(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕分けるべき個々の製品の流れを設ける工程であって、
当該個々の製品は、色、偏光、蛍光度、表面質感、半透明度からなる一群の中から選択される多数の特性を備え、当該多数の特性は、反射スペクトルまた透過スペクトルである電磁放射によって検出可能である、仕分けるべき個々の製品の流れを設ける工程と、
前記個々の製品の流れを検査ステーションを通って移動させる工程であって、
非担持で前記検査ステーションを通過して下方に向かうよう前記製品の流れを解放する工程を含む、前記個々の製品の流れを検査ステーションを通って移動させる工程と、
駆動されると装置信号を生成する複数の検出装置であって、複数の検出装置を、前記個々の製品の多数の特性を識別するために、前記検査ステーション内に設置、及び前記複数の検出装置を前記非担持の製品の流れの対向する両側に配置する工程であって、
前記検査ステーションに複数の検出装置を設ける工程がさらに、駆動されている前記各検出装置の動作強化のためにリアルタイムで前記各検出装置を駆動する工程を含み、前記検査ステーション内の前記複数の検出装置により装置信号を生成する工程がさらに、前記検出装置が駆動された後に、前記検査ステーションを通過中の前記個々の製品が有する多数の前記各特性の勾配を識別する工程を含む、複数の検出装置を設置、及び配置する工程と、
前記各検出装置を所定の順序でリアルタイムに選択的に駆動することで、前記検出装置間での干渉を防ぐ制御部を設ける工程と、
前記各検出装置が生成した前記装置信号を前記制御部に送信する工程と、
前記各検出装置により生成された前記装置信号を用いて、前記制御部により、前記検査ステーションを通過中の前記個々の製品の、前記各検出装置により検出される多数の特性から形成される複数の特徴を備える、リアルタイムのマルチアスペクト表示を形成する工程と、
前記制御部により形成された前記マルチアスペクト表示に少なくとも部分的に基づいて、前記個々の製品が前記検査ステーションを通過する際にリアルタイムで前記個々の製品を仕分ける工程と、
を備える仕分け方法。
【請求項２】
前記検査ステーションに複数の検出装置を設ける工程はさらに、前記検出装置の前記各装置信号を選択的に融合し、前記検査ステーションを通過中の前記個々の製品上に識別される多数の特性のコントラストを高める工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の検出装置を設ける工程はさらに、駆動されると、前記検査ステーションを通過中の前記個々の製品に向けて照射され、前記個々の製品から反射および／またはこれらに透過される電磁放射を発する、選択的に駆動可能な複数の照射装置を設ける工程と、
前記検査ステーションを通過中の前記個々の製品から発せられる前記電磁放射を受光するよう配向された、選択的に動作可能な複数の画像記録装置を設ける工程と、
前記制御部を、前記選択的に駆動可能な照射装置と、前記選択的に動作可能な画像記録装置のそれぞれに、制御可能に結合する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記選択的に動作可能な画像記録装置は、検査ステーションに対して同一のおよび／または補完的な視点配向で個々に選択的に配された、レーザスキャナ、ラインスキャナおよびカメラとからなる一群の中から選択されて、前記制御部に装置信号を提供し、これにより、前記制御部は、検査ステーションを通過中の前記個々の製品の特徴識別度を高めたマルチアスペクト表示を生成することができる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記選択的に駆動可能な照射装置は、可視、不可視、平行、非平行、集光、非集光、パルス駆動、非パルス駆動、位相同期、位相非同期、偏光、非偏光の電磁放射からなる一群から選択される電磁放射を発光するものである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
画像前処理器を設け、前記制御部に電気的に結合する工程をさらに備え、
前記各検出装置が生成した前記装置信号を前記制御部に送信する工程の前に、前記装置信号を前記画像前処理器に送信する工程を含み、前記装置信号を前記画像前処理器に送信する工程はさらに、前記各検出装置から受信した装置信号を、デジタル画像のサブピクセルアラインメント、スケーリング、および補正することによって、前記装置信号を融合し関連づける工程を含む請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は仕分け方法および装置に関し、より詳しくは、色、偏光、蛍光度、質感、半透明度に関する情報や、物体の識別や、特徴および欠陥を検出するために、物体の画像を表すのに用いることができる、特徴空間の数多くの局面や特性からなるその他の情報を含む、８またはそれ以上もの同時データチャネルを含む、マルチモーダル、マルチスペクトル画像を生成する、製品流を仕分ける方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラインスキャンカメラを含むカメラの画像は一般に、レーザスキャナまたはＬＩＤＡＲおよび／または、奥行きと距離の把握や動く物体などの追跡に用いられる３Ｄ観察用の距離画像撮影と組み合わされることが古くから知られている。これらの装置は、仕分けるべき製品の流れの中の物体または製品の適合・不適合を識別するために、様々な設計の仕分け装置において採用され、これにより仕分け装置は、望ましくない物体を除去し、食品加工業者などにとって有用度が高い均一な製品流を生み出すことができる。物体をリアルタイムで有効に撮像する能力を向上しようとするこれまでの試みには限界があった。本願の明細書中で用いる場合の「リアルタイム」という用語は、言及中の処理が行われる時間内に、その処理とほぼ同速度で起きる処理を指す。本願において「リアルタイム」とは数マイクロ秒〜数ミリ秒を含む。このような試みに関連する主な難点の一つとして、これまで、特定の検出器、センサなどを採用し、個々に、および互いに組み合わせて駆動した場合、モードが異なるが光学スペクトルが似ている信号の絶縁不足、光入射角度ごとの反応度や画角における望ましくない変化、使用中のセンサの感度または有効ダイナミックレンジの著しい低下や、これらに限らず他にも多くの望ましくない影響や制限がある。したがって、仕分け中の物体に関する情報を提供するために多くのセンサや質問手段を用いる場合、これらを同時に駆動すると互いに有害に干渉することが多く、このために、製品または物体が適合品であるのか、または不適合であり製品流から除外する必要があるのかを分別するのに役立つはずの、物体の特徴または特性を識別する能力が制限されてしまう。
【０００３】
これまでに用いられてきた様々な従来の装置や方法論は、様々な達成度で効果をあげているものの、食品加工業など各種産業においては、さらに高品質な製品を製造し、または、製品を異なるグレードに仕分け、様々な後続の市場に提供するために、流れの中で走行する製品または物体を区別するより高度な手段が求められてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願の要旨は、これまでの様々な従来技術内容や慣用例に関連する欠点を回避する仕分け方法および装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１局面は、多数の特性を有する仕分けるべき個々の製品の流れを設ける工程と、個々の製品の流れを検査ステーションを通って移動させる工程と、駆動されると装置信号を生成する複数の検出装置であって、少なくともそのうちのいくつかは、同時に駆動されるとその他の駆動されている検出装置の動作と干渉する、複数の検出装置を、個々の製品の多数の特性を識別するために、検査ステーション内に設ける工程と、各検出装置を所定の順序でリアルタイムに選択的に駆動し、選択的に駆動された検出装置の動作における干渉を防ぐ制御部を設ける工程と、各検出装置が生成した装置信号を制御部に送信する工程と、検出装置により生成された各装置信号を用いて、制御部により、検査ステーションを通過中の個々の製品の、各検出装置により検出される特性からなる複数の特徴を備える、リアルタイムのマルチアスペクト表示を形成する工程と、制御部により形成されたマルチアスペクト表示に少なくとも部分的に基づいて、個々の製品が検査ステーションを通過する際にリアルタイムで個々の製品を仕分ける工程と、を備える仕分け方法に関する。
