Устройство для определения качества зерна в комбайне

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Устройство для определения качества зерна в комбайне содержит источник света, диффузный рассеиватель, пробоотборник зерна, микромельницу, измерительное устройство и аналого-цифровой преобразователь, при этом в него введены предметный стол, объектив, полихроматор, вычислитель, блок памяти, цифровой регистратор и монитор, при этом пробоотборник и микромельница механически связаны с предметным столом, выход измерительного устройства связан с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого связан с вычислителем, параллельно соединенным с блоком памяти, с монитором и с первым входом цифрового регистратора, второй вход которого соединен с выходом приемника системы спутниковой навигации. Изобретение позволяет обеспечить возможность измерения основных показателей качества зерна: клейковины, протеина, липидов, воды, обеспечить определение содержания перечисленных веществ в зерне независимо от убираемой культуры и повысить точность измерений. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Заявляемое изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а конкретно к устройствам определения процентного содержания в зерне клейковины, протеинов, липидов, воды и других веществ в процессе уборки урожая зерноуборочными комбайнами, оснащенными системами спутниковой навигации и связанными с ними цифровыми картами поля.

Известны способ и устройство определения количества клейковины в зерне [1. Патент RU 2138042 от 14.04.1998; 2. Заявка на изобретение RU 2011102636 от 24.01.2011]. Они основаны на измерении спектральных характеристик образцов пшеницы и последующем определении количества клейковины по их значениям с учетом градуировочных измерений. Устройство для определения количества клейковины по патенту RU 2138042 от 14.04.1998 состоит из источника света, диффузного рассеивателя, кюветы, двух светофильтров для пропускания излучения соответственно в области 400-600 нм и в области 600-850 нм и его регистрации двумя фотоприемниками, причем каждым - в одной из этих двух спектральных областей, и измерительного устройства.

Недостатками перечисленных способа и устройства являются низкая точность измерения содержания клейковины в убранном зерне, невозможность измерения этого параметра в процессе работы комбайна и привязки его значений к карте убираемого поля.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является устройство по заявке на изобретение RU 2015124680/13 от 23.06.2015, содержащее источник света, диффузный рассеиватель, пробоотборник зерна, микромельницу, измерительное устройство и аналого-цифровой преобразователь, связанный с цифровой картой убираемого поля.

Недостатками прототипа являются: невозможность измерения в процессе уборки урожая, наряду с определением содержания клейковины в зерне, таких важных показателей качества зерна (параметров), как содержание протеинов, липидов, воды и др., и низкая точность измерений.

Цель изобретения - обеспечение возможности измерения основных показателей качества зерна: клейковины, протеина, липидов, воды; обеспечение определения содержания перечисленных веществ в зерне независимо от убираемой культуры, то есть не только в пшенице, но и в таких культурах, как ячмень, рожь, кукуруза, овес, рис и др., и повышение точности измерений.

Технический результат достигается за счет того, что в устройство, содержащее источник света, диффузный рассеиватель, пробоотборник зерна, микромельницу, измерительное устройство и аналого-цифровой преобразователь, введены предметный стол, объектив, полихроматор, включающий в себя регулируемую по ширине щель, дифракционную решетку и матричный фотоприемник, вычислитель, блок памяти, цифровой регистратор и монитор, при этом пробоотборник и микромельница механически связаны с предметным столом, выход измерительного устройства связан с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого связан с вычислителем, параллельно соединенным с блоком памяти, с монитором и с первым входом цифрового регистратора, второй вход которого соединен с выходом приемника системы спутниковой навигации (ССН). Матричный фотоприемник состоит из n столбцов и m строк и обладает высокой чувствительностью в широком спектральном диапазоне оптического излучения, представляет собой, например, микроболометрическую матрицу и обеспечивает высокую чувствительность в спектральном диапазоне от 1 мкм до 25 мкм. В этом спектральном диапазоне имеются хранящиеся в блоке памяти эталонные спектры отражения практически всех веществ, входящих в состав зерна различных злаков: пшеницы, ячменя, ржи, овса, кукурузы, риса и др. Если расположить матрицу так, чтобы столбцы матрицы были параллельны изображению щели полихроматора, то суммарный видеосигнал на ее выходе, пропорциональный определенной спектральной составляющей текущего спектра отражения, можно усилить в раз за счет линейного сложения сигналов с выхода каждого чувствительного элемента матрицы и последующего усреднения результата. Шумы при этом суммируются среднеквадратично, за счет чего достигается существенное повышение отношения сигнал/шум на выходе приемной матрицы.

