Устройство для сортировки корнеклубнеплодов Советский патент 1985 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 клубней картофеля, содержащее подающий транспортер, блок построчного сканирования и преобразования значений отраженного от клубней светового потока в электрический сигнал, блоки определения геометрических характеристик и вычисления отношения площади к квадрату периметра, блоки сравнения и исполнительный механизм 1. Недостатком известного устройства является недостаточная точность распознавания поврежденных корнеплодов моркови, а также сложная техника формирования и обработки видеосигнала. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее дозирующее устройство, подающий и ориентирующие механизмы, контрольное устройство с источником света, системой линз, щелевой диафрагмой и фотоприемником, исполнительный механизм с электронным устройством управления, которое содержит пиковые детекторы с сбросом, дифференциальный усилитель, интеграторы с сбросом, блок деления, компаратор нуля, стробируемые компараторы, мультивибратор стробирующего импульса, мультивибратор импульса сброса, элемент ИЛИ, при этом в электронном устройстве управления 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 другого пикового детектора, компаратором нуля и первым интегратором, выход которого подсоединен кодному входу блока деления, а компаратор нуля связан с входами второго интегратора и мультивибратора стробирующего импульса, выход которого подсоединен к стробирующим входам компараторов и мультивибратору сброса, при этом выход мультивибратора сброса соединен с входами сброса одного и другого пиковых детекторов, первого и второго интеграторов, а выходы блока деления и первого интегратора связаны с входами соответственно первого и второго стробируемых компараторов, подключенных своими выходами через схему ИЛИ к исполнительному механизму 2. Однако данное устройство не обеспечивает достаточную эффективность отделения некондиционных корнеплодов из-за влияния таких факторов, как ошибки ориентации оси корнеплода в плоскости ориентации, изменения скорости его полета, изменения уровня освещенности, а также из-за необходимости предварительной настройки на определенный селекционный сорт перерабатываемых корнеклубнеплодов. Цель изобретения - повышение эффективности отделения некондиционных корнеклубнеплодов путем ослабления зависимости процесса сортировки от селекционного сорта, ощибок ориентации, изменения уровня освещенности и изменения скорости пролета корнеклубнеплодов. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сортировки корнеклубнеплодов, содержащем 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 пиковые детекторы с сбосом, дифференциальный усилитель, интеграторы с сбросом, блок деления, компаратор нуля, стробируемые компараторы, мультивибратор стробирующего импульса, мультивибратор импульса сброса, элемент ИЛИ, при этом в электронном устройстве управления 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 другого пикового детектора, компаратором нуля и первым интегратором, выход которого подсоединен к одному входу блока деления, а компаратор нуля связан с входами второго интегратора и мультивибратора стробирующего импульса, выход которого подсоединен к стробирующим входам компараторов и мультивибратору сброса, при этом выход мультивибратора сброса соединен с входами одного и другого пиковых детекторов, первого и второго интеграторов, а выходы блока деления и первого интегратора связаны с входами соответственно первого и второго стробируемых компараторов, подключенных своими выходами через схему ИЛИ к исполнительному механизму, электронное устройство управления снабжено блоком умножения, входы которого связаны с выходами второго интегратора и другого пикового детектора, а выход подключен к другому входу блока деления. На фиг. 1 изображено устройство для сортировки корнеклубнеплодов, общий вид; иа 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). Устройство для 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, который 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 с сбросом, дифференциальный усилитель, интеграторы с сбросом, блок умножения, блок деления, компаратор нуля, стробируемые компараторы, мультивибратор стробирующего импульса, мультивибратор импульса сброса, элемент ИЛИ. При этом в электронном устройстве 4 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 другого пикового детектора 13, компаратором 14 нуля, и первым интегратором 15, выход которого подсоединен к одному входу блока 16 деления, а компаратор 14 нуля связан с входами второго интегратора 17 и мультивибратора 18 стробирующего импульса, выход которого подсоединен к стробирующим входам компараторов 19 и 20 и мультивибратору 21 сброса, при этом выход мультивибратора 21 сброса соединен с входами сброса одного 11 и другого 13 пиковых детекторов, первого 15 и второго 17 интеграторов, а выходы блока 16. деления и первого интегратора 15 связаны с входами соответственно первого 19 и второго 20 стробируемых компараторов, подключенных своими выходами через схему ИЛИ 22 к исполнительному механизму 5.

Электронное устройство 4 управления также снабжено блоком 23 умножения, входы которого связаны с выходами второго интегратора 17 и другого пикового детектора 13, а выход подключен к другому входу блока 16 деления. При этом на вход первого интегратора 15 поступает сигнал с дифференциального усилителя 12, величина которого пропорциональна текущей толщине корнеплода, а выходной сигнал интегратора 15 по окончании пролета корнеплода пропорционален площади проекции корнеплода. Цепь, состоящая из. последовательно соединенных компаратора 14 нуля и второго интегратора 17, вычисляет длину корнеплода.