【０００６】
本発明のさらに別の局面は、仕分けるべき個々の製品の供給源と、個々の製品を所定の走行路に沿って、かつ検査ステーション内に移動させるコンベヤと、検査ステーションに対して間隔をあけた異なる角度配向で配置され、駆動されると、検査ステーションを通過中の各製品に向けて照射され、製品から反射および／または製品に透過される電磁放射を個々に発する、選択的に駆動可能な複数の照射装置と、検査ステーションに対して間隔をあけた異なる角度配向で配置され、作動されると、検査ステーションを通過中の個々の製品から反射および／またはこれらに透過される電磁放射を記録し、記録された電磁放射の画像を形成し、それぞれが画像信号を形成する、選択的に動作可能な複数の画像記録装置と、複数の照明装置および画像記録装置のそれぞれに対しこれらを制御するよう結合された制御部であって、各画像記録装置の画像信号が制御部に送信され、制御部が、所定順序で個々の照明装置および画像記録装置を選択的に駆動して複数の画像信号を生成してこれを受信し、画像信号をリアルタイムで融合して、複数の測定された特性と、測定された特性の勾配とを有するマルチアスペクト画像とし、形成されたマルチアスペクト画像によって、制御部が、検査ステーション内の所定の特徴を有する個々の製品を識別することができる、制御部と、制御部に結合され、制御部に駆動されると、マルチアスペクト画像から制御部により識別される特徴を有する個々の製品を検査ステーションから除去する製品排出部と、を備える仕分け装置に関する。
【０００７】
本発明のさらに別の局面は、仕分ける製品の供給源を設ける工程と、製品の供給源を走行路に沿って、かつ下流の検査ステーションを通って移動させるコンベヤを設ける工程と、製品流の第１側に位置し、駆動されると、検査ステーションを通過中の製品流に光を照射する、選択的に駆動可能な第１照明装置を設ける工程と、第１照明装置と動作可能に関連づけられ、製品流の第１側に位置し、駆動されると、検査ステーションを通過しつつ光を照射されている製品流の画像を記録する、選択的に動作可能な第１画像記録装置を設ける工程と、製品流の第１側に位置し、駆動されると、検査ステーションを通過中の製品流を横切る進行路に沿って走査される細い光線を発する、選択的に駆動可能な第２照明装置を設ける工程と、第２照明装置と動作可能に関連づけられ、製品流の第１側に位置し、駆動されると、選択的に駆動可能な第２照明装置が発光する細い光線が照射されている製品流の画像を記録する、選択的に動作可能な第２画像記録装置を設ける工程と、任意で、製品流の第２側に位置し、駆動されると、検査ステーションを通過中の製品流に光を照射する、選択的に駆動可能な第３照明装置を設ける工程と、第２照明装置と動作可能に関連づけられ、製品流の第２側に位置し、駆動されると、検査ステーションを通過しつつ光を照射されている製品流の画像を記録する、選択的に動作可能な第３画像記録装置を設ける工程と、任意で、製品流の第２側に位置し、駆動されると、検査ステーションを通過中の製品流を横切る進行路に沿って走査される細い光線を発する、選択的に駆動可能な第４照明装置を設ける工程と、第４照明装置と動作可能に関連づけられ、製品流の第２側に位置し、駆動されると、選択的に駆動可能な第２照明装置が発光する細い光線が照射されている製品流の画像を記録する、選択的に動作可能な第４画像記録装置を設け、第１、第２、第３、第４画像記録装置により、第１、第２、および任意で第３、第４画像記録装置が生成する画像からなるマルチモーダル多次元画像を生成する工程と、制御部を設け、制御部を、第１、第２、および任意で第３、第４照明装置および画像記録装置それぞれに対しこれらを制御するよう電気的に結合し、制御部は、第１、第２、第３、第４照明装置それぞれおよび関連の画像記録装置を所定パターンで個々に順次駆動し動作させるよう動作可能であり、これにより１つの照明装置のみ、または所定の組合せの照明装置、および関連の画像記録装置が、所定期間中に駆動または動作可能とされ、制御部がさらに、検査ステーションを通過する製品流を表す、第１、第２、および任意で第３、第４画像記録装置それぞれが生成する各画像信号を受信し、制御部が第１、第２、および任意で第３、第４画像記録装置の各画像信号を分析し、製品流に沿って移動する不適合製品を識別し、製品排出信号を生成する工程と、検査ステーション下流に位置し、製品排出信号を受信して、製品流に沿って移動する不適合製品を除去するよう動作可能な製品排出部を設ける工程と、を備える仕分け方法に関する。
【０００８】
本発明のさらに別の局面は、仕分ける製品の供給源を設ける工程と、製品源を所定の走行路に沿って搬送し、製品源を、非担持で重力に影響される自由落下軌跡上を移動する製品流中に解放する工程と、製品流の軌跡に沿って位置する検査ステーションを設ける工程と、選択的に駆動可能な第１照明装置を設け、第１照明装置を製品流および検査ステーションそれぞれの第１側に配置する工程と、選択的に動作可能な第１画像記録装置を設け、第１照明装置に隣接して第１画像記録装置を配置する工程と、第１の所定期間、ほぼ同時に、第１照明装置を駆動し第１画像記録装置を動作させて、検査ステーションを通過中の製品流に光を照射し、第１画像記録装置により、光を照射されている製品流の画像信号を生成する工程と、選択的に駆動可能な第２照明装置を設け、第２照明装置を製品流の第１側であって第１照明装置に対し間隔をあけて配置する工程と、選択的に動作可能な第２画像記録装置を設け、第２照明装置に隣接して第２画像記録装置を配置する工程と、第２照明装置を駆動して、検査ステーションを移動中の製品流を横断する進行路に沿って走査される細い光線を生成し、これとほぼ同時に、第２画像記録装置を、第１所定期間に後続する第２所定期間、動作可能とし、第２照明装置が、検査ステーションを通過中の製品流に細い光線を照射し、第２画像記録装置が、光を照射されている製品流の画像信号を生成する工程と、任意で、製品流の第２側に位置し、駆動されると、検査ステーションを通過中の製品流に光を照射する、選択的に駆動可能な第３照明装置を設ける工程と、任意で、選択的に動作可能な第３画像記録装置を設け、第３照明装置に隣接して第３画像記録装置を配置する工程と、第１および第２所定期間に後続する第３の所定期間、同時に第３照明装置を駆動し第３画像記録装置を動作させて、検査ステーションを通過中の製品流に光を照射し、同時に、第３画像記録装置により、光を照射されている製品流の画像信号を形成する工程と、任意で、選択的に動作可能な第４画像記録装置を設け、第４照明装置に隣接して第４画像記録装置を配置する工程と、第４照明装置を駆動して、検査ステーションを移動中の製品流を横断する進行路に沿って走査される細い光線を生成し、これとほぼ同時に、第４画像記録装置を、第２所定期間に後続する第４所定期間、動作可能とし、第４照明装置が、検査ステーションを通過中の製品流に細い光線を照射し、第４画像記録装置が、光を照射されている製品流の画像信号を生成する工程と、制御部を設け、制御部を、第１、第２、および任意で第３、第４照明装置および画像記録装置それぞれに対してこれらを制御するよう結合する工程と、画像前処理器を設けて制御部に電気的に結合する工程と、第１、第２、任意で第３、第４画像記録装置により形成される画像信号を画像前処理器に供給する工程と、前処理器が受信する画像信号を処理し、画像信号を制御部に供給して、検査ステーションを通過中の製品流中の欠陥製品を識別し、欠陥製品が識別されたときは制御部が製品排出信号を生成する工程と、検査ステーション下流で、製品流の軌跡に沿って配置される製品排出部を設け、制御部が製品排出信号を製品排出部に供給して、識別された欠陥製品を製品流から除去させる工程と、を備える製品仕分け方法に関する。
【０００９】
本発明のこれらの、およびその他の特徴を、以下で詳述する。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態を、以下の添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】ミラーに対し間隔をおいて配置されたカメラのごく簡単な側面図。
