СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЯИЦ
METHOD AND APPARATUS FOR CHECKING EGGS

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для проверки яиц. В частности, настоящее изобретение относится к способу и устройству для определения характеристик скорлупы яиц.
Способ и устройство для определения характеристик яиц в основном известны. В последующем описании будут подробно описаны наиболее часто встречающиеся примеры.
В патенте EP 738888, который полностью включен по ссылке в настоящее описание, описано обнаруживающее устройство для обнаружения трещин в яичной скорлупе. При использовании данного обнаруживающего устройства измеряется звуковой сигнал, создаваемый небольшим шариком, осуществляющим короткие ударные воздействия на поверхность яйца с последующими отскоками. Более конкретно, кривая колебания интенсивности звука во времени, полученная на основании ударных воздействий шарика с последующими отскоками, обеспечивает информацию о том, поврежден этот участок поверхности или нет. Путем определения данной информации несколько раз для одного и того же яйца автоматически отображается состояние оболочки яйца, то есть наличие и отсутствие трещин или разломов на яичной скорлупе, посредством чего создается значение для этого состояния. Такое значение используется в качестве критерия при сортировке яиц.
В патенте NL 1018940 описаны способ и устройство, где вибрационные свойства яиц, рассмотренные, среди прочего, в комбинации с определением массы, позволяют определить качественные параметры яиц. Здесь, в частности, описано использование анализа таких вибраций, раскрытого в патенте US 5969325 и в работе «Оценка некоторых параметров качества яиц на основании анализа вибрации» (Assessment of some physical quality parameters of eggs based on vibration analysis) Peter Coucke, диссертация Leuven, Март, 1998.
В прошлом, как описано Coucke, производился поиск надежного критерия для определения качества яиц. Например, на упаковочных станциях для яиц, в частности, жесткость оболочки считается параметром качества. С целью определения параметра качества, для каждой партии яиц, случайным образом, с помощью контактного поля испытательных линий, под полустатическим сжатием, определяют жесткость оболочки или постоянную упругость яичной скорлупы для нескольких яиц. В данном контексте, также следует упомянуть прочность яичной скорлупы. Такое выборочное испытание следует протоколу, предписывающему, как такое яйцо должно быть расположено, как его сжимать и как измерить сжатие. Более подробно данный способ описан M.M. Bain в работе «Последние исследования в области оценки качества яичной скорлупы и их будущее применение» (Recent advances in the assessment of eggshell quality and their future application), XXII Всемирный конгресс по птицеводству, Стамбул, 8-13 июня 2004 г. Вышеуказанный способ может быть осуществлен в виде разрушающего контроля, а также неразрушающего контроля. Для специалиста очевидно, что такой способ не подходит для широкомасштабного применения при промышленной сортировки, где в час должно быть проверено, например, 180000 яиц.
Для того чтобы обеспечить жесткость оболочки (и/или прочность яичной скорлупы), а также во время переработки и в процессе сортировки, которые включают вышеуказанное количество яиц, настоящее изобретение раскрывает способ, согласно которому:
- располагают яйца, которые должны быть проверены,
- деформируют часть такого яйца с помощью деформирующего устройства по меньшей мере один раз,
- по меньшей мере определяют время деформирующего контакта и
- определяют жесткость оболочки и/или прочность скорлупы такого яйца, в частности, используя определенное для этого яйца время деформирующего контакта. Преимущественным образом, при использовании существующего оборудования может быть быстро и эффективно определен важный параметр качества для больших партий яиц.
В частности, оказалось, что время деформирующего контакта обратно пропорционально жесткости оболочки (и прочности яичной скорлупы). Чем короче время деформирующего контакта, тем лучше (выше) жесткость оболочки и выше прочность яичной скорлупы. Таким образом, посредством определения времени деформирующего контакта сравнительно просто может быть выполнена оценка прочности яичной скорлупы (и жесткости оболочки).
Вышеуказанное время деформирующего контакта, также называют длительностью удара, т.е. временем, в течение которого два соударяющихся элемента (т.е. яйцо и деформирующее устройство) находятся в непосредственном механическом контакте (соприкасаются друг с другом).
Согласно данному способу, за сравнительно короткое время может быть определен параметр качества, такой как прочность и/или жесткость для большого числа товаров, в данном случае для яиц.
С помощью таких определений, преимущественным образом, могут быть удовлетворены высокие требования во многих областях технологии и промышленности.
Такой способ обнаружения может быть подходящим образом применен в сортировочных машинах для яиц.
Способ содержит, например, определение во время деформации (части яйца) времени деформирующего контакта.
Следует отметить, что определение свойств упругости предметов под деформацией известно согласно методу, называемому моделью Герца. Эта метод основан на публикации Генриха Герца «О контактном воздействии на прочные эластичные тела» (Heinrich Hertz, Über die Berührung fester elastischer Körper), Journal für reine und angewandte Mathematik 92, 156-171 (1881). Как основание для серии исследований свойств материалов, он была использована при разработке многих способов определения и типов обнаруживающих устройств. Пример этого описан в патенте US 3106837. Более конкретно, в зависимости от сигналов, измеренных под переменной нагрузкой, в частности, резонансных частот объектов, подвергаемых воздействию этой нагрузки, могут быть установлены отклонения механических свойств, таких как модуль упругости, жесткость и геометрические характеристики.
