СПОСОБ КОНТРОЛЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ СТЕБЛЕЙ ЛЬНЯНОЙ ТРЕСТЫ Российский патент 2009 года по МПК G01N33/36 D01B1/14 

Изобретение относится к области оценки и контроля свойств лубоволокнистых материалов и может быть использовано для контроля средней длины стеблей лубяных культур.

Существующие способы контроля свойств лубоволокнистых материалов в основном базируются на применении сложных методов измерения, выполняемых вручную, и поэтому получаемые результаты субъективны.

Известен способ контроля и определения средней длины и их разброса по вершиночным и комлевым концам, включающий измерение и расчет параметров стеблей. При этом контроль производят при движущемся слое, путем определения его толщины в нескольких точках по ширине, с последующим разделением совокупности значений толщины на две группы, одна из которых включает измерения вблизи вершиночных концов стеблей, а другая - комлевых. Каждую из совокупностей аппроксимируют интегральной функцией нормального закона распределения с последующим расчетом средней длины стеблей и среднеквадратических отклонений по их вершиночным и комлевым концам [1].

Недостатком способа [1] является необходимость создания механической системы контроля, характеризующаяся сложностью реализации на практике, значительной стоимостью и воздействием рабочих органов системы контроля на слой.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ контроля и определения средней длины стеблей льнотресты, включающий контроль световых характеристик и расчет длины стеблей в ленте на основе построения кривой распределения световых характеристик по ширине слоя и нахождения координат точек перегиба на восходящем и нисходящем участках кривой [2]. Указанный известный способ по своей технической сущности наиболее близок к заявляемому и поэтому предлагается в качестве прототипа.

Недостатком указанного способа [2] является необходимость получения цифрового изображения, подверженного влиянию бликов и теней при фотографировании слоя льнотресты. Наличие бликов и теней существенно влияет на точность результатов, так как блики могут быть интерпретированы как белый участок, а тени - как темный.

Задачей изобретения является упрощение способа контроля и снижение продолжительности анализа при определении структурных параметров слоя льняной тресты.

Технический результат, вытекающий из решения указанной задачи по созданию способа контроля и определения средней длины стеблей льнотресты, включающего контроль световых характеристик и расчет длины стеблей в ленте на основе построения кривой распределения световых характеристик по ширине слоя и нахождения координат точек перегиба на восходящем и нисходящем участках кривой, согласно изобретению, достигается тем, что контроль производится применительно к движущемуся по освещенной снизу светопропускающей поверхности слою стеблей, над которым расположены светочувствительные датчики для определения величины светового потока, пропущенного слоем стеблей.

Проведение контроля в условиях движения слоя льнотресты по освещенной снизу поверхности позволяет исключить влияние постороннего света, бликов и теней на результат измерения. Расположение над движущимся слоем светочувствительных датчиков позволяет фиксировать световой поток, прошедший через слой стеблей в межстеблевых пространствах. Это приведет к повышению точности в определении распределения концевых участков стеблей (вершиночных и комлевых) по ширине слоя.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен один из возможных способов реализации предлагаемого способа контроля и определения средней длины стеблей льняной тресты.

Пример конкретного выполнения. Слой стеблей 1 движется по светопропускающей поверхности 2, освещенной снизу источником света 3. Зона измерения закрыта кожухом 4, исключающим влияние внешних источников света. Система светочувствительных электронных датчиков 5, установленных в ряд, определяет величину светового потока, пропущенного слоем тресты. Ширина слоя стеблей 110 см, количество датчиков 21, расстояние между ними 5 см. Более плотные участки слоя тресты будут пропускать меньшую часть света, чем менее плотные (в частности, разреженная зона вершиночных концов). Те же участки, на которых тресты нет вообще, пропустят весь световой поток. Система контроля получает данные от датчиков, усредняет их по длине слоя для определенного участка и выдает информацию о распределении освещенности по ширине. В таблице 1 представлены данные одного замера всеми датчиками. Подобные замеры производят через каждые 0,1 с.

