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Zum Stand der Technik
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Kfz-Katalysatoren dienen zur Minderung des Schadstoffausstoßes der Kfz-Verbrennungsmotore und sind somit ein wichtiger Bestandteil moderner Kfz-Technik [1]. Zur Bewirkung ihrer Funktion weisen sie Edelmetalle wie Platin, Palladium und Rhodium auf, die aber auch toxische, für die Umwelt schädliche Eigenschaften haben, wobei sie bei deren Herstellung insbesondere die genannten hohen Umweltbelastungen verursachen [2]. Auch bedingen die hohen Materialkosten den relativ hohen Preis der Katalysatoren. Recycling von Altkatalysatoren zur Schonung der Umwelt und der Ressourcen sind eine zwingende Erfordernis unserer Epoche, besonders auch in Anbetracht des welt-weit beschränkten Vorkommens dieser Metalle [3]. Daher gewinnt das Recycling dieser Edelmetalle aus den Monolithen der Kfz-Katalysatoren eine gesteigerte Aktualität. Neben dem Bedarf für einen erneuten Einsatz in Kfz-Katalysatoren fordert ein weiterer zunehmender Bedarf solcher Elemente für die prosperierende Brennstoffzellenproduktion eine Rückgewinnung solcher Edelmetalle. Eine gewisse Erschwernis beim Praktizieren des Recycelns solcher Edelmetalle aus KFZ-Altkatalysatoren bitgt das Identifizieren und Klassifizieren der Katalysatoren aus Schrottbestände nach dem Gehalt solcher Edelmetalle, folglich auch nach ihren Handelswerten, den Grat ihrer Toxizität [4] sowie einer Gruppierung nach ihren individuellen Demontage- und Entsorgungsmöglichkeiten [3]. Zum Identifizieren der ca. 20000 weltweit unterschiedlichen Katalysatoren bieten sich bekannte industrielle Bildverarbeitungsverfahren an, die unter dem Begriff „Machine Vision” in Industrie und Logistik bereits breitgefächerten Einsatz finden [5], [6]. Hierfür sind bereits Erkennungs- bzw. Identifizierungs-Softwareprogramme entwickelt worden und im Handel.
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Einzelheiten über solche Verfahren, Einrichtungen und über elektronische Komponenten und Applikationen gehen aus diesbezüglicher Fach- und Patentliteratur hervor.
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Ein rationelles und sichereres Praktizieren eines solchen elektronischen Erkennungs- und Sortierverfahrens an KFZ-Katalysatoren mit einem anzustrebenden nachfolgenden bzw. damit verbundenen mechanischen Sortiervorgang setzt voraus, dass zweckentsprechende Einrichtungen zur Zuführung der Katalysatoren zu den ihre erkennungsrelevanten Parameter erfassenden Gerätschaften sowie zu Sortier-Recycling- und Entsorgungsprozeduren bewirkende Geräte und Komponenten zur Verfügung stehen.
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In der Entwicklung und im Handel, sowie auch in der praktischen Anwendung sind bereits Metallanalysatoren, verbunden mit angepassten Datenverarbeitungssystemen, die aus einem Substanzengemisch vorbestimmte Inhaltsstoffe zu erkennen vermögen. Der Einsatz solcher Gerätschaften zur Analyse der Erkennung der Katalysatorinhaltsstoffe erfordert Zugänglichkeit zum Katalysatorinneren. In der Praxis wird dies mit manuellen, zeitintensiven Handling- und Aufschneidvorgängen bewirkt, wobei für einen wirtschaftlichen Einsatz, der teueren Analysiergeräte Neben-, Rüst- und Stillstandszeiten abträglich sind. Außerdem erfordert der individuelle Einsatz solcher Geräte mit den dazugehörigen Hard- und Softwarekomponenten teueres Fachpersonal und ist zeitaufwendig.
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Bekannt sind aus der Fach- und Patentliteratur bereits verschiedene der Objekterkennung dienende Geräte sowie Selektierungs- und Sortierungsverfahren. Hierzu wird auf die in Betracht gezogenen Literaturstellen verwiesen.
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Den eigenen Inanspruchnahmen nahekommende Verfahren und Gerätschaften betreffen nachstehende Patent-Offenlegungsschriften:
- [11] betrifft ein sehr speziell definiertes Verfahren zu einer Mustererkennung durch Zuordnung eines Bildpunktes zu einem Muster. Die Inanspruchnahmen schließen beliebig weitere Mustererkennungsverfahren nicht aus, auch nehmen sie keinen Berg auf die vorliegende Zielsetzung, die Identifikation, Analyse und dem Recyling der Inhaltsstoffe von Alt-Kfz-Katalysatoren. Sie beansprucht auch keine Ausführungsmerkmale vorliegenden Erfindungsgegenstandes.
- [12b] betrifft einen optoelektronischen Sensor der zur Erkennung jeglicher Objekte Einsatz finden kann, ist aber für vorliegenden Erfindungsgegenstand nicht privilegiert, auch stehen seine Anspruchsmerkmale in keinem Bezug zu den Vorliegenden.
- [13] betrifft ein Verfahren zur Identifizierung von Gegenständen, insbesondere Verbrauchsgütern mit äußerlichen Kennzeichen. Die Anspruchnahmen betreffen keine konkreten Ausführungsmerkmale von Gerätschaften zur Bewirkung vorliegender Zielsetzung.
- [14] betrifft ein Detektionssystem ausschließlich zum Erkennen elektromagnetisch detektierbaren Fördergutes.
- [15] betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Identifizierung von Gegenständen, das sich – wie auch die eigene vorliegende Anmeldung bekannter Identifizierungs-verfahren bedient. Der eigenen Anmeldung vorweggenommene Vorrichtungsausführungen sind nicht zu erkennen.
- [16] betrifft ein Verfahren und System zur Abfrage und Übermittlung produktionsspezifischer Informationen und dient nicht der Selektierung fremder Gegenstände.
- [17] betrifft ein(ne) Vorrichtung, Verfahren und Computerprogramm zur Erkennung einer Geste und Steuerung eines Gerätes, wobei Partien dieses Verfahrens und Programms nicht unabdingbar in der eigenen Anmeldung zum Einsatz kommen können. Sie umfasst keine schädliche Vorwegnahmen vorliegender Vorrichtungsausgestaltungen.
- [18] betrifft die Inanspruchnahme eines definierten Erfassungsverfahrens und -Vorrichtung mittels einer Zeilenkamera das zwar nicht ausschließlich in vorliegend beanspruchter Vorrichtung Einsatz finden kann, aber ohne beanspruchte schädliche Anspruchsmerkmale gegenüber den eigenen beanspruchten Vorrichtungs-Ausführungsmerkmalen.
- [19] betrifft die Inanspruchnahme eines definierten Erfassungsverfahrens und -Vorrichtung bei dem(r) mittels eines die Messstrecke durchlaufenden Lichtstrahles die Kontur eines Prüfobjektes erfasst wird, womit zwar dieses Verfahren nicht ausschließlich in vorliegend beanspruchter Vorrichtung Einsatz finden kann, es enthält daher keine schädlichen Anspruchsmerkmale gegenüber den eigenen beanspruchten Vorrichtungs-Ausführungsmerkmalen.
- [20] betrifft einen optoelektronischen Sensor, wobei die Anspruchnahmen weitgehend auf optische/elektronische Funktionsmerkmale betreffen ohne Vorwegnahme eigener Vorrichtungs-Ausführungsmerkmale.
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Die Patentliteratur [11] bis [20] enthalten des Weiteren keine Anspruchnahmen über Verfahren zur Rückgewinnung von Platin aus Alt-Kfz-Katalysatoren und erst recht nicht über Ausgestaltungsweisen zweckentsprechender Vorrichtungen.
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Ziel vorliegender Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung
- – die vorrangig aus einer Fixier- und Zubringereinrichtung für die zu identifizierenden Katalysatoren besteht, die diese in einer wirtschaftlichen funktionell vorteilhaften Weise den ihre markanten Parameter erfassenden Gerätschaften zuführt, die die charakteristischen Merkmale der Katalysatoren an einen Computer mit einer zweckmäßigen Hard- und Software zur Bewirkung eines auf biometrischer Basis beruhenden Identifizierungsverfahrens weiterleiten,
- – mit mechanischen, pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Komponenten zur Bewirkung anschliessender weiterer Prozessfolgen zum Zwecke des Klassifizierens, Deklarierens, Aussortierens, Recycelns und Entsorgen der Katalysatore, womöglich in einer Ausführungsweise, die ein Einbinden der Vorrichtung in Recycling-Schretter- und Entsorgungsanlagen und -Systeme ermöglicht,
- – mit mechanischen, pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Komponenten zur Erfassung der Katalysatoren und ihrer Zuführung zu in die Vorrichtung integrierte Aufschneid- und Analysiereinrichtungen, wobei diese Analysiergerätschaften mit ihren dazugehörigen elektronischen Auswert-Komponenten zur Bewirkung eines wirtschaftlichen Analyseprozesses in die Vorrichtung einbezogen werden sollen,
- – in der sowohl ein Identifizierungs- und Selektierungsprozess der Altkatalysatoren, ein Analysierprozess für die Bestimmung der Wertstoffinhalte sowie die Verfahrensteuerung weitgehend auf automatischem Wege abläuft.
