DE3401475C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Identifizierung der Farbe eines Gegenstandes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Vorrichtung zur Identifizierung der Farbe eines Gegenstandes der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Gattung ist bereits bekannt (DE-OS 29 23 468). Bei dieser Vorrichtung gelangen die Ausgangssignale der photoelektrischen Empfänger in eine Logarithmier-Stufe, der eine Umformer-Stufe nachgeschaltet ist, in der die Farbmeßwert-Signale für Rot, Grün und Blau in die beiden Chrominanz-Signale und das Luminanz- Signal umgeformt werden. Durch die Umformer-Stufe werden die Farben im Rot-, Grün-, Blau-Farbraum in den Chrominanz- und Luminanz-Farbraum transformiert. Anschließend werden die Chrominanz- und Luminanz- Signale für die weitere Verarbeitung digitalisiert.

Bekannt ist die additive Mischung dreier Lichtbündel von verschiedenen Farben zu einem weißen Lichtbündel. Das Lichtbündel enthält die einzelnen Farbkomponenten in unterschiedlicher Dämpfung. Die Dämpfungen werden mit elektrooptischen Filtern erzeugt, die mit elektrischen Spannungen auf die gewünschte Dämpfung eingestellt werden. Die gewonnenen Dämpfungen werden beim Duplizieren farbiger Transparente durch Drucken verwendet (US-PS 40 95 099).

Es ist bereits eine Vorrichtung zur Messung der Farbdichte einer auf einem Druckprodukt mitgedruckten Farbkontrolleiste vorgeschlagen worden (DE-OS 32 33 453). Diese Vorrichtung enthält eine Lichtquelle, von der das Druckprodukt beleuchtet wird. Remittiertes Licht gelangt über eine Optik zu mindestens zwei dichroitischen Spiegeln, von denen jeder eine der Primärfarben, die sich mit einer Komplementärfarbe zu Weiß ergänzt, gegen einen photoelektrischen Empfänger reflektiert beziehungsweise durchläßt.

Vorgeschlagen worden ist auch eine Vorrichtung zur Erzeugung von Farbanteilsignalen, mit der die Farbart eines Oberflächenbereichs eines Gegenstands unabhängig von Beleuchtungsschwankungen erfaßt werden soll (DE-OS 33 27 954). Hierzu werden aus von einem Oberflächenbereich des Gegenstandes ausgehender Strahlung durch Filterung drei Farbanteile erzeugt, die in elektrische Farbanteilsignale umgewandelt werden. Die Farbanteilsignale werden zu einem Summensignal vereinigt, das als Istwert einer Regelgröße mit einem einstellbaren Sollwert zur Bildung einer Regelabweichung verglichen wird. Die Größe aller drei Farbanteilsignale wird in gleichem Maße entsprechend der Regelabweichung im Sinne einer Reduzierung der Regelabweichung auf Null oder auf einen sehr kleinen Wert verändert.

Bekannt ist ferner eine Vorrichtung zur Erzeugung von Werten, die den Farbanteilen für Rot, Grün und Blau eines farbigen Oberflächenbereichs eines Gegenstands entsprechen und für die Identifizierung der Farben des Oberflächenbereichs vorgesehen sind (DE-OS 28 32 382). Bei dieser Vorrichtung gelangt Strahlung, die vom Oberflächenbereich ausgeht, über Filter zu drei photoelektrischen Empfängern, die elektrische Farbanteilsignale für Rot, Grün und Blau erzeugen. Mit Verstärkern, deren Verstärkungsgrad eingestellt ist, werden jeweils Ausgangssignale für die drei reinen Farben Rot, Grün und Blau zusammen mit Grundanteilen erzeugt. Aus den Ausgangssignalen und den Grundanteilen (Ruhepotentialen) werden absolute Farbanteile gewonnen, die aufsummiert werden. Die Farbanteile und die Summe wird einer Komperatorbank zugeführt, in der ein gewichteter Vergleich zur Bestimmung der jeweiligen Farbe durchgeführt wird.

Bekannt ist schließlich ein Farbmeßgerät mit mehreren lichtempfindlichen Empfängern, von denen einige voneinander unterschiedlich spektrale Empfindlichkeiten besitzen. Durch Eichung wird die spektrale Empfindlichkeit der jeweiligen photoelektrischen Empfänger bestimmt. Die Empfänger sind über einen Multiplexer und einen Analog-Digital-Wandler mit einem Rechner verbunden, der aus den empfangenen Signalen und den gespeicherten Empfindlichkeiten der Empfänger sowie anhand gespeicherter Normspektralwertkurven Farbwertanteile berechnet (DE-OS 25 46 253).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Gattung dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie auch für die Identifizierung der Farbe eines Gegenstandes mit kleinen Abmessungen unabhängig von Beleuchtungsschwankungen geeignet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Mit der im Anspruch 1 beschriebenen Anordnung lassen sich die Farbarten von kleinen Oberflächenbereichen von Gegenständen unabhängig von Beleuchtungsschwankungen bestimmen. Dem Sollwert entspricht eine bestimmte Helligkeit der Farbe auf der Gegenstandsoberfläche. Verändert sich diese Helligkeit, dann werden die Farbanteilsignale durch die Regelung so beeinflußt, daß sie wieder auf diejenigen Werte zurückkehren, die sie bei dem Sollwert der Helligkeit haben. Bei der Abtastung farbiger Oberflächenbereiche kann sich die Helligkeit der Farbe durch äußere Einwirkungen ändern.