Для более подробного раскрытия изобретения следует отметить, что предлагаемый способ имеет по меньшей мере одну характеристику, заключающуюся в том, что:
также определяют первоначальную скорость деформирующего устройства при контакте;
также (для отдельного яйца) измеряют отклонение или деформацию относительно первоначального состояния; и/или:
деформацию осуществляют во время ударных воздействий с последующими отскоками, например, ударных воздействий деформирующего устройства на яйцо с последующими отскоками.
Предпочтительно, первоначальная контактная скорость используется вместе со временем деформирующего контакта, указанным для определения жесткости яичной скорлупы (и/или прочности яичной скорлупы). Первоначальную скорость при контакте используют для достижения особенно хороших результатов.
Далее, настоящее изобретение предоставляет устройство для проверки яиц, в частности, для определения характеристик скорлупы яиц, содержащее:
- деформирующее устройство для по меньшей мере одного деформирования части такого яйца,
- обнаруживающее устройство для определения по меньшей мере времени деформирующего контакта, например, во время деформации, и
- центральный обрабатывающий блок для определения жесткости оболочки и/или прочности яичной скорлупы с помощью указанного времени деформирующего контакта.
С помощью такого устройства может быть быстро и эффективно определено высоконадежное значение для жесткости оболочки и/или прочности скорлупы яйца.
Для более подробного раскрытия изобретения следует отметить, что предлагаемое устройство имеет по меньшей мере одну из следующих характеристик, заключающихся в том, что:
деформирующее устройство содержит шарик, совершающий ударные воздействия с последующими отскоками/ предназначенный для совершения ударных воздействий с последующими отскоками;
устройство выполнено с возможностью определения, например измерения, первоначальной контактной скорости деформирующего устройства, например, как производной от времени ударного воздействия с последующим отскоком, равного продолжительности времени между двумя последовательными ударами;
управление ударными воздействиями шариком с последующими отскоками реализовано по существу посредством гравитационного поля;
управление ударными воздействиями шариком с последующими отскоками реализовано по существу посредством электромагнитного поля;
управление ударными воздействиями шариком с последующими отскоками реализовано посредством комбинации электромагнитного поля и гравитационного поля;
кроме того, первоначальную скорость при контакте определяют во время указанного времени ударных воздействий с последующими отскоками;
кроме того, устройство содержит оптическое обнаруживающее устройство для определения для такого яйца отклонения или деформации относительно первоначального положения и/или
оптическое обнаруживающее устройство содержит камеру или лазерный виброметр.
Устройство может быть выполнено с возможностью использования первоначальной скорости деформирующего устройства при контакте (вместе со временем деформирующего контакта) при определении жесткости оболочки и/или прочности яичной скорлупы.
Согласно еще одному применению способа и/или устройства по настоящему изобретению, указанные способ или устройство могут быть непосредственно использованы и применены при сортировке яиц. Например, в патенте EP 738888 описано, как такое обнаружение может быть осуществлено во время транспортировки яиц, например, по роликовому конвейеру. Такой роликовый конвейер является главным элементом сортировочных машин, известных специалисту, в основном как часть сортировочной системы.
Далее, дополнительные детали будут представлены и подробно объяснены на основании чертежей, на которых:
на фигуре 1 схематично показан пример устройства согласно изобретению, а
на фигуре 2 показан пример обнаруживающего сигнала для определения жесткости оболочки (и/или прочности оболочки) яйца.
На фигуре 1 показан схематический вид роликового конвейера 1, как правило, известного и используемого в сортировочных машинах для яиц. Яйцо Е лежит на роликах 2, формирующих по меньшей мере один ряд. Эти ролики 2 обычно расположены на осях (на этом схематическом чертеже перпендикулярно к плоскости чертежа) и взаимно соединены на концах осей посредством приводных цепей, которыми управляют через концевые колеса и приводят в действие на одном из концов. Специалисту будет понятно, что использование таких роликов 2 гарантирует аккуратное и с высокой повторяемостью позиционирование продуктов, таких как яйца. На этой ФИГУРЕ направление транспортировки обозначено буквой Т. Кроме того, имеется возможность обеспечения вращения роликов с такими осями, что яйца сами поворачиваются или крутятся. Такое вращательное движение обеспечивает возможность проведения операций обнаружения по всей поверхности яйца.
Далее на фигуре 1 показаны активирующий элемент или деформирующее устройство 3 и оптическое обнаруживающее устройство 4. Такой активирующий элемент или деформирующее устройство известены в этой области технологии и описаны, например, в вышеуказанном патенте EP 738888 и в патенте EP 1238582. В отличие от того, что было обычным до сих пор, при использовании данного устройства может быть определено контактное время при постукивании и ударах. В частности, указанный в патенте EP 1238582 молоточек, может быть оснащен акселерометром, например пьезоэлементом, для измерения такого контактного времени. Указанные акселерометры могут представлять собой тип акселерометров, обеспечивающих наполнение воздушных подушек в автомобилях при аварии. Далее более подробно будет описано использование обнаруживающего устройства согласно патенту EP 738888 на основании фигуры 2.
