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

Сетез СоветскихсоциалистическихРеслублнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ 1871041(5 )М. Кл, 6 01 й 1502 с присоединением заявки М ееумаретаеннмй кемнтет СССР но делам нзебретеннй н етнрмтнйДата опубликования описания 07.10,81 В. Волков, А. С. Сидоров и В. И. Артемье(72) Авторы изобретения 1;Г есоюзный проектно констр институт автоматизаци) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ОПТИКО - ЭЛЕКТРОННЫЙ АНАЛИЗАТО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СЫРЬЯ, ПОЛУПРОДУКТОВ И ГОтОВОй ПРОДУКЦИИ Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а именно к разделуавтоматических оптико-электронных анализаторовкачества сырья, полупродуктов и готовой продук.цин в различных отраслях пищевой промышлен.5ности н сельского хозяйства,Известно устройство для определения качества зерна в лабораторных условиях, представ.ляющее собой стеклянную подложку, на кото.рую тонким слоем рассыпают зерно, с подлотпженкой под нее черной бумагой. Просев рассматривается с помощью конической лупы 1).К недостаткам известного устройства относятся трудоемкость анализа и его невысокаяточность,т 5Наиболее близким техническим решениемк изобретению является телевизионный автоматический анализатор, состоящий из микроскопа,телевизионного датчика, устройства обработкивидеосигнала, оптической системы, вычислитель Оного устройства, региструюшего и видеоконт.рольного устройств 21,Телевизионный датчик выполняет функциюпреобразователя "свет-сигнал", В качестве пере. торский и нау 4 о-исследовательскттйпищевой пром 4 тпленности дающей трубки используется видиков, облада. юшяй высокой чувствительностью и разрешающей способностью при малых габаритах. Уст. ройство обработки видеосигнала выполняет функцио амплитудно-временной селекции видеосигнала. Аналоговый видеосигнал соответствует многоградационному изображению, и его ампли. туда пропорциональна контрастности объекта, Для-преобразования такого сигнала в бинарный применяют пороговые схемы, срабатывающие при величине входного импульса больше порогового значения. Но иэ-за ограниченной разрешающей способности и неоднородности уровня фона выбор уровня дискриминации видеосигнала значительно сказывается на длительности сформированного импульса. Вычислительное устройстве, обрабатывая бинарные сигналы, определяет количественньте характеристики иэображения. Струк тура устройства и схемные решения отдельных его узлов определяются как функциональными требованиями к анализу, так и скоростью про. ведения анализа. Видеоконтрольное устройство позволяет проводить поиск обьектов, вести визуальньщ контроль за ходом автоматического40 3 87104 анализа и снимать результаты анализа. Регистрирующее устройство позволяет фиксировать результаты обработки информации в виде индикации, цифропецати, или графической записи.К недостаткам известного анализатора от.5 носятся невозможность обнаружения подвижных обьектов и проведения их подсчета в автоматическом режиме; непредставительность пробы (малые количества анализируемого вещества); необходимость фиксировать вещество пробы10 на предметном стекле; сложность алгоритма обработки полученной информации; сложность аппаратур- ного решения и, следовательно, низкая надежность; невозможность распознавания .объектов неправильной формы, подвижных и неоднород. ной контрастности. Кроме того, чеобходимы фиксация объекта и установление принадлежности видеоимпульса к проекции этого объекта по принципу "связанности", который заключает. ся в сравнении видеоимпульсов на двух и более соседних строках. При этом необходимо вводить в схему элементы памяти и линии за. держки, 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, Зч 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 анализа. торе для определения качества сырья, полу продуктов 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 совпадеюя, 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 1регулирования, блоком совпадения, вычислитель. ным устройством, Оптическая система соединена с входом блока автоматического регулирования и блоком совпадения. Выходы световодов приемно-передающей мозаики соединены с фотодиодами, а выходы триггеров - с вы.числительным устройством и светодиодами.На чертеже представлена структурная.схема автоматического оптикоэлектронногоана. лизатора.Анализатор содержит бункер. дозатор 1, сое диненный с блоком автоматического фракцио. нирования 2, программный блок 3, систему световодов, состоящую из соединенных в жгут отдельных световодов, составляющих свето- водную 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 сто. ла 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 вибрацион. ные 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 9изменяет фокусное расстояние оптической короткофокусной системы 8 до тех пор, пока контрастная тень частиц не станет соизмеримой с поверхностью сечения световода мозаики 4, Контрастные изображения частиц проецирует система 8 на световодную мозаику 4. С выходов световодов световой сигнал поступает на фото- диоды 6, которые преобразуют его в злектрические сигналы, поступающие на входы трнг. геров 7. Причем состояние выходных сигналов триггеров 7, входные фотодиоды которых зас. вечены, 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 вычислитель. ное 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 размеруизображения 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, пропорциональ. ное количеству частиц измеряемой фракции.30Определение количества подвижных объектов, например амбарных вредителей, производится следующим образом. Вычислительное устройство 13 фиксирует состояние триггеров 7, на которые поступили сигналы от затемненных фото. диодов 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 ско. ростью передвижения подвижных частиц. Дли тельность выдержки времени должна быть та. кой, чтобы подвижные частицы переместились на расстояние, равное габаритному размеру подвижной системы анализатора. После повтор. ного включения осветителя 16 вновь повто ряются цикл фиксирования и подсчет всех триггеров 7 с затемненными фотодиодами 6 вычислительным устройством 13, Определение количества подвижных частиц производится путем вычисления разности между количествомтриггеров 7 с затемненными фотодиодами 6после второго и после первого включенияосветителя 16 фВид подвижных частиц определяется поразмерам, которые связаны пропорциональнойзависимостью с расстоянием перемещения оп.тической системы 8.Предлагаемый анализатор позволяет опре.делять размеры частиц неоднородного состава,количества фракций и подвижные объекты,а также их виды, например количество и видамбарных вредителей, в автоматическом режи.ме,.Формула изобретенияАвтоматический оптико-электронный анали.затор для определения качества сырья, полупро.дуктов и готовой продукции, содержищийоптическую систему, приемное и вычислительное устройства, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью определения размера частицнеоднородного состава среды, количества фракции и подвижных объектов, приемное устройствовыполнено в виде световодной приемно-передающей мозаики с приемным экраном, анали.затор содержит блок автоматического регули.рования фокусного расстояния оптическойсистемы, блок совпадения, привод линейногоперемещения приемного экрана, программныйблок, систему последовательно соединенных фотодиодов, триггеров и светодиодов, при этомпрограммный блок соединен с приводом ли.нейного перемещения приемного экрана, бло.ком автоматического регулирования, блокомсовпадения, вычислительным устройством, опти.ческая система соединена с входом блока автоматического регулирования и блоком совпадения,выходы световодов приеМно-передающей моз псисоединень с фотодиодами, а выходы триггеровс вычислительным устройством и светодиодами,Источники информации,принятые во внимание лри экспертизе1. ГОСТ 3040-55, Зерно. Методы определе.ния качества.2, Полоник В. С, Телевизионные автомати.ческие устройства. М., "Связь", 1974с, 159 (прототип).