成一个外部保护壳体，并且设有入口罩盖，用于本发明的光学分析设备的不同内部元件。
成像装置发出的信号被供应到本身公知的处理单元(未示出)，该处理单元中存储着所摄取的不同图像，并且随后处理和分析所述图像，以便在产品输送装置的后续站中自动分选产品。处理单元可以以自身公知的方式构成。其优选由数据处理装置例如个人计算机构成。
应当指出，本发明可以对这里示出并描述的实施例作出各种修改。例如，可以在输送线1、2的每侧设置两个以上的分析站。一侧的分析站的数量可以不同于另一侧。成像装置相对于中间纵向平面的倾斜角度的值36°在实际应用中是非常有益的。其对应于光轴定向的理论最佳角度，即当产品是球形的时，光轴与定心在球体中心的正四脚体的轴线重合。尽管如此，其它角度值也可以使用。照明室30中的光源的数量、类型和布置可以不同。除了单一的照明室以外，可以设置多个照明室，例如为输送线配备不同的照明室，和/或沿纵向串联布置多个照明室，特别是每个照明室分别用于一个分析站。无泽白漆可以被替换为其它浅色涂层，只要能够获得反射和扩散效果即可。类似地，无泽黑漆可以替换为能够形成适宜背景的暗涂层。
驱动装置20可以被以下述方式构造，即或者如图3所示驱动产品相对于纵向上的输送方向反向转动，或者驱动产品正向转动。
权利要求
1.一种光学分析设备，其用于光学分析大致旋转对称、特别是大致呈球体的产品，例如水果，以便对产品进行自动分选，所述设备包括至少一个输送线(1，2)，其相对于固定构架(7)沿纵向以连续成行的形式输送产品，并且包括沿纵向前后排列的多个独立的支承；数量为P的多个分析站(8至11)，它们光学分析产品的外表面，所述分析站(8至11)以彼此沿纵向相隔一段距离的方式相继布置，并且分别包括至少一个成像装置(12至19)，所述成像装置固定在构架(7)上并且其光轴被朝向输送线(1，2)定向，从而可产生由输送线(1，2)输送着成行地通过成像装置的产品的图像；驱动装置(20)，其在由输送线(1，2)承载的每个产品被输送通过不同的分析站(8至11)的过程中驱动产品转动，以使每个产品的不同的面由相继布置的不同成像装置(12至19)观测到；其中，每个成像装置(12至19)被布置在其所朝向着定向的输送线(1，2)上方，并且相对于包含所述纵向的纵向竖直平面横向偏置；不同的分析站(8至11)中的不同成像装置(12至19)被布置为两个横向系列的成像装置，其中第一横向系列的成像装置(12，14；16，18)位于所述纵向竖直平面的一侧，并且包括属于P1个不同分析站(8，10)的N1个成像装置(12，14；16，18)，第二横向系列的成像装置(13，15；17，19)位于所述纵向竖直平面的另一侧，并且包括属于P2个不同分析站(9，11)的N2个成像装置(13，15；17，19)，N1、N2、P1和P2是非零整数。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，驱动装置(20)被以下述方式构造，即具有预定参考直径的产品绕着基本上与所述纵向正交的方向自转，在沿纵向布置的第一个分析站(8)与最后一个分析站(11)之间，产品自转通过的角度为2π-2π/(P1+P2)或以上的量级。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，P1≥2，P2≥2，第一横向系列的成像装置(12，14；16，18)属于与第二横向系列的成像装置(13，15；17，19)所属的分析站(9，11)不同的分析站(8，10)，驱动装置(20)被以下述方式构造，即具有预定参考直径的产品在第一横向系列的两个相继布置的分析站(8，10)之间自转通过2π/P1的量级的角度，在第二横向系列的两个相继布置的分析站(9，11)之间自转通过2π/P2的量级的角度。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，第一横向系列的成像装置(12，14；16，18)和第二横向系列的成像装置(13，15；17，19)沿纵向交错布置，其中沿纵向紧邻着相继布置的两个分析站(8至11)具有属于第一横向系列的成像装置(12，14；16，18)，或是具有属于第二横向系列的成像装置(13，15；17，19)。