Оптическое обнаруживающее устройство 4 может быть камерой для быстрой съемки, лазерным виброметром или общеизвестной измерительной оптикой. Такое оптическое оборудование позволяет определять время, расстояния и скорости за очень короткое время, и, следовательно, очень подходит для осуществления такого обнаружения в вышеуказанных сортировочных машинах.
На фигуре 2 показан сигнал, созданный определяющим устройством, как исчерпывающе описано в патенте EP 738888. Форма данного сигнала показывает, как шарик несколько раз ударно воздействует на яйцо с последующими отскоками. В частности, показан интервал времени интенсивности I звука, который измерен микрофоном, в колонке которого шарик, совершающий ударные воздействия с последующими отскоками, формирует конец. Можно видеть четыре столкновения между шариком и яйцом, а также четыре движения в виде ударных воздействий с последующими отскоками. Форма сигнала одного движения в виде ударного воздействия с последующим отскоком является результатом стоячей волны в воздушной колонне между шариком и микрофоном, и она затухающая.
В частности, на фигуре 2 показан интервал времени τ. Данный интервал времени измерен между двумя последовательными пересечениями нулевой оси первого максимума интенсивности и соответствует каждому ударному воздействию с последующим отскоком, он по существу равен ранее упомянутому контактному времени между шариком и яйцом. Отклонения от вышеуказанного должны быть отнесены к конструкции обнаруживающего устройства, т.е. расстояниям до микрофона и характеристике микрофона. Если необходимо, оно может быть откорректировано на эту величину.
n0
n0
Далее показана длительность времени одиночного возвратно-поступательного движения, называемая также временем Δt ударного воздействия с последующим отскоком. Эта длительность времени обеспечивает возможность, с управлением шариком, то есть в гравитационном поле в комбинации с электромагнитным полем, определения скорости (V) шарика во время удара, то есть первоначальной скорости при контакте. Для шарика, совершающего ударные воздействия на яйцо с последующими отскоками, например, может быть получена следующая оценка для первоначальной скорости V при контакте:
где Δt - колебательное время (s), а K1 и K2 - константы, полученные опытным путем.
0
Первоначальная скорость при контакте также может быть получена другим способом (например, обработкой данных оптического измерения), который будет понятен специалисту. Как далее следует из публикации патента EP 738888 A1, который полностью присоединен посредством ссылки к настоящему описанию, устройство может быть выполнено с возможностью, например, осуществления/управления шариком, совершающего ударные воздействия с последующими отскоками, для достижения предварительно заданной первоначальной скорости V при контакте.
При использовании указанных оптических обнаруживающих устройств может быть измерено отклонение или деформация относительно первоначального положения.
Вышеуказанные определения обеспечивают возможность определения параметра жесткости оболочки, полученного с помощью модели Герца для таких систем типа яйцо-шарик. Любому специалисту понятно, как такой параметр относится к вышеуказанной жесткости оболочки или прочности яичной скорлупы, определенным согласно вышеуказанному способу сжатия, или к удельной жесткости, определенной другим способом.
n0
Оказалось, что для такой системы типа яйцо-шарик высокоэффективное определение параметра жесткости оболочки уже может быть выполнено только с помощью контактного времени. Когда требуется большая точность, первоначальная скорость (V) при контакте может быть добавлена в определение параметра жесткости оболочки.
H
Таким образом, очевидно, что следующее отношение может быть использовано для определения прочности K, также называемой прочностью Герца:
H
3/2
где K - прочность Герца (N/m), с - константа (c=32145),
n0
V - первоначальная скорость при контакте (м/сек), т - время деформирующего контакта (сек) и м - эффективная масса системы (кг), т.е.:
1
2
где m - масса деформирующего устройства (в этом случае шарик, совершающий ударные воздействия с последующими отскоками) и m - масса соответствующего яйца.
Специалисту будет понятно, что также возможны варианты вышеуказанной процедуры, посредством которой, например, другая комбинация магнитных и электрических полей может быть использована. Акселерометр также может обеспечивать другой тип определения и вычисления.
Кроме того, устройства можно использовать там, где постукивание осуществляется не с помощью шарика, а с помощью шпильки или иглы. Также, тем же способом, подобным вышеуказанному, можно с помощью упомянутой модели Герца получить связь, с помощью которой может быть определена жесткость оболочки. Кроме того, неожиданные отклонения от результатов могут указывать, например, на дефект или загрязнение.
Хотя изобретение относится к измерению физических характеристик яиц, простая модификация такого устройства может обеспечить подобные определения для других продуктов или товаров. Это могут быть металлические товары, такие как подшипники, и керамические товары или стекло, фрукты или пищевые продукты, подходящие для таких деформаций, но примеры этим не ограничиваются. Следовательно, специалисту будет понятно, что другие варианты рассматриваются в пределах объема защиты прилагаемой формулы изобретения.