Способ оптической сортировки корнеклубнеплодов по качеству Советский патент 1985 года по МПК B07C5/342 A01D33/08 

Шобретенйе относится к приемке и хранению сельскохозяйственной продукции и может быть использовано в хранилищах торговой сети при автоматической сортировке картофеля, как при закладке его на хранеиие., так и перед отправкой в торгующие организации. Известен сповоб сортировки плодов, включая клубни картофеля, по качеству, основанный на измерении фототоков, пропорциональных спектральным коэффициентам отражения поверхности плодов, и их производных 1

Однако известный способ обнаружения дефектов характеризуется ограниченной возможностью отделения только клубней, пораженных мокрой или сухой гнилью, недостаточной чувствительностью и сложностью устройств для осуществления этих способов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ оптической сортировки корнеклубнеплодов по качеству, содержащий освещение их потоком света сложного спектрального состава, выделение в отраженном от корнеклубнеплода потоке излучения двух спектральных интервалов, преобразование потоков излучения в этих спектральных интервалах в электрические сигналы, определение коэффициентов отражения и сравнение этих сигналов с последующим воздействием на иcпoлииfeльный. механизм отбраковки.

В качестве выделяемых спектральных интервалов при .осуществлении данного способа используют узкие (щирииой менее 50 нм) участки в инфракрасной области спектра, вблизи 910 и 980 нм, причем пороговое значение отбраковки, с которым сравнивают получеиные сигналы, автоматически корректируют непосредственно в процессе сортировки 2.

Недостатком данного способа является ограниченность видов обнаруживаемых дефектов картофеля, так как он не позволяет отделять позеленевщие клубни, в которых накапливается солонин - яд, опасный для здоровья человека, а также клубни, пораженные фитофторой и механически поврежденные.

Кроме того, данный способ характеризуется недостаточно высокой точностью сортировки, что обусловлено низким уровнем энергии, попадающей на фотоприем ник изза малой ширины выделяемых спектральных интервалов и значительных потерь в узкойолосных фильтрах, необходимых для выделения этих интервалов.

Причинами низкой точности являются также малая величина различий коэффициентов отражения для здоровых и дефектных клубней в выбранной области (отношение этик коэффициентов не превышает 1,25) н зависимость качества отбраковки от влажности поверхности клубней.

Указанные недостатки известных способов не позволяют решить в.ажиую народнохозяйственную задачу комплексной автоматизации процессов, связанных с приемкой и хранением картофеля, т. е. задачу резкого сокращения затрат ручного труда.

Целью изобретения является повышение точности сортировки путем расширения видов обнаруживаемых дефектов корнеклубнеплодов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу оптической сортировки корнеклубнеплодов по качеству, содержащему освещение их потоком света сложного спектрального состава, выделение в отраженном от корнеклубнеплода потоке излучения двух спектральных интервалов, преобразование потоков излучения в этих спектральиых интервалах в электрические сигналы, определение коэффициентов отражения и сравнение этих сигналов с последующим воздействием на исполнительный механизм отбраковки, в отраженном от корнеклубнеплодов потоке выделяют спектральные интервалы 1050-1150 им и 600-750им, а значение коэффициентов отражения регулируют независимо в каждом спектральном иитервале.

На фиг. I приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2, 3, 4 и 5 - графики, иллюстрирующие сущность предлагаемого способа.

Устройство для реализации способа оптической сортировки корнеклубнеплодов содержит подающий транспортер (рольганг) I, зону контроля 2, источники 3 потока излучения сложного спектрального состава,.охватывающего видимую и инфракрасную область спектра, светоотделителб 4 для разделения потока излучения 5, отраженного от корнеклубнеплода 6, фильтры 7 и 8, их фотоприемиики 9 и 10, образующие совместио с нагрузками П и 12 мостовую схему, предусилитель 13, связанный через детектор И. с усилителем-формирователем 15, обеспечивающим срабатывание исполнительного органа 16, удаляющего .дефектные клубни.

Способ оптической сортировки корнеклубнеплодов по качеству осуществляется следующим образом.

Корнеклубнеплоды поочередно подаваемые транспортером (рольгангом) 1 в зону контроля 2, облучают источником 3 потока излучения сложного спектрального состава, охватывающего видимую и иифракрасную области cneKTpta. Отраженный от контролируемого клубня поток излучения 5 разделяют светоделителем и подают в опорный н различающий каналы.

