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

е с я тег, что контрольное устройство имеет второй фотоприемник, масочная диафрагма - два щелевых отверстия, расположенных под углом одно к другому, а электронное устройство управления снабжено вторым каналом выработки сигнала отношения, свя занным с вторыми фотоприемником, а также элементом И, сумматором, при этом выходы мультивибраторов строби- рующих импульсов каждого канала через элемент И связаны с входом мультивибратора сброса и стробирующим

Изобретение относится к сельско . хозяйственной технике и может быть использовано для сортировки корнеклубнеплодов в уборочных машинах и на пунктах послеубарочной обработки продукции,

Цель изобретения - повьшение эффективности определения селекционного сорта корнеклубнеплодов путем ослабления зависимости процесса copтировки от ошибок ориентации корнеклубнеплодов,

На фиг. 1 показан процесс получения координатных сигналов развертки на фиг, 2 - устройство ддтя сортиров- ки, общий ВИД} на,фиг. 3 и 4- варианты выполнения контрольного устройства; на фиг. 5 - структурная схема устройства управления; йа фиг. 6 - временные диафрагмы, поясняющие спо- соб сортировки корнеклубнеплодов и работу устройства сортировки.

Сущность способа сортировки сое- тоит в том,что Корнеклубнеплоды предварительно ориентируют и поштучно подают в зону обзора, где они в свободном падении освещаются пучком света, причем ориентацию корнеклубнеплодов осуществляют длиной вдоль направления падения и шириной попе- рек направления пучка света.

Далее с помощью масочной диафрагмы, имеющей два щелевых отверстия, которые расположены под прямым углом одно к другому и под углом 45 к направлению движения корнеплода, и двух фотолриемников, установлен53476

входом компаратора, выходы блоков деления каждого канала через сум:- атор подсоединены к входу стробируемого компаратора, выход которого подклю-. чен к исполнительному механизму,

3, Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов зоны обзора, контрольное устройство имеет полупрозрачное зеркало и две щелевые ди- афраг1Ф1, а щелевые отверстия масочной диафрагмы пересекаются.

ных на стороне, противоположйой излучателю, по тени отбрасываемой корнеклубнеплодом на фотоприемники получают два электрических сигнала, представляющем собой развертку формы корнеклубнеплода по оси абсцисс и по оси ординат. Эти сигналы развертки не зависят от отражательной способности корнеклубнеплода.

Каждый координатный сигнал обра- батьшается самостоятельно, а именно: по разности сигнала максимальной освещенности фотоприемника и сигнала развертки получают сигнал, пропорциональный текущей ширине корнеклубнеплода, интегрируя который получают сигнал, пропорциональный площади проекции корнеклубнеплода, по времени пролета корнеклубнеплода мимо щелевого отверстия получают сигнал, пропорциональный длине корнеклубнеплода, вырабатывают сигнал пропорциональный отношению квадрата длины к площади. Далее суммируют координатные сигналы отношений, сравнивают сигнал суммы с эталонными значениями и по результатам сравнения вырабатывают сигнал управления исполнительным механизмом.

Устройство сортировки корнеклубнеплодов I содержит масочную диафрагму 2 с щелевыми отверстиями, дозирующее устройство 3 с бункером и вибротранспортером, поданщий и ориентирующий механизм 4, который может быть выполнен в виде попарно V-об- разно установленных ленточных транспортеров. Подающий и ориентирующий механизм 4 подает корнеклубнеплоды в зону обзора контрольного устройства 5. Электрические сигналы от контрольного устройства 5 поступают на два входа электронного устройства 6 управления, где вьфабатывается сигнал, подающийся на исполнительный механизм 7. Контрольное устройство 5 содержит источник 8 света, систему линз 9, масочную диафрагму 2 с двумя координатными щелевыми отверстиями, расположенными под прямым углом одно к другому и под углом 45 к направлению полета корнеклубнепло- дов, два координатных фотоприемника 10 и 11.

