Устройство для измерения параметров качества продуктов и способ измерения параметров качества продуктов
Изобретение относится к устройству для измерения продуктов, таких как овощи и фрукты, к системе сортировки, снабженной этим устройством, и соответствующему способу. Устройство для измерения параметров качества продуктов, таких как фрукты, содержащее раму, снабженную несколькими подвижными опорами для размещения на них или между ними продуктов и перемещения этих продуктов в направлении транспортирования, и датчик, выполненный с возможностью измерения или серии измерений параметров качества продуктов, расположенных на подвижных опорах или между ними, при этом по меньшей мере части датчика выполнены так, что позволяют датчику выполнять измерения на расстоянии над продуктом по линии измерения, расположенной под углом от 20 до 70° относительно направления транспортирования. Техническим результатом является повышение точности измерения продукта в отношении одного или нескольких его параметров с относительно высокой скоростью. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к измерительному устройству, в частности к измерительному устройству, предназначенному для сортировки продуктов, таких как овощи и фрукты.
Известны устройства для сортировки, например, овощей и фруктов. Продукты в этих устройствах измеряются, а затем классифицируются по размерам. При этом измерения проводятся на отдельных продуктах. Затем классифицированные продукты транспортируются в сортировочное выходное отверстие сортировочного устройства, и там соединяются с другими продуктами того же класса для хранения и/или дальнейшей обработки.
В документе NL 1019600 описано устройство для классификации продуктов, в котором продукт облучается излучающим средством, а полученное в результате этого процесса излучение принимаются приёмниками. Параметр продукта измеряется на основе этого полученного излучения. Затем продукт может быть сгруппирован в определённый класс и, таким образом, отсортирован на основе этого измерения. В варианте выполнения, описанном в документе NL 1019600, приёмники излучения установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения для их совместного перемещения с держателем продукта. Это увеличивает доступное время измерения.
Проблема традиционных устройств измерения для классификации продуктов заключается в том, что размеры измеряемых продуктов варьируются в широких пределах. Таким образом, на практике сложно выполнять измерение хорошего качества для продуктов, имеющих большие различия. Это возникает, например, в случае с грушами, которые обычно имеют явно некруглую форму. Таким образом, ориентация продукта во время измерения оказывает большое влияние на окончательно полученный результат измерения и связанную с ним классификацию и сортировку. В результате для некруглых и других подобных продуктов не всегда получается хорошо измерить желаемый параметр этого продукта.
Задачей изобретения является создание измерительного устройства, которое устраняет или уменьшает вышеуказанную проблему.
Поставленная задача решается измерительным устройством по п. 1 формулы изобретения, приспособленным для измерения продуктов, таких как овощи и фрукты.
При выполнении измерительного устройства с несколькими подвижными опорами, на которых или между которыми перемещаются продукты, эти продукты могут перемещаться в направлении транспортирования относительно простым способом. Во время транспортировки в измерительном устройстве продукты измеряются с использованием датчика. В этом предпочтительном варианте выполнения датчик снабжён излучателем сигнала, который, например, располагается в фиксированном положении с верхней стороны подвижных опор для фруктов, и одним или несколькими приёмниками сигналов, которые располагаются с нижней стороны подвижных опор для фруктов. Излучатель особенно хорошо подходит для инфракрасного излучения, видимого света, ультрафиолетового излучения и/или рентгеновского излучения. Понятно, что используемое излучение зависит, среди прочих факторов, от типа продукта и желаемых параметров подлежащего измерению продукта. Понятно, что в соответствии с изобретением возможна также другая конфигурация излучателей и приёмников, например, расположение излучателя с нижней стороны подвижных опор, а приёмников – с верхней стороны.
Согласно изобретению, датчик приспособлен для выполнения измерения вдоль линии измерения. В частности, это позволяет выполнять измерения при прохождении расстояния вдоль продукта. Для сравнения, в традиционных системах обычно достаточно одного измерения в определённом местоположении. Тем самым повышается надёжность и точность измерительного устройства.