【図１Ｂ】レーザスキャナと二色光混色光学素子のごく簡単な略図。
【図１Ｃ】可視または不可視の電磁放射光線を発する照明装置のごく簡単な略図であって、検出器の焦平面を照明装置に対し間隔をおいて、発光光線に沿って模式的に示す。
【図１Ｄ】以下の図面に示すように、電磁放射を発しない受動的なもの、または、可視または不可視の電磁放射を発光可能な能動的なもののいずれでもよい背景要素の、ごく簡単な図。
【図１Ｅ】本発明の第１形態のごく簡単な略図。
【図１Ｅ１】本発明の第１形態の動作を示す、ごく簡単な模式図。
【図２】本発明の第２形態の、ごく簡単な側面図。
【図２Ａ】動作中の本発明の第２形態を示す、ごく簡単な模式図。
【図２Ｂ】本発明の第２形態の第２動作モードを示す、ごく簡単な模式図。
【図３】本発明の第３形態を示す、ごく簡単な模式図。
【図３Ａ】図３に示す本発明の第３形態の動作を示す、ごく簡単な模式図。
【図３Ｂ】図３に示す本発明の第２動作モード中の動作を示す、ごく簡単な模式図。
【図４】本発明のさらに別の形態の、ごく簡単な側面図。
【図４Ａ】図４に示す本発明の動作を示す、ごく簡単な模式図。
【図５】本発明のさらに別の形態の、ごく簡単な側面図。
【図５Ａ】図５に示す本発明の形態の動作を示す、ごく簡単な模式図。
【図６】本発明のさらに別の形態の、ごく簡単な側面図。
【図６Ａ】図６に示す本発明の動作を示す、ごく簡単な模式図。
【図７】本発明のさらに別の形態の、ごく簡単な側面図。
【図７Ａ】図７に示す本発明の動作を示す、ごく簡単な模式図。
【図８】本発明のさらに別の形態の、ごく簡単な側面図。
【図８Ａ】動作中の図８に示す本発明を示す、ごく簡単な模式図。
【図９】以下に述べる方法論を実施する本発明の主要な部品およびこれら部品の動作関係を示す、ごく簡単な略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書中で先に述べたように、カメラ撮影およびレーザスキャンの既知の利点や相対的長所、および、製品を調べるこれらの具体的形態を製品仕分け用途に用いるといかに補完的であるかは、よく知られている。高速画像データ取得と、充分に強力な計算および／または画像処理能力とを組み合わせ、リアルタイムで、すなわち、数マイクロ秒〜数ミリ秒の反応時間で、複数のデータストリームを融合し、製品流中を走行中の物体の有用な画像を生成することは、いまや実行可能である。しかしながら、本願で先に述べたように、異なる動作モードで多様な設計の検出器または質問器が用いられる場合、多くの問題が存在する。よく知られているように、これらの動作モードは、情報がある程度失われたり有害な信号干渉が起きることなく普通に、または自然に互換可能ではないことが多い。さらに、光学用途では、空間的またはスペクトル的に信号を分離する従来の手段では、検出器同士の信号が有害に干渉し合わないよう絶縁するには不十分であることが多い。したがって、本願は、検査が必要な物体の、マルチモード多次元画像の特徴を制御、取得する新しい方法を開示するものである。上述のように、近接または相対的に同時に動作するカメラおよびレーザスキャナ間ではしばしば有害な干渉が起きることがよく知られている。
【００１３】
当業者であれば分かるように、融通性があり、および／または安価な高次の多次元検出器または質問器のチャネル融合には、スペクトル分離は実用的ではない。これは、二色では高コストとなることと、所望のカメラとレーザスキャナのチャネルのスペクトル近接に対する関連の入射角感度および画角感度に拠るところが大きい。また、緊密に結合したマルチスペクトルの光学および光学電子部品の「累積公差」の管理にもさらなる問題がある。
【００１４】
製品流の検査に用いられる従来の検出および質問手段に関して本願で先に述べた問題に加え、従来の手段では、高速でバラ状態で走行する製品の動的空間的差異をリアルタイムで補正または補償することはできないことが知られている。したがって、時間的または空間的に分離することでカメラとレーザスキャンとを組み合わせる従来の手法では、リアルタイムでピクセルレベルのマルチモーダル画像データを利用または融合する世代を支えることはできない。
【００１５】
当業者であれば理解するように、反射、透過、吸収される電磁エネルギー間の関係や、それらと製品流中を移動する個々の製品との相互作用から、検査または仕分け中の製品の固有性や品質を判定するための、製品流中を移動する個々の物体を非破壊的に調べる様々な機会が得られる。また当業者であれば理解するように、反射電磁放射と透過電磁放射を同時に取得するには限界がある。特に、現在の条件では、反射率と透過率の積から電磁放射の反射率および透過率を個別に計測することはできないことが知られている。しかし、本発明はこのジレンマを解決し、電磁放射の反射率および透過率計測をほぼ同時にリアルタイムで行ない、仕分け上の決定基準となる入手可能なデータレベルを高めることができる。本発明の方法および装置は、後述するように、３つの手法を用いて検出器および質問器からの画像チャネルを形成および融合する有効な手段を提供する。これら手法は、スペクトル手法、空間的手法、時間的手法である。第１のスペクトル手法では、後述するように、本方法および装置は、電磁放射源を適切に選択し光学フィルタを用いることにより、（可視または不可視の）電磁放射の波長を割り当てるよう動作することができる。このスペクトル手法ではまた、レーザスキャナおよびカメラ照明のスペクトルを制御する。さらに、制御部を設け、以下で述べるように、使用するカメラ照明の相対色強度を調節するよう動作することができる。複数の検出器からの画像チャネルを形成および／または融合するスペクトル手法ではさらに、検出スペクトルを調整して、コントラスト特性と、後に組み合わせるためのデータ提供に利用可能な検出器チャネルの数を最適化する。
【００１６】
上述の空間的手法は、後述するように、スペクトル手法および時間的手法と組み合わせて、画像データを取得または融合するために、複数の検出器からの同時表示を提供する工程を有する方法論を含む。第２に、空間的手法は、互換性のない動作特性を有するセンサからの有害な干渉を低減するために複数の検出器および関連の検出領域を分離する工程を含む。さらに、空間的手法は、光照射野の均一性を最適化するために、また、後述するように装置内で用いることができる撮像光学素子の光収集を補償するために、照明強度を調節し、照明を具現化する工程を含む。
【００１７】
融合画像チャネルの形成に役立つ上述の時間的手法については、同期パターンまたは所定パターンでの複数画像の調整、および、これまでは不可能であった、異なる撮像モードをスペクトルの大幅な重複や有害な干渉から分離するための、データ取得期間の割り当ておよび段階づけを含む。時間的手法ではまた、異なる撮像モードをスペクトル重複や有害な干渉から分離するのに有効な、同期、位相調節、パルス駆動の（ストロボ）照明を行う。本発明は、異なる検出モードを含む検出源と、コントラスト生成から、得られる画像が特徴豊かなコントラストを含み赤緑青および類似の色空間に限られないようにして、リアルタイムの多次元画像を形成するよう動作することができる。また、本発明は、主に三次元の空間次元の表示に限られず、複数の情報源から得られる画像データを融合または統合して、検査中の物体を表す高次の多次元コントラスト特性を生成し、所望の特徴や画像内の物体の構成要素をよりよく識別して、物体流のより効果的な仕分けに利用することができる。本発明は以下で述べるように、ラインスキャンまたはレーザ検出器を備え、リアルタイムで画像データをストリーミングして、特徴豊かな物体のコントラストを有する複数のデータチャネルを関連づけまたは融合する。これは、仕分ける物体の流れ内を移動する個々の物体の三次元空間的または地形的画像を改良して形成するための基盤として、レーザ有りまたは無しで、二次元またはエリアアレイ画像を用いる従来の手法とは対照的である。
【００１８】
