УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОРТИРОВКИ МАТЕРИАЛОВ
MATERIALS SORTING DEVICE

Изобретение относится к устройствам для сортировки материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве для сортировки зерновых культур, а также в химической промышленности.
Известен оптоволоконный лазерный сортировщик для сортировки сельскохозяйственной продукции по цвету, размерам и форме, содержащий устройство транспортировки сортируемого материала, устройство лазерного освещения сортируемого материала, снабженное модуляторами интенсивного освещения и содержащее оптическое волокно, вход которого связан с оптическими выходами одного или нескольких лазеров через фокусирующую оптику и поворотные призмы, а выход оптического волокна связан с фокусирующей и цилиндрической оптикой устройства развертки лазерного луча (см. МПК В07С 5/34 описание изобретения к патенту №2521215 Российской Федерации, опубл. 27.06.2014 г.).
Известное устройство позволяет упростить пространственное размещение нескольких лазерных источников, но при этом даже малый угол ввода излучения в оптическое волокно не должен превышать величины апертурного угла оптического волокна, кроме того на эффективность процесса сортировки влияет угол снижения потерь ввода излучения в волновод, что в целом снижает эффективность сортировки материалов.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для сортировки зерновых культур, содержащее корпус, загрузочный бункер, в нижней части которого расположен лоток для подачи материала на наклонный желоб, средства детектирования и средства освещения сортировочного материала, систему управления устройством, блоки которого подключены к центральному процессору, устройство для отбраковки дефектного материала, при этом в качестве средств детектирования оно содержит цифровые видеокамеры на матрице с зарядовой связью, одна из которых расположена перпендикулярно наклонному желобу, а вторая наклонена к нему, лоток и наклонный желоб снабжены направляющими, имеющими в поперечном сечении треугольную форму, а устройство для отбраковки дефектного зернового материала выполнено в виде соединенного с электродвигателем кривошипно-шатунного механизма с ударным устройством в виде поршня (см. МПК В07В 13/00, В07С 5/342 описание изобретения к патенту №2495728 Российской Федерации, опубл. 20.10.2013 г.).
Недостатком известного устройства является невысокая эффективность процесса сортировки, обусловленная тем, что:
- схема источника света сортируемый материал - видеокамера не может отображать реального размера, поскольку оценивается не размер материала, а его проекция, которая зависит от угла расположения материала по отношению к видеокамере;
- разделение разногабаритных сортируемых материалов в данном устройстве возможно только по двум размерам, что также снижает эффективность сортировки.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности сортировки.
Сущность технического решения заключается в том, что в устройстве для сортировки материалов, содержащем корпус, загрузочный бункер, в нижней части которого расположен лоток для подачи сортируемого материала на наклонный желоб, средства детектирования и средства освещения материала, блок приемки и обработки информации, устройство для отбраковки дефектного материала, средства детектирования выполнены в виде трех датчиков, расположенных в трех взаимно ортогональных плоскостях, при этом средства освещения установлены напротив каждого датчика в той же плоскости.
Выполнение средств детектирования в виде трех датчиков, расположенных в трех взаимно ортогональных плоскостях, и размещение в этих же плоскостях средств освещения, позволяет получить трехмерное изображение сортируемого материала, что существенно влияет на достоверность результата измерения, повышает качество и эффективность сортировки.
Заявляемое устройство для сортировки материалов поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства в разрезе; на фиг. 2 - расположение датчиков и средств освещения в ортогональных плоскостях; на фиг. 3 - блок-схема управления устройством.
Устройство для сортировки материалов содержит корпус 1 (см. фиг. 1), загрузочный бункер 2, в нижней части которого расположен лоток 3 для подачи сортируемого материала на наклонный желоб 4. Средства детектирования выполнены в виде измерительного блока 5, содержащего три датчика 6, 7 и 8, типа светодиодной линейки (имеющих активную область в виде линии), расположенных в ортогональных плоскостях OX, OY, OZ. В этих же плоскостях, напротив датчиков 6, 7 и 8, установлены соответственно средства освещения 9, 10 и 11, например лазер с линзой-коллиматором (см. фиг. 2). Ниже желоба 4 расположен желоб 12, между которыми расположено устройство 13 для отбраковки дефектного материала, исполнительный механизм (на чертеже не показан). В корпусе 1 расположены контейнеры 14, 15 для сбора отсортированного 16 и отбракованного 17 материалов.
Система управления устройством (см. фиг. 3) состоит из блока 18 анализа изображения материала, к которому подключены датчики 6, 7 и 8 блока управления 19 средствами освещения 9, 10 и 11 блока 20 выдачи сигнала, вход которого подключен к выходу блока 18 и т.д. Управление всеми блоками осуществляется процессором 21.
Устройство для сортировки материалов работает следующим образом.
Исходный разногабаритный материал, например зерно пшеницы, из загрузочного бункера 2 попадает на лоток 3 и далее в наклонный желоб 4, по которому оно попадает в зону обнаружения. По мере продвижения зерна оно измеряется датчиками 6, 7 и 8, которые измеряют его в трех взаимно ортогональных плоскостях. Размером зерна является длина перекрытия света зерном чувствительной области датчиков 6, 7 и 8 в соответствующей плоскости. Измерения сортируемого материала производится в трех плоскостях OX, OY, OZ датчиками 6, 7 и 8 многократно по мере прохождения зерна через измерительную зону. В результате измерений в блоке 18 создается трехмерный массив данных в реальном времени. По критерию, заданному оператором в блоке 19, генерируется управляющий сигнал, который поступает на исполнительный механизм (на чертеже не показан), который направляет разногабаритный сортируемый материал в соответствующие контейнеры 14 и 15.
Заявляемое техническое решение в отличие от известных изобретений, применяемых в сельском хозяйстве для сортировки различных зерновых культур, может быть использовано при сортировке агломератов в горнорудной промышленности для формирования фракций материала определенными размерами.