Bei einer günstigen Ausführungsform sind den photoelektrischen Empfängern jeweils Verstärker mit steuerbaren Verstärkungsfaktoren nachgeschaltet, wobei die Ausgangssignale der Verstärker einerseits Auswerteschaltungen zuführbar sind und andererseits unter Summierung als Istwert der Regelgröße mit einem vorgegebenen Sollwert vergleichbar sind, und wobei das Regelabweichungssignal an die Steuereingänge der Verstärker für die Einstellung des Verstärkungsgrads gelegt ist.

Die Vorrichtung zeichnet sich durch einen einfachen schaltungstechnischen Aufbau aus. Mit dieser Vorrichtung lassen sich Farbarten stabil und genau messen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die Ausgänge der photoelektrischen Empfänger jeweils mit Eingängen von Analogmultiplizierern verbunden sind, deren Ausgänge über Summierwiderstände an einem Eingang eines Differenzverstärkers angeschlossen sind, dessen zweiter Eingang von einer Referenzspannung beaufschlagt ist und dessen Ausgang an die zweiten Eingänge der Analogmultiplizierer angeschlossen ist. Mittels der Multiplizierer läßt sich eine genaue und schnelle Verstärkung der von den photoelektrischen Empfängern abgegebenen Signale erreichen. Multiplizierer sind überdies kommerziell kostengünstig verfügbar, so daß sich die Schaltungsanordnung wirtschaftlich herstellen läßt.

Zweckmäßigerweise wird das Regelabweichungssignal nach Verstärkung auf einen Maximalwert überwacht, bei dessen Überschreitung eine Meldung erzeugt wird. Wenn die Analogmultiplizierer ihre Sättigungswerte erreichen, ist dies an der Meldeeinrichtung feststellbar. Diesen Sättigungswerten entsprechen kleine Werte der Beleuchtungsstärke auf den Gegenständen, bei der keine genaue Messung der Farbart mehr möglich ist. Wenn die Grenzen des Meßbereichs erreicht werden, wird dies daher automatisch gemeldet.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Ausgänge der photoelektrischen Empfänger an multiplizierenden Digital- Analog-Umsetzer angeschlossen sind, deren Ausgänge über Summierwiderstände mit einer Referenzspannungsquelle verbunden sind, und daß die gemeinsame Verbindungsstelle der Summierwiderstände mit einem Differenzverstärker verbunden ist, dem der Steuereingang eines von Zählimpulsen beaufschlagten Vor-Rückwärtszählers nachgeschaltet ist, dessen Ausgang an die Steuereingänge der multiplizierenden Digital-Analog-Umsetzer gelegt ist. Diese Schaltungsanordnung hat eine hohe Genauigkeit bei einer schnellen Verfügbarkeit der Farbanteilsignale.

Es ist günstig, einen vierten Digital-Analog-Umsetzer vorzusehen, dem ein Eingangssignal zugeführt wird und dessen digitaler Eingang an den Ausgang des Vor-Rückwärts-Zählers gelegt ist, während der Ausgang über einen Spannungsfolger mit einer Meldeeinrichtung verbunden ist. Mit dieser Anordnung wird mit der Erreichung der Grenze der multiplizierenden Digital-Analog-Umsetzer automatisch eine Meldung hervorgerufen.

Vorzugsweise werden die vom zweiten dichroitischen Spiegel durchgelassenen beziehungsweise reflektierten Strahlen auf einen Drehspiegel gerichtet, wobei die Gegenstände in einer Ebene im Strahlengang des Drehspiegels an diesem vorbeibewegbar sind. Mittels der Laserstrahlen läßt sich ein Lichtbündel mit kleinem Querschnitt und mit parallelem Verlauf der Strahlen erhalten. Auch nach der Reflexion am Drehspiegel bleiben die Eigenschaften des Lichtbündels im wesentlichen erhalten. Daher ist eine genaue Zuordnung der räumlichen Lage des Lichtbündels zu der Winkelstellung des Drehspiegels möglich. Das Lichtbündel kann daher nacheinander über mehrere unterschiedlich gefärbte Gegenstände geführt werden, wobei die Lage der Gegenstände bei Feststellung der jeweiligen Farbe in Verbindung mit der zum Zeitpunkt der Feststellung eingenommenen Winkellage des Drehspiegels möglich ist. Aus der Feststellung der räumlichen Lage kann ein Steuersignal gewonnen werden, mit dem der jeweilige Gegenstand über mechanische oder pneumatische Mittel aussortiert wird.

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform sind die vom Drehspiegel reflektierten Strahlen gegen einen Parabolspiegel gerichtet, dessen reflektierte Strahlen auf die in der Ebene bewegbaren Gegenstände gerichtet sind. Mit dieser Vorrichtung läßt sich eine parallele Verschiebung des Lichtbündels über eine Reihe nebeneinander angeordneter Gegenstände hinweg erreichen.