本発明の最も重要な点は、以下で述べるように、位相制御による検出器または質問器の分離と組み合わせて時間的同期を行うことである。これは選択的に、様々な組合せで行うことができる。本発明は、異なる検出器や質問器の出力を分離および融合するために、光学ビームスプリッタ、スペクトルフィルタ、ダイクロイックフィルタ、偏光素子などの一般的機器の使用を支持し認めながらも、一方で、互いに有害に干渉する可能性のある検出または質問側からの画像データを分離および／または選択的、建設的に融合する有効な手段を提供するものである。先に述べたように、ビームスプリッタ、ダイクロイックスペクトルフィルタ、および／または偏光素子を様々な方法で採用する従来の方法が存在する一方で、これらの機器や、個別または互いに組み合わせてこれら機器を使用する場合の関連の方法論には、モードが異なるが光学スペクトルが似ている信号の絶縁不足、光入射角度ごとの反応度や画角における望ましくない変化、および／または使用中のセンサの感度または有効ダイナミックレンジの著しい低下や、これらに限られない多くの望ましくない影響や制限がある。
【００１９】
本発明の装置および方法は、図１Ａ以下、概して符号１０で示す。図１Ａを参照すると、本発明の装置および方法１０は、従来設計のカメラ１１を備える。カメラは概して符号１２で示す光軸を有する。光軸は、反射電磁放射１３を受光する。可視または不可視の反射電磁放射１３を受光すると、カメラ１１は装置信号１４を生成し、これが次いで、以下で詳述する画像前処理器に提供される。図１Ａに示す構成では、ミラー１５が設けられ、カメラ１１の光軸１２に沿って電磁放射１３を案内または反射するのに用いられるため、カメラは収集した電磁放射を表す適切な装置信号を形成することができる。
【００２０】
図１Ｂを参照すると、本発明のいくつかの形態においては、本装置および方法１０は、概して符号２０で示す従来設計のレーザスキャナまたはラインスキャナを備える。レーザスキャナは概して符号２１で示す光軸を有する。さらに、本発明の一形態においては、従来設計の二色光混色光学素子２２が設けられ、以下で述べるように、反射電磁放射１３に作用して、カメラ１１の光軸１２に沿って案内される反射電磁放射１３を提供するよう動作することができる。
【００２１】
図１Ｃを参照すると、本装置および方法１０は、概して符号３０で示す多数の照明装置を備える。この簡略図において、各照明装置３０は、所定の時間間隔の間駆動されるとそれぞれ（平行または非平行の）電磁放射光線３１を発し、これが、検出器および／または質問器の概して符号３２で示す焦平面上のある位置に向けて案内される。ここで「検出器または質問器の焦平面３２上の位置」は、検査する物体の流れが通過する向きまたは位置を表す。焦平面は、以下で詳しく述べるように、検査ステーション３３内に位置している。図面に示すように、本装置および方法１０は背景を有し、図１Ｄでは概して、単に符号４０で示している。背景はよく知られている。背景はカメラ１１およびレーザスキャナ２０の光軸に沿って位置している。ここで設ける背景は、受動的、つまり、可視または不可視の電磁放射を発しないもの、または、能動的、つまり、採用されている仕分け用途次第で可視または不可視の電磁放射を発するよう選択的に駆動されるものの、いずれでもよい。
【００２２】
図１Ｅに、本発明の第１形態４１を示す。最も簡略化した形態では、本発明１０は、検査ステーション３３の一方側に配置されるカメラ１１とレーザスキャナ２０を備える。照明装置３０が設けられ、これらも検査ステーション３３の一方側に位置している。図示するように、背景４０は検査ステーション３３の反対側に位置している。照明装置３０が生成する光（電磁放射）は焦平面３２に向けて案内される。さらに、検査を必要とする物体は検査ステーション３３を通過し、物体からの反射電磁放射をカメラ１１が受光する。図１Ｅ１に、本発明の第１形態４１の模式図を示す。以下から分かるように、本方法論は、レーザスキャナ２０を作動させる前および後の、２つの別個の時間間隔中にカメラ１１を駆動する工程を含む。カメラとレーザスキャナ２０をこのように一時的に稼働することで、装置１１および２０が互いに有害に干渉し合うのを防止する。
【００２３】
図２は、以下で述べるように、製品流を調べるよう動作可能な本発明の第２形態５０を示す。製品流を検査、または調べるために通過させる、上で述べた検査ステーション３３は、焦平面３２から離間して対向する第１側５１と第２側５２を有するものとする。本発明の第２形態５０では、多数の照明装置５３が検査ステーション３３の対向する第１側５１と第２側５２に位置し、製品流が検査のために通過する焦平面３２に向かう電磁放射光線３１を生成するよう配向されている。図２に示す構成では、本発明１０の第２形態は、第１カメラ検出器５４と第２カメラ検出器５５とを備え、これらは検査ステーション３３の対向する第１側５１と第２側５２に位置している。図面を見て分かるように、本発明の同形態で用いられる各カメラ１１の光軸は焦平面３２に向いており、検査される物体はその焦平面を通過し、光軸はさらに背景４０へと延びている。図２Ａに、本発明の構成の第１動作モード６０を示す。同模式図で、図２に示す各カメラ５４、５５の一時駆動法を示している。上述の、符号２０で示すレーザスキャナと比較して、各カメラの駆動時間または露出時間を、信号振幅に対応して示している。図から分かるように、カメラの駆動または露出時間は、レーザスキャナ２０とのスキャンレートが一般的な１：１となるよう選択される。以下から分かるように、第１および第２カメラ（５４、５５）の露出時間は、レーザスキャナ２０が作動する動作期間と等しい。以下から分かるように、第１カメラの信号振幅は符号５４（Ａ）で示す。レーザスキャナ２０の信号振幅は符号２０（Ａ）で示し、第２カメラ５５の信号振幅は符号５５（Ａ）で示す。図２に戻ると、本発明の同形態での第２動作モードとして、図２に示すように、レーザスキャナ２０の期間および／または動作に対するカメラ５４、５５の駆動または露出の別の構成を設けている。ここでも、各カメラ５４、５５の露出時間は、記載のレーザスキャナ２０の動作期間と等しい。図２Ｂに示す構成では、以下から分かるように、第２動作モード７０において、レーザスキャナ２０を、位相遅延モードで駆動するが、動作モード７０では模式図に示す通り、スキャンレートは一般的な１：１となっている。
【００２４】
図３を参照すると、本発明の第３形態８０をごく簡略な図で示している。本発明の第３形態８０は、それぞれ符号８１Ａ、８１Ｂで示す第１カメラとレーザスキャナの組合せを備え、検査ステーション３３の第１側５１に配置されている。さらに、本発明の第３形態は、それぞれ８２Ａ、８２Ｂで示す第２カメラとレーザスキャナの組合せを備える。本発明の第３形態８０においても、複数の照明装置３０が設けられ、焦平面３２に向かう電磁放射光線３１を生成するよう選択的、電気的に駆動される。図３Ａを参照すると、図３に示す本発明の形態８０による第１動作モード９０を模式的に示している。以下から分かるように、記載の第１および第２カメラ８１（ａ）、８２（ａ）とレーザスキャナ８１（ｂ）、８２（ｂ）との組合せにより、スキャンレートは１：１となっている。ここでも、図３Ａから分かるように、各カメラ８１Ａおよび８２Ａの駆動または露出時間は、各レーザスキャナ８１Ｂ、８２Ｂの動作期間と等しい。第１カメラの信号振幅は符号８１Ａ（１）で示し、レーザスキャナ８１Ｂの信号振幅は符号８１Ｂ（１）で示す。さらに、第２カメラ８２Ａの信号振幅は符号８２Ａ（１）で示し、第２レーザスキャナの信号期間は符号８２Ｂ（１）で示す。別の動作モードを図３Ｂに符号１００で示す。ただしこの構成では、スキャンレートは一般的な１：１であるが、２台のレーザスキャナ８１Ｂ、８２Ｂそれぞれの位相を遅延させている。
【００２５】
図４を参照すると、本発明の第４形態を概して符号１１０で示している。本構成では、図４に示すように、それぞれ概して符号１１１Ａ、１１１Ｂで示す第１カメラとレーザスキャナの組合せが設けられ、検査ステーション３３の対向する両側５１および／または５２の一方に位置している。本構成では、第２カメラ１１２は検査ステーションの反対側に位置している。図４Ａに示す模式図で最もわかりやすく示す動作モードにおいて、カメラとレーザスキャナ検出のスキャンレートは２：１となっている。第１カメラ１１１Ａの信号振幅は符号１１１Ａ（１）で示し、レーザスキャナ１１１Ｂの信号振幅は符号１１１Ｂ（１）で示す。さらに、第２カメラ１１２の信号振幅を図４Ａに示し、符号１１２Ａで示す。ここでも図４Ａから分かるように、設けられている各カメラとレーザスキャナを所定の期間中選択的に駆動して本発明の利点を得ることができ、その利点には、これに限られないが、以下で述べるように検査ステーション３３を通過する物体流を観測または調べる際の各スキャナまたはカメラの有害な干渉を防止することが含まれる。
