Устройство для автоматической сортировки плодов и овощей

 

Использование: в сортирующих устройствах, а именно в линиях автоматического контроля при сортировке сельскохозяйственных продуктов. Сущность: устройство для автоматической сортировки плодов и овощей содержит генератор высокочастотных колебаний, рабочую камеру, блок формирования сигнала, отбраковки, соединенный с входом исполнительного механизма, а также дополнительно введена камера сравнения, тактовый генератор и коммутатор, а рабочая камера и камера сравнения выполнены в виде пластинчатых конденсаторов, причем электрические выходы рабочей камеры и камеры сравнения подключены к управляемым входам коммутатора, а управляющий его вход соединен с выходом тактового генератора, выходы коммутатора подключены к генератору высокочастотных колебаний, выход которого подключен к первому входу блока формирования сигнала отбраковки, второй вход блока формирования сигнала отбраковки соединен с выходом тактового генератора, выход исполнительного механизма подключен к рабочей камере. Блок формирования сигнала отбраковки состоит из измерителя частоты, вход которого является первым входом блока формирования сигнала отбраковки, а выход подключен к первому входу распределителя сигналов, второй вход которого является вторым входом блока формирования сигнала отбраковки, первый и второй выходы распределителя сигналов соединены с первым и вторым входами логического узла, выход которого является выходом блока формирования сигнала отбраковки. 1 з.п. ф - лы, 2 ил.

Изобретение относится к сортирующим устройствам и может быть использовано в линиях автоматического контроля при сортировке сельскохозяйственных продуктов.

Известно устройство для сортировки плодов и овощей, включающее конвейер с сортировочными ячейками для плодов и овощей, расположенные в продольные ряды по направлению визуального осмотра; узел обнаружения с выбирающим элементом и датчиками хранения сигналов отбраковки (1).

Недостатком устройства является необходимость визуального осмотра плодов и овощей и необъективность отнесения плода к категории качественных (некачественных).

Известно устройство для сортировки плодов и овощей по качеству (2), содержащее источник оптических колебаний, блок преобразования отраженного излучения, первый и второй исполнительные механизмы первого и второго блоков вычитания, блока сравнения, блока определения степени поражения плода гнилью.

Недостатком данного устройства является то, что из-за сильной зависимости спектральных характеристик отражения сортируемых плодов и овощей от состояния их поверхностей, сорта данного плода, достоверность и точность сортирования недостаточны. Данное устройство мало чувствительно к внутренним повреждениям плодов.

К предлагаемому изобретению наиболее близким по своей технической сути и достигаемому результату является устройство для сортировки картофеля (3), содержащее источники постоянного и переменного токов, камеру для размещения плодов, электроды в виде щупов или параллельных проводников, измерительный прибор для определения электрических характеристик плодов и формирования сигнала отбраковки, причем источники постоянного и переменного токов подключены к электродам, контактирующим с сортируемыми плодами, которые соединены с входом измерительного прибора, выход которого подключен к исполнительному механизму.

Недостатками данного устройства также являются сильная зависимость измеряемых электрических характеристик плода от состояния его поверхности (наличие земляной корки, степень ее увлажненности и т.д.)и недостаточно высокая чувствительность к внутренним повреждениям плода. Кроме того, электрические сигналы, определяющие критерии сопротивления, в значительной мере зависят от внешних условий, в которых работает устройство: колебаний температуры, влажности и т.п.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности сортирования.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор высокочастотных колебаний, рабочую камеру, блок формирования сигнала отбраковки, исполнительный механизм, причем выход блока формирования соединен с входом исполнительного механизма, дополнительно введены камера сравнения, тактовый генератор и коммутатор, причем рабочая камера и камера сравнения выполнены в виде пластинчатых конденсаторов, электрические выходы рабочей камеры и камеры сравнения подключены к управляемым входам коммутатора, а управляющий вход его соединен с выходом тактового генератора, выходы коммутатора подключены к генератору высокочастотных колебаний, выход которого подключен к первому входу блока формирования сигнала отбраковки, второй вход блока формирования сигнала отбраковки соединен с выходом тактового генератора, выход исполнительного механизма подключен к рабочей камере.

