專利名稱：雞蛋計數(shù)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對物體計數(shù)，特別是對雞蛋計數(shù)的裝置，其包括多個第一檢測器，每個檢測器具有局部界限的檢測區(qū)域，其能夠檢測來自所述檢測區(qū)域的電磁輻射、特別是可見光或紅外線范圍中的光，所述第一檢測器彼此一個接一個地設(shè)置在第一行上；以及鑒定裝置，其耦合到第一檢測器上，并設(shè)計為處理第一檢測器的信號并且基于每個第一檢測器的信號來確定物體是否存在于第一檢測器的檢測區(qū)域中。本發(fā)明的另一方面是一種用于計數(shù)物體的方法。
背景技術(shù)：
在大量的應(yīng)用領(lǐng)域中，例如在控制生產(chǎn)順序或傳送過程的應(yīng)用領(lǐng)域中，計數(shù)物體是必須的。計數(shù)裝置或計數(shù)方法的目的在于確定在特定時間段、特定表面區(qū)域存在的單個產(chǎn)品的數(shù)量和/或由特定數(shù)量的生產(chǎn)單元生產(chǎn)的單個產(chǎn)品的數(shù)量。為此目的，可以引導(dǎo)所述產(chǎn)品通過固定的計數(shù)裝置，如傳送裝置，或者將所述計數(shù)裝置沿所述產(chǎn)品移動。
用于計數(shù)物體的這種裝置一般用于對在產(chǎn)蛋家禽的籠舍內(nèi)部或外部的雞蛋進行計數(shù)。在這種應(yīng)用中，計數(shù)是必要的，以便監(jiān)測和控制從產(chǎn)蛋區(qū)或設(shè)置在產(chǎn)蛋區(qū)之后的收集點所排出的產(chǎn)蛋，并且特別是在動物、籠舍單元、籠舍的行數(shù)(coop row)或其它組合單元出現(xiàn)問題的情況下，所產(chǎn)雞蛋的數(shù)量可以提供關(guān)于產(chǎn)蛋量的信息并且能夠給出如家禽生病等任何異常的提示。
從US 4,868,901獲知了一種計數(shù)裝置，其包括排列成一行接一行的多個成對的發(fā)射器/檢測器。該行橫向延伸通過傳送帶，雞蛋在該傳送帶上移動通過所述計數(shù)裝置。由于傳送帶表面和放置在其上的雞蛋的表面的不同反射特性，這種已知的計數(shù)裝置能夠識別雞蛋是否存在于每個檢測器的區(qū)域中。在不連續(xù)的時間間隔中所做的幾個測量使得由檢測器在不同時間所確定的表面部分和單個雞蛋的結(jié)合成為可能，并利用這種方式來確定雞蛋已經(jīng)在計數(shù)裝置下方通過。利用這種方式，通過相應(yīng)地連續(xù)增加和減少記錄雞蛋表面的檢測器數(shù)量，可以認(rèn)為雞蛋已經(jīng)通過并且能夠?qū)﹄u蛋計數(shù)。
傳送物體，特別是傳送諸如雞蛋等圓形物體的問題是后者在傳送裝置加速時可能獨立移動，例如其可能以與傳送方向相反的方向滾動。特別在傳送裝置由于控制程序等類似原因頻繁停止和再啟動的情況下，圓形物體也可能以與傳送方向相反的方向移動通過計數(shù)裝置。然而，公知的計數(shù)裝置不能夠區(qū)別沿傳送方向移動的物體和沿與傳送方向相反的方向移動的物體，使得在存在沿錯誤方向的移動時，發(fā)生計數(shù)錯誤。
因此，需要一種能夠給出更可靠計數(shù)結(jié)果的計數(shù)裝置，特別是在物體以與傳送方向相反的方向暫時移動時。
不斷增加對生產(chǎn)過程的控制的需求，特別是在動物涉及生產(chǎn)的領(lǐng)域中，為了動物的安全性，需要增強對生產(chǎn)過程的控制。因此不僅需要一種能夠可靠地計數(shù)產(chǎn)品的計數(shù)裝置，而且需要一種除了實際計數(shù)過程之外還用于收集另外數(shù)據(jù)的計數(shù)裝置，所述數(shù)據(jù)能夠?qū)ιa(chǎn)過程和對產(chǎn)品的任何破壞，如動物的任何疾病得出結(jié)論。因此，在這個說明書和從屬權(quán)利要求中，一種計數(shù)裝置或用于計數(shù)的裝置定義為一種既適合計數(shù)物體，也能被設(shè)計為獲取另外數(shù)據(jù)的裝置。利用相同的方法，將計數(shù)方法或用于計數(shù)的方法定義為一方面能夠計數(shù)物體，而另一方面也能被設(shè)計為確定除了計數(shù)物體之外的其它數(shù)據(jù)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，包括多個第二檢測器的上述種類的計數(shù)裝置能夠滿足上述要求，其中每個檢測器具有局部限定的檢測區(qū)域，其能夠檢測來自所述檢測區(qū)域的電磁輻射，特別是可見光或紅外線范圍中的光，所述第二檢測器彼此一個接一個地設(shè)置在第二行上，所述第二行鄰近并平行于第一行，其中鑒定裝置耦合到第二檢測器上，并被設(shè)計為處理第二檢測器的信號并且基于每個檢測器的信號來確定物體是否存在于第二檢測器的檢測區(qū)域中。