【００２６】
図５を参照すると、本発明の第５形態を概して符号１３０で示している。本発明の方法論を実施するこの構成では、それぞれ１３１Ａ、１３１Ｂで示す第１カメラとレーザスキャナの組合せが設けられる。第１カメラおよびラインスキャナまたはレーザスキャナの組合せ１３１Ａ、１３１Ｂは、検査ステーション３３の一方側に位置している。本発明の同形態１３０においては、さらに、第２カメラとレーザスキャナの組合せをそれぞれ１３２Ａ、１３２Ｂで示す。第２カメラおよびレーザスキャナの組合せは、検査ステーション３３の反対側に位置している。図５Ａに示し符号１４０で示す本発明の一動作モード中で、第１および第２のカメラとレーザスキャナの組合せそれぞれの信号振幅が上で述べたように示されている。図示する動作モード１４０では、このカメラ２台、レーザスキャナ２台の構成を用いて、カメラとレーザ検出のスキャンレートが２：１となっている。ここでも図５Ａから分かるように、記載の個々のカメラおよびレーザスキャナを選択的、電気的に駆動して、記載の個々の検出器、質問器、カメラが、検査ステーション３３を製品流が通過する間に作動されるその他の検出器およびカメラの動作に干渉しないようにデータストリームを提供することができる。
【００２７】
図６に示す本発明の第６形態を参照すると、本発明の第６形態１５０は、それぞれ符号１５１、１５２で示し検査ステーション３３の対向する両側に位置する第１、第２カメラを備える。カメラ１５１、１５２はそれぞれ透過モードおよび反射モードの２つの動作モードを有する。図６Ａに本発明の第６形態１５０の動作モードを模式的に示す。本発明のこの形態では２台のカメラ１５１、１５２は、デュアルモード検出器のスキャンレートで作動される。以下から分かるように、透過時および反射時のカメラの駆動時間はほぼ同一である。第１カメラの透過モードの信号振幅は符号１５１Ａで示す線で表し、第１カメラの反射モードの信号振幅は符号１５１Ｂで示す。同様に、第２カメラの透過モードの信号振幅は符号１５２Ａで示し、第２カメラの反射モードの信号振幅は符号１５２Ｂで示す。ここでも、本段落で開示した各カメラは、その他の検出器や同時進行中の動作との干渉を防ぐよう、適時に作動される。
【００２８】
図７を参照すると、本発明の第７形態を概して符号１６０で示している。本発明のごく簡単な本形態では、第１カメラおよび第１レーザスキャナの組合せ１６１Ａ、１６１Ｂが設けられ、検査ステーション３３の一方側に位置している。反対側には第２カメラ１６２が設けられている。図７Ａを参照すると、図７に示す構成の一動作モード１６３において、同動作モード１６３は、２：１のデュアルモードカメラとレーザスキャナの構成として模式的に示している。図７Ａから分かるように、各カメラ１６１Ａ、１６２は、送信モードまたは反射モードのいずれかで作動させることができる。図７Ａを見れば分かるように、透過モードの第１カメラ１６１（ａ）の信号振幅は符号１６１Ａ（１）で示し、第１カメラの反射モードの信号振幅は符号１６１Ａ（２）で示す。さらに、第１レーザスキャナ１６１Ｂの信号振幅は符号１６１Ｂ（１）で示し、第２カメラの透過モードの信号振幅は符号１６２Ａで示す。第２カメラの反射モードの信号振幅は符号１６２Ｂで示す。ここでも、本発明１０の利点は、本明細書中に記載の通り、検査ステーション３３を通過する製品流を検査または調べるよう特定のセンサ／質問器を作動させる際の有害な干渉を防止するために、各部品を選択的に駆動することに関する。
【００２９】
図８を参照すると、本発明の第８形態を概して符号１７０で示している。本発明の第８形態は、まず第１に、第１カメラ１７１Ａおよび第１レーザスキャナ１７１Ｂが組み合わされて、検査ステーション３３の一方側に、それぞれ位置している。さらに、第２カメラおよび第２レーザスキャナの組合せ１７２Ａ、１７２Ｂが、検査ステーション３３の反対側に位置している。図８Ａから分かるように、本発明の第８形態１７０の一動作モードを模式的に示している。同模式図に示すように、デュアルモードカメラとレーザ検出器のスキャンレートが２：１で、２台のレーザスキャナによる動作を行うことができる。上で示し説明したように、本発明の他の形態と同様に、第１カメラ１７１Ａ、第２カメラ１７２Ａはそれぞれ透過モードと反射モードの動作モードを有する。したがって、図８Ａを見れば、１７１Ａ（１）で示す線が第１カメラの透過モードの信号振幅を表し、１７１Ａ（２）で示す線が第１カメラの反射モードを表すことが分かる。同様に、第２カメラの透過モードの信号振幅は符号１７２Ａ（１）で示す線で表し、第２カメラの反射モードは符号１７２Ａ（２）で示す線で表す。各部品、特に、第１および第２レーザスキャナの経時的信号振幅は、それぞれ符号１７１Ｂ（１）、１７２Ｂ（１）で示す。
【００３０】
図９はごく簡単な略図であり、本発明１０の方法論を実施するのに採用される本装置の主要部品の動作可能な構成を示す。図９については以下から分かるように、本装置および方法論１０は、装置１０に結合され、以下で述べるように本方法論の工程において動作の監視や調節を行う際に用いられる、ユーザインターフェースまたはネットワーク入力装置を備える。図９に符号１８０で示す制御構成は、制御・設定データ情報および装置１０への指令と、本装置により実施される方法論とを提供するユーザインターフェース１８１を備える。ユーザインターフェースは、実行システムに電気導管または無線信号のいずれかにより直接電気的に結合され、実行システムはハードウェアまたはソフトウェア装置であって、ユーザインターフェースにより与えられる指令の実行に用いられる。実行システムは制御・設定情報およびデータストリームを提供し、さらに、概して符号１８３で示す下流の画像処理／マスタ同期制御部により処理された画像を受信するよう動作することができる。言うまでもなく「実行システム」はユーザインターフェースのホストであり、また、リアルタイムではないが装置１０の動作を全体的に管理する。実行システムは、上で述べてきた様々な部品を選択的に駆動するための多様な所定の実行プログラムを格納している。制御部１８３は、上で述べた各カメラ１１、レーザスキャナ２０、照明部３０、背景４０を所定順序で所定期間に渡って駆動するために特定タイミングで同期信号または指令を出すよう動作可能で、後述のように装置信号を生成させる。同信号は複数の画像前処理器１８４により融合、操作しリアルタイムデータを作成することができ、同データは有用なデータストリームに組み立てられ、これから、検査ステーション３３を通過する製品流の特徴や特性に関する情報をリアルタイムで提供することができる。上で述べたように本制御構成１８０は、それぞれ符号１８４Ａ、１８４Ｂ、１８４Ｃで示す複数の画像前処理器を備える。図９に示すように、指令・制御および同期制御情報は制御部１８３から、画像前処理器１８４Ａ、１８４Ｂ、１８４Ｃそれぞれに与えられる。さらに、以下から分かるように、画像前処理器１８４Ａ、１８４Ｂ、１８４Ｃは、検査ステーション３０の対向する両側に様々な角度的空間的配向で個々に配されるカメラ１１、レーザスキャナ２０、照明装置３０、背景４０などの各アセンブリに、同期制御ストリームおよび制御・設定データ指令を提供する。この同期制御や制御・設定データによって、上で述べたそれぞれの装置を、様々なモードに切り替えることができ、様々な時系列で駆動／非駆動し、さらに、本発明１０で用いられるカメラ１１、レーザスキャナ２０、その他の照明装置３０などその他の装置との有害な干渉が起こらないようなやり方で利用することができる。動作時、カメラ１１、レーザスキャナ２０、照明装置３０、背景４０を含む様々な電気装置およびセンサは、装置信号１８７を提供し、これが個々の画像前処理器１８４Ａ、１８４Ｂ、１８４Ｃに供給され、次いで画像前処理器は与えられたデータを処理するよう動作する結果、データストリーム１８８が生成される。これが各画像前処理器から制御部・画像処理部１８３へ送られる。画像処理・制御部１８３は次いで、判定処理を行うように動作して、検査ステーション３３を通過する個々の製品の欠陥または特定の特徴を識別することができ、識別された製品は、後述の排出部により取り除くか、または、識別された特徴に適した方法で転用または処理することができる。
