DE102023124484A1

DE102023124484A1 - Ejection device and method for operating an ejection device

Info

Publication number: DE102023124484A1
Application number: DE102023124484.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Längle; Georg Maier; Robin Gruna; Matthias Hartrumpf
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2023-09-11
Filing date: 2023-09-11
Publication date: 2025-03-13
Also published as: WO2025056505A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ausschleusvorrichtung. Diese weist zumindest einen Aktor auf, der einen Wirkbereich hat, in dem durch den Aktor ein Kraftstoß auf ein Objekt ausübbar ist. Die Ausschleusvorrichtung weist außerdem zumindest einen Detektor mit einem Detektionsbereich auf. Der Detektionsbereich soll mit dem Wirkbereich des Aktors überlappen oder von diesem einen hinreichend kleinen Abstand haben. Die Ausschleusvorrichtung ist so eingerichtet, dass ein Kraftstoß veranlasst wird, wenn der Detektor die Anwesenheit eines Objektes im Wirkbereich des Aktors detektiert. The invention relates to an ejection device. This device comprises at least one actuator with an effective range within which a force impulse can be exerted on an object by the actuator. The ejection device also comprises at least one detector with a detection range. The detection range should overlap with the effective range of the actuator or be at a sufficiently small distance from it. The ejection device is configured such that a force impulse is triggered when the detector detects the presence of an object in the effective range of the actuator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausschleusvorrichtung. Diese weist zumindest einen Aktor auf, der einen Wirkbereich hat, in dem durch den Aktor ein Kraftstoß auf ein Objekt ausübbar ist. Die Ausschleusvorrichtung weist außerdem zumindest einen Detektor mit einem Detektionsbereich auf. Der Detektionsbereich soll mit dem Wirkbereich des Aktors überlappen oder von diesem einen hinreichend kleinen Abstand haben. Die Ausschleusvorrichtung ist so eingerichtet, dass ein Kraftstoß veranlasst wird, wenn der Detektor die Anwesenheit eines Objektes im Wirkbereich des Aktors detektiert.The invention relates to an ejection device. This device comprises at least one actuator with an effective range within which a force impulse can be exerted on an object by the actuator. The ejection device also comprises at least one detector with a detection range. The detection range should overlap with the effective range of the actuator or be at a sufficiently small distance from it. The ejection device is configured such that a force impulse is triggered when the detector detects the presence of an object in the effective range of the actuator.

Bei der sensorgestützten Schüttgutsortierung erfolgt die Lokalisierung sowie Charakterisierung einzelner Partikel im Materialstrom mit Hilfe eines Sensors (Inspektionssensorik). Hierfür kommen gemäß dem Stand der Technik überwiegend zeilenscannende Sensoren, z. B. Farbzeilenkameras, zum Einsatz. Auf Basis der Charakterisierung eines Partikels wird eine Sortierentscheidung berechnet, d. h., es wird entschieden, ob ein Partikel aus dem Materialstrom ausgeschleust werden soll oder nicht. Mehrheitlich werden zur physikalischen Ausschleusung pneumatische Schnellschaltventile eingesetzt.In sensor-assisted bulk material sorting, the localization and characterization of individual particles in the material stream is carried out using a sensor (inspection sensor technology). State-of-the-art line-scanning sensors, such as color line-scan cameras, are predominantly used for this purpose. Based on the characterization of a particle, a sorting decision is calculated, i.e., a decision is made as to whether or not a particle should be removed from the material stream. Pneumatic quick-acting valves are predominantly used for physical removal.

Zwischen der sensorischen Erfassung und der physikalischen Trennung besteht ein zeitlicher Versatz. Dieser begründet sich in erster Linie in der benötigten Zeit für die Sensordatenverarbeitung, also um die Lokalisierung und Charakterisierung auszuführen. Daher muss auf Basis der Lokalisierung zum Erfassungszeitpunkt eine Prognose abgegeben werden, zu welchem Zeitpunkt eines oder mehrere der Schnellschaltventile aktiviert werden müssen, um ein Partikel aus dem Materialstrom auszuschleusen. Diese Prognose resultiert in dem sogenannten Ausblasfenster, welches die Dauer und Menge an Düsen für die Aktivierung beschreibt.There is a time lag between sensor detection and physical separation. This is primarily due to the time required for sensor data processing, i.e., for performing localization and characterization. Therefore, based on the localization at the time of detection, a prediction must be made as to when one or more of the quick-acting valves must be activated to remove a particle from the material stream. This prediction results in the so-called blow-out window, which describes the duration and number of nozzles for activation.

Da keine Bewegungsinformation über einzelne Partikel vorhanden ist (durch den Einsatz zeilenscannender Sensor entsteht nur eine einzige Aufnahme des Partikels) müssen hierfür globale Annahmen getroffen werden. In den Sortiersystemen nach dem Stand der Technik wird das Gesamtsystem hierfür auf die mittlere Transportgeschwindigkeit eingestellt und es wird angenommen, dass keine Bewegungen quer zur Förderrichtung existieren. Es wird also ein fixer zeitlicher Versatz zwischen Detektion und Trennung angenommen. Der Zustand, in dem diese Annahme zutrifft, wird im Folgenden als optimale Materialberuhigung bezeichnet.Since no movement information about individual particles is available (the use of line-scanning sensors only produces a single image of the particle), global assumptions must be made. In state-of-the-art sorting systems, the entire system is set to the average transport speed, and it is assumed that no movement exists transversely to the conveying direction. Therefore, a fixed time delay between detection and separation is assumed. The condition in which this assumption applies is referred to below as optimal material settling.

Für viele Produkte (insbesondere kugelartige, z. B. Pfefferkörner) ist es sehr schwer bis unmöglich eine solche optimale Materialberuhigung zu erreichen. Dies führt zu einer falschen Aktivierung von Düsen, wobei sich ein solcher Fehler sowohl in der zeitlichen Komponente (zu frühe / späte Aktivierung) als auch in der örtlichen Komponente (falsche Düse(n) innerhalb des Düsenbalkens aktiviert) widerspiegelt. Bei Abweichungen von der mittleren Transportgeschwindigkeit und/oder der Existenz von Querbewegungen kann es hierdurch zu Sortierfehlern kommen, da Partikel nicht ausgeschleust werden.For many products (especially spherical ones, e.g., peppercorns), it is very difficult, if not impossible, to achieve such optimal material stabilization. This leads to incorrect nozzle activation, with such an error being reflected in both the temporal component (too early/late activation) and the local component (incorrect nozzle(s) activated within the nozzle bar). Deviations from the average transport speed and/or the presence of transverse movements can lead to sorting errors because particles are not removed.

Letztendlich ist der Grad der Beruhigung neben dem Produkt selbst auch von dem eingesetzten Transportmechanismus abhängig. Beispielsweise weisen sehr lange Förderbänder i. d. R. eine höhere Materialberuhigung auf als kurze Förderbänder oder Rutschen. Der Einsatz von langen Förderbändern ist jedoch mit Nachteilen, wie z. B. hohen Kosten (Anschaffung, Platz, Wartung etc.), behaftet.Ultimately, the degree of stabilization depends not only on the product itself but also on the transport mechanism used. For example, very long conveyor belts generally provide greater material stabilization than short conveyor belts or chutes. However, the use of long conveyor belts has disadvantages, such as high costs (purchase, space, maintenance, etc.).

