Прибор для определения поврежденности,стекловидности и крупности зерна Советский патент 1986 года по МПК G01N33/10 

112

Изобретение относится к прибора.м дпя определения качества зерна и предназначено для экспрессной объективной оценки степени поврежденности клопом-черепашкой, измерения стекло- видности и крупности заготовляемого зерна пшеницы и может быть использовано для технологического контроля в системе хлебозаготовок и в других областях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение точности определения.

На чертеже изображена блок-схема прибора для определения поврежденности, стекловидности и крупности зерна.

Устройство 1 подает зерновки на устройство 2 поворота, фиксации и отвода зерновок. Блок-схема прибора содержит кроме устройств 1 и 2 источник 3 света, объектив 4, фотоприемную матрицу 5, схемы 6-9 считывания информации компараторов, логико-арифметической обработки сигналов матрицы и управления и схему 10 регистрации, при этом фотоприемная матрица 5 соединена со схемой 6 считывания информации и схемой 7 компараторов, а последняя подключена к схеме 8 логико-арифметической обработки сигналов матрицы. Схема 8 соединена со схемой 9 управления и со схемой 10 регистрации, а схема 9 управления связана с устройством 1 подачи зерновок, устройством 2 поворота, фиксации и отвода зерновок, со схемой 6 считывания информации и со схемой 8 логико-арифметической обработки сигналов фотоприемной матрицы 5.

Прибор работает следующим образом

Световой поток от источника 3 света воздействует на находящуюся в зафиксированном положении в рабочей зоне оптической схемы прибора зерновку. При зтом световой поток воздействует на часть поверхности зерновки проходя ч ерез отверстие на плоскости корпуса устройства 2, к которому зерновка притягивается разреженным воздухом.

Проникший внутрь зерновки световой поток частично излучается ее поверхностью, воспринимается объективом 4 и направляется на фотоприемную матрицу 5. При этом объектив.4 располагают относительно зерновки таким образом, чтобы его оптическая ось бьша направлена на нее и распо

s

0

5

4

0

5

0

5

0

5

552

лагалась в плоскости, перпендикулярной ее продольной оси. Сформированное объективом 4 изображение одной третьей части поверхности зерновки фиксируется на плоскости поля фотоприемной матрицы 5 ,и при этом не должно выходить за пределы этого поля .

При этом площадь изображения характеризует крупность, площадь ярких участков изображения и их яркость- стекловидность, а относительная площадь наименее ярких участков изображения, которые соответствуют зоне повреждения, характеризует степень поврежденности ана-пизируемой зерновки клопом - черепашкой.

После нажатия кнопки Пуск в схеме 9 управления вырабатывается команда на устройство 1 подачи зерновок и первая зерновка пробы устремляется под действием силы тяжести в рабочую зону оптической схемы прибора, где фиксируется напротив отверстия на плоскости корпуса источника 3 с помощью разреженного воздуха. Через отверстие в корпусе источника 3 на зерновку воздействует ИК-излучение. Прошедший сквозь зерновку световой поток воспринимается объективом 4 и фокусируется на информационном поле фотоприемной матрицы 5. В результате на информационное поле матрицы проецируется оптическое изображение одной третьей части поверхности зерновки в проходяш;их ИК-лучах. Через определенное время, необходимое для перемещения зерновки и ее фиксации, схема 9 управления выдает команду на схему 6 считьшания информадаи. По этой команде схема 6 вьфабатьшает последовательности импульсов стирания и импульсов считывания, которые поступают на управляющие входы фотоприемной матрицы 5. Вначале действует импульс стирания , а через определенное время, назьшаемое временем накопления, начинают действовать им- мульсы считывания.

На каждую строку ячеек информационного поля матрицы приходится один управляющий вход, поэтому число импульсов считывания соответствует числу строк ячеек поля матрицы. В каж- дьм момент времени может действовать один импульс считывания. Во время действия импульсов считьгеания на каждом выходе матрицы действуют последовательности выходных сигналов ячеек соответствующего столбца ее информационного поля и после окончания последнего импульса считывания считыва- ются сигналы со всех ячеек матрицы. s Период времени, в течение которого действует последовательность импульсов считывания, выбирается значительно меньшим времени накопления и поэтому для всех ячеек поля матрицы О время накопления практически остается неизменным. Амплитуда напряжения выходного сигнала ячейки матрицы зависит от уровня освещенности на ее информационном входе и от времени 5 накопления.

