Способ сортировки корнеклубнеплодов и устройство для его осуществления

 

1. Способ сортировки корнеклубнеплодов , заключающийся в том, что корнеклубнеплоды ориентируют и поштзтно подают в зону обзора, где летящие корнеклубнеплоды освещают пучком света и получают с помощью фотоприемника электрический сигнал, который соответствует текущей ширине корнеклубнеплода по координатному направленик и управляет исполнительным механизмом, определяют длину, площадь проекции корнеклубнеплода и вырабатывают координатный сигнал отношения квадрата длины к площади, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности определения селекционного сорта корнекпубнегшодов путем ослабления зависимости процесса сортировки от ошибок ориентации корнеклубнеплодов, дополнительно с первым электрическим сигналом по другому координатному направлению получают второй электрический сигнал, соответствующий текущей йирине корнеклубнеплода, вьфабатывают второй координатный сигнал отношения квадрата длины к площади, суммируют первый и второй координатные сигналы отношений, сравнивают сигнал суммы с эталонными значениями и по результатам сравнения вьфабатывают сигнал управления исполнительным механизмом. 2. Устройство для осуществления способа сортировки корнеклубнеплодов , содержащее дозирукяцее устройство , подающий и ориентирующий механизмы , контрольное устройство с источником света, системой линз, масочной диафрагмой и фотоприемником , исполнительный механизм, электронное устройство управления со стробируемым компаратором, мультивибратором импульса сброса и каналом выработки сигнала отношения, который содержит пиковый детектор со сбросом, дифференциальный усилитель, интеграторы со сбросом, блок деления, компаратор нуля, мультивибратор стробирукяцего импульса, квадратор, при этом вход пикового детектора связан с выходом фотоприемника и входом дифференциального усилителя, а его выход - с другим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входами компаратора нуля и первого интегратора, выход которого подсое;в(Янен к одному входу блока деления, а компаратор нуля связан с входами второго интегратора и мультивибратора стробирующего импульса, выход второго интегратора через квад ратор связан с другим входом блока деления, а выход мультивибратора сброса соединен с входами сброса пикового детектора, первого и второго интеграторов, отличающе (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (aD 4 А О1 D 33/08

;:Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3871451/30-15 (22) 27.03.85 (46) 30.08.86. Бюл. У 32 (72) В.P.Ïoïoâ, В.Н.Герасименко и А.П.Нефедов (53) 631.358(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 939138, кл. В 07 С 5/342, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1029869, кл, А 01 D 33/08, 1982. (54) СПОСОБ СОРТИРОВКИ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ И УСТРО 1СТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ сортировки корнеклубнеплодов, заключающийся в том, что корнеклубнеплоды ориентируют и поштучно подают в зону обзора, где летящие корнеклубнеплоды освещают пучком света и получают с помощью фотоприемника электрический сигнал, который соответствует текущей ширине корнеклубнеплода по координатному направлению и управляет исполнительным механизмом, определяют длину, площадь проекции корнеклубнеплода и вырабатывают координатный сигнал отношения квадрата длины к площади, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности определения селекционного сорта корнеклубнеплодов путем ослабления зависимости процесса сортировки от ошибок ориентации корнеклубнеплодов, дополнительно с первым электрическим сигналом по другому координатному направлению получают второй электрический сигнал, соответствующий текущей ширине корнеклубнеплода, вырабатывают второй координатный сигнал отношения квадрата длины к плошади, суммируют первый и второй координатные сигналы отношений, сравнивают сигнал суммы с эталонными значениями и по результатам сравнения вырабатывают сигнал управления исполнительным механизмом.

2. Устройство для осуществления способа сортировки корнеклубнеплодов, содержащее дозирующее устройство,подающий и ориентирующий механизмы, контрольное устройство с источником света, системой линз, масочной диафрагмой и фотоприемником, исполнительный механизм, электронное устройство управления со стробируемым компаратором, мультивибратором импульса сброса и каналом выработки сигнала отношения, который содержит пиковый детектор со сбросом, дифференциальный усилитель, интеграторы со сбросом, блок деления, компаратор нуля, мультивибратор стро" бирующего импульса, квадратор, при этом вход пикового детектора связан с выходом фотоприемника и входом дифференциального усилителя, а его выход — c другим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входами компаратора нуля и первого интегратора, выход которого подсое4Инен к одному входу блока деления, а компаратор нуля связан.с входами второго интегратора и мультивибратора стробирующего импульса, выход второго интегратора через квадратор связан с другим входом блока деления, а выход мультивибратора сброса соединен с входами сброса никового детектора, первого и второго интеграторов, о т л и ч а ю щ е—

12534 е с я теМ, что контрольное устройство имеет второй фотоприемник, масочная диафрагма — два щелевых отверстия, расположенных под углом одно к другому. а электронное устройство управления. снабжено вторым каналом выработки сигнала отношения, связанным с вторыми фотоприемником, а также элементом И, сумматором, при этом выходы мультивибраторов стробирующих импульсов каждого канала через элемент И связаны с входом мультивибратора сброса и стробирующим

76 входом компаратора, выходы блоков деления каждого канала через сужаатор подсоединены к входу стробируемого компаратора, выход которого подклю чен к исполнительному механизму.

3. Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения габаритов зоны обзора, контрольное устройство имеет полупрозрачное зеркало и две щелевые диафрагмы, а щелевые отверстия масочной диафрагмы пересекаются.

Изобретение относится к сельско . хозяйственной технике и может быть использовано для сортировки корнеклубнеплодов в уборочных машинах и на пунктах послеуборочной обработки продукции.

Цель изобретения — повышение эффективности определения селекционного сорта корнеклубнеплодов путем ослабления зависимости процесса сор- >0 . тировки от ошибок ориентации корнеклубнеплодов, На фиг. 1 показан процесс получения координатных сигналов развертки; на фиг. 2 - устройство для сортиров- >5 ки, общий вид; на.фиг. 3 и,4- варианты выполнения контрольного устройства; на фиг. 5 — структурная схема, устройства управления; на фиг. 6— временные диафрагмы, поясняющие спо- 2О соб сортировки корнеклубнеплодов и работу устройства сортировки.

Сущность способа сортировки состоит и том, что корнеклубнеплоды предварительно ориентируют и поштучно подают в зону обзора, где они в свободном падении освещаются пучком света, причем ориентацию корнеклубнеплодов осуществляют длиной вдоль направления падения н шириной попе- 30 рек направления пучка света.

Далее с помощью масочной диафрагмы, имеющей два щелевых отверстия, которые расположены под прямым уг,с лом одно к другому и под углом 45 к направлению движения корнеплода, и двух фотоприемников, установленных на стороне, противоположной излучателю, по тени отбрасываемой корнеклубнеплодом на фотоприемники получают два электрических сигнала. представляющем собой развертку формы корнеклубнеплода по оси абсцисс и по оси ординат, Эти сигналы развертки не зависят от отражательной способности корнеклубнеплода.

Каждый координатный сигнал обрабатывается самостоятельно, а именно . по разности сигнала максимальной освещенности фотоприемника и сигнала развертки получают сигнал, пропорциональный текущей ширине корнеклубнеплода, интегрируя который получают сигнал, пропорциональный площади проекции корнеклубнеплода, по времени пролета корнеклубненлода мимо щелевого отверстия получают сигнал, пропорциональный длине корнеклубнеплода, вырабатывают сигнал, пропорциональный отношению квадрата длины к площади. Далее суммируют координатные сигналы отношений, сравнивают сигнал суммы с эталонными значениями и по результатам сравнения вырабатывают сигнал управления исполнительным механизмом.

Устройство сортировки корнеклубнеплодов 1 содержит масочную диафрагму 2 с щелевыми отверстиями, дозирующее устройство 3 с бункером и виб ротранспортером, подающий и ориентирующий механизм 4, который может быть выполнен в виде попарно V-образно установленных ленточных транс1253476

a,F

Г =2а

К =2а х где

55 портеров. Подающий и ориентирующий механизм 4 подает корнеклубнеплоды в зону обзора контрольного устройства 5. Электрические сигналы от.контрольного устройства 5 поступают на два входа электронного устройства

6 управления, где вырабатывается сигнал, подающийся на исполнительный механизм 7. Контрольное устройство

5 содержит источник 8 света, систему линз 9 масочную диафрагму 2 с двумя координатными щелевыми отверстиями, расположенными под прямым углом одо но к другому и под углом 45 к направлению полета корнеклубнепло- f5 дов, два координатных фотоприемника 10 и 11, Выполнение контрольного устройства согласно фиг. 4 позволяет сократить габариты эоны обзора, умень" 20 шить максимальную скорость корнеклубнеплода и тем самым его повреждаемость в процессе сортировки н предусматривает выполнение масочной диафрагмы 2 с двумя перекрещивающимися 25 щелевыми отверстиями. В этом случае световой поток масочной диафрагмы 2 разделяется на два координатных фотоприемника 10 и 11 с помощью полупрозрачного зеркала 12 и двух щеле- gp вых диафрагм 13 и 14.

