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Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet automatischer Sortieranlagen. Im Speziellen betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von textilen Objekten sowie die Verwendung einer derartigen Vorrichtung.
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In industriellen Wäschereien werden bis heute die schmutzigen Wäschestücke vorwiegend von Hand sortiert, vorwiegend nach den Kriterien Waschart und Temperatur wie z. B. Weisswäsche, Buntwäsche, Berufswäsche, Spitalwäsche etc. und dabei wird angestrebt, dass man nach dem Sortieren mit optimaleren Parametern und Ressourcen die Waschmaschine für eine Sortierfraktion betreibt. Solche industriellen Wäschereien vermieten z. B. die Wäsche an Spitäler oder Hotels oder anderen grösseren Betrieben. Die Anzahl der unterschiedlichen Wäschestücke liegt häufig im Bereich von 30–200 Typen (Artikel) und werden nach Bedarf erweitert oder ausgeschieden. Die Anzahl von sortierten Stücken liegt häufig in der Grössenordnung von 50.000 bis 1.000.000 Stücke/Tag und einigen Tonnen. Bei diesen Mengen braucht es viel Personal, welche die angelieferten schmutzigen Wäschestücke in die verschiedenen Behältnisse werfen. Dabei können aber nicht genügend Kriterien berücksichtig werden und das Personal ist nicht in der Lage in mehr als ungefähr 15 Behältnisse die Wäsche zu werfen. Diese Arbeit erfordert Kraft und Konzentration und ist hygienisch bedenklich, da dies auf der Schmutzseite vor der Waschmaschine durchzuführen ist. Es gibt nun Wäschereien, welche mit nicht optimalem Waschprogramm zuerst waschen und danach die Wäsche von Hand sortieren. Die schmutzigen Waschstücke können beispielsweise Blut, Kot, Urin, Wasser, Lösungsmittel etc. aufweisen. Die Wäschestücke können einer Artikelart angehören und aber unterschiedliche Abmessungen haben (z. B. grosses oder kleines weisses Frottiertuch). Die Artikel nutzen sich beim Waschvorgang ab und verlieren an Fasern und etwas an Gewicht.
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Verfahren und Vorrichtungen zur Sortierung von Objekten sind grundsätzlich bekannt und in verschiedenen Patenten und in der Literatur beschrieben, beispielsweise in
DE 195 32 395 A1 und
DE 299 22 555 U1 . Diese sind aber häufig zum Sortieren von textilen Objekten wie beispielsweise Wäschestücke nicht geeignet. Es werden heute Kennzeichnungsmittel wie z. B. RFID-Tags, Barcode, Datamatrixcodes für eine automatische Sortierung verwendet. Dies ist aber teuer, häufig teurer als das Wäschestück, und nicht für alle Wäschestücke und Prozesse geeignet.
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Aus der
DE 195 32 395 A1 ist ein Verfahren zur Wäschereivorbereitung von Wäschestücken bekannt, bei welchem verschmutzte Wäschestücke vor der Wäsche in Wäschereien einer Wäschereivorbehandlung unterzogen werden. Dabei werden die von verschiedenen Kunden kommenden Wäschestücke kontrolliert und nach Art und Verschmutzungsgrad sortiert. Dazu werden die Wäschestücke hängend entlang einer Förderstrecke transportiert, während die Kontrolle und Sortierung in Abhängigkeit von individuellen, jedem Wäschestück zugeordneten Daten erfolgt. Diese Daten werden an längs der Förderstrecke angeordneten Sortierstrecken abgerufen und daraufhin die Wäschestücke an der entsprechenden Sortierstelle von der Förderstrecke abgekoppelt. Für das Verfahren ist nicht nur jeweils ein Datenträger pro Wäschestück erforderlich, der mit dem Wäschestück mittransportiert wird, zudem wird noch an jeder Sortierstation eine Ausleseeinrichtung für den Datenträger benötigt.
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Die
DE 299 22 555 U1 zeigt eine Vorrichtung zum Sortieren von Wäschestücken mit einer Erkenn-Einrichtung zum Erkennen von unterschiedlichen Typen von Wäschestücken. Damit die einzelnen Wäschestücke erkannt werden können, müssen sie vorab mit einer Codierung versehen werden.
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Die
DE 25 58 465 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung gewaschener und vereinzelter Wäschestücke für die Weiterbearbeitung, wobei die Sortierung der Wäschestücke in Abhängigkeit vom Gewicht erfolgt, indem in Abhängigkeit von den gemessenen Gewichten Weichen einer Förderstrecke gesteuert werden.
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Die
DE 26 31 461 A1 zeigt eine Vorrichtung zum automatischen Sortieren durcheinandergemischter Wäschestücke. Die Sortierung erfolgt mittels Sortiereinrichtungen, die die Wäschestücke in Abhängigkeit von einem zunehmend kleineren Parameter wie der Länge ausgeben.
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Bei der
DE 26 44 943 A1 erfolgt das Aussortieren der Wäschestücke mittels Weichen, die in Abhängigkeit von Messergebnissen gesteuert werden.
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Es reichen die bis heute bekannten Verfahren nicht aus, um eine genügend genaue Sortierung ohne vorhergehende Kennzeichnung durchzuführen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine möglichst genaue Einteilung der jeweiligen Wäschestücke in die verschiedenen Klassen unter Berücksichtigung der Objekteigenschaften der Wäschestücke zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren, einer Vorrichtung und einer Verwendung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung stellt ein flexibles Verfahren und eine Vorrichtung zur Sortierung von vorzugsweise vereinzelten textilen Objekten, insbesondere von Wäschestücke in industriellen Grosswaschanlagen bereit, mit welchen eine beschränkten Anzahl an unterschiedlichen Wäschestücken oder anderem textilen Artikeln sortiert werden kann.