Vorzugsweise sind die Gegenstände lichtdurchlässig, wobei neben den dem Drehspiegel abgewandten Seiten der Gegenstände ein Lichtleitstab angeordnet ist, vor dessen mindestens einer Stirnseite eine Vorrichtung zur Messung von Farbe angeordnet ist. Damit können zum Beispiel Glasscherben während des Transports auf ihre Farbe hin untersucht werden. Es ist auch möglich, an beiden Stirnseiten Farbmeßeinrichtungen vorzusehen. Zweckmäßigerweise ist an einer Stirnseite ein Spiegel angeordnet. Bei lichtundurchlässigen Gegenständen wird zweckmäßigerweise der Lichtleitstab auf der dem Drehspiegel zugewandten Seiten angeordnet.

Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Ebene des vom Drehspiegel beziehungsweise Parabolspiegel reflektierten Lichtstrahls schräg gegenüber der Vertikalen auf einen Spalt zwischen zwei Transportbändern gerichtet ist, auf denen lichtdurchlässige Gegenstände transportierbar sind, und daß neben dem Spalt in der Ebene des Lichtstrahls der Lichtleitstab angeordnet ist. Mit dieser Anordnung können Glasscherben unterschiedlicher Färbung auf ihre Farbe hin untersucht werden. Der Spalt kann so klein eingestellt werden, daß die Scherben über den Spalt hinweg transportiert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 7, 8 und 13 und 14 beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Schema eine Vorrichtung zur Erzeugung von Farbanteilsignalen, mit denen die Farbart eines Oberflächenbereiches festgestellt werden kann,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Anordnung zur Erzeugung elektrischer Farbanteilsignale,

Fig. 3 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform einer Anordnung zur Erzeugung elektrischer Farbanteilsignale,

Fig. 4 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer Anordnung zur Erzeugung elektrischer Farbanteilsignale,

Fig. 5 eine Ansicht von vorne einer Vorrichtung zur Feststellung der Farbart von nebeneinander angeordneten Gegenständen, die kleine Abmessungen aufweisen können, im Schema,

Fig. 6 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung zur Feststellung der Farbart von nebeneinander angeordneten Gegenständen,

Fig. 7 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Feststellung der Farbart von nebeneinander angeordneten Gegenständen,

Fig. 8 eine Schaltungsanordnung zur Auswertung von Farbartsignalen.

Bei einer Vorrichtung zur Messung der Farbart von auf einem Transportband 1 mitgeführten Gegenständen wird ein Oberflächenbereich eines Gegenstandes 2 durch eine Optik eines Meßkopfes, der zwei dichroitische Spiegel als Farbauszugsfilter enthält, auf drei in engem Abstand nebeneinander angeordneten photoelektrischen Empfängern 20, 22, 25 abgebildet. An den Ausgängen der photoelektrischen Empfänger 20, 22, 25 sind daher drei Signale vorhanden, die jeweils den Primärfarben Rot, Grün und Blau der Farbart und der bei der Abtastung herrschenden Helligkeit entsprechen.

Die Ausgangssignale der photoelektrischen Empfänger 20, 22, 25 werden jeweils Verstärkern 19, 23, 24 zugeführt, deren Ausgangssignale mittels Widerständen zu einem Summensignal vereinigt werden. Dieses Summensignal wird als Istwert einer Regelgröße mit einem vorgegebenen, gleichbleibenden Sollwert verglichen, der zum Beispiel von einer Referenzspannungsquelle 21 erzeugt wird. Die gemeinsame Anschlußstelle der Widerstände ist mit einem Eingang eines Differenzverstärkers 26 verbunden, an dessen zweiten Eingang die Referenzspannungsquelle 21 angeschlossen ist. Der Differenzverstärker 26 erzeugt ein der Differenz der Eingangssignale entsprechendes Regelabweichungssignal, das gemeinsam den als Verstärker mit einstellbarem Verstärkungsgrad ausgebildeten Verstärkern 19, 23, 24 zugeführt wird. Mit dem Regelabweichungssignal werden die Verstärkungsfaktoren so eingestellt, daß das Regelabweichungssignal Null wird beziehungsweise einen sehr kleinen Wert aufweist. An den Ausgängen der drei Verstärker 19, 23, 24 sind demnach Farbanteilsignale verfügbar, die immer auf eine gleiche, dem Sollwert entsprechende Helligkeit bezogen sind und die deshalb von den Schwankungen der Beleuchtungsstärke auf der Oberfläche im Bereich 1 unabhängig sind.

