Оптико-электронное устройство для сортировки семян сельскохозяйственных культур Российский патент 2023 года по МПК B07B13/00 B07C5/342 

Изобретение относится к устройствам сортировки по параметрам или свойствам сортируемых изделий или материалов, например, сортировки, выполняемой с помощью устройств, которые воспринимают или измеряют эти параметры или свойства, в частности, к устройствам, обеспечивающим сортировку семян по качественным признакам.

Известны установки для сортировки семян сельскохозяйственных культур и/или для плодов (пат. SU 1222333 опуб. 16.04.1984; пат. RU 2073571 С1, опуб. 20.02.1997).

Недостатками данных систем являются невозможность определения фитопатологий семян, которые способны распространяться по зерновой массе с очень большой скоростью и оказывать негативное воздействие как на продуктивные, так и на посевные качества зерна; сложность осуществления поштучной подачи объектов (семян) в зону анализа фотосепаратора; второе устройство не способно сортировать семена сельскохозяйственных культур, а предназначено лишь для плодов и овощей.

Известен способ уборки зерновых культур, включающий уборку зерновой части очесом на корню, а очесанный стеблестой обрабатывают азотными удобрениями, измельчают и вносят в почву одновременно с ее обработкой (Патент РФ № 2307498, 2007 г.).

Недостатком известного способа является высокая трудоемкость процесса подготовки и внесения раствора азотных удобрений на очесанный стеблестой, что вызовет частые простои агрегата для дозаправки водой, снижение его производительности, затягивание сроков уборки и связанные с этим потери урожая.

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптико-электронной установка для анализа и сортировки зерновой содержащая последовательно сообщенные между собой электрический привод для секционного вибропитателя над которым расположен бункер для зерна, секционный вибрационный транспортер с электродами, блоком управления и приводом, электромагнитный подающий транспортер с электродами, блоком управления и приводом, электромагнитный подающий барабан с расположенными по его внутренней окружности электродами и блоком управления, источники света и оптические блоки установленные над электромагнитным подающим транспортером и электромагнитным подающим барабаном, бункеры для кондиционного, отбракованного и обработанного зерна (жур. "Электротехнологии и электрооборудование в АПК", Лебедев Д.В., Рожков Е.А., опуб. 2021 г.).

Недостатком данной установки является отсутствие озонирования и обработки удобрениями кондиционных семян.

Заявленное изобретение предназначено для сортировки семян сельскохозяйственных культур и направлено на улучшение качества отобранных кондиционных семян.

Техническим результатом является улучшение качества отобранных кондиционных семян.

Технический результат достигается тем, что оптико-электронное устройство для сортировки семян сельскохозяйственных культур, содержащее последовательно сообщенные, электрический привод для секционного вибропитателя, над которым расположен бункер для зерна, секционный вибрационный транспортер с электродами, блоком управления и приводом, электромагнитный подающий транспортер с электродами, блоком управления и приводом, электромагнитный подающий барабан с расположенными по его внутренней окружности электродами и блоком управления, источники света и оптические блоки установленные над электромагнитным подающим транспортером и электромагнитным подающим барабаном, бункеры для кондиционного, отбракованного и обработанного зерна, согласно изобретению имеет дополнительный транспортер, установленный под бункером с кондиционным зерном, над которым расположены озонатор и форсунка для жидкого удобрения и бункер для обработанного зерна, при этом ячейки для перемещения зерна на электромагнитном подающем барабане выполнены из подвижных дугообразных элементов, установленных параллельно друг другу с зазором.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где фиг. 1 - оптико-электронное устройство для сортировки семян сельскохозяйственных культур; фиг. 2 - ячейка для перемещения зерна на электромагнитном подающем барабане.

Элементы, из которых состоит оптико-электронное устройство для сортировки семян сельскохозяйственных культур, имеют следующие позиции, указанные в таблице.

