Устройство для сортирования корнеклубнеплодов

(191 (11) 51) А 23 И 00, В 07 С 5/3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВУ я образована оризонижноивляющи о под ный с иней тальнои частью напра торой непосредственн над коекти.С.Г кий,О,В.Во нов кону етовод с оверхноого свет яндин,(54) УСТРО КОРНЕКЛУБН (57) Изобр ствам для ТИРОВАН ЙСТВО ДЛЯВПЛОДОВетение отсортироваожет быть оситс ия корнеклубне использовано в го контроля ка плодов и м линиях авт атиче перем полне пласт ль ю жени сп Цель изобретенияости сортирования. Устройство сод чвыше ержит транспортер с монтированную наднои ко СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетеУ 1109119, кл. А 23 И чества сельскохозяиственных продуктов. Цель изобретения - повышение точности сортирования. Транспортирующее приспособление снабжено обрезиненными направляющими в видеклиновидного желоба без дна. Дножелоба оборудовано бесконечным ремнем с равномерно расположеннымиперпендикулярно ему лопастямиЧастьнаправляющих выполнена жестко закрепленной под углом к направлениюдвижения другой части направляющих,подвижной и горизонтально расположенной, Направление движения последней противоположно направлению движения бесконечного ремня. Зона контИзобретение относится к сортирующим устройствам и может быть использовано в линиях автоматического конт роля сельскохозяйственных продуктов. вода размещен внутренний конус споглощающей внутренней поверхностью,а между конусным световодом и внутренним конусом расположен тороидальный отражатель, в фокусе которого установлены нити накала источников светаВ сканирующее оптическоераспознающее приспособление введены второй фотоприемник, два оптических ослабителя в виде регулируемыхдиафрагм, расположенных каждый передсоответствующим фотоприемником. Воптической системе входной зрачокобъектива оптически сопряжен с приемными поверхностями фотоприемников.Оптические ослабители установлены с енным пропусканием, Фильтры выны в виде плоскопараллельных ин с характеристикой пропуска- соответствующей рабочим спектр интервалам опорного и распозго каналов. Диафрагма выполнепрямоугольным вырезом, сопряпч с отверстиями в сканирующемОтверстия в диске расположены ирали и число отверстий нечет ил.ней оптико-измерительную систему,включающую оптическое распознающееприспособление с объективом на входе,сканирующим диском с отверстиями ифотоприемником, а также источники света, введен конусцый световод, расположенный над зоной контроля непосредственно под объективом, выполненныйс отражательной внутренней поверхцостью, внутренним конусом с поглощающей внутренней поверхностью, размещенным концентрично коцусному световоду в верхней его узкой части,тороидальным отражателем, закреплен- - 15цым между конусным световодом и еговнутренним конусом, и Фокусе тороидального отражателя размещены упомянутые источники света, диафрагмавыполнена с прямоугольным вырезом, 20соответствующим зоне контроля, сопряженным с отверстиями н сканирующем диске, расположенными по спиралям, число которых нечетное, а в оптическое распознающее приспособлениевведен второй канал со своим фотоприемником. В обоих каналах (опорном ираспознающем) перед фотоприемникамиустановлены регулируемые оптическиеослабители и фильтры в виде плоскопараллельных пластин с характеристиками пропускация соответствующимиспектральному интервалу данного канала, фотоприемники, оптически сопряженные с объективом на входе оптического распознающего приспособления,размещены на выходе каналов и включены навстречу один другому в схемевычитания, подключенной к измерительной части оптико-измерительной системы.Зона контроля образована в горизонтальной выходной ветви транспортера, выполненного в виде бесконечного ремня, входная ветвь которого наклонена иод углом к вьжодной и оснащена с двух сторон с образованиемклиновидного желоба жестко закрепленными неподвижными направляющими, авыходная ветвь снабжена с двух сторон с образованием клиновидного желоба цело,;вижцыми направляющими, выполненными с возможностью одновременного движения в направлении, противоположном движению бесконечногоремня.