Wie in Abschnitt 1 erläutert, nutzen Sortiersysteme gemäß dem Stand der Technik die mittlere Transportgeschwindigkeit sowie die Annahme, dass keine Querbewegungen existieren, als globalen Parameter zur Bestimmung des Ausschleusezeitpunkts und -orts. Um mögliche Abweichungen hiervon zu kompensieren, wird häufig ein großes Ausblasfenster gewählt. Das bedeutet, dass die Dimensionierung des Ausblasfensters (zeitliche und örtliche Komponente) nicht nur auf Basis der aus den Sensor-daten ermittelten Lokalisierung (und ggf. Größe) des Objekts erfolgt, sondern bewusst vergrößert wird. Pragmatisch gesprochen werden die Düsen länger aktiviert, z. B. bereits kurz vor dem erwarteten Eintreffen des Objekts am Düsenbalken und auch darüber hinaus, und ggf. benachbarte Düsen ebenfalls aktiviert. Dieses Vorgehen hat mind. 2 Nachteile. Zum einen erhöht sich das Risiko, fälschlicherweise Partikel, welche nicht ausgeschleust werden sollen, ebenfalls mitauszuschießen. Dies geschieht wann immer ein Partikel der Kategorie „nicht ausschleusen“ sich in unmittelbarer Nähe eines Partikels der Kategorie „ausschleusen“ befindet, wobei die Toleranz bzgl. der Nähe der Partikel mit Vergrößerung des Ausblasfensters abnimmt. Zum anderen wird durch vergrößerte Ausblasfenster mehr Druckluft benötigt. Da die Erzeugung von Druckluft einen wesentlichen Anteil der Betriebskosten bei der Schüttgutsortierung darstellt ist dies nicht wünschenswert.As explained in Section 1, state-of-the-art sorting systems use the average transport speed and the assumption that no transverse movements exist as global parameters to determine the discharge time and location. To compensate for possible deviations, a large discharge window is often selected. This means that the dimensioning of the discharge window (temporal and spatial components) is not only based on the location (and possibly size) of the object determined from the sensor data, but is deliberately enlarged. Pragmatically speaking, the nozzles are activated for a longer period of time, e.g., shortly before the expected arrival of the object at the nozzle bar and even beyond, and neighboring nozzles may also be activated. This approach has at least two disadvantages. Firstly, it increases the risk of mistakenly ejecting particles that should not be discharged. This occurs whenever a particle in the "do not reject" category is in close proximity to a particle in the "reject" category, with the tolerance regarding the proximity of the particles decreasing as the blow-out window size increases. Furthermore, larger blow-out windows require more compressed air. Since the generation of compressed air represents a significant portion of the operating costs of bulk material sorting, this is undesirable.

Ein innovatives Verfahren, welches in den vergangenen Jahren erforscht wurde, ist der Einsatz von Flächenkameras verbunden mit einem Objekttracking in der optischen Schüttgutsortierung. Durch den Einsatz einer Hochgeschwindigkeitskamera werden im Materialstrom enthaltene Partikel zu mehreren Zeitpunkten betrachtet und über ein Multiobject Tracking System verfolgt. Während die Verfolgung einzelner oder weniger Objekte ein vergleichsweise einfaches Problem darstellt, ist die Verfolgung zahlreicher, dicht beieinanderliegender Partikel ein algorithmisch schwieriges Problem. Für das Anwendungsfeld der optischen Schüttgutsortierung müssen tausende von Partikeln gleichzeitig verfolgt werden - und das in Echtzeit. Durch den Einsatz von Flächenkameras und das Tracking einzelner Partikel über die Zeit können Bewegungsparameter, z. B. die Geschwindigkeitskomponenten in und quer zu Transportrichtung, für jedes Partikel individuell bestimmt werden. Diese Parameter können mit Hilfe eines Modells genutzt werden, um zukünftige Positionen präzise zu schätzen. Für die optische Schüttgutsortierung bedeutet dies, dass die Aktorik deutlich akkurater angesteuert werden kann. Hierdurch ist zwar schon eine erhebliche Verbesserung erreicht worden, da eventuelle Querbewegungen der Schüttgüter erfasst werden. Jedoch handelt es sich ebenfalls lediglich um eine Ausblas-Prognose. Je nach Beobachtungsbereich können zudem Effekte an der Abwurfkante, also unmittelbar vor der Separation, ebenfalls nicht berücksichtigt werden. Erschwerend kommt hinzu, dass der Einsatz flächenscannender Sensoren in der optischen Schüttgutsortierung nicht verbreitet ist und eine komplexe Neuauslegung bestehender Systeme erfordern würde.An innovative method that has been researched in recent years is the use of area scan cameras combined with object tracking in optical bulk material sorting. By using a high-speed camera, particles contained in the material flow are observed at multiple points in time and tracked via a multi-object tracking system. While tracking individual or a few objects is a comparatively While this is a simple problem, tracking numerous, closely spaced particles is an algorithmically difficult problem. For the application field of optical bulk material sorting, thousands of particles must be tracked simultaneously – and in real time. By using area scan cameras and tracking individual particles over time, movement parameters, such as the velocity components in and across the transport direction, can be determined individually for each particle. These parameters can be used with the help of a model to precisely estimate future positions. For optical bulk material sorting, this means that the actuators can be controlled much more accurately. This has already achieved a significant improvement, as any transverse movements of the bulk materials are recorded. However, it is also only a blow-out forecast. Depending on the observation area, effects at the discharge edge, i.e. immediately before separation, may also not be taken into account. Further complicating the situation is the fact that the use of area-scanning sensors in optical bulk material sorting is not widespread and would require a complex redesign of existing systems.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Anteil fehlerhaft ausgeschleuster Objekte zu reduzieren bei gleichzeitiger Verringerung des technischen Aufwands und der Kosten.The object of the present invention is therefore to reduce the proportion of incorrectly ejected objects while at the same time reducing the technical effort and costs.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Ausschleusvorrichtung nach Anspruch 1 und das Verfahren zum Betreiben einer Ausschleusvorrichtung nach Anspruch 14. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ausschleusvorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens an.The object is achieved by the ejection device according to claim 1 and the method for operating an ejection device according to claim 14. The respective dependent claims specify advantageous developments of the ejection device according to the invention and of the method according to the invention.

Erfindungsgemäß wird eine Ausschleusvorrichtung angegeben, die zumindest einen Aktor aufweist. Der Aktor hat dabei einen Wirkbereich, in dem durch den Aktor ein Kraftstoß auf ein Objekt ausübbar ist, das sich im Wirkbereich befindet. Der Wirkbereich kann hier auch über seine beabsichtigte Funktion definiert werden. Als Wirkbereich kann jener Bereich angesehen werden, in dem der Aktor in der Lage ist, einen hinreichend starken Kraftstoß auf ein Objekt auszuüben, so dass dieses ausgeschleust wird.According to the invention, an ejection device is provided that has at least one actuator. The actuator has an effective range within which a force impulse can be exerted on an object located within the effective range. The effective range can also be defined by its intended function. The effective range can be considered the range within which the actuator is capable of exerting a sufficiently strong force impulse on an object so that it is ejected.

Die erfindungsgemäße Ausschleusvorrichtung weist außerdem zumindest einen Detektor mit einem Detektionsbereich auf. Der Detektionsbereich ist dabei jener Bereich, in dem mit dem Detektor Objekte detektierbar sind. Im Detektionsbereich kann vorzugsweise der Detektor mit den Objekten zur Detektion ihrer Anwesenheit wechselwirken.The ejection device according to the invention also has at least one detector with a detection zone. The detection zone is the area in which objects can be detected by the detector. In the detection zone, the detector can preferably interact with the objects to detect their presence.

Erfindungsgemäß überlappt der Detektionsbereich bereichsweise oder vollständig mit dem Wirkbereich des Aktors. Dass der Detektionsbereich mit dem Wirkbereich überlappt bedeutet dabei, dass es zumindest einen Raumbereich gibt, der sowohl Teil des Detektionsbereichs als auch des Wirkbereichs ist. Es können also der Detektionsbereich und der Wirkbereich identisch sein oder eine Schnittmenge bzw. einen Schnittbereich aufweisen, oder es kann der Detektionsbereich eine Teilmenge bzw. ein Teilbereich des Wirkbereichs sein oder es kann der Wirkbereich eine Teilmenge bzw. ein Teilbereich des Detektionsbereichs sein. Alternativ kann der Wirkbereich vom Detektionsbereich einen Abstand von kleiner oder gleich 10 mm haben. Sofern der Detektionsbereich und der Wirkbereich einen Abstand von kleiner oder gleich 10 mm haben, soll diese Distanz vorzugsweise der kleinste Abstand zwischen dem Detektionsbereich und dem Wirkbereich sein.According to the invention, the detection range partially or completely overlaps with the effective range of the actuator. The fact that the detection range overlaps with the effective range means that there is at least one spatial region that is part of both the detection range and the effective range. The detection range and the effective range can therefore be identical or have an intersection or intersection area, or the detection range can be a subset or a sub-area of the effective range, or the effective range can be a subset or a sub-area of the detection range. Alternatively, the effective range can have a distance of less than or equal to 10 mm from the detection range. If the detection range and the effective range are separated by less than or equal to 10 mm, this distance should preferably be the smallest distance between the detection range and the effective range.