Выполнение контрольного устройства согласно фиг, 4 позволяет сократить габариты зоны обзора, умень- шить максимальную скорость корнеклубнеплода и тем самым его повреждаемость в процессе сортировки и предусматривает выполнение масочной диафрагмы 2 с двумя перекрещивающимися щелевыми отверстиями. В этом случае световой поток масочной диафрагмы 2 разделяется на два координатных фотоприемника 10 и 11 с помощью полупрозрачного зеркала 12 и двух щеле- вых диафрагм 13 и 14.

На фиг. 1 , пояснякнцей процесс развертки в контрольном устройстве 5 формы корнеклубнеплода 1, изображены клубень картофеля, форма которого аппроксимируется эллипсом, масочная диафрагма 2 с щелевыми отверстиями (оси Х/У). Источник света находится за плоскостью чертежа, клубень движется вниз. Как видно из фиг. }, клубень вначале пересекает луч в поле зрения первого щелевого отверстия (ось X), потом второго отверстия (ось У). Время пролета корнеклубне- йлода мимо первого щелевого отверстия пропорционально ц, а время пролета мнмо второго шелевого отверстия пропорционально Fjj, причем существуют следующие зависимости:

2а7 7

f cos f ;

F,2a l-f sin cf ;.

- проекция аппроксимирзпощего

эллипса на ось X; 55

Pij - проекция эллипса на ось У;

If -. угол между осью X и большой осью эллипса;

j jo (з

20 5 о

0

5

а, - соответственно большая полуось, эксцентриситет эллипса. Сигнал суммы координатных сигналов отношений выражается следующим образом:

. f .|i- (|.), S S b а

где S, b - соответственно площадь, малая полуось эллипса.

Сигнал суммы зависит только от пропорций эллипса, т.е. от селекционного сорта картофеля, и не зависит от угла ориентации cf. У моркови (аппроксимация - треугольник) сигнал суммы в большей степени зависит от угла ориентации чем у картофеля, но с заданной на практике точностью этой зависимостью можно пренебречь.

Электронное устройство 6 управления содержит два идентичных канала

15 и 16 выработки координатных сигналов отношений, элемент И 17, мультивибратор 18 импульса сброса, сумматор 19, стробируемый компаратор 20. Каналы 15 и 6 выработки координатного сигнала отношения состоят из пиковых детекторов 21 и 22 со сбросом, дифференциальных усилите- лей 23 и 24, первых интеграторов 25 и 26 со сбросом, компараторов 27 и 28 нуля, вторых интеграторов 29 и 30 со сбросом, квадраторов 31 и 32, блоков 33 и 34 деления, мультивибраторов стробирующего импульса 35 я 36. При этом входы пиковых детекторов 21 и 22 связаны с выходами фотоприемников 10 и 11 и входами дифференциальных усилителей 23 и 24, а их выходы - с другими входами дифференциальных усилителей 23 и 24 выходы которых соединены с входами первых интеграторов 25 и 26, и входами компараторов -27 и 28 нуля:, выходы которых подключены к входам вторых интеграторов 29 и 30, связанных через квадраторы 31 и 32 с одним входом блоков 33 и 34 деления, другой вход которых связан с выходом первых интеграторов 25 и 26. На вход первых интеграторов 25 и 26 поступает сигнал с дифференциальных усилителей 23 и 24, величина которого пропорциональна текущей ширине корнегшода, а выходной сигнал интеграторов 25 и 26 по окончании пролета корнеклубнеплода пропорционален площади проекции. Цепь, состоящая

из последовательно соединенных компараторов 27 и 28 нуля, интеграторов 29 и 30, квадраторов 31 и 32 вычисляет квадратор длины корнеклубнеплода. Компара;торы 27 и 28 нуля свя- заны с входом мультивибраторов 35 и 36. стробирующего импульса.