Die drei Farbanteilsignale werden jeweils einem Eingang eines Fensterdiskriminators 27, 28, 29 zugeführt. Die zweiten Eingänge der Fensterdiskriminatoren sind je an eine Referenzspannungsquelle 27′, 28′, 29′ angeschlossen. Die Höhe der jeweiligen Referenzspannungen legt für den entsprechenden Farbanteil die Farbart und die Helligkeit fest. Die additive Mischung dieser drei durch Referenzspannungen vorgegebenen Farbanteile ergibt eine bestimmte Farbe. Wenn diese Farbe im Bereich der Oberfläche festgestellt wird, erzeugen die Fensterdiskriminatoren unabhängig von der Helligkeit dieser Farbe Übereinstimmungen mit den Referenzspannungen anzeigende Signale, die über ein nicht näher bezeichnetes UND-Glied zu einer gemeinsamen Meldung verknüpft werden und weiterverarbeitet werden können, um zum Beispiel Auswählorgane zu steuern. Mit derartigen Auswählorganen können zum Beispiel Gegenstände, deren Farbe derjenigen entspricht, die über die Referenzspannungsquelle ausgewählt ist, aussortiert werden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung werden die von den photoelektrischen Empfängern 20, 22, 25 abgegebenen Signale zweckmäßigerweise über nicht dargestellte Verstärker jeweils an einen Eingang eines Analogmultiplizierers 30, 31, 32 gelegt. Die Ausgänge 33, 34, 35 der Analogmultiplizierer 30, 31, 32 sind jeweils über Widerstände 36, 37, 38 miteinander verbunden. Die gemeinsame Anschlußstelle der Widerstände 36, 37, 38 ist mit dem einen Eingang eines Differenzverstärkers 39 verbunden, dessen zweiter Eingang an eine Referenzspannungsquelle 40 angeschlossen ist. Die Widerstände 36, 37, 38 erzeugen ein Summensignal aus den Ausgangssignalen der Analogmultiplizierer 30, 31, 32. Dieses Summensignal wird mit der Referenzspannung vom Differenzverstärker 39 verglichen, der ein der Differenz der Eingangssignale entsprechendes Regelabweichungssignal an die zweiten Eingänge der Analogmultiplizierer 30, 31, 32 abgibt, bei denen es sich um Vierquadranten-Multiplizierer handeln kann, die als Verstärker mit einstellbarer Verstärkung geschaltet sind. Der Differenzverstärker 39 liefert die Steuerspannung für die Analogmultiplizierer 30, 31, 32.

An den Ausgängen 33, 34, 35 sind jeweils Farbanteilsignale verfügbar, die von den Helligkeitsschwankungen im Bereich 1 unabhängig sind.

Der Ausgang des Differenzverstärkers 39 ist mit einer Diskriminatorschaltung verbunden, bei der es sich um einen weiteren Differenzverstärker 41 handelt, der an seinem zweiten Eingang mit einer Bezugsspannungsquelle 44 verbunden ist. Durch die Bezugsspannungsquelle 44 wird ein Maximalwert für das Regelabweichungssignal festgelegt. Bei Überschreitung dieses Maximalwertes gibt der Differenzverstärker 41 ein Signal ab, das eine nachgeschaltete akustische Meldeeinrichtung 47 bestätigt. Wenn der Maximalwert überschritten wird, ist dies ein Zeichen, daß die Summe der Spannungen an den Ausgängen 33, 34, 35 zu klein ist, das heißt, daß die Helligkeit auf der abgetasteten Oberfläche nicht ausreicht.

An die Ausgänge 33, 34, 35 sind Fensterdiskriminatoren in gleicher Weise wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1 angeschlossen. Der Übersichtlichkeit halber wurde die aus den Elementen 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 und 26 bestehende Anordnung in Fig. 2 nicht dargestellt. Eine die Teile 41, 44 und 47 enthaltende Überwachungsanordnung ist zweckmäßigerweise bei der Anordnung gemäß Fig. 1 vorhanden.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Farbanteilsignalen, die unabhängig von Beleuchtungsschwankungen sind, werden die analogen Ausgangssignale der photoelektrischen Empfänger je einem Eingang 48, 49, 50 eines multiplizierenden Digital- Analog-Umsetzers 51, 52, 53 zugeführt. Die Digital-Analog-Umsetzer 51, 52, 53 haben Multipliziereingänge für digitale Signale. Die nicht näher bezeichneten Multipliziereingänge sind an den Ausgang eines Vor- Rückwärts-Zählers 54 angeschlossen, dessen Ausgang einen weiteren multiplizierenden Digital-Analog-Wandler 55 speist. Der Analog-Eingang des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers 55 wird von einem Referenzsignal beaufschlagt. Den nicht näher bezeichneten analogen Ausgängen der Digital-Analog-Umsetzer 51, 52, 53, 55 sind Spannungsfolger 56, 57, 58, 59 für Impedanzwandlung nachgeschaltet. An den Ausgängen der Impedanzwandler 56, 57, 58 stehen Farbanteilsignale zur Verfügung, deren Höhe unabhängig von Änderungen der Leuchtdichte ist. Die Ausgänge der Impedanzwandler 56, 57, 58 sind jeweils über Widerstände 60, 61, 62 miteinander verbunden, die an ihrem gemeinsamen Anschluß einerseits über einen weiteren Widerstand 63 und eine Referenzspannungsquelle 64 an Erdpotential gelegt und andererseits mit einem Eingang eines Differenzverstärkers 65 verbunden sind, dessen zweiter Eingang ebenfalls an Erdpotential gelegt ist.

Der Ausgang des Differenzverstärkers 65 ist mit dem Steuereingang des Vor-Rückwärts-Zählers 54 verbunden, dessen Zähleingang an einen Taktgeber 66 angeschlossen ist, der eine Impulsfolge mit konstanter Frequenz erzeugt.