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Als Verfahren zum Aussortieren kommen unter anderem Blasen, Klappen, Stossen, Bürsten, Saugen etc. in Betracht. Mittels entsprechender Einrichtungen zum Blasen, Klappen, Stossen, Bürsten, Saugen, etc. können die textilen Objekte vom Band oder einer anderen Transporteinrichtung in die verschiedenen Ablagen, vorzugsweise Behälter sortiert werden.
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Verfahren zum Vereinzeln der Wäschestücke sind bekannt. Neben automatischen Verfahren bietet sich für die Zwecke der Erfindung auch eine manuelle Vereinzelung an.
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Das Verfahren nutzt Eigenschaften der Objekte, wie Konturen, Textur, Farben und Musterungen, die optischen wie auch physikalischen oder chemischen Eigenschaften von textilen Objekten zur Sortierung derselben aus. Auch Vorwissen, woher die Wäsche am Erkennungseingang stammt, kann zur verbesserten Erkennung benutzt werden.
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Es wird ein System gewünscht, das dem Menschen nachempfunden sortieren kann und keine zusätzlichen Kennzeichnungsmittel benötigt. Das Personal setzt die Sinne ein und erkennt beim in die Hand nehmen des Wäschestückes eine Artikelgruppenzugehörigkeit aufgrund von sichtbaren Merkmalen, Musterungen, Bändeln, Textur, Haufengrösse, etc., spürt das Gewicht, kann auch den Feuchtigkeitsgehalt grob erkennen, möglicherweise auch den Geruch berücksichtigen.
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Auch kann es vorteilhaft sein, Objekte, welche nicht in die vorgesehen Klasseneinteilungen (Fremdprodukte) gehören oder sehr stark verschmutzt sind, dass der Waschprozess beeinträchtig werden könnte oder andere bleibend schädigen (z. B. mit Mineralöl getränkte, Objekte), auszusortieren.
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Es wäre auch denkbar, dass Wäschestücke komplett auseinandergefaltet werden, damit eine Artikelerkennung gut durchgeführt werden kann. Das ist jedoch schwierig, aufwändig und teuer.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Wäschestücke bereits als vereinzelte Haufen erkannt und zugeordnet werden können. Es gilt daher ein Verfahren durchzuführen und eine Vorrichtung zu bauen, welche Objektmerkmale genügend gut erfassen und verarbeiten kann, damit das obige Ziel erreicht werden kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist dazu zumindest eine optischen Einheit, insbesondere Kameraeinheit, sowie eine Gewichtsermittlungseinrichtung, sowie gegebenenfalls andere mögliche Detektoren auf, welche in Verbindung mit einer Auswerte- und Steuereinheit stehen, in der nach einem Entscheidungskriterium, beziehungsweise einem Klassifikator Steuerbefehle für eine Trenneinheit generiert werden, die bei Ansteuerung die zu selektierenden textilen Objekten in vordefinierten Klassen zu separieren vermag. Als eine Klasse wird im Sinne der Erfindung eine Artikelart oder auch eine Gruppe von Artikeln entsprechend der Anzahl der verschiedenen Ablageorte beim Aussortieren verstanden. Sollen beispielsweise Handtücher und Arbeitskittel in getrennte Behälter sortiert werden, würden sich zwei Klassen ergeben, von denen eine erste Klasse die Beschreibung von Merkmalen der Handtücher und eine zweite Klasse die Beschreibung von Merkmalen der Arbeitskittel enthält.
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Im Speziellen basiert das erfindungsgemäße Verfahren zur Sortierung von textilen Objekten, insbesondere Wäscheartikel von Wäschereien, darauf, dass die vorteilhaft vorgängig vereinzelten textilen Objekte, welche vordem Vereinzeln meistens als Haufen vorliegen, mit Hilfe einer Fördereinrichtung, einer Erkennungseinrichtung und dann einer Trenneinrichtung zugeführt werden. Dabei weist die Erkennungseinrichtung Mittel zur Charakterisierung und Erkennung der Objekteigenschaften, mindestens ein Lichtaufnahmemittel, mindestens eine Lichtquelle, sowie mindestens eine Gewichtermittlungseinrichtung auf. Mit diesen Einrichtungen werden das Gewicht, sowie weitere, die optische Erscheinung betreffende Parameter bestimmt. Es können auch noch weitere Mittel zur Feststellung von Objekteigenschaften vorgesehen werden. Das Verfahren umfasst die Schritte des
- – Aufnehmens des vom textilen Objekten zurückgesendeten Lichtes durch die Lichtaufnahmemittel, wobei sich die textilen Objekten vor einem vorteilhaft kontrastierendem Hintergrund, welcher vorteilhaft passiv dunkel oder leuchten hell ist oder farblichen Kontrast aufweist, befindet, des
- – Aufnehmens des Gewichts der textilen Objekte und
- – des Ermittelns von Eigenschaften der textilen Objekte anhand der Lichtaufnahmemittel, des Gewichts sowie gegebenenfalls weiterer Messgrössen von weiteren Messeinrichtungen, und des
- – Auswertens der ermittelten Eigenschaften der textilen Objekte und des
- – Einteilens in Artikel oder Klassen von Artikeln.
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Schließlich erfolgt eine Ansteuerung der Trenneinrichtung zur Aussonderung und Sortierung der textilen Objekte in vordefinierten Gruppen und Orte gemäss einer vorgegebenen Klassenzuordnung.