Выходы мультивибраторов 35 и 36 стробирукицих импульсов через элемент И 17 связаны с входом мульти- вибратора 18 импульса . сброса, выход которого соединен с входами сброса пиковых детекторов 2J и 22, первых 25 и 26 и вторых 29 и 30 интеграторов. Выходы блоков 33 и 34 деле- ния через сумматор 19 подсоединены к входу стробируемого компаратора 20, стробирующий вход которого связан с выходом элемента И 17, Стро- бируе1 1Й компаратор 20 вьтолнен двухпороговым и на него подаются эталонные напряжения U,, U, задающие пороги компарации. Мультивибраторы 35 и 36 стробирующего импульса запускаются сигналами с выходовч компараторов 27 и 28 нуля. Импульс с выхода элемента И 17 служит для синхронизации работы обоих каналов 15 и 16 и поступает как на вход запуска мультивибратора 18 импульса сброса, так и на стробируюций вход компаратора 20, Перед началом цикла измерения мультивибратор 18 сброса сбрасывает пиковые детекторы 21 и 22 и интеграторы 25, 26, 29, 30

Работа устройства для сортировки корнеклубнеплодов осуществляется сле дующим образом.

Из дозирукицего устройства 3 кбрие кпубнеплоды поштучно поступают на подающий и ориентирующий механизм 4 KOTopbrfi ориентирует корнеклубнеплоды в вертикальной плоскости и подает их к зоне обзора контрольного устройства 5. В последнем корнеклубне- плода освещаются параллельным пучком источника 8 света через систему линз 9 и рассматриваются через масочную диафрагму 2 фотоприемникамн 10 и 11 непосредственно или с помо- щью полупрозрачного зеркала 12 и дву щелевых диафрагм 13 и 14, Фотоприемники 10 и П вырабатьгеают электрические сигналы, представляющие собой развертку формь: корнеклубнеплода по оси абсцисс и по оси ординат. Дальнейшее преобразование координатных сигналов состоит в раздельном преобразовании этих сигналов двумя идентичными каналами 15 и 16.

Работа каждого канала (на примере 15) осуществляется следующим образом. При отсутствии корнеклубнеплода перед щелью сигнал с фотоприемника 10 максимален, а при пролета- нии корнеклубнеплода через зону обзора фотоприемник 10 частично затеняется корнеклубнеплодом и его сигнал уменьшается (фиг. 6с) на величину, пропорциональную текущей ширине корнеплода. Перед пролетом корнеклубнеплода, т.е. перед началом очередного цикла анализа формы, исходное состояние интеграторов 25 и 29 нулевое, а на выходе пикового детектора 21 максимальное напряжение. Очередной корнеплод, попадая в зону обзора, просматривается через щель фотоприемником 10, Диффе ренциальный усилитель 23 вычитает из максимального сигнала запоминаемого пиковым детектором 21, сигнал фотоприемника и вырабатьюает сигнал (фнг. 6&), пропорционалыалй текущей пгирине корнеклубнеплода. Этот сигнал обрабатывается интегратором 25, выходной сигнал которого по окончании пролета корнеклубнеплода пропорционален площади проекции корнеклубнеплода. Сигнал с выхода дифференциального усилителя 23 подается на компаратор 27 нуля, на выход которого появляется прямоугольный сигнал (фиг. 6Б) с длительностью,

равной времени пролета корнеклубнеплода, т.е. пропорциональный дпияе корнеклубнеплода. Из этого сигнала с помощью интегратора 29, который выполняет функцию преобразователя время - амплитуда, получают сигнал (4«г. 6 г), амплитуда которого по окончании пролета корнеклубнеплода пропорциональна его длине,Этот сигнал возводится в квадрат квадратором 3 I . Далее блоком 33 деления берется отнощение квадрата длины к площади проекции. Поскольку это отношение информативно только в конце цикла измерения, т.е. только после того, как корнеклубнеплод полностью прОходит перед щелью и происходит полная развертка всей фигуры корнеклубнеплода, использовать это отнощение для сравнения с эталонными эначениями можно только в конце цикла, Дпяг этого мультивибратор 35 етробирукнцего импульса запускается

7

задним фронтом выходного прямоугольного импульса компаратора 27 нуля, т.е. сразу же после того, как корне плод полностью проходит перед щелью масочной диафрагмы 2. Другой канал 16 выработки координатного сигнала отношения работает аналогичным образом.