Блок формирования сигнала отбраковки состоит из измерителя частоты, вход которого является первым входом блока формирования сигнала отбраковки, а выход подключен к первому входу распределителя сигналов, второй вход которого является вторым входом блока формирования сигнала отбраковки, первый и второй выходы распределителя сигналов соединены с первым и вторым входами логического узла, выход которого является выходом блока формирования сигнала отбраковки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: дополнительной камеры сравнения, тактового генератора и коммутатора (причем камеры - рабочая и сравнения - выполнены в виде пластинчатых конденсаторов) и их новыми связями с остальными боками структурной схемы.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом устройстве для сортировки плодов и овощей, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграммы изменения напряжения.

Устройство содержит генератор 1 высокочастотных колебаний, рабочую камеру 2, блок 3 формирования сигналов отбраковки, исполнительный механизм 4, камеру сравнения 5, тактовый генератор 6, коммутатор 7. Блок 3 формирования сигнала отбраковки содержит измеритель частоты 8, распределитель сигналов 9, логический узел 10, эталонный плод 11, исследуемый плод 12.

Выход блока 3 формирования сигнала отбраковки соединен с входом исполнительного механизма 4, электрические выходы рабочей камеры 2 и камеры сравнения 5 подключены к управляемым входам коммутатора 7, а его управляющий вход соединен с выходом тактового генератора 6, выходы коммутатора 7 подключены к генератору 1 высокочастотных колебаний, выход которого подключен к первому входу блока 3 формирования сигнала отбраковки, второй вход блока 3 формирования сигнала отбраковки соединен с выходом тактового генератора 6, выход исполнительного механизма 4 подключен к рабочей камере 2. Первый вход блока 3 формирования сигнала отбраковки является входом измерителя частоты 8, а выход измерителя частоты 8 подключен к первому входу распределителя сигналов 9, второй вход которого является вторым входом блоком 3 формирования сигнала отбраковки, первый и второй выходы распределителя сигналов 9 соединены с первым и вторым входами логического узла 10, выход которого является выходом блока 3 формирователя сигнала отбраковки.

На фиг. 2 изображены ось времени 13, ось напряжений 14, 15 - диаграмма напряжений на управляющем входе распределителя сигналов 9 (выходе тактового генератора 6), 16 - диаграмма напряжений на выходе измерителя частоты 8, 17 - диаграмма напряжений на выходе измерителя частоты 8,18- диаграмма напряжений на первом выходе распределителя сигналов 9, 19 - диаграмма напряжений на втором выходе распределителя сигналов 9, 20 - диаграмма напряжений на выходе блока 3 формирования сигнала отбраковки (логического узла 10), 21 - участки диаграмм при доброкачественном плоде, 22 - участки диаграмм при поврежденном плоде.

Устройство работает следующим образом: в камеру сравнения 5, представляющего собой пластинчатый конденсатор, помещается доброкачественный эталонный плод 11, отвечающий требованиям стандарта, в рабочую камеру 2, идентичную камере сравнения по электрическим параметрам, подаются исследуемые плоды, подлежащие сортировке.

С помощью коммутатора 7, управляемого тактовым генератором 6, камера сравнения 5 и рабочая камера 2 (обкладки конденсаторов) поочередно с частотой 5-10 Гц подключаются к генератору 1 высокочастотных колебаний и выполняют функции конденсаторов колебательного контура генератора 1 высокочастотных колебаний, представляющего собой автогенератор с колебательным LC-контуром. Емкость конденсатора колебательного контура генератора 1 определяет частоту генерируемых им колебаний.

В свою очередь, емкость конденсаторов камеры сравнения 5 и рабочей камеры 2 зависят от электрических свойств помещаемых внутрь плодов. Известно, что поврежденные или пораженные гнилью плоды обладают меньшей диэлектрической проницаемостью, чем доброкачественные плоды. Поэтому, если в рабочей камере 2 находится недоброкачественный плод, то частота генерации генератора 1 высокочастотных колебаний при подключении рабочей камеры 2 будет выше, чем при подключении камеры сравнения 5 с доброкачественным плодом. На выходе блока 3 формирователя сигнала отбраковки возникает в этом случае сигнал, управляющий исполнительным механизмом 4, удаляющим недоброкачественный плод из рабочей камеры 2. Сигнал отбраковки формируется следующим образом: высокочастотный модулированный по частоте сигнал с выхода генератора 1подается на вход измерителя частоты 8, вход которого является первым входом блока 3 формирования сигнала отбраковки. На выходе измерителя частоты 8 возникает сигнал прямоугольной формы.