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Die Lösung wird durch die in den Ansprüchen und Ausführungsbeispielen angeführten erfindungsgemäßen Ausführungsmerkmalen erzielt.
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Ausführungsbeispiele
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Es zeigen:
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1 schematisch dargestellte Auflage- und Einspanneinrichtungen für die Katalysatoren mit zugeordneten fotooptischen und elektronischen Geräten für individuelle Identifizierungsvorgänge
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2 eine ergänzende Schemadarstellung zu 1 mit großflächigen Fotozellen (CCD-Kameras) zur Erfassung der Randkonturen der zu identifizierenden Katalysatoren
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3 eine Halteeinrichtung für die Prüfobjekte, vorzugsweise für Vorrichtungen nach 1, 2 und 4
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4 eine Identifizierungsvorrichtung für individuelle, manuell zu bewirkende Identifizierungsabläufe bestehend aus einem Gehäuse mit fest darin angeordneten fotooptischen/elektronischen Aufnahme- und Identifizierungs- und Dokumentierungsgerätschaften
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5 eine Schemadarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer mehrkantigen intermittierend um eine vertikale Drehachse rotierenden Aufspannbasis mit ihr zugeordneten, der Kat.-Erkennung, -Markierung und -Sortierung dienenden Gerätschaften
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6 eine Draufsicht von 5
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7 eine aus einem kreisförmigen Förderband bestehende Vorrichtung mit Leit- und Auswurfeinrichtungen und Gerätschaften zur Aufnahme der relevanten Katalysatorparameter
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8 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Maschinenform mit einer sich um eine senkrechte Achse drehenden runden Auflagebasis für die Kataslysatoren, mit im Maschinengehäuse integrierten Komponenten zur Aufnahme und Erkennung der relevanten Kat.-Parameter und Identifizierung der Katalysatoren sowie zur Zu- und Abführung der Prüflinge
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9 die Draufsicht von 8.
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10 eine Selektiervorrichtung bzw. -Strecke bestehend aus einem sich längs erstreckenden Auflage- und Transportband mit an und zugeordneten elektrischen/elektronischen/mechanischen Komponenten zur Erkennung und Sortierung der Katalysatoren, vorzugsweise zur Einbindung in Recycling- und Entsorgungsanlagen
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11 eine als Identifizierungs, -Aufschneid- und Analysiermaschine ausgebildete Vorrichtung mit einem im Maschinengehäuse untergebrachten Auflage- und Transportband, mit integrierten Komponenten zur Erfassung der Kat.-Profil- und Oberflächenstruktur und zur Bewirkung eines Selektierprozesses
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12 eine als Selektier-, Aufschneid,- Analysier- und Ausräummaschine ausgebildete Vorrichtung mit einem in einem Maschinenblock untergebrachten Drehtisch mit darauf angeordneten schwenk- und drehbaren Einspanneinrichtungen, mit im und am Maschinengehäuse angeordneten Geräten zur Erfassung der Kat.-Profil- und Oberflächenstruktur und zur Bewirkung des Identifizierungsprozesses sowie zum Auftrennen und Ausräumen der Katalysatoren
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Beschreibungen zu den Ausführungsbeispielen
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1 bis 4, betreffen Komponenten die zu einer Vorrichtung zum manuellen und individuellen Identifizieren der Altkatalysatoren zusammengefasst sind.
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In 1 bildet die Grundplatte 1 die Auflagebasis für eine an ihr aufsitzenden Haltevorrichtung 2 für die zu identifizierenden Katalysatoren 3, deren Verbindungsrohre 4a und 4b je nach Anlieferungszustand auf eine passende Länge zum Einspannen gekürzt wurden. Der Katalysatormitte 5a zugerichtet ist eine seine Seitenflanke in der horizontalen Ebene erfassende Kamera 6, sowie eine in der vertikalen Strahlenrichtung 5b angeordnete Kamera 7. Aufgabe der Kameras ist die Aufnahme einer kontrastvollen Randkontur vom Katalysator in beiden Ebenen, oder und – je nach Ermessen – eine Aufnahme der Oberflächenstruktur der häufig mit Beschriftungen oder Symbolen versehenen Breitseite der Kat. 3. Zur präziseren und verfahren-günstigeren Datenverarbeitung sind die Kameras als Matrixkameras bzw. als CCD-Kameras ausgebildet.
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Es werden verschiedene Belichtungsweisen und -Effekte alternativ oder gemeinsam eingesetzt und genutzt:
- a) zur Eliminierung störender Fremdlichteinflüsse, z. B. Tageslicht oder nicht abgedunkeltes Kunst licht sind die Kameras 6 und 7 und die Lampen 8 und 9 als Infrarot-Kameras und -Lampen 0, 11, 12 ausgebildet;
- b) zur maßgenaueren Bildwiedergabe der Objektkonturen sind die Kameras 6, 7 mit einem telemetrischen Linsensystem 8, 9 versehen, was einen weitgehend parallelen Strahlengang bewirkt;
- c) für den Erfassungsbereich der Horizontalkamera 6 ist hinter dem Prüfobjekt 3 eine helle Hintergrundfläche 13 angeordnet, die von einem Leuchtkörper 13 angestrahlt wird, wobei der Vordergrundbeleuchtungskörper 11 nicht aktiv wird, eine deutlich ausgeprägte Randkontur vom Prüfkörper 3 sich abzeichnet;
- d) gleicher Effekt wie unter c) wird durch die horizontale helle Hintergrundausbildung 14 bewirkt.
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Die durch die Kameras 6 und 7 aufgenommenen Motive werden an eine elektronische Rechen- und Speichereinrichtung weitergeleitet und verarbeitet. Hierfür kommt vorzugsweise ein handelsüblicher Rechner bzw. PC 15 mit Tastatur 16, Maus 17, Bildschirm 18 oder Touchscreenmonitor und Drucker 19 zum Einsatz.
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Ein auf die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgestimmte Software umfasst ein Betriebssteuerprogramm zur Steuerung des Ablaufes des Identifizierungsprozesses und ein eingebundenes modifiziertes bereits bekanntes Arbeitsprogramm zur Identifikation von Gegenständen auf der Basis biometrischer Erkennungsverfahren. Soweit nicht- wie in nachfolgenden Vorrichtungskonzeptionen relevant – spezielle Schaltelemente zur manuellen Kommandogabe vorgesehen sind oder im Steuerprogramm der Software selbst enthalten sind, erfolgen über die Tastatur 16 oder Maus 17 Steuersignalgaben.
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Zur Bewirkung der Steuerprozesse während des Verfahrensablaufes sind in das Steuersystem des Weiteren nicht dargestellte Übertragungseinrichtungen (Adapter mit einer Leistungselektronik zwischen dem PC (vorrangig über USB-Schnittstellen) einbezogen, mittels diesen elektrische Komponenten der Vorrichtung geschaltet werden.
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Dies gilt auch für umfassendere Einrichtungen nachfolgender Ausführungsbeispiele. Den Stand des jeweiligen Identifizierungsprozesses bzw. des Ergebnisses vermittelt Bildschirm 18. Drucker 19 ist zum Ausdrucken eines Prüf- bzw. Aktenprotokolls vorgesehen, aber auch zum Bedrucken eines Aufklebers, der der Kennzeichnung für die weitere Bearbeitung (Einsortierung, Recyclingweise etc.) des Prüflings dient.
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Von der aufgenommenen Abbildung des Katalysators wird vorrangig – nicht ausschließlich – vom PC 15 ein mathematisches Muster seiner Randkonturen erstellt und gespeichert sowie nach Schwerpunktaspekten dieses einem zentralen Koordinatensystem zugeordnet bzw. eingefügt. Natürlich werden bzw. können auch konkrete Abbildungen von Symbolen, Beschriftungen oder sonstige markante Merkmale gespeichert und für die Selektierung herangezogen werden.
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Zu Einzelheiten der vielfältigen Funktionen des erfindungsgemäßen Steuersystems und den projektbezogenen Modifikationen des Unterprogramms zur biometrischen Identifizierung sei auf die diversen Inanspruchnahmen des Patentanspruchs Nr. 10 verwiesen.