Для синхронизации работы двух каналов 15 и 16 по их стробирующим импульсам элементом И 17 вырабатывается общий стробирукщий импульс (фиг. 69), который стробирует компаратор. 20. Координатные сигналы отношений каналов 15 и 16 объединя ются сумматором 19, и суыма подается на компаратор 20. Если сигнал суммы выходит за установленные напряжениями эталонные значения, то это значит, что пропорции корнеклубнеплода и его селекционный сорт не соответствуют заданным. На ходе компаратора 20 появляется сиг534768

нал (фиг, бе), которьгй поступает на исполнительный механизм. Устройство управления исполнительным механизмом включает электромагнит, S лопатка перемещается и карнеклубйе- плод, сорт которого не соответствует заданному, изменяет траекторию своего движения, тем самым обеспечивается сортировка. По окончании цик10 ла измерения и опознавания корнеклубнеплода пиковые детекторы 21 и 22 и интеграторы 25, 26, -29, 30, устанавливаются в нулевое состояние импульсом сброса (фиг. 6ж) мульти 5 вибратора 18 сброса, для чего мультивибратор 18 запускается задним 1ФРОНТОМ стробннпульса с выхода элемента И 17. После сброса и последующей обработки пиковыми детекто-

20 рами 2 н 22 сигналов паузы.с фотоприемников 10 и I1 устройство подготовлено к анализу очередного корнеклубнеплода.

1. Способ сортировки корнеклубнеплодов, заключающийся в том, что корнеклубнеплоды ориентируют и по- штзтно подают в зону обзора, где летящие корнеклубнеплоды освещают пучком света и получают с помощью фотоприемника электрический сигнал, который соответствует текущей ширине корнеклубнеплода по координатному направленик и управляет исполнительным механизмом, определяют длину, площадь проекции корнеклубнеплода и вырабатывают координатный сигнал отношения квадрата длины к площади, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности определения селекционного сорта корне- кпубнегшодов путем ослабления зависимости процесса сортировки от ошибок ориентации корнеклубнеплодов, дополнительно с первым электрическим сигналом по другому координатному направлению получают второй электрический сигнал, соответствующий текущей йирине корнеклубнеплода, вьфа- батывают второй координатный сигнал отношения квадрата длины к площади, суммируют первый и второй координатные сигналы отношений, сравнивают сигнал суммы с эталонными значениями и по результатам сравнения вьфабаты- вают сигнал управления исполнительным механизмом. 2. Устройство для осуществления способа сортировки корнеклубнеплодов, содержащее дозирукяцее устройство, подающий и ориентирующий механизмы, контрольное устройство с источником света, системой линз, масочной диафрагмой и фотоприемником, исполнительный механизм, электронное устройство управления со стробируемым компаратором, мультивибратором импульса сброса и каналом выработки сигнала отношения, который содержит пиковый детектор со сбросом, дифференциальный усилитель, интеграторы со сбросом, блок деления, компаратор нуля, мультивибратор стро- бирукяцего импульса, квадратор, при этом вход пикового детектора связан с выходом фотоприемника и входом дифференциального усилителя, а его выход - с другим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входами компаратора нуля и первого интегратора, выход которого подсое;в(Янен к одному входу блока деления, а компаратор нуля связан с входами второго интегратора и мультивибратора стробирующего импульса, выход второго интегратора через квад ратор связан с другим входом блока деления, а выход мультивибратора сброса соединен с входами сброса пикового детектора, первого и второго интеграторов, отличающе(Л

0U9.f

. 2

ФЧ9. S

-fc

4J -W - -M

Составитель A.Сидоров Редактор С.Лисина Техред М.Ходанич Корректор С.Иекмар

Заказ 4648/2 Тираж 679Подписное

ВНЙШЩ Государственного комитета СССР

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

Проиэводствеино-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4