На фиг. 1, поясняющей процесс развертки в контрольном устройстве 5 формы корнеклубнеплода 1, изображены клубень картофеля, форма которого аппроксимируется эллипсом, масочная диафрагма 2 с щелевыми отверстиями (оси Xf Y) . Источник света находится за плоскостью чертежа, клубень движется вниз. Как видно из фиг. 1, клубень вначале пересекает луч в поле зрения первого щелевого отверстия (ось Х), потом второго отверстия (ось У). Время пролета корнеклубнеплода мимо пеРвого щелевого отверстня45 пропорционально Г, а время пролета мимо второго шелевого отверстия пропорционально F<, причем существуют следующие зависимости: проекция аппроксимирующего эллипса на ось Х; проекция эллипса на ось У; угол между осью Х и большой осью эллипса;

4 соответственно большая полуось, эксцентриситет эллипса.

Сигнал суммы координатных сигналов отношений выражается следующим образом:

4 а Ь

-" — + — "-=- (-+-)

S S Ь а где S, Ь вЂ” соответственно площадь, малая полуось эллипса.

Сигнал суммы зависит только от пропорций эллипса, т,е, от селекционного сорта картофеля, и не зависит от угла ориентации с(, У моркови (аппроксимация — треугольник) сигнал суммы в большей степени зависит от угла ориентации чем у картофеля, но с заданной на практике точностью этой зависимостью можно пренебречь.

Электронное устройство 6 управления содержит два идентичных канала !

5 и 16 выработки координатных сигналов отношений, элемент И 17, мультивибратор 18 импульса сброса, сумматор 19, стробируемый кьмпаратор

20, Каналы 15 и 16 выработки координатного сигнала отношения состоят из пиковых детекторов 21 и 22 со сбросом, дифференциальных усилите- лей 23 и 24, первых интеграторов

25 и 26 со сбросом, компараторов

27 и 28 нуля, вторых интеграторов

29 и 30 со сбросом, квадраторов 31 и 32, блоков 33 и 34 деления, мультивибраторов стробирующего импульса

35 и 36, При этом входы пиковых детекторов 21 и 22 связаны с выходами фотоприемников 10 и 11 и входами дифФеренциальных усилителей 23 и

24, а их выходы — с другими входами дифференциальных усилителей 23 и 24, выходы которых соединены с входами первых интеграторов 25 и 26, и входами компараторов .27 и 28 нуля, выходы которых подключены к входам вторых интеграторов 29 и 30, связанных через квадраторы 31 и 32 с одним входом блоков 33 и 34 деления, другой вход которых связан с выходом первых интеграторов 25 и 26. На вход первых интеграторов 25 и 26 поступает сигнал с дифференциальных усилителей 23 и 24, величина которого пропорциональна текущей ширине корнеплода, а выходной сигнал интеграторов 25 и 26 по окончании нролета корнеклубиеплода пропорционален площади проекции. Цень, состоящая

53476 Ь

30 35

Из дозирующего устройства 3 корнеклубнеплоды поштучно поступают на подающий и ориентирующий механизм 4, который ориентирует корнеклубнеплоды в вертикальной плоскости и подает их к зоне обзора контрольного устройства 5. В последнем корнеклубнеплоды освещаются параллельным пучком источника 8 света через систему линз 9 и рассматриваются через масочную диафрагму 2 фотоприемниками

10 и )1 непосредственно или с помощью полупрозрачного зеркала 12 н двух щелевых диафрагм 13 и 14, Фотоприемники 10 и )t вырабатывают электрические сигналы, представляющие собой развертку формы корнеклубненлода по оси абсцисс и по оси ординат. Дальнейшее преобразование координатных сигналов состоит в раздельном преоб5 12 иэ последовательно соединенных компараторов 27 и 28 нуля, интеграторов

29 и ЗО, квадраторов 31 и 32 вычисляет квадратор длины корнеклубнеплода. Компараторы 27 и 28 нуля связаны с входом мультивибраторов 35 и

36 стробирующего импульса.

Выходы мультивибраторов 35 и 36 стробирующих импульсов через элемент И )7 связаны с входом мультивибратора )8 импульса,. сброса, выход которого соединен с входами сброса пиковых детекторов 21 и 22, первых 25 и 26 и вторых 29 и 30 интеграторов. Выходы блоков 33 и 34 деления через сумматор 19 подсоединены к входу стробируемого компаратора

20, стробирующий вход которого связан с выходом элемента И 17. Стробируемый компаратор 20 выполнен двухпороговым и на него подаются эталонные напряжения U U, задающие пороги компарации. Мультивибраторы 35 и 36 стробирующего импульса запускаются сигналами с выходов компараторов 27 и 28 нуля, Импульс с выхода элемента И 17 служит для синхронизации работы обоих каналов

15 и 16 и поступает как на вход запуска мультнвибратора 18 импульса сброса, так и на стробирующий вход компаратора 20. Перед началом цикла измерения мультивибратор 18 сброса сбрасывает пиковые детекторы

2! и 22 и интеграторы 25, 26, 29, 30

Работа устройства для сортировки корнеклубнеплодов осуществляется сле дующим образом.

