Устройство для распознавания цветных меток Советский патент 1992 года по МПК G01J3/46 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, в частности для контроля продукции, поступающей в лотках, имеющих цветовые матки вида продукции, и может найти применение в пищевой промышленности.

При разработке устройств управления в пищевой промышленности появилась необходимость решать вопросы распознавания вида продукции по их цветовым меткам, которые наносятся на боковые стенки объекта, в котором находится продукт. При этом для сокращения оборудования распознавания приходится отказываться от многоканального построения приемных устройств, а результаты распознавания должны быть в доступной форме представлены оператору перерабатывающего пищевого комплекса. Одним из вариантов решения этой задачи является предлагаемое техническое решение.

Известно устройство для определения цвета, которое содержит три канала: фотопреобразователей, масштабных преобразователей, дополнительных сумматоров, а также общий сумматор и регистратор. В этом устройстве цвет оптического сигнала определяется по максимальному сигналу с общего сумматора.

Недостатком этого устройства является то, что для анализа цвета используются многоканальные фотопреобразующие устройства и отсутствует наглядность в результатах при, определении цвета.

Известно устройство для идентификации объекта, которое содержит источник света, образец, три канала с фильтрами фотоэлементов, три фотопреобразователя, четырехполюсники, генератор, сумматоры, индикаторы.

Недостатками устройства являются Сложная регулировка четырехполюсников при обработке сигналов с трех каналов фо- топреобразователей и наличие только двух индикаторов цвета.

Х|

00

00

N

Јь

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для распознавания цвета, содержащее объект, два излучателя, фотоприемник, два усилителя, синхронный фильтр, фазовый детектор, компаратор, коммутатор. t

Недостатком данного устройства является сложность обработки информации с выхода фотоприемника, т.к. фазовый детектор и синхронный фильтр требуют математических расчетов для настройки, кроме того выходной сигнал с компаратора не дает наглядной информации о цвете, для его обработки требуются последующие устройства.

Цель изобретения - повышение надежности и наглядности при распознавании цветовой метки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для распознавания цветовых меток, содержащее два светодиодных излучателя с длинами волн излучения AI и Я 2 соответственно, аналоговый коммутатор, два операционных усилителя, первый компаратор и фотодиодный фотоприемник, подключенный к входу первого операционного усилителя, введены тубус с двумя лампами накаливания, элементы 2И- НЕ, ЗИ-НЕ, три компаратора, блок делителей, третий и четвертый светодиодные излучатели с длинами волн излучения Яз и Я 4 соответственно, шесть резисторов, инвертор и цветофильтр, установленный перед фотоприемником, при этом информационные входы аналогового ком- мутат рэ подключены к выходу второго операционного усилителя и к инвертирующему входу первого компаратора, выходы инвертора, элемента 2И-НЕ и элемента ЗИ-НЕ подключены, соответственно, к первому, второму и третьему управляющим входам аналогового коммутатора, первый, второй и третий выходы которого подключены, соответственно, к инвертирующим входам второго, третьего и четвертого компараторов, выход первого компаратора подключен к входу инвертора, к первым входам элементов 2 И-НЕ и ЗИ-НЕ и через первый резистор - к катоду первого светодиодного излучателя, выход второго компаратора подключен к вторым входам элементов 2И-Н6 и ЗИ-НЕ и через второй резистор - к катоду второго светодиодного излучателя, выход третьего компаратора подключен к третьему входу элемента ЗИ-НЕ и через третий резистор - к катоду третьего светодиодного излучателя, выход четвертого компаратора через четвертый резистор подключен к четвертому светодиодному излучателю, аноды свето. диодных излучателей подключены к шине

плюс устройства и объединены с первыми

выводами ламп накаливания, вторые выводы которых объединены с анодом фотодиода фотоприемника и подключены к шине общий устройства, неинвертирующие входы компараторов подключены, соответственно, к первому, второму, третьему и

четвертому выходам блока делителей, первый и второй входы которого подключены, соответственно, к шинам минус и общий устройства, при этом инвертирующий вход второго операционного усилителя через пятый резистор подключен к выходу первого операционного усилителя, а через шестой переменный резистор - к выходу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине общий устройства.

Цветовой фильтр, который расположен перед фотоприемником, позволяет в зависимости от величины отраженного от цветовой метки излучения получать на выходе

операционных усилителей различный по уровню напряжения сигнал. Различение по уровню сигналов с цветовых меток красной, желтой, синей и зеленой осуществляется с помощью делителей на входах компараторов. Это дает возможность сократить оборудование, т.к. для анализа цветовых меток используется всего один канал обработки сигнала.

На чертеже представлена структурная

схема устройства для распознавания цветовых меток.