【００３１】
図面に示すように、本願の装置および方法１０は、一形態において、見かけ上連続的な、バラ状態の流れ２０２内を移動する個々の製品２０１を、所定の走行路に沿って、１または複数の自動検査ステーション３０および１または複数の自動排出ステーション２０３を通って移動させるコンベヤ２００を備える。図９に示すように、排出ステーションは、制御部１８３に対し信号受信関係２０４となるよう結合される。排出ステーションは従来設計のエアエジェクタを備え、圧縮空気の放出により製品流から所定の製品を取り除く。
【００３２】
本発明の方法論をなす工程を実施する仕分け装置１０は図１Ａ以下で示している。この点では、本発明の仕分け装置および方法１０は、複数の際立った特徴を有する個々の製品２０１の供給源を有する。これらの特徴には、高速で移動する製品流の中でリアルタイムで簡単に視認することはできないものもある。仕分け装置１０はさらに、見かけ上連続的な、バラ状態の流れ２０２内で移動する個々の製品２０１を、所定の走行路に沿って、１または複数の自動検査ステーション３３および１または複数の自動排出ステーション２０３を通って移動させるコンベヤ２００を備える。仕分け装置１０はさらに、複数の選択的に駆動可能な照明装置３０を備え、これらは検査ステーション３３内で間隔をあけて異なる角度配向で配置され、駆動されると電磁放射３１を発し、この電磁放射は、個々の製品２０１が検査ステーション３３を通過しながら電磁放射３１を反射または透過するように、個々の製品の流れ２０２に向けて照射される。装置１０はさらに、検査ステーション３３内で間隔をあけて異なる角度配向で配置される、選択的に動作可能な複数の検出装置１１、２０を備える。検出装置は、各製品２０１の際立った特徴を識別するために、反射または透過した電磁放射３１による非接触、非破壊的な複数の質問モードを提供する。複数の非接触、非破壊的な製品質問モードのうちいくつかは、連続的、同時および／または同時進行で動作すると、質問されている製品２０１から形成される他の質問信号と有害に干渉する。装置１０はさらに、設定・プログラムが可能な多位相の同期質問信号取得制御部１８３を備え、同制御部はさらに、質問信号データ処理部を備え、同処理部は照明および検出装置１１、２０、３０それぞれと動作可能に結合され、検査中の製品２０１に特有の、プログラム可能な所定の順序で選択的に照明装置３０および検出器１１、２０を駆動する。これにより有害な同時の質問信号干渉が起きる可能性が避けられ、製品２０１が検査ステーション３３を通過する際に、駆動されている各検出器１１、２０から制御部１８３に供給される、空間的に相関し画素化したリアルタイムの質問信号データが維持される。図面に示す構成では、統合画像データ前処理器１８４が、駆動されている各検出器１１、２０からの空間的に相関した画像データをサブピクセルレベルで補正することにより各装置信号１８７を融合し、多様な側面が同製品の際立った特徴を示すデジタルデータが生成されて、製品流２０２を表すリアルタイムで連続的なマルチモーダル多次元のデジタル画像１８８を形成する。装置１０はまた、設定・プログラムが可能なリアルタイム多次元質問信号データ処理部１８２を備え、同処理部は、制御部１８３および前処理器１８４に動作可能に結合されている。このアセンブリにより、前処理済みの連続的質問データから生成される、コントラスト、勾配、および所定の範囲、また、質問されている製品２０１に特有の値のパターンから、製品２０１および製品の特徴を識別する。最後に、本装置は、１または複数の空間的時間的に標的となる排出装置２０３を有し、これらは制御部１８３および処理部１８２に動作可能に結合されて、製品の流れ２０２の中で選択された製品２０１が排出ステーション２０３を通過する際に、その向きを選択的に変更させる。
【００３３】
動作
本発明の上述の実施形態の動作は容易に理解できると思われるが、ここで簡潔に要約する。最も広い解釈では、本発明の方法論は、多数の特性を有する、仕分けるべき個々の製品２０１の流れ２０２を設ける工程を備えるものである。本発明の方法論は、個々の製品２０１の流れを検査ステーション３３を通って移動させる第２工程を含む。本発明はさらに、個々の製品の多数の特性を識別するため、検査ステーションに複数の検出装置１１、２０をそれぞれ設ける工程を含む。各検出装置は駆動されると装置信号１８７を生成し、複数の検出装置１１、２０の少なくともいくつかは、同時に駆動されるとその他の駆動されている装置の動作と干渉する。本方法論はさらに、各装置１１、２０、３０を所定の順序でリアルタイムに選択的に駆動して、選択的に駆動された装置の動作における干渉を防ぐ制御部１８３を設ける工程を含む。本方法論はさらに、各検出装置が生成した装置信号１８７を制御部１８３に送信する工程を含む。本発明の方法論において、同方法はさらに、各装置１１、２０、３０により生成された各装置信号１８７を用いて、制御部１８３により、検査ステーション３３を通過する個々の製品２０１のリアルタイムのマルチアスペクト表示を形成する工程を含む。マルチアスペクト表示は、各検出装置１１、２０、３０により検出される特性から形成される複数の特徴を有する。本方法はさらに、制御部により形成されたマルチアスペクト表示に少なくとも部分的に基づいて、個々の製品が検査ステーション３３を通過する際にリアルタイムで個々の製品２０１を仕分ける工程を備える。
【００３４】
ここで、製品流２０２中の個々の製品２０１の多数の特性は、いくつか例を挙げれば、色、偏光、蛍光度、表面質感、半透明度からなる一群の中から選択されるものとする。製品２０１の流れを検査ステーション３３を通って移動させる工程はさらに、本発明の一形態においては、非担持で検査ステーション３３を通って下方に向かうよう製品流を解放する工程と、複数の検出装置を、非担持の製品流２０２の対向する両側５１、５２に位置させる工程とを含むものとする。本発明１０を用いて、連続移動するコンベヤベルト２００または下方に傾斜する不図示のシュート上の製品を検査することも可能である。上述の方法論で、検査ステーション３３に複数の装置１１、２０、３０、４０を設ける工程はさらに、駆動されている各装置の動作強化のためにリアルタイムで各装置を駆動する工程を含む。さらに、検査ステーション３３に複数の各装置１１、２０、３０、４０を設ける工程は、個々の装置の各装置信号１８７を選択的に融合し、検査ステーション３３を通過中の個々の製品２０１に認められる特性のコントラストを高める工程を含む。検査ステーション内の複数の検出装置による装置信号１８７を生成する工程はさらに、検査ステーション３３を通過中の個々の製品２０１が有する各特性の勾配を識別する工程を含むものとする。
【００３５】
上述の方法論において、複数の装置を設ける工程はさらに、駆動されると、検査ステーション３３を通過中の個々の製品２０１に向けて照射され、個々の製品から反射される電磁放射３１を発する、選択的に駆動可能な複数の照明装置３０を設ける工程を含む。本方法論はさらに、検査ステーション３３を通過中の個々の製品２０１から反射される反射電磁放射３１を受光するよう配向された、選択的に動作可能な複数の画像記録装置１１を設ける工程を含む。本願方法はまた、制御部１８３を、選択的に駆動可能な照明装置３０と、選択的に動作可能な画像記録装置１１のそれぞれに、制御可能に結合する工程を含む。このような構成では、上述のように、選択的に動作可能な画像記録装置は、レーザスキャナと、ラインスキャナと、検査ステーション３３に対して異なる視点、配向で配された画像記録装置とからなる一群の中から選択される。各画像記録装置は、制御部１８３に装置信号１８７を提供するよう配向され、これにより制御部１８３は検査ステーション３３を通過中の、個々の特性識別度が高められた個々の製品２０１のマルチアスペクト表示を生成することができる。
【００３６】
選択的に駆動可能な照明装置３０は、可視、不可視、平行、非平行、集光、非集光、パルス駆動、非パルス駆動、位相同期、位相非同期、偏光、非偏光の電磁放射からなる一群から選択されるものとする。
【００３７】