Конструктивное выполнение устройства обеспечивает увеличениеиспользования энергии источников света за счет выполнения эоныконтроля по длине и ширинеоптически сопряженной с отверстиями сканирующего диска и, кроме того, оптического сопряжения входного зрачка объектива с чувствительными поверхностями фотоприемников, что также позволяет максимально использовать энергию. Зона контроля связана конусным световодом с оптической системой оптического распознающего приспособления таким обрэаом, что позволяет более полно и эффективно испольэовать световой поток отисточников с ета, расположенных в фокусе тороидального отражателя,На фиг. 1 изображена схема устройства для сортирования корнеклубцеплодов ф на фиг. 2 - сканирующий диск с отверстиями, на фиг. 3 схема измерительной части оптико- измерительной системыф на фиг. 4 спектральные характеристики (в относительных единицах), кривая 1 распределение энергии в спектре источника света (кривая 2 - чувствительность фотоприемника; кривая 3 - пропускание фильтра из стекла, кривая 4 - пропускание фильтра из другого стекла), на фиг. 5 распределение сигнала по спектру в двух каналах результирующего эффекта взаимодействия, Фотоприемника и фильтров (кривые 1 и 2 - в случае применения интерференционных Фильтров, кривые 3 и 4 - в случае применения фильтров из стекол), на фиг. 6 - спектры диффузного отражения от поверхности корнеклубнеплода и распределение сигналов по спектру в каналах ц (распознающем) и о (опорном) с учетом отражения от корнеклубнеплода (кривая 1 - отражение от кондиционного корнеклубцеплода, кривая 2 - отражение от дефектного корнеклубцеплода (мокрая гниль, позеленение); кривая 1 а и 1 б - распределение сигнала от кондиционного корцеклубцеилода в случае оптических ослабителей в виде диафрагм, одинаково открытых в каналах О и 8, кривые 2 а и 2 б распределение сигнала от дефектного корцеклубнеплода в случае оптических ослабителей в виде диафрагм, одинаково открытых в каналах а и кривая 1 пб - распредепецие сигнала в канале .0 для кондиционного корне4246 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 5 163 клубнеплода при уменьшенной до уров ня "и" диафрагме в канале 5, кривая 2 аб - распределение сигнала в каналедля дефектного корнеклубнеплода при уменьшенной до уровня п дифрагме в канале б , на Фиг. 7 спектры диффузного отражения от поверхности корнеклубнеплода и распределение сигналов по спектру в каналах а и о с учетом отражения от корнеклубнеплода (кривая 1 - отражение от кондиционного корнеклубнеплода, кривая 2 - отражение от дефектного корнеклубнеплода, кривая 1 а и 1 б распределение сигнала от кондиционного корнеклубнеплода при одинаково открытых диафрагмах в каналах ц икривые 2 а и 2 б - распределение сигнала от дефектного корнеклубнеплода при одинаково открытых диафрагмах в каналах ди Е, кривая 1 пб - распределение сигнала в канале д длякондиционного корнеклубнеплода при уменьшенной до уровня и диафрагме, кривая 2 пб - распределение сигнала в канале 0 для дефектного кориеклубнеплода при уменьшенной до уровня П диафрагме.Устройство для сортирования корнеклубнеплодов содержит транспортер 1 для подачи корнеклубнеплодов 2 в зону контроля, смонтированные над ней источники 3 света, оптическое распознающее приспособление, включающее сканирующий диск 4 с двигателем 5, оптическую систему 6 с объективом 7 на входе, диафрагмой 8, светоделителем 9, фильтрами 10 и 11, оптическими ослабителями 12, фотоприемниками 13 и 14.Транспортер 1 выполнен в виде приводимого в движение шкивами 15 бес- Гфконечного ремня 16 с лопастями 17, входная ветвь которого расположена под углом к выходной горизонтальной ветви. Входная цепь оснащена жестко закрепленными обрезиненными направляющими 18 с образованием клиновидного желоба, а выходная ветвь снабжена также с образованием клиновидного ,желоба подвижными обрезиненными направляющими 19, выполненными с возможностью одновременного движения в направлении, противоположном движению бесконечного ремня 16.