5.如权利要求3或4所述的设备，其特征在于，P1＝P2＝P/2，沿纵向相继布置的分析站(8至11)之间的间隔是规则的，驱动装置(20)被以下述方式构造，即具有预定参考直径的产品在两个相继布置的分析站(8至11)之间自转通过2π/P的量级的角度。
6.如权利要求1至5中任一所述的设备，其特征在于，成像装置(12至19)被布置成使它们的光轴与纵向竖直平面成20°至45°的预定角度，即倾角(α)。
7.如权利要求1至6中任一所述的设备，其特征在于，同一横向系列的所有成像装置(12至19)被布置成使它们的光轴均与纵向竖直平面成相同的倾角(α1，α2)。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，第一横向系列的成像装置(12，14；16，18)的光轴与纵向竖直平面形成的倾角(α1)与第二横向系列的成像装置(13，15；17，19)的光轴与纵向竖直平面形成的倾角(α2)相等。
9.如权利要求6至8中任一所述的设备，其特征在于，成像装置(12至19)的光轴与纵向竖直平面的倾角均为36°的量级。
10.如权利要求1至9中任一所述的设备，其特征在于，P1＝P2＝2。
11.如权利要求1至10中任一所述的设备，其特征在于，每个分析站(8至11)分别包括用于每个输送线(1，2)的单一成像装置(12至19)。
12.如权利要求1至11中任一所述的设备，其特征在于，朝向同一输送线(1，2)定向的同一横向系列的所有成像装置在相同高度固定在构架(7)上，并且相对于所述输送线(1，2)的纵向横向偏置相同距离。
13.如权利要求1至12中任一所述的设备，其特征在于，所有成像装置(12至19)在一个或多个输送线(1，2)上方的相同水平高度处固定在构架(7)上。
14.如权利要求1至13中任一所述的设备，其特征在于，还包括安置在被成行地输送着通过分析站(8至11)的产品的上方的照明装置(24至29)，以及为每个摄取图像形成背景的屏蔽板(33，34)，所述屏蔽板相对于成像装置(12至19)所朝向的输送线(1，2)位于相应成像装置的相反侧。
15.如权利要求1至14中任一所述的设备，其特征在于，还包括为每个成像装置(12至19)配备的至少一个反射器，即下部侧向反射器，其沿着相应的输送线安置在该输送线旁边，并且被构造成增强对产品下部侧表面的照明。
16.如权利要求1至15中任一所述的设备，其特征在于，每个成像装置(12至19)被构造为对成行地移过的每个产品摄取多个相继的图像。
17.如权利要求1至16中任一所述的设备，其特征在于，每个成像装置(12至19)包括多个用于摄取不同光学类型的图像的摄像机。
18.如权利要求1至17中任一所述的设备，其特征在于，还包括基本上布置在相同水平面上的至少两个平行的输送线(1，2)；为每个分析站(8至11)配备的至少一对成像装置(12至19)，每对成像装置中的一个朝向一个输送线(1)定向，另一个朝向另一个输送线(2)定向。
19.如权利要求1至18中任一所述的设备，其特征在于，每个输送线(1，2)包括多个辊(3，4)，每个所述辊分别被支撑着相对于与所述纵向正交的横向旋转轴线自由旋转，并且在纵向上彼此相隔，从而在每两个相继的辊(3，4)之间限定出独立地支撑一个产品的容置部，其中驱动装置(20)被构造成在分析站(8至11)之间驱动所述辊(3，4)旋转。
全文摘要
本发明涉及一种用于光学分析诸如水果等产品、以便对产品进行分选的设备，其包括至少一个输送线(1，2)，多个分析站，以及用于驱动每个产品旋转的驱动装置。不同分析站的成像装置(12至19)以横向系列的形式布置在输送线(1，2)的纵向竖直平面的两侧。
文档编号G01N21/01GK1737547SQ20051009178
公开日2006年2月22日 申请日期2005年8月16日 优先权日2004年8月17日
发明者菲利普·勃朗 申请人:水果栽培材料公司