УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОРТИРОВКИ ЗЕРНА
GRAIN SORTING DEVICE

Предлагаемое изобретение предназначено для очистки и сортировки зерновых культур, таких как пшеница, овес, ячмень и рожь, а также может быть использовано для очистки других зернобобовых и масляничных культур. Заявляемое устройство для сортировки зерна может быть использовано на семенных станциях небольшой производительности.
Известен сортировщик зерна по цвету, включающий: направляющую зерна с дорожками для подачи зерна по определенному пути (наклонный желоб); средство подачи зерна на направляющую; средство освещения зерна в заданной зоне обнаружения в то время, когда зерно спускается вдоль определенной дорожки; оптические средства, состоящие из зоны оптического обнаружения, средства оптического обнаружения (детектора) для приема света от освещенного зерна и фона (стеклянная пластина или что-то подобное с белой поверхностью, с заданными спектральными характеристиками), расположенного в зоне формирования оптического изображения зерна, находящейся напротив зоны оптического обнаружения; цепи управления для вычисления сигнала браковки путем сравнения выходного сигнала от оптических средств обнаружения с пороговым значением; эжектора, расположенного ниже оптического детектора и служащего для сброса забракованного зерна или посторонних материалов в соответствии с сигналом браковки от цепи управления. Средство освещения использует один источник света или несколько источников света со спектральным распределением в видимой зоне света и ближней ИК-зоне (флуоресцентные и галогенные лампы). Средство оптического обнаружения состоит из датчика (детектора) приема света с высокой чувствительностью к зоне ближнего ИК-излучения, которые содержат дихроидные (2-цветные) зеркала, Ge-фотодатчики и Si-фотодатчики (см. патент US 5779058, МПК B07C 5/342, 1998).
Недостатком известного устройства является то, что оптическое устройство фотографирует частицу зернового материала в одном положении, таким образом при обработке фотографии устройство определяет только ширину и длину частицы зернового материала, а также цвет. Данное устройство не определяет размеры частиц зернового материала в объеме, т.е. нет данных о ширине, длине, толщине и форме сразу вместе.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для сортировки зерна, включающее загрузочный бункер с вибролотком, соединенный с наклонным желобом с дорожками для подачи зерна, устройства для отбраковки зерна, накопители отбракованных зерен и готовой продукции. Нижний край желоба расположен между парой средств детектирования, состоящих из двух видеокамер на линейной матрице, средств освещения в виде линеек светодиодов, зоны обнаружения зерна. Система управления устройством состоит из блока анализа изображений зерна, блока для выдачи сигнала браковки, выход которого подключен к эжектору, блока управления средствами освещения и группами светодиодов. Всеми этими блоками управляет центральный процессор (см. патент RU №2403100 С2, B07C 5/342, 2006).
Однако в известном устройстве для сортировки зерна по цвету нет возможности показать частицу зернового материала в объеме, т.е. по трем параметрам: длине, ширине и толщине. Зерновой материал приходится поднимать на значительную высоту к питателю, что вызывает некоторые неудобства при существующей высоте устройства.
Технический результат - повышение качества сортировки, уменьшение высоты и металлоемкости устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для сортировки зерна, включающем загрузочный бункер, дозирующее устройство, соединенное с наклонным лотком, оптическое средство детектирования, содержащее две видеокамеры, зону обнаружения зерна, устройство для отбраковки зерна, накопители отбракованных зерен и готовой продукции, согласно изобретению под наклонным лотком установлена транспортерная лента черного цвета, в оптическом средстве детектирования используют цифровые видеокамеры, одна из которых установлена над лентой транспортера таким образом, что оптическая ось объектива видеокамеры расположена перпендикулярно плоскости ленте транспортера, а вторая - под углом к плоскости ленты, видеокамеры посредством центрального процессора соединены с блоком управления шагового двигателя, установленного в каретке, расположенной перпендикулярно транспортерной ленте, каретка снабжена системой вакуумного отсоса, содержащей всасывающую головку, связанную через гибкий шланг с вакуумным электроклапаном, под которым находится накопитель отбракованных зерен.
