Способ сортировки корнеклубнеплодов и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК A01D33/08 

2. Устройство для осуществления способа сортировки корнеклубнеплодов, содержажащее дозирующее устройство, подающий и ориентирующий механизмы, контрольное устройство с источником света, системой линз и фотоприемником, исполнительный механизм с электронным устройством управления, отличающееся тем, что контрольное устройство снабжено щелевой диафрагмой, а электронное устройство управления содержит пиковые детекторы со сбросом, дифференциальный усилитель, интеграторы со сбросом квадраторы, блоки деления, компаратор нуля, стробируемые компараторы с регулируемыми порогами компарации, мультивибратор стробирующего импульса, мультивибратор импульса сброса, элемент ИЛИ, при этом вход одного пикового детектора связан с выходом фотоприемника и входом дифференциального усилителя, а его выход - с другим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом первого интегратора, компаратором нуля и другим пиковым детектором, выход которого подключен к первому квадратору, связанному с одним входом блока деления, другой вход которого подсоединен к выходу первого интегратора, а компаратор нуля связан с входами второго интегратора и мультивибратора стробирующего импульса, выход которого подсоединен к стробирующим входам компараторов и мультивибратору сброса, выход второго интегратора связан через второй квадратор с входом второго блока деления, другой вход которого подключен к выходу первого интегратора, при этом выход мультивибратора сброса соединен с входами сброса одного и другого пиковых детекторов, первого и второго интеграторов, а выходы первого и второго блоков деления и первого интегратора связаны с входами соответственно первого, второго и третьего компараторов, подключенных своими выходами через схему ИЛИ, к исполнительному механизму.