Erfindungsgemäß soll der Detektionsbereich so ausgestaltet und angeordnet sein, dass mit dem Detektor die Anwesenheit eines Objektes im Wirkbereich des entsprechenden Aktors detektierbar ist. Dabei soll die Detektion der Anwesenheit des Objektes im Wirkbereich vorzugsweise unmittelbar erfolgen, also indem der Detektor auf die Anwesenheit des Objektes anspricht, sobald das Objekt in den Wirkbereich des Aktors eintritt. Zum Beispiel kann der Aktor mit dem Objekt zur Detektion seiner Anwesenheit im Wirkbereich wechselwirken, während sich das Objekt im Wirkbereich befindet. Unter einer mittelbaren Detektion soll im Gegensatz dazu eine Situation verstanden werden, in der das Objekt durch den Detektor zu einem bestimmten Zeitpunkt detektiert wird und auf seine Anwesenheit im Wirkbereich zu einem anderen Zeitpunkt mittels einer Trajektorie des Objekts geschlossen wird.According to the invention, the detection area should be designed and arranged such that the presence of an object in the effective range of the corresponding actuator can be detected by the detector. The detection of the presence of the object in the effective range should preferably take place directly, i.e., the detector should respond to the presence of the object as soon as the object enters the effective range of the actuator. For example, the actuator can interact with the object to detect its presence in the effective range while the object is located in the effective range. Indirect detection, in contrast, is understood to be a situation in which the object is detected by the detector at a specific time and its presence in the effective range at another time is inferred based on the object's trajectory.

Erfindungsgemäß ist die Ausschleusvorrichtung außerdem eingerichtet, den Aktor zur Erzeugung eines Kraftstoßes allenfalls oder nur dann zu veranlassen, wenn der Detektor die Anwesenheit eines Objektes im Wirkbereich dieses Aktors detektiert. Der Aktor soll also durch den Detektor so gesteuert werden, dass die Detektion eines Objektes durch den Detektor im Wirkbereich des Aktors zur Erzeugung eines Kraftstoßes durch den Aktor führen kann, aber optional nicht führen muss. Der Aktor soll jedoch vorzugsweise keine Kraftstöße erzeugen, ohne davon durch den Detektor aufgrund der Detektion eines Objektes veranlasst worden zu sein.According to the invention, the ejection device is also configured to cause the actuator to generate a force impulse only if the detector detects the presence of an object within the effective range of this actuator. The actuator should therefore be controlled by the detector in such a way that the detection of an object by the detector within the effective range of the actuator can, but optionally does not have to, lead to the generation of a force impulse by the actuator. However, the actuator should preferably not generate force impulses without being triggered by the detector due to the detection of an object.

Letztlich kommt es also darauf an, dass die Detektion eines Objektes im Wirkbereich den Kraftstoß auslösen kann. In einigen Ausgestaltungen der Erfindung ist aber das Erzeugen des Kraftstoßes bei Detektion des Objektes nicht zwingend, zum Beispiel wenn die Vorrichtung nur Objekte mit bestimmten Eigenschaften ausschleusen soll, die zusätzlich ermittelt werden können. Dass der Detektor die Anwesenheit eines Objektes im Wirkbereich des entsprechenden Aktors detektiert ist also eine notwendige, aber nicht zwingend hinreichende Bedingung für das Erzeugen eines Kraftstoßes durch den Aktor.Ultimately, it is important that the detection of an object in the effective range can trigger the force impulse. In some embodiments of the invention, however, the generation of the force impulse upon detection of the object is not mandatory, for example, if the device is only intended to eject objects with certain properties that additionally can be determined. The fact that the detector detects the presence of an object in the effective range of the corresponding actuator is therefore a necessary, but not necessarily sufficient, condition for the actuator to generate a force impulse.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Ausschleusvorrichtung eingerichtet sein, ein Steuersignal zu empfangen oder zu erzeugen, mittels dessen der Kraftstoß freigegeben oder blockiert werden kann. Das Steuersignal kann also zum Beispiel ein Freigabesignal oder ein Blockiersignal sein, je nach Bedarf. Dieses Steuersignal kann in dieser optionalen Ausgestaltung als weitere notwendige Bedingung für die Erzeugung des Kraftstoßes zu der Detektion des Objektes durch den Detektor hinzukommen. Das Steuersignal stellt vorzugsweise eine weitere notwendige Bedingung dar, aber nicht zwingend zusammen mit der Detektion des Objektes im Wirkbereichs eine hinreichende. Die Ausschleusvorrichtung soll in dieser Ausgestaltung also so eingerichtet sein, dass der Detektor allenfalls oder nur dann zur Erzeugung des Kraftstoßes veranlasst wird, wenn der Detektor die Anwesenheit eines Objektes im Wirkbereich dieses Aktors detektiert und außerdem das Steuersignal die Erzeugung des Kraftstoßes freigibt oder nicht blockiert.In an advantageous embodiment of the invention, the ejection device can be configured to receive or generate a control signal by means of which the force impulse can be released or blocked. The control signal can therefore be, for example, an enable signal or a blocking signal, as required. In this optional embodiment, this control signal can be added to the detection of the object by the detector as a further necessary condition for the generation of the force impulse. The control signal preferably represents a further necessary condition, but not necessarily a sufficient one together with the detection of the object in the effective range. In this embodiment, the ejection device should therefore be configured such that the detector is only prompted to generate the force impulse if the detector detects the presence of an object in the effective range of this actuator and, in addition, the control signal enables or does not block the generation of the force impulse.

Mittels eines solchen Steuersignals kann zum Bespiel ein Freigabezeitraum erteilt werden. So kann zum Beispiel über bestehende Inspektionssensorik ein ungefähres Zeitraster ermittelt werden, in welchem ein auszuschleusendes Partikel einen Wirkbereich eines der Aktoren passiert. Dieses grobe und eventuell großzügig gewählte Zeitintervall kann dann an den Aktor oder eine Steuerung des Aktors übertragen werden. Innerhalb dieses Freigabefensters kann der Aktor dann, optional immer, einen Kraftstoß erzeugen, wenn sich ein passendes Objekt im Wirkbereich des Aktors befindet.Such a control signal can be used, for example, to specify a release period. For example, existing inspection sensors can be used to determine an approximate time frame within which a particle to be ejected passes through the effective range of one of the actuators. This rough and possibly generously selected time interval can then be transmitted to the actuator or an actuator controller. Within this release window, the actuator can then optionally always generate a force pulse whenever a suitable object is within the effective range of the actuator.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Ausschleusvorrichtung einen vorgelagerten Sensor aufweisen, der eingerichtet ist, Objekte in einem Objektstrom zu beobachten. Der vorgelagerte Sensor kann dabei vorteilhaft eingerichtet sein, zumindest eine Eigenschaft der Objekte zu bestimmen. Es kann dann die Ausschleusvorrichtung eingerichtet sein, das besagte Steuersignal so zu erzeugen, dass der Kraftstoß zumindest eines der Aktoren freigegeben wird, wenn die durch den vorgelagerten Sensor bestimmte Eigenschaft des Objektes mit einer vorgegebenen Eigenschaft übereinstimmt. Zwischen der Bestimmung der zumindest einen Eigenschaft durch den vorgelagerten Sensor und der Erzeugung des Steuersignals kann ein zeitlicher Versatz vorgesehen werden, der gleich der Bewegungszeit des Objektes von dem Zeitpunkt der Beobachtung durch den vorgelagerten Sensor zu der Ankunft im Wirkbereich des entsprechenden Aktors ist. Hierzu kann vorteilhaft auch die Trajektorie des Objektes bestimmt und/oder berücksichtigt werden.In an advantageous embodiment, the ejection device can have an upstream sensor that is configured to observe objects in an object stream. The upstream sensor can advantageously be configured to determine at least one property of the objects. The ejection device can then be configured to generate said control signal such that the force impulse of at least one of the actuators is released when the property of the object determined by the upstream sensor matches a predetermined property. A time offset can be provided between the determination of the at least one property by the upstream sensor and the generation of the control signal, which is equal to the movement time of the object from the time of observation by the upstream sensor to the arrival in the effective range of the corresponding actuator. For this purpose, the trajectory of the object can advantageously also be determined and/or taken into account.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest einer der Detektoren eingerichtet sein, zusätzlich zur Anwesenheit des Objektes im Wirkbereich des entsprechenden Aktors außerdem zumindest eine Eigenschaft dieses Objektes zu detektieren. Anwesenheit und Eigenschaft können dabei vorzugsweise gleichzeitig detektiert werden. Es kann dann die Ausschleusvorrichtung eingerichtet sein, den Aktor nur dann zur Erzeugung des Kraftstoßes zu veranlassen, wenn auch die detektierte Eigenschaft des Objektes mit einer vorgegebenen Eigenschaft übereinstimmt. In dieser Ausgestaltung führt also nicht jede Anwesenheit eines Objektes im Wirkbereich zur Erzeugung eines Kraftstoßes, sondern nur die Anwesenheit solcher Objekte, die eine vorgegebene Eigenschaft aufweisen.In an advantageous embodiment of the invention, at least one of the detectors can be configured to detect, in addition to the presence of the object in the effective range of the corresponding actuator, at least one property of this object. The presence and property can preferably be detected simultaneously. The ejection device can then be configured to cause the actuator to generate the force impulse only if the detected property of the object also matches a predetermined property. In this embodiment, therefore, not every presence of an object in the effective range leads to the generation of a force impulse, but only the presence of objects that have a predetermined property.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Detektor so ausgestaltet sein, dass er die Anwesenheit eines Objektes in Abhängigkeit von einer Eigenschaft des Objektes detektiert, dass er also überhaupt nur die Anwesenheit solcher Objekte detektiert, die im Rahmen der Wahrnehmungsgenauigkeit des Detektors die vorgegebene Eigenschaft haben. Ein Beispiel für eine solche Ausgestaltung könnte zum Beispiel sein, Objekte mit einer bestimmten Farbe nicht auszusortieren. Hierzu könnte der Detektor eine Kamera oder ein Farbsensor sein, die auf einen Hintergrund mit der entsprechenden Farbe gerichtet ist. Bewegt sich nun ein Objekt mit der Farbe des Hintergrunds (im Rahmen des Wahrnehmungsgenauigkeit des Detektors) zwischen der Kamera und dem Hintergrund vorbei, so wird es durch die Kamera aufgrund seiner Farbe nicht detektiert und es wird kein Kraftstoß veranlasst. Objekte mit anderen Farben hingegen (die sich also in ihrer Farbe um mehr als die Wahrnehmungsgenauigkeit vom Hintergrund unterscheiden) können von der Kamera detektiert werden, so dass für diese ein Kraftstoß erzeugt wird.In an advantageous embodiment, the detector can be designed such that it detects the presence of an object depending on a property of the object, i.e., it only detects the presence of objects that have the specified property within the detector's perceptual accuracy. An example of such a design could be not rejecting objects of a certain color. For this purpose, the detector could be a camera or a color sensor aimed at a background of the corresponding color. If an object with the color of the background (within the detector's perceptual accuracy) moves past the camera and the background, it will not be detected by the camera due to its color, and no force impulse will be triggered. Objects of other colors, however (i.e., objects whose color differs from the background by more than the perceptual accuracy) can be detected by the camera, so that a force impulse is generated for them.