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Vorzugsweise werden die textilen Objekte vor einem kontrastierendem Hintergrund, welcher passiv dunkel oder leuchtend hell sein kann oder farblichen Kontrast aufweist, aufgenommen, um die Kontur der textilen Objekte leichter bestimmen zu können.
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Eine zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildete Vorrichtung zur Sortierung von textilen Objekten, insbesondere Wäscheartikel von Wäschereien, umfasst dementsprechend
- – einer Fördereinrichtung für die Zuführung der textilen Objekte an
- – eine Erkennungseinheit, welche mit einer
- – Auswerte- und Steuereinheit verbunden ist, in der nach einem in der Auswerte- und Steuereinheit gespeicherten oder erzeugten Entscheidungskriterium Steuerbefehle generierbar sind, welche an
- – eine Trenneinrichtung zuführbar sind, wobei die Trenneinrichtung eingerichtet ist, unter Ansprechen auf die Steuerbefehle die textilen Objekte räumlich in zumindest zwei Klassen zu trennen, und wobei die Erkennungseinheit mindestens ein einen Aufnahmebereich definierendes Lichtaufnahmemittel und eine Gewichtermittlungseinrichtung, sowie nach Bedarf auch weitere Einrichtungen zur Feststellung von weiteren Objekteigenschaften aufweist. Dabei ist die Auswerteeinheit eingerichtet, die Steuerbefehle durch Auswerten der Daten der Erkennungseinheit mittels des Entscheidungskriteriums zu erzeugen.
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Es hat sich überraschend gezeigt, dass eine Klassifizierung textiler Objekte besonders gut durch Kombination der optischen Eigenschaften und des Gewichts möglich ist. Daher kann mittels der Erfindung eine den Ansprüchen genügende Sortierung erfolgen, ohne daß es einer aufwändigen Kennzeichnung, etwa durch RFID-Tags oder andere computerlesbare Marken bedarf.
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Als Mittel zur Charakterisierung und Erkennung der Objekteigenschaften sind daher erfindungsgemäß mindestens ein Lichtaufnahmemittel, sowie ein Gewichtermittlungssystem für eine hinreichend sichere Artikelerkennung vorgesehen.
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Besonders bevorzugt wird als Lichtaufnahmemittel zumindest eine Zeilen- und/oder Matrixkamera verwendet. Die aufgenommenen Bilddaten erlauben die Extraktion verschiedenster Merkmale der textilen Objekte. Es ist aber durchaus auch möglich, andere Lichtaufnahmemittel alternativ oder insbesondere auch zusätzlich einzusetzen. Gedacht ist hierbei unter anderem auch an spektrale Messvorrichtungen, mit denen Unterschiede in der Materialbeschaffenheit, beziehungsweise der chemischen Zusammensetzung der Textilien erkannt und diskriminiert werden können. Dementsprechend kann in Weiterbildung der Erfindung alternativ oder insbesondere zusätzlich zum Lichtaufnahmemittel oder Gewichtsermittlungssystem eine Messeinrichtung zur Unterscheidung verschiedener chemischer Zusammensetzungen textiler Objekte, und/oder deren Benetzung oder Verschmutzung vorgesehen sein. Auf diese Weise können beispielsweise Ölverschmutzungen erkannt werden. Um Aussagen über die Zusammensetzung zu erhalten, kann beispielsweise das Infrarot- oder Fluoreszenzspektrum ausgewertet werden. So lassen sich verschiedene Kunststoffsorten im Absorptionsspektrum im nahen Infrarotbereich gut unterscheiden.
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Auch kann gegebenenfalls alternativ oder zusätzlich zu einer optischen Erkennung die Textilfaserart eines textilen Objektes mit einer derartigen Einrichtung erkannt werden.
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Bedarfsmässig können auch weitere Mittel zur Feststellung von physikalischen, chemischen oder weiteren Objekteigenschaften den Erkennungsprozess verbessern oder ergänzen.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind dabei zwei verschiedene Lichtaufnahmemittel vorgesehen. Es bietet sich allgemein auch an, zumindest zwei, vorzugsweise auch verschiedene Lichtquellen vorzusehen. Eine Beleuchtung mit Lichtquellen unterschiedlicher Farben oder allgemein spektraler Verteilung kann die Erkennung erheblich vereinfachen, da beispielsweise mit bestimmten Farben die Texturen und Muster der Textilien hervorgehoben werden können. Um bestimmte optische Merkmale der textilen Objekte hervorzuheben, kann auch ein zwischen Leuchtmittel, textilen Objekt und dem Lichtaufnahmemittel wie beispielsweise einer Kameraeinheit angeordnetes Filter vorgesehen werden, welches das von den Leuchtmitteln emittierte Licht im Spektrum und/oder der Phasenlage filtert.
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Es ist auch günstig, wenn die Lichtaufnahmemittel und eine erste und eine zweite Lichtquelle so angeordnet sind, dass von der ersten und zweiten Lichtquelle emittiertes Licht nicht direkt von dem Lichtaufnahmemitteln aufgenommen wird.
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Um die Konturen der textilen Objekte sicher erfassen zu können, kann dem Lichtaufnahmemittel ein passiver oder aktiver Hintergrund zugeordnet sein, der sich im Aufnahmebereich des Lichtaufnahmemittels befindet.
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Insbesondere können die erste wie auch die zweite Lichtquelle so in Wellenlängen und Intensitäten abgestimmt werden, dass eine optimale Erkennung der Eigenschaften der textilen Objekten ermöglicht wird.