Выходные сигналы фотоприемной матрицы 5 поступают на информационные входы компараторов в схеме 7, а на установочных входах компараторов дей-20 ствует постоянный уровень напряжения. Полярность сигналов на входах схемы 7 выбирается та кой, чтобы при превышении амплитуды сигнала на информационном входе уровня напряжения на 25- установочном входе компаратора, на выходе последнего действовал логичес- кий сиг нал О, а в противном случае- логический сигнал 1. В результате считывания информации с матрицы про- 30 исходит формирование контрастного изображения зерновки.

Контрастные изображения составляются из элементов, которыми являются логические сигналы на выходах компа- 35 раторов, имеющие значение 1. Раз- лцчные пороговые уровни яркости Е задаются уровнем напряжения на установочных входах компараторов и временем накопления Т ,40

Выходные сигналы схемы 7 поступают на входы схемы 8, где осуществляется вычисление поврежденности, стекловид- ности и крупности.

Считывание информации с фотоприем-45 ной матрицы 5 для каждого положения зерновки осуществляют несколько раз. Каждое новое считывание осуществляют при большем времени накопления, чем предыдущее, и имеет свой порядковый 50 номер. После каждого считывания опрееляют число элементов сформированного контрастного изображения. При этом, если первое контрастное изображение одержит хотя бы один элемент, то на 55 ыходе схемы 8 формируется сигнал о еправильном положении зерновки на хему 9 управления. По этому сигналу

схема 9 вырабатывает сигнал на устройство 2, и зерновка, занявшая неправильное положение или не зафиксированная (из-за чего световой поток от источника света попадает непосредственно в объектив, минуя зерновку), отводится из рабочей зоны. Если первое контрастное изображение не содержит ни одного элека .:д5 то производится следующее по потлдку считывание. Если формируемое ь резупьтате второго считывания контрастное изображение не содержит ни одного элемента, то- осуществляется третье считывание и т.д. до тех пор, пока формируемое при очередном считывании контрастное изображение не будет содержать хотя бы один элемент.

В схеме 9 управления осуществляется подсчет числа производимых счи- тьюа-ний. В соответствии с числом про-- изведенных считываний схема 9 определяет стекловидность С и задает время накопления Т для формирования контрастного изображения зоны повреждения зерновки. По команде из схемы 9 производится считьшание инфор- с матрицы при времени накопления 1 , После считьшания определяется число элементов сформированного контрастного изображения.

Пороговый уровень яркости , , задаваемьй временем накопления Т выбирается таким, чтобы можно было отделить по яркости участки оптического изображения зерновки, соответ- ствукщие зоне повреждения от остальных участков оптического изображения. Число элементов этого контрастного изображения N,, пропорционально площади тех участков оптического изображения, яркость которых вьше уровня Е„, .

После формирования контрастного зображения с временем накопления по команде из схемы 9 вновь осу- ествляется считьшание сигналов с атрицы 5, но уже при времени накоп-.

ления Т

которое соответствует минимальному порогу яркости Е

ПОР

Формируемое в результате контрастное изображение соответствует всему оптическому изображению зерновки и число составлякнцих его элементов N. , пропорционально площади оптического изображения. В процессе формирования этого контрастного изображения определяется число строк п

Y1

элементов,

а также число элементов п в той строке, где это число максимально, В схеме 8 осуществляется вычисление относительной площади зоны повреждения П на оптическом изображении 5 THS 0 мкс, шестое считывание

Si

зерновки путем деления N. ,, N на Njrr а затем вычисляется процентное содержание поврежденного эндосперма . П у , в одной третьей части объема

V1 J 31

3

зерновки- по формуле: П Результаты вычисления по первой проекции зерновки значения П, ,, а также Xf - У1 запоминаются в ровом виде в регистрах схемы 8.

После окончания вычислений и П схема 9 управления вырабатывает сигнал на устройство 2, по которому последнее осуществляет поворот зерновки на 120° относительно ее собственной продольной оси.