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In 2 besteht das fotooptische Aufnahmesystem aus großflächigen Fotozellen 20, 21 im Prinzip von CCD-Sensoren zur ausgeprägten punktuellen Erfassung der Helligkeitsverteilung. Das darauf bzw. davor positionierte Prüfobjekt 3 wird von Lampen 22, 23, vorrangig mit telezentrischem Strahlengang angestrahlt, so, dass sich eine maßstabgenaue kontraststarke Randzonenabbildung ergibt. Die Weiterverarbeitung der erfassten Daten erfolgt weitgehend wie vorstehend unter 1 angeführt. Natürlich kann wie in vorstehender Ausführungsvariante die Fotozelle 22, 23 wahlweise als Kontrasthintergrund genutzt werden, wobei die Lampen 22, 23 mit Kameras ergänzt bzw. ersetzt sind.
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In 3 ist eine Haltevorrichtung für zu prüfende Katalysatoren dargestellt, hauptsächlich für Vorrichtungen mit manueller Bestückungsweise gemäß 1 und 4. Der Vorteil gegenüber nachfolgend beschriebenen Vorrichtungsvarianten, wo der Prüfling auf einer Unterlage aufliegt, besteht in seinem völlig freien Erscheinungsbild; abgesehen vom „Beiwerk” Anschlussrohre 2a, 3b die erforderlichenfalls vorher abgelängt werden müssen. Die aufgenommenen Stummelkonturen können aber bei der elektronischen Weiterverabeitung als Identifikationskriterien genutzt oder eliminiert werden (hierzu sei auch auf Anspruch 10 verwiesen).
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Diese Haltevorrichtung besteht aus einer Standbasis 25 mit zwei Standböcken und einer Verbindungstraverse an der verschieb- und feststellbar zwei Ständer 26 sitzen. Diese weisen einen Aufnahmeschaft 27 für auswechselbare Klemmstücke 28 und 29 zum Fixeren bzw. als Auflage für den zu den identifizierenden Kat. 3 auf. Am Klemmstück 28 befindet sich auf der Kat.-Seite wie dargestellt ein Trichter, alternativ
ein Konus. Für Kat. mit längeren, unhandlichen Verbindungsrohren ist an Klemmstück 29 ein Prisma zum Auflegen der Kat.-Rohre vorgesehen. Bei den ersten beiden Ausbildungsweisen ist auf einer Seite in der Aufnahmebasis 27 eine Druckfeder 30 hinterlegt, die eine Vorspannung erzeugt. Die Standböcke weisen Arretierungsbohrungen 31 auf, die sich zur Positionierung dieser Haltevorrichtung an den Auflagebasen 1 und 20 angeordneten Zapfen 24 zentrieren.
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In 4 sind weitgehend alle vorgenannten Komponenten der Vorrichtung zu einer kompakten mobilen Baueinheit zusammengefasst. Sie besteht aus einem Gestell mit den zwei Seitenwänden 32, 33, einer Rückwand, einer unteren und einer mittleren Bodenplatte 34 und 35, einer Abdeckplatte 36, einer nach einer Seite auf- und umschwenkbaren Vorderwand 37, wobei die Wände 31, 32, 33, und Bodenplatten 34, 35, 36 an ihren Ecken bzw. Rändern an einem ein Gestell bildenden Hohlrahmen 38a, b, c, d befestigt sind, in dessen hohlen Holmen 38a, b, c, d horizontal verschieb- und arretierbar u-förmige Standbügel 39a, b mit unten angebrachten schwenk- und feststellbaren Rollen 40 angeordnet sind.
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Die untere Kammer zwischen der unteren und mittleren Bodenplatte 34, 35 ist mit fotooptischen Einrichtungen 1 bis 14 ausgestattet, wobei mittels Führungsschienen 41 geführt ein Einschubboden 42 als Auflagebasis für die Haltevorrichtung 25– 30 des zu prüfenden Katalysators dient. Der in der Seitenwand 32 von außen zugänglich angeordneten Kamera 43 ist ihr innen gegenüber die Innenwandpartie 44 als kontrastreiche Hinterwand zugeordnet. Alternativ ist die Kamera 43 durch einen Leuchtkörper 22 ersetzt und die gegenüberliegende Innenwand 44 mit einer großflächigen Fotozelle 21 bestückt. In der oberen Kammer zwischen den Böden 35 und 36 sitzt über einem Durchbruch in der mittleren Bodenplatte 35 eine Kamera 7 oder alternativ eine Lampe 23 für die vertikale Bilderfassung, der eine auf dem Einschubboden 42 ausgebildete Kontrastfläche 14 oder eine großflächige Fotozelle 20 hinter dem abzulichtenden Katalysator gegenübersteht. Eine in diesen Raum angeordnete Schublade kann zur Aufbewahrung von Protokollpapieren, Disketten oder CD's u. ä. sehr dienlich sein.
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Des Weiteren sind in der oberen Kammer die elektronischen Datenverarbeitungsgerätschaften 15– 18 gebrauchsgünstig deponiert.
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Zu Fig. 5 und Fig. 6
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Auf dem auf der Maschinenfundamentplatte 45 senkrecht sitzenden Ständer 46 ist drehbar der Maschinenkorpus 47 gelagert, an dessen vier Seitenwänden sich Befestigungseinrichtungen für die zu identifizierenden Katalysatoren 50 angebracht sind. Diese bestehen in einem ersten Ausführungsfall aus einer unteren fest angeordneten Aufsteckbasis 49 und einer oberen Aufsteckbasis 51, mittels eines Hubzylinders 52 vertikal verschiebbaren Haltebasis 51, die wiederum über ein Gestänge 52 mit einer Verzweigung über zwei Hubzylinder 45, 55 horizontal fixiert wird. Als Ausrichtungshilfe zum Einstellen einer günstigen radialen Stellung des Katalysators – was bei flachen Katalysatorausführungen aktuell ist – ist die Befestigungseinrichtung mit einer Ausrichthilfseinrichtung ergänzt. Diese besteht aus einer profilierten Ausrichtgabel 56, die für den aktiven Moment mittels eines manuell gesteuerten Druckzylinders 57 aus einer unteren Ruheposition aus in eine gebrauchsgünstige vertikale Position gebracht wird, wobei wiederum seine horizontale Zuordnung zum Prüfobjekt 50 für diesen Betriebsmoment durch einen horizontal gelagerten Druckzylinder 58 bestimmt wird.
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Die Drehbewegungen des Maschinenkorpus 47 werden im Zusammenspiel mit einem Drehwinkelsensor 59 von einem, von der zentralen Steuereinrichtung gesteuerten Drehantrieb 48 bewirkt. Der zweiten Verdrehstellung (b) des aufgespannten Katalysators 50c zugeordnet befinden sich die fotooptischen Aufnahmeeinrichtungen, eine Kamera 60 für die breitflächige Front, die außer der obligaten Erfassung der Randkonturen des Prüflings auch Beschriftungen, Symbole, markante Merkmale etc. abzubilden vermag, eine weitere Kamera 61 für die Schmal- und evtl. Unterseite des Kat. Ihnen zugeordnet befinden sich im Hintergrund des Kat. kontrastintensive Randabbildungen bewirkende belle, bzw. beleuchtete Flächenpartien 62, 63. Alternativ zu dieser Konzeption sind die Flächenpartien 62, 63 als großflächige Fotozellen ausgebildet und die Kameras 60, 61 durch Lichtstrahler ersetzt. Näheres dazu geht aus der Beschreibung zu 2 hervor. Um einen zum Randzonenschwerpunkt des Kat. weitgehend koaxialen Strahlengang der Kameras 60, 61 sicherzustellen, sind diese auf einer in vertikaler Richtung verstellbaren Halteeinrichtung 64 befestigt, die von einer ebenfalls von der zentralen Steuereinrichtung gesteuerten Antriebs- bzw. Stelleinrichtung 65 aktiviert wird.
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In seiner dritten Verdrehstellung (c) des Maschinenkorpus 47 ist der Prüfkörper 52c einer Bedruck- bzw. Spritzeinrichtung 66 zugewandt, dessen Druck- oder Sprühwerk – gesteuert ebenfalls von der zentralen Steuereinrichtung – dem Prüfobjekt 50c nach erfolgter Selektierung ein Erkennungsmerkmal (z. B. eine Prüfnummer, einen Strichcodes oder bzw. und ein Hinweiszeichen zu seinem weiteren Recyclingverfahren aufbringt.