通過本發(fā)明，可以利用簡單并可靠的方式確定物體相對于計數(shù)裝置的運動方向。為此目的，根據(jù)本發(fā)明的計數(shù)裝置設(shè)置至少一行附加的檢測器，所述附加行的檢測器被如此設(shè)置以使要被計數(shù)的物體以正常的相對運動或傳送通過第一和第二行檢測器的檢測區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的計數(shù)裝置的實施例可以利用第一和第二行檢測器在不連續(xù)的時間間隔的檢測來識別物體并且至少部分辨認(rèn)出其輪廓，并且通過比較在不同時間間隔進行的至少兩個檢測而清楚地確定物體的運動方向。因此，即使所述物體暫時以與計數(shù)裝置和物體之間的實際運動方向相反的方向運動，本發(fā)明的計數(shù)裝置也能夠可靠地計數(shù)物體，這是因為不僅能夠檢測和識別所述物體，而且還能夠確定物體的運動方向。
在這種情況下，可以將檢測器定義為能夠檢測物體是否存在于限定檢測區(qū)域中的任何類型的傳感器。非接觸式檢測器特別適合這種情況，如能夠在可見光或紅外線范圍中工作的輻射接收機。如果必要的話，所述檢測器能夠與相應(yīng)的發(fā)射器裝置，例如光發(fā)射器或類似的發(fā)射器一起工作，以便允許限時照明所述檢測區(qū)域，但是其也可與環(huán)境光或其它可用的輻射或要計數(shù)的物體的可測量特性一起工作。
根據(jù)本發(fā)明，第一和第二檢測器一個接一個地設(shè)置在第一或第二行。在這種情況下，既不需要將檢測器彼此等距設(shè)置，也不需要將檢測器設(shè)置成精確地線性對準(zhǔn)或完全垂直于計數(shù)裝置與物體之間的相對運動方向?？蛇x地，如果檢測器相對于以成直線行的運動方向成直角或者非直角延伸或相對于彼此偏移，以便用這種方式覆蓋要計數(shù)的物體必須通過的區(qū)域，也足以實施本發(fā)明。
所述鑒定裝置能夠直接設(shè)置在計數(shù)裝置上或者與后者間隔開。所述鑒定裝置可以被分成幾個單獨的鑒定裝置，或者也可為單個邏輯電路的形式。在第一有利實施例中，所述鑒定裝置被設(shè)計為通過對相鄰第一檢測器和相鄰第二檢測器的檢測器信號作比較來確定垂直于檢測方向的物體的至少一部分輪廓。輪廓的識別，至少輪廓的部分的識別使得以特別可靠的方式和低的數(shù)據(jù)處理成本來識別物體變得可行。所述輪廓一般為二維的，并且如果在檢測器和物體之間存在相對運動，則通過第一和第二檢測器的單數(shù)據(jù)采集可以確定該輪廓的一部分，或者通過第一和/或第二檢測器的多個、時間交錯的數(shù)據(jù)采集可以確定該輪廓的更大一部分或全部。因此，可以將物體輪廓線上的一點確定為彼此間隔的檢測器的兩個檢測器信號之間或時間交錯檢測器信號之間已經(jīng)產(chǎn)生顯著變化的點。一般來說，掃描相鄰輪廓線的兩個檢測器顯示了顯著不同的檢測器信號，鄰近所述各個檢測器的檢測器顯示了與后者類似的檢測器信號，以便可以在兩個第一檢測器之間確定輪廓線。當(dāng)輪廓線一般為連續(xù)的線時，通過根據(jù)在不連續(xù)的間隔確定的輪廓線上的一些點進行插值和邏輯數(shù)據(jù)處理，可以計算單個輪廓線。這一般也能夠在鑒定裝置中獲得。
如果鑒定裝置被設(shè)計為通過比較物體的輪廓的兩個時間交錯部分來確定物體相對于檢測器的運動方向，這也是特別有利的。輪廓線的確定使得原則上不僅可以確定物體是否存在于檢測器的檢測區(qū)域，而且還可以確定物體相對于檢測器的位置。通過比較兩個時間交錯的輪廓或輪廓部分，可以確定物體的位置相對于檢測器的位移，因此也可以確定物體的運動方向。這就可以檢測在所要求的傳送方向上的正常運動方向或與傳送方向相反的不正常的運動方向，例如物體的滾動。除了可以確定物體本身的運動方向之外，還可以確定物體的運動速度，即物體在兩次測量之間的時間間隔內(nèi)所經(jīng)過的路程對該時間間隔的微分。
同樣優(yōu)選的是在第一行或第二行設(shè)置特定數(shù)量的第一和第二檢測器，并且提供接口以便利用第一和第二檢測器將所述裝置與一個不同的裝置相耦合，使得所述兩個裝置的第一行和第二行彼此延伸設(shè)置。上述類型的計數(shù)裝置常常用于計數(shù)在不同寬度上移動的物體，例如不同的傳送帶寬度?，F(xiàn)有技術(shù)的計數(shù)裝置具有預(yù)定的寬度，出于計數(shù)目的，物體根據(jù)該寬度往往由導(dǎo)向裝置或類似裝置一起移動，以便防止物體通過計數(shù)裝置的側(cè)面而超出計數(shù)區(qū)域之外。然而，這種一起推動物體的過程可能對物體造成機械損壞。根據(jù)本發(fā)明的改進使得計數(shù)裝置能夠在任何寬度上延伸，這是因為可將幾個單獨的計數(shù)裝置耦合在一起以形成足夠長的計數(shù)裝置，其能夠橫向延伸任何寬度的計數(shù)區(qū)域。利用這種方式，計數(shù)裝置可以對制造或傳送工程條件進行組合調(diào)節(jié)，特別是對傳送帶的寬度進行組合調(diào)節(jié)，并且可以以仔細(xì)的方式對物體進行計數(shù)。
檢測器也優(yōu)選被設(shè)計為在紅外波范圍內(nèi)進行檢測，并且也優(yōu)選提供至少一個紅外輻射源來對檢測區(qū)域進行照明。特別在日光提供照明的區(qū)域中，使用不同的波長進行檢測是有利的。所述紅外波范圍特別適合于此。用于測量的波長在一些應(yīng)用領(lǐng)域中不應(yīng)該吸引害蟲也很重要，這也是紅外光特別適合的原因。紅外波范圍內(nèi)的檢測可以通過對檢測區(qū)域的特定和限時的紅外照明以限定的方式在隔開的時間間隔實施測量。特別地，也能夠一個接一個地對單個檢測區(qū)域照明，以防止相鄰檢測區(qū)域的測量信號的串?dāng)_。
