Способ сортировки корнеклубнеплодов и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК A01D33/08 

2. Устройство для осуществления способа 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 со сбросом, дифференциальный усилитель, интеграторы со сбросом, блоки деления, компаратор нуля, стробируемые компараторы, мультивибратор стробирую- щего импульса, мультивибратор импульса сброса, элемент ИЛИ, при этом вход первого пикового детектора связан с выходом фотоприемника и входом дифференциального усилителя, а его выход - с другим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом второго пиково1 о детектора, компаратором нуля и первым интегратором, выход которого подсоединен к одному входу блока деления, а компаратор нуля связан с входами второго интегратора и мультивибратора стробирую- щего импульса, выход которого подсоединен к стробирующим входам компараторов и мультивибратору сброса, при этом выход мультивибратора сброса соединен с входами сброса первого и второго пиковых детекторов, первого и второго интеграторов, а выходы блока деления и первого интегратора связаны с входами соответственно первого и второго стробируемых компараторов, причем свободные входы первого, второго и

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике и может быть использовано для сортировки корнеклубнеплодов, например, .моркови в уборочных машинах и на пунктах послеуборочной обработки продукции.

Цель изобретения - повышение точности распознавания кондиционных корнеклубнеплодов путем учета вклада тени от черешка.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для реализации способа сортиров, ки 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 и работу устройства сортировки корнеклубнеплодов (слева показан случай полета корнеплода с че- peniKOM, справа - без черешка).

третьего компараторов связаны с источником опорных напряжений, а их выходы подключены через схему ИЛИ к исполнительному механизму, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным фотоприемником с щелевой диафрагмой и светофильтром, а его электронное устройство управления - блоком умножения, компаратором цвета, дополнительным дифференциальным усилителем, интегратором и стробируемыми ключами, при этом один вход второго блока деления соединен с выходом дополнительного фотоприемника, его другой вход подключен к выходу дополнительного дифференциального усилителя, один вход которого связан с выходом первого дифференциального усилителя, а выход второго блока деления подсоединен к входу компаратора цвета, выход которого связан со стробирующими входами первого и второго стробируемых ключей и через дополнительный стробируемый интегратор - с входом третьего стробируемого компаратора, причем выход первого дифференциального усилителя связан через первый стробируемый ключ со входом первого интегратора, выход компаратора нуля связан через второй стробируемый ключ со входом второго интегратора, при этом входы блока умножения связаны с выходами второго интегратора и второго пикового детектора, его выход подключен к другому входу блока деления, а другой вход дополнительного дифференциального усилителя связан с источником опорного напряжения.

Устройство для реализации способа 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 последнего 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-образ- но установленных ленточных транспортеров 6. Контрольное устройство 3 содержит источник 7 света, систему линз 8, щелевые диафрагмы 9, фотоприемники 10 и 11, светофильтр 12.

Электронное устройство 4 управления содержит пиковые детекторы со сбросом, дифференциальные усилители, интеграторы со сбросом, блоки деления, компаратор нуля.

стробируемые компараторы с регулируемыми порогами компарации, мультивибратор стро- бирующего импульса, мультивибратор импульса сброса, компаратор цвета, стробируемые ключи, элемент ИЛИ. При этом вход одпого пикового детектора 13 связан с выходом фотоприемника 10 и входом дифференциального усилителя 14, а его выход - с другим входом дифференциального усилителя 14, вход которого соединен с входом второго пикового-детектора 15, компаратором 16 пуля и через п ервьи стробирую- емый ключ 17 - с входом первого интегратора 18, выход которого подсоединен к одному входу блока 19 деления, а компаратор 16 пуля связан через второй стробируемый ключ 20 с вторым интегратором 21, выход которого подключеп к одному входу блока 22 умпоже- ния, другой вход которого соединен с выходом пикового детектора 15, а выход - с блоком 19 деления, при этом на вход первого интегратора 18 поступает через ключ 17 сигнал с дифференциального усилителя 14, величина которого пропорциональна текущей толщине корнеплода, а выходной сигнал интегратора 18 по окопчании полета корнеплода пропорционален площади проекции корнеплода без черешка. Цепь, состоящая из по- следовательпого соедипения комиаратора 16 нуля, стробируемого ключа 20 и интегратора 21, осуществляет вычисление длины корнеплода без чере1пка.

Компаратор 16 пуля связан с входом мультивибратора 23 стробируюп1его импульса, выход которого подсоедипен к строби- рующим входам компараторов 24-26 и мультивибратору 27 сброса. При этом дополии- тельный фотоприемиик 11 подключен к одпо- му входу второго блока 28 деления, другой вход которого подключен к выходу дополпи- тельного дифференциального усилителя 29, на один вход которого нодано напряжепие Ui от источника опорного нанряжения, а другой его вход подключен к выходу дифференциального усилителя 14, нри этом выход блока 28 деления связан с входо.м комнара- тора 30 цвета, выход которого связан с дополнительным интегратором 31 и стробирую щими входами ключей 17 и 20, а выход интегратора 31 нодключен к одному входу компаратора 26.

