Способ оптической сортировки корнеклубнеплодов по качеству

 

СПОСОБ ОПТИЧЕСКОЙ СОРТИРОВКИ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ ПО КАЧЕСТВУ , содержащий освещение их потоком света сложного спектрального состава, выделение в отраженном от корнеклубнеплода потоке излучения двух спектральных интервалов , преобразование потоков излучения в этих спектральных интервалах в электрические сигналы, определение коэффициентов отражения и сравнение этих сигналов с последующим воздействием на исполнительный механизм отбраковки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности :сортировки путем расширения видов обнаруживаемых дефектов корнеклубнеплодов, в отраженном от корнеклубнеплодов потоке выделяют спектральные интервалы .1050- 1150 нм и 600-750 им, а значение коэффициентов отражения регулируют независимо в каждом спектральном интервале. 4i 4 СЛ СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

luz.1 (21) 3664099/30-15 (22) 09.11.83 (46) 30.03.85. Бюл.! № 12 (72) А. Е. Вершинский, Н. C. Голяндин;

1О. В. Любавский, Г. M. Рутковский, И. 3. Семенов и В. И. Старовойтов .(53) 621.928.1 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 574247, кл. В 07 С 5/342, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 1024126, кл. В 07 С 5/342, 1981. (54) (57) СПОСОБ ОПТИЧЕСКОЙ СОРТИРОВКИ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ ПО КАЧЕСТВУ, содержащий освещение их потоком света сложного спектрального состава;

„„SU„„ 1 147453

4(51) В 07 С 5 342 А 01 Ь 33 08 выделение в отраженном от корнеклубнеплода потоке излучения двух спектральных интервалов, преобразование потоков излучения в этих спектральных интервалах в электрические сигналы, определение коэффициентов отражения и сравнение этих сигналов с последующим воздействием на исполнительный механизм отбраковки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности сортировки путем расширения видов обна- руживаемых дефектов корнеклубнеплодов, в отраженном от корнеклубнеплодов потоке выделяют спектральные интервалы 1050—

1150 нм и 600 — 750 нм, а значение коэффициентов отражения регулируют независимо в каждом спектральном интервале.

1147453!

Изобретение относится к приемке и хра. ению сельскохозяйственной продукции и может быть использовано в хранилищах торговой сети при автоматической сортировке картофеля, как при закладке его на хранение, так и перед отправкой в торгующие организации..

Известен способ сортировки плодов, включая клубни картофеля, по качеству, основанный на измерении фототоков, пропорциональных спектральным коэффициентам отражения поверхности плодов, и их производных 11

Однако известный способ обнаружения дефектов характеризуется ограниченной возможностью отделения только клубней, пораженных мокрой или сухой гнилью, недостаточной чувствительностью и сложностью устройств для осуществления этих способов, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ оптической сортировки корнеклубнеплодов по качеству, содержащий освещение их потоком света сложного спектрального состава, выделение в отраженном от корнеклубнеплода потоке излучения двух спектральных интервалов, преобразование потоков излучения в этих спектральных интервалах в электрические сигналы, определение коэффициентов отражения и сравнение этих сигналов с последующим воздействием на исполнительный механизм отбраковки.

В качестве выделяемых сйектральных интервалов при,осуществлении данного способа используют узкие (шириной менее

50 нм) участки в инфракрасной области спектра, вблизи 910 и 980 нм, причем пороговое значение отбраковки, с которым сравнивают полученные сигналы, автоматически корректируют непосредственно в процессе сортировки 12).

Недостатком данного способа является ограниченность видов обнаруживаемых дефектов картофеля, так как ои не позволяет отделять позеленевшие клубни, в которых накапливается солонин — яд, опасный для здоровья человека, а также клубни, пораженные фитофторой и механически поврежденные.

Кроме того, данный способ характеризуется недостаточно высокой точностью сортировки, что обусловлено низким уровнем энергии, попадающей на фотоприемиик язза малой ширины выделяемых спектральных интервалов и значительных потерь в узкополосных фильтрах, необходимых для выделения этих интервалов.

Причинами низкой точности являются также малая величина различий коэффициентов отражения для здоровых и дефектных клубней в выбранной области (отношение этик коэффициентов не превышает 1,25) и зависимость качества отбраковки от влажности поверхности клубней.

Укаэанные недостатки известных способов не позволяют решить важную йароднохозяйственную задачу комплексной автоматизации процессов, связанных с приемкой и хранением картофеля, т. е. задачу резкого сокращения затрат ручного труда.

Целью изобретения является повышение точности сортировки путем расширения видов обнаруживаемых дефектов корнеклубнеплодов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу оптической сортировки корнеклубнеплодов по качеству, содержащему освещение их потоком света сложного спектрального состава, выделение в отраженном от корнеклубнеплода потоке излучения двух спектральных интервалов, преобразование потоков излучения в этих спектральных интервалах в электрические сигналы, определение коэффициентов отражения и сравнение этих сигналов с последующим воздействием на исполнительный механизм отбраковки, в отраженном от корнеклубнеплодов потоке выделяют спектральные интервалы

1050 — l 150 нм и 600 — 750 нм, а значение коэффициентов отражения регулируют неза25 висимо в каждом спектральном интервале.

На фиг, I приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2, 3, 4 и 5 — графики, иллюстрирующие сущность предлагаемого способа.