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике и может быть использовано для сортировки корнеклубнеплодов, например моркови, в уборочных мащинах и на пунктах послеуборочной обработки продукции. Известен способ для автоматической сортировки корнеклубнеплодов по товарному качеству, в котором использован такой критерий как температурная реакция корнеклубнеплодов 1. Недостатком этого способа является недостаточная точность распознавания и отделения поврежденных корнеклубнеплодов. Известно устройство для автоматического контроля и сортировки деталей по линейным размерам, содержащее датчики длины, щирины, высоть, схему измерения, схему анализа, сумматор, дещифратор размера, блок задания адреса, и схему управления исполнительным механизмом 2. Недостатком устройства является значительная сложность конструкции, а также значительная длительность цикла измерений и недостаточная точность отделения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ сортировки корнеклубнеплодов, заключающийся в том, что корнеклубнеплоды ориентируют и пощтучно подают в зону обзора, где летящие корнеклубнеплоды освещают пучком света и получают с помощью фотоприемника электрический сигнал, который соответствует текущей толщине корнеклубнеплода и управляет исполнительным механизмом 3. Недостатком известного способа является недостаточная точность распознавания корнеклубнеплодов и невозможность отделения поврежденных корнеклубнеплодов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для сортировки корнеклубнеплодов, содержащее дозирующее устройство, подающий и ориентирующий механизм, контрольное устройство с источником света, системой линз и фотоприемником, исполнительный механизм с электронным устройством управления 3. Однако известное устройство не может отделять корнеплоды, поврежденные рабочими органами уборочных мащин, от целых корнеплодов, из-за того, что в известном устройстве форма корнеплода не является критерием сортировки, и оно не имеет датчика формы или устройства распознавания формы. Целью изобретения является повыщение точности распознавания корнеклубнеплодов путем отделения поврежденных корнеклубнеплодов и примесей. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сортировки корнеклубнеплодов, заключающемуся в том, что определяют длину, максимальную толщину и площадь проекции корнеклубнеплода, определяют отнощение площади к квадрату длины и отнощение площади к квадрату максимальной толщины, сравнивают это отношение с эталонными значениями и по результатам сравнения вырабатывают сигнал управления исполнительным механизмом. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве контрольное устройство снабжено щелевой диафрагмой, а электронное устройство управления содержит пиковые детекторы со сбросом, дифференциальный усилитель, интеграторы со сбросом, квадраторы, блоки деления, компаратор нуля, стрбируемые компараторы с регулируемыми порогами,компарации, мультивибратор стробирующего импульса, мультивибратор импульса сброса, элемент ИЛИ, при этом вход одного пикового детектора связан с выходом фотоприемника и входом дифференциального усилителя, а его выход с другим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом первого интегратора, ко-мпаратором нуля и другим пиковым детектором, выход которого подключен к первому квадратору, связанному с одним входом блока деления, другой вход которого подсоединен к выходу первого интегратора, а компаратор нуля связан с входами второго интегратора и мультивибратора стробирующего импульса, выход которого подсоединен к стробирующим входам компараторов и мультивибратору сброса, выход второго интегратора связан через второй квадратор с входом второго блока деления, другой вход которого подключен к выходу первого интегратора, при этом вьгход мультивибратора сброса соединен с входами сброса одного и другого пиковых детекторов, первого и второго интеграторов, а выходы первого и второго блоков деления и первого интегратора связаны с входами соответственно первого, второго и третьего компараторов, подключенных своими выходами через схему ИЛИ к исполнительному механизму. На фиг. 1 схематически изображено устройство для сортировки корнеклубнеплодов, общий вид; на фиг. 2 - подающий и ориентирующий механизм; на фиг. 3 - контрольное устройство; на фиг. 4 - структурная схема электронного устройства управления; на фиг. 5 - временные диаграммы поясняющие способ сортировки корнеклубнеплодов и работу устройства сортировки (слева показан случай пролета целого корнеплода, справа - поврежденного). Способ сортировки состоит в том, что корнеплоды, предварительно ориентируют и пощтучно подают в зону обзора, где они в свободном падении освещаются пучком света, причем ориентацию корнеплодов осуществляют длиной вдоль направления па-, дения и толщиной поперек направления пучка света. Далее с помощью щелевой диафрагмы и фотоприемника, установленного- на стороне, противоположной излучателю, по тени, отбрасываемой корнеплодом на приемник, получают электрический сигнал развертки формы корнеплода, соответствующий текущей толщине корнеплода. Сигнал развертки не зависит от отражательной способности корнеплода. По разности сигнала максимальной освещенности фотоприемника и сигнала развертки получают сигнал, пропорциональный текущей толщине корнеплода, а по времени пролета корнеплода получают сигнал, пропорцио- нальный длине корнеплода. Далее по этим сигналам определяют квадрат длины, квадрат максимальной толщины и площадь проекции корнеплода, отнощение площади к квадрату длины и отнощение площади к квадрату максимальной толщины, сравнивают указанные отнощения с эталонными и по результатам сравнения вырабатывают сигнал управления исполнительным механизмом. Устройство сортировки корнеклубнеплодов содержит дозирующее устройство 1 с бункером и вибротранспортером, подающий и. ориентирующий механизм 2, который подает корнеплоды в зону обзора контрольного устройства 3. Электрический сигнал от контрольного устройства 3 поступает на вход электронного устройства 4 управления, где вырабатывается сигнал, кбторый подается на исполнительный механизм 5. Подающий и ориентирующий механизм 2 выполнен в виде попарно V-образно установленных ленточных транспортеров 6. Контрольное устройство 3 содержит источник 7 света, систему линз 8, щелевую диафрагму 9 и фотоприемник 10. Электронное устройство 4 управления содержит пиковые детекторы со сбросом, дифференциальный усилитель, -интеграторы со сбросом, квадраторы, блоки деления, компаратор нуля, стробируемые компараторы с регулируемыми порогами компарации, мультивибратор стробирующего импульса, мультивибратор импульса сброса, элемент ИЛИ. При этом вход одного пикового детектора 11 связан с выходом фотоприемника 10 и входом дифференциального