Способ определения механических повреждений на плодах

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ НА lUlOffX, включающий облучение исследуемого плода в диапазоне длин волн 0,7-2,2 мкм, измерение отраженного светового потока от поврежденной и неповрежденной поверхностей плода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измерение отраженного светового потока осуществляют в диапазоне длин волн 0,7-0,9 мкм и 1,15-1,9 мкм, устанавливают соответствумщие отношения измеренных величин и сравнивают их с отношениями величин отраженного светового потока , измеренных для неповрежденных участков плодов, и определяют вид механических повреждений, причем, если полученное отношение больше отношений для неповрежденных участяов плодов, то Обнаружен ушиб, едли мень (У) ше-то порез.

СОЮЗ СОВЕТСЙИХ

СОЦИАЛИСТЬМЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (jl), ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3(51) В 07 С 5 342 (21) 3299010/28-13 (22) 04,06.81 . (46) 07.04.83. Бюл р (72) A.Ñ.Èëüèíñêèé и А.С.Гордеев (71) Всесоюзный научно-исследователь. ский институт садоводства им. И.В.Мичурина (53) 631.362.41(088.8)(56) 1. Бородин И.Ф. и др. К вопросу автоматизации процесса сортирования яблок. Сб. Автоматизация сельскохозяйственного производства, T,ХУЪ, вып. 13. М,; с.14-17.

2. Патент США В 3867041, кл. G 01 У 3/48, опублик. 1975 (прототип) . (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИИ НА ПЛОЯАХ, вклю чаюший облучение исследуемого плода в диапазоне длин волн 0,7-2,2 мкм, измерение отраженного светового потока от поврежденной и неповрежденной поверхностей плода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, измерение отраженного светового потока осуществляют в диапазоне длин волн 0,7"0,9 мкм и 1,15-1,9 мкм, устанавливают соответствующие отношения измеренных величин и сравнивают их с отношениями величин отраженного светового потока, измеренных для неповрежденных участков плодов, и определяют вид механических повреждений, причем, если полученное отношение больше отношений для неповрежденных участвов 5 плодов, то Обнаружен ушиб, если меньше — то порез.

10095З9

Изобретение относится к обработ- ке плодов и может быть использовано .в линиях автоматического сортирования фруктов и плодов в сельском хозяйстве и веществ пищевой промышленности.

Фрукты в процессе уборки и последующего транспортирования подвергаются различным механическим воздействиям. В результате происходит пов . реждение подкожного слоя ткани. В настоящее время сортирование фруктов по повреждениям производят вручную, т.е. на основе визуальной оценки. 0)(("

1О нако визуальное сужение о поврежденности плода зависит от субъективных особенностей человека, что приводит к неоднородности сортирования. Кроме того, такой способ сортирования ма" лопроизводителен и.требует больших трудозатрат.

Известен способ автоматического сортирования яблок, предусматривающий облучения исследуемых плодов и измерения интенсивйости излучения в ,диапазоне 400-750 нм (1).

Однакс данный способ не обеспечи. вает достаточной точности при сорти- ровании.

Известен также способ определения механических повреждений на плодах, предусматривакщий облучение пло- 0 да в диапазоне, длин волн 0,7-2,2 мкм, измерение отраженного светового потока от поврежденной и неповрежденной поверхностей плода (2).

Недостатками этого способа явля- 35 ются низкая точность обнаружения ушибов и невозможность обнаружения другого типа механических поврежденийсдиров и порезов кожицы.

Целью изобретения является повыше-40 ние точности.

Цель достигается тем, что в способе определения механических повреждений на плодах, предусматривающем облучение исследуемого плода в диа- 45 пазоне длин волн 0,7-2,2.мкм, изме., рение отраженного светового потока от поврежденной и неповрежденной по. верхности плода, отличительной особенностью является то, что измерение . отраженного светового потока осуществляют в диапазоне длин волн 0,70,9 мкм и l,l5 - 1,9 мкм, устанавли-. вают соответствующие отношения изме ренных величин и сравнивают их с отношениями величин отраженного свето- вого потока, измеренных для .неповрежденных участков плодов и определяют вид механических повреждений, причем, если полученное отношение больше отношения для неповрежденных 60 участков плодов, то обнаружен ушиб, если меньше - To nopesi

Для устранения влияния неинформативных факторов необходимо использовать отношение излучений, отражен ных от контролируемой площадки на двух длинах волн. При этом для обнаружения повреждений необходимо, чтобы отношение коэффициентов отражения повреждений на этих двух длинах

Ь, волн " было бы отличным от соотPie ветствующего отношения для неповрежденных мест плода. Это условие будет выполняться при использовании таких длин волн Л и Л, коэффициент отражения повреждений на одной из кото- рых максимально отличается от коэффициента отражения неповрежденных. мест плода, а на другой — отличаетая минимально или не отличается вообще.

На фиг. 1 изображены спектральные кривые а,б,в,соответственно для йеповрежденной части плода, ушиба и пореза яблок сорта Ред Делишезуна фиг.2относительное отличие коэффициента отражений повреждений от,коэффициента отражения неповрежденных мест п плода- .100 < где р> и у>. коэффициЯ1 н н 1 .лj енты диффузного отражения, соответственно повреждения и неповрежденного места плода на 1-ой длине волны.

Кривые r, д, е соответствуют ушибам, а кривые ж, и, к - порезам для яблок сортов Ред Делишез, Голден Делишез и Змпайер соответственно (построены по математическим ожиданиям)> на фиг. 3 — устройство для осуществления способа.

Ось абсцисс на фиг. 2 соответст-. вует неповрежденным местам плодов, и л так как для каждой длины волны — -

Н

Р)(;

100=100%. Можно определить апти" мальные участки для выбора длин волн

3 и А2. Для выбора одной длины волны (3g) следует испольэовать диапазон

1,15 — 1,9 мкм, так как в этом диапа" зоне коэффйциент отражения повреждений максимально отличается от коэффициента отражения неповрежденных мест плодов (все кривые наиболее удалены в этом диапазоне от оси абсцисс).

Для выбора другой длины воины (A ) следует использовать диапазон 0,70,9 мкм, так как в этом диапазоне коэффициент отражения повреждений минимально отличается от коэффициента отражения неповрежденных мест (все кривые максимально приближены к оси абс цисс).

На фиг. 4 данные измерений представлены на плоскости двумерного поля с координатами Р Щ Точки, соот-. ветствующие ушибам (их совокупность), представляют класс М« точки, соответ1009539 ствующне неповрежденным участкам, класс аи< и точки, соответствующие порезам, - класс м . Эти совокупности точек можно разделить прямыми, проходящими через начало координат: 4Р)=Ь -" РЛ2=0 " 2(Р) =Уз - гУМ=

Подстановка в уравнении d () з качений координат любой точки класса

Со дает положительное значение, а для ® других классов дает отрицательное значение. Для функции же с (у)значение координат класса ю5,(порез) дадут отрицательное значение, а значение координат точек классов м)„ и ио< дадут положительные значения.

При переходе к двумерному прост,ранству сигналов, т.е. к координатам Чр„ НЧ), коэффициенты решанщих функцйй .а(ч)=Ч -a Ч и а,(V) >

20 ф„иФ изменяется в соответствии со спектральными характеристиками источника облучения, фотоприемников, фильт 5 ров и коэффициентов усиления каждого первичного сигнала.

Таким образом, прк работе с сигналами функции и следует рассматривать в качестве решакв)их, так как контролируемую площадку плода, для которой получено Й,(Ч)70, следует отнести к ушибам, если Й2(Ч) CO - то к порезу.

Устройство для осуществления способа-содержит объектив 1, зеркало 2 механизм 3 привода зеркала в колеба- 35 тельное движение, волоконно-оптичес- . кий преобразователь.4, оптические фильтры 5, Фотоприемники б, усилители 7, блок 8 деления и блок 9 сравнения. Волокна каждого конца волокон-49 но-оптического преобразователя равномерно распределены по торцу его общего конца, располбженного в плоскости П сформированного объективом изображения плода. Один из фильтров 45 прозрачен лишь для какого-то участка из диапазона 0,7 - 0,9 мкм, другойдля участка из диапазона 1,151,9 мкм. Механизм ll, например роли.ковый транспортер, обеспечивает пода- () чу плода в зону контроля и его вращение для осмотра, всей его поверхности.

Устройство работает следукщим образом.

Плод 10 подают механизмом 11 в зону контроля, где он облучается источниками 12 излучения (лампы накаливания) . Отраженное Ьт плода излучение попадает на зеркало 2, которое направляет это излучение в объектив 1.

Последний формирует в плоскости 11 изображение плода. Облученности каждой площадки изображения на длинах ,Волн Л и 2 пропорциональны коэффициентам отражения соответствующей площадки плода на этих длинах волн. Волоконно-оптический преобразователь

4 делит падающее на торец его общего конца излучение на две равные части и передает их к оптическим Фильт рам 5. Последние пропускают к фотоприемникам б излучение лишь в опре деленных диапазонах длин волн, сигналы, полученные для двух участков длин волн, после усиления поступают в блок 8, где происходит их деление, и результат поступает в блок 9 сравнения. В последнем полученное отношение сравнивают с предварительно полученньм отношением для неповреж-,. денного места плода. Если полученное отношение больше сравниваемой величины, то контролируемая площадка принадлежит ушибу, к сигнал поязляетсЯ на одном выходе блока 9, а если мекьше, то эта площадка принадлежит сре зу или сдиру, ;и=сигнал появляется на другом выходе блока 9. Колебательныв движения зеркала 2 и вращение плода от механизма 11 обесцечивают. oc мотр всех поверхности плода. Таким образом, использование для анализа каждой контролируемой площадки плода отношения величин излученкй, отраженных от нее на двух длинах волн, одна из которых максимально чувствительна к механическим повреждениям, а другая минимально чувствительна к ним, позволяет значительно повысить точности обнаружения ушибов, а также позволяет обнаруживать механические повреждения другого типа - срезы к сдиры кожины. Годовая экономия от использования устройства, основанного на данном способе, составляет

1,5 тыс. руб..1009539 (Ю

2БО

2О

ЮО

1009539

08

or ик цр р @р «у„о,, @им 4

Составитель Н.Арцмбаквва .

Редактор С. Титова Техред Ж. Кастелевич, Корректор; Ю.Макаренко

Ю ЮЮЮЙ ЮЮ

Заказ 2554/б Tapaa 615 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

° ю ЮЮЮЮЮЮЮ ( филиал ППП Патент, r.Óàãoðîä, ул.Проектная, 4