Линия с оптической системой идентификации макро- и микроповреждений тканей корнеклубнеплодов и яблок
LINE WITH AN OPTICAL SYSTEM FOR IDENTIFYING MACRO- AND MICRODAMAGES IN TISSUES OF ROOT CROPS AND APPLES

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к машинам для сортировки предметов округлой формы.
Известно устройство для сортирования предметов округлой формы (патент РФ №2119832, МПК B07B 1/10, B07B 13/04, 1998 г.), содержащие бункер подачи, приспособление для приема и отвода предметов сортировки, два транспортера.
Недостатком известного устройства является незначительная точность сортировки. В процессе работы данной установки, клубни размеры которых превышают размеры соответствующей сортирующей щели, ограничивают движение мелких клубней, размеры которых меньше размера сортирующей щели, и перемещают их по ходу движения транспортеров в приспособление для приема и отвода рассортированного материала соответствующей фракции. Вследствие этого мелкие клубни попадают в крупные фракции, снижая точность сортировки. Данное устройство малопроизводительно и не производит качественное отделение фракций в связи с необходимостью постоянного регулирования углов наклона продольной и поперечной осей верхнего транспортера.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному устройству является выбранная в качестве прототипа линия для послеуборочного сортирования клубней картофеля, корней и плодов овощей (патент на изобретение RU 2711780 МПК A23N 15/00 2020), содержащая приемный бункер, передаточный транспортер, очиститель вороха, транспортерное сортировочное устройство с камерой, разделенное на две инспекционные линии, блок управления. Транспортерное сортировочное устройство выполнено с разделением на две инспекционные линии, поверхность которых представляет собой транспортерную ленту с направленным рельефом, снабжено камерой технического зрения установленной в начале сортировочного устройства с зоной покрытия всей рабочей поверхности двух инспекционных линий, позволяющей определять основные линейные размеры клубней картофеля, внешние их повреждения, распознавать зараженные клубни и примеси, с последующей передачей полученных данных в блок управления сортирующего устройства, с последующей обработкой и выводом соответствующих сигналов на исполнительные механизмы, которые с помощью упруго-эластичных рабочих органов приводимых в действие электроприводами направляют клубни картофеля в лотки по размерному признаку, их зараженности, внешним повреждения.
Недостатком известной линии является низкая эффективность распознавания макро- и микроповреждений тканей клубней картофеля, корней и плодов овощей и качество их сортирования.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества распознавания макро- и микроповреждений тканей корнеклубнеплодов и яблок, классификации объектов сортирования, путем сравнения их с введенными эталонными параметрами для выявления желаемого класса и соответствующего выходного канала.
Поставленная техническая задача достигается тем, что линия с оптической системой идентификации макро- и микроповреждений тканей корнеклубнеплодов и яблок, содержащая приемный бункер, передаточный транспортер, очиститель вороха, транспортерное сортировочное устройство с камерой, разделенное на две инспекционные линии, блок управления, согласно изобретению, она снабжена установленной над инспекционными линиями системой освещения с микроконтроллером, камера установлена в механизме подвеса и выполнена гиперспектральной с высокой детализацией сканируемых объектов и возможностью перемещения за счет шаговых электродвигателей по направляющим и реечным передачам вверх-вниз в вертикальной плоскости и вдоль-поперек в горизонтальной плоскости.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 – линия с оптической системой идентификации макро- и микроповреждений тканей корнеклубнеплодов и яблок; на фиг. 2 – транспортерное сортировочное устройство.
Линия с оптической системой идентификации макро- и микроповреждений тканей корнеклубнеплодов и яблок, состоит из приемного бункера 1, соединенного с передаточным транспортером 2. Очиститель вороха 3 и транспортерное сортировочное устройство 4 выполнены модульно и с двумя инспекционными линиями 5. Рабочая поверхность инспекционных линий 5 представляет собой транспортерную ленту с направленным рельефом.
Транспортерное сортировочное устройство 4 имеет гиперспектральную камеру 6, блок управления 7, исполнительные механизмы 8 с упруго-эластичными рабочими органами, приводимые в действие электроприводами 9 и лотки 10 для отвода примесей и откалиброванных корнеклубнеплодов.
Гиперспектральная камера 6 выполнена с высокой детализацией сканируемых объектов. Она излучает различные длины волн света в инфракрасной части электромагнитного спектра и имеет спектроскопические характеристики (отражаемость, флюоресценция и т.п.). После того как свет отразится от поверхности объекта, происходит его визуализация. В зависимости от химического состава объект сканирования будет отражать свет. Отраженный свет от объекта - это его спектральная подпись, которая далее будет сравниваться с эталонными подписями из ранее созданной электронной базы данных находящийся в блоке управления 7.