В заявляемом устройстве измерение основных показателей качества зерна осуществляют путем сравнения эталонного спектра отражения конкретного вещества, входящего в состав зерна, с его текущим спектром отражения, измеренным в процессе уборки урожая, и выдачей полученного значения на монитор, для информирования оператора, и в цифровой регистратор для нанесения на цифровую карту поля с привязкой к координатам убираемого участка поля.

Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства.

Заявляемое устройство включает в себя следующие функциональные элементы: 1 - пробоотборник; 2 - микромельница; 3 - предметный стол; 4 - источник света; 5 - диффузный рассеиватель; 6 - полихроматор; 7 - объектив полихроматора; 8 - щель полихроматора; 9 - дифракционная решетка полихроматора; 10 - матричный приемник оптического излучения (ПОИ); 11 - микропроцессорный анализатор сигнала; 12 - измерительное устройство; 13 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 14 - цифровой вычислитель; 15 - блок памяти; 16 - монитор; 17 - цифровой регистратор; 18 - приемник системы спутниковой навигации (в состав заявляемого устройства не входит), при этом пробоотборник 1, микромельница 2 и предметный стол 3 связаны друг с другом механически, выходы чувствительных элементов матричного ПОИ электрически связаны с входами измерительного устройства 12, выход которого соединен с входом АЦП 13, выход АЦП 13 связан с первым входом вычислителя 14, второй вход которого соединен с выходом блока памяти 15, первый выход вычислителя 14 соединен с входом монитора, а второй выход - с первым входом цифрового регистратора 17, второй вход которого соединен с выходом приемника ССН 18.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Зерна пшеницы из пробоотборника 1, связанного с зернопроводом (не показан), поступают в микромельницу 2, из которой мука подается на предметный стол 3. Излучение источника света 4 направляют через диффузный рассеиватель 5 на предметный стол 3. Отраженное от муки, равномерно распределенной по поверхности предметного стола 3, излучение через объектив 7 и регулируемую по ширине щель 8 полихроматора 6 освещает дифракционную решетку, разлагающую оптическое излучение в спектр (спектр - это зависимость потока излучения от длины волны), который с помощью матричного приемника преобразуется в электрические сигналы, снимаемые с выхода каждого чувствительного элемента и усредняемые по столбцам матрицы приемника. Электрические сигналы с выхода матричного ПОИ поступают в микропроцессорный анализатор сигнала 11 на измерительное устройство 12 и далее в аналого-цифровой преобразователь 13 для преобразования в цифровую форму. В вычислителе 14 производится сравнение измеренных текущих спектров веществ, содержащихся в убираемом зерне, с их эталонными спектрами, хранящимися в блоке памяти 15. Блок памяти содержит набор эталонных оптических спектров веществ, входящих в состав зерна. На основе результата сравнения вычисляют процентное содержание в зерне клейковины, протеинов, липидов, воды и других веществ. Полученные значения этих параметров поступают в цифровой регистратор 17 для нанесения на цифровую карту поля с координатной привязкой, обеспечиваемой данными, получаемыми от приемника ССН 18, и на монитор для информирования оператора комбайна. В результате получают цифровую карту убираемого поля с полным набором данных о качестве убранного зерна.

Введение в состав заявляемого устройства полихроматора с матричным приемником оптического излучения, микропроцессорного анализатора сигнала и использование сравнения текущих и эталонных оптических спектров веществ, входящих в состав убираемого зерна, позволяет существенно повысить точность измерения процентного содержания этих веществ в зерне и скорректировать цифровую карту поля с помощью этих данных для последующего прицельного внесения удобрений на участки с пониженным содержанием входящих в них химических элементов.