Устройство для распознавания цветовых меток содержит два светодиодных излучателя 1,2с длинами волн излучения Я i и

Я2 соответственно, аналоговый коммутатор 3, два операционных усилителя 4 и 5, первый компаратор 6, фотодиодный фотоприемник 7, подключенный к входу первого операционного усилителя 4, тубус 8 с двумя

лампами 9 накаливания, элементы 10. 11 2И-НЕ и ЗИ-НЕ соответственно, три компаратора 12-14, блок 15 делителей, третий и четвертый светодиодные излучатели 16 и 17 с длинами волн излучения Яз и Я 4 соответственно, шесть резисторов 18-23, инвертор 24 и цветофильтр 25, установленный перед фотоприемником 7. При этом информационные входы аналогового коммутатора 3 подключены к выходу второго олерационкого усилителя 5 и к инвертирующему входу первого компаратора б, выходы инвертора 24, элемента 10 2И-НЕ и элемента 11 ЗИ-НЕ подключены соответственно к первому, второму и третьему управляющим входам зналогового коммутатора 3, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к инвертирующим входам второго 12, третьего 13 и четвертого 14 компараторов. Выход первого компаратора б подключен к входу инвертора 24, к первым входам элементов 10, 11 2И-НЕ и ЗИ-НЕ соответственно и через первый резистор 18 - к катоду первого светодиодного излучателя 1, выход второго компаратора 12 подключен к вторым входам элементов 10 и 11 2И-НЕ и ЗИ-НЕ соответственно и через второй резистор 19 - к катоду второго светодиодного излучателя 2, выход третьего компаратора 13 подключен к третьему входу элемента 11 ЗИ-НЕ и через третий резистор 20 - к катоду третьего светодиодного излучателя 16, выход четвертого компаратора 14 через четвертый резистор 21 подключен к четвертому светодиодному излучателю 17. Аноды светодиодных излучателей 1, 2, 16, 17 подключены к шине 26 плюс устройства и соединены с первыми выводами ламп 9 накаливания, вторые выводы которых объединены с анодом фотодиода фотоприемника 7 и подключены к шине 27 общий устройства, неинвертирующие входы компараторов 6, 12, 13, 14 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока 15 делителей, первый и второй входы которого подключены соответственно к шинам 28 минус и 27 общий устройства, при этом инвертирующий вход второго операционного усилителя 5 через пятый резистор 22 подключен к выходу первого операционного усилителя 4, а через шестой переменный резистор 23 - к выходу второго операционного усилителя 5, неинвертирующий вход которого подключен к шине 27 общий устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии обьект с меткой отсутствует. На фотоприемник 7 свет из тубуса 8 с лампами 9 не попадает. На выходе операционного усилителя 4 присутствует небольшое напряжение положительной полярности. На первом, втором, третьем и четвертом выходах блока 5 делителей для каждого компаратора 6, 12, 13, 14 устанавливается свое отрицательное напряжение порога срабатывания, так как на входах компаратора 6 выставлены разнополярные напряжения, то на его выходе присутствует сигнал высокого уровня напряжения, красный фотодиод 1 погашен, а высокий уровень сигнала поступ-гт на инвертор 24. С выхода инвертора низкий уровень напряжения разрешает прохо ,дсние положительного напряжения с первого информационного входа на первый информационный РЫХОД аналогового коммутатора 3. На входах компаратора 12 разнополярные н.,пряже- ния, поэтому на его выходе присутствует высокий уровень сигнала, который не зажигает желтый светодиод 2 и вместе с сигналом с выхода компаратора 6 через элемент 10 2И-НЕ разрешает прохождение сигнала

0 с второго информационного входа аналогового компаратора 3 на вход третьего компаратора 13. Высокий уровень сигнала на выходе компаратора 13 не зажигает синий светоДиод 16 и совместно с сигналами ком5 параторов 6 и 12 через элемент 11 ЗИ-НЕ разрешает прохождение сигнала с третьего информационного входа, коммутатора 5 на вход компаратора 14. На выходе компаратора 14 стоит высокий уровень сигнала - зеле0 ный светодиод 17 не горит. Для более равномерной засветки объекта используются две лампы накаливания 9.

