Устройство для сортировки корнеклубнеплодов Советский патент 1984 года по МПК A01D33/08 

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике и может быть использовано для сортировки корнеклубнеплодов, например моркови, в уборочных машинах и на пунктах послеуборочной обработки продукции. Известно 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 1. Однако это устройство не может отделять корнеплоды, поврежденные рабочими органами уборочных машин, от целых корнеплодов из-за того, что в нем форма корнеплода не является критерием сортировки и оно не имеет устройства распознавания формы. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее дозирующее устройство, подающий и ориентирующий механизмы, контрольное устройство с источником света, системой линз, щелевой диафрагмой и фотоприемником, исполнительный механизм с электронным устройством управления, которое содержит первый и второй пиковые детекторы со сбросом, дифференциальный усилитель, интеграторы со сбросом, квадраторы, блоки деления, компаратор нуля, стробируемые компараторы, два из которых выполнены двухпороговыми, мультивибратор стробирующего импульса, мультивибратор импульса сброса и элемент ИЛИ, связанный своим выходом с исполнительным механизмом 2. Недостатком известного устройства является трудоемкость подготовки его к работе, определяемая необходимостью замеров и запоминания оператором значений напряжений на выходах блоков деления при калибровке. Цель изобретения - повышение производительности устройства путем автоматизации настройки,. Указанная Цель достигается тем, что в устройстве для сортировки корнеклубнеплодов, содержащем дозирующее устройство, подающий и ориентирующий механизмы, контрольное устройство с источником света, системой линз, щелевбй диафрагмой и фотоприемником, исполнительный механизм с электронным устройством управления, которое содержит первый и второй пиковые детекторы со сбросом, дифференциальный усилитель, интеграторы со сбросом, квадраторы, блоки деления, компаратор нуля, стробируемые компараторы, два из которых выполнены двухпороговыми, мультивибратор стробирующего импульса, мультивибратор импульса сброса и элемент ИЛИ, связанный своим выходом с исполнительным механизмом, электронное устройство управления содержит два переключателя и два блока автоматизации настройки, каждый из которых содержит первый и второй стробируемые ключи, третий и четвертый пиковые детекторы, второй и третий дифференциальные усилители; первый и второй ключи, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первый и второй блоки цифровой памяти, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, при этом каждый переключатель включен между блоком деления и двухпороговым компаратором, а третий контакт переключателя связан через первый сгробируемый ключ с одним входом третьего пикового детектора и одним входом второго дифференциального усилителя, выход которого через последовательно соединенные второй стробируемый ключ, четвертый пиковый детектор, третий дифференциальный усилитель, первый аналого-цифровой преобразователь, первый ключ, первый блок цифровой памяти и первый цифроаналоговый преобразователь связан с соответствующим входом двухпорогового стробируемого компаратора, а выход третьего пикового детектора через последовательно соединенные второй аналого-цифровой преобразователь, второй ключ, второй блок цифровой памяти и второй цифроаналоговый преобразователь связан с соответствующим входом двухпорогового компаратора, при этом другие входы второго и третьего дифференциальных усилителей соединены с источником напряжения, а стробируемые ключи связаны с выходом мультивибратора стробирующего импульса. На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое 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 с двумя блоками автоматизации настройки; на фиг. 5 - временные диаграммы (а, б, в, г, д, е, ж, з), поясняющие работу устройства сортировки клубнекорнеплодов (слева показан случай пролета целого корнеплода, справа - поврежденного); на фиг. 6 - временные диаграммы (а, б, в, г, д, е, ж), поясняющие работу блоков автоматизации настройки. Устройство сортировки корнеклубнеплодов содержит дозирующее устройство I (фиг. 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, который подается на исполнительный механизм 5. Подающий и ориентирующий механизм 2 выполнен в виде попарно V-образно установленных ленточных транспортеров 6 (фиг. 2).

Контрольное устройство 3 (фиг. 3) содержит источник 7 света, систему линз 8, щелевую диафрагму 9, фотоприемник 10. Сигнал с фотоприемника поступает на вход первого пикового детектора 11, который связан с входом дифференциального усилителя 12. Выход пикового детектора соединен с вторым входом дифференциального усилителя 12. Выход дифференциального усилителя подключен к входу первого интегратора 13, компаратора 14 нуля и второго пикового детектора 15, выход которого соединен с входом квадратора 16. Выход последнего подан на один из входов блока 17 деления.

Далее, компаратор 14 нуля связан с входом 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.

Выход мультивибратора 23 сброса соединен с входами сброса первого И и второго 15 пиковых детекторов, первого 13 и второго 18 интеграторов, а выход первого 17 и второго 25 блоков деления через переключатели 26 и 27 связаны с входами соответственно первого 20 и второго 21 компараторов, выход первого интегратора 13 связан с входом третьего компаратора 22, при этом все три компаратора подключены своими выходами через схему 28 ИЛИ к исполнительному механизму 5.