)О

:I5

25 раэовании этих сигналов двумя идентичными каналами 15 и 6, Работа каждого канала (на примере канала 15) осуществляется следующим . образом. При отсутствии корнеклубнеплода перед щелью сигнал с фотоприемника 10 максимален, а при пролетании корнеклубнеплода через зону обзора фотоприемник 10 частично эатеняется корнеклубнеплодом и его сигнал уменьшается (фиг. 6а) на величину, пропорциональную текущей ширине корнеплода. Перед пролетом корнеклубне— плода, т,е. перед началом очередного цикла анализа формы, исходное состояиие интеграторов 25 и 29 нулевое, а на выходе пикового детектора 21 максимальное напряжение. Очередной корнеплод, попадая в зону обзора, просматриваетея через щель фотоприемником )0. Дифференциальный усилитель

23 вычитает из максимального сигнала, запоминаемого пиковым детектором 21, сигнал фотоприемника и вырабатывает сигнал (фиг. 68), пропорциональный текущей ширине корнеклубнеплода.

Зтот сигнал обрабатывается интегратором 25, выходной сигнал которого по окончании пролета корнеклубиепло" да пропорционален площади проекции корнеклубнеплода. Сигнал с выхода дифференциального усилителя 23 подается на компаратор 27 нуля, на выходе которого появляется прямоугольный сигнал (фиг. 6ь) с длительностью, равной времени пролета корнеклубнеплода, т,е. пропорциональный длине корнеклубнеплода. Из этого сигнала с помощью интегратора 29. который выполняет функцию преобразователя время — амплитуда, получают сигнал (фнг. 62), амплитуда которого по окончании пролета корнеклубнеплода пропорциональна его дпине.Зтот сигнал возводится в квадрат квадратором 3). Далее блоком 33 деления берется отношение квадрата длины к площади проекции. Поскольку это от1 ношение информативно только в конце цикла измерения, т.е. только по- сле того, как корнеклубнеплод полкостью проходит перед щелью и происходит полная развертка sceA фигуры корнеклубнеплода, использовать это отношение для сравнения с эталонными значениями можно только в конце цикла, Для этого мультивибратор 35 стробнрующего импульса запускается

12 задним фронтом выходного прямоугольного импульса компаратора 27 нуля, т.е. сразу же после того, как корне— плод полностью проходит перед щелью масочной диафрагмы 2. Другой канал

16 выработки координатного сигнала отношения работает аналогичным образом.

Для синхронизации работы двух каналов 15 и 16 по их стробирующим импульсам элементом И 17 вырабатывается общий стробирующий импульс

{фиг. 68), который стробирует компаратор 20. Координатные сигналы отношений каналов 15 и 16 объединяются сумматором 19, и сумма подается на компаратор 20. Если сигнал суммы выходит за установленные напряжениями 11,11 эталонные значения, то это значит, что пропорции корнеклубнеплода и его селекционный сорт не соответствуют заданньи. -На выходе компаратора 20 появляется сиг53476 8 нал (фиг. 6e), который поступает на исполнительный механизм. Устройство управления исполнительным механизмом включает электромагнит, лопатка перемещается и корнеклубнеплод, сорт которого не соответствует заданному, изменяет траекторию своего движения, тем самым обеспечивается сортировка. По окончании цикла измерения и опознавания корнеклубнеплода пиковые детекторы 21 и 22 и интеграторы 25, 26, 29, 30, устанавливаются в нулевое состояние импульсом сброса {фиг. 6ж} мульти15 вибратора 18 сброса, для чего культивибратор 18 запускается задним фронтом стробимпульса с выхода элемента И 17. После сброса и последующей обработки пиковыми детекто20 рами 21 и 22 сигналов паузы с фотоприемников IO u 11 устройство подготовлено к анализу очередного корнеклубнеплода.

1253476

1253476

4ир еи

«3

Составитель А.Сидоров

Редактор С.Лисина Техред М.Ходанич Корректор С Лекмар

Заказ 4648!2 Тираж 679 Подписное

ВНИКЛИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, F ° Укгород, ул. Проектная. 4