Способ определения зрелости и поврежденности плодов Советский патент 1987 года по МПК G01N29/00 

1

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля плодов и может быть использовано для определения зрелости и поврежденности плодов, например арбузов.

Цель изобретения - повьшение точности определения зрелости плода

На фиг.1 представлена схема, поясняющая способ определения зрелости и поврежденности плодов; на фиг.2 - вариант выполнения препятствия на наклонной дорожке; на фиг.З - то же в виде уступа; на фиг.4 - вариант выполнения наклонной дорожки в виде двух звеньев, а препятствия в виде вибрирующей пластины, размещенной между звеньями.

Устройство для реализации способа определения зрелости и поврежден- IHOCTH плодов содержит звукоизолирующее основание 1, предназначенное для размещения плода, последовательно соединенные приемный электроакустический преобразователь 2, усилитель 3, блок 4 обработки сигналов и регистратор 5, Звукоизолирующее основание 1 выполнено в виде наклонной дорожки с препятствием (преимущественно препятствие выполняют в виде выступа на поверхности дорожки). Наклонная дорожка вместе с препятствием, например выступом 6, образует механизм для удара по поверхности плода.

Блок 4 обработки сигналов выполнен из генератора 7 счетных импульсов, первого порогового элемента 8, последовательно соединенных второго порогового элемента 9, первого триггера 10, второй вход KoVoporo соединен с выходом первого порогового элемента 8, элемента И 11, второй вход которого соединен с генератором 7 счетных импульсов, счетчика 12 с установленной емкостью и второго триггера 13, второй вход которого соединен с входами первого 8 и второго 9 пороговых элементов и служит входом блока 4 обработки сигналов, а выход второго триггера 13 служит выходом блока 4 обработки сигналов.

Способ осуществляют следующим образом.

Плод 14, преимущественно шарообразной формы, помещают на наклонную дорожку (звукоизолирующее основание) 1 и скатывают вни. При ударе поверхности плода о препятствие плод

25

918662

создает акустические колебания, возникающие вследствие свободных затухающих колебаний в теле плода. При выполнении -препятствия в виде высту- 5 па на поверхности наклонной дорожки указанные свободные колебания плода происходят в подскочившем от удара о препятствие плоде, не соприкасающемся, таким образом, с поверхностью

О дорожки. Сила удара по поверхности плода и, следовательно, амплитуда звуковых колебаний зависят от массы и диаметра плода, которые могут меняться от образца к образцу.

5 Звуковые колебания воспринимаются приемным электроакустическим преоб- разователем2. Сигнал с его выхода, имеющий переменную составляющую и убывающую по экспоненте амплитуду,

20 усиливается усилителем 3. На выходе оконечного каскада усилителя, вьшол- ненного по схеме детектора, выделяется огибающая сигнала, имеющая вид убывающей по экспоненте кривой. На вход блока 4 обработки сигналов поступает указаннъй сигнал, по переднему )фронту которого, совпадающему по вре- Ьени с моментом, удара плода о препятствие, счетчик 12с установленной

- емкостью сбрасывается в ноль (обнуляется) , а второй триггер 13 устанавливается в исходное состояние, при этом на выходе устанавливается уровень логического О. В моменты достижения

35 сигналом на входах пороговых элементов 8 и 9 уровней их срабатьтания, которые предварительно устанавливаются различающимися по величине в известное число раз (например в е

0 раз), последние срабатывают и на их выходах формируются прямоугольные сигналы различной длительности. При этом интервап времени между их задними фронтами равен времени, в тече -5 кие которого амплитуда звуковых колебаний уменьшается в е раз.

Указанный временной интервал используется в качестве информацион50 ного параметра для оценки спелости и поврежденности плода. По его величине сортируют контролируемую партию , плодов на пять фракций: незрелые, недозрелые, зрелы, перезрелые и пов55 релда;енные. В исходном состоянии емкость счетчика 12 устанавливается равной N 2; /Т, где N - емкость счетчика; Т - период следования счетных импульсов с выхода генератора 7 счетных импульсов; характерное время уменьшения амплитуды звуковых колебаний в е раз для той или иной- фракции.

По заднему фронту сигнала с выхода второго порогового элемента 9 триггер 10 устанавливается в положение логической 1 на его выходе, при этом на выход элемента И 11 начинают поступать счетные импульсы, вырабатываемые генератором 7 счетных импульсов, которые подаются на вход счетчика 12 с установленной емкостью. По заднему фронту сигнала

с выхода первого порогового элемента 15 ределяют численное значение времени 8 триггер 10 устанавливается в исходное состояние, на его выходе устанавливается уровень логического О, запрещающий прохождение счетных импульсов через.элемент И 11, Если к этому времени число импульсов, поступивших на вход счетчика 12, превышает его емкость, т,е, время уменьшения амплитуды звуковых коле баний в е раз для данного плода боль ше характерного времени для искомой

20

-25

уменьшения амплитуды звуковых колебаний для каждого плода с последующей регистрацией указанной величины на регистраторе (не показан) для последующего анализа и документального подтверждения качества каждого плода.

При Осуществлении предлагаемого способа возможны варианты выполнения удара плода: при соударении плода о выступ на поверхности звукоизолирующей дорожки (фиг.1); при па дении плода 14 с уступа 15 (фиг.З); при соударении плода 14 о вертикальфракции Т , на выходе счетчика 12

При Осуществлении предлагаемого способа возможны варианты выполнения удара плода: при соударении плода о выступ на поверхности звукоизолирующей дорожки (фиг.1); при па дении плода 14 с уступа 15 (фиг.З); при соударении плода 14 о вертикальпоявляется единичный импульс, который устанавливает второй триггер 13 в положение логической 1 на его вы-ЗО .ную стенку 16, расположенную у осходе. Этот сигнал удерживается вонования дорожки (фиг.2), при этом

времени до момента поступления еле-дальнейшее движение плода может про-

дующего плода на контроль (до момен-должаться во-взаимно перпендикулярта удара его о препятствие) и сви-ном к первоначальному направлении,

детельствует о том, что проконтроли-35 варианте на фиг,4 вибратор 17 при-

рованный плод не относится к искомойводят .в колебательное движение в

фракции. Указанный сигнал можетнаправлении, нормальном к дорожке,

быть воспроизведен индикатором 5, аПлод, прокатываясь по вибрирующей

также использован для регистрации и

последующего документального подтвер-40 колько ударов. При этом электронная ждения результатов контроля, для при- часть схемы соответствующее число вода системы автоматической сортиров- раз анализирует спелость и поврежден- ки, для автоматической маркировки ность плода при ударах в различные плода по качеству. Отсутствие сигна- точки поверхности плода, что позво- ла на выходе второго триггера при 45 ляет усреднить результаты измерений и проходе плода с временем затухания повысить достоверность контроля, звуковых колебаний, меньшим характерного времени , задаваемого счетчи- Пример, Проводят определе- ком 12, является признаком того, что ние зрелости и поврежденности арбу- проконтролированный плод следует от- 50 зов. Объекты контроля скатывают с нести к искомой фракции по качеству, наклонной дорожки, покрытой звукопоглощающим материалом (несколько

При повторном контроле на том же слоев байка), предназначенным дпя устройстве при настройке (установке) устранения посторонних звуков, Осу- емкости счетчика 12 на величину, со- 55 ществляют удар по поверхности плода

ответствуюшую характерному времени , соответствующему последующей фракции плодов по качеству, осуществляют контроль и при необходимости

автоматическую сортировку плодов по признаку принадлежности к следующей искомой фракции.

При одновременном использовании нескольких экземпляров электронной части устройства, настроенных на выделение различных фракций, возможна сортировка партии плодов по степени зрелости и по признаку поврежденное- ти при одном проходе плода по наклонной дорожке с препятствием.

При выполнении индикатора в виде цифрового табло, снабженного соответствующим дешифратором кода, оп15 ределяют численное значение времени

20

25

уменьшения амплитуды звуковых колебаний для каждого плода с последующей регистрацией указанной величины на регистраторе (не показан) для последующего анализа и документального подтверждения качества каждого плода.

При Осуществлении предлагаемого способа возможны варианты выполнения удара плода: при соударении плода о выступ на поверхности звукоизолирующей дорожки (фиг.1); при па дении плода 14 с уступа 15 (фиг.З); при соударении плода 14 о вертикальЗО .ную стенку 16, расположенную у оспластине, испытьгоает один или несодним из предлагаемых способов. Звук, образующийся от удара плода о препятствие, устанавливают пьезоэлектрическим приемником с собственной час-

-

тотой 100 кГц, усиливают и подают на схему обработки сигналов и регистрации.

Для получения сравнительных данны параллельно проводят измерение времени, в течение которого осуществляется полное затухание звукового сигнала, т.е. реализуют известный способ. Сигналы с выхода усилителя фотографируют с Экрана осциллографа.

После проведения измерений всю партию арбузов (около 100 о.бразцов) подвергают органолептической оценке их зрелости и повреязденности. -В результате исследований вся партия ар бузов рассортирована на пять фракций: незрелые, недозрелые, зрелые, перезрелые и поврежденные,

На номограмме фиг,5 показано распределение результатов измерений, проведенных согласно известному и предлагаемому способам для каждой фракции отдельно. Диапазон изменения измеряемой величины для поврежденных плодов составляет 0-6 перезрелых плодов 6-11 мс, для незрелых - в основном 11-14 мс, для; недозрелых 14-17 мс. дли зрелых от 17 мс и вьше. Незначительное число плодов не укладывается в указанную схему, что вероятно, объясняется ошибками в измерениях и субъективным характером оценки спелости и повреж- денности плодов, осуществляемой дегустаторами.

Известный способ согласно данным, приведенным в виде номограмм на фиг.5,характеризуется меньшей достоверностью контроля, так как не позволяет разделить по результатам измерений фракции: зрелые и недозреf5

лые плод)1, нечетко разделяются фракции: незрелые, недозрелые и перезрелые плоды, фракции: поврежденные и перезрелые плоды.

Выполнение звукоизолирующего основания в виде наклонной плоскости с .препятствием, образующим ударный механизм, и выполнение блока обработки сигналов, обеспечивающее измерение

Ю характеристики звуковых колебаний, не зависящей от величины удара плода, обеспечивают повышение достоверности контроля.

Использование предлагаемого изобретения по сравнению с известным, обеспечивает повышение производительности и достоверности контроля, а также проведение 100%-ного неразрушающего контроля и сортировки плодов,

20 например бахчевых культур, что даст экономию в народном хозяйстве.

25

Формула изобретения

Способ определения зрелости и пов- режденности плодов, предусматривающий возбуждение свободных затухающих колебаний в теле плода путем удара по его поверхности и измерение времени затухания амплитуды колебаний, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности определения зрелости плода, удар по поверхности ппода осуществляют путем его разгона и последующего торможения о препятствие, а измерение времени затухания амплитуды колебаний осуществляют с момента начала колебаний до момента затухания амп.питуды в е раз, где е - основание натурального логарифма.

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля плодов и направлено на повышение точности определения зрелости плода.. Плод 14 помещают на наклонную дорожку (звукоизолирующее основание) 1 и скатывают вниз..При ударе поверхности плода о препятствие 6 плод создает акустические колебания, возникающие вследствие свободных затухающих колебаний в теле плода. Сила удара по поверхности плода и, следовательно, амплитуда звуковых колебаний зависят от массы и диаметра плода, которые могут меняться от образца к образцу. Плод, прокатываясь по наклонной поверхности, испытывает один или несколько ударов. При этом электронная часть схемы соответствующее число раз анализирует спелость и поврежденность плода при ударах о различные точки поверхности плода, что позволяет усреднить результаты измерений и повысить достоверность контроля. 5 ил. (О (Л Фиг.1

Фиг, 2

Физ.З

Л}врв)кЗемнб1е

. Перезрелые 2 о в.

Недозрелые

о в ----. о I о

Незрелые

о и о

10 20 30 40 50 60 70 60 90 WO ПО IZOtime

Повреждент/в

Перезрелые

о - о о о

о

Недозрелые§

L ево

Незрелые

о

2 4 6 8 Ш 72 , W /6 18 20 22 24Г,тс

.5

Редактор И.Дербак Заказ 225/42

Техред Л.Олейник

Кор Под

Тираж 777 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

Известный способ

Зрелые

.. о -

о

о - о

Предлагаемый способ

зрелые о

ов

о о в о D о

Корректор С.Шекмар Подписное