Согласно изобретению, линия измерения может быть ориентирована по существу параллельно направлению транспортирования, в результате чего может быть выполнено измерение на расстоянии вдоль продукта. Продукт в зависимости от его формы имеет длину, ширину и высоту, или длину и диаметр. Расположение линии измерения под углом к направлению транспортирования позволяет выполнять измерение по меньшей мере на участке длины продукта и на участке оставшихся размеров продукта. Это позволяет получать лучшую индикацию качества продукта, в частности измеренного параметра продукта, поскольку на расстоянии вдоль продукта могут быть выполнены одно или несколько измерений.
Излучатель может быть единственным. Также можно быть несколько излучателей, предпочтительно расположенных к направлению транспортирования под углом, аналогичным углу, под которым проходит вырез в защите.
Предпочтительно, имеется по меньшей мере один приёмник датчика, но предпочтительнее - множество приёмников, которые преимущественно расположены вдоль линии измерения под углом к направлению транспортирования по существу параллельно вырезу в защите.
Один излучатель может испускать множество частот или длин волн, например, посредством испускания одного сигнала и/или множества сигналов с определённой частотой или определенным частотным спектром последовательно во времени. Один или несколько приёмников настроены на один или несколько излучателей. Сигнал с частотным спектром может генерироваться дополнительно или в качестве альтернативы.
Параметры продукта, например, относятся полностью или частично к внутренним параметрам продукта, таким как внутреннее потемнение, стеклообразность, водослойность, содержание сахара/сухих веществ по ареометру Брикса, кислотность, типы потемнения/гниения (гниение, гниение ядра, грибки, карманное потемнение, изменение цвета под воздействием азота), сочность, внутренний цвет, например, в томатах, содержание ликопина, например, в томатах, содержание витаминов, плотность, спелость, крахмал, количество семядолей, например, в фасоли или луке, толщина стенки, например, в сладком перце, наличие семян, например, в мандаринах, горькая ямчатость, внутренняя окраска, например, в манго, наличие полостей, наличие расщеплённых косточек, например, в косточковых фруктах. Очевидно, что также возможно измерять и другие параметры продукта.
Согласно изобретению, угол между направлением длины выреза и направлением транспортирования составляет от 5 до 90°, предпочтительно от 20 до 70°, предпочтительнее - от 30 до 60°, а наиболее предпочтительно - от 40 до 50°. Обнаружено, что при угле от 5 до 90°, предпочтительно от 30 до 60°, на практике может быть реализовано достаточно надежное и стабильное измерение, при котором параметр продукта может быть измерен на определённом расстоянии вдоль продукта.
Измерение под углом к направлению транспортирования на определённом расстоянии вдоль продукта дополнительно обеспечивает определенную независимость от фактической ориентации продукта на измерительном устройстве. Таким образом, получается гибкое и надёжное измерительное устройство, посредством которого на практике возможно выполнять достаточно точные измерения продукта в отношении одного или нескольких его параметров с относительно высокой скоростью.
Предпочтительно измерительное устройство дополнительно содержит защиту, расположенную между подвижными опорами и по меньшей мере частями датчика, причём эта защита имеет продолговатый вырез для прохождения измерительного сигнала, по существу параллельный линии измерения.
Защита расположена между подвижными опорами и по меньшей мере частями датчика, например, между подвижными опорами и одним или несколькими приёмниками датчика, чтобы получить точное измерение. В защита выполнены вырезы. Размеры выреза, в частности по ширине, такие, что испускаемый излучателем сигнал после прохождения через продукт проходит на один или несколько приёмников, тогда как вредное влияние окружающей области исключаются настолько, насколько это возможно. Ширина выреза ограничивается, например, размерами 1-5 см, чтобы противодействовать вредным воздействиям, а его длина зависит, помимо прочего, от размеров измерительного устройства и размеров транспортируемых продуктов.
Расположение выреза под углом к направлению транспортирования особенно предпочтительно для некруглых продуктов, например, груш, которые обычно имеют относительно большой выпуклый конец. Очевидно, что измеряемый сигнал, полученный посредством одного или нескольких приёмников, зависит, среди прочих факторов, от места измерения на продукте.
В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения измерительное устройство дополнительно содержит средство перемещения датчика или его частей.