Отличительными признаками заявляемого устройства являются наличие новых конструктивных элементов, а именно транспортерной ленты черного цвета, шагового двигателя с кареткой, снабженной системой вакуумного отсоса, а также использование двух цифровых видеокамер.
Установка двух цифровых видеокамер позволяет наиболее точно производить отбраковку дефектных зерен как по ширине, так и по толщине. При этом, во-первых, не происходит искажений от оптических средств, во-вторых, не требуется дополнительное освещение, при котором качество выбраковки зависит в значительной степени.
Использование транспортерной ленты черного цвета выполняет роль зоны обнаружения зерна, обеспечивает четкое выявление бракованных зерен. Шаговый двигатель с кареткой позволяет всасывающей головке точно спозиционироваться относительно зерна, подлежащего выбраковке.
Таким образом, наличие двух цифровых видеокамер, транспортерной ленты и шагового двигателя с кареткой обеспечивает повышение качества сортировки зерен путем регулирования транспортерной лентой скорости подачи зерна, точного позиционирования зерна, подлежащего браковке, за счет применения контрастного фона (ленты черного цвета), фотографирования зерен видеокамерами, обработки изображений центральным процессором и установки всасывающей головки над дефектным зерном путем срабатывания сигнала от блока управления шаговым двигателем каретки. При этом уменьшена высота устройства и металлоемкость по сравнению с прототипом.
Заявляемое устройство поясняется чертежом, где схематически изображено устройство для сортировки зерна.
Устройство для сортировки зерна содержит загрузочный бункер 1, дозирующее устройство 2, соединенное с наклонным лотком 3. Под лотком 3 расположена транспортерная лента 4 черного цвета с приводом, выполняющая роль зоны обнаружения зерна. В конце ленты 4 расположен накопитель готовой продукции 5. Над лентой транспортера 4 посредством штатива 6 установлено оптическое средство детектирования, содержащее две цифровые видеокамеры 7 и 8. Видеокамера 7 установлена над лентой транспортера 4 таким образом, что оптическая ось объектива видеокамеры расположена перпендикулярно плоскости ленты транспортера. Вторая видеокамера 8 установлена под углом к плоскости ленты 4. Видеокамеры 7 и 8 посредством центрального процессора (не показан) соединены с блоком управления шагового двигателя для перемещения каретки 9. Каретка 9 с установленным в ней шаговым двигателем с блоком управления расположена перпендикулярно ленте транспортера 4. Каретка 9 снабжена системой вакуумного отсоса, содержащей всасывающую головку 10, связанную через гибкий шланг 11 с вакуумным электроклапаном 12. Под электроклапаном 12 находится накопитель отбракованных зерен 13.
Принцип работы устройства для сортировки зерна заключается в следующем. Из загрузочного бункера 1 через дозирующее устройство 2 по наклонному лотку 3 зерно подают на транспортерную ленту 4. По мере движения зерен по транспортерной ленте цифровые видеокамеры 7 и 8 фотографируют зерна. Программное обеспечение центрального процессора обрабатывает полученные цифровые изображения. В результате обработки определяются зерна, имеющие дефекты, и зерна не удовлетворяющие предъявляемым требованиям, или посторонние включения, а также определяется местоположение этих зерен на транспортерной ленте 4. По мере подхода дефектных зерен к системе вакуумного отсоса программа управления центрального процессора дает команду на блок управления шаговым двигателем для перемещения каретки 9 к тому месту, куда движется дефектное зерно. Как только зерно окажется под всасывающей головкой 10, программа включает электроклапан 12 системы вакуумного отсоса, происходит всасывание зерна головкой 10. Зерно по гибкому шлангу 11 попадает в накопитель отбракованных зерен 13. Остальные зерна по транспортерной ленте 4 подаются в накопитель готовой продукции 5.