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In seiner vierten Verdrehstellung (d) des Maschinenkorpus 47 wird der Prüfkörper 52d von der Maschine abgeworfen, sortiert in dafür bestimmte Behältnisse 67a, b. Dafür ist die obere Fixiereinrichtung 51, 52, 53 des Kat. an zwei Druckzylindern 54, 55 befestigt, die von der zentralen Steuereinrichtung entsprechend aktiviert der oberen Haltebasis 52, 53 eine Schwenk- und Ausfahrbewegung verleihen, wobei der Druckzylinder 52c die Verspannung des Kat. lüftet, so dass dieser in das vorbestimmte Behältnis 67a oder 67b fällt. Natürlich können auch an deren Stelle Förderbänder den Abtransport übernehmen, vorzugsweise die Kat. gleich einer Schrettereinrichtung zuführen. Aussortierte nicht identifizierte Kat. die als neue Referenzkatalysatoren in Frage kommen, werden anschließend auf ihren Inhalt hin analysiert und mit einer Referenzkatalysator-Nr. versehen und diese den gespeicherten Parametern dieses Prüflings im Speicher des biometrischen Identifizierungsprogramms zugefügt. Hierzu sei auch auf 5 verwiesen.
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Alternativ zu der Halteeinrichtung mit den Bauelementen nach Pos. 49, 51, 52 besteht diese aus mindestens einem vorzugsweise oben am Gestänge 53, und unten am Korpus 47 angebrachten Linearmotor 68 mit einem Wegsensor, wobei an einem starr mit der aktiven Partie 69 des Linearmotors verbundenen Zwischenstück 70, das Ausgestaltungen zu seiner Längenverstellung aufweist, eine von der zentralen Steuereinrichtung gesteuerte Klemmzange 71 zur Fixierung eines Katalysatorrohres angeordnet ist. Diese Einspannvariante birgt den Vorteil, dass die Katalysatorrohre nicht abgelängt werden müssen. Die Spannelemente der Klemmzange 71 sind so konzipiert, dass sie auch Katalysatore ohne Anschlussrohre fixieren können, indem ihre Spannklammern in die Öffnungen ragen und von innen den Kat. spreizend festspannen. An den Seitenpartien des Maschinenkorpus 47 angeordnete Tastschalter 72a, b, c, d, e für Not-Aus und sonstigen Kommandogaben ermöglichen ein individuelles Eingreifen in den Verfahrensablauf. Vor allem zur Kommandogabe an die aktiven Komponenten 52, 57, 58 bei den manuell getätigten Auf- und Einspannaktionen. Nach erfolgter Startgabe läuft der Selektierungsprozess gesteuert von einem vorbestimmten Software-Betriebsgrogramm mit eingebundenem modifizierten biometrischen Identifizierungsprogramm durch die Stufen b, c, d automatisch ab bis zur Wiederkehr der freien Wandpartie in den Stellungsbereich c. Die zum Einsatz kommenden elektronischen Komponenten entsprechen weitgehend dem zu 1 beschriebenen Pos. 15 bis 19. Hierbei werden die den Betriebsablauf bestimmenden Steuersignale auf drahtlosem Wege an die an dem sich drehenden Maschinenkorpus 47 angeordneten elektrischen, mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen Komponenten übertragen. Hierfür ist der PC 15 mit zweckentsprechenden Sendeanlagen (Bluetooth) ausgestattet und der Maschinenkorpus 47 mit einem Empfänger-Adaptersystem ausgerüstet, das sowohl mehrkanalige Empfängereigenschaften, als auch Elemente zur Umsetzung der leistungsschwachen Streuersignale des PC's in auf den üblichen Stromnetzniveau agierenden Schalteinrichtungen und Aktore aufweist. Einzelheiten über die Steuer- und Funktionseigenschaften der(s) erfindungsgemäßen Vorrichtung und Verfahrens gehen aus den Anspruchsinhalten der Ansprüchen 9 und 10 hervor.
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Zu Fig. 7
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Als Auflagebasis für die zu identifizierenden Katalysatoren 75 kommt ein kreisrund angeordnetes auf Einer Unterlage 77 gelagertes Förderband 76 zum Einsatz. Zu seinem Antrieb weist es an den Seitenrändern eine gleichermaßen als seitliche Führungsbasis dienende Verzahnungen 78a und 79b auf. Diese stehen über auf der Welle 80 sitzenden Zahnrädern 79a, b mit einem Verteilergetriebe 81 mit einem Drehantrieb 82 in Drehverbindung, von dem aus ein zweiter Antriebspfad 83 auf das Förderband 76 in gleicher Weise einwirkend ausgeht. Bei kontinuierlich, oder getaktet laufendem Förderband werden die zu identifizierenden Katalysatoren, im Ausführungsbeispiel manuell, auf das Förderband gelegt.
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Alternativ erfolgt die Bestückung mechanisch/automatisch durch Komponenten bzw. zweckentsprechende Einrichtungen einer Transport- und Schretteranlage, in die die erfindungsgemäße Identifizierungsvorrichtung einbezogen ist. Die aufgelegten Kat. durchfahren eine Leitblechzone 84 in der sie weitgehend tangential ausgerichtet werden, dann durch eine Lichtschranke 85, die an das Betriebssteuersystem ein Positions- und Zählsignal liefert, aus dem im Zusammenspiel mit einer vom Geschwindigkeitssensor 86 gelieferten Bandgeschwindigkeitsgröße und aktive Bandflusszeit sowohl nachfolgende Erkennungsakionen zeitlich gesteuert werden, als auch je nach Prüfergebnis an entsprechenden Stationen 95, 96 die Auswurfvorrichtung 97, 98 für die identifizierten Kat. aktiviert werden. Die gleiche Aufgabe kann – je nach Ermessen bei der Konzeptionsplanung vorliegender Vorrichtung – dem elektronischen Bilderkenungssystem zugeteilt werden, in dem aus der Bilddarstellung nachstehender Kameras ein vorbestimmtes Kriterium zu einer Positions-Signalgabe bestimmt wird. Die horizontale Konturerfassung des Prüfkörpers übernimmt Kamera 86 in Verbindung mit einer bildkontraststeigernden Hintergrundfläche 87. Wie bereits in vorangegangenen Beschreibungen erwähnt, kann die digitale Kamera 86 vorteilhafterweise als Zeilenkamera oder bzw. und als Infrarot-Kamera ausgebildet sein und zusätzlich ein Vorsatzlinsensystem aufweisen zur Bewirkung eines telezentrischen Strahlenganges. Alternativ ist auch an Stelle der Fläche 87 der Einsatz einer großflächigen Fotozelle (CCD-Sensor) vorgesehen, wobei die Kamera 86 durch eine Lichtquelle mit parallelem Strahlengang ersetzt ist. Die vertikale Erfassung der Kontur des Kat. als auch daran angebrachte Schriftzüge, Symbole oder sonstige Merkmale übernimmt Kamera 88. Um das Konturenzentrum des Prüflings in das Erfassungszentrum der Kamera zu setzen, ist diese an einer Verschiebeeinrichtung 90 mit einem Verstellantrieb 91 befestigt, der von der zentralen Regel- und Steuereinrichtung gesteuert, die Kamera radial zum Kreisförderband in eine weitgehend deckungsgleiche Position fährt. Hierfür werden erste Aufnahmen vom ankommenden Kat. und die von Drehzahl/Drehwinkelsensor gelieferte Bandgeschwindigkeit als Berechnungsgrundlage genutzt;
die dem biometrischen Vergleich dienende Aufnahme erfolgt beim Vorliegen weitgehender Überdeckung der Mittelpunkte. Natürlich kann dieses Verfahren auch zur Bestimmung des Aufnahmemomentes der horizontal angeordneten Kamera 86 an Stelle Lichtschrankennutzung angewandt werden. Zur Erfassung des Profils des Prüflings aus vertikaler Sicht kann alternativ zur vertikalen Kamera 88 wie zur horizontalen Kamera bereits abgehandelt an deren Stelle eine Lichtquelle mit einer unter einem transparenten Förderband angeordneten großflächigen Fotozelle 89 zum Einsatz kommen.
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Als ein weiteres Kriterium zur Identifizierung der Kat. kann sein Gewicht eingesetzt werden, was natürlich eine gleichmäßige Ablängung der Anschlussrohre – einschließlich denen des Referenzkatalysatorsvoraussetzt.
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Die in der Verfahrensstrecke angeordnete Wiegeeinrichtung besteht aus einem Kraftsensor 92 der zwischen einer Greifeinrichtung 93, vorrangig als Elektromagnet ausgebildet, und einer Hubeinrichtung 94, vorrangig ausgebildet als Linearmotor mit integriertem Längenmesssensor, angeordnet ist.
