Способ сортировки корнеклубнеплодов и устройство для его осуществления

(19) (11) 0907 В) 4 А 01 Р 33 0 ССРРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИДЕТЕЛЬС ВТОРСКО вого яйст. нко ДЛ убне- орне- пода- убнег ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О(71) Ростовский-на-Дону ордена ТрудКрасного Знамени институт сельскоховенного машиностроения(54) СПОСОБ СОРТИРОВКИ КОКЛУБНЕПЛОДОВ И УСТРОЙСТВОЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. 57) 1. Способ сортировки корнекл лодов, заключающийся в том, что к лубнеплоды ориентируют и поштучноют в зону обзора, где летягцие корнекл плоды освещают параллельным пучком света и получают с помощью щелевой диафрагмы по тени на фотоприемнике электрический сигнал, соответствующий длине, площади проекции и максимальной толщине корнеклубнеплода и управляющий исполнительным механизмом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности распознавания кондиционных корнеклубнеплодов путем учета вклада тени от черешка, с помощью дополнительного фотоприемника, имеющего щелевую диафрагму и светофильтр, определяют длину черешка и сравнивают ее с эталоном, после чего определяют отношение произведения максимальной толщины на длину корнеклубнеплода к площади его проекции, сравнивают это отношение с эталонным и вырабатывают результирующий Я сигнал, подаваемый на исполнительный механизм.1209073 5 10 15 2. Устройство для осуществления способа сортировки корнеклубнеплодов, содержащее дозирующее устройство, подающий и ориентирующий механизмы, контрольное устройство с источником света, системой линз, щелевой диафрагмой и фотоприемником, исполнительный механизм с электронным устройством управления, которое содержит пиковые детекторы со сбросом, дифференциальный усилитель, интеграторы со сбросом, блоки деления, компаратор нуля, стробируемые компараторы, мультивибратор стробирующего импульса, мультивибратор импульса сброса, элемент ИЛИ, при этом вход первого пикового детектора связан с выходом фотоприемника и входом дифференциального усилителя, а его выход - с другим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом второго пикового детектора, компаратором нуля и первым интегратором, выход которого подсоединен к одному входу блока деления, а компаратор нуля связан с входами второго интегратора и мультивибратора стробирую. щего импульса, выход которого подсоединен к стробирующим входам компараторов и мультивибратору сброса, при этом выход мультивибратора сброса соединен с входами сброса первого и второго пиковых детекторов, первого и второго интеграторов, а выходы блока деления и первого интегратора связаны с входами соответственно первого и второго стробируемых компараторов, причем свободные входы первого, второго и Изобретение относится к сельскохозяйственной технике и может быть использовано для сортировки корнеклубнеплодов, напримерморкови в уборочных машинах и на пунктах послеуборочной обработки продукции. Цель изобретения - повышение точности распознавания кондиционных корнеклубнеплодов путем учета вклада тени от черешка. На фиг, 1 схематически изображено устройство для реализации способа сортиров. ки корнеклубнеплодов, общий вид; на фиг. 2- подающий и ориентирующий механизм; на фиг. 3 - контрольное устройство; на фиг. 4 структурная схема электронного устройства управления; на фиг. 5 - временные диаграммы, поясняющие способ и работу устройства сортировки корнеклубнеплодов (слева показан случай полета корнеплода с черешком, справа - без черешка). третьего компараторов связаны с источником опорных напряжений, а их выходы подключены через схему ИЛИ к исполнительному механизму, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным фотоприемником с щелевой диафрагмой и светофильтром, а его электронное устройство управления - блоком умножения, компаратором цвета, дополнительным дифференциальным усилите. лем, интегратором и стробируемыми ключами, при этом один вход второго блока деления соединен с выходом дополнительного фотоприемника, его другой вход подключен к выходу дополнительного дифференциального усилителя, один вход которого связан с выходом первого дифференциального усилителя, а выход второго блока деления подсоединен к входу компаратора цвета, выход которо. го связан со стробирующими входами первого и второго стробируемых ключей и через до полнительный стробируемый интегратор - с входом третьего стробируемого компаратора, причем выход первого дифференциального усилителя связан через первый стробируемый ключ со входом первого интегратора, выход компаратора нуля связан через второй стробируемый ключ со входом второго интегратора, при этом входы блока умножения связаны с выходами второго интегратора и второго пикового детектора, его выход подключен к другому входу блока деления, а другой вход дополнительного дифференциального усилителя связан с источником опорного напряжения. Устройство для реализации способа сортировки корнеклубнеплодов содержит дозирующее устройство 1 с бункером и вибротранспортером, подающий и ориентирующий механизм 2, который подает корнеплоды в зону обзора контрольного устройства 3. Электрический сигнал от последнего поступает на вход электронного устройства 4 управления, где вырабатывается сигнал, который подается на исполнительный механизм 5. Подающий и ориентирующий механизм 2 выполнен в виде попарно 7-образно установленных ленточных транспортеров б, Контрольное устройство 3 содержит источник 7 света, систему линз 8, щелевые диафрагмы 9, фотоприемники 10 и 11, светофильтр 12. Электронное устройство 4 управления содержит пиковые детекторы со сбросом, дифференциальные усилители, интеграторы со сбросом, блоки деления, компаратор нуля, 1209073стробируемые компараторы с регулируемыми порогами компарации, мультивибратор стробирующего импульса, мультивибратор импульса сброса, компарятор цвета, стро бирусмыс клюци, элемент И;1 И. При этом вход одного пикового детектора 13 связан с выходом фотоприемника 1 О и входом дифференциального усилителя 14, а его выход - с другим входом дифференциального усилителя 4, вход которого соединен с входом второго пикового. детектора 15, компаратором 16 нуля и через первый стробируюемый ключ 17с входом первого интегратора 8, выход которого подсоединен к одному входу блока 19 деления, а компаратор 6 нуля связан через второй стробирусмый ключ 20 с вторым интегратором 21, выход которого подключен к одному входу блока 22 умножения, другой вход которого соединен с выходом пикового детектора 15, а выход -- с блоком 19 деления, при этом на вход первого интегратора 18 поступает церез ключ 17 сигнал с дифференциального усилителя 14, величина которого пропорциональна текущей толщине корнеплода, а выходной сигнал интегратора 18 цо окончании )юлета корнеплода пропорционален площади проекции корнеплоды без чсрсц)ка. Цепь, состоящая из последовательного соединения комцяратора 16 нуля, стробируемого ключа 20 и интегратора 21, осугцествляет вычисление длины корнеплода без чсрешка. Компаратор 16 нуля связан с входом мультивибратора 23 стробируюгцего импуль. са, выход которого подсоединен к стробирующим входам компараторов 24 26 и муль тивибратору 27 сброса. При этом дополнительный фотоприсмцик 11 подключен к одному входу второго блока 28 деления, другой вход которого подклгоцен к выходу дополцительцоп) дифференциального усилителя 29, на один вход которого подано напряжение 1)1 от источника опорного напряжения, а другой его вход подключен к выходу дифференциального усилителя 14, при этом выход блока 28 деления связан с входом компаратора 30 цвета, выход которого связан с дополнительным интегратором 31 и стробирую щими входами ключей 17 и 20, а выход интегратора 31 подклк)чен к одному входу компаратора 26. При этом цепь, состоящая из последовательно соединенных блока 28 деления, компаратора 30 цвета и интегратора 31, вычисляет длину черешка. Выход мультивибратора 27 сброса соединен с входами сброса одного 13 и второго 5 пиковых детекторов, первого8 и второго 21 интеграторов, а выходы первого блока 19 деления, первого интегратора 18 и интегратора 31 связаньг с входами соответственно первого 24, второго 25 и третьего 26 компяраторов, подключенных своими выходами через схему ИЛИ 32 к исполнительному механизму 5. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Гричем первый стробируемый компаратор 24 выполнен двухпороговым, а второй 25 и третий 26 стробирусмые компараторы одцоцороговы м и.На компараторы 24 - 26 подаются эталонные напряжения ).)1, 1-14, 1-)4., 1 г от источника опорного напряжения, задающие пороги компарации. Мультивибратор 23 стробирующего импульса запускается от сигнала с выхода компаратора 16 нуля, стробируюгций импульс с выхода мультивибратора 23 поступает на компараторы 24 - 26 и на вход запуска мультивибратора 27 сброса. Импульс сброса с выхода последнего подается на пиковые детекторы 13 и 15 и на интегра торы 18, 21 и 31.Способ сортировки состоит в том, что корнеплоды предварительно ориентируют и ио штучна подают в зону обзора, где они в свободном падении освещаются пучком света, причем ориента)шю корнеплодов осугцествляют длиной вдоль направления падения и толщиной поперек направления вучка света.Далее с цомогцью щелевой диафрагмы и фотоприемника, установленного на стороне, противоположной излучателю, цо тени отбрасываемой корнеплодом на приемник, получают электрический сигнал развертки формы корнеплода, соответствующий текущей толп 1 инс корнеплода. Одновременно, с помощью щслевой диафрагмы и второго фотоприемника со светофильтром, установлен)юго ца стороне излуцателя, получают электрический сигнал, пропорциональный цвету и текущей толц 1 ине корнеплода.Сигнал развертки, поступающий от первого фотоприемника, не зависит от отражательной способности корнеплода. Го разцости сигнала максимальной освецгеццости первого фотоприемника и сигнала развертки получают сигнал, пропорциональный текущей тол)пине корнеплода. Сравнивая электрический сигнал, пропорциональный цвету и текущей толщицс корнеплода, с сигналом, пропорциональным текущей толщине, получают сигнал, пропорциональный цвету и определ я ют;1 л и ну цсреш ка.Прерывая сигнал о длине корнеплода на время пролета черешка, определяют длину корнеплода без церешкя по времени пролета корнеплода без чсреш ка ) . Прерывая сигнал о текушей толщине корнеплода ца время пролета черешка, определяют плогцадь проекции корнеплода без церешка. Далее определяют отношение произведения максимальной толгцицы корнеплода ца,1 лину без черешка к его площади без чсрсшкя, сравнивают значение указанного отношения и зцацецис длиць 1 церешка с эталонным значением и вырабатывают сигнал управления исполнительным механизмом.Устройство работает следу)ощим образом.Из;гозир 1 нгсго ъстройствя 1 корнснл. ;1 ы и Одк) гся в и рс 51811 р ите,1 ьцо Ори(.нти р- ванном сост 051 н и и ня иода к)и 1 И й и ри(нтирх к)п 1 ии мсхггцизм ), ктрь)и риенгирует корнеплоды в вертикальном положении и подает их к зоне обзора контрольного устройства 3. Падая с подающих транспортеров 6 механизма 2, корнеплоды получают ускорение и по одному пролетают ;Зону обзора контрольного устройства 3; В последнем корнеплоды освещаются параллельным пучком света источником 7 через систему линз 8 и рассматриваются через шелевую диафрагму 9 фотоприемником 10.При отсутствии корнеплода геред целью 1 О сигнал с фотоприемника 10 максимален, а при пролетании корнеплода через зону сбзоры фотоприемника 10 частично затеняется корнеплодом и его сигнал уменьшается 1 фиг. 5 а) на величину, пропорциональную15 текущей толщине корнеплода. Перед пролетом корнеплода, т.е. началом очередного ,1 икла анализа формы, исходное состояние ик 1 вог; детектора 15 и интеграторов 18, 2 и 31 нулевое, а на выходе пикового детс к гор 13 -- максимальное напряжение. :)цере 331 ой корнеплод, попадая в зону обзора, ;рсс 1;трЗнается через пель фотопр 3 ех 3 иком 1(311331 рферегциальный усилитель 14 вы 1 иыст из максимального сиг 3 л 3, запоми- ,3 емого пиковым детектором 13, сигнал фотоприемника и вырабатывает сигнал (фиг. 5 б), 25 пропорциональный текущей толщине корне- .3.33,313. Зтот сигнал обрабатывается и;тс ром 18, выходной сигнал котор 33 о 33 О .3 33 чы 313 и пролета корнеплода прокрционылсн плошади проекции корнеплода. Сигнал с выхода дифференциального усилителя 14 подается на компаратор 16 пуля6, на выходе которого появляется прямоугольный ;игпал (фиг. 5 в) с длительностью, равной времени полета корнеплода, т.е. пропорциональный длине корнеплода.1-1 а дополнительном фотоприемнике 11 во время пролета корнеплода появляется сиг, пропорциональный цвету и текущей толщине корнеплоды (фиг. 5 д), который поступает на олин вход блока 28 деления, на другой вход которого поступаез через до 13 о 33 ите.ь О нь 3 й дифференциальный усилитель 29 сигкал с дифференциального усилителя 14 (фиг. 5 г), к которому добавлено опорное напряжение 1, во избежание деления на ноль. Таким образом, на выходе блока 28 деления вырабаты ется сигнал (фнг, 5 е), величина которого 45 пропорциональна цветовой окраске корнеплода вдоль его длины. Компаратор 30 цветы формирует стробимпульс, соответствуюций длине черецка и поступающий на стробирующие входы ключей 17 и 20. Ключ 17 прерывает сигнал, поступающий с диффренциального мсилителя 14 на интегратор 18, что приводит к тому, что на выходе интегратора 18 вырабатывается сигнал, пропорцио а ь 1 Ьй площади проекции корнеплодовчерешка. Ключ 20 3 рерьвает си нал поступающий на интегратор 21, и на его выходе вырабатывается сигнал (фиг.5 ) длительность которого соответствует времс ни пролета корнеплода без черешка. Из этого сигнала с помощью интегратора 21, который выполняет функцию преобразователя время-амплитуда, получа 3 от сигнал (фиг. 5 к), амплитуда которого по окончании полета коре 33 ло;1 а 33 ро 13 орпиональна длине корнеплода. Выходной синыл усилителя 14 поступает также на пиковый детектор 15, где запоминается максимальная толщина корнеплода, сигнал о которой поступает на один вход олока 22 умножения, на другой вход которого поступает сигнал с интегратора 21 о длине корнеплода.Блок 19 деления осуществляет деление сиг нала о произведении максимальной толпины корнеплода на сигнал о плошади с интегратора 18. Сигналы с интеграторов 18 и 31 и блока 19 деления поступают на компараторы 24- 26. Поскольку все эти сигилы инфо)э.лытив 3 ь 3 тОлько в конце цикла изме. рация, т.е. только после того, как корнеплод полностью пройдет перед щелью и произойдет 33 олная развертка всей фигурь 3 корнеплода, сравнивать эти сигналы с эт- лонпыми можно только в КОИ 1 е ц 31 к,1 с.,1 л 51 этого комиараторы 24 - 26 сравнения стробирукгся импульсом (фпг. 5 л) мультпвибратора 23 стробирующего импульса. Мульти- вибратор 23 запускается задним фронтом 1 ыход 310 ГО прямоугольного импульса компаратора 16 нуля, т.е. сразу жс после того. кык корнеплод полностьк пройдет перед 3 це. левой диафрагмой 9. В случае, если хотя бы одна из трех характеристик (33 ло 13 идь, отно. венце произведения длины на максимальную толппну к пло 3 цади 3 лина черешкы) выйдет за установленные напряже;и ям и 1, Г)., Г 3, 1.,;, эталонные допуски, и;3 выходе элемсн ИЛИ 32 3 оявляется сигнал, который вступает на исполнительный механизм 5. Устройство управления исполнительнымтмехаизмом вк;Зючыет э.ектромагнит, лопатка перемецается и некондиц,и 01331 ЫЙ корне 33 лод изменяет траекторию своего движения, тем самым обеспе;ена ссртранка. 1 О окончнии цикла измерения и Опознавания корнеплода пиковые детекторь. 13 и 5 и интеграторы 18, 21 и 31 устИвливотея в исход 33 ое нулевое состояние импульсом сброса(фиг. 5 м) мультивибратора 27 сброса, зля этого последний запускается заднимфронтом строб-импульса с выхода мультнвибратора 23. После сброса и 33 оследуюцейобработки пиковым детектором 13 сигнала паузы с фотоприемника 1 О устройство подготовлено к анализу очеред 1 ого корнеплода.Для обеспечения правильной работы устройства при сортировки 3 артпи корнеплодов из этой партии отбирают некоторое количество хороших корнеплодов и пропускают их через сортировшик. При этом измеряются напряжения на выходах интеграторов 18 и 31 и олока 9 деления. По максимумам и минимумам этих напряжений выставляют опорные нынряк 3Иия 1 ) - 35, па этох 3 31 стр 03 кс стройства сортировки зак 3 чивыстся.Редактор Н. БобковаЗаказ 328/2 Составитель Л. СидоровТехред И. Верес Корректор Л. ГатайТираж 679 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4