усилителя 12, а его выход - с другим входом дифференциального усилителя 12, выход которого соединен с входом первого интегратора 13, компаратором 14 нуля и входом другого, пикового детектора 15, выход которого подключен к первому квадратору 16, связанному с одним входом блока 17 деления, при этом на вход первого интегратора 13 поступает сигнал с дифференциального усилителя 12, величина которого пропорциональна текущей толщине корнеплода, а выходной сигнал интегратора по окончании пролета корнеплода пропорционален площади проекции корнеплода. Цепь, состоящая из последовательно соединенных пикового детектора 15 и квадратора 16, вычис1яет квадрат максимальной толщины корнеплода. Далее компаратор 14 нуля связан с входами второго интегратора 18 и мультивибратора 19 стробирующего импульса, выход которого подсоединен к стробирующим входам компараторов 20-22 и мультивибратору 23 сброса, выход второго интегратора 18 связан через второй квадратор 24 с входом второго блока 25 деления, другой вход которого подключен к выходу первого интегратора 13. Цепь, состоящая из последовательно соединенных компаратора 14 нуля, интегратора 18 со сбросом и квадратора 24, осуществляет вычисление квадрата длины корнеплода. Выход мультивибратора 23 сброса соединен с входами сброса одного 11 и другого 15 пиковых детекторов, первого 13 и второго 18 интеграторов, а выходы первого 17 и второго 25 блоков деления и первого интегратора 13 связаны с входами соответственно первого 20, второго 21 и третьего 22 компараторов, подключенных своими выходами через схему ИЛИ 26 к исполнительному механизму 5. Причем первый 20 и второй 21 стробируемые компараторы выполнены двухпороговыми, а третий стробируемый компаратор 22 - однопороговым. На компараторы 20- 22подаются эталонные напряжения Ui, U2, Ug, И4, Us, задающие пороги компарации. Мультивибратор 19 стробирующего импульса запускается сигналом с выхода компаратора 14 нуля, стробимпульс с выхода мультивибратора 19 поступает на компараторы 20-22 и на вход запуска мультивибратора 23сброса. Импульс сброса с выхода мультивибратора 23 подается на пиковые детекторы 11 и 15 и на интеграторы 13 и 18. Работа устройства для сортировки корнеплодов осуществляется следующим образом. Из дозирующего устройства 1 корнеплоды подаются в предварительно ориентированном состоянии на подающий и ориентирующий механизм 2, который ориентирует корнеплоды в вертикальном положении и подает их к зоне обзора контрольного устройства 3.. В последнем корнеплоды освещаются параллельным пучком света источника 7 через систему линз 8 и рассматриваются через щелевую диафрагму 9 фотоприемником 10. При отсутствии корнеплода, перед щелью сигнал с фотоприемника 10 максимален, а при пролетаНИИ корнеплода через зону обзора фотоприемник 10 частично затеняется корнеплодом, и его сигнал уменьщается (фиг. 5а) на величину, пропорциональную текущей толщине корнеплода. Перед проле том корнеплода, т.е. перд началом очеред ного цикла анализа формы, исходное состоя ние пикового детектора 15 и интеграторов 13 и 18 нулевое, а на выходе пикового детектора И максимальное напряжение. Очередной корнеплод, попадая в зону обзора, просматривается через и;ель фотоприемником 10. Дифференциальный усилитель 12 вычитает из максимального сигнала, запоминаемого пиковым детектором 11, сигнал фотоприемника и вырабатывает сигнал (фиг.-56), пропорциональный текущей толщине корнеплода. Этот сигнал обрабатывается интегратором 13, выходной сигнал которого по окончании пролета корнеплода пропорционален площади проекции корнеплода. Сигнал с выхода дифференциального усилителя 12 подается на компаратор 14 нуля, на выходе которого появляется прямоугольный сигнал (фиг. 5в), с длительностью, равной времени пролета корнеплода, т.е. пропорциональный длине корнеплода. Из этого сигнала с помощью интегратора 18, который выполняет функцию преобразователя время - амплитуда, получают сигнал (фиг. 5г), амплитуда которого по окончании пролета корнеплода пропорциональна длине корнеплода. Выходной сигнал усилителя 12 поступает также на пиковый детектор 15, где запоминается максимальная толщина корнеплода. Сигнал, пропорциональный длине, возводится в квадрат квадратором 24 (фиг. 5(3), а сигнал, пропорциональный максимальной толщине, возводится в квадрат квадратором 16. Далее блоками 17 и 25 деления берутся отнощения площади к квадрату максимальной толщины и площади к квадрату длины. Поскольку все эти отнощения информативны только в конце цикла измерения, т.е. только после того как корнеплод полностью пройдет перед щелью и произойдет полная развертка всей фигуры корнеплода, сравнивать эти отнощения с эталонными можно только в конце цикла. Для этого компараторы 20-22 сравнения стробируются импульсом (фиг. 5е) мультивибратора 19 стробирующего импульса. Мультивибратор 19 запускается задним фронтом выходного прямоугольного импульса компаратора 14 нуля, т.е. сразу же после того, как корнеплод полностью пройдет перед щелевой диафрагмой 9. В случае, если хотя бы одна из трех характеристик (площадь, отнощение площади к квадрату длины, отнощение площади к квадрату максимальной толщины) выйдет за установленные напряжениями Ui, U2, Ug, U4, и Us эталонные допуски, на выходе элемента ИЛИ 26 появится сигнал (фиг. 5э/с), который поступит на исполнительный механизм 5. Устройство управления исполнительным механизмом включает электромагнит, лопатка перемещается и поврежденный корнеплод изменяет траекторию своего движения, тем самым обеспечивается сортировка. По окончании цикла измерения и опознавания корнеплода пиковые детекторы 11 и 15 и интеграторы 13 и 18 устанавливаются в исходное нулевое состояние импульсом сброса (фиг. :з) мультивибратора 23 сброса, для этого мультивибратор 23 запускается задним фронтом стробимпульса с выхода мультивибратора 19. После сброса и последующей обработки пиковым детектором 1,1 сигнала паузы с фотоприемника 10 устройство подготовлено к анализу очередного корнеплода. Для обеспечения правильной работы устройства сортировки перед началом сортировки партии корнеплодов из этой партии отбирают некоторое количество хороших корнеплодов и пропускают их через сортировщик. При этом измеряются напряжения

на входах интегратора 13, блоков 17 и 25 деления. По максимумам и минимумам этих напряжений выставляют опорные напряжения , на этом настройка устройства

сортировки заканчивается.

Использование предлагаемых способа и устройства сортировки корнеклубнеплодов, в частности моркови, позволит предотвратить порчу корнеплодов, не пригодных к длительному хранению, сократить ручной

труд по сортировке корнеплодов, а также отделять от корнеплодов посторонние предметы (камни, комья земли), имеющие отличающиеся от корнеплодов формы.

(PU2.4Вы)1.

20

al

rr

fPaz.5