В опорном канале фильтром 7 выделяют |13 спектра интервал 1050-1150 им, а в раз;1ичающем информативном канале фильтррх 8 - интервал 600-750 нм. Потоки излучения в этих спектральных интервалах преобразуют с помощью фотоприемников 9 и 10 в опорный и различительный электрические сигналы и. и Up, формируемые соответственно на нагрузках II и 12. Фотоприемники 9 и 10 совместно с нагрузками II и 12 образуют мостовую схему.. Сигнал, пропорциональный разности коэффициентов отражения в выделенных спектральных интервалах, подается с нагрузок на вход предусилнтеля 13. Опорные сигналы ЦокИ ц, соответствующие здоровым (кондиционным) клубням, одинаковы (фиг. 2), в то время как значение сигнала и,, соответствующие различительному интервалу благодаря выбору в качестве этого интервала участка спектра бОО 750 нм, зависит от качества клубней. Для здоровых клубней сигнал и,коказывается по абсолютной величине больще, чем значение опорного сигнала иок(фиг. 3). В результате сигнал и на выходе предусилителя 13 имеет отрицательный знак (фиг. 4). Для клубней с различными дефектами (позеленение, болезни, вялость, механические повреждения) различительный сигнал по абсолютной величине меньше опорного сигнала и.д.т. е. разностный сигнал и, для дефектных клубней является положительным. Регулировкой нагрузки 11 можно изменять соотношение между UK и Цд, доводя значение UK до минимального уровня, обеспечивающего оптимальную чувствительность. С выхода предусилителя 13 сигналы UK или и поступают на детектор 14, который пропускает на последующий усилитель-формирователь 15 только положительные пики и„ (фиг. 5), соответствующие сигналам и от дефектных клубней. Усилитель-формирователь 15 усиливает сигналы ид до величины, обеспечивающей срабатывание исполнительного органа 16, удаляющего -дефектные клубни. Корректировку влияния на уровень сигнала .UK непостоянства коэффициента отражения кондиционных клубней осуществляют пр едварительно регулировкой нагрузки 12. Для возможности сортировки вороха с клубнями разных сортов, спектральные характеристики которых отличаются, сигнал и устанавливается по сорту с усредненной характеристикой так, чтобы при сорте с наименьщим отражением сигнал и несколько отличался от нуля, но не менял знака. Таким образом, при осуществлении способа сигнал, соответствующий спектральному интервалу 1050-1150 нм, является опорным, именно .в указанном интервале коэффициент отражения практически одинаков для здоровых и дефектных клубней. . Поэтому сигнал, полученный в этом интервале, не несет информации о качестве клубней, а используется для компенсацЙ.помех. В качестве различительного спектрального интервала служит участок вблизи 650 нм, использование которого позволяет сблизить предлагаемый способ с визуальной оценкой дефектов картофеля по. ГОСТ 7176-68 и обнаружить такие дефекты, как ..позеленение, механические повреждения и др. При этом установлено, что применение длин-волн короче 600 нм ведет к снижению различительной способности для загнивших и больных клубней, тогда как увеличение длины волны в инфракрасную область не позволяет определять позеленевшие клубни. В связи с тем, что используемые длины волн разнесены довольно далеко, различительный и опорный спектральные интервалы могут быть сделаны достаточно широкими (100-150 нм), что ведет к значительному повышению уровня сигналов, т. е. увеличивает точность сортировки. Вместе с тем, при использовании излучения в видимой области на результаты сортировки могут влиять различия цветовой окраски разных сортов картофеля. Устранение этого эффекта в предлагаемом способе обеспечивается раздельной регулировкой уровня сигналов, соответствую1Цих каждому спектральному интервалу. Следовательно, предлагаемый способ обеспечивает более, высокую точность сортировки благодаря значительному повышению уровня полезного сигнала и значительным различиям в уровне сигналов UQ -и и для дефектных клубней. Кроме того, он позволяет сортировать картофель различных сортов, обнаруживая при этом такие дефекты, как позеленение, фитофтора и т. д., которые не определяются известным способом. Применение способа оптической сортировки корнеклубнеплодов по качеству вследствие его универсальности и высокой точности позволит осуществить с его помощью полную автоматизацию процесса сортировки картофеля и тем самым значительно со кратить затраты ручного труда.

it/ff

ддоробые кпубни

Де(ректи6ные клубни

СПОСОБ ОПТИЧЕСКОЙ СОРТИРОВКИ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ ПО КАЧЕСТВУ, содержащий освещение их потоком света сложного спектрального состава, выделение в отраженном от корнеклубнеплода потоке излучения двух спектральных интервалов, преобразование потоков излучения в этих спектральных интервалах в электрические сигналы, определение коэффициентов отражения и сравнение этих сигналов с последующим воздействием на исполнительный механизм отбраковки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности :сортировки путем расширения видов обнаруживаемых дефектов корнеклубнеплодов, в отраженном от корнеклубнеплодов потоке выделяют спектральные интервалы .1050- 1150 нм и 600-750 им, а значение коэффициентов отражения регулируют независимо в каждом спектральном интервале. 4i 4 СЛ СО

Up

Урази

Уп

UOK

Оод

U2.2

Фиг.З

UK

ФигЛ