Технический результат заключается в обеспечении возможности измерения основных показателей качества зерна: клейковины, протеина, липидов, воды и др., - независимо от убираемой культуры, то есть не только в пшенице и не только клейковины, что обеспечивают известные устройства, но и в таких зерновых культурах, как ячмень, рожь, кукуруза, овес, рис и др., и в повышении точности измерений.

1. Устройство для определения качества зерна в комбайне, содержащее источник света, диффузный рассеиватель, пробоотборник зерна, микромельницу, измерительное устройство и аналого-цифровой преобразователь, отличающееся тем, что в него введены предметный стол, объектив, полихроматор, вычислитель, блок памяти, цифровой регистратор и монитор, при этом пробоотборник и микромельница механически связаны с предметным столом, выход измерительного устройства связан с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого связан с вычислителем, параллельно соединенным с блоком памяти, с монитором и с первым входом цифрового регистратора, второй вход которого соединен с выходом приемника системы спутниковой навигации.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что полихроматор включает в себя оптически связанные регулируемую по ширине щель, дифракционную решетку и матричный фотоприемник.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве матричного фотоприемника используют микроболометрическую матрицу.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок памяти содержит набор эталонных оптических спектров веществ, входящих в состав зерна.



 

Похожие патенты:
Группа изобретений относится к ветеринарии и касается способа серологической диагностики вирусных болезней лососевых рыб, включающего взаимодействие специфических иммуноглобулинов с гомологичными антигенами и антителами, меченными ферментом, добавление субстратной смеси, инкубацию 25-30 минут и учет результатов реакции по интенсивности окраски образовавшегося комплекса.

Изобретение относится к медицине, а именно к определению гемоглобина и его производных в крови для применения в лабораторной практике. Для этого с помощью цифрового спектрофотометра в диапазоне длин волн λ=500-700 нм, с точностью 0,5-1 нм измеряют спектр поглощения суспенции эритроцитов в буфере PBS при рН 7,4.

Изобретение относится к медицине, а именно способу анализа сыворотки крови (СК) пациентов и может быть использовано в клинической лабораторной диагностике для определения продуктов метаболизма бактерий.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к проведению химического анализа жидкой пробы водного экстракта полиметилметакрилового изделия для зубопротезирования, и может быть использовано при проведении экспресс-анализов в практике стоматологических клиник и кабинетов.
Изобретение относится к медицине, а именно к акушерству и гинекологии, и может быть использовано для диагностики преэклампсии на сроках до 34 недель гестацции. Способ включает оценку уровней вазоконстриктора Ангиотензина II (ANG (1-8) и вазодилататора Ангиотензина 1-7 (ANG (1-7).
Изобретение относится к области лабораторной диагностики, молекулярной биологии и эпидемиологии. Предложен набор синтетических олигонуклеотидов для количественного определения ДНК Candida albicans, Candida glabrata, Candida krusei, Candida tropicalis и Candida parapsilosis в слизистой оболочке влагалища методом полимеразной цепной реакции, включающий праймеры и зонды с флуоресцентной меткой.

Изобретение относится к области лабораторной диагностики, молекулярной биологии и эпидемиологии. Предложен набор синтетических олигонуклеотидов для количественного определения ДНК Ureaplasma parvum, Ureaplasma urealyticum и Mycoplasma hominis в слизистой оболочке влагалища методом полимеразной цепной реакции, включающий праймеры и зонды с флуоресцентной меткой.

Настоящее изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к пептидомиметикам эпитопа аполипопротеина А-I, и может быть использовано в медицине. Пептидомиметик эпитопа аполипопротеина А-I, способный специфично связываться с антителами против аполипопротеина А-I, используется в диагностическом иммунологическом методе анализа и позволяет выявить ряд сердечно-сосудистых заболеваний по образцу биологической жидкости.

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к набору диаминобензидин (ДАБ)-содержащего субстрата для окрашивания с использованием антитела, меченного пероксидазой.