Зона контроля образована подвижной частью направляющих 19, над,кото,рой непосредственно под объективом 7 установлен конусный световод 20 с отражательной внутр нней поверхностью. В верхней узкой части световода 20 размещен внутренний конус 21 с поглощающей внутренней поверхностью. Между световодом 20 и внутренним конусом 21 перпендикулярно оси размещены нити накала источников 3 в виде ламп накаливания. При этом нити накалов установлены в фокусе тороидального отражателя 22, который размещен над ними между наружным и внутренним конусом.Яа выходе оптического распознающего приспособления, включающего два канала (распознающий 4 и опорный К), помещены фотоприемники 13 и 14, импульсный усилитель 23 и формирователь 24 выходного сигнала (фиг.3).Фотоприемники 13 и 14 (в виде фотодиодов) в цепи вычитания в виде моста включены навстречу один другому в одну ветвь моста, в другую ветвь включены их нагрузки в виде резисторов 25. Одна диагональ моста замкнута, а выход другой диагонали соединен со входом импульсного усилителя 23Выход импульсного усилителя 23 через детектор 26 подключен ко входу формирователя 24 выходного сигнала. В оптической системе 6 входной зрачок объектива 7 оптически точно сопряжен с приемными поверхностями фотоприемников 13 и 14, и непосредственнои близости от них установлены оптические ослабители 12 с переменным пропусканием. Оптические ослабители 12 могут быть выполнены в виде регулируемой диафрагмы, например, ирисовой или клиновидной. Фильтры"10 и 11 выполнены в виде плоскопараллельных стекллнныхпластин схарактеристикой пропускания, соответствующей рабочим спектральным интервалам распознающего с длиной волны 650 нм и опорного с длиной волны 1100 нм соответственно д и 0 каналов оптического распознающего приспособления.Диафрагма 8 выполнена с прямо- угольным вырезом, соответствующим по форме зоне контроля, длина которой равна расстоянию между лопастями17, аширина - размеру корнекгубнеплода, и сопряжена с отверстиями в сканирующем диске. Отверстия в ска 1634246нирующем диске, предпочтительнее той же формы и кратные изображению эоны контроля по величине, расположены по спиралям, число которых нечетное для уменьшения влияния помех гармоник сетевой частоты.Устройство для сортирования корнеклубнеплодов работает следующим образом.На входную наклонную ветвь транспортера 1 корнеклубнеплоды 2 поступают от механизма поштучной подачи (на фиг.1 не показан). Корнеклубнеплоды 2 упорядоченно укладываются в клиновидном желобе в наклонной входной ветви, здесь же происходит предварительное закручивание корнеклубнеплодов 2 за счет сцепления их с неподвижными направляющими 18. Далее корнеклубнеплоды 2 поступают в зону контроля, образованную в горизонтальной выходной ветви, снабженной с двух сторон подвижными направляющими 19, при помощи лопастей 17, укрепленных на бесконечном ремне 16.На бесконечном ремне 16 в зоне контроля скорость вращения корнеклубнеплодов 2 увеличивается за счет движения подвижных направляющих 19 в направлении, противоположном направлению движения бесконечного ремня 16. Такое вращение обеспечивает осмотр всей поверхности корнеплода.Зона контроля освещается лампами 3 накаливания, расположенными в фокусе тороидального отражателя 22, дополнительно отражающего световой поток.Таким образом, на корнеклубнеплоды 2 из конусного световода 20, кроме прямых лучей от ламп 3 накаливания, падают лучи после однократного и многократного отражения от внутренней поверхности конусного световода 20, Для эффективного использования световых потоков высота конусного световода в несколько раз больше его диаметра.Све-.овой поток, отраженный от корнеклубнеплодов 2, направляется в оптическую систему 6 коцусныи световодом 20 и внутренним конусом 21.