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Die Lichtquellen können sich weiterhin nicht nur farblich, sondern auch hinsichtlich ihres räumlichen Lichtfelds unterscheiden. So kann eine erste Lichtquelle die textilen Objekte homogen und diffus und eine zweite Lichtquelle die textilen Objekte gerichtet und damit Kontrast verstärkend beleuchten. Um eine diffuse Beleuchtung zu erhalten, kann der Hintergrund ein zwischen weiteren Leuchtmitteln und der Kameraeinheit gelegene Einrichtung umfassen, welches das von den Leuchtmitteln emittierte Licht in Transmission streut, vorzugsweise in Form einer Mattscheibe. Gedacht ist hierbei auch daran, eine Mattscheibe als Hintergrund für das textile Objekt einzusetzen. Mit einer hinter der Mattscheibe angeordneten Lichtquelle wird ein aktiv leuchtender Hintergrund geschaffen, mit welchem der Umriss des textilen Objekts im Kamerabild hervorgehoben werden kann.
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Ermittelte Eigenschaften der textilen Objekte (Artikel) werden ausgewertet und diese in Artikel oder Klassen von Artikeln eingeteilt, beziehungsweise diesen anhand der ermittelten Eigenschaften zugeordnet. Aufgrund der gefundenen Einteilung werden Mitteln zur Aussonderung und Sortierung (z. B. Ausblasventile) der textilen Objekte in vordefinierten Gruppen und Orten gemäss einer gewünschten Klassenzuordnung angesteuert.
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Werden zumindest zwei verschiedene Lichtaufnahmemittel eingesetzt, wird die Klassifizierung der textilen Objekte weiter erheblich dadurch verbessert, indem die Lichtaufnahmemittel unterschiedliche örtliche Auflösungen aufweisen. Insbesondere kommen dabei Kameras mit unterschiedlicher Ortsauflösung in der Bildebene in Frage. Die Lichtaufnahmemittel können dabei auch unterschiedlich große Bereiche erfassen. So kann mit dem einen Lichtaufnahmemittel ein wesentlicher Teil oder das gesamte textile Objekt und mit einem andern Lichtaufnahmemittel Details des textilen Objekts, insbesondere höher aufgelöst erfasst werden. Auf diese Weise wird ein Gesamteindruck der textilen Objekte und deren grossräumige Objekteigenschaften, zum Beispiel Farben, Musterungen, Streifen, Bändel, Nähte, Knöpfe, Nieten, Schriften, Grösseneindruck, spezielle Aufdrucke und andere in der Grösse vergleichbare Artikelbesonderheiten mit einem ersten Lichtaufnahmemittel und kleinräumige lokale Objekteigenschaften, wie Gewebeart, Textur, Faserneigenschaften, Farben, Formen mit dem weiteren Lichtaufnahmemittel erfasst. Sind beispielsweise zwei Artikel in ihrer Größe und Farbe identisch oder ähnlich, unterscheiden sich aber hinsichtlich der Gewebebindung (z. B. Leinwandbindung und Köperbindung), kann eine Diskriminierung anhand des Bilddaten der höherauflösenden Kamera erfolgen. Da zusätzlich auch das Gewicht im allgemeinen nicht identisch ist, kann durch Kombination dieser Merkmale eine sehr fehlerfreie Sortierung erfolgen. Eine günstige Kombination ist dabei eine Auflösung einer ersten Kamera von besser als 1 mm pro Pixel und der zweiten Kamera von besser als 0,1 Millimeter pro Pixel. Auf diese Weise können mit der ersten Kamera globalere Formmerkmale, wie etwa die Grösse, Muster, des textilen Objekts, insbesondere mit Strukturgrößen ab 0,5 cm und mit der höherauflösenden Kamera kleinräumige Formmerkmale, insbesondere mit Grössen im Bereich bis 1 cm Strukturgrösse, wie etwa die Fadenbreite und Fadendichte ermittelt werden, ohne unnötig grosse Datenmengen zu produzieren.
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Anhand der von der Erkennungseinrichtung gemessenen Daten, insbesondere von Daten einer Kamera kann mittels einer programmtechnisch entsprechend eingerichteten Auswerte- und Steuereinheit das Volumen des textilen Objektes ermittelt werden.
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Mit dem Volumen wird ein zusätzlicher Parameter bereitgestellt, der die Erkennung verbessert. Um das Volumen zu bestimmen, wird vorzugsweise das Lichtschnitt- oder Streifenprojektionsverfahren eingesetzt. Bei diesem Verfahren wird das textile Objekt mit einem streifenförmigen Lichtfleck schräg beleuchtet oder ein streifenförmiger Schatten auf das textile Objekt geworfen. In Blickrichtung in einem Winkel zur Lichteinfallsrichtung wird der Lichtfleck, beziehungsweise Schatten senkrecht zur Längsrichtung proportional zur Höhe ausgelenkt. Es ergibt sich eine Wellenlinie, welche dem Höhenprofil entspricht. Wird der Streifen über das textile Objekt geführt, beispielsweise indem das textile Objekt mit der Fördereinrichtung an der Kamera vorbeigeführt wird, kann ein vollständiges Höhenprofil ermittelt werden, aus dem dann mittels der Auswerteeinheit leicht das Volumen errechenbar ist. Alternativ kann auch ein Lichtlaufzeitmessverfahren oder eine Stereokamera verwendet werden.
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Das Verfahren zeichnet sich dadurch auch aus, dass ein Gesamteindruck der textilen Objekte und deren grossräumige Objekteigenschaften (z. B. Farben, Musterungen, Grösseneindruck, Artikelbesonderheiten, etc.) mit einem ersten Lichtaufnahmemittel (z. B. Kamerasystem) und kleinräumige lokale Objekteigenschaften (z. B. Gewebeart, Textur, Faserneigenschaften, Farben, Formen, ...) mit weiteren Lichtaufnahmemittel (z. B. Kamerasystem) erfasst werden.
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Hinsichtlich der Beleuchtung besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten, durch unterschiedliche Farbgebung verschiedene Merkmale zu extrahieren. Unter anderem zur Bestimmung der Farbe der Textilien eignen sich Weisslichtquellen. Sowohl die erste, wie auch die zweite Lichtquelle können dabei weisses oder Licht mit verschiedenen Spektren (dabei auch weisses Licht unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung oder Farbtemperatur) emittieren. Demgemäß ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, mehrere, in verschiedenen Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen emittierende Lichtquellen einzusetzen.
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Insbesondere kann die Auswerte- und Steuereinheit eine Einrichtung zur unabhängigen Helligkeitseinstellung und/oder Anschaltung mehrerer Leuchtmittel aufweisen. Eine solche Einrichtung kann wenigstens eine Stelleinheit zur Einstellung des Versorgungsstromes und/oder der Versorgungsspannung jedes einzelnen Leuchtmittels und/oder eine Pulseinheit zur Generierung von an die einzelnen Leuchtmittel anlegbare Steuerimpulse, so dass die Helligkeit der Leuchtmittel über eine Wahl der Pulsfolge einstellbar ist, umfassen. Durch sukzessive Beleuchtung mit mehreren unterschiedlichen Leuchtmitteln können aus den jeweiligen optischen Daten unterschiedliche Merkmale der textilen Objekte nacheinander gewonnen werden. Beispielsweise können mit UV-Beleuchtung Weissmacher sichtbar gemacht werden, während mit Weisslichtbeleuchtung die Farbe bestimmt werden kann.
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Die Ermittlung der Objekteigenschaften und die Einteilung der textilen Objekte in eine Klasse wird in besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sowohl direkt bei Eindeutigkeit als auch mehrstufig (Ermitteln von bedarfsmässig weiteren Objekteigenschaften, Ausfiltern unwahrscheinlicher Klassen, Klassieren, Ermitteln von bedarfsmässig weiteren Objekteigenschaften, Ausfiltern unwahrscheinlicher Klassen, Klassieren, etc) durchgeführt.
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Es können dazu bekannte Standard-Verfahren der Bildverarbeitung, statistische Verfahren und verschiedene Klassifikationsverfahren eingesetzt werden. Die Artikel und die gewünschte Einteilung zum Ausschleusen sind im Voraus bekannt. In einem Vorlernprozess können die Objektmerkmale aus einer repräsentativen Testmenge gebildet und die gewünschten Einteilungen (Klassifikation) für die Sortierung im Voraus vorgenommen werden. In einem Nachlernprozess können Schwellen und Parameter oder Datenbanken, etc. entweder offline oder während des Prozesses angepasst werden. Wenn neue Artikel hinzukommen oder bestehende wegfallen, kann erneut ein vollständiger oder teilweiser ergänzender Einlernprozess durchgeführt werden.
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Im Speziellen kann die Ermittlung der Objekteigenschaften und die Einteilung der textilen Objekten in Klassen direkt bei Eindeutigkeit dann erfolgt, wenn eine eindeutige Zuordnung angenommen wird. Dies ist insbesondere gegeben, wenn die Wahrscheinlichkeit zur Zugehörigkeit eines textilen Objekts zu einer bestimmten Klasse einen ersten vorbestimmten Grenzwert und der Abstand zur nächst niedrigeren Wahrscheinlichkeit der Zugehörigkeit zu einer anderen Klasse einen zweiten vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Im Falle einer nicht eindeutigen Zuordnung eine mehrstufige Prüfung erfolgt, indem das Ermitteln von Objekteigenschaften, gegebenfalls Filtern, und Klassieren unter Verwendung zusätzlicher ermittelter Objekteigenschaften durchgeführt wird.
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Die Einteilung, beziehungsweise Zuordnung eines textilen Objektes zu einer bestimmten Klasse kann insbesondere anhand der Gesamtwahrscheinlichkeit einer Teilmenge der Merkmale oder aller Merkmale des textilen Objektes erfolgen, indem aufgrund einer statistischen repräsentativen Stichprobe für aller Klassen oder einen Teil der Klassen der textilen Objekte Wahrscheinlichkeitsverteilungen der Merkmale gebildet werden. Die Merkmale können bei der Berechnung der Gesamtwahrscheinlichkeit in ihrem Beitrag auch eventuell gewichtet werden. So kann beispielsweise das Gewicht eines Wäscheartikels wichtiger für die Unterscheidung sein, als etwa die Farbe. Letzteres könnte dann etwa der Fall sein, wenn gleichartig gewebte und geschnittene, aber verschiedenfarbige Wäscheartikel gemeinsam einer Klasse zugeordnet und zusammen aussortiert werden sollen.