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Zur Kennzeichnung der geprüften Kat. ist in der Verfahrensstrecke eine Druck- bzw. Besprüheinrichtung 95 angeordnet, die die Prüfstücke kennzeichnet. Neben einer vorrangig im Sprühverfahren aufzudrucken (Prüf-Teile)-Nr. können Markierungen als Hinweise auf eine besondere Wertigkeit, günstige typenspezifische Recyclingverfahren oder toxische Inhaltsstoffe sehr nützlich sein. Zusätzlich wird durch einen der Vorrichtung zugeordneten Drucker 19 ein aktentaugliches Prüfprotokoll nach individuell vorbestimmbarer Art ausgedruckt.
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Am Verfahrensstreckenende sind Auswurf- (96, 97) und Leiteinrichtungen 101 angeordnet, die die geprüften Kat. entsprechend ihrer erforderlichen weiteren Behandlung unterschiedlichen Ablegestationen 98, 99, 102 zuführen. So kann beispielsweise eine erste Ablegestation 98 solchen Katalysatoren die auf Grund ihrer Nichtidentifizierbarkeit als neue Referenzkatalysatoren in Frage kommen und einer besonderen Analyse ihrer Inhalte bedürfen, zugeordnet sein. Eine weitere Gruppe könnte besonders wertvolle oder sehr toxische, mit besonderer Vorsicht zu behandelnde Exemplare betreffen.
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Letzte Gruppe 102 sei für ein normales bzw. wirtschaftliches oder übliches Recycling bestimmt.
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Die Ablagestationen 99, 102 können natürlich auch wie die Zuführstation in ein Transportsystem einer Recycling- bzw. Schretteranlage integriert sein, in der vorrangig Transportbänder oder Elevatore den Warentransfer übernehmen, sodass die dargestellten Transportbehälter entfallen.
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Zum Nachstellen- bzw. Nachspannen sicherlich im Laufe der Zeit sich längende Bänder besteht die Bandauflage- und Führungsbasis 77 aus radial verstellbaren Segmentstücken.
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Alternativ zu dem dargestellten homogenen Bandgebilde 80 ist es vorteilhaft, das Auflage und Transportband als Gelenkband auszubilden. Denn auf den aus Metall oder Kunststoff ausgebildeten Gliedern lassen
sich leicht Auflage- oder Haltevorrichtungen 2 anbringen oder diese selbst als Auflagebasen ausbilden. Außerdem ermöglichen sie eine Abstimmung der Bandlänge auf den jeweiligen Umfang und Art der zugeordneten Gerätschaften. Aber auch zur Abstimmung der Bandlänge auf die räumlichen Gegebenheiten – besonders bei einer Integration solcher Identifizierungsvorrichtung in Recycling- und Entsorgungsanlagen – sind variable, anpassbare Gestaltungsmöglichkeiten besonders vorteilhaft. Zur Übertragung der Messwerte nicht dargestellter, aber für solche Einrichtungen obligatorische Sensoren an die zentrale Steuer- und Regeleinrichtung der Vorrichtung sowie zum Empfangen von Steuerkommandos durch Schalt- und Steuerelemente der Aktoren und sonstiger Servoeinrichtungen sind diese, sowie die zentrale Steuer- und Regeleinrichtung selbst, mit drahtlosen (z. B. Bluetooth-)Technologien ausgestattet. Gleiches gilt für die Vorrichtungs-Ausführungsvarianten gemäß der 9, 10 und 13.
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Zu Fig. 8 und Fig. 9
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Bei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung sind weitgehend alle der Identifizierung der Altkatalysatoren dienenden aktiven Bauelemente 85 bis 95, wie unter 8 beschrieben, in einem transportablen kompakten Körper 105 (Maschinengehäuse) untergebracht und somit zu einer Maschine zusammengefasst. Die Auflagebasis für die zu identifizierenden Katalysatoren 108 besteht aus einem angetriebenen Rundtisch 107, von dem eine Partie einen kammerhaften Hohlraum 106 durchläuft, in dem weitgehend alle fotoelektrischen Gerätschaften zur Erfassung der Katalysatorprofile und deren sonstigen relevanten Merkmale untergebracht sind. In der Front der Zuführseite, bzw. einer Überwachungsseite des Maschinengehäuses sind zugänglich und sichtbar die der Identifikation der Kat dienenden datenverarbeitenden Komponenten wie PC 109, Tastatur 110 mit integrierter Maus 111, Drucker 112 und (vorzugsweise Touchscreen-)Bildschirm 113 untergebracht.
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Die Draufsicht im Schnitt lässt den vom Rundtisch 107 durchfahrenen Hohlraum 106 erkennen mit der darin waagerecht angeordneten Kamera 114, mit der ihr zugeordneten kontraststeigernden hellen Rückwand 115, die auch als eine von innen beleuchtete Mattscheibe 116 ausgebildet sein kann. Wie unter 8 beschrieben, kann diese Aufnahmeeinrichtung auch durch eine großflächige Fotozelle und eine Lichtquelle ersetzt sein. Gleiches gilt für eine nicht dargestellte vertikale fotooptische Kontur-Erfassungseinrichtung. Zu weiteren nicht dargestellten der Identifikation dienenden Komponenten sei auf deren Beschreibung unter 8 verwiesen. In einem abgeteilten Bereich 117 des Hohlraumes 106 ist ein von einem Schwenkmechanismus 118 betätigter erster Auswurfbügel deponiert, der von der Steuereinrichtung der Anlage gesteuert, der aussortierte Kat. in ein Transportbehältniss 121 oder auf ein Förderband wirft. In einer verjüngten oberen Partie 123 des Maschinengehäuses ist eine weitere Auswerferkammer 118 ausgebildet mit der Schwenkeinrichtung 120 für den zweiten Auswurfbügel 122a, b der aussortierte Kat. ebenfalls an eine vorbestimmte Stelle vom Drehtisch schiebt. Im Bedarfsfalle ist auf der anderen Seite der Maschinenpartie eine weitere Auswurfeinrichtung 126 angeordnet. Zur automatischen Bestückung des Rundtisches mit den zu identifizierenden Katalysatoren 108 ist an dem Maschinengehäuse, vorzugsweise auf der Zuführseite im oberen Bereich des Hohlraumes 106, ein ausschwenkbarer Roboterarm 127 angeordnet. Mit diesem nach dem bekannten Stand der Technik mit Erkennungs-, Greif-, und Zuteilerfunktionen befähigten, vom Steuersystem der Vorrichtung gesteuerten Gerät werden die vorzugsweise von einem Förderband zugeführten Katalysatoren erfasst und weiterbehandlungsgerecht auf den Rundtisch gelegt.
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Einzelheiten über Funktionsmerkmale der eingesetzten Komponenten, des Steuerprogramms und eines dafür modifizierten Softwareprogramms zur biometrischen Erkennung und Sortierung gehen aus dem Anspruch 10 hervor.
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Zu Fig. 11
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Diese Vorrichtungskonzeption, deren Hauptmerkmal ein sich längs erstreckendes Förderband als Auflagebasis für die zu selektierenden Katalysatore ist, sind weitgehend die in 8 eingesetzten und dazu beschriebenen fotooptischen und mechanischen Komponenten 84 bis 97 zugeordnet.
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Im wesentlichen besteht der Funktionsablauf für das Selektierverfahren darin, das der auf das Förderband 130 aufgelegte Kat. 131 ihn ausrichtende Leitbleche 84 durchfährt, weiter eine Lichtschranke 85 passiert bin zum horizontalen und vertikalen Kamerasystem 86, 87/88, 89, weiter zu seiner Kennzeichnung zu einer Sprüh-Druckeinrichtung 95, wonach er von einer Auswurfvorrichtung 96 vom Förderband geschoben wird oder am Bandende von diesen in ein dafür bestimmtes Behältnis 102 gekippt wird. Die Kamerasysteme können durch großflächige Fotozellen 135, 136 mit Lichtstrahlern 137, 138 ersetzt oder ergänzt sein. Auch kann eine Wiegevorrichtung z. B. bestehend aus den vorgehend beschriebenen Komponenten 92, 93, 94 zur Gewinnung eines weiteren Bewertungsparameters nützlich sein.
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Wie bereits unter 8 näher abgehandelt, kann eine alternative Förderbandausbildung als ein Gliederband vorteilhaft sein.
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Näheres über Funktionsmerkmale der eingesetzten Komponenten, des Steuerprogramms und die Modifikationsmerkmale eines Softwareprogramms zur biometrischen Erkennung und Sortierung geht ebenfalls aus der Beschreibung zu 8 und aus dem Anspruch 10 hervor.