Отраженный световой поток попадает в объектпн 7, который создает уменьшенное изображение зоны контроля в плоскости сканирующего диска 4.55 ля 23, вторая диагональ моста замкнута. При сканировании по корнеклубнеплоду 2 поступают импульсы, полярность которых определяется качеством поверхности корнеклубнеплодов 2.С выхода импульсного усилителя 23 на Для устранения попадания лучей, отраженных от конструктивных .элементов вне эоны контроля, непосредствен 5но перед сканирующим диском 4 установлена прямоугольная диафрагма 8.Сканирующий диск 4 вращается синхронным двигателем,При вращении сканирующего диска 4,плоскость которого практически совпадает с плоскостью изображения зоны контроля, осуществляется сканирование по поверхности иэображениязоны контроля, сформированного диафрагмой 8 и равного ей по величинеКаждое отверстие прочерчивает по1изображению строку, при этом числострок равно числу отверстий на спирали, а число кадров за один оборотсканирующего диска равно числу спиралей на нем.Световой поток, прошедший черезотверстия в сканирующем диске 4,направляется светоделителем в два25 канала (опорный и распознающий),спектральные диапазоны которыхформируются в результате взаимодействия источников излучения 3 фильтФров 10 и 11 и фотоприемников 13 и14, приемные поверхности которыхоптически сопряжены оптической системой 6 с входным зрачком объектива 7 для предотвращения перемещения пятна по чувствительной поверхности фотоприемников 13 и 14 присканировании диском 4 по изображению эоны контроля.Уровень сигнала, создаваемыйфотоприемниками 13 и 14, регулиру 40 ется оптическими ослабителями 12,установленными в непосредственнойблизости от фотоприемников 13 и 14,На один из них падает световой по, ток со спектральной полосой пропу 45 скания в области 1100 нм, на другой - в области 650 нм,Фотоприемники 13 и 14 включены вдень вычитания (фиг.3) в виде моста,в одну ветвь которого они включенывстречно, в другую - их нагрузки ввиде резисторов 25. Раэностный сигнал снимается с резисторов и подается на вход импульсного усилите634246 5 10 15 20 25 30 35 40 45.снижение уровня цума при работе, уменьшение потребляемой мощности. 50 55 детектор приходят импульсы разнойполярности, а после детектора 26остаются только положительные импульсы, соответствующие дефекту поверхности корнеклубнеплода 2, Вовходной каскад формирователя 24 выходного импульса введена регулировка уровня, определяющего минимально допустимый дефект на корнеклубнеплоде 2, формирователь 24 выходного импульса создает на выходе командный сигнал необходимой величины и крутизны переднего фронта.Распознавание дефекта корнеклубнеплода основано на разницекоэффициента отражения от кондиционной и дефектной поверхности корнеклубнеплода при 650 нм и незначительной при 1100 нм при различныхдефектах. Поэтому канал 1100 нм является опорным, а канал 650 нмразличающим дефект,Выделение опорного и различающего участков спектра в данном устройстве осуществляется выбором соответствующего источника света, фотоприемника и оптических материаловдля фильтров. В качестве источникасвета использована стандартная лампанакаливания, ее спектральные характеристики отражены на Фиг.4 а (кривая 1). Фотоприемником излученияявляется кремниевый фотодиод, спектральная характеристика чувствительности которого - на Фиг.4 а (кривая 2),Для выделения участка спектра650 нм в фильтрах использовано стандартное стекло (фиг.4, кривая 3 пропускания) толщина которого определяется расчетом. Для выделения спектрального участка 1100 нм использовано специальное стекло (Фиг.4 а, кривая 4 пропускания),толщина котороготакже является расчетной. Зависимость сигнала от длины волны для распознаюЩего сигнала соответствуеткривой 3 на фиг.46, а для опорногоканала - кривой 4,Спектральные характеристики отражения от корнеклубнеплодов можно разделить на две группы в зависимостиот хода кривой в области длин волнболее 1100 нм.