如果本發(fā)明的裝置通過設(shè)計鑒定裝置而進一步改進也是優(yōu)選的，以便通過將相鄰第一檢測器與相鄰第二檢測器的檢測器信號作比較來確定垂直于檢測方向的物體的至少一部分輪廓，并且也通過將時間間隔內(nèi)確定的物體輪廓的兩部分作比較來確定物體相對于檢測器的運動方向，并且還確定是否有新的物體進入檢測區(qū)域，并且所述鑒定裝置包括計數(shù)裝置，該計數(shù)裝置被設(shè)計為在新的物體沿輸入方向進入檢測器的檢測區(qū)域并且已被識別時使計數(shù)器加1。所述計數(shù)器例如可以是具有相應(yīng)調(diào)節(jié)的邏輯電路的數(shù)字存儲器。所述輸入方向特別是指在計數(shù)裝置和要被計數(shù)物體之間的正常的運動方向，即例如傳送裝置移動物體的傳送方向。物體的識別在此應(yīng)理解為通過其輪廓或其部分來識別物體。
關(guān)于這一點，特別重要的是檢查被檢測的物體是否已經(jīng)被計數(shù)或者還沒有被計數(shù)，即被檢測的物體是否是新的物體。這種情況可優(yōu)選通過對已計數(shù)的物體進行標(biāo)記來實現(xiàn)，例如將它們存儲在存儲器中，將最新檢測的物體與所存儲的物體進行比較，或者(可選擇地或另外)在兩個檢測時間比較物體相對于計數(shù)裝置的布置，以便確定物體是否是同一個，即已經(jīng)計數(shù)的，或者是不同的，即新的物體。
計數(shù)裝置特別優(yōu)選被設(shè)計為在已經(jīng)進入檢測器的檢測區(qū)域并且已被識別的計數(shù)物體以與初始輸入方向相反的方向離開檢測區(qū)域時使計數(shù)器減1。利用這種方式，即使物體出現(xiàn)不合乎需要的、不正常的運動，例如物體以與傳送方向相反的方向滾動，也可以確?？煽康挠嫈?shù)結(jié)果。利用這種方式，當(dāng)物體以與正常方向相反的方向進入檢測區(qū)域和以與正常方向相反的方向離開檢測區(qū)域時，以及當(dāng)物體以通常的運動方向進入并且然后以與正常運動方向相反的方向離開檢測區(qū)域時，所述計數(shù)器可以減少計數(shù)。
兩個所述的實施例可以按照需要進行變化，這是因為確定了其它限定的計數(shù)點，例如將被計數(shù)物體的剖面的顯著變化或物體顏色的顯著變化或物體的對比度變化。
如果鑒定裝置被設(shè)計為同時鑒定檢測器的檢測區(qū)域中登記的幾個物體，這也是優(yōu)選的。對于檢測的計數(shù)區(qū)域的特定寬度并且特別是在具有高傳送份額的傳送裝置上計數(shù)時，出于計數(shù)目的逐個將要計數(shù)的物體設(shè)置在另一個的后面是不切實際的，而是物體必須以彼此相鄰設(shè)置的兩個或多個一起的方式通過計數(shù)裝置。在這種情況下，如果鑒定裝置還可以同時鑒定這幾個產(chǎn)品，即同時區(qū)分檢測區(qū)域中的相鄰物體，這是有利的。利用這種方式，所述鑒定裝置能夠被合理地改進，使得即便在輪廓線接觸或重疊時，也能夠區(qū)分和計數(shù)兩個或多個接觸或重疊的物體。
如果通過存儲器和比較裝置來擴展本發(fā)明的裝置，則這是特別有利的，其中所述存儲器中存儲了一個或多個物體的至少一個輪廓，優(yōu)選存儲一個或多個物體的幾個已知的輪廓，所述比較裝置用于將檢測器所檢測的物體的輪廓與所存儲的輪廓進行比較并識別物體。這種改進也提供了一系列的附加功能。這樣，通過這種改進，在要計數(shù)的物體和通過檢測區(qū)域的其它結(jié)構(gòu)之間存在非常顯著的區(qū)別。例如物體優(yōu)選在具有某種構(gòu)造的傳送帶上傳送，例如有孔的、有縫的或有穿孔的傳送帶或具有肋骨、接頭等的傳送帶，并且必須在傳送帶的穿孔或其它構(gòu)造與物體之間進行區(qū)分。
這種改進還可以檢查要計數(shù)物體的質(zhì)量，這是因為可以計數(shù)在幾何形狀上處于正常范圍內(nèi)的物體，在該范圍之外的物體，即不符合存儲器內(nèi)的輪廓的物體不被計數(shù)，或者在相應(yīng)的單獨錯誤存儲器內(nèi)計數(shù)，并且如果需要的話，輸出一種信號以表示有缺陷的產(chǎn)品。一般來說，在計數(shù)母雞雞蛋的過程中識別到無殼蛋(non-starters)，即沒有外殼的雞蛋時，可以使用這種功能，無殼蛋的典型特征是具有扁平形狀和寬度一般被加寬的輪廓，并且可以利用這種方式來識別。所存儲的輪廓考慮物體所有可能的變化，包括輪廓一般出現(xiàn)的所有變化，并且它們也包括當(dāng)產(chǎn)品處于安裝位置、傾斜位置或歪斜位置等時所形成的輪廓。因此，母雞的雞蛋例如在某一位置具有不同于橢圓形的圓形，但仍然需要對其識別。
