Устройство для подсчета предметов,перемещаемых конвейером Советский патент 1988 года по МПК G06M7/02 

Фс/г

оо

00

со ю

N

10

Изобретение относится к автоматике, может быть использовано для учета различных предметов, ограниченных выпуклыми поверхностями, имеющих разные размеры и произвольным образом расположенных на ленте конвейера, в частности может быть использовано на птицефабриках для подсчета количества яиц, на предприятиях по производству консервной продукции или предприятиях электронной промышленности (корпуса изделий), и является усовершенствованием изобретения по ав. св. № 1030819.

Целью изобретения является повышение точности устройства и расширение его функциональных возможностей за счет опреде- 5 ления текущего количества продукции на конвейере.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема субоптимального фильтра; на фиг. 3 и 4 - видеосигнал на выходе и случайная помеха.

Устройство содержит конвейер 1, блок 2 источников света, блок 3 фотодатчиков, генератор 4 импульсов, распределитеугь 5 импульсов, первый 6 и второй 7 коммутаторы, фильтр 8, формирователь 9 импульсов, делитель 10 частоты, пороговый блок 11, вычислительный блок 12, блок 13 считывания, счетчик 14, хронизатор 15, мультиплексор 16 и преобразователь 17 паралщие входы первого 6 и второго 7 коммутаторов. Открываются первый ключ первого и второго коммутаторов. При этом первый источник света блока 2 источников света формирует импульс инфракрасного излучения с длительностью, равной длительности импульса второй тактовой последовательности. Импульс излучения, отраженный от поверхности учитываемого объекта, воспринимается первым фотоприемником блока 3 фотодатчиков и преобразуется в напряжение, поступающее на информационный вход первого ключа второго коммутатора 7. Это напряжение поступает на вход фильтра 8. Таким образом формируется один дискрет изображения учитываемого объекта.

С приходом п-го импульса второй тактовой последовательности срабатывают п-й

20

ключ первого коммутатора 6, п-й источник света блока 2 и, соответственно, п-й фотот датчик блока 3 и ключ второго коммутатора 7. Таким образом, на выходе второго коммутатора 7 формируется п-й дискрет изображения. Заканчивается процесс формирования видеосигнала одной строки изображе- 25 ния объектов и начинается формирование очередной новой строки.

Видеосигнал с выхода второго коммутатора 7 синхронно с формированием каждого дискрета изображения поступает на вход фильтра 8. Поскольку видеосигнал

лельного кода в по следовательный. Фильтр 30 одержит случайную помеху (фиг. 3), то

35

8 содержит первый 18, второй 19, третий 20 и четвертый 21 операционные усилители и первый 22, второй 23, третий 24, четвертый 25, пятый 26 и .шестой 27 масштабирующие блоки. Кроме того, устройство содержит блок 28 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Над движущейся лентой конвейера 1 в плоскости, перпендикулярной ее движению, установлены блок 2 источников света и 40 блок 3 фотодатчиков. Источники света и фотодатчики этих блоков расположены с одинаковым шагом. Их количество в блоках определяется шагом расположения и шириной ленты конвейера. С целью устранения влияния внешней освещенности и устойчивого формирования изображений работа блоков 2 и 3 осуществляется в инфракрасном частотном диапазоне. Генератор 4 импульсов вырабатывает две последовательности импульсов: первая - с частотой -., следования несколько сотен герц, которая определяет период формирования строки изображения; вторая - с частотой, большей в п раз, которая определяет частоту сканирования изображения в строке.

структура фильтра должна быть оптимальной, то есть фильтр по своим динамическим свойствам должен в минимальной степени искажать полезный сигнал S(t) и максимально подавлять помеху.

Передаточная функция фильтра с постоянными коэффициентами имеет вид

kf(n) JliIiP±U

WVF; (

(1)

Вводя вспомогательную переменную U и переходя во временную область, можно получить систему дифференциальных уравнений, эквивалентных полученной передаточной функции.