Таблица 1
Распределение освещенности по ширине Расстояние от левого края, см 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Освещенность, лк 700 680 625 493 197 96 46,5 33,5 31 34 33 Расстояние от левого края, см 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105   Освещенность, лк 37 64,5 112 174,5 241 393 630 695 700 700  

Данные от всех замеров совместно анализируются. Конечным результатом анализа будет являться зависимость интенсивности светового потока по ширине слоя. Вид зависимости показан на фиг.2.

Из графика следует, что в средней части слоя, где плотность слоя высока, освещенность наименьшая. Это объясняется малой светопропускаемостью из-за высокой плотности стеблей в этой зоне слоя тресты.

Далее из максимального значения интенсивности вычитают значения интенсивности света во всех точках. В итоге получают график, представленный на фиг.3.

Он характеризует способность слоя тресты поглощать свет при прохождении света через слой. Очевидно, что полученный результат напрямую зависит от указанных выше структурных параметров слоя, а именно от средней длины стеблей и их разброса по вершиночным и комлевым концам.

Далее производят численное дифференцирование зависимости, представленной на фиг.3. Итогом этой операции является график зависимости (фиг.4), включающий в себя две гауссианы, одну в комлевой, другую в вершиночной зоне. Каждая из гауссиан описывает вероятность того, что координата комля или вершины имеет некоторое значение. Максимум каждой гауссианы соответствует наиболее вероятному значению координаты комлей или вершин стебля. Соответственно разность наиболее вероятной координаты вершин и наиболее вероятной координаты комлей представляет собой наиболее вероятное значение средней длины.

Путем простого вычитания координат максимумов гауссиан получаем среднюю длину 65 см.

Предложенный способ позволяет осуществлять процесс контроля в условиях движущегося слоя, что обеспечивает возможность автоматизированного контроля и без ущерба в производительности работы оборудования. Способ не требует значительных капитальных вложений и прост в эксплуатации.

Источники информации:

1. Дроздов Ю.В., Лапшин А.Б., Пашин Е.Л. Способ контроля и определения средней длины стеблей льняной тресты и их разброса по вершиночным и комлевым концам. Патент РФ №2196986 МКИ 7G01N 33/36, G01В 5/02, №2001100971/12.

2. Румянцева И.А., Пашин Е.Л. Способ контроля и определения средней длины стеблей льняной тресты и их разброса по вершиночным и комлевым концам.

Патент РФ №2304872 МКИ 7G01N 33/36, G01В 5/02, №2006103537/12.

3. Ипатов А.М. Теоретические основы механической обработки стеблей лубяных культур. - М.: Легпромбытиздат, 1989.

4. Виноградова А.Е. Совершенствование метода оценки качества льняной тресты. // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Способ определения средней длины стеблей льняной тресты, включающий контроль световых характеристик и расчет длины стеблей в ленте на основе построения кривой распределения световых характеристик по ширине слоя и нахождения координат точек перегиба на восходящем и нисходящем участках кривой. При этом контроль производится применительно к движущемуся по освещенной снизу светопропускающей поверхности слою стеблей, над которым расположены светочувствительные датчики для определения величины светового потока, пропущенного слоем стеблей. Предложенный способ позволяет осуществлять процесс контроля в условиях движущегося слоя, что обеспечивает возможность автоматизированного контроля и без ущерба в производительности работы оборудования. Способ не требует значительных капитальных вложений и прост в эксплуатации. 4 ил., 1 табл.

Способ контроля и определения средней длины стеблей льнотресты, включающий контроль световых характеристик и расчет длины стеблей в ленте на основе построения кривой распределения световых характеристик по ширине слоя и нахождения координат точек перегиба на восходящем и нисходящем участках кривой, отличающийся тем, что контроль производится применительно к движущемуся по освещенной снизу светопропускающей поверхности слою стеблей, над которым расположены светочувствительные датчики для определения величины светового потока, пропущенного слоем стеблей.