При этом цепь, состоящая из последовательно соединенных блока 28 деления, компаратора 30 цвета и иптегратора 31, вычисляет длину черепжа. Выход мультивибратора 27 сброса соединен с входами сброса одного 13 и второго 15 пиковых детекторов, первого 18 и второго 21 интеграторов, а выходы первого блока 19 делепия, первого иптегратора 18 и интегратора 31 связаны с входами соответственно первого 24, второго 25 и третьего 26 компараторов, подключенных своими выходами через схему ИЛИ 32 к исполнительному механизму 5.

к

55

Причем первый стробируемый компаратор 24 выполнен двухпороговым, а второй 25 и третий 26 стробпруемые компараторы - одпопороговыми.

На компараторы 24-26 подаются эта- лопные нанряжения Uj, Уз, LU., L s от источника опорного нанряжения, задающие пороги компарации. Мультивибратор 23 Стробирующего импульса запускается от сигнала с выхода компаратора 16 пуля, стробп1Q рующий импульс с выхода мультивибратора 23 поступает на компараторы 24-26 и на вход запуска мультивибратора 27 сброса. Импульс сброса с выхода последнего подается на пиковые детекторы 13 и 15 и на интегра торы 18, 21 и 31.

15 Способ сортировки состоит ВТОМ, что корнеплоды предварительно ориентируют и но П1тучно подают в зону обзора, где они в свободном падении освещаются пучком света, причем ориеитацпю корнеплодов осущест- в.чяют длипой вдоль панравления падения и толщиной ноперек направления пучка света. Х1,алее с иомощью щелевой диафрагмы и фотоприемпика, устаповлепного на стороне, противоположной нзлучателю, но тени отбрасываемой корненлодом на нриемннк,

25 получают электрический сигнал развертки формы корпеилода, соответствуюи1ий теку- П1ей толп|,ине корненлода. Одновременно, с иомощью щелевой дпафрагмы и второго фотоприемника со светофильтром, установленного на стороне излучателя, нолучают элект30 рический сигнал, пропорциональный цвету и текущей толпи1пе корнеплода.

Сигпал развертки, поступаюп1ий от Fiep- вого фотоприемника, не зависит от отражательной способпостп корпеплода. По разности сигиала макси.мальной освещенности иер35 вого фотоприемника и сигнала развертки 11о, 1учают сигнал, нропорциональный текущей толн1ине корнен.юда. Сравнивая электрический сигнал, нропорцпопальный цвету и текущей толщине корпеплода, с сигпалом,

дд пропорциональным текун ей толщине, нолучают сигнал, нропорциональпый цвету и определяют длппу череп1ка.

Прерывая сигнал о длипе корнеплода на время пролета череп1ка, определяют длину корнеплода без череп1ка (по времени

45 пролета корпеи юда без черешка). Прерывая сигнал о текущей толщи} е корненлода на время пролета чере1пка, определяют площадь проекцип корнеплода без черешка. Далее определяют отно1пеппе произведения максимальной корненлода на дли50 иу без к его нлощади без черен1ка, сравнивают значенне указанного отнон1ення и значение длнны черешка с эталонным значением и вырабатывают сигнал управления исполнительным механизмом.

Устройство работает следуюи1им образом. Из дозируюинм о устройства 1 корней.ю- ды подаются в нре;1варите. 1ьно ориеитиро- ванном состоянин на подающий и ориентирующий механизм 2. которьп орие1Г1и

рует корнеплоды НИИ и подает их ного устройства 3.

в вертикальном положе- к зоне обзора контроль- с подающих транПадая

спортеров 6 механизма 2, корнеплоды получают ускорение и по одному пролетают ;юну обзора контрольного устройства 3. В последнем корнеплоды освещаются параллельным пучком света источником 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 фотонриемника 10 частично затеняется корнеплодом и его сигнал уменьщается (фиг. 5а) на величину, пропорциональную текун;ей толщине корнеплода. Перед пролетом корнеплода, т.е. началом очередно1-о ;.1икла анализа формы, исходное состояние тикового детектора 15 и интеграторов 18, 21 и 31 пулевое, а на выходе пикового детектора 13 - максимальное напряжение. Очередной корнеплод, попадая в зону обзора, просматривается через щель фотопрпемпи- лом И). Ди()эференцнальпый усилитель 14 вы- (игает из макси.мального сигнала, запомн- ,)емо1 о пиковым детектором 1 3, сигнал фото- триемника и вырабатывает сигнал (фиг. 56), г ропорциопальный текущей толщине корне- li.io.ui. Этот сигнал обрабатывается инте- i pa iopoM 18, выходной сигнал которого но окончании про.чета корнеплода пропорционален площади проекции корнеплода. Сигнал с выхода дифференциального усилителя 14 подается на компаратор 16 нуля 16, на В111ходе которого ноявляется прямоугольный сигнал (фиг. 5в) с длительностью, равной времени полета корнеплода, т.е. пропорциональный д;1ине кор.неп;1ода.