Первый стробируемый компаратор 19 выполнен двухпороговым, а второй стробируемый компаратор 20 - однопороговым. На компараторы 19 и 20 подаются эталонные напряжения Ui-13, задающие пороги компарации. Мультивибратор 18 стробирующего импульса запускается сигналом с выхода компаратора 14 нуля, строб-импульс с

выхода мультивибратора 18 поступает на компараторы 19 и 20 и на вход запуска мультивибратора 21 сброса. Импульс сброса с выхода мультивибратора 21 сброса подается на пиковые детекторы 11 и 13 и 5 на интеграторы 15 и 17.

Устройство для сортировки корнеклубнеплодов работает следующим образом.

Из дозирующего устройства 1 корнеплоды пощтучно поступают на подающий и ори0 ентирующий механизм 2, который ориентирует корнеплоды в вертикальной плоскости 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 затеняет0ся корнеплодом и его сигнал уменьщается на величину, пропорциональную текущей толщине корнеплода (фиг. 5а). Перед пролетом корнеплода, т. е. перед началом очередного цикла анализа формы, исходное состояние пикового детектора 13 и интеграторов 15 и 17 нулевое, а на выходе пикового детектора 11 максимальное напряжение. Очередной корнеплод, попадая в зону обзора, просматривается через щель фотопрцемником 10. Дифференциальный усилитель 12 вычитает из максимального сигнала, запоминаемого пиковым детектором 11, сигнал фотоприемника 10 и вырабатывает сигнал, пропорциональный текущей толщине корнеплода (фиг. 56). Этот сигнал обрабатывается интегратором 15, выходной сигнал которого по

5 окончании пролета корнеплода пропорционален площади проекции корнеплода. Сигнал с выхода дифференциального усилителя 12 подается на компаратор 14 нуля, на выходе которого появляется прямоугольный сигQ нал с длительностью, равной времени пролета корнеплода, т. е. пропорциональный длине корнеплода (фиг. 5в). Из этого сигнала с помощью интегратора 17, клторый выполняет функцию преобразователя время - амплитуда, получают сигнал, амплитуда которого

5 по окончании пролета корнеплода пропорциональна длине корнеплода (фиг. 5г). Выходной сигнал дифференциального усилителя 12 поступает также на пиковый детектор 13, где запоминается максимальная толщина корнеплода. Далее блоками 16 и

0 23 берется отношение площади к произведению длины на максимальную толщину. Поскольку это отнощенне информативно только в конце цикла измерения, т. е. только после того, как корнеплод полностью пройдет перед щелью и произойдет полная развертка всей фигуры корнеплода, то сравнивать это отношение с эталонными значениями можно только в конце цикла. Для

этого компараторы 19 и 20 стробируются импульсом мультивибратора 18 стробирующего импульса (фиг. 5д). Мультивибратор 18 запускается задним фроитом выходного прямоугольника 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 двух характеристик (площадь, отношение площади к произведению длины на максимальную толщину) выходит за установленные напряжениями Uj-изэталонные допуски, на выходе элемента ИЛИ 22 появляется сигнал, который поступает на исполнительный механизм 5 (фиг. 5е). Устройство управления исполнительным механизмом включает электромагнит, лопатка перемещается и поврежденный корнеплод изменяет траекторию своего движения, обеспечивая тем самым сортировку. По окончании цикла измерения .и опознавания корнеплода пиковые детекторы 11 и 13 и интеграторы 15 и 17 устанавливаются в нулевое состояние импульсом сброса мультивибратора 21 сброса. Для этого мультивибратор 21 запускается

задним фронтом строб-импульса с выхода мультивибратора 18 (фиг. 5ж). После сброса и последующей обработки пиковым детектором 11 сигнала паузы с фотоприемника 10 устройство подготовлено к аналиЗУ очередного корнеплода.

Предлагаемые способ и устройство для сортировки корнеклубнеплодов, в частности моркови, повышают точность распознавания некондиционных корнеплодов, избавляют от необходимости настраивать устройство перед сортировкой на селекционный сорт перерабатываемых корнеплодов и упрощает его конструкцию.

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 пиковые детекторы с сбросом, дифференциальный усилитель, интеграторы с сбросом, блок деления, компаратор нуля, стробируемые компараторы, мультивибратор стробирующего импульса, мультивибратор импульса сброса, элемент ИЛИ, при этом в электронном устройстве управления 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 другого пикового детектора, компаратором куля и первым интегратором, выход которого подсоединен к одному входу блока деления, а компаратор нуля связан со входами второго интегратора и мультивибратора стробирующего импульса, выход которого подсоединен к стробирующим входам компараторов и мультивибратору сброса, при этом выход мультивибратора сброса соединен с входами сброса одного и другого пиковых детекторов, первого и второго интеграторов, а выходы блока деления и первого интегратора связаны с входами соответственно первого и второго стробируемых компараторов, подключенных своими выходами через i схему ИЛИ к исполнительному механизму, отличающееся тем, что, с целью повышения (Л эффективности отделения некондиционных корнеклубнеплодов путем ослабления зависимости процесса сортировки от селекционного сорта, ощибок ориентации, изменения уровня освещенности н изменения скорости полета корнеклубнеплодов, электронное устройство управления снабжено блоком умножения, входы которого связаны с выходами второго интегратора и другого пикового детектора, а выход подключен к другому входу блока деления. Од Од

Н

uz.f

(риг. 2

8

ч I

ч

(рцг.З

X

Л

t

Ю

S

Фиг.5