上述の方法論において、直前の段落で説明した方法は、画像前処理器１８４を設け、制御部１８３に電気的に結合する工程を含む。各検出装置１１、２０、３０、４０が生成した装置信号１８７を制御部１８３に送信する工程の前に、本方法論は、装置信号１８７を画像前処理器１８４に送信する工程を含む。また、装置信号１８７を画像前処理器に送信する工程は、さらに、各装置１１、２０、３０、４０から受信した生成装置信号１８７を、スケーリングおよび補正におけるデジタル画像のサブピクセルアラインメントによって、位相特異的な同期検出装置信号１８７を融合し関連づける工程を含む。
【００３８】
本発明の仕分け方法は、一形態において、仕分ける製品２０１の供給源を設ける工程と、第２に、走行路に沿って製品源２０２を移動させるコンベヤ２００を設ける工程と、仕分ける製品２０１を、非担持で下流の検査ステーション３３を通過して移動するよう製品流２０２中に解放する工程とを含む。本発明のこの形態では特に、本方法論は、製品流２０２の上方または側方に位置し、駆動されると、検査ステーション３３を通過する製品流２０２に光を照射する、選択的に駆動可能な第１照明装置３０を設ける工程を含む。本方法論はまた、第１照明装置３０と動作可能に関連づけられ、製品流２０２の上方または側方に位置し、駆動されると、検査ステーション３３を通過しつつ光を照射されている製品流２０２の画像を記録する、選択的に動作可能な第１画像記録装置１１を設ける工程を含む。本願で説明する方法はさらに、製品流２０２の下方または側方に位置し、駆動されると、検査ステーション３３を通過する製品流２０２を横切る進行路に沿って走査される細い光線３１を発する、選択的に駆動可能な第２照明装置３０を設ける工程を含む。本方法はさらに、第２照明装置３０と動作可能に関連づけられ、製品流の上方または側方に位置し、駆動されると、選択的に駆動可能な第２照明装置３０により発光される細い光線３１が照射されている製品流２０２の画像を記録する、選択的に動作可能な第２画像記録装置を設ける工程を含む。
【００３９】
本方法論はさらに、製品流２０２の下方または側方に位置し、駆動されると、検査ステーション３３を通過する製品流２０２に光を照射する、選択的に駆動可能な第３照明装置３０を設ける工程を含む。上述の方法論において、本方法はさらに、第２照明装置３０と動作可能に関連づけられ、製品流２０２の下方または側方に位置し、駆動されると、検査ステーション３３を通過しつつ光を照射されている製品流２０２の画像を記録する、選択的に動作可能な第３画像記録装置１１を設ける工程と、第１、第２、第３画像記録装置１１により、第１、第２、第３画像記録装置が生成する画像からなる画像信号１８７を生成する工程とを含む。本方法論はさらに、制御部１８３を設け、制御部１８３を、第１、第２、第３照明装置３０および画像記録装置１１それぞれに対してこれらを制御するよう電気的に結合する工程とを含み、制御部１８３は、第１、第２、第３各照明装置３０それぞれおよび関連の画像記録装置１１を所定パターンで個々に順次駆動し動作させるよう動作可能であり、これにより１つの照明装置３０のみ、および関連の画像記録装置１１が、所定期間中に駆動または動作可能とされる。制御部１８３はさらに、検査ステーション３３を通過する製品流２０２をリアルタイムで表す、第１、第２、第３画像記録装置１１それぞれが生成する各画像信号１８７を受信する。制御部１８３は、第１、第２、第３画像記録装置１１の各画像信号１８７を分析し、製品流２０２内を移動している不適合な製品２０１を識別する。制御部１８３は製品排出信号２０４を生成して、これが、検査ステーション３３下流の排出ステーション２０３（図９）に供給される。
【００４０】
直前の段落で述べた方法では、本方法論がさらに、第１と第３照明装置３０および関連の画像記録装置１１をそれぞれ互いに整列し、第１および第３照明装置３０を製品流２０２の対向する両側５１、５２に配置する工程を含む。本発明の方法論では、各照明装置３０を駆動して、関連の画像記録装置１１によって画像信号１８７を形成する所定パターンはさらに、第１に、第１照明装置３０および関連の画像記録装置１１を第１の所定期間、動作させる工程と、第２に、第２照明装置および関連の画像記録装置を第２の所定期間、動作させる工程と、第３に、第３照明装置３０および関連の画像記録装置１１を第３の所定期間、動作させる工程とを含む。本構成では、第１、第２、第３所定期間はこの順番で連続している。記載の構成では、各照明装置３０および画像記録装置を所定パターンで駆動する工程は、約５０マイクロ秒〜約５００マイクロ秒の時間間隔中に行われる。第１所定期間は約２５マイクロ秒〜約２５０マイクロ秒であり、第２所定期間は約２５マイクロ秒〜約１５０マイクロ秒であり、第３所定期間は約２５マイクロ秒〜約２５０マイクロ秒であるものとする。上述の方法論では、第１および第３照明装置は、パルス駆動のＬＥＤであり、第２照明装置はレーザスキャナである。さらに、各照明装置は、駆動されると、約４００ナノメータ〜約１６００ナノメータの範囲の電磁放射を発光するものとする。走行路に沿って製品２０１を移動させるコンベヤ２００を設ける工程は、第１搬入口および第２搬出口を有する上側フライトおよび下側フライトを備えた連続ベルトコンベヤを設ける工程と、第１搬入口を第２搬出口の上方に位置させる工程とを含むものとする。本発明の方法論では、コンベヤ２００にて製品を搬送する工程は、約３メートル／秒〜約５メートル／秒の所定速度で行われる。本発明の一形態において、製品流２０２は、非担持の製品流２０２に加わる重力に少なくとも部分的に影響される所定軌跡に沿って移動する。本発明の少なくとも一形態において、排出ステーション２０３は検査ステーション３３の約５０ミリメートル〜約１５０ミリメートル下流に配置される。上述の所定順序の期間は通常、重複しないものとする。
【００４１】
本発明は、仕分けする製品２０１の供給源を設ける第１工程と、製品源を所定の走行路に沿って搬送し、製品源を、非担持で重力に影響され少なくとも走行路の一部に沿う自由落下軌跡上を移動する製品流２０２中に解放する第２工程とを含む、製品の仕分け方法１０を開示する。本方法はさらに、製品流２０２の軌跡に沿って位置する検査ステーション３３を設ける工程と、選択的に駆動可能な第１照明装置３０を設け、第１照明装置を製品流２０２の第１側であって検査ステーション３３内に配置する工程とを含む。本発明の方法論はさらに、選択的に動作可能な第１画像記録装置１１を設け、第１画像記録装置１１を照明装置３０に隣接して配置する工程を含む。本願方法論はさらに、第１の所定期間、ほぼ同時に、第１照明装置３０を駆動し第１画像記録装置１１を動作させて、検査ステーション３３を通過中の製品流２０２に光を照射し、かつ、これに次いで第１画像記録装置１１により、光を照射されている製品流２０２の画像信号１８７を生成する。本願方法論１０はさらに、選択的に駆動可能な第２照明装置３０を設け、第２照明装置を製品流２０２の第１側であって第１照明装置３０に対し間隔をあけて配置する工程を含む。本方法はさらに、選択的に動作可能な第２画像記録装置１１を設け、第２画像記録装置を照明装置３０に隣接して配置する工程を含む。本方法はさらに、第２照明装置３０を駆動して電磁放射または光３１の細い光線を発し、検査ステーション３３を移動中の製品流２０２を横断する進行路を横切って走査する工程を含む。本方法は以下でさらに述べるように、第１所定期間に後続する第２所定期間、ほぼ同時に第２画像記録装置を動作させる工程を含む。第２照明装置３０は、電磁放射の細い光線を、検査ステーション３３を通過中の製品流２０３に照射し、第２画像記録装置は次いで、光を照射された製品流２０２の画像信号１８７を生成する。本方法はさらに、製品流２０２の側方に位置し、駆動されると、検査ステーション３３を通過中の製品流２０２に光を照射する、選択的に駆動可能な第３照明装置３０を設ける工程を含む。本方法はさらに、選択的に動作可能な第３画像記録装置１１を設け、第３画像記録装置１１を第３照明装置に隣接して配置する工程を含む。記載の本方法論はさらに、第３の所定期間、同時に第３照明装置３０を駆動し第３画像記録装置１１を動作させて、検査ステーション３０を通過中の製品流２０２に光を照射し、同時に、第３画像記録装置１１により、光を照射されている製品流２０２の画像信号１８７を生成する工程を含む。本構成では、第３の所定期間は第１、第２所定期間に後続する。記載の本方法はさらに、制御部１８３を設け、制御部１８３を、第１、第２、第３照明装置３０および画像記録装置１１それぞれに対してこれらを制御するように結合する工程を含む。本方法論はさらに、画像前処理器１８４を設けて制御部１８３に電気的に結合し、第１、第２、第３画像記録装置１１それぞれにより形成される画像信号１８７を画像前処理器１８４に供給する工程を含む。本方法論はさらに、画像前処理器１８４が受信する画像信号１８７を処理し、画像信号を制御部１８３に供給して、次いで、検査ステーション３３を通過中の製品流２０２中の欠陥製品または所定の特徴を有する製品を識別する工程を含む。欠陥製品および／または所定の特徴を有する製品が識別されると、制御部１８３は製品排出信号を生成する。本方法はさらに、検査ステーション３３下流で、製品流２０２の軌跡または走行路に沿って配される製品排出部２０３を設け、制御部１８３が製品排出信号２０４を製品排出部２０３に供給して、識別された欠陥製品または所定の特徴を有する製品を製品流から除去させる工程を含む。