通常并特別出于上述目的，如果進一步改進本發(fā)明的裝置，即第一和/或第二檢測器被設(shè)計為通過檢測區(qū)域來確定亮度強度(brightness intensity)和/或色值，則這是有利的。特別是如果要計數(shù)的物體具有曲面，其在采用一側(cè)或多側(cè)照明時，具有不同的反射方向，則由檢測器檢測的亮度在所檢測的物體表面上具有不同的分布。要計數(shù)物體的各個表面部分的亮度強度差異可用于極其精確地識別物體。利用相同的方式，物體表面的色值可以用來精確地識別物體。利用這種方式，還可以區(qū)分具有圓形輪廓的雞蛋與傳送帶上的孔，這是因為雞蛋的檢測表面部分的亮度強度的分布不同于傳送帶的孔的亮度強度分布。
在這種情況下，所述鑒定裝置特別優(yōu)選被設(shè)計為通過亮度強度和/或色值來識別物體的表面特征，特別是沾污度。利用這種方式，能夠更精確地區(qū)分物體，并因此可增加幾個不同的計數(shù)器來獲得關(guān)于被計數(shù)物體的更精確結(jié)果。這種改進特別適合于確定對產(chǎn)品的破壞，例如產(chǎn)品上的不尋常的高沾污度，其表示需要在特定區(qū)域中進行清洗。與色值相結(jié)合，這也允許區(qū)分評估該沾污度，例如計數(shù)雞蛋也能檢測到雞蛋上的血液殘留物以便快速地定位動物的傷害，然后進行適當(dāng)?shù)闹委?。這里，還可以提供一種單獨的錯誤存儲器，其用于存儲偏離標(biāo)準(zhǔn)值的特定檢測結(jié)果，可選擇地或者另外，可以觸發(fā)警告信號以顯示偏離標(biāo)準(zhǔn)值的檢測結(jié)果。
在這種情況下，特別優(yōu)選將所述裝置擴展至包括存儲器和比較裝置，在所述存儲器中，可以存儲物體輪廓內(nèi)的至少一個、優(yōu)選幾個已知亮度強度和/或色值的分布或閾值，而比較裝置用于將物體的亮度強度和/或色值的分布或由所述檢測器確定的局部或平均值與所存儲的亮度強度和/或色值的分布或閾值進行比較，從而基于超出和/或低于閾值或基于所存儲和檢測的分布模式的一致性來識別物體。這種改進可以以與先前描述的改進相同的方式，即比較所檢測的輪廓與所存儲的輪廓來進行，并且以相應(yīng)的方式調(diào)節(jié)所檢測的亮度強度分布或色值分布，以便能夠區(qū)分產(chǎn)品分類和產(chǎn)品錯誤識別。
本發(fā)明的裝置還可以通過自診斷和校正裝置來擴展，該自診斷和校正裝置被設(shè)計為識別單個檢測器中的故障，并且使所述鑒定裝置不考慮該檢測器的測量值。自診斷和校正裝置可以例如將這樣的檢測器分類為故障檢測器，即在特定的時間段中一直輸出相同值的檢測器，即便相鄰的檢測器示出不同的值，并且該自診斷和校正裝置能夠?qū)⑦@些值從檢測的鑒定結(jié)果中除去，以便利用這種方式避免由該故障檢測器檢測的輪廓錯誤。然后，損壞的檢測器優(yōu)選由鄰近后者的檢測器代替。
在這種情況下，切合實際的是將自診斷和校正裝置設(shè)計為在故障檢測器超過預(yù)定數(shù)量的情況下輸出警告信號。一般來說，單個檢測器的故障可以通過計數(shù)裝置來彌補，因此仍然可以保證可靠的計數(shù)結(jié)果。但是，在出現(xiàn)特定數(shù)量的故障檢測器的情況下，計數(shù)器結(jié)果不再一定與實際已經(jīng)通過的物體的數(shù)量一致，這是因為它不可能再彌補故障檢測器的錯誤。在這種情況下，輸出警告信號是實用的，以便能夠校正故障，例如可能需要對該檢測器進行清洗。
本發(fā)明的裝置可以被進一步改進，其中所述鑒定裝置被設(shè)計為通過所檢測的物體輪廓和已知的存儲參考值來計算物體的體積和/或重量，并且輸出所述值或?qū)⑺鼈兇鎯υ诖鎯ζ髦?。檢測器所確定的輪廓使得可以對不同尺寸或幾何形狀類型的物體進行區(qū)分和分類。在這種情況下，利用所檢測的輪廓，可以確定物體的體積和重量，這是因為根據(jù)輪廓線確定的檢測表面與參考值一起被處理，該參考值表示與通過檢測的輪廓線所確定物體的一般體積或重量的比率。將利用這種方式確定的值優(yōu)選存儲在存儲器的單獨存儲單元中。利用這種方式，例如在對母雞的雞蛋進行計數(shù)時，可以根據(jù)不同的重量級別進行分類，也允許進行簡化的生產(chǎn)規(guī)劃和控制。
最后，本發(fā)明的裝置可以通過提供多行檢測器而被進一步改進。這允許對要被計數(shù)的物體的輪廓、顏色分布和亮度強度進行高分辨率的分析。理想上，可以設(shè)計這種實施例，以便數(shù)字圖像檢測器與多線光學(xué)傳感器，如CCD傳感器一同使用，并且利用這種方式，可以提供具有多個檢測器的多個行。例如，本發(fā)明的計數(shù)裝置可以被設(shè)計為具有相應(yīng)的數(shù)字?jǐn)z像機。該實施例還可以以單數(shù)據(jù)檢測的方式檢測物體的整個輪廓線，通過所述輪廓線來識別物體，并由此快速和可靠地計數(shù)物體。此外，采用該實施例也能夠以區(qū)別和高分辨的方式檢測物體輪廓的內(nèi)部和外部的顏色和亮度強度的分布。
本發(fā)明的另一方案是用于物體，特別是用于雞蛋的按需控制的傳送裝置，其包括用于傳送物體的傳送裝置；根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的計數(shù)裝置，其設(shè)置為能夠計數(shù)提供給傳送裝置的物體；以及控制裝置，其被設(shè)計為當(dāng)預(yù)定數(shù)量的物體已經(jīng)由計數(shù)裝置計數(shù)時將物體通過傳送裝置傳送。