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Durch Vergleich der für ein zu sortierendes Objekt gemessenen Merkmale mit der Wahrscheinlichkeitsverteilung dieses Merkmals können Teilwahrscheinlichkeiten der Zuordnung zu einer Klasse in Bezug auf dieses Merkmal und aus den Teilwahrscheinlichkeiten eine Gesamtwahrscheinlichkeit errechnet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Klassifikation vorgenommen, indem die gemessenen Daten mit gespeicherten Daten für jede mögliche vorkommende Klasse von textilen Objekten verglichen, daraus Wahrscheinlichkeitswerte für die Zugehörigkeit zu einer bestimmten Klasse errechnet und anschließend die Klasse als zutreffend bestimmt wird, zu welcher die größte Wahrscheinlichkeit ermittelt wurde. Im Ansprechen darauf wird dann von der Auswerte- und Steuereinheit ein Steuersignal generiert. Die Trenneinheit sortiert dann im Ansprechen auf dieses Signal das textile Objekt in den der ermittelten Kasse zugeordneten räumlichen Bereich, beispielsweise einen der Klasse zugeordneten Behälter ein.
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Der Anwender kann die Sortierkriterien und die Zuordnung auf Sortierklassen vorzugsweise jederzeit an der Auswerte- und Steuereinheit verändern.
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Eine einfache Massnahme hat sich als besonders wirkungsvoll erwiesen, um die zutreffende Erkennung optischer Merkmale der textilen Objekte zu verbessern. Dazu werden gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung die textilen Objekte vor oder während der Aufnahme von Daten mittels des mindestens einen Lichtaufnahmemittels durch eine geeignete Einrichtung zusammengedrückt. Beispielsweise kann dazu eine Walze vorgesehen werden, welche die auf einem Transportband als Fördereinrichtung abgelegten Textilien auf das Transportband drückt. Durch die Einrichtung zum Zusammendrücken werden die Textilien abgeflacht. Mit dieser Einrichtung, wie etwa einer Anpressrolle, beziehungsweise Walze, wird der lockere Haufen der Wäschestücke etwas zusammengedrückt. Damit wird Luft herausgedrückt, macht den Haufen eher länger und breiter und in der Höhe kompakter, so dass die eine Objektseite (z. B. Unterseite) nur noch kleine Höhenunterschiede aufweisst und so für eine Bilderfassung mit kleiner Tiefenschärfe und hoher Auflösung (z. B. für Faserstruktur-, Texturerkennung) besser geeignet ist. Auch für eine globale Ansicht besteht ein Vorteil bezüglich der Tiefenschärfe. Wegen möglichen Problemen der Bildschärfe ist es aus optischen Gründen von Vorteil, wenn zwei Lichtaufnahmemittel (z. B. Kameras) verwendet werden. Dies stellt unter anderem in einfacher Weise sicher, dass die Textilien im Tiefenschärfebereich einer Kamera als Lichtaufnahmemittel liegen. Neben einer Walze sind auch noch andere Einrichtungen denkbar. Beispielsweise kann bei der Messung auch eine transparente Platte auf die Textilien gedrückt werden, wobei die Textilien durch die Platte hindurch optisch durch eines oder mehrere Lichtaufnahmemittel erfasst werden.
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Die Trennung des Objektes vom Hintergrund wird mit einem zu den Artikeln kontrastreichen Band (z. B. Helligkeit, Farbe oder Textur) erleichtert. Dieser Hintergrund kann aufgrund der Artikelsammlung ausgewählt werden und passiv (z. B. matt schwarz oder andere Farben haben) oder aktiv sein. Der Hintergrund kann also spezielle Reflektionseigenschaften haben oder Licht emittieren oder ein transparentes Band oder Scheibe mit Gegenlicht sein.
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Mit zusätzlichen Lichtquellen, die zu-, ab- oder umschaltbar sind, aber auch im Wellenlängen-Spektrum verschieden oder zusammengesetzt oder in Richtung, Art und Phasenlage variiert sein können, ist es möglich, mit den vorhandenen Lichtaufnahmemittel (z. B Kameras) zusätzliche Effekte Aufzunehmen und noch bessere Objektmerkmale damit zu erzeugen. Beim Einsatz von zusätzlichen Lichtaufnahmemittel, oder in Kombination mit zusätzlichen Lichtquellen können bei höherem Aufwand eine Verbesserung der Objektmerkmalserzeugung erzielt werden.
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Mit dem vorliegenden Verfahren werden nicht nur in die gewünschten Artikelklassen getrennt, es können da die Anzahl und das Gewicht der Einzelartikel bekannt ist, auch nach Gewicht und oder Stückzahl die Behältnisse gesteuert werden (Mengensortierung).
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Häufig ist die Herkunft der angelieferten Säcke mit der Schmutzwäsche bekannt. Dieses Vorwissen kann gezielt für eine Verbesserung des Erkennungsprozesses ausgenützt werden, da nicht mehr alle Artikel sondern nur noch ein Subset unterschieden werden muss.
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Als Gewichtsermittlungseinrichtung kann sowohl ein dynamisches, wie auch ein statisches System verwendet werden. Eine Bandwaage ist vorteilhaft, da sie sich leicht in eine Fördereinrichtung integrieren lässt. Je mehr verschiedene Artikel zu diskrimineren sind, desto besser sollte die Gewichtsauflösung sein. Da eine Kombination mehrere Objekteigenschaften zur Diskriminierung verwendet wird, braucht die Gewichtsermittlungseinrichtung dabei nicht einmal eine sehr hohe Gewichtsauflösung zu haben. Insbesondere ist ohnehin oft aufgrund unterschiedlicher Feuchtigkeits-, Verschmutzungs- und auch Abnutzungsgrade innerhalb einer bestimmten Klasse von Textilien eine gewisse Streuung in der statistischen Gewichtsverteilung vorhanden. Vorzugsweise ist die Auflösung aber besser als 40 Gramm. Im allgemeinen darf die Auflösung aber schlechter als 0,33 Gramm sein. Vorzugsweise liegt die Auflösung zwischen 0,5 Gramm und 10 Gramm.