In einem anderen Beispiel kann zumindest einer der Detektoren als Kamera oder Farbsensor ausgebildet sein, die auf einen Hintergrund gerichtet ist, der eine bestimmte Helligkeit hat. Die Helligkeit des Hintergrunds kann so gewählt werden, dass sie im Rahmen der Wahrnehmungsgenauigkeit des Sensors oder der Kamera mit der Helligkeit von solchen Objekten übereinstimmt, die keinen Kraftstoß erhalten sollen. Auch hier wird die Kamera Objekte nicht detektieren, deren Helligkeit im Rahmen der Wahrnehmungsgenauigkeit der Kamera mit der Helligkeit des Hintergrunds übereinstimmt.In another example, at least one of the detectors can be configured as a camera or color sensor directed at a background of a specific brightness. The brightness of the background can be selected such that, within the perceptual accuracy of the sensor or camera, it matches the brightness of those objects that should not receive a force impulse. Here, too, the camera will not detect objects whose brightness matches the brightness of the background within the perceptual accuracy of the camera.

Vorteilhafterweise kann der zumindest eine Aktor eine Düse, besonders bevorzugt eine Druckluftdüse und/oder eine Wasserstrahldüse sein.Advantageously, the at least one actuator can be a nozzle, particularly preferably a compressed air nozzle and/or a water jet nozzle.

Der zumindest eine Detektor kann vorteilhafterweise ein optischer Sensor, eine Lichtschranke, eine Reflexlichtschranke, ein Farbdetektor, ein Fotosensor, ein Näherungsschalter, ein kapazitiver Sensor, ein Wirbelstromsensor und/oder ein Magnetsensor aufweisen oder sein. Ist der Detektor eine Lichtschranke, so ist es vorteilhaft, wenn diese über den Wirkungsbereich zumindest eines der Aktoren misst, wenn sich also Lichtquelle und Lichtsensor der Lichtschranke bezüglich des Wirkungsbereichs des entsprechenden Aktors auf gegenüberliegenden Seiten befinden. Vorteilhafterweise können die Wirkbereiche der Aktoren jeweils durch einen eigenen der Detektoren beobachtet werden. Gibt es also mehrere Aktoren, so kann für jeden dieser Aktoren ein Detektor vorgesehen sein, der den Wirkbereich des entsprechenden Aktors beobachtet.The at least one detector can advantageously comprise or be an optical sensor, a light barrier, a retro-reflective light barrier, a color detector, a photosensor, a proximity switch, a capacitive sensor, an eddy current sensor, and/or a magnetic sensor. If the detector is a light barrier, it is advantageous if it measures across the effective range of at least one of the actuators, i.e. if the light source and the light sensor of the light barrier are located on opposite sides of the effective range of the corresponding actuator. Advantageously, the effective ranges of the actuators can each be observed by a separate detector. If there are multiple actuators, a detector can be provided for each of these actuators, which monitors the effective range of the corresponding actuator.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Ausschleusvorrichtung eine Mehrzahl an Aktor-Detektor-Kombinationen aufweisen. Dabei kann jede der Aktor-Detektor-Kombinationen jeweils einen der Aktoren und einen der Detektoren enthalten, wobei jeweils der Detektionsbereich des Detektors mit dem Wirkbereich des entsprechenden Aktors in der beschriebenen Weise überlappt.In an advantageous embodiment, the ejection device can comprise a plurality of actuator-detector combinations. Each of the actuator-detector combinations can contain one of the actuators and one of the detectors, with the detection range of the detector overlapping with the effective range of the corresponding actuator in the manner described.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Mehrzahl der Aktor-Detektor-Kombinationen entlang einer Gerade nebeneinander angeordnet sein. Auf diese Weise können sie zum Beispiel einen Aktor-Balken bilden. Auch möglich ist, dass eine Vielzahl der Aktor-Detektor-Kombinationen entlang mehrerer paralleler Geraden nebeneinander angeordnet ist. Auf diese Weise können sie zum Beispiel mehrere parallele Aktor-Balken bilden.In an advantageous embodiment, a plurality of actuator-detector combinations can be arranged next to one another along a straight line. In this way, they can form, for example, an actuator bar. It is also possible for a plurality of actuator-detector combinations to be arranged next to one another along several parallel straight lines. In this way, they can form, for example, several parallel actuator bars.

Die Ausschleusvorrichtung kann also Aktor-Detektor-Kombinationen einzeln oder im Verbund einsetzen. Im Verbund können die Aktor-Detektor-Kombinationen beliebig angeordnet sein, auch zum Beispiel in Form eines klassischen linearen Düsenbalkens oder eines nicht-linearen Düsenbalkens. In Richtung senkrecht zur Transportrichtung des Materialstroms, also des Stroms der Objekte, können grundsätzlich beliebig viele Reihen solcher Aktor-Balken hintereinander verschaltet sein.The ejection device can therefore use actuator-detector combinations individually or in combination. In combination, the actuator-detector combinations can be arranged in any configuration, for example, in the form of a conventional linear nozzle bar or a non-linear nozzle bar. In principle, any number of rows of such actuator bars can be connected in series perpendicular to the transport direction of the material flow, i.e., the flow of objects.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung können einige oder alle der Aktor-Detektor-Kombinationen einen uni- oder bi-direktionalen Kommunikationskanal mit zumindest einer, vorzugsweise benachbarten, der Aktor-Detektor-Kombinationen aufweisen, vorzugsweise mit allen unmittelbar benachbarten Aktor-Detektor-Kombinationen. Über diese Kommunikationskanäle können Steuersignale zwischen den Aktor-Detektor-Kombinationen übertragbar sein. Ein uni-direktionaler Kommunikationskanal kann ausreichen, wenn zum Beispiel das Steuersignal nur in einer Richtung, beispielsweise entlang der Transportrichtung der Objekte, weitergegeben werden soll.In an advantageous embodiment, some or all of the actuator-detector combinations can have a unidirectional or bidirectional communication channel with at least one, preferably adjacent, actuator-detector combination, preferably with all immediately adjacent actuator-detector combinations. Control signals can be transmitted between the actuator-detector combinations via these communication channels. A unidirectional communication channel may be sufficient if, for example, the control signal is to be transmitted in only one direction, for example, along the transport direction of the objects.

