Автоматический оптико-электронный анализатор для определения качества сырья,полупродуктов и готовой продукции

 

Союз Соеетскнн

Соцналнстнческнн

Ресаублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ ц87!041 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.07.79 . (21) 2791927/18-25 (5! )М. Кл, G 01 и 15/02 с присоединением заявки М

5йнуддретненнмй кнмнтнт

СССР нн делам нзабретеннй н OTNpbITNR (23) Приоритет

Опубликовано 07.10.81, Бюллетень М 37 (5З) УДК 535.322 (088.8) Дата опубликования описания 07.10.81

Л. В. Волков, А. С. Сидоров и В. И. Артемье

1,3

) Всесоюзный проектно-конструкторский и научфо-исследовательский институт автоматизации пищевой пром11ииленности (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ОПТИКΠ— ЗЛЕКТРОН11ЫЙ АНАЛИЗАТОР

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СЫРЬЯ, ПОЛУПРОДУКТОВ

И ГОтОВОй ПРОДУКЦИИ

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а именно к разделу автоматических оптико-электронных анализаторов качества сырья, полупродуктов и готовой иродукцин в различных отраслях пищевой промышленS ности и сельского хозяйства.

Известно устройство для определения качества зерна в лабораторных условиях, представляющее собой стеклянную подложку, на которую тонким слоем рассыпают зерно, с подло10 женкой под нее черной бумагой. Hpocea рассматривается с помощью конической лупы (1).

К недостаткам известного устройства относятся трудоемкость анализа и его невысокая точность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является телевизионный автоматический анализатор, состоящий из микроскопа, телевизионного датчика, устройства обработки видеосигнала, оптической системы, вычислитель- 2О ного устройства, региструюшего и видеоконтрольного устройств (2).

Телевизионный датчик выполняет функцию преобразователя "свет-сигнал". В качестве пере2

1 дающей трубки используется вицикон, обладающий высокой чувствительностью и разрешающей способностью при малых габаритах. Устройство обработки видеосигнала выполняет функц1по амплитудно-временной селекции видеосигнала. Аналоговый видеосигнал соответствует многоградационному изображению, и его амплитуда пропорциональна контрастности объекта.

Для-преобразования такого сигнала в бинарный применяют пороговые схемы, срабатывающие прм величине входного импульса больше порогового значения. Но из-за ограниченной разрешающей способности и неоднородности уровня фона выбор уровня дискриминации видеосигнала значительно сказывается на длительности сформированного импульса. Вычислительное устройство, обрабатывая бинарные сигналы, определяет количественные характеристики иэображения. Струк тура устройства и схемные решения отдельных

его узлов определяются как функциональныьпн требованиями к анализу, так и скоростью проведения анализа. Видеоконтрольное устройство позволяет проводить поиск объектов, вести визуальный контроль за ходом автоматического

3 87104 анализа и снимать результаты анализа. Регистрирующее устройство позволяет фиксировать результаты обработки информации в виде индикации, цифропечати, или графической записи.

К недостаткам известного анализатора от5 носятся невозможность обнаружения подвижных обьектов и проведения их подсчета в автоматическом режиме; непредставительность пробы (малые количества анализируемого вещества); необходимость фиксировать вещество пробы

10 на предметном стекле; сложность алгоритма обработки полученной информации; сложность аппаратурного решения и, следовательно, низкая надежность; невозможность распознавания .объектов неправильной формы, подвижных и неоднородной контрастности. Кроме того, чеобходимы фиксация объекта и установление принадлежности видеоимпульса к проекции этого объекта по принципу "связанности", который заключается в сравнении видеоимпульсов на двух и более соседних строках. При этом необходимо вводить в схему элементы памяти и линии задержки, позволяющие получить одновременно видеоимпульсы на текущей и предыдущей строках.

