Прибор для определения поврежденности,стекловидности и крупности зерна

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3868477/28-13 (22) 15.03.85 (46) 07.08.86. Бюл. № 29 (71) Одесский технологический институт пищевой промьппленности им, М,В.Ломоносова (72) С.А.Малашевич (53) 663.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 819718, кл. G 01 N 33/10, 1978. (54)(57) ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОВРЕЖДЕННОСТИ, СТЕКЛОВИДНОСТИ И

КРУПНОСТИ ЗЕРНА, содержащий устройство подачи, источник света, объектив,фотоприемник, пороговые элемен ты, схему регистрации и схему управления, отличающийся тем, Ы » 1249455 А1 (513 4 С 01 N 33 10 что, с целью повьпцения точности, он снабжен устройством поворота, фиксации и отвода зерновки, фотоприемной матрицей со схемой считьвания информации, компараторами и схемой Логикоарифметической обработки сигналов матрицы, причем входы матрицы соединены с выходами схемы считывания, а выходы — с входами схемы компараторов, выходы последних подключены к входам схемы логико-арифметической обработки, выходы которой соединены со схемой регистрации и схемой управления, а выходы схемы управления связаны. с устройством подачи, устройством поворота, фиксации и отвода, схемой считьвания и схемой логико †арифметической обработки.

1249455

Изобретение относится к приборам дня определения качества зерна и предназначено для экспрессной объективной оценки степени поврежденности клопом-черепашкой, измерения стекло- 5 видности и крупности заготовляемого зерна пшеницы и может быть использовано для технологического контроля в системе хлебозаготовок и в других областях народного хозяйства °

Целью изобретения является повышение точчости определения.

На чертеже изображена блок †схе прибора для определения поврежденности, стекловидности и крупности зерна, Устройство 1 подает зерновки на устройство 2 поворота, фиксации и отвода зерновок. Блок-схема прибора содержит кроме устройств 1 и 2 источник 3 света, объектив 4, фотоприемную матрицу 5, схемы 6-9 считывания информации, компараторов, логико-арифметической обработки сигналов матрицы и управления и схему 10 ре25 гистрации, при этом фотоприемная матрица 5 соединена со схемой 6 считы1 эания информации и схемой 7 компараторов, а последняя подключена к схеме 8 логико-арифметической обработ30 ки сигналов матрицы. Схема 8 соединена со схемой 9 управления и со схемой 10 регистрации, а схема 9 управления связана с устройством 1 подачи эерновок, устройством 2 поворота, фиксации и отвода зерновок, со схемой 6 считывания информации и со схемой 8 логико-арифметической обработки сигналов фотоприемной матрицы 5.

Прибор работает следующим образом.

Световой поток от источника 3 света воздействует на находящуюся в зафиксированном положении в рабочей зоне оптической схемы прибора зерновку. При этом световой поток воздействует на часть поверхности зерновкн, е проходя через отверстие на плоскости корпуса устройства 2, к которому зерновка притягивается разреженным воздухом. 50

Проникший внутрь зерновки световой поток частично излучается ее поверхностью, воспринимается объективом 4 и направляется на фотоприемную матрицу 5. При этом объектив.4 рас- Ы полагают относительно зерновки таким образом, чтобы его оптическая ось была направлена на нее и располагалась в плоскости, перпендикулярной ее продольной оси. Сформированное объективом 4 изображение одной третьей части поверхности зерновки фиксчруется на плоскости поля фотоприемной матрицы 5 и при этом не должно выходить за пределы этого поля °

При этом площадь иэображения характеризует крупность, площадь ярких участков изображения и их яркостьстекловидность, а относительная площадь наименее ярких участков изображения, которые соответствуют зоне повреждения, характеризует степень поврежденности анализируемой зерновки клопом — черепашкой.