Es können dann zumindest einige oder alle der Aktor-Detektor-Kombinationen eingerichtet sein, ihren entsprechenden Aktor nur dann zur Erzeugung eines Kraftstoßes zu veranlassen, wenn sie ein Steuersignal erhalten haben, das die Erzeugung des Kraftstoßes erlaubt. Das Steuersignal kann je nach Bedarf ein Freigabesignal sein, dass die Erzeugung des Kraftstoßes freigibt, oder ein Blockiersignal, dass die Erzeugung des Kraftstoßes blockiert. At least some or all of the actuator-detector combinations can then be configured to cause their corresponding actuator to generate a force pulse only if they have received a control signal permitting the generation of the force pulse. Depending on the requirements, the control signal can be an enable signal that enables the generation of the force pulse or a blocking signal that blocks the generation of the force pulse.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung können zumindest zwei parallele Aktor-Balken vorgesehen sein, die jeweils eine Mehrzahl an Aktor-Detektor-Kombinationen aufweisen. Es kann dann jeweils eine Aktor-Detektor-Kombination eines ersten der Aktor-Balken und eine Aktor-Detektor-Kombination eines zweiten der Aktor-Balken in einer Flussrichtung, in der sich die Objekte bewegen, hintereinander angeordnet sein. Vorteilhaft können die Aktor-Balken parallel zueinander angeordnet sein. Die jeweils in Flussrichtung hinteren der Aktor-Detektor-Kombinationen können dann eingerichtet sein, ein Steuersignal von der entsprechenden in Flussrichtung vorderen Aktor-Detektor-Kombination zu empfangen. Die in Flussrichtung hintere Aktor-Detektor-Kombination kann dann eingerichtet sein, den Aktor dieser Aktor-Detektor-Kombination, also ihren Aktor, zur Erzeugung des Kraftstoßes zu veranlassen, wenn ihr Detektor die Anwesenheit des Objektes im Wirkbereich ihres Aktors detektiert und gleichzeitig das Steuersignal die Erzeugung des Kraftstoßes freigibt.In a particularly advantageous embodiment, at least two parallel actuator beams can be provided, each having a plurality of actuator-detector combinations. An actuator-detector combination of a first of the actuator beams and an actuator-detector combination of a second of the actuator beams can then be arranged one behind the other in a flow direction in which the objects move. The actuator beams can advantageously be arranged parallel to one another. The actuator-detector combinations that are respectively rearward in the flow direction can then be configured to receive a control signal from the corresponding actuator-detector combination that is frontward in the flow direction. The actuator-detector combination located at the rear in the direction of flow can then be configured to cause the actuator of this actuator-detector combination, i.e. its actuator, to generate the force impulse when its detector detects the presence of the object in the effective range of its actuator and, at the same time, the control signal enables the generation of the force impulse.

Dass die Aktor-Detektor-Kombinationen in Flussrichtung hintereinander angeordnet sind bedeutet dabei, dass ein Objekt des Objektstromes, das die vordere Aktor-Detektor-Kombination passiert, anschließend die hintere Aktor-Detektor-Kombination passiert.The fact that the actuator-detector combinations are arranged one behind the other in the flow direction means that an object in the object stream that passes the front actuator-detector combination then passes the rear actuator-detector combination.

Vorteilhafterweise kann die Ausschleusvorrichtung zumindest eine Steuereinheit aufweisen, die eingerichtet ist, den zumindest einen Aktor in Abhängigkeit von zumindest einem Signal zumindest eines der Detektoren und/oder gegebenenfalls in Abhängigkeit von dem Steuersignal zu steuern. Eine solche Steuereinheit kann zum Beispiel ein Microcontroller oder ein PC sein. Eine solche Steuereinheit kann alternativ auch analog ausgestaltet sein, was eine schnelle Verarbeitung der Detektorsignale ermöglichen kann. Die Steuereinheit kann an den Sensor wie auch an den Aktor angeschlossen sein.Advantageously, the ejection device can have at least one control unit configured to control the at least one actuator as a function of at least one signal from at least one of the detectors and/or optionally as a function of the control signal. Such a control unit can be, for example, a microcontroller or a PC. Alternatively, such a control unit can also be configured in analog form, which can enable rapid processing of the detector signals. The control unit can be connected to the sensor as well as to the actuator.

Ein Programm, beispielsweise auf dem Microcontroller, kann zu jedem Zeitpunkt feststellen, ob sich ein Objekt im Detektionsbereich (und damit auch im Wirkbereich) befindet oder nicht. Seine Funktionalität kann jedoch auch ohne eigenen Controller mit einem PC realisiert werden, beispielsweise jenem, auf welchem die Auswertung der Daten einer Inspektionssensorik erfolgt. Von einem solchen PC kann ebenfalls der entsprechende Aktor angesteuert werden. Aufgrund der binären Entscheidungskriterien und der Tatsache, dass keine oder eine sehr schnelle zusätzliche Charakterisierung des im Wirkbereich befindenden Objektes stattfindet, können die Daten quasi in Echtzeit ausgewertet werden.A program, for example, on a microcontroller, can determine at any time whether an object is within the detection zone (and thus also within the effective range) or not. However, its functionality can also be implemented without a dedicated controller using a PC, for example, the one on which the data from an inspection sensor is evaluated. Such a PC can also control the corresponding actuator. Due to the binary decision criteria and the fact that no additional characterization of the object within the effective range takes place, or only very quickly, the data can be evaluated virtually in real time.

In einer sehr einfachen Ausgestaltung kann die Ausschleusvorrichtung autark eingesetzt werden. Hierzu kann der Controller (oder PC) so programmiert sein, dass der Aktor immer aktiviert wird, wenn sich ein Objekt im Wirkbereich befindet. Dieses entspricht der Ausschleusung während eines Sortierprozesses (ohne Charakterisierung bzw. mit einer Charakterisierung, die der Detektor ermöglicht).In a very simple design, the ejection device can be used autonomously. For this purpose, the controller (or PC) can be programmed so that the actuator is always activated when an object is within the effective range. This corresponds to ejection during a sorting process (without characterization or with characterization enabled by the detector).

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer Ausschleusvorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, angegeben. Es bewegt sich dabei zumindest ein Objekt durch den Wirkbereich zumindest eines der Aktoren. Es wird mit zumindest einem der Detektoren die Anwesenheit des Objektes im Wirkbereich des Aktors detektiert. Der Aktor erzeugt einen Kraftstoß allenfalls dann bzw. nur dann, wenn der Detektor die Anwesenheit des Objektes im Wirkbereich dieses Aktors detektiert.The invention also provides a method for operating an ejection device as described above. At least one object moves through the effective range of at least one of the actuators. The presence of the object in the effective range of the actuator is detected by at least one of the detectors. The actuator generates a force impulse only if the detector detects the presence of the object in the effective range of this actuator.

Das Verfahren ist besonders vorteilhaft ausführbar in einer Ausschleusvorrichtung, die mehrere Aktor-Detektor-Kombinationen aufweist, wie oben beschrieben. Es kann sich hier zumindest ein Objekt durch den Wirkbereich eines Aktors zumindest einer der Aktor-Detektor-Kombinationen bewegen. Diese kann dann aufgrund der Detektion des Objektes ein Steuersignal erzeugen. Diese Aktor-Detektor-Kombination überträgt dann das Steuersignal an zumindest eine zweite Aktor-Detektor-Kombination, die vorzugsweise benachbart ist. Der Aktor der zweiten Aktor-Detektor-Kombination kann dann einen Kraftstoß erzeugen, wenn dessen Detektor (ebenfalls) die Anwesenheit des Objektes detektiert und das Steuersignal den Kraftstoß freigibt.The method can be particularly advantageously implemented in an ejection device having multiple actuator-detector combinations, as described above. Here, at least one object can move through the effective range of an actuator of at least one of the actuator-detector combinations. This actuator can then generate a control signal based on the detection of the object. This actuator-detector combination then transmits the control signal to at least one second actuator-detector combination, which is preferably adjacent. The actuator of the second actuator-detector combination can then generate a force pulse if its detector (also) detects the presence of the object and the control signal releases the force pulse.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Verfahren wie folgt ausgeführt werden. Es kann eine erste Aktor-Detektor-Kombination ein Steuersignal empfangen, mit dem die Erzeugung von Kraftstößen für einen bestimmten Zeitraum freigegeben wird. Die erste Aktor-Detektor-Kombination kann das Steuersignal an zumindest eine benachbarte Aktor-Detektor-Kombination senden. Durch das Steuersignal können dann für den besagten Zeitraum die Erzeugung von Kraftstößen für die zweite Aktor-Detektor-Kombination freigegeben werden. Es kann dann, wenn die zumindest eine benachbarte Aktor-Detektor-Kombination das Objekt in dem durch das Steuersignal freigegebenen Zeitraum detektiert, der Aktor dieser Aktor-Detektor-Kombination den Kraftstoß erzeugen.In a further advantageous embodiment, the method can be carried out as follows. A first actuator-detector combination can receive a control signal enabling the generation of force pulses for a specific period of time. The first actuator-detector combination can send the control signal to at least one adjacent actuator-detector combination. The control signal can then enable the generation of force pulses for the second actuator-detector combination for the said period of time. If the at least one adjacent actuator-detector combination detects the object within the period of time enabled by the control signal, the actuator of this actuator-detector combination can generate the force pulse.