Аналогичным образом анйСгшзируется вторая и затем третья поверхность зерновки. Результаты измерений по всем трем опытам усредняются, запи- сьшаются в регистры схемь; 8 и затем вьтодятся на печать.

.Пример. Для загрузки зерен применена воронка 11, которая переходит в вертикальный канал диаметром 4,5 мм и длиной 25 мм. Канал оканчивается над трубчатым желобом диаметром 4,5 мм и длиной 40 мм. Желоб качается вокруг шарнира, и зерна с него по одному подаются на устройство 2 фиксации.

В рабочей зоне электронно-оптической схемы прибора на зерновку воздействует световой поток от двух свето- диодов. Прошедшее сквозь зерновку ИК-излучение фокусируется объективом. Оптическое изображение зерновки проецируется на информационное поле интегральной фотоприемиой матрицы 5.

При считывании информации с матрицы устанавливаются следующие значения времени накопления: первое

Т 490 мкс, последнее считывание THM 1000 мкс. Времени накопления соответствует стекловидность С 100% и Т 280 мкс, времени

О накопления Т соответствует стекло- видность С 30% и Т„„ 350 мкс, времени накопления Т, ( соответству ет стекловидность -С 60% и Т 420 мкс, времени накопления Т

15 соответствует стекловидность С 40% и Т 490 мкс и времени накопления

НПТ соответствует стекловидность С 20% и Т„

НП

560 мкс.

Перемещение зерновки по плоскости

20 к-орпуса источника 3 света осуществляется путем толкания ее двумя усиками, расположенными по краям зерновки. Один усик со стороны зародыша, а другой - со стороны хохолка зерновки.

Усики представляют собой плоские пружины шириной 0,7-1,0 мм. Усики располагаются на одной линии и между ними имеется промежуток шириной 2-3 мм для возможности прохождения мимо от30 ражателя на корпусе источника 3. Зерновка при повороте относительно собственной оси переворачивается через толкаюпще ее усики. Конструктивно усики закрепляются на противополож35 ньпс сторонах прямоугольной рамки, которая совершает возвратно-поступательные движения на плоскости корпуса источника 3 в направлении, перпендикулярном продольной оси зернов40 ки.

В результате использования предлагаемого прибора абсолютная погрешность 4П измерения поврежденности зерна клопом-черепашкой прибором не

45 превьшает ±0,2%, т.е. на порядок выше, чем у известного прибора.

Составитель А.Сорокин Редактор А.Шандор Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Заказ 4230/46 Тираж 778 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

„Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная.4

считывание Т . 30 мкс, второе счи- тьшание Т 70 мкс, третье считывание Т 140 мкс, четвертое счи5

тьшание Т 210

мкс, пятое считыва THS 0 мкс, шестое считывание

Т 490 мкс, последнее считывание THM 1000 мкс. Времени накопления соответствует стекловидность С 100% и Т 280 мкс, времени

накопления Т соответствует стекло- видность С 30% и Т„„ 350 мкс, времени накопления Т, ( соответству ет стекловидность -С 60% и Т 420 мкс, времени накопления Т

соответствует стекловидность С 40% и Т 490 мкс и времени накопления

НПТ соответствует стекловидность С 20% и Т„

НП

560 мкс.

Перемещение зерновки по плоскости

к-орпуса источника 3 света осуществляется путем толкания ее двумя усиками, расположенными по краям зерновки. Один усик со стороны зародыша, а другой - со стороны хохолка зерновки.

Усики представляют собой плоские пружины шириной 0,7-1,0 мм. Усики располагаются на одной линии и между ними имеется промежуток шириной 2-3 мм для возможности прохождения мимо отражателя на корпусе источника 3. Зерновка при повороте относительно собственной оси переворачивается через толкаюпще ее усики. Конструктивно усики закрепляются на противоположньпс сторонах прямоугольной рамки, которая совершает возвратно-поступательные движения на плоскости корпуса источника 3 в направлении, перпендикулярном продольной оси зерновки.

В результате использования предлагаемого прибора абсолютная погрешность 4П измерения поврежденности зерна клопом-черепашкой прибором не

превьшает ±0,2%, т.е. на порядок выше, чем у известного прибора.