Устройство для реализации способа оп, тической сортировки корнеклубнеплодов со. держит подающий транспортер (рольганг) 1, зону контроля 2, источники 3 потока излучения сложного спектрального состава,. охватывающего видимую и инфракрасную область спектра, светоотделитель 4 для разделения потока излучения 5, отраженного от корнеклубнеплода 6, фильтры 7 и 8, их фотоприемники 9 и 10, образующие совместно с нагрузками 1 и 12 мостовую схему, пре40 дусилитель 13, связанный через детектор 14, с усилителем-формирователем 15, обеспечивающим срабатывание исполнительного органа 16, удаляющего дефектные клубни.

Способ оптической сортировки корнеклуб4 неплодов но качеству осуществляется следующим образом.

Корнеклубиеплоды поочередно подаваемые транспортером (рольгангом) 1 в зону контроля 2, облучают источником 3 потока излучения сложного спектрального состава, охватывающего видимую и инфракрасную области спектра, Отраженный от контролируемого клубня поток излучения 5 разделяют светоделителем и подают в опорный и различающий каналы.

В опорном канале фильтром 7 выделяют уз спектра интервал 1050 — 1150 нм, а в раз,личающем информативном канале фильтро

8 интервал 600 — 750 нм.

1!47453

Потоки излучения в этих спектральных интервалах преобразуют с помощью фотоприемников 9 и 10 в опорный и раэличительный электрические сигналы и. и uð, формируемые соответственно на нагрузках 11 и 12.

Фотоприемники 9 и 10 совместно с нагрузками 11 и 12 образуют мостовую схему.. Сигнал, пропорциональный разности коэффициентов отражения в выделенных спектральных интервалах, подается с нагрузок на вход предусилителя 13.

Опорные сигналы u,„è и соответствующие здоровым (кондиционным) клубням, одинаковы (фиг. 2), в то время как значение сигнала и,, соответствующие различительному интервалу благодаря выбору в качестве этого интервала участка спектра 600750 нм, зависит от качества клубней. Для здоровых клубней сигнал u,„îêàçûâàåòñÿ по .абсолютной величине больше, чем значение опорного сигнала и(фиг. 3). В результате сигнал u„ íà выходе предусилителя 13 имеет отрицательный знак (фиг. 4). Для клубней с различными дефектами (позеленение, болезни, вялость, механические повреждения) различительный сигнал u „no абсолютной величине меньше опорного сигнала Uo,ò. е. раэностный сигнал и„для дефектных клубней является положительным. Регулировкой нагрузки 11 можно изменять соотношение между и„и u„, доводя значение и„до минимального уровня, обеспечивающего оптимальную чувствительность. С выхода предусилителя 13 сигналы и„или и поступают на детектор 14, который пропускает на последующий усилитель-формирователь 15 только положительные пики и (ôèã. 5), соответствующие сигналам и„от дефектных клубней.

Усилитель-формирователь 15 усиливает сигналы и„до величины, обеспечивающей срабатывание исполнительного органа 16, удаляюшего дефектные клубни. Корректировку влияния на уровень сигнала .u„ непостоянства коэффициента отражения кондиционных клубней осуществляют предва-. рительно регулировкой нагрузки 12.

Для возможности сортировки вороха с клубнями разных сортов, спектральные характеристики которых отличаются, сигнал и„устанавливается по сорту с усредненной характеристикой так, чтобы при сорте с наименьшим отражением сигнал и íåñêîëüêî отличался от нуля, но не менял знака.

Таким образом. при осуществлении способа сигнал, соответствующий спектральному интервалу 1050 — 1150 нм, является опорным, именно в укаэанном интервале коэффициент отражения практически одинаков для здоровых и дефектных клубней.

Поэтому сигнал, полученный в этом интервале, не несет информации о качестве клубней, а используется для компенсации помех.

В качестве различительного спектрально\ го интервала служит участок вблизи 650 нм,. использование которого позволяет сблизить предлагаемый способ с визуальной оценкой дефектов картофеля по ГОСТ 7176-68 и обнаружить такие дефекты, как: позеленение, механические повреждения и др. При этом установлено, что применение длин волн .короче 600 нм ведет к снижению различительной способности для загнивших.и больных клубней, тогда как увеличение длины волны в инфракрасную область не позволяет определять позеленевшие клубни.

В связи с тем, что используемые длины волн разнесены довольно далеко, различительный и опорный спектральные интервалы могут быть сделаны достаточно широкими (100 — 150 нм), что ведет к значительному повышению уровня сигналов, т. е. увеличивает точность сортировки. Вместе с тем, при использовании излучения в видимой области на результаты сортировки могут влиять различия цветовой окраски разных сортов картофеля. Устранение этого эффекта в предлагаемом способе обеспечивается раздельной регулировкой уровня сигналов, соответствующих каждому спектральному интерва35

Следовательно, предлагаемый способ обеспечивает более. высокую точность сортировки благодаря значительному повышению уровня полезного сигнала и значитель. ным различиям в уровне сигналов и и и>

4о для дефектных клубней. Кроме того, он позволяет сортировать картофель различных сортов, обнаруживая при этом такие дефекты, как позеленение, фитофтора и т. д., которые не определяются известным спосо45

Применение способа оптической сорти.ровки корнеклубнеплодов по качеству вследствие его универсальности и высокой точности позволит осуществить с его помощью полную автоматизацию процесса сортиров50 ки картофеля и тем самым значительйО сд= кратить затраты ручного труда.

1147453

Фи .

Составитель A. Сидоров

Ргдяктор T. Митейко Техред И. Верес Корректор О. Тигор

Заказ 1447/10 Тираж 581 Подписное

ВНИИПИ . Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж вЂ” 35, РаУшскан наб., д. 4/5

Филиал ППП Патенте, г. Ужгород, ул. Проектная, 4