После нажатия кнопки « Пуск в схеме 9 управления вырабатывается команда на устройство 1 подачи зерновок и первая зерновка пробы устремляется под действием силы тяжести в рабочую зону оптической схемы прибора, где фиксируется напротив отверстия на плоскости корпуса источника 3 с помощью разреженного воздуха. Через отверстие в корпусе источника 3 на зерновку воздействует ИК-излучение. Прошедший сквозь зерновку световой поток воспринимается объективом 4 и фокусируется на информационном поле фотоприемной матрицы 5. В результате на информационное поле матрицы проецируется оптическое изображение одной третьей части поверхности зерновки в проходящих ИК-лучах. Через определенное время, необходимое для перемещения эерновки и ее фиКсации, схема 9 управления выдает команду на схему 6 считывания информации. По этой команде схема 6 вырабатывает последовательности импульсов стирания и импульсов считывания, которые поступают на управляющие входы фотоприемной матрицы 5, Вначале действует импульс стирания, а через определенное время, называемое временем накопления, начинают действовать иммульсы считывания.

На каждую строку ячеек информационного поля матрицы приходится один управляющий вход, поэтому число импульсов считывания соответствует числу строк ячеек поля матрицы. В каждый момент времени может действовать один импульс считывания. Во время действия импульсов считывания на каждом выходе матрицы действуют последоt

1249455 вагельности выходных сигналов ячеек соответствующего столбца ее информационного поля и после окончания последнего импульса считывания считываются сигналы со всех ячеек матрицы, Период времени, в течение которого действует последовательность импульсов считывания, выбирается значительно меньшим времени накопления и поэтому для всех ячеек поля матрицы время накопления практически остаетоя неизменным. Амплитуда напряжечия выходного сигнала ячейки матрицы зависит от уровня освещенности на ее информационном входе и от времени накопления.

Выходные сигналы фотоприемной матрицы 5 поступают на информационные входы компараторов в схеме 7, а на установочных входах компараторов дей- >0 ствует постоянный уровень напряжения.

Полярность сигналов на входах схемы

7 выбирается такой, чтобы при превышении амплитуды сигнала на информационном входе уровня напряжения на установочном входе компаратора, на выходе последнего действовал логичес. кий сигнал "О", а в противном случае— логический сигнал "1". В результате считывания информации с матрицы про- 30 исходит формирование контрастного изображения зерновки.

Контрастные иэображения составляются из элементов, которыми являются логические сигналы на выходах компа- З 5 раторов, имеющие значение "1". Различные пороговые уровни яркости Е„„ задаются уровнем напряжения на установочных входах компараторов и временем накопления Т„ . 40

Выходные сигналы схемы 7 поступают на входы схемы 8, где осуществляется вычисление поврежденности, стекловидности и крупности.

Считывание информации с фотоприем-45 ной матрицы 5 для каждого положения зерновки осуществляют несколько раз °

Каждое новое считывание осуществляют при большем времени накопления, чем предыдущее, и имеет свой порядковый номер, После каждого считывания определяют число элементов сформированного контрастного изображения. При этом, если первое контрастное изображение содержит хотя бы один элемент, то на 55 выходе схемы 8 формируется сигнал о неправильном положении зерновки на схему 9 управления. По этому сигналу схема 9 вырабатывает сигнал на устройство 2, и зерновка, занявшая неправильное положение или не зафиксированная (из-за чего световой лоток от источника света попадает непосредственно в объектив, минуя зерновку), отводится из рабочей зоны. Если первое контрастное изображение не содержит ни одного элем:.-.. .. то производится следующее по:;. .;ядку считывание. Если формируемое, дезу. .ьтате второго считывания контрастное изображение не содержит ни одного элемента, то осуществляется третье считывание и т.д. до тех пор, пока формируемое при очередном считывании контрастное иэображение не будет содержать хотя бы один элемент.

В схеме 9 управления осуществляется подсчет числа производимых считываний. В соответствии с числом про-. изведенных считываний схема 9 определяет стекловидность С и задает вре1 мя накопления T„, для формирования контрастного изображения зоны повреждения зерновки. По команде из схемы 9 производится считывание информации с матрицы при времени накопления Т „, После считывания определяется число элементов сформированного контрастного иэображения, Пороговый уровень яркости E... задаваемый временем накопления Т выбирается таким, чтобы можно было отделить по яркости участки оптического изображения зерновки, соответствующие зоне повреждения от остальных участков оптического изображения.

