Автоматический оптико-электронный анализатор для определения качества сырья,полупродуктов и готовой продукции Советский патент 1981 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а именно к разделу автоматических оптико-электронных анализаторо качества сырья, полупродуктов и готовой проду ции в различных отраслях пищевой промышленности и сельского хозяйства. Известно устройство для определения качества зерна в лабораторных условиях, представляющее собой стеклянную подложку, на которую тонким слоем рассыпают зерно, с подложенной под нее черной бумагой. Просев рассматривается с помощью конической лупы (1) К недостаткам известного устройства относятся трудоемкость анализа и еГо невысокая точность. Наиболее близким техническим рещением к изобретению является телевизионный аэтома,тический анализатор, состоящий из микроскопа, телевизионного датчика, устройства обработки видеосигнала, оптической системы, вычислителького устройства, региструющего и видеоконтрольного устройств 2. Телевизионный датчик выполняет функцию преобразователя свет-сигнал. В качестве передающей трубки используется видикок, обладающий высокой чувствительностью и разрещающей способностью при малых габаритах. Устройство обработки видеосигнала выполняет функцию амплитудно-временной селекции видеосигнала. Аналоговый видеосигнал соответствует многоградационному изображению, и его амплитуда пропорциональна контрастности объекта. Для -преобразования такого сигнала в бинарный применяют пороговые cxenn i, срабатывающие при величине входного импульса больше пороговото значения. Но из-за смраниченной разрешающей способности и неоднородности уровня фона выбор уровня дискримиЕкацни видеосигнала значительно сказывается на длительности сформированного импульса. Вычислительное устройство, обрабатывая бинарные сигналы, определяет количественные характеристики изображения. Стру тура устройства и схемные решения отдельных его узлов определяются как функциональными требованиями к анализу, так и скоростью проведения анализа. Видеоконтрольное устройство позволяет проводить поиск объектов, вести визуальный коитроль за ходом автоматического анализа и снимать результаты анализа. Регистрн рую1«ее устройство позволяет фиксировать результаты обработки информации в ввде шщикации, цифропечати, или графической записи. К недостаткам известного анализатора относятся невозможность обнаружения подвижных обьектов и проведения их подсчета в автоматическом режиме; непредставительность пробы (малые количества анализируемого вещества); необходимость фиксироватъ вещество пробы на предметном стекле; сложность алгоритма обра ботки полу11енной информации; сложность аппара ного рещения и, следовательно, низкая надежность; невозможность распознавания объектов неправильной формы, подвиж11ых и неоднородной контрастности. Кроме того, необходимы фиксация объекта и установление принадлежности ввдеоимпульса к проекции этого объекта по принципу связаршости, который заключает ся в сравнении видеоимпульсов на двух и более соседних строках. При зтом необходимо вводить в схему элементы памяти и линии задержки, позволяющие полушть одновременно видеоимпульсы на текущей и предьщущей стро ках. Измерение динейных объектов по вьщелению максимального по длительности видеоимпульса из совокупности видеоимпульсов от проекщга одного объекта с последующим измерением длительности выделенного видеоимпульса. При этом необходимы фиксация переднего фронта квантования и подсчет квантующих импульсов, укладывающихся в пределах видеоимпульса. Реализащм указанных свойств и способностей в данном анализаторе привела к усложнению а паратуры, снижению надежности и увеличению погрешности при измерениях неоднородных объектов и невозможности определения количества иеоднородных по размерам и подвижны объектов. Целью изобретения является определение размера частиц неоднородного состава среды, количества фракции и подвижных объектов. Поставленная цель достигается тем, что в автомат песком оптико-электро1шом анализаторе для определения качества сырья, полупроду1стов и готовой продукции, содержащем оптт«ескую систему, приемное и вычислительное устройства, приемное устройство выполнено в виде световодной приемно-передающей мозатси с приемным экраном, анатшзатор содержит блок автоматического регулирования фокусного расстояния оптической системы, блок совпадения, привод пикейного перемещения приемного экрана, программный блок, сис тему последовательно соединенньис фотодиодов триггеров и светодиодов. Программный блок соединен с приводом линейного перемещения приемного экрана, блоком автоматического регулирования, блоком совпадения, вычислительным устройством. Оптическая система соединена с входом блока автоматического регулирования и блоком совпадения. Выходы световодов приемно-передающей мозаики соединены с фотодиодами, а выходы триггеров - с вычислительным устройством и светодиодами. На чертеже представлена структурная-схема автоматического оптикоэлектронного анализатора. Анализатор содержит бункер-дозатор 1, соединенный с блоком автоматического фракционирования 2, программный блок 3, систему световодов, состоящую из соединенных в жгут отдельных световодов, составляющих световодную приемно-передающую мозаику 4 с приемным экраном, .соединенным с приводом линейного перемещения 5, который соединен с программным блоком 3. Выходные жгута световодов разведены.- Каждый световод соединен с одним из фотодиодов 6, выходы которых соединены с входами триггеров 7. Оптическая короткофокусная система 8 соединена с блоком автоматического регулирования фокусного расстояния 9, выход которого соединен с входом блока совпадений 10, выход которого соединен с программным блоком 3. Предметный стол 11 соедт1ен с вибратором 12, исполнительный механизм которого соединен с прог-, раммным блоком 3. Вычислительное устройство 13 соединено с программным блоком 3 и выходами триггеров 7. Светодиоды 14 закреплены на экране 15, а их входы соединены с выходами триггеров 7. Осветитель 16 предметного стола соединен с программным блоком 3. Устройство работает следующим образом. В бункер-дозатор 1 подаются в дискретном режиме анализируемые семена или зерно. По командному сигналу с программного блока 3 открывается заслонка, и проба поступает в блок 2, где происходит грубое разделение на две фракции частиц пробы. Выделенная фракция поступает на предметный столл 11, и включается вибратор 12. Вибратор производит вибрационные колебания предметного стола до тех пор, пока частицы поступивщей фракции не разместятся в лунках поверхности стола. Оптическая короткофокусная система 8 находится в исходном неЙ1ральном состоянии. Включается осветитель 16 и в соответс1вии с программой по кома1щам с программного блока 3 блок 9 изменяет фокусное расстояние оптической короткофокусной системы 8 до тех пор, пока контрастная тень частиц не станет соизмеримой с поверхностью сечения световода мозаики 4. Контрастные изображения частиц проецирует система 8 на световодную мозаику 4. С выходов световодов световой сигнал поступает на фотодиоды 6, которые преобразуют его в электрические сигналы, поступающие на входы триггеров 7. Причем состояние выходных сигналов триггеров 7, входные фотодиоды которых засвечены, не меняются, а выходные сшналы триг геров 7, входные фотодиоды 6 которых затемнены, изменяются. Значение измененных выходных сигналов триггеров 7 фиксируется памятью вычислительного устройства 13. На вычислитель ное устройство 13 поступает значение усредненных размеров частиц фракции по;гученных в результате проведенного анализаблоком совпадений 10 по значению полученного расстояния перемещения системы 8 и заданному размеру изображения тени программным блоком 3. В момент совпадения расстояния передвижения оптической системы 8 и заданного изображения тени, равного сечению световода мозаики 4, поступает команда на блок 9 и |))иксируется положение системы 8. Изображение тени частицы через оптическую систему 8 и световоды мозаики 4 поступает на фотодиоды 6, которые приводят триггеры 7 в состояния, соответствующие затемнению или засветке светодиодов 14. С выходов триггеров фотодиоды 6 которых затемнены, сигнал поступает в вычислительное устройство 13, и производится соответственно поджиг светодиодов 14. Следовательно, на зкране 15 будет светиться количество светодиодов, пропорционал ное количеству частиц измеряемой фракции. Определение количества подвижных объектов

например амбарных вредителей, производится следующим образом. Вычислительное устройств 13 фиксирует состояние триггеров 7, на которые поступили сигналы от затемненных фотодиодов 6, и выдает сигнал об окончании цик-. ла фиксации на программный блок 3, который подает сигнал на отключение осветителя 16. Выдержка времени на повторное включение осветителя выбирается в соответствии со скоростью передвижения подвижных частиц. Длительность выдержки времени должна быть такой , чтобы подвижные частицы переместились на расстояние, равное габаритному размеру подвижной системы анализатора. После повторного включения осветителя 16 вновь повторяются цикл фиксирования и подсчет всех Триггеров 7 с затемненными фотодиодами 6 вычислительным устройством 13. Определение количества подвижных частиц производится

перемещения приемного экрана, программный блок, систему последовательно соед1шенныхфотодиодов, триггеров и светодиодов, при этом программный блок соединен с приводом линейного перемещения приемного экрана, блоком автоматического регулирования, блоком совпадения, вычислительным устройством, оптическая система соединена с входом блока автоматичес1 ого регулирования и блоком совпадения,

выходы световодов приеМно-передающей мозаики соединены с фотодиодами, а выходы триггеров с вычислительным устройством и светодиодами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ГОСТ 3040-55, Зерно. Методы определения качества.

2. Полоник В. С. Телевизионные автоматические устройства. М., Связь, 1974, с. 159 (прототип). путем вычисления разности между количеством триггеров 7 с затемнениыми фотодиодами 6 после второго и после первого включетм осветителя 16. Вид подвижных частиц определяется по размерам, которые связаны пропорциональной зависимостью с расстоянием перемещения оптической системы 8. Предлагаемый анализатор позволяет определять размеры частиц неоднородного состава, количества фракций и подвижные объекты, а также их виды, например количество и вид амбарных вредителей, в автоматическом режиме,. Формула изобретения Автоматический оптико-злектронный анализатор для определения качества сырья, полупродуктов и готовой продукции, содержшдий оптическую систему, приемное и вычислительное устройства, отличающийся тем, что, с целью определения размера частиц неоднородного состава среды, количества фракции и подвижных объектов, приемное устройство выполнено в виде световодной приемно-передающей мозаики с приемным экраном, анализатор содержит блок автоматического регулирования фокусного расстояния оптической системы, блок совпадения, привод линейного

п7

-99

AC

- Iff