In einer Variante kann das Kommunikationssignal zum Sperren der Nachbar-Aktor-Detektor-Kombination verwendet werden. Die erste Aktor-Detektor-Kombination, die das Teilchen entdeckt, sperrt die Nachbarn für kurze Zeit, um größeren Beifang zu vermeiden und/oder um Energie (z.B. Druckluft) zu sparen.In one variant, the communication signal can be used to block the neighboring actuator-detector combination. The first actuator-detector combination to detect the particle blocks the neighbors for a short time to avoid larger bycatch and/or to save energy (e.g., compressed air).

Folgenden Möglichkeiten der Verfahrensführung ergeben sich beispielsweise:

1. Individuell: Jeder Aktor kann einzeln gesteuert werden,
2. Zentralisierte Clustersteuerung: Mehrere oder alle Aktoren werden über eine gemeinsame Steuereinheit, beispielsweise eine PC, gesteuert. Die gemeinsame Steuereinheit kann die Anzahl und physikalische Anordnung der Aktoren kennen, insbesondere können zum Beispiel Nachbarschaftsbeziehungen bekannt sein.
3. Dezentrale Clusterkommunikation: Hier ergeben sich zwei Möglichkeiten für Kommunikationsnetze:
1. 3.1 Jede Aktor-Detektor-Kombination kann einen bi-direktionalen Kommunikationskanal zu ihrer benachbarten Aktor-Detektor-Kombination haben, oder
2. 3.2 Jede Aktor-Detektor-Kombination kann einen bi-direktionalen Kommunikationskanal zu jeder anderen Aktor-Detektor-Kombination haben.

The following options for conducting the procedure arise, for example:

1. Individual: Each actuator can be controlled individually,
2. Centralized cluster control: Several or all actuators are controlled via a common control unit, such as a PC. The common control unit can know the number and physical arrangement of the actuators, and in particular, neighborhood relationships, for example, can be known.
3. Decentralized cluster communication: There are two options for communication networks:
1. 3.1 Each actuator-detector combination may have a bi-directional communication channel to its neighboring actuator-detector combination, or
2. 3.2 Each actuator-detector combination can have a bi-directional communication channel to any other actuator-detector combination.

Im Fall 3.1, in dem jede Aktor-Detektor-Kombination einen bi-direktionalen Kommunikationskanal zu ihren Nachbarn hat, hat jede Aktor-Detektor-Kombination die Möglichkeit, ein ihr übermitteltes Steuersignal oder Freigabeintervall sowie erfolgte Aktivierung des Aktors an ihre Nachbarn zu übermitteln. Folgendes Szenario ist daher denkbar: Aktor-Detektor-Kombination A erhält eine Freigabe für den Zeitraum t₁ bis t₂. Diesen Zeitraum gibt Aktor-Detektor-Kombination A an die direkten Nachbarn B und C weiter. Innerhalb dieses Zeitraums wird für die Aktor-Detektor-Kombination B ein Objekt detektiert. Je nach Konfiguration kann die Aktor-Detektor-Kombination B nur die Freigabe von Aktor-Detektor-Kombination A nutzen und entsprechend den eigenen Aktor aktivieren. Je nach Konfiguration können die Aktor-Detektor-Kombinationen B und C die Informationen ihrerseits an ihre Nachbarn weitergeben. Die übertragenen Daten können jeweils zusätzlich Information enthalten, beispielsweise über wie viele Etappen sie bereits gewandert sind.In case 3.1, in which each actuator-detector combination has a bi-directional communication channel to its neighbors, each actuator-detector combination has the option of transmitting a control signal or release interval, as well as the activation of the actuator, to its neighbors. The following scenario is therefore conceivable: Actuator-detector combination A receives a release for the period t ₁ to t ₂ . Actuator-detector combination A forwards this period to its direct neighbors B and C. Within this period, an object is detected for actuator-detector combination B. Depending on the configuration, actuator-detector combination B can only use the release from actuator-detector combination A and activate its own actuator accordingly. Depending on the configuration, the Actuator-detector combinations B and C, in turn, pass the information on to their neighbors. The transmitted data can each contain additional information, for example, how many stages they have already completed.

Auf diese Weise können zusätzliche Abweichungen innerhalb des Freigabezeitraums quer zur Transportrichtung kompensiert werden.In this way, additional deviations within the release period across the transport direction can be compensated.

Im Falle mehrreihiger Balken von Aktor-Detektor-Kombinationen kann beispielsweise eine Aktor-Detektor-Kombination A einen Freigabezeitraum an die in Transportrichtung hinter ihr befindliche Aktor-Detektor-Kombination D übermitteln. Hierdurch ergibt sich je nach Konfiguration die Möglichkeit, dass, im Falle, dass das Objekt schneller unterwegs ist und der Freigabezeitraum für die Aktor-Detektor-Kombination A zu spät liegt, die Aktor-Detektor-Kombination D die Freigabe aktiviert und das Objekt ggf. noch ausschleusen kann. Für zu langsame Objekte ergibt sich diese Möglichkeit auch umgekehrt.In the case of multi-row bars of actuator-detector combinations, for example, an actuator-detector combination A can transmit a release time to the actuator-detector combination D located behind it in the transport direction. Depending on the configuration, this creates the possibility that, if the object is moving faster and the release time is too late for actuator-detector combination A, actuator-detector combination D can activate the release and, if necessary, still be able to eject the object. For objects that are too slow, this possibility also applies in reverse.

Auf diese Art und Weise können zusätzlich zeitgleiche Abweichungen bezüglich des Freigabezeitraums kompensiert werden.In this way, simultaneous deviations regarding the release period can also be compensated.

Im Fall 3.2, bei dem jede Aktor-Detektor-Kombination einen bi-direktionalen Kommunikationskanal zu jeder anderen Aktor-Detektor-Kombination hat, können bei mehrreihiger Anordnung von Aktor-Detektor-Kombinationen die pro Reihe verwendeten Detektoren auf unterschiedliche (zum Beispiel spektrale/magnetische/(Ultra-)Schall) Eigenschaften des Objektes ansprechen. Auf diese Weise kann eine Mehrwege-Sortierung realisiert werden.In case 3.2, where each actuator-detector combination has a bidirectional communication channel to every other actuator-detector combination, a multi-row arrangement of actuator-detector combinations allows the detectors used in each row to respond to different properties of the object (e.g., spectral/magnetic/(ultra)sound). In this way, multi-path sorting can be realized.

Die Erfindung ist vorteilhaft einsetzbar für sensorgestützte Sortiersysteme, wie beispielsweise Schüttgutsortiersysteme, in den Anwendungsbereichen (aber nicht beschränkt auf) Lebensmittel, Agrarproduktion, Recycling, Mineralien, und/oder Qualitätssicherung in einer Produktion.The invention can be advantageously used for sensor-based sorting systems, such as bulk material sorting systems, in the application areas (but not limited to) food, agricultural production, recycling, minerals, and/or quality assurance in a production.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Die in den Figuren gezeigten Merkmale können auch unabhängig vom entsprechenden Beispiel realisiert sein und zwischen den Beispielen kombiniert werden. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche oder entsprechende Merkmale.The invention will be explained below using a few figures as examples. The features shown in the figures can also be implemented independently of the corresponding example and can be combined between the examples. The same reference numerals denote the same or corresponding features.

Es zeigt:

1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Ausschleusvorrichtung, in der ein vorgelagerter Detektor ein Steuersignal erzeugt,
2 verschiedene Beispiele von möglichen Anordnungen von Aktor-Detektor-Kombinationen, und
3 zeigt ein Beispiel einer Aktor-Detekor-Kombination, die in der Erfindung zum Einsatz kommen kann.

It shows:

1 an example of an inventive ejection device in which an upstream detector generates a control signal,
2 various examples of possible arrangements of actuator-detector combinations, and
3 shows an example of an actuator-detector combination that can be used in the invention.