Оптико-электронное устройство для сортировки семян сельскохозяйственных культур, содержит последовательно сообщенные электрический привод для вибропитателя 3, разделенного на секции 4, над которым расположен бункер для зерна 1, оснащенный электрозадвижкой 2. Далее имеется вибрационный транспортер 5, разделенный на секции 6 с блоком управления 7 и электроприводом 8. Источники света 13 и оптические блоки 14 установлены над электромагнитным подающим транспортером 9 и электромагнитным подающим барабаном 15. Электромагнитный подающий транспортер 9 имеет электроды 10, блок управления 11 и привод 12. Электромагнитный подающий барабан 15 оснащен электродами 16 и блоком управления 17, над ним располагается исполнительный блок 18. Бункеры для кондиционного 20, отбракованного 19 и обработанного зерна 25. Устройство содержит дополнительный транспортер, разделенный на секции 22, с блоком управления 24 и электроприводом 23 и установленный под бункером с кондиционным зерном, над которым расположены озонатор 21 и форсунка 26 для жидкого удобрения и бункер для обработанного зерна 25. Ячейки для перемещения зерна на барабане выполнены из подвижных дугообразных элементов 27, установленных параллельно друг другу с зазором (фиг. 2).

Оптико-электронное устройство для сортировки семян сельскохозяйственных культур работает следующим образом: зерно из бункера 1 при открытии электрозадвижки 2 и электропривода вибропитателя 3 подается на секции 4 вибропитателя, затем зерно подается на вибрационный транспортер 5, где осуществляется разделение зерновой массы от механических примесей и вороха при помощи вибрационных секций 6, управляемых блоком управления 7. Для этого плоскость вибрационных секций 6, по которой двигается зерновая масса, выполняется решетчатой. Также важной функцией вибрационного транспортера является распределение семян в один слой для обеспечения точного анализа и разделения семян на группы согласно заданным критериям с помощью оптического блока 14. Скорость движения семян по транспортеру выбирается согласно виду и сорту сортируемой культуры и регулируется при помощи электропривода 8.

Далее зерно попадает на электромагнитный подающий транспортер 9. Особенностью данного транспортера является наличие под плоскостью движения семян электродов 10, на которые подается напряжение, согласно управляющему сигналу блока управления 11 для равномерного распределения семян на плоскости транспортера 9. Напряжение выбирается согласно виду и сорту сортируемой культуры. Так как семена обладают мембранным потенциалом, то согласно закону Кулона, они притягиваются к поверхности транспортера, что обеспечивает поштучную подачу семян в зону анализа. Для обеспечения высокой производительности устройства подающий транспортер 9 разделен на каналы, по которым двигаются семена, скорость движения которого обеспечивается электроприводом 12. Данный транспортер подает зерно в зону анализа, которая освещается при помощи источников света 13. В качестве источника света предпочтительно использование светодиодных светильников.

Захват изображения в зоне анализа осуществляется с помощью фотокамер 14, в качестве которых используют промышленные высокоскоростные фотокамеры высокого разрешения. Полученное изображение передается в аналитический блок (компьютер), на котором программное обеспечение согласно заданному алгоритму цветового анализа объектов проводит предварительную оценку семян.

Следующим этапом работы оптико-электронного устройства является подача семян на электромагнитный подающий барабан 15. Он оснащен электродами 16, на которые подается напряжение, согласно управляющему сигналу блока 17. Принцип действия подающего барабана 15 основан на явлении поляризации и ориентировании мелких семян в электромагнитном поле. Напряжение выбирается согласно виду и сорту сортируемой культуры, поэтому семена, которые относятся к другой культуре, отбраковываются в бункер 19. Для изоляции электродов 16 и создания белого фона, обеспечивающего наиболее контрастные очертания семян для видеокамеры, барабан 15 покрывают тонкой изолирующей пленкой белого цвета. На барабане происходит изменение положения семени на 180° в целях получения трехмерной модели анализируемого объекта. Барабан 15 вращается с определенной скоростью, которая регулируется программным обеспечением согласно показаниям датчиков положения, движения, запыленности (на рисунке не показаны), а также виду и сорту сортируемой культуры. Таким образом, семена подаются во вторую зону анализа, где происходит захват изображения обратной стороны семени, которое передается на аналитический блок, который с учетом первичного изображения, полученного на вибрационном транспортере 5, создает трехмерную модель семени для дальнейшего анализа.

После этого происходит процесс цветового анализа полученной модели с идентификацией объекта по расчетным параметрам и селективным критериям, указанным в программе для определенной сортируемой культуры. В результате проведенного анализа программа выдает результат, к какой группе относится семя и передает сигнал на исполнительный блок 18.