При положительном напряжении на выходе тактового генератора 6 ( диаграмма 15) к генератору 1 подключается камера сравнения 5 с эталонным плодом 11, а при отрицательном - рабочая камера 2 с исследуемым плодом 12. Если в камере 2 находится доброкачественный плод, то частота колебаний, генерируемых генератором 1, практически не меняется при подключении камеры сравнения 5 и рабочей камеры 2. На выходе измерителя частоты 8 в этом случае вырабатывается постоянное напряжение и на выходах распределителя сигналов 9 образуются равные по величине постоянные напряжения, а на выходе блока 3 формирователя сигналов отбраковки (логического узла 10) отсутствует сигнал отбраковки. Этому случаю соответствуют участки 21 диаграмм.

Если в камере 2 находится недоброкачественный плод, то частота колебаний, генерируемых генератором 1 при подключении камеры 2, будет выше, чем при подключении к нему камеры сравнения 5 с эталонным плодом, так как емкость, вносимая в колебательный контур недоброкачественного плода, меньше, вследствие меньшей его диэлектрической проницаемости. Напряжение на выходе измерителя частоты 8 приобретает в этом случае импульсный характер (участок 22 диаграммы 17). На первом выходе распределителя сигналов 9 формируется напряжение, пропорциональное частоте генерации при подключении к генератору 1 камеры сравнения (диаграмма 18), а на втором выходе - пропорциональное частоте генерации при подключении рабочей камеры (участок 22 диаграммы 19), существенно превышающее напряжение на первом выходе. На выходе логического узла 10 (выходе блока 3 формирования сигналов отбраковки) в этом случае формируется постоянное напряжение, являющееся сигналом отбраковки, (участок 22 диаграммы 20) управляющее исполнительным механизмом 4. Сигнал отбраковки исчезает после удаления из рабочей камеры недоброкачественного плода и помещения в нее доброкачественного плода (участок 21 диаграмм).

Частота колебаний генератора 1 высокочастотных колебаний при свободных камерах 2 и 5 выбирается в пределах 10 - 100 МГц.

Для повышения производительности устройство может быть снабжено несколькими рабочими камерами и исполнительными механизмами.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность и достоверность сортировки, так как точность сортировки мало зависит от состояния поверхности плодов и их сорта и позволяет выявить внутренние повреждения тканей плода. Кроме этого, точность сортировки практически не зависит от изменения температуры и влажности окружающей среды, так как сигналы от эталонного и исследуемого плодов проходят по одному и тому же измерительному тракту и изменение его параметров не влияет на условия формирования сигнала отбраковки.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СОРТИРОВКИ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ, содержащее генератор высокочастотных колебаний, рабочую камеру и блок формирования сигнала отбраковки, соединенный с входом исполнительного механизма, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности сортировки, оно снабжено камерой сравнения, тактовым генератором и коммутатором, при этом рабочая камера и камера сравнения выполнены в виде пластинчатых конденсаторов и электрические выходы этих камер соединены с управляемым входом коммутатора, управляющий его вход связан с выходом тактового генератора, выходы коммутатора подключены к генератору высокочастотных колебаний, причем два входа блока формирования сигнала отбраковки подключены соответственно к выходу генератора высокочастотных колебаний и тактовому генератору, а исполнительный механизм связан с рабочей камерой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок формирования сигнала отбраковки состоит из последовательно соединенных измерителя частоты, распределителя сигналов и логического узла, выход которого является выходом блока формирования сигнала отбраковки, при этом вход измерителя частоты является первым входом блока формирования сигнала отбраковки, а вторым входом последнего является второй вход распределителя сигналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2