【００４２】
本発明１０は以下の方法論に従ってさらに説明することができる。記載の製品仕分け方法１０は、複数の際立った特徴を有しそのうちのいくつかはリアルタイムで視認することが容易でない場合がある個々の製品２０１がバラ状態で流れる、見かけ上連続的な流れを設ける工程を含む。本方法論はさらに、単層のバラ状態の製品流２０２を分配し、１または複数の自動検査ステーション３３、および１または複数の自動排出ステーション２０３を通過するよう製品２０１を給送または案内する工程を含む。本方法論はさらに、検査ステーション３３にそれぞれ複数の照明装置３０および検出装置１１、２０を設ける工程を含み、照明装置および検出装置は、製品２０１の際立った特徴を識別するための複数の非接触、非破壊的質問モードを使用し、複数の非接触、非破壊的な製品質問モードのうちのいくつかは、連続的、同時、および／または同時進行で作動されると、検査ステーション３３を通過中の各製品２０１について生成される質問結果信号１８７の少なくとも一部と有害に干渉する。本方法論はさらに、設定・プログラムが可能な多位相の同期質問信号取得制御部１８３と、統合質問信号データ前処理器１８４を備え、同処理器は照明および検出装置３０、１１それぞれと動作可能に結合され、検査中の個々の製品２０１に特有の、プログラム可能な所定の順序で個々の照明装置および検出器を選択的に駆動して、同時に起こる質問信号の有害な干渉を回避し、製品２０１が検査ステーション３３を通過する際の、駆動されている検出器１１、２０それぞれから制御部１８３への、空間的に相関し画素化したリアルタイムの質問信号データ１８７を維持する。本方法論はさらに、駆動されている各検出器１１、２０からの、空間的に相関した画素化質問データ１８７であって、その多様な側面が個々の製品２０１の際立った特徴を示すデジタルデータ１８７を、サブピクセルレベルで補正することにより、製品流２０２を表すマルチモーダル多次元デジタル画像をリアルタイムで連続的に形成する工程を備える。本方法はさらに、制御部１８３および前処理器１８４に動作可能に結合された、設定・プログラムが可能なリアルタイム多次元質問信号データ処理部１８２を設け、前処理済みの連続的質問データ１８７より、コントラスト、勾配、所定の範囲、および、個々の製品２０１に特有の値のパターンから、製品２０１および個々の製品が所有する特徴を識別する工程を含む。本方法１０はさらに、制御部１８３および前処理部１８４に動作可能に結合された、１または複数の空間的時間的に標的となる排出装置２０３を設け、製品流２０２内の選択された物体または製品２０１が個々に排出ステーション２０３を通過する際にその向きを選択的に変更させる工程を含む。
【００４３】
図１Ｅは、本発明の第１実施形態１０を示し、その一形態として例示している。全体の構成は簡易でありながら、この第１実施形態は、カメラ１１とレーザスキャナ２０とのスキャンレートが２：１であり、カメラ１１がレーザスキャナ２０の２倍のスキャンレートで動作することができる。レーザスキャナは、電磁放射からなるフライングスポットを検査ステーション３３に向けて案内するのに用いられる関連のポリゴンミラーの寸法、質量に起因する慣性力によってスキャンレートが制限されるため、この点は重要である。一方カメラ１１には可動部がなく、そのスキャンレートは、電子部品の速度と、駆動または稼動される単位時間当たりの露出量に制限されるのみである。
【００４４】
図２を参照すると、反対側に第２カメラ５５が加えられた本発明の第２実施形態を示しており、第２カメラは、第１カメラの２回目の露出に割り当てられた時間枠を使用する。図２に示す構成は、１：１のスキャンレートに限られる。
【００４５】
図３を参照すると、本発明の第３実施形態では、第２レーザスキャナ２０を加え、これを第１スキャナより位相遅延することで、電磁放射よりなる両者の各走査スポット光が同時に同位置に当たることを避けている。言うまでもなく、レーザスキャナのスポット光が完全に一致するのは、本発明が回避するところの有害な干渉の一形態である。本発明のこの形態では、１：１のスキャンレートに限られる。
【００４６】
図４に示す本発明の第４実施形態では、前述の２つの実施形態に比べ、各カメラ１１１Ａ、１１に割り当てられた時間枠を２つの時間枠に分割し、両カメラが関連のレーザスキャナ２０の２倍のスキャンレートで動作することができる。関連の検出器ハードウェア構成は、本発明の第２形態と同様であるが、制御および露出タイミングが異なり、不図示のユーザが、特定の仕分け用途に合った適切なモードを用いる仕分け・駆動パターンを選択できるようにして、ソフトウェア指令により選択的に変更することができる。
【００４７】
図５に示す本発明の第５形態では、本発明の第４形態に示す走査タイミングの第２レーザスキャナ１３２Ｂを設けている。上述のように、関連の検出器ハードウェア構成は、本発明の第３形態と同様であるが、制御および露出タイミングが異なり、ユーザが、特定の仕分け用途に合った適切なモードのみを用いる仕分け工程を選択できるようにして変更することができる。
【００４８】
図６を参照すると、本発明の第６形態は、それぞれ１５１、１５２で示す２台のカメラによる構成を導入しており、両カメラは、反対側のカメラの前景照明でもある能動背景を表示する。各カメラは反射画像および透過画像の両方を取得し、これら画像が別形態のマルチモーダル多次元画像を形成する。本実施形態では、各カメラが、システム全体の２倍のスキャンレートで走査するが、画像データ１８７はすべてシステム全体のスキャンレートとなる。これは、各カメラの露出の半分は、ピクセルデータ融合前の異なる撮像モード用であって、この撮像モードが、より高次のマルチモーダル画像を、与えられているシステムのスキャンレートにて生成するからである。
【００４９】
図７を参照すると、本発明の本形態では、第２および第４実施形態と類似のレーザスキャナ１６１Ｂを用いた本発明の第６形態の、デュアルモード反射／透過カメラ動作の実施例を加えている。本構成での相違点は、選択的に能動化される背景が図２または図４に示す検出器構成で用いられるか、または、図７に示すようにカメラが反対側の照明装置に向けられるかのいずれかである。本発明の第２形態に示すように、検出器構成を用いると融通性は高まるが、ハードウェアがより多く必要となる。
【００５０】
図８を参照すると、本発明の本形態では、本発明の第７形態で示したものに第２レーザスキャナ１７２Ｂを加え、本発明の第２および第５形態で示した時相手法を採用している。言うまでもなく、本発明は同縮尺で拡大して検出器の数を増やすことができる。
【００５１】
したがって、以上より、本発明は、複数の検出器および照明装置の動作に起因して起こり得る有害な干渉を実質的に回避することができる便利な手段を提供し、また同時に、複数レベルのデータを収集し、リアルタイムでこのデータを組み合わせ、これまでは不可能であった方法で仕分け上の高度な判断が可能な手段を提供するものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｅ１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図９】
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