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Die aufgrund unterschiedlicher Feuchtegrade der Textilien entstehende Messungenauigkeit kann verbessert werden, indem ein Feuchtigkeitsmess-System eingesetzt wird. Der ermittelte Feuchtigkeitsgrad kann dann mit dem gemessenen Gewicht verrechnet werden, um das Trockengewicht zu ermitteln.
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Denkbar wäre auch noch ein weiteres Messmittel, mit welchem die Geruchs-Zusammensetzung des textilen Objektes ermittelt wird.
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Noch eine besonders einfache Möglichkeit, die Klassifizierung hinsichtlich der Zuordnungsgenauigkeit zu verbessern besteht im Einsatz eines Metalldetektors. Dieser kann nicht nur für die Erkennung der Textilien, etwa bei metallischen Knöpfen oder Reissverschlüssen, sondern auch zum Ausschleussen von Fremdkörpern, beispielsweise Kugelschreibern verwendet werden.
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Zur Beleuchtung bieten sich unter anderem besonders auch Leuchtdioden an. Diese sind in verschiedenen Farben, auch im Infrarotbereich erhältlich und von geringer Grösse, so dass eine kompakte Beleuchtungseinrichtung geschaffen werden kann, mit welcher die textilen Objekte unter verschiedenen Winkeln und/oder mit verschiedenen Farben schnell durch sukzessive Beschaltung verschiedener Leuchtdioden nacheinander beleuchtet und Bild- und/oder spektrale Daten gewonnen werden können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen näher erläutert. Dabei verweisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Teile.
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Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Sortierung von Textilien,
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2 Details der Erkennungseinheit der in 1 dargestellten Vorrichtung,
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3 eine Aufsicht auf eine Trenneinrichtung der Vorrichtung,
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4 einen Box-Graphen mit Parametern für das Gewicht einzelner Klassen von textilen Objekten.
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1 zeigt in schematischer Querschnittansicht eine Vorrichtung zur Sortierung von Textilien. Im Speziellen kann die Vorrichtung zur Vorsortierung von Schmutzwäsche eingesetzt werden. Auch bereits gewaschene Wäschestücke können mit der Vorrichtung sortiert werden.
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In der Vorrichtung werden vereinzelte Wäschestücke mit Hilfe einer Fördereinrichtung 2 einer Erkennungseinrichtung 5 und dann einer Trenneinrichtung 14 zugeführt. Die Erkennungseinrichtung 5 weist eine Einrichtung zur Charakterisierung und Erkennung der Objekteigenschaften der Wäschestücke 3 auf. Dazu sind mehrere Lichtaufnahmemittel, mehrere Lichtquellen und mindestens eine Gewichtermittlungseinrichtung vorgesehen. Das von der Vorrichtung automatisch durchgeführte Verfahren basiert darauf, dass das von den textilen Objekten zurückgesendete Licht durch die Lichtaufnahmemittel aufgenommen und Eigenschaften der Wäschestücke 3 anhand der von den Lichtaufnahmemitteln gewonnenen Daten ermittelt und die ermittelten Eigenschaften der Wäschestücke inklusive des Gewichts ausgewertet und anhand dessen eine Zuordnung zu Artikeln oder Klassen von Artikeln vorgenommen und eine Trenneinrichtung angesteuert wird, welche in Abhängigkeit von der Zuordnung die Wäschestücke aussondert und sortiert, indem die Wäschestücke an den den Artikeln oder Klassen zugeordneten Orten abgelegt werden.
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Zunächst werden die eingesammelten Schmutzwäschesäcke geleert und die zunächst noch als Haufen 30 aufgestapelten Wäschestücke 3 in einer Vorrichtung 1 vereinzelt. Alternativ kann die Vereinzelung auch manuell vorgenommen werden. Auf einem geteilten Transportband 2 werden die nach der Vereinzelung noch als lockerer Haufen vorliegenden separierten Wäschestücke 3 von einer Walze 4 zusammengedrückt. In einer Erkennungseinheit 5 werden Bilder von einer ersten als erstes Lichtaufnahmemittel verwendeten Kamera 6 mit erster Lichtquelle 7 von oben und einer hochaufgelösten zweiten Kamera 8 als zweites Lichtaufnahmemittel unter Beleuchtung mit einer zweiten Lichtquelle 9 von unten aufgenommen. Eine genaue Bandwaage 10 mit einer Gewichtsauflösung besser als 40 Gramm, vorzugsweise besser als 10 Gramm ermittelt das Gewicht der Wäschestücke im Durchlauf. Weitere bedarfmässig zusätzliche Mittel 11 zur Gewinnung von Objektmerkmalen sind vor der abschliessenden Auswertung in der Erkennungseinheit eingebaut. Beispielsweise kann ein Feuchtigkeitsensor und/oder ein Metalldetektor vorgesehen werden. Nach dem Erkennungs- und Auswerteprozess in einer Steuer- und Auswerteeinheit 20 in Form einer Recheneinheit werden auf einem Transportband 13 in einer Trenneinrichtung 14 diese unter Ansprechen von als Ergebnis des Erkennungs- und Auswerteprozess in der Recheneinheit 20 generierten Steuersignale in die dazu vorgesehenen Orte wie z. B. Behältnisse 15 ausgeleitet und damit räumlich getrennt sortiert.
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Details der Erkennungseinrichtung 5 mit der Bandwaage 10, den Kameras 6, 8 und den Lichtmitteln 7, 9 sind in 2 dargestellt.