Изобретение относится к области биохимии, в частности к антителу к адреномедуллину или его антигенсвязывающему фрагменту. Указанное антитело или его антигенсвязывающий фрагмент специфически связывается с N-концевой областью (ак-1-21) зрелого человеческого ADM, имеющей последовательность YRQSMNNFQGLRSFGCRFGTC, представленную в виде SEQ ID NO:23, и обладает аффинностью связывания с ADM, составляющей по меньшей мере 10-7 М.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Сельскохозяйственная рабочая машина включает по меньшей мере один рабочий аппарат и устройство отображения для отображения и/или настройки параметров рабочей машины и/или по меньшей мере одного рабочего аппарата.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Сельскохозяйственная рабочая машина включает по меньшей мере один рабочий аппарат и устройство отображения для отображения и/или настройки параметров рабочей машины и/или по меньшей мере одного рабочего аппарата.

Группа изобретений относится к системам автоматического выявления рабочего состояния рабочей машины на основании сигналов от датчиков. Система выявления рабочего состояния рабочей машины содержит по меньшей мере два датчика для определения параметров, влияющих на рабочее состояние рабочей машины, и схему оценки рабочего состояния, имеющую выход значения сигнала рабочего состояния.

Группа изобретений относится к системам автоматического выявления рабочего состояния рабочей машины на основании сигналов от датчиков. Система выявления рабочего состояния рабочей машины содержит по меньшей мере два датчика для определения параметров, влияющих на рабочее состояние рабочей машины, и схему оценки рабочего состояния, имеющую выход значения сигнала рабочего состояния.

Группа изобретений относится к сельскохозяйственному машиностроению. Система управления системой автоматического вождения сельскохозяйственного транспортного средства содержит по меньшей мере одно устройство формирования трехмерных изображений для захвата реального объекта и получения массива трехмерных данных для реального объекта и блок сенсорного дисплея для отображения объекта и для приема сенсорного ввода.

Группа изобретений относится к сельскохозяйственному машиностроению. Система управления системой автоматического вождения сельскохозяйственного транспортного средства содержит по меньшей мере одно устройство формирования трехмерных изображений для захвата реального объекта и получения массива трехмерных данных для реального объекта и блок сенсорного дисплея для отображения объекта и для приема сенсорного ввода.

Группа изобретений относится к средствам для выявления устойчивого рабочего состояния сельскохозяйственной уборочной машины. Датчик урожая определяет параметр урожая.

Группа изобретений относится к средствам для выявления устойчивого рабочего состояния сельскохозяйственной уборочной машины. Датчик урожая определяет параметр урожая.

Изобретение относится к области сельскохозяйственной уборочной техники. Сельскохозяйственная уборочная машина с системой контроля содержит оптическое устройство восприятия серий изображений проходящего потока убранной массы, устройство обработки и устройство визуализации.

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Уборочная машина включает распределительную камеру для приема собираемого с поля сельскохозяйственного материала, систему разбрасывания и отверстие для приема сельскохозяйственного материала из распределительной камеры.
Изобретение относится к методам определения состояния мяса перед замораживанием. Способ предусматривает выделение из замороженного мяса образца мышечной ткани, его экстрагирование хлорной кислотой и определение оптической плотности экстракта при длинах волн 260±3 нм и 250±3 нм, по соотношению которых судят о состоянии мяса перед замораживанием. Способ позволяет определить состояние мяса перед замораживанием с использованием менее сложного оборудования в сокращенный интервал времени по сравнению с хроматографическим определением.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Устройство для определения качества зерна в комбайне содержит источник света, диффузный рассеиватель, пробоотборник зерна, микромельницу, измерительное устройство и аналого-цифровой преобразователь, при этом в него введены предметный стол, объектив, полихроматор, вычислитель, блок памяти, цифровой регистратор и монитор, при этом пробоотборник и микромельница механически связаны с предметным столом, выход измерительного устройства связан с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого связан с вычислителем, параллельно соединенным с блоком памяти, с монитором и с первым входом цифрового регистратора, второй вход которого соединен с выходом приемника системы спутниковой навигации. Изобретение позволяет обеспечить возможность измерения основных показателей качества зерна: клейковины, протеина, липидов, воды, обеспечить определение содержания перечисленных веществ в зерне независимо от убираемой культуры и повысить точность измерений. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх