Устройство для контроля качества яиц Советский патент 1985 года по МПК A01K43/00 G01N33/08 

Изобретение относится к контролю пищевых продуктов физическими методами, в частности к оценке качества яиц при выходном контроле на птицефабриках и при входном контроле на складах продукции, на предприятиях общественного питания и торговли, и может быть применено для контроля больщих партий и автоматизированного контроля. Известны устройства для контроля качества яиц физическими способами, содержащие вспомогательные узлы (например механизмы подачи и вращения яиц), по меньЩей мере один источник света с фокусирующей оптикой, системы зеркал, наборы светофильтров 1. Однако устройства характеризуются недостаточной разрешающей способностью, наиболее заметной при наличии небольщих трещин и на начальной стадии физикохимических процессов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению является устройство, содержащее блок генератора зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, измеритель среднего периода, имеющий последовательно соединенные усилитель, первый формирователь, первую схему типа 2И, нервый счетчик, первый триггер, второй счетчик и последовательно включенные второй триггер, первый вход которого соединен с вторым выходом блока генератора зондирующих импульсов, а второй вход - с выходом первого формирователя, и второй формирователь, выход которого подключён к второму входу первого триггера, а также генератор счетных импульсов , подключенный к информационному входу второго счетчика 2. Недостатком устройства является отсутствие автоматизации измерений. Цель изобретения - автоматизация контроля качества яиц и повышение надежности измерений. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее блок генератора зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, измеритель среднего периода, имеющий последовательно включенные усилитель, первый формирователь, первую схему типа 2И, первый счетчик, первый триггер, второй счетчик и последовательно включенные второй триггер, первый вход которого соединен со вторым выходом блока генератора зондирующих импульсов, а второй вход - с выходом первого формирователя, и второй формирователь, выход которого подключен к второму входу первого триггера, а также генератор счетных импульсов, подключенный к информационному входу второго счетчика , снабжено ячейкой установки яйца, последовательно включенными статическим регистром, программируемым микрокалькулятором, содержащим последовательно соединенные дешифратор, блок опроса, .арифметическое устройство и индикаторы, исполнительным механизмом маркера, последовательно соединенными третьим формирователем и блоком задержки, содержащим последовательно включенные третий триггер и четвертый формирователь, выход которого подключен к входу установки в ноль второго счетчика, а также последовательно включенными второй схемой типа 2И, делителем, выход которого подключен к второму входу второй схемы типа 2И, а вход установки в ноль соединен с выходом третьего формирователя, и пятым формирователем, выход которого подключен к входам «Запись, статического регистра и «Пуск программируемого микрокалькулятора, причем первый вход второй схемы типа 2И и второй вход блока задержки соединен с вторым выходом блока генератора зондирующих импульсов, а выход первого триггера измерителя среднего периода подключен к второму входу первой схемы типа 2И и входу разрешения второго счетчика, выходы которого связаны с входами статического регистра. Ячейка установки яйца снабжена дополнительным упором в плоскости крепления излучающего и приемного преобразователей, оси излучения которых расположены под углом 120° между собой и под острым углом относительно вертикали, причем точки крепления названных элементов равномерно распределены по окружности, а также концевым выключателем, механически связанным с дополнительным упором, подключенным к входу третьего формирователя. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство для контроля качества яиц состоит из последовательно соединенных блока 1 генератора зондирующих импульсов, излучающего и приемного преобразователей 2 и 3, размещенных под углом 120° между собой и под острым углом относительно вертикали, измерителя 4 среднего периода, состоящего из последовательно включенных усилителя 5, первого формирователя 6, первой схемы 7 типа 2И, первого счетчика 8, первого триггера 9, второго счетчика 10 и последовательно включенных второго триггера II, первый вход которого соединен с вторым выходом блока 1 генератора зондирующих импульсов, а второй вход - с выходом первого формирователя 6, и второго формирователя 12, выход которого подключен к второму входу первого триггера, 9, а также генератора 13 счетных импульсов, подключенного к информационному входу второго счетчика 10, а также содержит последовательно включенные статический регистр, 14, программируемый микрокалькулятор 15, содержащий последовательно