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Zu Fig. 11
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Auf der Bestückungs- bzw. Zuteilerseite des Maschinenständers 140 weist dieser eine Konsole 141 auf, auf der verschiedene Komponenten der Vorrichtung sowie die Lager- bzw. Antriebsbasis 142 des Förderbandes 143 aufsitzen. Dieses durchläuft einen tunnelartigen Durchbruch 144 im Maschinengehäuse 140 in dem die zur Erkennung und Identifizierung des Prüfobjektes vorgesehenen Komponenten 84 bis 97 (aus 8 und 11) angeordnet sind. An der Zuführ-Frontseite 145 des Maschinengehäuses sind zugänglich und sichtbar die der Identifikation der Kat. dienenden datenverarbeitenden Komponenten wie PC 109, Tastatur 110 mit einer integrierten Maus 111, Drucker 112 und Bildschirm 113 untergebracht. Die Belegung des Förderbandes 143 mit dem zu identifizierenden Katalysator 146 bewirkt eine Greiferzange 147, die am Ende eines an der Welle eines Schrittmotors 149 sitzenden bogenförmigen Schwenkarms 148 angeordnet ist. Außer der Zubringertätigkeit der Bandbelegung hat die Greif- und Schwenkeinrichtung 147, 148, 149 noch die Aufgabe, gegebenenfalls zu lange Anschlussrohre des Kat. einer Kappvorrichtung zuzuführen. Diese besteht aus unterhalb des Förderbandes angeordneten von Elektromotoren 150, 151 angetriebenen Trennscheiben 152, 153. Dies ist besonders dann erforderlich oder zumindest sinnvoll, wenn in das Identifikationssystem eine Wiegeeinrichtung 92, 93, 94 einbezogen ist.
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Auch sind sperrige Daseinsformen des Prüfkörpers dem Verfahren abträglich. Zur Erkennung einer Kappbedürftigkeit und Einleitung dieses Vorganges sind seitlich tangierend zur Greifzange 147 (in ihrer Ruhe bzw. Ladeposition) Lichtschranken 154, 155 angeordnet. Vor dem Tunnel 144 sind Ausricht- bzw. Ausrichteinrichtungen 156a, b für den Kat. angeordnet, ausgebildet als Linearmotore mit Wegesensoren und Schiebeplatten. Diese erfindungsgemäße Identifizierungs- und Selektierungsvorrichtungsvariante ist mit einer Auftrenn- und Ablegeeinrichtung für die Kat. ergänzt:
Auf der Ausgangsseite ist oben am Maschinenständer 140 eine Führungstraverse 157 mit einem integrierten Stellantrieb angeordnet, der einen daran geführten Schlitten 158 quer zur Bandrichtung programmgemäß bewegt. Dieser weist eine vertikale Führungsbasis und einen Hubantrieb für einen darin vertikal geführten Stempel 159 auf, dessen Unterseite in ein Winkelstück 160 übergeht, das eine horizontale Führungsbasis mit einem zugeordneten Hubantrieb für eine in ihm geführte Verbindungstraverse 161 aufweist. An deren äußeren Ende befindet sich eine Schwenkeinrichtung 162 für einen unterhalb daran angeordneten Getriebemotor 163, an dessen Ausgangswelle eine elektrisch betätigte Spannzange 164 sitzt. Für den Aufschneidprozess wird vom Getriebemotor 163 der Kat. um seine Längsachse in Drehung versetzt. Unterhalb des von der Spannzange gehaltenen Katalysators 146 sitzt auf einer am Maschinengehäuse 140 angebrachten Konsole 165 ein Elektromotor 166 mit einer angeflanschten Trennscheibe 167. Als Bezugsbasis zur Bewirkung und Einhaltung einer angestrebten typenspezifischen und drehwinkel-unterschiedlichen, von der Steuer- und Regeleinrichtung einzuregelnden Schnitttiefe am Kat. 146 ist ein Abstandssensor angeordnet,
bestehend aus einem Distanzfühler 168a und einem Drehwinkelsensor 168 – was besonders bei rotations-unsymmetrischen Katalysatoren aktuell ist. Beim Erfassen des auf dem Band 143 ankommenden Kat. durch die Spannzange 164 wird diese programmgemäß in ihrer Breitenerstreckung parallel zum Band gestellt und zur Sicherstellung einer bandnahen Position der Zangenvorderpartie und Vermeidung einer Kollision des Getriebemotors 163 mit dem Band ist die Rotationsachse von Getriebemotor und Spannzange – von der Darstellung abweichend – schräg eingeordnet.
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Nach erfolgter Identifikation wird der Kat. 146 zum Aufschneiden oder bzw. und zum Ablegen in vorbestimmte Behältnisse oder auf Förderbänder mittels den von der Steuer- und Regeleinrichtung gesteuerten Aktoren in den dafür bestimmten Bauelementen (157– 164) vom Band (143) gefasst und in den Aktionsbereich der Trennscheibe (167) gebracht und so positioniert, dass er an einer vorbestimmten Stelle rotierend um seine Längsachse aufgetrennt wird, wobei eine über den Umfang meist unterschiedliche vor-bestimmte Schnitttiefe eingeregelt wird. Die axiale Zuordnung des Kat. zur Trennscheibe (die Schnittstelle am Kat.) erfolgt ebenfalls in einer vorprogrammierten Weise.
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Dafür zu ist zur Erkennung und Speicherung der axialen Zuordnung des von der Spannzange 164 ergriffenen Kat. zu einem Koordinatensystem der Steuer und Regeleinrichtung der Vorrichtung über der Position des Ergreifens des Kat. oder im Bereich des Positionierens über der Trennscheibe eine nicht dargestellte Kamera angeordnet. Für manuelle Einstellungen der Schnittstelle am Kat. sind Tastaturen 169 am Maschinenständer 140 vorgesehen, die das diesbezügliche Positionierungs-Steuerprogramm aussetzen bzw. überbrücken.
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Danach oder bereits anstatt dessen erfolgt in einer programmierten Weise mit den roboterhaften Bauelementen 157 bis 164 ein Transportieren und Ablegen des aufgeschnittenen oder nur identifizierten Kat. an die vorbestimmte Stelle.
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Da das Auftrennen und das Einsortieren sicherlich den größten Zeitanteil der kombinierten Prozedur beansprucht, ist es vorteilhaft, die Gerätschaften 157 bis 168 mehrfach anzuordnen, mindestens ein weiteres mal auf der anderen Seite des Förderbandes 143.
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Weitere Einzelheiten über Funktionsmerkmale des Steuerprogramms dieser Identifizierungsvorrichtung, einschließlich der Zusatzeinrichtungen zur zerspanenden Behandlung der Katalysatoren sind de Anspruch 10 zu entnehmen.
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zu Fig. 12
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Vorliegender Vorrichtungsvorschlag ist vorrangig der Identifikation unsymmetrischer Katalysatoren zugedacht, bei denen nur eine oder wenige Profilaufnahme(n) unter den vielfach möglichen Erscheinungsformen die sich je nach Anvisierstellung ergeben können, ein Vergleich mit einem Referenzkatalysator unzureichend möglich ist.
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Maschinengehäuse 170 weist einen Tunnel 171 auf, in dem die zur Erkennung und Identifizierung des Prüfobjektes erforderlichen Komponenten 84 bis 97 (aus 8 und 11) angeordnet sind. Eine Aufnahmekamera 86 ist auf der Innenseite im vorderen Teil 172 des Maschinenkörpers angeordnet, auf der gegenüberliegenden Wand im Tunnel befindet sich eine kontraststeigernde Fläche 173, wobei an Stelle der Kamera eine Lichtquelle 89 und an der Wand eine großflächige Fotozelle 135 erfindungsgemäß eingesetzt sein können. Die Prüfkörper 174a, b, c, die den Tunnel 171 mit seinen fotooptischen Gerätschaften zu ihrer Identifikation durchlaufen, werden von auf einem um eine senkrechte Achse 175 intermittierend rotierenden sternförmig ausgebildeten Tisch 176 sitzenden Einspanneinrichtungen 177 gehalten. Diese bestehen aus einer Grundbasis 178, die in eine vertikale Führungsbasis 179 übergeht, in der ein drehbarer Stempel 180 gelagert ist, an dem oben mit horizontaler Achse 181 eine Lagerbasis 182 für einen Hohlkörper 183 angeordnet ist, an dem sich eine Spannzange 184 zur Fixierung der Katalysatoren befindet. Deren Spannpratzen sind vorteilhafterweise so geartet, dass sie sowohl Katalysatorrohre außen zu umfassen vermögen, als auch bei bereits entfernten Rohren den Kat. in der Öffnung von innen fixieren können. Die horizontale Schwenkbewegung des Stempels 180 bewirkt über einen Schneckentrieb 185 der Motor 187, die des Hohlkörpers 181 ebenfalls über einen Schneckentrieb 185 der Motor 187.