Aus den drei Farbanteilsignalen, die von den Spannungsfolgern 56, 57, 58 ausgegeben werden, bilden die Widerstände 60, 61, 62 einen Istwert der Regelgröße, der mit dem von der Referenzspannungsquelle 64 erzeugten Sollwert verglichen wird. Die Differenz zwischen Istwert und Sollwert steht am Differenzverstärker 65 an, der je nach der Polarität ein entsprechendes Steuersignal an den Vor-Rückwärts-Zähler 54 abgibt. Mit diesem Steuersignal wird die Zählrichtung der Impulse des Taktgebers 66 vorgegeben.

Ein der Anzahl der im Vor-Rückwärts-Zähler 54 aufsummierten Impulse entsprechender Wert stellt an allen vier Digital-Analog-Umsetzern 51, 52, 53, 55 den Multiplikator für die analogen Signale an den Eingängen 48, 49, 50 ein. Ein entsprechendes multipliziertes Signal tritt in analoger Form an jedem der Ausgänge der Digital-Analog-Umsetzer 51, 52, 53 auf. Der Wert im Vor-Rückwärts-Zähler 54 wird im Sinne einer Reduzierung des Regelabweichungssignals am Eingang des Differenzverstärkers 65 beeinflußt. Am Ausgang des Spannungsfolgers 59 steht ein analoges Signal an, das zur Anzeige verwendet wird, wenn die Kapazität der Digital-Analog-Umsetzer 51, 52, 53 überschritten wird. Anstelle des D/A-Wandlers 55 und des Spannungsfolgers 59 kann vorzugsweise ein Vergleicher eingesetzt werden, der das Ausgangssignal des Vor-Rückwärts-Zählers 54 auf einen bestimmten maximalen Zählstand überwacht.

Vor den Farbauszugfiltern sind im Strahlengang jeweils ein Infrarotfilter und ein Interferenzkantenfilter angeordnet.

Eine andere Anordnung zur Erzeugung elektrischer Farbanteilsignale ist in Fig. 4 dargestellt. Ein Meßstellenumschalter 70 weist Eingänge 71, 72, 73 auf, die je mit einem photoelektrischen Empfänger verbunden sind. Auf den nicht dargestellten photoelektrischen Empfänger wird ein Oberflächenbereich mittels einer Optik unter Zwischenschaltung von Filtern und dichroitischen Spiegeln abgebildet. An den Eingängen 71, 72, 73 stehen daher jeweils Farbanteilsignale an, die beispielsweise den drei Farbanteilen Rot, Grün und Blau entsprechen. Die Eingänge 71, 72, 73 werden nacheinander auf einen Ausgang 74 durchgeschaltet, an den ein Analog-Digital-Wandler 75 angeschlossen ist, dessen Ausgang mit einem Mikroprozessor 76 verbunden ist. Der Mikroprozessor 76 steuert die Umschaltung der Eingänge 71, 72, 73 und die Dateneingabe über den Analog-Digital-Wandler 75.

Der Mikroprozessor 76 ist weiterhin mit einem Betriebsartenumschalter 77 verbunden, mit dem Grenzwerte und die Meß- beziehungsweise Testbetriebsart eingestellt werden. Über einen weiteren, an den Mikroprozessor 76 angeschlossenen Umschalter 78 werden Meßbereiche ausgewählt, die von den jeweiligen Abtastbedingungen am Einsatzort abhängen.

Der Mikroprozessor 76 hat Digitalausgänge 79, an die ein nicht näher dargestelltes Gerät angeschlossen ist, mit dem beispielsweise mechanische Teile zur Handhabung derjenigen Gegenstände beeinflußt werden, deren Farbe festgestellt wird. Mit dem Mikroprozessor 76 steht ferner ein Digitalanzeigegerät 80 in Verbindung. An den Mikroprozessor 76 ist ein nichtflüchtiger Speicher 81 angeschlossen, in dem sich ein Steuerprogramm befindet.

Nach Maßgabe dieses Steuerprogramms werden die Farbanteilsignale nacheinander über den Meßstellenschalter 70 dem D/A-Wandler 75 zugeführt, der entsprechende digitale Werte erzeugt, die im Mikroprozessor 76 in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff abgespeichert werden. Die digitalen Werte der Farbanteilsignale werden im Mikroprozessor 76 aufsummiert und mit einem Sollwert verglichen. Der Vergleich liefert die Differenz zwischen der Summe der Farbanteilsignale und dem Sollwert. In Abhängigkeit von der Größe der Regelabweichung werden die gemessenen Werte der Farbanteilsignale jeweils mit einem Faktor multipliziert. Anschließend wird die Summe der mit dem Faktor multiplizierten Werte gebildet und wiederum mit dem Sollwert verglichen. Wenn die Differenz Null oder nahezu Null ist, werden die multiplizierten Werte je mit einem weiteren Sollwert verglichen, der nur dem jeweiligen Farbanteil zugeordnet ist. Bei Übereinstimmung wird angezeigt, daß die abgetastete Oberfläche der durch die drei Sollwerte der Farbanteile vorgegebenen Farbe entspricht.