特別在生產(chǎn)不連續(xù)或?qū)a(chǎn)品輸入到傳送裝置不連續(xù)的區(qū)域中，所述傳送裝置可以按照需要控制傳送裝置，即僅僅在特定數(shù)量的產(chǎn)品已經(jīng)被提供給傳送裝置時才操作該傳送裝置，如果需要的話所述產(chǎn)品可以限時傳送。
本發(fā)明的另一方案是用于傳送、計數(shù)和/或監(jiān)測雞蛋質(zhì)量的裝置，其包括用于傳送雞蛋的驅(qū)動環(huán)形傳送帶；根據(jù)前述任一項權(quán)利要求的計數(shù)裝置，其包括具有多個檢測器的幾個檢測器行，用于確定每個雞蛋的輪廓和亮度強度分布和/或顏色分布，其被設(shè)置成能夠計數(shù)和分析在傳送帶上傳送的雞蛋；以及用于輸出的接口和/或存儲器，該存儲器用于存儲分屬于幾個、預(yù)先確定的重量級別的所傳送雞蛋的數(shù)量。利用這種方式設(shè)計的傳送帶特別適合于控制設(shè)置于傳送裝置前面的生產(chǎn)區(qū)域的生產(chǎn)順序。
本發(fā)明的另一方案是權(quán)利要求20所述的用于計數(shù)物體的方法。所述方法可以根據(jù)權(quán)利要求21-34進行改進。更優(yōu)選的是，實施所述方法的變化和細(xì)節(jié)以及其改進可參考所述裝置的相應(yīng)方案和它的上述改進，其已經(jīng)被專門開發(fā)并適合執(zhí)行相應(yīng)的方法。


本發(fā)明的優(yōu)選實施例將參照附圖進行描述。
圖1示出了設(shè)置在傳送裝置上的根據(jù)本發(fā)明的計數(shù)裝置的縱向剖面?zhèn)纫晥D；圖2示出了圖1的裝置的橫向剖面前視圖；以及圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的計數(shù)過程的示意性流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例包括數(shù)字多線CCD照相機10，其能夠掃描垂直向下延伸一預(yù)定角度區(qū)域的檢測區(qū)域。
環(huán)形傳送帶20穿過CCD照相機10的檢測區(qū)域，所述環(huán)形傳送帶20的上部傳送帶股線21設(shè)置在U形導(dǎo)向裝置30內(nèi)，以便U形導(dǎo)向裝置的兩條腿31，32阻止位于上部傳送帶股線21上的雞蛋從傳送帶股線的側(cè)部掉落。
所述傳送帶20設(shè)置有多個孔(未示出)，其尺寸使雞蛋不會穿過所述孔落下，而是能夠由該孔部分固定，并且利用這種方式相對于傳送帶嚙合固定。所述傳送帶一般有10cm寬，但是本發(fā)明的計數(shù)裝置可以掃描具有較小或較大寬度的傳送帶和不同設(shè)計的傳送裝置，例如桿式傳送帶。
放置在上部傳送帶股線21上的雞蛋40、41被傳送通過CCD照相機10的觀察室，并且利用這種方法以高頻的方式逐線對雞蛋40、41掃描和記錄。連接到CCD照相機10的鑒定裝置50從CCD照相機的檢測區(qū)域記錄不同的圖像數(shù)據(jù)值，并且識別傳送帶20上的雞蛋。
如從CCD照相機10的視野方向示出的，雞蛋一進入CCD照相機的檢測區(qū)域，鑒定裝置就對輪廓，即雞蛋的輪廓進行識別。將利用這種方式識別的雞蛋與被編程到鑒定裝置的雞蛋輪廓進行比較，從而進行識別。識別后，在鑒定裝置內(nèi)，將該雞蛋標(biāo)記為已識別的雞蛋，其接著移動通過檢測室。一旦已經(jīng)利用這種方式識別到雞蛋，在鑒定裝置50的存儲器內(nèi)的計數(shù)器的值就加1。所述雞蛋接著進行移動，通常在與進入側(cè)相反的一側(cè)離開CCD照相機10的檢測區(qū)域。作為例外，如果雞蛋在與其進入檢測區(qū)域相同的一側(cè)離開所述檢測區(qū)域，那么在鑒定裝置的存儲器內(nèi)的計數(shù)器的值就減1。當(dāng)雞蛋以與傳送方向相反的方向通過檢測時，其值也減少。
CCD照相機具有集成的紅外線照明裝置，CCD傳感器在紅外線范圍內(nèi)工作，使得CCD照相機在圍繞計數(shù)裝置的區(qū)域內(nèi)獨立照明。
CCD照相機10也檢測雞蛋的反射圖案，即雞蛋表面的亮度強度分布，并由此能夠區(qū)分傳送帶20中的孔與位于其上的雞蛋。
CCD照相機還具有通信接口(未示出)，CCD照相機能夠經(jīng)由該通信接口與一個或多個另外的CCD照相機耦合，以便覆蓋更寬的檢測區(qū)域。這樣連接的CCD照相機的圖像數(shù)據(jù)由中央鑒定裝置進行鑒定。重疊區(qū)由鑒定裝置記錄并且鑒定，使得在這些區(qū)域中沒有雙重計數(shù)。
鑒定裝置50包括通信接口，由CCD照相機檢測并由鑒定裝置鑒定的數(shù)據(jù)通過該通信接口輸出。診斷程序也被集成到鑒定裝置中，其識別CCD照相機10的光學(xué)系統(tǒng)上的功能故障和污物并且輸出相應(yīng)的信號。
鑒定裝置50還記錄每個被識別雞蛋的表面，并考慮存儲在存儲器中的雞蛋的表面曲率來計算雞蛋整個表面上的污物的百分比，以作為參考。如果該百分比超過預(yù)定限度，那么就在存儲器內(nèi)增加一個單獨的計數(shù)器。