При мокрой гнили и позеленении вобласти ф )1100 нм отражение от дефекта меньше, чем для здоровогд корнеклубнеплода, а для сухой гнили, Фитофторы, парши пятнистой больше, чем от кондиционного, Первой группе соответствуют кривые 16 - для кондиционных и 26 на фиг. 6 - для дефектных корнеклубненлодов, второй группе - кривые 16 и 26 для кондиционных и дефектных корнеклубнеплодов на Фиг.1 соответственно. При приведении с помощью оптического ослабителя в канале 650 нм уровня сигнала к ка-налу 1100 нм кондиционному и дефектному корнеклубнеплоду будут соответствовать кривыепб и 2 пбРазнице отражения соответствуют площадки между кривыми. Для канала 1100 нм эта разница в несколько раз меньше, чем для канала 650 нм, поэтому с достаточной достоверностью можно принять, что в канале 1100 нм разницы нет. Для второй группы разницы в сигнале в канале 1100 нм также практически нет, так как меняется знак сигнала разности, поэтому условия распознавания лучше , чем для первой группы.Таким образом, предложенное устройство обеспечивает осмотр всей поверхности корнеклубнеплодов, выявление дефектов, Формирование в зависимости от дефекта разностного электрического сигнала в схеме вычитания,При использовании в данном устройстве аналитических длин волн 650 нм - распознающей и 1100 нм - опорной (по сравнению с известным техническим решением) обеспечивается воэможность обнаружения всех дефектов.Кроме того, устройство позволяет определять дефекты прп любой форме корнеклубнеплода, в том числе на участке с искаженной Формой.Изобретение оЬеспечивает также при сохранении производительности Формула изобретения Устройство для сортирования корнеклубнеплодов, содержащее транспортер с зоной контроля, смонтированную над ней оптико-измерительную систему, включающую измерительный блок, оптическое распознающее приспособление с объективом и диафрагмой на входе, сканирующим диском с отверстиями, фотоприемником, расположенным в распознающем канале, иисточники света, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьппения точности сортирования, оно снабжено конусным световодом, расположен 5 ным над зоной контроля под объекти" вом на входе оптического распознающего приспособления, выполненным с отражательной внутренней поверхностью, внутренним конусом с поглощающей внутренней поверхностью, размещенным концентрицно конусному световоду в его верхней узкой части, тороидальным отражателем, закрепленным между конусным световодом и 15 внутренним конусом, причем источники света расположены в фокусе тороидального отражателя, диафрагма выполнена с прямоугольным вырезом, соответствующим по Форме зоне контро ля и сопряженным с отверстиями в сканирующем диске, расположенными по спирали, число которых нечетное, при этом зона контроля образована в горизонтальной выходной ветви 25 транспортера, выполненного в виде бесконечного ремня, входная ветвь которого наклонена под углом к выходной и оснащена с двух сторон с образованием клиновидного желоба жестко закрепленными неподвижными направляющими, а выходная ветвь снабжена с двух сторон с образованием клиновидного желоба подвижными направляющими, выполненными с возможностью одновременного движения в направлении, противоположном движению бесконечного ремня, причем опти- ческое распознающее приспособление дополнительно оснащено опорным ка-, налом с дополнительным фотоприемником, при этом оба канала снабжены расположенными перед фотоприемниками регулируемыми оптическими ослабителями и фильтрами в виде плоскопараллельных пластин, а фотоприемники оптически сопряжены с объективом, размещены на выходе опорного и распознающего каналов, включены навстречу друг другу и подсоединены посредством схемы вычитания к входу измерительного блока оптико-измерительнойсистемы.1634246 5 1 2 1,0 09 5 ОО бОО ЖО 800 ЮО ИЮО 77 Ю 7 ЮО 0 бОО Ю 07 06 05 ф ОД Д 2 7 ОО ВОО 900 1 ООО 77 ОО иОО.Составитель Н,Арцыбашева Техред Л.Олийнык ектор В.Гирняк едактор Н.Горв Подпис Заказ 710 Тираж 389 ВНИИПИ Государственного комитета по изобрМениям и открыт 113035, Москва, Ж, Рауыская наб., д. 4 1