Камера 6 зафиксирована в подвесе 13 с возможностью перемещения за счет шаговых электродвигателей 14 по направляющим 11 и реечным передачам 12 вверх и вниз в вертикальной плоскости, и вдоль и поперек в горизонтальной плоскости. Шаговые электродвигатели 14 запитаные от сети переменного тока и жестко закреплены на раме сортировочного устройства 4, через речные передачи 12. Перемещения камеры 6 в горизонтальной и вертикальной плоскостях, позволяют охватывать всю рабочую поверхность двух инспекционных линий 5 и производить сканирование объектов со всех сторон.
Система освещения 15 установлена над рабочей поверхностью инспекционных линий 5 с микроконтроллером 16. Режимы работы задает программируемый микроконтроллер 16, расположенный, например, в корпусе блока управления 7 или в отдельном корпусе с размещением на раме транспортерного сортировочного устройства 4. Наличие системы освещения 15, позволяет снизить продолжительность времени сканирования объектов.
Наличие гиперспектральной камеры 6, установленной с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях и системы освещения 15 с микроконтроллером, позволяет повысить качество распознавания микро- и макроповреждений тканей корнеклубнеплодов и классификации объектов сортирования.
Приемный бункер 1, передаточный транспортер 2 и очиститель вороха 3 предназначены для приема обрабатываемой продукции и подготовки ее к сортировке.
Транспортерное сортировочное устройство 4 с двумя инспекционными линиями 5 и камерой 6 предназначено для идентификации микро- и макроповреждений тканей корнеклубнеплодов.
Линия с оптической системой идентификации макро- и микроповреждений тканей корнеклубнеплодов и яблок (на примере картофеля) работает следующим образом.
Клубни картофеля из транспортного средства выгружают в приемный бункер 1. Подача клубнеплодов из бункера 1 на передаточный транспортер 2 осуществляется автоматически в зависимости от их количества.
Передаточный транспортер 2 подает массу на спиральный очиститель вороха 3, на котором отделяются почвенные примеси, отводящиеся в лотки 10. Далее очищенные клубнеплоды картофеля поступают на транспортерное сортировочное устройство 4, где происходит идентификация микро- и макроповреждений тканей, выбраковка и отвод не кондиции.
Рабочая поверхность инспекционных линии 5 представляет собой транспортерные ленты не соединенные друг с другом, на которые нанесен направленный рельеф, например, тип елочка, позволяющий ограничить перемещение клубнеплода в его границах.
По мере продвижения клубнеплодов по инспекционным линиям 5, гиперспектральная камера 6, например OCI-F, зафиксированная в подвесе 13, перемещается за счет шаговых электродвигателей 14 по направляющим 11 и реечным передачам 12 вверх-вниз в вертикальной плоскости, и вдоль-поперек в горизонтальной плоскости и сканирует клубни, облучая их рассеянным световым потоком.
Установленная система освещения 15 сортирующей поверхности позволяет повысить освещенность объектов, уменьшить время сканирования, идентификации микро- и макроповреждений тканей клубней, выбраковки и отвода некондиции продукции. Для этого использована, например, лампа ДНаТ-400, установленная над рабочей поверхностью транспортерных лент 5.
Энергосберегающие светодиоды дневного света обеспечивают стробоскопическое освещение, которое используется для надежной идентификации изменения цвета, выявления ризоктонии, трещин и других внешних дефектов клубней картофеля.
Установка режима освещения осуществляется с помощью программируемого микроконтроллера 16, расположенного в корпусе блока управления 7, отвечающего за порядок работы электроприводов 9 и исполнительных механизмов 8.
Камера 6 передает изображения в блок управления 7, программное обеспечение которого позволяет распознать и сравнить с эталонными параметрами, классифицировать объект сортирования, выявить класс и направить продукцию в соответствующий ему лоток 10. Блок управления 7 вырабатывает соответствующие сигналы, поступающие на исполнительные механизмы 8.
Упруго-эластичные рабочие органами подбирают таким образом, чтобы они не повреждали поверхность корнеплодов, но при этом создавали достаточную силу для перемещения их в лоток 10.
Очищенный ворох клубнеплодов не подвергается воздействиям упруго-эластичные рабочие органами на инспекционных линиях 5 и под действием силы тяжести спокойно осуществляет сход в лоток 10.
Линия с оптической системой идентификации макро- и микроповреждений тканей корнеклубнеплодов и яблок работает от сети переменного тока.
Использование линии позволит повысить качество распознавания макро- и микроповреждений тканей корнеклубнеплодов и яблок, классифицировать объекты сортирования, путем сравнения их с введенными в базу данных эталонными параметрами для выявления класса и соответствующего выходного лотка на 10-15 %.