Расположение датчика или по меньшей мере его частей на средстве перемещения позволяет ему или им перемещаться. Предпочтительно это перемещение координируется с перемещением продукта вдоль измерительного устройства. В этом предпочтительном варианте осуществления изобретения один или несколько приёмников выполнены с возможностью перемещения с использованием средства перемещения. Это средство перемещения позволяет перемещать приёмники, предпочтительно с нижней стороны выреза в защите, в результате чего продукт, который перемещается на измерительном устройстве в направлении транспортировки, в определённом смысле может отслеживаться во время этого перемещения. Это позволяет более эффективно использовать время для измерения и/или повышает скорость транспортирования продуктов, что увеличивает пропускную способность всей системы.
Поскольку вырез выполнен под углом к направлению транспортирования, то вместо измерения в одной точке возможно измерение на расстоянии вдоль продукта во время перемещения. Измерение на части продукта или вдоль части продукта, которое предпочтительно проходит частично в продольном направлении продукта и частично в другом направлении, в частности, выполняется во время перемещения. Таким образом, получается надежное и стабильное измерение соответствующей характеристики продукта.
Средство перемещения предпочтительно содержит привод, соединенный с рычагом, на котором расположен датчик или его части. В предпочтительном варианте осуществления изобретения один или несколько приёмников датчика расположены на рычаге, который перемещается приводом, предпочтительно так, чтобы перемещение приемника было скоординировано с перемещением продукта. Перемещение датчика или его частей согласуется с вырезом, который выполнен в защите. Перемещение датчика в этом случае происходит по существу параллельно продольному направлению выреза.
Предпочтительно защита выполнена в виде защитной плиты. Привод средства перемещения предпочтительно содержит двигатель, который обеспечивает перемещение рычага с датчиком или его частями по линии измерения. В предпочтительном варианте выполнения в этом случае используется датчик положения. После измерения продукта рычаг временно перемещается обратно в желаемое исходное положение для измерения последующего продукта.
В этом предпочтительном варианте осуществления изобретения рычаг средства перемещения приспособлен для поворота вокруг оси. При этом привод обеспечивает поворот рычага или рычагов вокруг этой оси, поэтому датчик или его части также совершают вращательное перемещение. Ось вращения предпочтительно расположена по существу в поперечном направлении относительно продольного направления выреза, в результате чего перемещение датчика или, в частности, его приёмников по существу происходит параллельно вырезу в защите. После того, как требуемые измерения были выполнены, привод поворачивает датчик или его части, таким образом, чтобы он вернулся в исходное положение, в результате чего он возвращается в требуемое время в желаемое положение, чтобы иметь возможность измерять последующий продукт. Как указано выше, в возможном варианте осуществления изобретения используется датчик положения, который, например, присоединен к валу средства перемещения.
Привод предпочтительно снабжен компенсатором для компенсации перемещения рычага, в частности, его вращательного перемещения, в результате чего во время измерения может быть реализовано по существу линейное перемещение датчика или его частей параллельно продольному направлению выреза. Линейное перемещение датчика в этом случае предпочтительно выполняется синхронно с транспортировочной системой. Очевидно, что из-за вращательного перемещения вокруг оси скорость перемещения датчика, или его частей, в направлении, параллельном продольному направлению выреза, изменяется и зависит от положений оси вращения и вышеупомянутого выреза. Посредством компенсации перемещения с помощью компенсатора скорость вращения регулируется так, чтобы скорость датчика или его частей была по существу постоянной, если смотреть в продольном направлении выреза, в результате чего рычаг (т.е. маятниковый рычаг) перемещается по существу синхронно с подвижными опорами для фруктов и/или с промежуточными пространствами между этими опорами. Это обеспечивает надежное измерение. Компенсатор может быть выполнен разными способами, например, механически, а также в виде программного обеспечения. Например, может быть предусмотрен программный компенсатор, который управляет приводом, в частности, на основе положения подвижных опор для фруктов, которое в предпочтительном варианте определяется датчиком положения на валу средства перемещения.
Предпочтительно измерительное устройство дополнительно содержит контроллер, который функционально связан с датчиком и выполнен с возможностью управления измерением на основе обнаружения продукта, например, посредством средства перемещения и его передатчика. При наличии контроллера измерение может быть адаптировано к фактическому присутствию продукта для измерения, и/или правильному положению продукта, и/или подвижным опорам для фруктов. Для этой цели, например, может иметься устройство обнаружения продукта, который генерирует сигнал, как только обнаружено наличие продукта, и должно быть начато измерение. Затем контроллер отправляет сигнал активации или управляющий сигнал, например, на привод измерительного устройства и/или датчика. В качестве возможного варианта выполнения контроллер управляет датчиком, а измерительное устройство по существу всегда согласованно перемещается вместе с транспортированием фруктов. Также возможно, чтобы датчик постоянно измерял и определял наличие или отсутствие продукта по данным измерений. В качестве возможного варианта выполнения контроллер также может быть снабжен указанным выше компенсатором.
Датчик предпочтительно способен принимать и предпочтительно обрабатывать сигналы с различными длинами волн или частотами, предпочтительно, электромагнитного излучения, которое испускается излучателем датчика. Также можно использовать измеритель физической твёрдости, лазер, датчик метана, спектрометр, устройство обнаружения рентгеновского излучения, светочувствительный элемент и подобное оборудование в дополнение, или в качестве альтернативы, например, ультразвуковому датчику. Это позволяет измерять различные параметры продукта.
Подвижные опоры для фруктов предпочтительно выполнены в виде вогнутых катков. Обнаружено, что такие вогнутые катки особенно подходят для транспортирования продуктов неправильной формы, таких как груши. В противном случае также возможно применять измерительное устройство в комбинации с другими вариантами выполнения подвижных опор для фруктов, например, щеточными валиками, чашками, держателями или зажимными системами.
Изобретение также относится к сортировочной системе, снабженной описанным выше измерительным устройством.
Такая сортировочная система обеспечивает те же эффекты и преимущества, что и описанные выше для измерительного устройства. В дополнение к измерительному устройству, сортировочная система предпочтительно содержит разделитель и сортировочное устройство с сортировочными выходами. Таким образом, получается полная технологическая линия, посредством которой продукты могут поставляться навалом, а после разделения, измерения и классификации могут быть отсортированы для дальнейшей обработки, включая хранение. Используя надежное и относительно быстрое измерение посредством измерительного устройства согласно изобретению, можно достичь высокой производительности для такой технологической линии.
Изобретение также дополнительно относится к способу измерения продуктов, таких как овощи и фрукты, содержащему этапы, на которых обеспечивают наличие описанного выше измерительного устройства и/или описанной системы сортировки; размещают некоторое количество продуктов на подвижных опорах или между ними; активируют датчик; и измеряют продукт по линии измерения, расположенной под углом к направлению транспортирования.
Эффекты и преимущества способа аналогичны тем, что описаны для измерительного устройства и/или системы сортировки.
Предпочтительно способ дополнительно включает в себя этап перемещения датчика или его частей под углом к направлению транспортирования.
Преимущества и особенности изобретения станут более понятны из дальнейшего описания предпочтительных вариантов его осуществления со ссылками на чертежи.
На фиг. 1-3 показано измерительное устройство согласно изобретению в различных видах;
на фиг. 4 - измерительное устройство по фиг. 1-3, вид сверху;
на фиг. 5 - измерительное устройство по фиг. 4, вид сбоку;
на фиг. 6 - дополнительный вид измерительного устройства согласно изобретению.
Измерительное устройство 2 (фиг. 1-6) содержит транспортировочную систему 4 с вогнутыми катками 6.
В показанном варианте выполнения ось 24 поворота расположена на расстоянии около 50 см от нижней части вогнутых катков 6. Кроме того, измерительное устройство 2 имеет раму 3, содержащую транспортировочную систему 4. В показанном варианте выполнения транспортировочная система 4 имеет первую направляющую 8 и вторую направляющую 10. Продукты P, перемещаемые посредством вогнутых катков 6, могут перемещаться в направлении A транспортирования. В показанном варианте осуществления изобретения продукты P представляют собой груши. Измерения отдельных продуктов P выполняются посредством датчика или сенсорной системы 12. Сенсорная система 12 содержит излучатель или источник 14 сигнала, расположенный с верхней стороны измерительного устройства 2 и выполненный с возможностью посылки сигнала 16. С нижней стороны катков 6 находится ряд приёмников 18, установленных на рычаге 20 и выполненных с возможностью приёма информационного луча 18b, как схематично показано на фигурах.
В показанном варианте осуществления изобретения рычаг 20 может перемещаться посредством соединительного рычага 22 вокруг оси 24 поворота посредством привода 26. Для измерительного кабеля имеется гибкий шланг 23. Ось 24 поворота расположена примерно в 50 см от нижней стороны вогнутых катков 6. Приводной вал 28 привода 26 посредством эксцентрика 30 может перемещать приводной шток 32, вызывая перемещение рычага 20.
В защитной плите 34 выполнены два выреза 36, соответствующие направляющим 8 и 10. С каждой стороны вырезов 36 для дополнительной защиты от разрушающих воздействий выполнены боковые экраны 38.
Вырез 36 проходит в продольном направлении B. Продольное направление B и направление A транспортирования образуют угол α. В показанном варианте осуществления изобретения этот угол α составляет около 45°. Очевидно, что также возможны и другие углы, в частности, в диапазоне от 30 до 60°.
Несмотря на то, что в показанном варианте осуществления изобретения рычаг 20 может перемещаться вокруг оси 24 поворота, возможны также и альтернативные варианты выполнения. Например, рычаг 20 может перемещаться линейно. Также можно позиционировать рычаг 20 относительно выреза 36 и использовать неподвижный приёмник 18 или ряд приёмников 18.
Система 40 управления (фиг. 3) содержит контроллер 42, который дополнительно принимает сигнал 46 обнаружения от устройства 44 обнаружения продукта. Затем контроллер 42 отправляет сигнал 48 активации на привод 26, чтобы начать измерение продукта. Измерительный сигнал 50, полученный от приёмников 18, затем обрабатывается контроллером 42. Затем контроллер 42 предпочтительно предоставляет количественное значение измеренного параметра качества или качественных параметров продукта P. Затем эти количественные значения предпочтительно используются в классификации продуктов Р для сортировки. В показанном варианте осуществления изобретения контроллер 42 также управляет излучателем 14, используя управляющий сигнал 52. Очевидно, что система 40 управления может иметь центральный контроллер 42 и/или несколько локальных контроллеров.
В показанном варианте осуществления изобретения контроллер 42 снабжен компенсатором 54, посредством которого управляющий сигнал 48 регулируется на основе информации 58 от датчика 56 положения. Привод 26 получает информацию о положении транспортного блока посредством управляющего сигнала 48. Привод 26 следует в соответствии с этим сигналом в заданное положение, в результате чего во время перемещения приёмник 18 следует за плодами в транспортировочной системе практически линейно по всей линии измерения, после чего становится возможным ускоренное возвратное перемещение, в результате чего датчик способен следовать за следующим фруктом. Предпочтительно, привод 26 содержит для этой цели серводвигатель со своей собственной схемой управления, при этом он снабжен собственным датчиком положения на приводном валу 28. Тем самым можно обеспечить практически линейное перемещение рычага 20 параллельно вырезу 36.
Для измерения продукта P, в частности его конкретного параметра качества, в показанном варианте осуществления изобретения продукт обнаруживают посредством устройства 44 обнаружения, и сигнал 46 обнаружения направляется на контроллер 42. Если продукт P должен быть измерен, на привод 26 будет отправлен сигнал 48 активации, а к одному или нескольким излучателям 14 сенсорной системы 12 будет отправлен управляющий сигнал 52. В предпочтительном варианте осуществления изобретения запущенный привод 26 перемещает один или несколько приёмников 18 на рычаге 20 посредством его поворота вокруг оси 24 в координации с перемещением продукта P. Сигнал, который первоначально посылался одним или несколькими излучателями 14 и проходил через продукт P, затем принимается через вырез 36 в защитной плите 34 приёмником (приёмниками) 18. Сигнал 50 от приёмника (приемников) 18 подаётся обратно на контроллер 42, который затем выполняет дополнительную обработку этого измерительного сигнала. В показанном варианте осуществления изобретения измерительный сигнал 50 предпочтительно преобразуется в количественную индикацию соответствующего параметра или параметров качества продукта P. Затем эта информация используется для дальнейшей сортировки продуктов P.