Первый 20 и второй 21 стробируемые компараторы выполнены двухпороговыми, а третий стробируемый компаратор 22 - однопороговым. На компараторы 20-22 подаются эталонные напряжения Uj, Ш, Uj, 1)4, Us, задающие пороги компарации (фиг. 4). Напряжения Uf, U, Uj, U вырабатываются блоками автоматизации настройки.Мультивибратор 19 стробирующего импульса запускается от сигнала с выхода компаратора 14 нуля. Стробимпульс с выхода мультивибратора 19 поступает на компараторы 20-22 и на вход запуска мультивибратора 23 сброса. Импульс сброса с выхода последнего подается на пиковые детекторы 11 и 15 и на интеграторы 13 и 18.

Блок автоматизации настройки связан с блоком 17 деления, выход которого подключен через переключатель 27 к одному входу первого строибруемого ключа 29, другой вход которого связан с выходом мультивиб ратора 19 стробирующего импульса. Выход сгробируемого ключа 29 подключен к одному входу дифференциального усилителя 30

и к входу пикового детектора 31, а выход дифференциального усилителя 30 связан с одним входом второго стробируемого ключа 32, другой вход которого соединен с выходом мультивибратора 19 стробирующего импульса, а выход второго стробируемого ключа 32 чГерез пиковый детектор 33 соединен с одним из входов дифференциального усилителя 34, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 35. Выход последнего через ключ 36 соединен с входом блока 37 цифровой памяти, который через цифроаналоговый преобразователь 38 подключен к соответствующему входу компаратора 20, при этом на оба других входа дифференциальных усилителей 30 и 34 подают опорное напряжение UQ. Выход пикового детектора 31 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 39. Выход последнего через ключ 40 соединен с входом блока ,4Г цифровой памяти, выход которого через цифроаналоговый преобразователь 42 соединен с соответствующим входом компаратора 20.

Цепь, состоящая из последовательно соединенных первого стробируемого ключа 29, дифференциального усилителя 30, второго стробируемого ключа 32, пикового детектора 33 дифференциального усилителя 34, аналого-цифрового преобразователя 35, ключа 36, блока 37 цифровой памяти и цифроаналогового преобразователя 38, вырабатывает сигнал, соответствующий минимальному сигналу с блока 17 деления, а цепь, состоящая из последовательно соединенных пикового детектора 31, аналого-цифрового преобразователя 39, ключа 40, блока 41 цифровой памяти и цифроаналогового преобразователя 42, выделяет сигнал, соответствующий максимальному сигналу с блока 17 деления.

Второй блок автоматизации настройки аналогичен первому.

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. Падая с подающих транспортеров 6 механизма 2, корнеплоды получают ускорение и по одному пролетают зону 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 обзорафотоприемник 10 частично

затеняется корнеплодом, и его сигнал уменьшается (фиг. 5 а) на величину, пропорциональную текущей толщине корнеплода. Перед пролетом корнеплода, т.е. началом очередного цикла анализа формы, исходное состояние пикового детектора 15 и интеграторов 13 и 18 - нулевое, а на выходе пикового детектора 11 - максимальное напряжение.

Очередной корнеплод, попадая в зону обзора, просматривается через щель 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 проходит перед щелью и происходит 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. Последний запускается задним фронтом выходного прямоугольного импульса компаратора 14 нуля, т.е. сразу же после того, как корнеплод полностью происходит перед щелевой диафрагмой 9. В случае, если хотя бы одна из трех характеристик (площадь, отношение площади к квадрату длины, отнощение площади к квадрату максимальной толщины) выходит за установленные напряжениями Uj, Uj, Uj, U, U5 эталонные допуски, на выходе элемента 28 ИЛИ появляется сигнал (фиг. 5ж), который поступает 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. 5з) мультивибратора 23 сброса, для чего последний запускается задним фронтом строб-импульса с выхода мультивибратора 19. После сброса и последующей обработки пиковым детектором 11 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. Переключатели 26 и 27 устанавливают в положение «Настройка и тем самым соединяют через них выходы блоков 17 и 25 деления с входами блоков автоматизации настройки.

Работа каждого блока автоматизации настройки осуществляется следующим образом.

Сигналы с мультивибратора 19 стробирующего импульса (фиг. 6а) управляют стробируемым ключом 29, который пропускает информативные сигналы с блока 17 деления (фиг. 66), и они поступают на входы пикового детектора 31 и дифференциального усилителя 30, с выхода которого сигналы (фиг. бб) поступают на етробируемый ключ 32, который пропускает на вход пикового детектора 33 только разностные (фиг. 6г) сигналы и заряжают его до уровня, .максимального из этих сигналов (фиг. 6(9).