Zur Erzeugung eines Lichtbündels, mit dem nebeneinander angeordnete Gegenstände, die zugleich weitertransportiert werden und gegebenenfalls kleine Abmessungen aufweisen, mit großer Geschwindigkeit abgetastet werden können, dienen die in Fig. 5 und 6 dargestellten Vorrichtungen.

Ein von einem ersten Laser 82 erzeugtes Lichtbündel wird auf einen halbdurchlässigen oder dichroitischen Spiegel 83 gerichtet, der gegenüber der Achse des Lichtbündels eine Neigung von 45° hat. Bei dem Laser 82 handelt es sich zum Beispiel um einen Helium-Neon-Laser, der rotes Licht aussendet. Auf den halbdurchlässigen beziehungsweise dichroitischen Spiegel 83 ist ferner das Lichtbündel eines zweiten Lasers 84 ausgerichtet. Dieses Lichtbündel trifft auf den Spiegel 83 ebenfalls unter einem Winkel von 45° auf. Der am Spiegel 83 reflektierte Teil des vom Laser 84 ausgesandten Lichtbündels vereinigt sich mit dem vom Spiegel 83 durchgelassenen Teil des vom Laser 82 ausgesandten Lichtbündels zu einem Lichtbündel 85, das auf einen zweiten halbdurchlässigen oder dichroitischen Spiegel 86 unter einem Winkel von 45° gerichtet ist. Auf den zweiten Spiegel 86 ist weiterhin ein Lichtbündel eines dritten Lasers 87 unter einem Winkel von 45° gerichtet. Bei den Lasern 84 und 87 kann es sich um Argon-Laser jeweils für grünes und blaues Licht handeln.

Der vom Spiegel 86 reflektierte Teil des vom Laser 87 erzeugten Lichtbündels vereinigt sich mit dem vom Spiegel 86 durchgelassenen Teil des Lichtbündels 86 zu einem Lichtbündel 88, das auf ein Spiegelrad 89 gerichtet ist. Das Spiegelrad 89 weist an seinem Umfang Spiegel auf, die in Form eines Vielecks, zum Beispiel eines Sechs- oder Achtecks, angeordnet sind. Die Achse des Lichtbündels 88 ist gegen die Drehachse 90 des Spiegelrads 89 um eine gewisse Strecke versetzt. Während der Drehung des Spiegelrads 89 wird das Lichtbündel 88 in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Spiegelrads in verschiedene Richtungen reflektiert. Das reflektierte Lichtbündel bewegt sich dabei je nach der Drehrichtung zwischen den Endlagen 91, 91′ von rechts nach links oder von links nach rechts.

Die Ebene, in der sich das vom Drehspiegel 89 reflektierte Lichtbündel periodisch bewegt, verläuft senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Transportbands 1, auf dem sich Gegenstände 2 bis 5 in einer Reihe nebeneinander befinden. Bei den Gegenständen 2 bis 5 handelt es sich zum Beispiel um Glasscherben aus verschieden gefärbten Gläsern. Diese Glasscherben, die zum Beispiel bei der Altglasverwertung auf ihre Farbe hin untersucht werden müssen, um sie in Abhängigkeit von ihrer Farbe weiterzuverarbeiten, liegen auf dem Transportband 1 quer zur Bewegungsrichtung nebeneinander. Auf dem Transportband 1 befinden sich noch zahlreiche weitere Glasscherben. Die Transportgeschwindigkeit ist auf die Drehzahl des Drehspiegels 89 so abgestimmt, daß die Glasscherben bis zu einer bestimmten Mindestgröße von dem Lichtbündel erfaßt werden, das vom Drehspiegel 89 reflektiert wird. An der Stelle der Ebene, in der sich das vom Drehspiegel 89 reflektierte Lichtbündel bewegt, ist ein Spalt 92 im Transportsystem vorhanden. Der Spalt 92 ist in Fig. 7 näher dargestellt. Der Spalt 92 kann vorzugsweise mittels zweier Transportbänder 1, 93 realisiert sein, deren Stirnenden sich in kurzem Abstand gegenüberstehen.

Befindet sich der Drehspiegel, wie in Fig. 5 dargestellt, oberhalb des Transportbands 1, dann ist unterhalb des Spalts 92 ein Lichtleitstab 94 in der Ebene des vom Drehspiegel 89 reflektierten Lichtbündels angeordnet. Der Lichtleitstab 94, ein Stab aus lichtdurchlässigem Material, verläuft parallel zu den Transportbändern 1, 93. Der Lichtleitstab 94 lenkt die einfallenden Strahlen in Richtung seiner einen Stirnseite 95 um. Die andere, nicht näher bezeichnete Stirnseite des Lichtleitstabs 94 weist einen Spiegel 69 auf. Vor der Stirnseite 95 ist ein Meßkopf 6 angeordnet. Der Lichtleitstab 94 wird an einer sehr schmalen Mantellinie, an der das Licht eintritt, aufgerauht. Das Licht wird deshalb stark gestreut, insbesondere in Richtung der Totalreflexion, so daß das Licht zu den Stirnseiten gelangt.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Anordnung wird das vom Drehspiegel 89 reflektierte Lichtbündel auf einen Parabolspiegel 96 gerichtet. Die reflektierende Fläche des Drehspiegels 89 ist dabei im Brennpunkt des Parabolspiegels 96 angeordnet. Der Parabolspiegel 96 lenkt die Laserlichtstrahlen in ungefähr zueinander parallele Bahnen um. Das vom Parabolspiegel 96 reflektierte Licht trifft daher senkrecht auf die Gegenstände 2 bis 5 auf. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Lichtausbeute an der Stirnseite 95 des Lichtleitstabs 94 von der Winkelstellung des Drehspiegels 89 unabhängiger ist als bei der Anordnung gemäß Fig. 5.