В показанном варианте осуществления изобретения перемещающийся приёмник 18 показан в варианте с двумя направляющими. Очевидно, что также возможны варианты выполнения с другим числом направляющих, например, одной, тремя или четырьмя. Кроме того, возможен вариант выполнения с продолговатым приёмником 18, а - с рядом неподвижных, фиксированных приёмников 18. Это позволяет упростить выполнение устройства с точки зрения координации относительного перемещения.
Ряд дополнительных аспектов измерительного устройства 2 описан в документе NL 1019600, включая применение несущих элементов для фруктов в форме захватов или чашек, применение системы линз и/или зеркал.
Изобретение не ограничивается описанными выше предпочтительными вариантами его осуществления, и объем охраны определяется формулой изобретения, в рамках которой возможны различные модификации.
1. Устройство для измерения параметров качества продуктов, таких как фрукты, содержащее раму, снабженную несколькими подвижными опорами для размещения на них или между ними продуктов и перемещения этих продуктов в направлении транспортирования, и датчик, выполненный с возможностью измерения или серии измерений параметров качества продуктов, расположенных на подвижных опорах или между ними, при этом по меньшей мере части датчика выполнены так, что позволяют датчику выполнять измерения на расстоянии над продуктом по линии измерения, расположенной под углом от 20 до 70° относительно направления транспортирования.
2. Устройство по п. 1, в котором указанный угол относительно направления транспортирования составляет от 30 до 60°, а предпочтительнее от 40 до 50°.
3. Устройство по любому из пп. 1 или 2, дополнительно содержащее защиту, расположенную между подвижными опорами и по меньшей мере частями датчика, при этом защита имеет продолговатый вырез, расположенный по существу параллельно линии измерения и обеспечивающий прохождение измерительного сигнала.
4. Устройство по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащее средство перемещения датчика или его частей.
5. Устройство по п. 4, в котором средство перемещения включает в себя привод с рычагом, на котором расположен датчик или его части.
6. Устройство по п. 5, в котором рычаг выполнен с возможностью поворота вокруг оси.
7. Устройство по любому из пп. 5 или 6, в котором привод снабжен компенсатором, выполненным с возможностью компенсации перемещения рычага для линейного перемещения датчика, работающего по существу синхронно с транспортировочной системой, во время выполнения измерения.
8. Устройство по любому из пп. 1-7, дополнительно содержащее контроллер, функционально соединенный с датчиком и приспособленный для управления измерением на основе обнаружения продукта.
9. Устройство по любому из пп. 1-8, в котором датчик расположен с нижней стороны подвижных опор, на которых или между которыми перемещаются продукты.
10. Устройство по любому из пп. 1-9, в котором датчик содержит один или несколько приёмников сигналов, а измерительное устройство дополнительно имеет один или несколько излучателей сигналов.
11. Устройство по любому из пп. 1-10, в котором датчик выполнен с возможностью последовательной обработки сигналов с разными частотами или частотными спектрами.
12. Устройство по любому из пп. 1-11, в котором датчик содержит один или несколько измерителей физической твёрдости, лазер, датчик метана, ультразвуковой датчик, спектрометр, детектор рентгеновского излучения, светочувствительный элемент.
13. Устройство по любому из пп. 1-12, в котором подвижные опоры являются вогнутыми катками.
14. Система сортировки для сортировки продуктов, содержащая измерительное устройство по любому из пп. 1-13.
15. Способ измерения параметров качества продуктов, таких как фрукты, содержащий этапы, на которых
обеспечивают наличие измерительного устройства по любому из пп. 1-13 или системы сортировки по п. 14;
размещают некоторое количество продуктов на подвижных опорах или между ними;
активируют датчик; и
измеряют параметры качества продукта по линии измерения, расположенной под углом к направлению транспортирования.
16. Способ по п. 15, дополнительно содержащий этап перемещения датчика или его частей под углом к направлению транспортирования.