45

T2U-f2t TU + (t); KTiU + KU Y(t),

(2) (3)

которым соответствует структурная схема фильтра (фиг. 2). На этой схеме x(t) и Y(t) - соответственно входной и выходной сигналы субоптимального фильтра, первый 18 и четвертый 21 операционные усилители включены по схеме дифферен- цируюшего включения с реализацией суммирования входных сигналов, а второй 19

С приходом первого импульса второй55 и третий 20 операционные усилители вклюпоследовательности на первом выходе рас-чены в режиме инверторов с единичным копределителя 5 импульсов формируется им-эффициентом передачи, а масштабирующие

пульс, поступающий на первые управляю-блоки задают постоянные времени и коэф

щие входы первого 6 и второго 7 коммутаторов. Открываются первый ключ первого и второго коммутаторов. При этом первый источник света блока 2 источников света формирует импульс инфракрасного излучения с длительностью, равной длительности импульса второй тактовой последовательности. Импульс излучения, отраженный от поверхности учитываемого объекта, воспринимается первым фотоприемником блока 3 фотодатчиков и преобразуется в напряжение, поступающее на информационный вход первого ключа второго коммутатора 7. Это напряжение поступает на вход фильтра 8. Таким образом формируется один дискрет изображения учитываемого объекта.

С приходом п-го импульса второй тактовой последовательности срабатывают п-й

ключ первого коммутатора 6, п-й источник света блока 2 и, соответственно, п-й фотот датчик блока 3 и ключ второго коммутатора 7. Таким образом, на выходе второго коммутатора 7 формируется п-й дискрет изображения. Заканчивается процесс формирования видеосигнала одной строки изображе- ния объектов и начинается формирование очередной новой строки.

Видеосигнал с выхода второго коммутатора 7 синхронно с формированием каждого дискрета изображения поступает на вход фильтра 8. Поскольку видеосигнал

одержит случайную помеху (фиг. 3), то

30 одержит случайную помеху (фиг. 3), то

35

структура фильтра должна быть оптимальной, то есть фильтр по своим динамическим свойствам должен в минимальной степени искажать полезный сигнал S(t) и максимально подавлять помеху.

Передаточная функция фильтра с постоянными коэффициентами имеет вид

kf(n) JliIiP±U

WVF; (

(1)

Вводя вспомогательную переменную U и переходя во временную область, можно получить систему дифференциальных уравнений, эквивалентных полученной передаточной функции.

T2U-f2t TU + (t); KTiU + KU Y(t),

(2) (3)

которым соответствует структурная схема фильтра (фиг. 2). На этой схеме x(t) и Y(t) - соответственно входной и выходной сигналы субоптимального фильтра, первый 18 и четвертый 21 операционные усилители включены по схеме дифферен- цируюшего включения с реализацией суммирования входных сигналов, а второй 19

фициенты передачи фильтра: 22 Б25 1/Т2, М24 2/Т, 26 KTi, 27 К, 23 -С. Эффективность применения фильтра 8 иллюстрируется на фиг. 4, где приведен видеосигнал на выходе второго коммутато- - ра 7 до применения фильтрации и видеосигнал на выходе формирователя 9 импульсов. Как следует из осциллограмм, применение субоптимального фильтра существенно снижает влияние помех и особенно влиястрок изображения и логической схемы 9 И, позволяет в процессе последовательного формирования строк изображения разделить многосвязные конфигурации изображений соприкасающихся объектов на изолированные рдносвязные, соответствующие реальному количеству объектов.

Алгоритм счета изолированных односвяз- ных конфигураций (число Эйлера) осуществляется также синхронно с алгоритмом стиние эффекта многократных отражений от рания контуров изображений и реализует- поверхиости соприкасающихся объектов ся на основе анализа четырех элементов (амплитуда сигнала от области соприкосно- изображеиия в двух стертых строках в каж- вения не превышает 0,7-0,8 В по сравне- дый момент формирования п-го дискрета нию с 2,2-2,4 В при отсутствии фильтра- раздельно в нечетной и четной паре строк ции). Вследствие этого при использовании 15 изображения. При этом количество объек- дальнейших цифровых методов обработки тов определяется рекуррентно как разность