Дифференциальный усилитель 34 вычисляет разность опорного напряжения и сигнала с пикового детектора 33, т.е. на выходе дифференциального усилителя 34 вырабатывается сигнал, соответствующий минимальному из сигналов с блока 17 деления (фиг. бе) Этот сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь 35, который преобразует его из аналогового в цифровой. Далее сигнал с аналого-цифрового преобразователя 35 через ключ 36 поступает на блок 37 цифровой памяти, который запоминает его и подает на вход цифроаналогс)вого преобразователя 38, переводящего сигнал из цифг ровой формы в аналоговую и подающего его на вход компаратора 20. Пиковый детектор 31 выделяет максимальный сигнал с блока 17 деления (рис. ), аналого-цифровой преобразователь 39 переводит его в цифровую форму и через ключ 40 данный сигнал поступает на вход блока 41 цифровой памяти, который запоминает его и подает через цифроаналоговый преобразователь 42 на соответствующий вход компаратора 20. На время настройки дополнительными контактами переключателя рода работ (не показаны) принудительно устанавливается положение исполнительного механизма, которое соответствует хорошим корнеплодам. После окончания настройки ключ 40 отключает блок цифровой памяти от аналого-.цифрового преобразователя, и на выходах блока автоматнзации сохраняются неизменные эталонные напряжения. Переключением переключателя рода работ в положение «Работа соединяют выходы блоков деления с компараторами. Автоматическая, настройка устройства сортировки клубнекорнеплодов на предстоящую работу обусловливается следующими факторами: применение блоков автоматизации настройки н переключателей позволяет подключать блоки автоматизации, к устройст ву сортировки на время настройки на работу н автоматически устанавливать пороговые напряжения на двухпороговых стробируемых компараторах; стробируемые ключи позволяют запоминать только полезную информацию; третий пиковый детектор выделяет максимальный сигнал с блока деления; второй и третий дифференциальные усилители совместно с четвертым пиковым детектором выделяют минимальный сигнал с блока деления; применение аналого-цифровых преобразователей, цифровой памяти и цифроаналоговь1х преобразователей позволяет длительное время (в. течение всей рабочей смены) хранить без погрешностей значения пороговых сигналов; ключи отключают блоки цифровой памяти от аналого-цифровых преобразователей до отключения всего блока автоматизации настройки от блоков деления, что позволяет предотвратить сбои в работе цифровой памяти. Выделение экстремальных значений пороговых напряжений и кратковременное хранение этих напряжений в течение настроечного режима, длительность которого не превышает десятков секунд, осуществляется аналоговыми элементами. Длительное хранение пороговых сигналов в течение рабочей смены осуществляется цифровыми элементами, что позволяет упростить конструктивное решение блоков автоматизации и обеспечить надежную работу. По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет повысить производительность труда путем автоматизации настройки. Применение блоков автоматизации настройки упрощает обслуживание сортировщика, снижает требования к квалификации обслуживающего персонала, устраняет влияние субъективизма оператора, повышает производительность труда.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОРТИРОВКИ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ, содержащее дозирующее устройство, подающий и ориентирующий механизмы, контрольное устройство с источником света, системой линз, щелевой диафрагмой и фотоприемником, исполнительный механизм с электронным устройством управления, которое содержит первый и второй пиковые детекторы со.сбросом, дифференциальный усилитель, интеграторы со сбросом, квадраторы, блоки деления, компаратор нуля, стробируемые компараторы, два из которых выполнены двухпороговыми, мультивибратор стробирующего импульса, мультивибратор импульса сброса и элемент ИЛИ, связанный своим выходом с исполнительным механизмом, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности путем автоматизации настройки, электронное устройство управления содержит два переключателя и два блока автоматизации настройки, каждый из которых содержит первый и второй стробируемые ключи, третий и четвертый пиковые детекторы, второй и третий дифференциальные усилители, первый и второй ключи, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первый и второй блоки цифровой памяти, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, при этом каждый переключатель включен между блоком .деления и двухпороговым компаратором, а третий контакт переключателя связан через первый стробируемый ключ с одним входом третьего пикового детектора и одним входом второго дифференциального усилителя, выход которого через последовательно соединенные второй стробируемый ключ, четвертый пиковый детектор, третий дифференциальный ё усилитель, первый аналого-цифровой преобразователь, первый ключ, первый блок (Л цифровой памяти и первый цифроаналоговый преобразователь связан с соответствующим входом .двухпорогового стробируемого компаратора, а выход третьего пикового детектора через последовательно соединенные второй аналого-цифровой преобразовател, второй ключ, второй блок цифровой памяти и второй цифрраналоговый преобразователь |С связан с соответствующим входом двухпороОд гового компаратора, при этом другие входы 1C второго и третьего дифференциальных уси00 лителей соединены с источником напряжения, ю а стробируемые ключи связаны с выходом мультивибратора стробирующего импульса.

-f

2

Фиг.г

О

.х

10

иг.5

ЛП П П П

и

Д

П