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Die Lichtquellen 7, 9 können beispielsweise Leuchtdioden-Arrays sein oder umfassen. Insbesondere können einzelne Leuchtdioden oder Gruppen von Leuchtdioden der Leuchtdioden-Arrays von der Steuer- und Auswerteeinheit 20 sequentiell angesteuert und Bilder von den Kameras 6, 8 unter den sich daraus ergebenden verschiedenen Beleuchtungen aufgenommen werden. Die Leuchtdioden können dabei Weisslicht-Dioden und farbig leuchtende Leuchtdioden enthalten. Durch die Farbe der Beleuchtung kann allgemein, ohne Beschränkung auf die Ausführungsbeispiele eine Anhebung des Kontrastes für bestimmte Textilfarben erzielt werden.
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Die von der Steuer- und Auswerteeinheit 20 angesteuerte Trenneinheit 14 und die Ausleittorte mit Behältnissen 15 zur räumlichen Trennung und Sortierung ist in 3 dargestellt.
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Im Folgenden wird der Auswerteprozess mit der Klassifikation anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Klassifikation erfolgt bevorzugt mittels einer programmtechnisch entsprechend eingerichteten Recheneinrichtung der Auswerte- und Steuereinheit.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform wird in der Auswerte und Steuereinheit ein spezieller Klassifikator implementiert, welcher einen Präprozessor enthält. Der Präprozessor führt eine Vorselektion durch. Aufgrund der Vorselektion werden dem Klassifikator Klassen sowie Merkmale übergeben. Dieser Schritt kann auch iterativ ausgeführt werden.
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Der Klassifikator kann weiterhin die Möglichkeit bieten, die Merkmalsgewichtung sowie die Wahl der Klassen dynamisch abzuhandeln.
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Ein Bestandteil der Auswertung stellt die Gewichtsklassifizierung dar. In einer ersten Stufe des Präprozessors wird über die Gewichtsdaten eine Vorselektion getroffen. Dafür wird dem Präprozessor das gemessene Gewicht von der Gewichtsermittlungseinrichtung übergeben.
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Um nun die Gewichtsdaten und weitere Angaben bewerten zu können, müssen dem Präprozessor die Werte für jede Klasse übergeben werden. Dabei handelt es sich bevorzugt zumindest um die Werte Maximalwert, Minimalwert, Mittelwert, Standardabweichung, Quart (= Median). Um diese Daten auch bei einer grossen Anzahl von Klassen möglichst einfach zu erfassen, wird eine Datenliste, beispielsweise eine Textdatei oder eine Tabellen-Datei eines Tabellenkalkulationsprogramms geparst werden.
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Der Präprozessor gibt daraufhin alle möglichen Klassen aus, die für das gemessene Gewicht in Frage kommen. Dabei wird zu jeder Klasse eine Klassifikationsgüte erzeugt.
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4 zeigt dazu als Beispiel einen Box-Graphen. Für bestimmte Klassen, denen die Nummern 64, 49, 24, 19 und 15 zugeordnet wurden, ist im Graphen die Bandbreite des vorkommenden Gewichts eingetragen. Anhand des gemessenen Wertes des Gewichts eines zu sortierenden textilen Objekts wird die Klassifikationsgüte oder Wahrscheinlichkeit errechnet, dass das textile Objekt der jeweiligen Klasse zuzuordnen ist. Für das in
4 gezeigte Beispiel ergibt sich die nachstehende Tabelle der ausgegebenen Werte:
| Klasse: | Güte: |
| 64 | 89 |
| 49 | 10 |
| 24 | 92 |
| 19 | 25 |
| 15 | 16 |
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Nach dieser Tabelle besteht demgemäß die höchste Wahrscheinlichkeit dafür, dass das textile Objekt der Klasse 24 zuzuordnen ist, wobei auch für die Klasse 89 eine ähnlich hohe Wahrscheinlichkeit gegeben ist.
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Eine sichere Zuordnung kann daher in diesem Schritt noch nicht erfolgen.
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In einer zweiten Stufe des Präprozessors wird daher eine Farbklassifikation vorgenomen. Dabei wird über die vorher berechneten Farbmerkmale mittels des Klassifikators die Farbe ermittelt. Der Klassifikator gibt nicht nur die gefundenen Klassen aus, sondern zu jeder Klasse auch die Güte. Eine beispielhafte Tabelle von Werten, wie sie der Präprozessor ausgibt, ist nachstehend aufgeführt:
| Farbe: | Güte: |
| Weiss | 90 |
| Grün | 10 |
| Rot | 92 |
| Gelb | 25 |
| Blau | 16 |
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Um eine präzisere Aussage zu bekommen, werden nur diejenigen Farbklassen welche in den Klassen der Gewichtsklassifizierung vorkommen, verwendet.
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Spezielle Merkmale wie Muster, zweifarbige Wäschestücke, Streifen, Bändel, breite Schriftzüge, Knöpfe, Naht, etc. können gegebenenfalls zur erweiterten Klassifikation herangezogen werden.
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Zur Gesamtklassifizierung werden die Daten aus Gewicht, Textur, Farbe und weiterer Merkmale gesammelt und ausgewertet. Alle Daten umfassen einer Klasse und die errechnete Klassifikationsgüte. Mittels dieser Daten wird schließlich die Klasse, welche über alle Merkmale hinweg die grösste Klassifikationsgüte hat, ausgegeben. Dazu wird die Gesamtklassifikationsgüte berechnet, welche über einen einfachen Schwellwert eingestellt werden kann.