соединенные дешифратор 16, блок 17 опроса, арифметическое устройство 18 (микропроцессор) и индикаторы 19 и 20 (по числу уровней допускового контроля) и исполнительный механизм 21 маркера, последовательно включенные третий формирователь 22 и блок 23 задержки, содержащий последовательно включенные третий триггер 24 и четвертый формирователь 25, выход которого подключен к входу установки нуля второго счетчика 10 измерителя 4, а также последовательно включенные вторую схему 26 типа 2И, делитель Т выход которого подключен к входу второй схемы 26 типа 2И, а вход установки в ноль соединен с выходом третьего формирователя 22, и пятый формирователь 28, выход которого подключен к входам «Запись статического регистра 14 и «Пуск программируемого микрокалькулятора. Ь5, причем первый вход второй схемы 26 типа 2И и второй вход блока 23 задержки соединен с вторым выходом блока 1 генератора зондирующих импульсов, выход первого триггера 9 подключен к второму входу первой схемы 7 типа 2И и входу второго счетчика 10, выходы которого свя,заны с входами статического регистра 14, а подвижный упор 30 механически связан с концевым выключателем 31, подключенн1 ш к входу третьего формирователя 22. Индикаторы 19 и 20 и исполнительный ме.ханизм 21 маркера являются оконечными узлами устройства. Устройство работает следующим образом. Контролируемое яйцо устанавливают в ячейку 29 установки. В силу того, что излучающий и приемный преобразователи 2 к 3 выполнены из плоских пьезоэлементов, а их поверхности расположены под углом 120° между собой и относительно подвижного дополнительного упора 30; а также образуют острый угол относительно верти:Кали, контролируемое яйцо соприкасается с названными элементами надежно только в трёх точках, причем площадь контактов практически не зависит от конкретных размеров яйца (от размеров зависит лишь положение контактных точек, что не влияет на результаты измерений). В момент установки дополнительный упор 30 замыкает контакты концевого выключателя 31. При этом третий формирователь 22 вырабатывает короткий импульс, которым блок 23 задержки (по первому входу триггера 24) и делитель 27 устанавливаются в нулевое (для определенности) состояние, что приводит к переводу второй схемы 26 типа 2И в открытое состояние. Блок 1 генератора зондирующих импульсов вырабатывает по второму выходу перио дически следующие (например с частотой 50 Гц) короткие электрические импульсы синхронизации, которые непрерывно поступают на второй вход блока 23 задержки (второй вход триггера 24), на первый вход второй схемы 26 типа 2И и на первый вход второго триггера 11 измерителя 4 среднего периода. Первый синхроимпульс, поступивший на вход блока 23 задержки после появления выходного импульса третьего формирователя 22 (т. е. сразу после установки яйца), вoзвpaщaef триггер 24 в единичное состояние, в котором данный триггер далее остается вплоть до установки очередного яйца. Изменение потенциала на выходе триггера 24 приводит к появлению на выходе четвертого формирователя 25 импульса, задержанного относительно прихода синхроимпульса. Выходным -импульсом формирователя 25 второй счетчик 10 переводится в нулевое состояние. Длительность выходного импульса формирователя 25 должна быть меньше времени распространения сигнала в,яйце между излучающим и приемным преобразователем. Одновременно с появлением синхроимпульса на первом выходе блока 1 вырабатывается мощный электрический зондирующий импульс, который с помощью преобразователя 2 трансформируется в широкополосный акустический сигнал и возбуждает механические колебания яйца. В кондиционных яйцах механические колебания затухают относительно быстро, средний период колебаний (зависит также от характеристик излучающего преобразователя 2, что компенсируется в процессе градуировки устройства) минимальный. В некондиционных яйцах, например в яйцах, имеющих трещины или иные дефекты, средний период много больще. С помощью приемного преобразователя 3 эти механические колебания регистрируются и трансформируются в подобные им по форме электрические сигналы, которые поступают на вход измерителя 4 среднего периода, где усиливаются в усилителе 5, преобразуются в последовательность коротких импульсов, соответствующих моментам .перехода через нуль напряжения сигнала (сигнал имеет форму затухающей синусоиды), в первом формирователе 6. Первым выходным импульсом формирователя 6 второй триггер 11 возвращается в единичное состояние, в котором он остается вплоть до прихода очередного синхроимпульса. При этом на выходе второго формирователя 12 вырабатывается импульс, которым триггер 9 переводится в единичное состояние, вследствие чего, первая схема 7 типа 2И открывается по второму входу и начинает пропускать выходные импульсы формирователя 6 на вход счетчика 8. Одновременно второй счетчик 10 переходит в режим счета и начинает накапливать выходные импульсы генератора 13 счетных импульсов. Этот процесс продолжается до