1 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zum Betreiben einer Ausschleusvorrichtung mit einer Mehrzahl an Aktor-Detektor-Kombinationen 2a, 2b, ..., 2k. Die Aktor-Detektor-Kombinationen 2a, 2b, ..., 2k weisen jeweils einen Aktor mit einem Wirkbereich auf, in dem durch den Aktor ein Kraftstoß auf ein Objekt 3 ausübbar ist. Außerdem weisen die Aktor-Detektor-Kombinationen 2a, 2b, ..., 2k jeweils zumindest einen Detektor mit einem Detektionsbereich auf, welcher mit dem Wirkbereich des entsprechenden Aktors zumindest bereichsweise überlappt oder vom Wirkbereich einen Abstand kleiner oder gleich 10 mm hat. Auf diese Weise ist mit dem Detektor jeweils die Anwesenheit des Objektes 3 im Wirkbereich des entsprechenden Aktors detektierbar. Im in 1 gezeigten Beispiel weist die Ausschleusvorrichtung außerdem einen vorgelagerten Sensor 4 auf, der eingerichtet ist, Objekte 3 in einem Objektstrom zu beobachten. Der vorgelagerte Sensor 4 ist eingerichtet, zumindest eine Eigenschaft der Objekte zu bestimmen. 1 shows a schematic sequence of a method for operating an ejection device with a plurality of actuator-detector combinations 2a, 2b, ..., 2k. The actuator-detector combinations 2a, 2b, ..., 2k each have an actuator with an effective range in which a force impulse can be exerted on an object 3 by the actuator. In addition, the actuator-detector combinations 2a, 2b, ..., 2k each have at least one detector with a detection range that at least partially overlaps the effective range of the corresponding actuator or has a distance of less than or equal to 10 mm from the effective range. In this way, the presence of the object 3 in the effective range of the corresponding actuator can be detected with the detector. In 1 In the example shown, the ejection device also has an upstream sensor 4 configured to observe objects 3 in an object stream. The upstream sensor 4 is configured to determine at least one property of the objects.

Die Aktoren der Aktor-Detektor-Kombination 2a, 2b, 2c ... 2k sind im gezeigten Beispiel eingerichtet, einen Kraftstoß zu erzeugen, der aus der Figurenebene hinausgerichtet ist. Dabei soll der Kraftstoß allenfalls bzw. ausschließlich dann veranlasst werden, wenn der Detektor des entsprechenden Aktor-Detektor-Paares 2a, 2b, ..., 2k die Anwesenheit des Objektes 3 im Wirkbereich dieses Aktors detektiert. Darüber hinaus ist der vorgelagerte Sensor 4 eingerichtet, ein Steuersignal so zu erzeugen, dass der Kraftstoß durch die Aktoren der Aktor-Detektor-Paare 2a, 2b, ..., 2k nur freigegeben wird, wenn eine durch den vorgelagerten Sensor 4 bestimmte Eigenschaft des Objektes 3 mit einer vorgegebenen Eigenschaft übereinstimmt.In the example shown, the actuators of the actuator-detector combination 2a, 2b, 2c ... 2k are configured to generate a force impulse directed out of the plane of the figure. The force impulse should be triggered only if, or only if, the detector of the corresponding actuator-detector pair 2a, 2b, ..., 2k detects the presence of object 3 within the effective range of this actuator. Furthermore, the upstream sensor 4 is configured to generate a control signal such that the force impulse is only released by the actuators of the actuator-detector pairs 2a, 2b, ..., 2k if a property of object 3 determined by the upstream sensor 4 matches a predetermined property.

Da zwischen der Detektion des Objektes 3 durch den vorgelagerten Sensor 4 bis zur Anwesenheit des Objektes 3 im Wirkbereich einer oder mehrerer der Aktoren eine gewisse Zeit vergeht, kann das Steuersignal entweder um den entsprechenden Zeitraum verzögert erzeugt werden oder Informationen enthalten, die dem entsprechenden Aktor-Detektor-Paar 2a, 2b, ..., 2k die Verzögerung mitteilt, so dass der entsprechende Aktor erst um den entsprechenden Zeitraum verzögert freigegeben wird.Since a certain time elapses between the detection of the object 3 by the upstream sensor 4 and the presence of the object 3 in the effective range of one or more of the actuators, the control signal can either be generated with a delay of the corresponding period of time or contain information that informs the corresponding actuator-detector pair 2a, 2b, ..., 2k of the delay, so that the corresponding actuator is only released with a delay of the corresponding period of time.

Die Aktor-Detektor-Kombinationen 2a, 2b, ..., 2k sind hier als Düsenbalken ausgestaltet und entlang einer Geraden aneinander angrenzend nebeneinander angeordnet. Die Aktoren können hierbei Druckluftdüsen sein. Die Aktor-Detektor-Paare können über uni- oder bi-direktionale Kommunikationskanäle miteinander verbunden sein. Die Gerade, entlang der die Aktor-Detektor-Kombinationen nebeneinander angeordnet sind, steht dabei senkrecht zur Bewegungsrichtung des Objektes, also senkrecht zur Strömungsrichtung des Objektstroms. In dieser Anordnung erlaubt der Aktor-Detektor-Balken eine feine Auflösung der Ausschleusung in Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung bzw. Bewegungsrichtung des Objektes 3. Gleichzeitig ist der Ausschleuszeitpunkt durch die geringe Ausdehnung in Bewegungsrichtung genau festgelegt.The actuator-detector combinations 2a, 2b, ..., 2k are designed here as nozzle bars and are adjacent to each other along a straight line next to arranged next to each other. The actuators can be compressed air nozzles. The actuator-detector pairs can be connected to each other via unidirectional or bidirectional communication channels. The straight line along which the actuator-detector combinations are arranged next to each other is perpendicular to the direction of movement of the object, i.e., perpendicular to the flow direction of the object stream. In this arrangement, the actuator-detector bar allows for fine resolution of the ejection in a direction perpendicular to the flow direction or direction of movement of the object 3. At the same time, the ejection time is precisely defined due to the small extension in the direction of movement.

Im oberen Bereich ist der Ablauf des Verfahrens dargestellt. Es wird dabei in einem ersten Schritt S1 das Objekt 3 mittels des vorgelagerten Sensors 4 erfasst. Es wird dann im Schritt S2 zumindest eine Eigenschaft ausgewertet, welche die Sortierentscheidung beeinflusst. Unter Berücksichtigung der Bewegung des Objektes 3 von dem vorgelagerten Sensor 4 bis zum Aktor-Detektor-Balken wird dann im Schritt S3 ein grobes Timing und vorzugsweise auch eine Grobposition ermittelt, zu der das Objekt 3 den Aktor-Detektor-Balken passiert. Diese werden dann in Form des Steuersignals an die Aktor-Detektor-Kombination 2a, 2b, ..., 2k weitergeleitet.The upper section illustrates the process flow. In a first step S1, object 3 is detected by the upstream sensor 4. Then, in step S2, at least one property that influences the sorting decision is evaluated. Taking into account the movement of object 3 from the upstream sensor 4 to the actuator-detector bar, a rough timing and preferably also a rough position at which object 3 passes the actuator-detector bar are determined in step S3. These are then forwarded in the form of a control signal to the actuator-detector combination 2a, 2b, ..., 2k.

2 zeigt in den Teilfiguren A, B, C und D unterschiedliche Arrays von Aktor-Detektor-Kombination, die hier entsprechend Düsenarrays ausgebildet sind. 2 shows in the sub-figures A, B, C and D different arrays of actuator-detector combinations, which are designed here according to nozzle arrays.

2A zeigt eine lineare Anordnung, also einen linearen Düsenbalken, in dem die Aktor-Detektor-Paare 2a, 2b, ..., 2k entlang einer Geraden, die senkrecht zur Objektflussrichtung steht, nebeneinander aneinander angrenzend angeordnet sind. 2A shows a linear arrangement, i.e. a linear nozzle bar, in which the actuator-detector pairs 2a, 2b, ..., 2k are arranged adjacent to each other along a straight line perpendicular to the object flow direction.

2B zeigt zwei der in 2A gezeigten Balken, die unmittelbar hintereinander angeordnet sind. Der erste Balken enthält dabei Düsen-Detektor-Kombinationen 2aa, 2ab, ..., 2ak und der zweite Balken enthält Düsen-Detektor-Kombinationen 2ba, 2bb, ..., 2bk. Die in 2B gezeigte Ausgestaltung kann auch mit weiteren dieser Balken erweitert werden. 2B shows two of the 2A shown bars, which are arranged directly one after the other. The first bar contains nozzle-detector combinations 2aa, 2ab, ..., 2ak and the second bar contains nozzle-detector combinations 2ba, 2bb, ..., 2bk. The 2B The design shown can also be expanded with additional bars.

2C zeigt eine Anordnung von Aktor-Detektor-Kombinationen 2a, 2b, ..., 2k, die als nicht-linearer Düsenbalken ausgestaltet sind. Betrachtet man die Anordnung in Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung, so sind benachbarte Aktor-Detektor-Kombinationen bis zur Mitte in Strömungsrichtung stückweise weiter vorne angeordnet und ab der Mitte stückweise weiter hinten, so dass sich die Form eines gleichschenkligen Winkels ergibt. 2C shows an arrangement of actuator-detector combinations 2a, 2b, ..., 2k, designed as a non-linear nozzle bar. Viewed perpendicular to the flow direction, adjacent actuator-detector combinations are arranged progressively further forward in the flow direction up to the center and progressively further back from the center, resulting in the shape of an isosceles angle.