Когда появляется обьект с меткой (лоток с продуктом), то отраженный свет с цвето5 вой метки попадет через цветофильтр 25 на фотодиод. На выходе усилителя 5 появится высокий уровень напряжения. Напряжение на выходе усилителя 5 имеет самое большое значение на красной метке, на(желтой метке

0 оно меньше, чем на красной, далее следует в сторону уменьшения напряжения на синюю метку и зеленую метку. Делители напряжения также настроены каждый на напряжение своей метки. Допустим, поя5 вился обьект с красной меткой. Напряжение с выхода усилителя 5 на компараторе б совпало с выходным напряжением с соответствующего делителя Г% юка 15, на выходе компаратора 6 появился сигнал низкого

0 уровня напряжения, который зажжет красный светодиод 1 и запретит прохождение через аналоговый коммутатор 3 напряжение с выхода усилителя 5. На выходах инвертора 24 и элементов 10, 11 установятся

5 высокие уровни напряжения. Когда объекте меткой уйдет из поля зрения фотоприемника 7, на выходе усилителя 5 установится зновь небольшое положительное напряжение. На выходе компаратора 6 - высокий

0 уровень напряжения, красный светодитод 1 погаснет, и на выходах инвертора 24 и элементов 10, 11 установятся низкие уровни напряжения, т.е. напряжение с выхода усилителя 5 поступит на входы компараторов 6,

5 12, 13, 14.

Допустим, появился объекте меткой синего црета. На выходе усилителя 5 появится - сигнал уровня напряжения, который меньше уровней красного и желтого цветов, равен синему и больше зеленого, поэтому

сработает компаратор 13 и зажжет синий светодиод 16. Низкий уровень напряжения с выхода компаратора 13 через элемент 11 ЗИ-НЕ запретит прохождение сигнала с выхода усилителя 5 на третий выход аналогового коммутатора 3, т.е. на инвертирующий вход компаратора 14.

После ухода объекта с меткой из поля зрения фотоприемника 7 на выходе усилителя 5 установится небольшое положительное напряжение. На выходе компаратора 13 установится высокий уровень напряжения, синий светодиод 16 погаснет, на выходе элемента 11 ЗИ-НЕ установится низкий уровень- напряжения, который разрешит прохождение напряжения с выхода усилителя 5 на третий вход коммутатора 3. Схема будет в исходном состоянии.

От зеленой метки на объекте сработает только компаратор 14, т.к. уровень напряжения на выходе усилителя 5 от этой метки самый малый.

Таким образом, устройство позволяет с помощью одного канала выделять четыре цветовых метки на объекте, что повышает его надежность, а наличие цветовых индикаторов позволяет оператору наглядно различать вид продукта.

Формула изобретения

Устройство для распознавания цветовых меток, содержащее два светодиодных излучателя с длинами волн излучения А 1 и Яа, соответственно, аналоговый коммутатор, два операционных усилителя, первый компаратор и фотодиодный фотоприемник, подключенный к входу первого операционного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и наглядности при распознавании цветовых меток, в него введены тубус с двумя лампами накаливания, элементы 2И-НЕ. ЗИ-НЕ, три компаратора, блок делителей, третий и четвертый светодиодные излучатели с длинами волн излучения Аз и А4 соответственно, шесть резисторов, инвертор и цвечофильтр,

установленный перед фотоприемником, при этом информационные входы аналогового коммутатора подключены к выходу второго операционного усилителя и

инвертирующему входу первого компаратора, выходы инвертора, элементы 2И-НЕ и элемента ЗИ-НЕ подключены соответственно к первому, второму и третьему управляющим входам аналогового коммутатора,

первый, второй и третий выход которого подключены к инвертирующим входам второго, третьего и четвертого компараторов, выход первого компаратора подключен к входу инвертора, к первым входам элементов 2И-НЕ и ЗИ-НЕ и через первый резистор - к катоду первого светодиодного излучателя, выход второго компаратора подключен к вторым входам элементов 2Й-НЕ и ЗИ-НЕ и через второй резистор - к катоду второго

светодиодного излучателя, выход третьего компаратора подключен к третьему входу элемента ЗИ-НЕ и через третий резистор - к катоду третьего светодиодного излучателя, выход четвертого компаратора черезчетвертый резистор подключен к четвертому светодиодному излучателю, аноды светодиодных излучателей подключены к шине плюс устройства и объединены с первыми выводами ламп накаливания, вторые выводы которых объединены с анодом Фгпплио- да фотоприемника и подключены к шине общий устройства, неинвертирующие входы компараторов подключены соответственно к первому, второму, третьему и

четпертому выходам блока делителей, первый и второй входы которого подключены соответственно к шинам минус и общий устройства, при этом инвертирующий вход второго опероиионного усилителя через пятый ре -1Стор подключен к выходу первого операционного усилителя а через шестой переменный резистор - к выходу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине общий устройства.

Использование: контроль продукции, поступающей в лотках. Сущность изобретения: с приходом объекта с меткой свет из тубуса с лампами отражается от цветовой метки и попадает на фотодиод. С выхода усилителя выходной сигнал сравнивается по уровню напряжения с напряжением на соответствующих выходах блока делителя на четырех компараторах. В результате сравнения загорается только один из свето- диодов красный, желтый, синий или зеленый. 1 ил.