Ма донолпительном фотонрием}П1ке 11 во время пролета корнеплода появляется сигнал, пронорцнопальпый цвету и текущей то.ч- щнне корненлода {фиг. 5д), который поступает па вход блока 28 делепия, па друг ой вход которого HocTynaei через дополнительный дифференциальный усилитель 29 сигнал с дифференциального усилителя 14 (фиг. 5г), к которому добавлено опорное напряжение IJi во избежание деления на ноль. Таким o6j)a- зом, па выходе блока 28 делепия вырабатывается сигнал (фнг. 5е), величина которого пронорциональна цветовой окраске корнеплода вдоль его длины. Компаратор 3D цвета формирует стробимпульс, соответствующий длине черепжа и поступающий на стро- бирующие входы ключей 17 и 20. Ключ 17 прерывает , поступающий с диффрен- циального усилителя 14 на интегратор 18,что приводит к тому, что на выходе интегратора 18 вырабатывается сигнал, пронорцпо- нальный площади проекции корненлодов без черешка. Ключ 20 прерывает сигнал, постунающий на интегратор 21, и па ei o выходе вырабатывается сигнал (фпг. 5) длительность которого соответствует времени пролета корпеплода без

5

0

5

0

5

0

5

0

5

черещка. Из этого сигнала с помощью интегратора 21, который выполняет функцию преобразователя время-амплитуда, получают сигнал (фиг. 5к), амплитуда которого по окончании полета корнеп.лода пропорциональна длине корнеплода. 8ь ходпой сигнал усилителя 14 поступает также па пиковый детектор 15, где запоминается максимальная толщина корпеплода, сигнал о которой поступает на один вход блока 22 умножения, на другой вход которого поступает сигнал с интегратора 21 о длине корненлода.

Блок 19 деления осуществляет деление сиг нала о произведении максимальной толщины корнеплода на сигнал о площади с интегратора 18. Сигналы с интеграторов 18 и 31 и блока 19 деления поступают на компараторы 24-26. Поскольку все эти сигналы информативны только в конце цикла изме- ;)ения, т.е. только после того, как Kop ie- нлод нолностью пройдет перед щелью и произойдет полная развертка всей фигуры корнеплода, сравнивать эти сигналы с эталонными можно только в копце цикла. Для этого компараторы 24-26 сравнения стро- бируются импульсом (фнг. 5л) мультивибратора 23 стробирующего tsMny ibca. Мультивибратор 23 запускается задним фроптом ; ыходного прямоуго. ьпого импульса компаратора 16 , т.е. сразу же после того, как корнеплод полностью пройдет перед щелевой диафрагмой 9. В случае, если хотя бы одпа из трех характеристик (площадь, отно- 1пение произведения длины на максимальную толндину к площади, длина черешка) выйдет за установлепные напряжепия.мп L , UM, IJ-i, U.5 эталоппые допуски, на выходе элемента ИЛИ 32 ноявляется сиг нал, который поступает па нсгюлнительный механизм 5.

)йс 1 во унравления исполнительным механизмом включает э.пектромагннт, . юпат- ка пере.ме1цается и некондиционный корнеплод изменяет траекторию ciioero движения, тем самым обеспечена сортировка. По окончании цикла измере.чия и опознавания корнеплода пиковые детекторы 13 и 15 и интеграторы 18, 21 н 31 устанавливаются в исходное нулевое состояние импульсом сброса (фнг. 5м) мультивибратора 27 сброса, .;.1ля этого носледпий запускается задним фронтом строб-имнульса с выхода мультивибратора 23. После сброса и последующей обработки 1щковым детектором 13 сигнала паузы с фотоприемника 10 устройство подготовлено к анализу очередного корненлода.

Для обеснечения прави. работы устройства при сортировки партии корнеплодов из этой партии отбирают некоторое количество хороших корнеплодов и нронускают их через сор1ировн1ик. При этом измеряются напряжения на выходах интеграторов 18 и 31 и блока 19 деления. По максимумам и минимумам этих нанряжений выставляют напряжения U - Us, на этом настройка устройства сорти|)овки заканчивается.

фиг. 2

98 fO / / /

О

Фиг.д

фигЛ

а

1. Снособ сортировки корнеклубнеплодов, заключающийся в том, что корнеклубнеплоды ориентируют и поштучно подают в зону обзора, где летящие корнеклубнеvr плоды освещают параллельным пучком света и получают с помощью щелевой диафрагмы по тени на фотонриемнике электрический сигнал, соответствующий длине, площади проекции и максимальной толщине корнеклубнеплода и управляющий исполнительным механизмом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности распознавания кондиционных корнеклубнеплодов путем учета вклада тени от черещка, с помощью дополнительного фотоприемника, имеющего щелевую диафрагму и светофильтр, определяют длину черешка и сравнивают ее с эталоном, после чего определяют отношение произведения максимальной толщины на длину корнеклубнеплода к площади его проекции, сравнивают это отношение с эталонным и вырабатывают результирующий § сигнал, подаваемый на исполнительный механизм. (Л ю о со о 00 иг. f

ж

л

rV

Фиг. 5