Die Ebene, in der sich der vom Drehspiegel 89 beziehungsweise vom Parabolspiegel 96 auf die Gegenstände 2 bis 5 gerichtete Laserlichtstrahl bewegt, ist zweckmäßigerweise gegen die Vertikale geneigt. Es ist auch möglich, die Transportbänder 1, 93 schräg zur Horizontalen anzuordnen. Dann kann der auf die Gegenstände 2 bis 5 gerichtete Strahl senkrecht zur Transportfläche verlaufen. Diese Maßnahme soll verhindern, daß Gegenstände, die kleiner als der Spalt 92 sind, beim Herabfallen auf den Lichtleitstab 94 auftreffen und diesen zum Beispiel abdecken.

Im allgemeinen kommen bei Altglas die Farben Braun, Weiß und Grün vor. Die Farben der Glasscherben lassen sich daher durch Vergleich des blauen Anteils des empfangenen Lichts mit dem roten Anteil und des roten Anteils mit dem grünen Anteil feststellen. Die Wellenlängen der blauen, roten und grünen Anteile liegen jeweils zwischen 350 bis 450, 600 bis 700 und 520 bis 570 µm. Die blauen, roten und grünen Anteile des durch Transmission eines Gegenstandes 2 bis 5 erhaltenen Lichts stehen an den Ausgängen der photoelektrischen Empfänger 20, 22, 25 zur Verfügung. Die blauen und roten Anteile werden in einem Differenzverstärker 97 (Fig. 8) verglichen. Die roten und grünen Anteile werden in einem zweiten Differenzverstärker 98 verglichen. Überschreitet der blaue Anteil den roten Anteil, dann hat das Glas die Farbe Braun. Liegt der blaue Anteil unter dem roten Anteil, dann hat das Glas für den Fall die Farbe Weiß, das der rote Anteil größer als der grüne Anteil ist. Ist jedoch der blaue Anteil kleiner als der rote Anteil und dieser wiederum kleiner als der grüne Anteil, dann hat das Glas die Farbe Grün.