переполнения счетчика 8, т. е. до- момента .его возвращения в нулевое состояние. При этом на выходе счетчика 8 вырабатывается импульс, которым триггер 9 возвращается в исходное нулевое состояние и закрывает схему 7 типа 2И по второму входу и второй счетчик 10. В результате в счетчике 10 остается записанным число NT, где N - объем памяти первого счетчика 8, Т - период следования счетных импульсов. Аналогично проходят процессы при каждом последующем цикле зондирования, т. е. после появления очередных синхроимпульсов. Однако поскольку яйцо остается в ячейке 29 и цепочка блоков 31 и 22-25 не работает, .то в счетчик 10 при каждом зондировании добавляется число NT, а за (К-1) цикл зондирования в нем накопится число (К-1) NT.

Поскольку с момента установки яйца схема 26 типа 2И оказалась открытой, то на вход делителя 27 беспрепясственно на-, чинают поступать синхроимпульсы с второго выхода блока 1. Как только на вход делителя поступит импульс с номером К, где К - коэффициент деления, на выходе делителя изменится потенциал, что приведет к закрытию схемы 26 по второму входу и к появлению импульса на выходе пятого формирователя 25, которым статический регистр 14 по входу «Запись получит команду на перезапись информации, накопленной к данному моменту во вторЬм счетчике 10. При достаточно коротком выходном импульсе пятого формирователя 28 состояние счетчика 10 после К-го зондирования измениться не успеет (счетчик 10 откроется спустя нескольких микросекунд после посылки зондирующего импульса). Следовательно, статический регистр 14 запишет число (К-1) NT. Вплоть до установки очередного яйца данная инфор1 ация не исказится, так как схема 26 остается закрытой и новой команды- на запись в блок 14 не поступит.

Если 10, что достигается соответствующим выбором параметров делителя 27 и счетчика 8, то (K-1) Т. На практике удобно выбирать мкс. Следовательно, в статическом регистре 14 окажется записанным число, равное длительности 100 периодов колебаний, измеренное в микросекундах. Следовательно, средний период в 100 раз меньще этого

числа. Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет усреднение по периодам при каждом отдельном цикле зондирования, а также по (К-1) циклу зондирования. Это исключает (снижает) ошибки измерения.

Кроме того, выходной импульс формирователя 28 поступает на вход «Пуск программируемого микрокалькулятора 15, переводя его в режим приема и обработки

0 информации. При этом дешифратор 16 преобразует выходной код статического регистра 14 к необходимому в|иду, блок 17 опроса вводит эту информацию в операционные регистры арифметического устройства 18 (микропроцессор) и переводит

5 последний в режим обработки информации по заранее введенной программе с учетом констант, определяющих границы полей допуска продукции по сортности (устанавливаются при градуировке прибора). Результат обработки информации отображается на

0 соответствующем индикаторе 19 и 20 (по числу полей допусков). Кроме того, программируемый микрокалькулятор .15 вырабатывает команду для исполнительного механизма 21 маркера, которым на скорлупе яйца делается соответствующая отметка.

5 На этом контроль данного объекта завершается. До установки нового яйца индикаторы 19 и 20 показывают уровень качества проверенной продукции.

В качестве программируемого микрокалькулятора 15 можно применить приборы

0 типа МК-46, МК-64 и аналогичные им. Названные устройства, кроме того, позволяют ; выводить результат контроля на цифропечатающее устройство (на чертеже не показано). Микропроцессоры названных приборов имеют программы допускового контроля. Прочие блоки предлагаемого устройства не содержат дефицитных компонентов и могут быть разработаны, например, на базе интегральных микросхем серии 1/6.

Полный цикл.контроля с помощью предлагаемого устройства занимает (К)М секунд,

0 где М - период следования импульсов синхронизации. При и ,02 с полный цикл измерения составляет 0,22 с. Остальное время затрачивается на установку и извлечение яйца из ячейки 29, что также может быть автоматизировано. При этом

5 существенно снижается вероятность пропуска продукции с дефектами, что свойственно устройствам на основе принципа овоскопа.

П

rv

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЯИЦ, содержащее блок генератора зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, измеритель среднего периода, имеющий последовательно включенные усилитель, первый формирователь, первую схему типа 2И, первый счетчик, первый триггер, второй счетчик и последовательно включенные второй триггер, первый вход которого соединен с вторым выходом блока генератора зондирующих импульсов, а второй вход - с выходом первого формирователя, и второй формирователь, выход которого подключен к второму входу первого триггера, а также генератор счетных импульсов, подключенный к информационному входу второго счетчика, отличающееся тем, что, с целью автоматизации контроля, оно снабжено ячейкой установки яйца, последовательно включенными статическим регистром, программируемым микрокалькулятором, содержащим последовательно соединенные дещифратор, блок опроса, арифметическое устройство и индикаторы, исполнительным механизмом маркера, последовательно соединенными третьим формирователем и блоком задержки. содержащим последовательно включенные третий триггер и четвертый формирователь, выход которого подключен к входу установки в ноль второго счетчика, а также последовательно включенными второй схемой типа 2И, делителем, выход которого подключен к второму входу второй схемы типа 2И а вход установки в ноль соединен с выходом третьего формирователя, и пятым формирователем, выход которого подключен к входам «Запись статического регистра и «Пуск программируемого микрокалькулятора, причем первый вход второй схемы типа «2И и второй вход блока задержки соединены с вторым выходом блока генератора зондирующих импульсов, а выход первого триггера измерителя среднего I периода подключен к второму входу первой схемы типа «2И и входу разрещения (Л второго счетчика, выходы которого связаны с входами статического регистра. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности измерений, например, за счет снижения зависимости характеристик акустических контактов от размеров яиц, ячейка установки яйца снабжена дополни1;ельным упором в плоскости крепления излучающего и приемного преобразователей, оси излучения которых расположены под углом 120° со между собой и под острым углом относио со тельно вертикали, причем точки крепления названных элементов равномерно распределены по окружности, а также концевым выключателем, механически связанным с дополнительным упором, подключенным к входу третьего формирователя.