Способ оптического контроля качества сельскохозяйственной продукции шарообразной формы при сортировке на конвейере Российский патент 2020 года по МПК G01N21/892 B07C5/342 A23N15/06 

Изобретение относится к способам контроля качества овощей и фруктов при их сортировке на конвейере.

Известен способ мониторинга сельскохозяйственной продукции во время обработки и производства (Патент США US 9870505 В2), который использует гиперспектральную визуализацию и включает сканирование, по меньшей мере, одной области вдоль образца сельскохозяйственного продукта с использованием, по меньшей мере, одного источника света с одной или разными длинами волн; генерирование гиперспектральных изображений, по меньшей мере, из одной области; определение спектрального отпечатка для образца сельскохозяйственного продукта по гиперспектральным изображениям и сравнение полученного таким образом спектрального отпечатка с базой данных, содержащей множество спектральных отпечатков, полученных в различных точках производственного процесса, чтобы определить, к какой точке производственного процесса относится образец.

К недостатку этого способа относится низкая достоверность результатов при сортировке на конвейере за счет того, что сканирование и получение гиперспектрального изображения образца осуществляют только для одной его поверхности, в то время как дефекты могут быть расположены на противоположной поверхности, невидимой гиперспектральной камере.

Известен способ обнаружения посторонних веществ в потоке сельскохозяйственной продукции с использованием гиперспектральной визуализации (Патент США US9886631 B2), который включает в себя транспортировку потока продукта через контрольный участок; сканирование области потока сельскохозяйственной продукции, когда он проходит через контрольный участок, с использованием, по меньшей мере, одного источника света с одной или разными длинами волн; генерирование гиперспектральных изображений из отсканированной области; определение спектрального отпечатка для потока сельскохозяйственной продукции по гиперспектральным изображениям; сравнение полученного спектрального отпечатка с базой данных, содержащей множество отпечатков, чтобы определить, присутствует ли постороннее вещество, и, если оно присутствует, генерировать управляющий сигнал; и удаление части загрязненного потока транспортируемого продукта.

Основным недостатком этого способа является то, что он предусматривает удаление из продукции загрязнений или посторонних веществ, но не позволяет обнаружить дефекты на всей поверхности объекта контроля.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является гиперспектральный метод линейного сканирования всей поверхности круглой сельскохозяйственной продукции (Insuck Baek, Byoung-Kwan Cho, Stephen A. Gadsden, Charles Eggleton, Mirae Oh, Changyeun Mo, Moon S. Kim A novel hyperspectral line-scan imaging method for whole surfaces of round shaped agricultural products / BiosystemsEngineering, Volume 188, December 2019, Pages 57-66). Система включает в себя внешний оптический узел из четырех зеркал для просмотра вращающегося круглого объекта с двух противоположных сторон и проецирования комбинированного изображения двух видов на апертуру гиперспектральной камеры. Это позволяет визуализировать всю поверхность круглого объекта для обнаружения дефектов, расположенных на любой части этой поверхности. Для получения двух видов сбоку, которые включают в себя области вокруг полюсов, конструкция требует учета расстояния от внутренних зеркал до наружных зеркал и углов наклона наружных зеркал. Оптимальное расстояние между зеркалами 171,6 мм и угол зеркала 13,24 были определены с помощью последовательного квадратичного программирования.

К недостатку этого способа относится невозможность его применения для контроля качества потока объектов на конвейере, поскольку способ не предусматривает поступательного перемещения объекта в процессе контроля.

Техническая задача изобретения - повышение достоверности результатов оптического контроля сельскохозяйственной продукции шарообразной формы, транспортируемой на конвейере, за счет согласованного поворота зеркала, отражающего изображение объекта контроля на апертуру гиперспектральной камеры, с положением объекта на конвейере, что позволяет контролировать всю поверхность объекта, совершающего одновременно поступательное и вращательное движение.

Функциональная схема системы оптического контроля качества представлена на фиг. 1.

Сущность изобретения заключается в том, что сортируемые объекты сельскохозяйственной продукции круглой формы 2 совершают поступательное перемещение вдоль оси х на рольганговом конвейере 1 и одновременно вращаются. Для оптического воздействия на объекты используются источники оптического излучения, расположенные по обе стороны от конвейера (на фиг. 1 не показаны). При помощи поворотного зеркала 5 отраженный от поверхности объекта контроля свет фокусируется на чувствительных элементах гиперспектральной камеры 4 с линейкой оптических сенсоров. Поворот зеркала согласован с координатами объекта на конвейере в течение времени, за которое он совершит полный оборот. Это время рассчитывается по среднему диаметру объекта, скорости протяжки роликов, а также по их геометрическим параметрам. Для определения координат, а также среднего диаметра объекта контроля используется камера 3 видимого диапазона спектра. Изменение положения зеркала (угла поворота к оси х) осуществляется приводом 6, подключенным к системе управления 8 и персональному компьютеру 9. Несоответствующие объекты отбраковываются с конвейера манипулятором 7.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает возможность оптического контроля всей поверхности сельскохозяйственной продукции шарообразной формы, совершающей как поступательное, так и вращательное движение на конвейере. Способ может применяться для сортировки сельскохозяйственной продукции шарообразной формы, в частности яблок, картофеля и т.п. с целью обнаружения несоответствующей по цвету, форме, размеру продукции, а также продукции, содержащей дефекты, вызванные фитозаболеваниями, повреждениями вредителями, механическими воздействиями и т.д.

Изобретение относится к способам контроля качества овощей и фруктов при их сортировке на конвейере. Сортируемые объекты сельскохозяйственной продукции шарообразной формы совершают поступательное перемещение на рольганговом конвейере и одновременно вращаются. Для оптического воздействия на объекты используются источники оптического излучения. При помощи поворотного зеркала отраженный от поверхности объекта контроля свет фокусируется на чувствительных элементах гиперспектральной камеры с линейкой оптических сенсоров. Полученное гиперспектральное изображение объекта сравнивается с базой данных, содержащей множество изображений. Поворот зеркала согласован с координатами объекта на конвейере в течение времени, за которое объект совершит полный оборот. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения достоверности результатов оптического контроля сельскохозяйственной продукции шарообразной формы, транспортируемой на конвейере. 1 ил.

Способ оптического контроля качества сельскохозяйственной продукции шарообразной формы при сортировке на конвейере, заключающийся в оказании оптического воздействия на вращающийся объект, измерении отраженного от вращающегося объекта оптического излучения, сфокусированного при помощи зеркала на чувствительных элементах гиперспектральной камеры, сравнении полученного гиперспектрального изображения с базой данных, содержащей множество изображений, отличающийся тем, что изменение угла поворота зеркала, отражающего изображение объекта на гиперспектральную камеру, согласовано с координатами объекта, совершающего поступательное движение на конвейере и с интервалом времени, за который объект совершит полный оборот.