Die Lage des Lichtstrahls quer zur Transportrichtung kann durch Impulse ermittelt werden, die von einem Zeitgeber erzeugt werden, der in jeder Abtastperiode angestoßen wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Impulsgeber mit dem Spiegelrad 89 zu koppeln und dessen Impulse je Umdrehung zu zählen.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Identifizierung der Farbe eines Gegenstandes, der Licht remittiert oder transmittiert, das einer Photodetektoranordnung zugeführt wird, wobei in dem Strahlengang des der Photodetektoranordnung zugeführten Lichts zwei dichroitische Spiegel angeordnet sind, von denen ein erster einen Farbanteil gegen einen ersten photoelektrischen Empfänger reflektiert und Licht zu einem zweiten dichroitischen Spiegel durchläßt, der einen Farbanteil zu einem zweiten photoelektrischen Empfänger reflektiert und einen weiteren Farbanteil zu einem dritten photoelektrischen Empfänger durchläßt und wobei aus den von den drei photoelektrischen Empfängern ausgegebenen Farbanteilsignalen die Farbe des Gegenstandes bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beleuchtung und/oder Durchleuchtung des Gegenstands (2, 3, 4, 5) drei Laser (82, 84, 87) vorgesehen sind, die jeweils Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Farbanteilen erzeugen, die über im Strahlengang angeordnete dichroitische oder halbdurchlässige Spiegel (83, 86) zu einem Strahl (88) vereinigt werden, der auf den Gegenstand (2, 3, 4, 5) gerichtet ist, daß den photoelektrischen Empfängern (20, 22, 25) eine Schaltungsanordnung nachgeordnet ist, welche aus den Farbanteilsignalen der photoelektrischen Empfänger (20, 22, 25) ein Summensignal bildet, und daß ein Regelkreis vorgesehen ist, welcher einen Vergleich des als Istwert wirkenden Summensignals mit einem einstellbaren Sollwert durchführt und welcher aufgrund einer bei Beleuchtungsschwankungen auftretenden Regelabweichung die Größe aller drei Farbanteilsignale in gleichem Maße derart verändert, daß das Summensignal auf den Sollwert zurückgeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den photoelektrischen Empfängern (20, 22, 25) jeweils Verstärker (19, 23, 24) mit steuerbaren Verstärkungsfaktoren nachgeschaltet sind, daß die Ausgangssignale der Verstärker (19, 23, 24) einerseits Auswerteschaltungen (27, 28, 29) zuführbar sind und andererseits unter Summierung als Istwert der Regelgröße mit einem vorgegebenen Sollwert vergleichbar sind, und daß das Regelabweichungssignal an die Steuereingänge der Verstärker (19, 23, 24) für die Einstellung des Verstärkungsgrads gelegt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der photoelektrischen Empfänger (20, 22, 25) jeweils mit Eingängen von Analogmultiplizierern (30, 31, 32) verbunden sind, deren Ausgänge (33, 34, 35) über Summierwiderstände (36, 37, 38) an einen Eingang eines Differenzverstärkers (39) angeschlossen sind, dessen zweiter Eingang von einer Referenzspannung beaufschlagt ist und dessen Ausgang an die zweiten Eingänge der Analogmultiplizierer (30, 31, 32) angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (41, 44, 47) vorgesehen ist, die das Regelabweichungssignal nach Verstärkung auf einen Maximalwert überwacht und bei dessen Überschreitung eine Meldung erzeugt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der photoelektrischen Empfänger (20, 22, 25) an multiplizierende Digital-Analog-Umsetzer (51, 52, 53) angeschlossen sind, deren Ausgänge über Summierwiderstände (60, 61, 62, 63) mit einer Referenzspannungsquelle (64) verbunden sind, und daß die gemeinsame Verbindungsstelle der Summierwiderstände mit einem Differenzverstärker (65) verbunden ist, dem der Steuereingang eines von Zählimpulsen beaufschlagten Vor-Rückwärts-Zählers (54) nachgeschaltet ist, dessen Ausgang an die Steuereingänge der multiplizierenden Digital-Analog-Umsetzer (51, 52, 53) gelegt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein vierter Digital-Analog-Umsetzer (55) vorgesehen ist, dessen digitaler Eingang an den Ausgang des Vor-Rückwärts- Zählers (54) gelegt ist, während der Ausgang über einen Spannungsfolger (59) mit einer Meldeeinrichtung verbunden ist, die ein Überschreiten der Kapazität der Digital-Analog-Umsetzer (51, 52, 53) anzeigt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrischen Empfänger über einen Meßstellenumschalter (70) mit einem Analog-Digital-Wandler (75) verbunden sind, der an einen Mikroprozessor (76) angeschlossen ist, dem eine Anzeigeeinheit (80) nachgeschaltet ist und der den Meßstellenumschalter (70) steuert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen eines ersten und eines zweiten Lasers (82, 84) jeweils unter 45° auf den gleichen gegen die Strahlenachsen geneigten dichroitischen oder halbdurchlässigen Spiegel (83) gerichtet sind, daß die vom dichroitischen oder halbdurchlässigen Spiegel durchgelassenen beziehungsweise reflektierten Strahlen auf einen zweiten, unter 45° gegen die Achse der Strahlen geneigten dichroitischen oder halbdurchlässigen Spiegel (86) gerichtet sind, auf den zugleich die Strahlen eines dritten Lasers (87) unter einem Winkel von 45° gerichtet sind, und daß die vom zweiten dichroitischen Spiegel (86) durchgelassenen beziehungsweise reflektierten Strahlen gegebenenfalls über eine Optik (89, 96) auf den Gegenstand (2, 3, 4, 5) gerichtet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vom zweiten dichroitischen Spiegel (86) durchgelassenen beziehungsweise reflektierten Strahlen auf einen Drehspiegel (89) gerichtet sind und daß der Gegenstand (2, 3, 4, 5) in einer Ebene im Strahlengang des Drehspiegels an diesem vorbeibewegbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Drehspiegel (89) reflektierten Strahlen gegen einen Parabolspiegel (96) gerichtet sind, dessen reflektierte Strahlen auf den in der Ebene bewegbaren Gegenstand (2, 3, 4, 5) gerichtet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (2, 3, 4, 5) lichtdurchlässig ist und daß neben der dem Drehspiegel (89) abgewandten Seite des Gegenstands ein Lichtleitstab (94) angeordnet ist, vor dessen mindestens einer Stirnseite (95) die Photodetektoranordnung angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene, in der der vom Drehspiegel (89) und vom Parabolspiegel (96) reflektierte Lichtstrahl bewegt wird, schräg gegenüber der Vertikalen durch einen Spalt (92) zwischen zwei Transportbändern (1, 93) verläuft, auf denen der lichtdurchlässige Gegenstand (2, 3, 4, 5) transportierbar ist und daß neben dem Spalt (92) in der Ebene des Lichtstrahls der Lichtleitstab (94) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß je Umdrehung des Drehspiegels (89) Impulse eines Taktgebers zur Festlegung der Abtastlage des Lichtstrahls quer zur Transportrichtung des Gegenstandes (2, 3, 4, 5) aufsummierbar sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der photoelektrischen Empfänger (20, 22, 25) einerseits für die blauen und roten Farbanteile und andererseits für die roten und grünen Farbanteile jeweils einem Vergleicher (97, 98) zuführbar sind und daß bei einem blauen Farbanteil, der größer als der rote ist, eine Meldung für einen braunen Gegenstand und im umgekehrten Fall, wenn zugleich der grüne Farbanteil kleiner als der rote Farbanteil ist, eine Meldung für einen weißen Gegenstand und für alle anderen Fälle eine Meldung für einen grünen Gegenstand erzeugt wird.