鑒定裝置50還將每個被識別雞蛋的外部輪廓與存儲在存儲器中的雞蛋的必要輪廓進行比較，并且利用這種方式可以識別無殼蛋。在識別到無殼蛋后，存儲器內(nèi)的單獨計數(shù)器的值增加。利用相同的方式，通過識別輪廓并與存儲的必要輪廓測量進行比較，鑒定裝置50可以識別和計數(shù)破損蛋或不完整的蛋。
在鑒定裝置中，還存儲參考表，該參考表包含不同觀察角度、形狀和尺寸的換算因數(shù)，其使得利用所識別的輪廓計算雞蛋的體積變得可行。所述參考表也包括換算因數(shù)，借助于該換算因數(shù)并利用雞蛋的體積，可以計算雞蛋的總重，并由此可以將所識別的雞蛋分配到某個重量級中。如果需要的話，可以提供單獨的計數(shù)器，其可以根據(jù)雞蛋的重量級來計數(shù)雞蛋。
所述計數(shù)裝置還能夠通過掃描傳送帶來記錄傳送帶的速度并且提供信號。
圖3示出了采用本發(fā)明的計數(shù)裝置或計數(shù)方法的計數(shù)過程的順序的實施例。
循環(huán)過程從步驟101開始，在101中，計數(shù)傳感器記錄圖像。所記錄的圖像被送至鑒定裝置，在所述鑒定裝置中，在步驟102中，位于圖像區(qū)域中的一個或幾個物體的輪廓被確定，并且在步驟103中，從所確定的輪廓中提取出物體。因此，將所提取的物體進行分配(在步驟104)，以做出判斷105在所述物體中是否存在最新檢測到的物體，或者提取的物體是否已經(jīng)被識別。
根據(jù)這個判斷105，如果發(fā)現(xiàn)新的物體，那么在步驟106中增加計數(shù)器，并且在步驟107中，提取、分辨、計算與所發(fā)現(xiàn)的物體或最近發(fā)現(xiàn)物體有關(guān)的特征，例如沾污、尺寸、體積以及重量，并將其傳送至用于統(tǒng)計的鑒定裝置。如果判斷105沒有發(fā)現(xiàn)新的物體，則跳過步驟106和107，所述方法在相同點繼續(xù)進行判斷108。
在判斷108處，檢查所提取和分配的物體是否以與正常傳送方向相反的方向離開檢測區(qū)域。如果是這樣的話，則在步驟109中，計數(shù)器減去已經(jīng)以與正常傳送方向相反的方向離開該檢測區(qū)域的物體的數(shù)量。如果沒有物體以與正常傳送方向相反的方向離開該檢測區(qū)域，那么計數(shù)器保持不變。
步驟110是循環(huán)的終點，在步驟110中，數(shù)據(jù)被傳送至鑒定裝置或統(tǒng)計單元中，然后重新開始步驟101。
通過本發(fā)明，提出了一種用于計數(shù)物體，特別是計數(shù)雞蛋的裝置和方法，與生產(chǎn)過程有關(guān)的現(xiàn)有功能和生產(chǎn)過程的任何故障相比，其提出有區(qū)別的效果，并從而提供更經(jīng)濟的生產(chǎn)過程。本發(fā)明的裝置也不受計數(shù)程序中的任何故障的影響并且自動地匯報這些信息。同樣還能識別、計數(shù)和/或匯報其他的數(shù)據(jù)，例如沾污或產(chǎn)品錯誤。
權(quán)利要求
1.一種用于對物體、特別是雞蛋計數(shù)的裝置，該裝置包括-多個第一檢測器，i.每個所述第一檢測器具有局部限定的檢測區(qū)域，ii.所述第一檢測器能夠檢測來自所述檢測區(qū)域的電磁輻射，特別是可見光或紅外線范圍內(nèi)的光，以及iii.所述第一檢測器彼此一個接一個地設(shè)置在第一行上；-鑒定裝置，其耦合到所述第一檢測器上，并被設(shè)計為處理所述第一檢測器的信號并且基于每個第一檢測器的信號來確定物體是否存在于所述第一檢測器的所述檢測區(qū)域中，其特征在于多個第二檢測器，i.每個所述第二檢測器具有局部限定的檢測區(qū)域，ii.所述第二檢測器能夠檢測來自所述檢測區(qū)域的電磁輻射，特別是可見光或紅外線范圍內(nèi)的光，以及iii.所述第二檢測器彼此一個接一個地設(shè)置在第二行上，所述第二行鄰近并平行于所述第一行，其中所述鑒定裝置耦合到所述第二檢測器上，并被設(shè)計為處理所述第二檢測器的信號并且基于每個檢測器的信號來確定物體是否存在于所述第二檢測器的檢測區(qū)域中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鑒定裝置被設(shè)計為通過比較相鄰第一檢測器和相鄰第二檢測器的所述檢測器信號來確定垂直于檢測方向的所述物體的至少一部分輪廓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述鑒定裝置被設(shè)計為通過比較所述物體輪廓的兩個時間交錯部分來確定所述物體相對于所述檢測器的運動方向。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，特定數(shù)量的第一和第二檢測器被設(shè)置在第一行或第二行上并且提供接口，以便利用第一和第二檢測器將所述裝置耦合到一個不同的裝置，使得所述兩個裝置的所述第一和第二行被設(shè)置成彼此延伸。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述檢測器被設(shè)計為在紅外波范圍內(nèi)進行檢測，并且提供至少一個紅外輻射源來對所述檢測區(qū)域進行照明。