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Für die drehwinkeldefinierten Drehbewegungsabläufe der Antrieb der Aufpanneinrichtung 177 und der des Drehtisches 176 kommen vorzugsweise Schrittmotore mit Drehwinkelstellungsrückmeldung zum Einsatz.
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Diese Motore 185 und 187, sowie der nicht ersichtliche Antrieb für den Drehtisch 176, der einer intermittierenden Drehbewegung unterliegt, werden von der elektrisch/elektronischen Steuereinrichtung der Vorrichtung nach einem vorgegebenen Betriebsprogramm gesteuert unter Nutzung von Funktionsmerkmalen zweckentsprechender Modifikationen eines in das Betriebsprogramm einbezogenen Softwareprogramms zur biometrischen Erkennung und Sortierung von Maschinenbauteilen. Zu(r) manuellen Kommando- und Signalgaben, auch zur Bewirkung mechanischer, hydraulischer oder elektrischer Servoaktionen, Kontrolle bzw. Überwachung des Betriebsablaufes, Laden der Programme oder individueller Vorgaben sind an der Maschinenstirnseite 172 die an anderer Stelle schon beschriebenen Komponenten 110 bis 113 angeordnet.
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Nach dem Bestücken einer Einspanneinrichtung 177a mit ihrem Spannfutter 186a mit einem Katalysator 174a – vorzugsweise in einer der Überwachungs- bzw. Zulieferposition nahen Stellung – erfolgt nach Startgabe – sofern Folgeprozesse in anderen nachfolgenden Stationen abgeschlossen sind, eine Rundbewegung des Rundtisches 176 in den Tunnel 171 zur Aufnahme seines Profils. Je nach den vorliegenden geometrischen Verhältnissen ist es zweckmäßig, zur Verweidung von Kollisionen des abstehender Kat. (von allem des zweiten Verbindungsrohres) mit dem Maschinengehäuse, die Kat.-Seite der Einspanneinrichtung nach innen zu schwenken. Im Tunnel wird die Katalysatorlängsachse 183 tangential zum Tischzentrum bzw. parallel zur Projektionsfläche 173 ebenfalls durch geregeltes Einschwenken durch die Einspannvorrichtung ausgerichtet, wobei der Schwerpunkt der Randkonturen des Kat. durch entsprechendes Einregeln der Tischstellung weitgehend in die Mitte des erfassbaren Kamerabildes gesetzt wird. Hierfür wird von der Steuer- und Regeleinrichtung aus erste Aufnahmen vom ankommenden Kat. der erforderliche einzuregelnde Schwenkwinkelstellung der Aufspannvorrichtung und des Rundtisches errechnet.
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Bei der Aufnahme des Katalysatorprofils rotiert der Prüfkörper. Vorteilhaft ist dabei eine Abstimmung der gesteuerten Bildfolge durch das Betriebssteuerprogramm mit dem einbezogenen Softwareprogramm zur Identifikation auf biometrischer Basis in der Weise, dass während einer Umdrehung des Prüfkörpers mehrere Aufnahmen erfolgen, wobei in einer ersten Weise während der zyklischen Aufnahmepausen nach einem Rechenprogramm aus einem Gesamtbild nur die kontrastreichen Randkonturen des Kat. digitalisiert und in ein Koordinatensystem eingeordnet gespeichert werden, während gleichzeitig ein parallel laufender Rechenprozess einen Vergleich mit den auf gleicher weise gefundenen Randkoordinaten aller Aufnahmen aus einer gesamten Umdrehung von den zur Verfügung stehenden Referenzkatalysatoren vornimmt. In einer zweiten Weise werden zunächst alle aufgenommenen Bilder aus einer Prüflingsumdrehung auf die Randkonturen dezimiert, digitalisiert und gespeichert, danach der Vergleich mit den Referenzwerten durchgeführt. Wie schon an anderer Stelle vorstehend angeführt, so ist es bei asymmetrischen Kat.-Ausführungen besonders zweckmäßig, die digitalisierten Randkonturen auch in einer um 180 Grad verdrehten Anordnung zu speichern und zu vergleichen. Dies birgt noch den Vorteil, dass beim Befüllen der Spannzange 183 keine Rücksicht auf Profilmerkmale der Kat. genommen werden muss, sondern diese in ihrer Richtung nach Handlingaspekten eingeladen werden können. Des Weiteren ist es einer(m) korrekten Dokumentation und Vergleich der Erkennungsmerkmale dienlich, wenn die Partien der Anschlussrohre am Katalysator unberücksichtigt bleiben, also ausgespart sind oder diese Kat.-Endzonen programmgemäß durch eine einheitliche gerade geführte Endkontur dargestellt werden. Wenn nicht gar unabdingbar ist die Festlegung eines einheitlichen Maßstabes für die Koordinaten des Prüflings und der Referenz-Kat. Die Taktgeschwindigkeit des Rundtisches wird sicherlich weniger von der Aufnahme- und Rechengeschwindigkeit zu bestimmen sein, sondern von den mechanischen Prozeduren wie das Katalysatoreinspannen und weiteren noch nachfolgend angeführten Vorgängen.
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Die nächste Station ist mit einer Aufschneidvorrichtung für den Kat. bestückt. Diese besteht aus einem auf einer Konsole 189 des Maschinenkörpers sitzenden hohlen Ständer 190 und einem darin verschiebbaren Stempel 191 der von einer von einem Stellmotor 193 angetrieben Stellspindel 192 in der Höhe verstellt wird. Auf ihm sitzt ein Elektromotor 194 mit einer angeflanschten Trennscheibe 195. Zur Einhaltung einer (evtl. Kat.-typenabhängigen) Schnitttiefe ist ein Lichtschrankensystem 196 angeordnet, das die momentan unterste Kontur des sich drehenden Kat. erfasst und zur Einregelung der Schnitttiefe den Abstand an die Steuereinrichtung weitergibt. Dabei können zur Erzielung eines dynamischen Regelverhaltens zur Einstellung der Schnitttiefe auch Tendenzen des vorher festgestellten Konturenverlaufes adaptiv herangezogen werden.
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Des Weiteren ist die Identifikationsvorrichtung mit einem Roboterarm 198 ausgerüstet, an dessen Kopf 199 (mit Motor) an seinem aktiven Ende eine Greifzange 200 zur Übernahme und Weiterleitung des abgeschnittenen Katalysators und oder bzw. und zum Ausräumen seines Inhaltes aufweist. Ferner sitzt am Roboterkopf Bohr- oder Aufschneidwerkzeug 201 und eine Analysesonde 202 zur Bestimmung der Katalysatorinhaltsstoffe.
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Als weitere nicht dargestellte Zusatzeinrichtung kann eine zwischen der vorderen Bestückungsstation und der Tunnelstation angeordneten Bearbeitungsstation für den Kat. vorteilhaft sein, in dem z. B. sperrige Rohrstücke der anderen Kat-Seite mit Gerätschaften nach Art der Komponenten 190, 191, 192 abgeschnitten werden. Auch kann eine weitere zusätzliche Bearbeitungsstation auf der Vorrichtungsseite nach dem Tunnel, womit der Aufschneidvorgang und das Ablegen der Kat.-Teile sowie das Probenehmen getrennt werden können, der Effizienz der Vorrichtung dienlich sein. Dazu bedarf es natürlich einer Vermehrung der Drehtischarme.
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Einzelheiten über Funktionsmerkmale des Steuerprogramms der Identifizierungsvorrichtung, einschließlich der Einrichtungen zur zerspanenden Behandlung der Katalysatoren, sowie über Merkmale der Modifikationen eines in das Steuerprogramm der Vorrichtung einbezogenen Softwareprogramms zur biometrischen Erkennung und Sortieren von Maschinenbauteilen sind aus dem Anspruch 10 zu entnehmen.
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Zur Übertagung der Messwerte nicht dargestellte, aber für solche Einrichtungen obligatorische Sensoren an die zentrale Steuer- und Regeleinrichtung der Vorrichtung sowie zum Empfangen von Steuerkommandos durch Schalt- und Steuerelemente der Aktoren und sonstiger Servoeinrichtungen sind diese, sowie die zentrale Steuer- und Regeleinrichtung selbst, mit Bluetooth-Technologien ausgestattet. Gleiches gilt für die Vorrichtungsvarianten gemäß der 6 bis 10.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Auflageplatte
- 2
- Haltevorrichtung für 3
- 3
- Katalysator
- 4a, b
- Anschlussrohre von 3
- 5a, b
- Mittellinie
- 6, 7
- Kamera
- 8, 9
- Linsensystem für telezentrischen Strahlengang
- 10, 11
- Beleuchtungskörper
- 12, 13, 14
- helle Hintergrundbasis alternativ Fotozelle
- 15
- PC
- 16
- Tastatur
- 17
- Maus
- 18
- Bildschirm
- 19
- Drucker
- 20, 21
- großflächiger CCD-Sensor
- 22, 23
- Leuchtkörper
- 24
- Zentrierstifte (in 1 und 20)
- 25
- Standbasis
- 26
- Ständer
- 27
- Schaft
- 28
- Klemmstück
- 29
- Auflagestück
- 30
- Druckfeder
- 31
- Arretierungsbohrungen
- 32, 33
- Seitenwand
- 34
- untere Bodenplatte
- 35
- mittlere Bodenplatte
- 36
- Abdeckplatte
- 37
- Vorderwand
- 38a, b, c, d
- Hohlrahmenholme
- 39a, b
- Ständer
- 40
- Rolle
- 41
- Führungsschiene
- 42
- Einschubboden
- 43
- Kamerahalterung
- 44
- Innenwandpartie
- 45
- Schublade
- 46
- Ständer
- 47
- Maschinen-Drehkorpus
- 48
- Drehantrieb von 47
- 49
- Katalysator
- 50
- untere Aufsteckbasis
- 51
- obere Aufsteckbasis
- 52
- vertikaler Hubzylinder
- 52a
- Vorspannelement (in 52)
- 53
- Gestänge mit Verzweigung
- 54, 55
- horizontale Hubzylinder
- 54a, 55b
- Spannelement (in 54, 55)
- 56
- Ausrichtgabel
- 57
- vertikaler Druckzylinder
- 58
- horizontaler Druckzylinder
- 59
- Drehwinkelsensor
- 60, 61
- Kamera/alternativ Lichtstrahler
- 62, 63
- helle Flächenpartie/alternativ Fotozelle
- 64
- Kamerahalteeinrichtung
- 65
- Antriebs- bzw. Stelleinrichtung (für 64)
- 66
- Druck- bzw. Sprüheinrichtung
- 67a, b
- Transportbehälter
- 68
- Linearmotor
- 69
- aktive Partie von 68
- 70
- Zwischenstück
- 71
- Spannzange
- 72a, b, c, d, e
- Tastschalter
- 75
- Katalysator
- 76
- Förderband
- 77
- Förderbandauflagebasis
- 78a, b
- Verzahnung an 76
- 79a, b
- Zahnrad auf 80
- 80a, b
- Antriebswelle
- 81
- Verteilergetriebe
- 82
- Antriebsmotor
- 84
- Leit- u. Richtblech
- 85
- Lichtschranke
- 86
- Kamera/Lichtquelle
- 87
- Kontrastfläche/Fotozelle
- 88
- Kamera
- 89
- Kontrastfläche/Fotozelle
- 90
- Kameraführsystem
- 91
- Stellmotor
- 92
- Kraftsensor
- 93
- Elektromagnet
- 94
- Linearmotor
- 95
- Druck-/Sprüheinrichtung
- 96, 97
- Auswurfeinrichtung
- 98, 99
- Ablagestation/Transportbehälter
- 100
- Drehwinkel-/Drehzahlsensor
- 101
- Auswurfleitblech
- 102
- Ablagestation/
-
- Transportband
- 103
- Transportbehälter/
- 105
- Maschinengehäuse
- 106
- Tunnel in 105
- 107
- Rundtisch
- 107a
- Kat.-Auflagebasis an 107
- 108
- Katalysator
- 109
- Computer
- 110
- Tastatur
- 111
- Maus integriert in 110
- 112
- Drucker
- 113
- Bildschirm
- 114
- Kamera/alternativ Leuchte
- 115
- Mattscheibe/alternativ großflächige Fotozelle
- 116, 117, 118
- Auswerferkammer
- 119, 120, 121
- Auswerfereinrichtung
- 119a, 120a, 121a
- Lager- u. Schwenkbasis von 119, 120, 121
- 122, 123
- Transportbehälter
- 124
- verjüngte Partie von 105
- 125
- Bedienungstastatur
- 126
- Roboterständer
- 127
- Roboterarm
- 130
- Katalysator
- 131
- Förderband
- 132
- Leiteinrichtung
- 133
- Lichtschranke
- 134a, b
- Kamera
- 135a, b
- Mattscheibe
- 136a, b
- Fotozelle
- 137a, b
- Leuchtkörper
- 138
- Sprühdrucker
- 139
- Auswerfer
- 140
- Maschinenständer
- 141
- Konsole
- 142
- Lager- u. Antriebsbasis
- 143
- Förderband
- 144
- Tunnel in 140
- 145
- Vorderfront von 140
- 146
- Katalysator
- 147
- Greiferzange
- 148
- Schwenkarm
- 149
- Schrittmotor
- 150, 151
- Motor
- 152, 153
- Trennscheibe
- 154, 155
- Lichtschranke
- 156a, b
- Ausrichteinrichtung
- 157
- Führungstraverse
- 158
- Schlitten mit vertikaler Führungsbasis u. Hubantrieb
- 159
- Stempel
- 160
- Führungswinkel mit horizont Hubantrieb
- 161
- Verbindungsstraverse
- 162
- Schwenkeinrichtung
- 163
- Gertiebemotor
- 164
- Spannzange
- 165
- Konsole an 140
- 166
- Elektromotor
- 167
- Trennscheibe
- 168a
- Distanzfühler
- 168b
- Winkelsensor
- 169a–d
- Tastschalter
- 170
- Maschinengehäuse
- 171
- Tunnel
- 172
- Maschinen Gehäuse
- 173
- Wandfläche
- 174
- Katalysator
- 175
- Drehachse von 176
- 176
- Drehtisch
- 176a, b, c
- Arme von 176
- 177a, b, c
- Einspanneinrichtung für 174
- 178
- Grundbasis v. 177
- 179
- Holm von 177
- 180
- Stempel von 177
- 181
- Schneckengetran 180
- 182
- Motor zu 181
- 183
- Drehachse von 184
- 184
- Lagerbasis von 185
- 185
- Hohlwelle an 177
- 186
- Spannfutter
- 187
- Schneckengetran 186
- 188
- Motor zu 187
- 189
- Konsole an 170
- 190
- Ständerholm
- 191
- Ständerstempel
- 192
- Verstellspindel
- 193
- Stellmotor zu 192
- 194
- Motor
- 195
- Trennscheibe
- 196
- Distanzsensor
- 197
- Roboterständer
- 198
- Roboterarm
- 199
- Roboterkopf mit Motor
- 200
- Greifzange
- 201
- Bohrer/Aufschneideinrichtung
- 202
- Analysiergerätsonde
-
Literaturverzeichnis
-
Presse- und Fachartikel über KFZ-Katalysatoren
-
- [1] „Der Katalysator" www.gutelasuneland.de/technik/Katalysator
- [2] Ulrike Koller: „Katalysatoren in Kraftfahrzeugen-Freund oder Feind für Umwelt und Gesundheit?„ GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit/März 2004
- [3] „Senkung der Platinkosten„ DWV-Mitteilungen 6/2009
- [4] Gunnar Sohn: „Massive Umweltbelastungen durch Edelmetalle in Kfz-Katalysatoren" pressetext.deutschland/sohn@pressetext.com
-
Fachartikel und Firmenhinweise über elektrische/elektronische Komponenten und Verfahren zur Gegenstandsidentifizierung
-
- [5] Venkata Raghavan: „Aufgaben und Nutzen moderner Machine Vision-Systeme" MSR Magazin 12/2009
- [6] W. Günter u. a.: ... „Kognitive Authentifizierung" Industriemanagement 24 2008 6
- [7] Mechatronik 10–11|2010 S. 13 „CheckSight-Smart-Kamera" (www.leutron.com)
- [8] Mechatronik 10–11|2010 S. 24 „Techno-Trends Identtechnik" (www.leuze.com)
- [9] Mechatronik 10–11|2010 S. 44 „2D vs 3D-bildgebendem Verfahren im Vergleich"
- [10] Mechatronik 10–11|2010 S. 58 „PLM für Software-Systeme" (www.mwethodpark)
-
Patentliteratur über Identifizierungsverfahren:
-
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- „Der Katalysator” www.gutelasuneland.de/technik/Katalysator [0077]
- Ulrike Koller: „Katalysatoren in Kraftfahrzeugen-Freund oder Feind für Umwelt und Gesundheit?„ GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit/März 2004 [0077]
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- Mechatronik 10–11|2010 S. 24 „Techno-Trends Identtechnik” (www.leuze.com) [0077]
- Mechatronik 10–11|2010 S. 44 „2D vs 3D-bildgebendem Verfahren im Vergleich” [0077]
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