Ячейки на барабане были усовершенствованы следующим образом: оптимальные условия срабатывания пневмоинжекторов для разделения материала в начале свободного падения выбираются автоматически путем компьютерного моделирования траектории свободного падения материала после схода его с барабана при разных скоростях вращения барабана. Выбирают оптимальную точку сортировки семенного материала при выбранных скоростях вращения электромагнитного барабана. В выбранной точке, по ходу свободного падения сортируемых объектов, срабатывают пневмоинжекторы, сдувая отбракованные семена, а сама дугообразные элементы 27 ячейки изменяют угол наклона под воздействием сигнала с блока управления 17 для более точного попадания отбракованного зерна в бункер с некондиционными семенами 19. В противном случае семя продолжает движение по барабану и попадает в бункер с кондиционным зерном 20. Далее кондиционное зерно по транспортеру движется в направлении следующего бункера. Во время движения осуществляется обработка жидким удобрением при помощи форсунки 26 и озонирование озонатором 21. На данном транспортере, так же, как и на предыдущих, осуществляется разделение зерновой массы при помощи вибрационных секций 22, управляемых блоком управления 24. Скорость движения семян по транспортеру выбирается согласно виду и сорту сортируемой культуры и регулируется при помощи электропривода 23. Далее зерно попадает в бункер для обработанного зерна 25.

Данное изобретение позволяет существенно увеличить эффективность анализа и сортировки семян сельскохозяйственных культур за счет того, что электромагнитное поле электродов барабана рассчитано на семена определенных культур. Поэтому данная установка позволяет отбраковывать семена других культур и механические примеси. Также она улучшает качество уже здорового зерна и ускоряет их прорастание.

Отличительными признаками заявляемого устройства являются выполнение заданных алгоритмов обработки семян и их озонирование.

Полученные результаты анализа изображения семян сохраняются и распознаются по заданным критериям в статистическом блоке, выводятся на экран, затем информация от аналитического блока подается на контроллер, который управляет работой основных элементов установки - барабаном и эжекторами для отбраковки некондиционных семян. Обработка данных и работа программы может осуществляться на любом современном компьютере. Подобный алгоритм работы установки применяется для сортировки яиц и при определении качества муки.

Преимуществами заявляемого устройства для сортировки семян являются расширение функциональных возможностей оптико-электронной установки для анализа и сортировки сельскохозяйственной продукции; повышение точности экспресс-анализа и сортировки зерновой массы по заданным критериям; улучшение качества зерна посредством обработки.

Предложенное изобретение к устройствам сортировки по параметрам или свойствам сортируемых изделий или материалов, например, сортировки, выполняемой с помощью устройств, которые воспринимают или измеряют эти параметры или свойства, в частности к устройствам, обеспечивающим сортировку семян по качественным признакам. Оптико-электронное устройство для сортировки семян сельскохозяйственных культур содержит последовательно сообщенные между собой электрический привод для секционного вибропитателя, над которым расположен бункер для зерна, секционный вибрационный транспортер с электродами, блоком управления и приводом, электромагнитный подающий транспортер с электродами, блоком управления и приводом, электромагнитный подающий барабан с расположенными по его внутренней окружности электродами и блоком управления, источники света и оптические блоки, установленные над электромагнитным подающим транспортером и электромагнитным подающим барабаном, бункеры для кондиционного, отбракованного и обработанного зерна. Устройство содержит дополнительный транспортер, установленный под бункером с кондиционным зерном, над которым расположены озонатор и форсунка для жидкого удобрения, и бункер для обработанного зерна. Ячейки для перемещения зерна на барабане выполнены из подвижных дугообразных элементов, установленных параллельно друг другу с зазором. Технический результат - улучшение качества отобранных кондиционных семян. 2 ил., 1 табл.

Оптико-электронное устройство для сортировки семян сельскохозяйственных культур, содержащее последовательно сообщенные между собой электрический привод для секционного вибропитателя, над которым расположен бункер для зерна, секционный вибрационный транспортер с электродами, блоком управления и приводом, электромагнитный подающий транспортер с электродами, блоком управления и приводом, электромагнитный подающий барабан с расположенными по его внутренней окружности электродами и блоком управления, источники света и оптические блоки, установленные над электромагнитным подающим транспортером и электромагнитным подающим барабаном, бункеры для кондиционного, отбракованного и обработанного зерна, отличающееся тем, что имеет дополнительный транспортер, установленный под бункером с кондиционным зерном, над которым расположены озонатор и форсунка для жидкого удобрения, и бункер для обработанного зерна, ячейки для перемещения зерна на барабане выполнены из подвижных дугообразных элементов, установленных параллельно друг другу с зазором.