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，為每一個檢測器提供紅外輻射源來對所述檢測器的所述檢測區(qū)域進行照明。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述鑒定裝置被設(shè)計為通過比較相鄰第一檢測器和相鄰第二檢測器的所述檢測器信號來確定垂直于所述檢測方向的所述物體的至少一部分輪廓，并且一方面通過將所述物體輪廓的兩個時間交錯部分作比較來確定所述物體相對于所述檢測器的運動方向，另一方面還確定是否有新的物體進入所述檢測區(qū)域，并且所述鑒定裝置包括計數(shù)裝置，該計數(shù)裝置被設(shè)計為在新的物體沿輸入方向進入所述檢測器的所述檢測區(qū)域且被識別時使計數(shù)器加1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述計數(shù)裝置被設(shè)計為當(dāng)已經(jīng)進入所述檢測器的所述檢測區(qū)域且被識別的物體以與其進入方向相反的方向離開所述檢測區(qū)域時使所述計數(shù)器減1。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述鑒定裝置被設(shè)計為同時鑒定在所述檢測器的所述檢測區(qū)域中被識別的幾個物體。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于存儲器和比較裝置，其中所述存儲器存儲一個或多個物體的至少一個輪廓，優(yōu)選存儲一個或多個物體的幾個已知的輪廓，而所述比較裝置用于將所述檢測器檢測的物體的所述輪廓和所存儲的輪廓進行比較，從而識別所述物體。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一和/或第二檢測器被設(shè)計為確定來自所述檢測區(qū)域的亮度強度和/或色值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述鑒定裝置被設(shè)計為通過所述亮度強度和/或所述色值來確定所述物體的表面特征，特別是沾污度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置，其特征在于存儲器和比較裝置，在所述存儲器中，存儲所述物體輪廓的至少一個、優(yōu)選幾個已知的亮度強度和/或色值的分布或閾值，而所述比較裝置用于將物體的所述亮度強度和/或色值的分布或由所述檢測器確定的局部或平均值與所存儲的亮度強度和/或色值的分布或閾值進行比較，從而基于超出或低于閾值或基于所存儲和確定的分布模式的一致性來識別所述物體。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于自診斷和校正裝置，其被設(shè)計為識別單個檢測器中的故障，并且使所述鑒定裝置不考慮這種被識別的檢測器的測量值。
15.根據(jù)上一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述自診斷和校正裝置被設(shè)計為在故障檢測器超過預(yù)定數(shù)量時輸出警告信號。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述鑒定裝置被設(shè)計為通過所檢測的物體的輪廓和已知存儲的參考值來計算所述物體的體積和/或重量，并且輸出所述值或?qū)⑺鼈兇鎯υ诖鎯ζ髦小?br> 17.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，提供多個檢測器行。
18.一種用于物體、特別是雞蛋的按需控制的傳送裝置，其包括-用于傳送所述物體的傳送裝置，-根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的計數(shù)裝置，其被設(shè)置為對提供給所述傳送裝置的所述物體進行計數(shù)，以及-控制裝置，其被設(shè)計為當(dāng)預(yù)定數(shù)量的物體已經(jīng)被所述計數(shù)裝置計數(shù)時，傳送所述物體通過所述傳送裝置。
19.一種用于傳送、計數(shù)和/或監(jiān)測雞蛋質(zhì)量的裝置，其包括-用于傳送所述雞蛋的驅(qū)動環(huán)形傳送帶，-根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的計數(shù)裝置，其包括具有多個檢測器的幾個檢測器行，用于確定每個雞蛋的輪廓和亮度強度和/或顏色的分布，其被設(shè)置為能夠計數(shù)和分析在所述傳送帶上傳送的雞蛋，以及-用于輸出的接口和/或存儲器，該存儲器用于存儲分屬于幾個、預(yù)先確定的重量級別的所傳送雞蛋的數(shù)量。