Число элементов этого контрастного изображения N,, пропорционально площади тех участков оптического изображения, яркость которых выше уровня Е„

После формирования контрастного изображения с временем накопления

Т„, по команде из схемы 9 вновь осуществляется считывание сигналов с матрицы 5, но уже при времени накопления Т,„, которое соответствует минимальному порогу яркости Е поР 1

Формируемое в результате контрастное изображение соответствует всему оптическому изображению зерновки и число составляющих его элементов N,, пропорционально площади оптического изображения. В процессе формирования этого контрастного изображения определяется число строк п элементов т1

124945

Составитель A.Ñoðîêèí

Редактор А.Шандор Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Заказ 4230/46 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5. Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная 4 а также число элементов и в той х! строке, где это число максимально.

В схеме 8 осуществляется вычисление относительной площади зоны повреждения П на оптическом изображении

Я1 эерновки путем деления N,, — N, на

I !1!

N,, а затем вычисляется процентное содержание поврежденного эндосперма .

П, в одной третьей части объема

v 1 п зерновки по формуле: П „ = П „ 0

Результаты вычисления по первой проекции зерновки значения П „,, а также

n n „ и С„ запоминаются в цифровом виде в регистрах схемы 8.

После окончания вь|числений П; 15 и П, схема 9 управления вьграбаты- вает сигнал на устройство 2, по которому последнее осуществляет поворот зерновки на 120 относительно ее собственной продольной оси,, 20

Аналогичным образом анапизируется вторая и затем третья поверхность эерновки. Результаты измерений по всем трем опытам усредняются, записываются в регистры схемь! 8 и затем выводятся на печать. .Пример. Для загрузки зерен применена воронка 11, которая переходит в вертикальный канал диаметром 4 5 мм и длиной 25 мм. Канал 30 оканчивается над трубчатым желобом диаметром 4,5 мм и длиной 40 мм. Желоб качается вокруг шарнира, и зерна с него по одному подаются на устройство 2 фиксации. 35

В рабочей зоне электронно-оптической схемы прибора на эерновку воздействует световой поток от двух светодиодов. Прошедшее сквозь зерновку

ИК-излучение фокусируется объекти- 40 вом. Оптическое изображение эерновки проецируется на информационное поле интегральной фотоприемной матрицы 5.

При считывании информации с матрицы устанавливаются следующие зна- 4Б чения времени накопления: первое

5 б считывание Т„, = 30 мкс, второе считывание Т = 70 мкс третье считыН 2

t ванне Т„ = 140 мкс, четвертое считывание Т „ = 210 мкс, пятое считывание Т„, = 350 мкс, шестое считывание

Т„ = 490 мкс, последнее считывание

Т„, = 1000 мкс. Времени накопления

Т„, =- соответствует стекловидность

С = 100X. и Т„„ = 280 мкс, времени накопления T„, соответствует стекловидность С = 80% н Т„„ = 350 мкс, времени накопления Т, соответству" ет стекловидность С = 60% и Т„„

= 420 мкс, времени накопления Т„ соответствует стекловидность С = 40% и Т = 490 мкс и времени накопления нп

Т„, соответствует стекловидность С =

= 20X и Т„„ = 560 мкс.

Перемещение эерновки по плоскости корпуса источника 3 света осуществляется путем толкания ее двумя усиками, расположенными по краям эерновки, Один усик со стороны зародьппа, а другой — со стороны хохолка эерновки.

Усики представляют собой плоские пружины шириной 0,,7-1,0 мм. Усики располагаются на одной линии и между ними имеется промежуток шириной 2-3 мм для воэможности прохождения мимо отражателя на корпусе источника 3. Зерновка при повороте относительно собственной оси переворачивается через толкающие ее усики. Конструктивно усики закрепляются на противоположных сторонах прямоугольной рамки, которая совершает возвратно-поступательные движения на плоскости корпуса источника 3 в направлении, перпендикулярном продольной оси зерновки.

В результате использования предлагаемого прибора абсолютная погрешность ьП измерения поврежденности зерна клопом-черепашкой прибором не превышает +0,2, т.е. на порядок выше, чем у известного прибора.