2D kombiniert die in 2C gezeigte Ausgestaltung mit einem weiteren in Strömungsrichtung dahinter angeordneten Balken von Aktor-Detektor-Paaren 2ba, 2bb, ..., 2bk, die abwechselnd in Strömungsrichtung weiter vorne und weiter hinten angeordnet sind. 2D combines the 2C shown embodiment with a further bar of actuator-detector pairs 2ba, 2bb, ..., 2bk arranged behind it in the direction of flow, which are arranged alternately further forward and further back in the direction of flow.

3 zeigt schematisch ein Beispiel einer Aktor-Detektor-Kombination 2, wie sie in der Erfindung zum Einsatz kommen kann. Die Aktor-Detektor-Kombination 2 weist einen Detektor 3b auf, der hier beispielhaft als Reflexlichtschranke 3b ausgebildet ist. Der Detektor 3b hat einen Detektionsbereich 3d, in dem er Objekte 3f in einem Schüttgutstrom detektieren kann. Im gezeigten Beispiel verläuft der Schüttgutstrom beispielhaft von ob nach unten, währen der Detektionsbereich sich vom Detektor 3b ausgehend leicht nach unten geneigt nach rechts erstreckt und sich dabei in einem Öffnungswinkel öffnet. 3 shows a schematic example of an actuator-detector combination 2 as can be used in the invention. The actuator-detector combination 2 has a detector 3b, which is designed here as a reflex light barrier 3b. The detector 3b has a detection area 3d in which it can detect objects 3f in a bulk material flow. In the example shown, the bulk material flow runs downwards, while the detection area extends from the detector 3b to the right, slightly inclined downwards, and opens at an angle.

Die Aktor-Detektor-Kombination 2 weist außerdem eine Aktor 3c auf, der hier beispielhaft eine Druckluftdüse 3c ist. Der Aktor 3c hat einen Wirkbereich 3e, in dem durch den Aktor 3c eine Kraftstoß auf ein Objekt 3f ausübbar ist. Der Wirkbereich 3e erstreckt sich beispielhaft horizontal nach rechts vom Aktor weg und öffnet sich dabei in einem Öffnungswinkel. Der Detektionsbereich 3d überlappt mit dem Wirkbereich 3e bereichsweise in einem Überlappungsbereich 3g.The actuator-detector combination 2 also has an actuator 3c, which here is, for example, a compressed air nozzle 3c. The actuator 3c has an effective range 3e, within which a force impulse can be exerted on an object 3f by the actuator 3c. The effective range 3e extends horizontally to the right of the actuator, for example, and opens at an angle. The detection range 3d partially overlaps with the effective range 3e in an overlap area 3g.

Im gezeigten Beispiel weist die Aktor-Detektor-Kombination 2 außerdem eine Steuereinheit 3a auf, die eingerichtet ist, den Aktor 3c in Abhängigkeit von zumindest einem Signal des Detektors 3b zu steuern.In the example shown, the actuator-detector combination 2 also has a control unit 3a which is configured to control the actuator 3c in dependence on at least one signal from the detector 3b.

Claims

An ejection device comprising at least one actuator, wherein the actuator has an effective range in which a force impulse can be exerted on an object by the actuator when the object is located within this effective range, further comprising at least one detector, wherein the detector has a detection range that at least partially overlaps the effective range of at least one of the actuators or is at a distance of less than or equal to 10 mm from the effective range, so that the presence of the object in the effective range of this actuator can be detected by the detector, wherein the ejection device is configured to cause the actuator to generate a force impulse only when the detector detects the presence of the object in the effective range of this actuator.

Ejection device according to the preceding claim, wherein the ejection device is configured to receive or generate a control signal for enabling the force impulse and is configured to cause the actuator to generate the force impulse when the detector detects the presence of the object in the effective range of this actuator and, in addition, the control signal enables the generation of the force impulse.

The ejection device according to the preceding claim, which has an upstream sensor configured to observe objects in an object stream, wherein the upstream sensor is configured to determine at least one property of the objects, wherein the ejection device is configured to generate the control signal such that the force impulse of at least one of the actuators is released when the property of the object determined by the upstream sensor matches a predetermined property.

Ejection device according to one of the preceding claims, wherein at least one of the at least one detectors is configured to detect at least one property of the object in addition to the presence of the object in the effective range of the corresponding actuator, and the ejection device is configured to cause the actuator to generate the force impulse only if the detected property of the object corresponds to a predetermined property.

Ejection device according to one of the preceding claims, wherein at least one of the detectors is designed as a camera which is directed towards a background, wherein a colour and/or brightness of the background corresponds, within the scope of a perception accuracy of the camera, to a colour and/or brightness of objects which are not to receive a force impulse.

Ejection device according to one of the preceding claims, wherein the at least one actuator is a nozzle, preferably a compressed air nozzle and/or a water jet nozzle and/or at least one mechanical finger and/or at least one mechanical flap.

Ejection device according to one of the preceding claims, wherein the at least one detector comprises or is an optical sensor, a light barrier, a reflected light barrier, a proximity switch, a capacitive sensor, an eddy current sensor and/or a magnetic sensor.

Ejection device according to one of the preceding claims, wherein the effective ranges of the actuators are each observed by a separate one of the detectors and/or the detection ranges of the detectors each overlap at least partially with exactly one effective range of one of the actuators.

Ejection device according to one of the preceding claims, comprising a plurality of actuator-detector combinations, wherein each of the actuator-detector combinations contains one of the actuators and one of the detectors, the detection range of which overlaps at least partially with the effective range of the actuator of the same actuator-detector combination.

Ejection device according to the preceding claim, comprising a plurality of actuator-detector combinations which are arranged next to one another along a straight line, preferably forming an actuator bar, or which are arranged next to one another along a plurality of parallel straight lines, preferably forming a plurality of parallel actuator bars.

Discharge device according to one of the Claims 9 or 10 , wherein some or all of the actuator-detector combinations have a uni- or bi-directional communication channel with at least one adjacent one of the actuator-detector combinations, preferably with all immediately adjacent actuator-detector combinations, wherein control signals can be transmitted between the actuator-detector combinations via the communication channels, wherein at least some or all of the actuator-detector combinations are configured to cause their actuator to generate a force impulse only when the control signal enables the generation of the force impulse.

Ejection device according to one of the two preceding claims, comprising at least two parallel actuator bars, each having a plurality of actuator-detector combinations, wherein in each case an actuator-detector combination of a first of the at least two actuator bars and an actuator-detector combination of a second of the at least two actuator bars are arranged one behind the other in a flow direction in which the objects move, wherein in each case the rear one of the actuator-detector combinations in the flow direction is set up to receive a control signal from the front one of the actuator-detector combinations in the flow direction, wherein the rear one of the actuator-detector combinations in the flow direction is set up to cause the actuator of this actuator-detector combination to generate the force impulse when the detector This actuator-detector combination detects the presence of an object in the effective range of this actuator and at the same time the control signal enables the generation of the force impulse.

Ejection device according to one of the preceding claims, comprising a control unit which is configured to control the at least one actuator in dependence on at least one signal from at least one of the detectors and/or a control signal.

Method for operating an ejection device according to one of the preceding claims, wherein at least one object moves through the effective range of at least one of the actuators, the presence of the object in the effective range of the actuator is detected by at least one of the detectors and the actuator generates a force impulse at most when the detector detects the presence of the object in the effective range of this actuator.

Method according to the preceding claim, wherein the ejection device is an ejection device according to Claim 9 until 14 wherein at least one object moves through the effective range of an actuator of at least one of the actuator-detector combinations, this generates a control signal due to the detection of the object, this actuator-detector combination transmits the control signal to at least a second of the actuator-detector combinations, preferably an adjacent one, the actuator of the second actuator-detector combination generates a force impulse when its detector detects the presence of the object and the control signal releases the force impulse.

Method according to one of the two preceding claims, wherein a first actuator-detector combination receives a control signal enabling the generation of force pulses for a specific period of time, wherein the first actuator-detector combination sends a control signal to at least one adjacent actuator-detector combination enabling the specific period of time for the generation of force pulses by the actuator of the adjacent actuator-detector combination, wherein, if the at least one adjacent actuator-detector combination detects an object within the period of time enabled by the control signal, the actuator of this adjacent actuator-detector combination generates a force pulse.