20.一種用于對物體、特別是雞蛋計數(shù)的方法，其具有以下步驟-確定來自多個第一檢測器的局部限定的檢測范圍的電磁輻射，特別是可見光或紅外線范圍內(nèi)的光，所述第一檢測器彼此一個接一個地設(shè)置在第一行上；-通過從所述檢測區(qū)域接收的所述電磁輻射來確定物體是否存在于所述第一檢測器中的至少一個的所述檢測區(qū)域中，其特征在于以下步驟-確定來自多個第二檢測器的局部限定的檢測區(qū)域的電磁輻射，特別是可見光或紅外線范圍內(nèi)的光，所述第二檢測器彼此一個接一個地設(shè)置在第二行上；-通過從所述檢測區(qū)域接收的所述電磁輻射來確定物體是否存在于所述第二檢測器中的至少一個的所述檢測區(qū)域中。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，比較相鄰第一檢測器和相鄰第二檢測器的所述檢測器信號，并確定垂直于檢測方向的所述物體的至少一部分輪廓。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，對在交錯時間識別和確定的所述物體的兩個輪廓或物體輪廓的多個部分進行比較，一方面，根據(jù)輪廓(部分)的布置和測量之間的時間來確定所述物體相對于所述檢測器的運動方向，另一方面，確定時間交錯的輪廓/輪廓的多個部分是否屬于同一物體或不同物體。
23.根據(jù)權(quán)利要求20-22中任一項所述的方法，其特征在于，所述檢測器的所述檢測區(qū)域通過一個或多個紅外輻射源來照明。
24.根據(jù)權(quán)利要求20-23中任一項所述的方法，其特征在于，當(dāng)先前未檢測的物體以預(yù)定的進入方向移入所述檢測器的所述檢測區(qū)域中并且被識別時，使計數(shù)器加1。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，當(dāng)已經(jīng)被識別和計數(shù)的物體以與所述進入方向相反的方向離開所述檢測區(qū)域時，使所述計數(shù)器減1。
26.根據(jù)權(quán)利要求20-25中任一項所述的方法，其特征在于，將由所述檢測器檢測的物體的所述輪廓與存儲的已知輪廓相比較。
27.根據(jù)權(quán)利要求20-26中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一和/或第二檢測器從所述檢測區(qū)域確定亮度強度和/或色值。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，通過所述亮度強度和/或所述色值來檢測所述物體的表面特征，特別是所述物體的沾污度或沾污類型。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其特征在于，將物體的所述亮度強度和/或色值的分布或由所述檢測器檢測的局部或平均值與所存儲的所述亮度強度和/或色值的分布或閾值進行比較，
30.根據(jù)權(quán)利要求20-29中任一項所述的方法，其特征在于，識別單個檢測器中的故障，并使用相鄰檢測器的信號來代替該故障檢測器的信號。
31.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，如果故障檢測器超出預(yù)定的數(shù)量，就會輸出警告信號。
32.根據(jù)權(quán)利要求20-31中任一項所述的方法，其特征在于，通過所確定的物體的輪廓和先前已知的存儲參考值計算出所述物體的體積和重量，并且將所計算的值輸出或存儲。
33.一種對用于物體、特別是雞蛋的傳送裝置進行需求定向控制的方法，其具有以下步驟-將所述物體提供給傳送裝置，-利用根據(jù)權(quán)利要求20-32中任一項所述的方法對提供給所述傳送裝置的所述物體進行計數(shù)，以及-當(dāng)已經(jīng)計數(shù)了預(yù)定數(shù)量的物體時，傳送所述物體通過所述傳送裝置。
34.一種用于傳送、計數(shù)和/或監(jiān)測雞蛋質(zhì)量的方法，其包括-在傳送帶上傳送所述雞蛋，-通過根據(jù)權(quán)利要求20-32中任一項所述的計數(shù)方法來對所述物體進行計數(shù)，-確定每個雞蛋的輪廓、亮度強度和/或顏色分布，并且通過所述輪廓、亮度強度和/或顏色分布來識別所述雞蛋，根據(jù)所檢測的雞蛋輪廓來計算雞蛋重量，和/或-根據(jù)亮度強度和/或顏色分布來計算所述雞蛋表面上的沾污度，以及-輸出和/或存儲分屬于幾個、預(yù)先確定的重量級別的所傳送雞蛋的數(shù)量和/或沾污度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對物體、特別是對雞蛋計數(shù)的裝置，該裝置包括多個第一檢測器，每個檢測器具有局部限定的檢測區(qū)域，其能夠檢測來自所述檢測區(qū)域的電磁輻射、特別是可見光或紅外線范圍中的光，所述第一檢測器彼此一個接一個地設(shè)置在第一行上；以及鑒定裝置，其耦合到第一檢測器上，并設(shè)計為處理第一檢測器的信號并且基于每個第一檢測器的信號來確定物體是否存在于第一檢測器的檢測區(qū)域中。本發(fā)明的另一方面是一種用于計數(shù)物體的方法。
文檔編號G06M3/00GK101073312SQ20071012662
公開日2007年11月21日 申請日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月15日
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