Измерение динейных объектов по выделению максимального по длительности видеоимпульса из совокупности видеоимпульсов от проекции одного объекта с последующим измерением длительности выделенного видеоимпульса. При этом необходимы фиксация переднего фронта квантования и подсчет квантующих импульсов, укладывающихся в пределах видеоимпульса.

Реализация указанных свойств и способностей в данном анализаторе привела к усложнению аппаратуры, снижению надежности и увеличению . погрешности при измерениях неоднородных объектов и невозможности определения количества неоднородных по размерам и подвижных объектов.

Целью изобретения является определение размера частиц неоднородного состава среды, количества фракции и подвижных объектов.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматическом оптико-электронном анализаторе для определения качества сырья, полупродуктов и готовой продукции, содержащем оптическую систему, приемное и вычислительное устройства, 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 перемещения приемного экрана, программный блок, систему последовательно соединенных фотодиодов, триггеров и светодиодов. Программный блок соединен с приводом линейного перемещения приемного экрана, блоком автоматического

1 4 регулирования, блоком совпадения, вычислительным устройством. Оптическая система соединена с входом блока автоматического регулиро\ вания 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, сое. диненный 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 концы 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 соединен с вибратором !2, исполнительный механизм которого соединен с программным 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 поступившей фракции не разместятся в лунках поверхности стола. Оптическая короткофокусная система 8 находится в исходном нейтральном состоянии. Включается осветитель 16 и в соответствии с программой по командам с программного блока 3 блок 9

I изменяет фокусное расстояние оптической короткофокусной системы 8 до тех пор, пока контрастная тень частиц не станет соизмеримой с поверхностью сечения световода мозаики 4.

Контрастные иэображения частиц проецирует система 8 на световодную мозаику 4. С выходов световодов световой сигнал поступает на фотодиоды 6, которые преобразуют его в злектри871041 ческие сигналы, поступающие на входы триггеров 7. Причем состояние выходных сигналов триггеров 7, входные фотодиоды которых засвечены, не меняются, а выходные сигналы триггеров 7, входные фотодиоды 6 которых затемнены, изменяются. Значение измененных выходных сигналов триггеров 7 фиксируется памятью вычислительного устройства 13. На вычислительное устройство 13 поступает значение усредненных размеров частиц фракции полученных в 111 результате проведенного анализа блоком 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 7, фотодиоды 6 которых затемнены, сигнал поступает в вычислительное устройство 13, и производится соответственно поджиг светодиодов 14. Следовательно, иа экране 15 будет светиться количество светодиодов, пропорциональное количеству частиц измеряемой фракции.

Определение количества подвижных объектов, например амбарных вредителей, производится следующим образом. Вычислительное устройство

13 фиксирует состояние триггеров 7, на которые поступили сигналы от затемненных фотодиодов 6, и выдает сигнал об окончании цик- 35 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. 1!ли- 40 тельность выдержки времени должна быть такой, чтобы подвижные частицы переместились на расстояние, равное габаритному размеру подвижной системы анализатора. После повторного включения осветителя 16 вновь повто- 45 ряются цикл фиксирования и подсчет всех триггеров 7 с затемненными фотодиодами 6 вычислительным устройством 13. Определение количества подвижных частиц производится путем вычисления разности между количеством триггеров 7 с затемненными фотодиодами 6 после второго и после первого включения 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-электронный анализатор для определения качества сырья, полупродуктов и готовой продукции, содержищий оптическую систему, приемное и вычислительное устройства, отличающийся тем, что, с целью определения размера частиц неоднородного состава среды, количества фрак. ции 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 перемещения приемного экрана, программный блок, систему последовательно соединенных фотодиодов, 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 автоматического регулирования и блоком совпадения, выходы световодов приемно-передающей мозжпси соединены с фотодиодами, а выходы триггеровс вычислительным устройством и светодиодами.

Источники информации, принятые во внимание лри экспертизе

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

2. Полоник В. С. Телевизионные автоматические устройства. М., "Связь", 1974, с. 159 (прототип).