чисел Эйлера в нечетной Эч(п) и четной Эг(п) паре строк изображения Ы Эч(п) - -Э1(п). Числа Эйлера в нечетной и четной паре строк определяются соответственно метра поверхности яиц от 34 до 49,5 мм. 20 логическими функциями

С выхода формирователя 9 видеосиг-Э (п) (п.лпд) ,V. (П,АП) V ()

М) (5)

изображений удалось обеспечить, в частности для яиц, преобразование аналогового изображения в изолироваиное двухграда- ционное во всем диапазоне изменения диаЭг(п) ( V (n.Vii, ),

дискрета двухградационного изображения информация с выхода порогового блока 11 поступает иа информационный вход вычислительного блока 12, на управляющий вход которого подается вторая последовачетную и нечетную пары строк двухградационного изображения - первая последовательность с частотой, деленной на два.

нал поступает на вход порогового блока 11. При превышении видеосигналом величины напряжения порога на первом выходе порогового блока 11 формируется сигнал ло- 25 где п с индексом - элементы стертого изо- гической «1, на втором входе - логичес- бражения двух анализируемых строк, кий «О. Таким образом, формируется двух-Итоговое число Эйлера, получаемое в

градационный сигнал строки изображения вычислительном блоке 12, считывается бло- объектов, состоящий из п дискретов отдель- ком 13 и поступает на счетчик 14. ных изображений учитываемых объектов.Второй выход порогового блока 11 свяСинхронно с формированием каждого зан с входом хронизатора 15. На втором

выходе порогового блока 11 каждый раз формируется сигнал, запускающий хрони- затор 15, который через время задержки вырабатывает на первом управляющем вы-„ г-.. ..-„ -г.. ходе сигнал, поступающий на первый стротельность импульсов, а на другой вход че- бирующий вход мультиплексора 16. При рез делитель 10 частоты, фиксирующий этом кодовая комбинация, соответствующая текущему времени, с информационных выходов хронизатора 15 поступает на первую шину данных мультиплексора 16 и да- Вычислительный блок 12 реализует алго- 40 лее на его выход, связанный с входом пре- ритм стирания контуров изображения учи- образователя 17. Последний преобразует тываемых объектов и подсчет числа изоли- поступающий п-разрядный параллельный рованных областей (числа Эйлера), соот- код в последовательный и выдает его на вeтcтвyющиk количеству прошедших по кон- блок 28 регистрации. В момент окончания вейеру объектов. С выхода вычислительного преобразования временного кода хрониза- блока 12 информация о количестве предме- тор 15 формирует на втором управляющем тов считывается блоком 13 считывания и выходе сигнал, поступающий на второй

стробирующий вход мультиплексора 16. При этом информация о текущем количестве продукции по информационным выходам

хронно с формированием каждого дискре- сп счетчика 14, подключенным к второй шине та изображения. При этом стирается каж- данных мультиплексора, поступает на вход дый анализируемый элемент, отличный от преобразователя 17 и зат&л в виде после- нуля, если хотя бы один из восьми элемен- довательного кода на блок 28 регистрации тов его окружения имеет значение логичес-центрального диспетчерского пульта, на

кого «О т.е. значение логической «1 заме- котором фиксируется текущее количество няется на логический «О. Такая операция, 55 продукции на конвейере, реализуемая на каждом шаге формирова-Если интервал следования импульсов

ния изображения иа трех сдвиговых регист-(при отсутствии предметов на конвейере),

pax, используемых для запоминания трех формируемых на втором выходе порогового

поступает на счетчик 14. Стирание контуров изображений вычислительным блоком 12 осуществляется сиистрок изображения и логической схемы 9 И, позволяет в процессе последовательного формирования строк изображения разделить многосвязные конфигурации изображений соприкасающихся объектов на изолированные рдносвязные, соответствующие реальному количеству объектов.

Алгоритм счета изолированных односвяз- ных конфигураций (число Эйлера) осуществляется также синхронно с алгоритмом стирания контуров изображений и реализует- ся на основе анализа четырех элементов изображеиия в двух стертых строках в каж- дый момент формирования п-го дискрета раздельно в нечетной и четной паре строк изображения. При этом количество объек- тов определяется рекуррентно как разность

Эг(п) ( V (n.Vii, ),

п с индексом - элементы стерт жения двух анализируемых стро Итоговое число Эйлера, получ

блока 11, меньше времени задержки Г, то хронизатор 15 сбрасывается очередным импульсом, поступающим с второго выхода порогового блока 11, и снова перезапускается. При этом информация с выходов таймера и счетчика на преобразователь 17 не 5 поступает. Величина времени задержки Г подбирается в каждом конкретном случае экспериментально и зависит от продуктивности птичников, производительности конзатора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму стробирующим входам мультиплексора, первые информационные входы которого соединены с третьими выходами хро- низатора, выходы счетчика подключены к вторым информационным входам мультиплексора, выходы которого соединены с входами преобразователя параллельного кода в последовательный, выходы которого под- вейерной линии и требуемой производитель- 10 ключены к входу блока регистрации, ности труда обслуживающего персонала.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,

что фильтр содержит операционные усилители и масштабирующие блоки, выходы

Формула изобретенияпервого, второго, третьего и четвертого из

которых подключены к соответствующим

1. Устройство для подсчета штучных входам первого операционного усилителя, предметов, перемещаемых конвейером по выход которого соединен с входами третье- авт. св. № 1030819, отличающееся тем, что, го и пятого масштабирующих блоков и че- с целью повышения точности устройства и рез последовательно соединенные второй и расширения его функциональных возмож- третий операционные усилители с входом ностей за счет определения текущего коли- 20 шестого масщтабирующего блока, выходы чества продукции на конвейере, в него вве- пятого и щестого масштабирующих блоков дены фильтр, формироват{У1ь импульсов, хронизатор, мультиплексор, преобразователь параллельного Есода в последовательный и блок регистрации, выход коммута-выход третьего операционного усилителя тора через формирователь импульсов сое- соединен с входом четвертого масштаби- динен с входом порогового блока, второй выход которого подключен к входу хрониподключены к соответствующим входам четвертого операционного усидителя, выход которого является выходом фильтра.

рующего блока, вход первого масштабирующего блока является входом фильтра.

входам первого операционного усилителя, выход которого соединен с входами третье- го и пятого масштабирующих блоков и че- рез последовательно соединенные второй и третий операционные усилители с входом шестого масщтабирующего блока, выходы пятого и щестого масштабирующих блоков выход третьего операционного усилителя соединен с входом четвертого масштаби-

подключены к соответствующим входам четвертого операционного усидителя, выход которого является выходом фильтра.

входам первого операционного усилителя, выход которого соединен с входами третье- го и пятого масштабирующих блоков и че- рез последовательно соединенные второй и третий операционные усилители с входом шестого масщтабирующего блока, выходы пятого и щестого масштабирующих блоков выход третьего операционного усилителя соединен с входом четвертого масштаби-

рующего блока, вход первого масштабирующего блока является входом фильтра.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для учета различных предметов, ограниченных выпуклыми поверхностями, имеющих разные размеры и произвольно расположенных на ленте конвейера. Целью изобретения является повышение точности устройства и расширения его функциональных возможностей за счет определения текущего количества продукции на конвейере. Устройство содержит блок 2 источников света, блок 3 фотодатчиков, генератор 4 импульсов, распределитель 5 импульсов, коммутаторы 6 и 7, фильтр 8, формирователь 9 импульсов, пороговый блок 11, вычислительный блок 12, блок 13 считывания, счетчик 14, хронизатор 15, мультиплексор 16 и преобразователь 17 параллельного кода в последовательный. Фильтр 8 содержит операционные усилители и масштабируемые блоки. Использование изобретения позволяет повысить точность учета продукции и более гибко проводить изменения в технологическом процессе. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л

Фife. 2

75

Фиг.З

Фиг, 4