Экспресс-анализатор качества семян
EXPRESS ANALYZER OF SEED QUALITY

Изобретение относится к устройствам сортировки по параметрам или свойствам сортируемых изделий или материалов, например, сортировки, выполняемой с помощью устройств, которые воспринимают или измеряют эти параметры или свойства, в частности, к устройствам, обеспечивающим экспресс-анализ семян по качественным признакам.
Известны сканирующие лазерные сортировщики (пат. US №6509537 МПК В07С 5/00, опубл. 21.01.2003, пат. US №6864970, МПК G01N 21/00, опубл. 08.03.2005, пат. US №2010/0046826, МПК G06T 7/00, опубл. 25.02.2010), содержащие устройство транспортировки сортируемого материала, устройство считывания изображения, устройство обработки изображения.
Недостатками данных схем являются высокая сложность, обусловленная сложностью оптической схемы и необходимостью обеспечения высоких скоростей вращения зеркальной призмы или зеркала, и низкое качество анализа семян из-за ограниченной разрешающей способности фотодетекторов или видеокамеры с линейным видеодатчиком.
Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптоволоконный лазерный сортировщик (пат. РФ №2521215, МПК В07С 5/34, В07В 13/00, опубл. 27.06.14), содержащий источник полихроматического излучения, оптический волновод. Принят за прототип.
Недостатками данного устройства являются высокая сложность и трудность технической эксплуатации, обусловленные сложностью и трудностью настройки оптической схемы и устройства считывания и обработки изображения.
Заявленное изобретение предназначено для экспресс-анализа семян по качественным признакам и направлено на решение задачи упрощения конструкции устройства и его технической эксплуатации.
Поставленная задача возникает в лесном и сельском хозяйстве при необходимости экспресс-анализа семян по качественным признакам.
Это достигается тем, что в экспресс-анализаторе качества семян, содержащем источник полихроматического излучения, оптический волновод, согласно изобретению, дополнительно введены прозрачный трубопровод, два N-выходных оптических разветвителя, две группы из N оптических Y-разветвителей, две группы из N волоконно-оптических брэгговских решеток (ВОБР), две группы из N фотоприемников, мультиплексор «2N×1», аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микропроцессор и блок отображения данных, вход прозрачного трубопровода является входом поступления семян, выход источника полихроматического излучения через оптический волновод и прозрачный трубопровод оптически связан по направлению прямого распространения светового потока - со входом второго N-выходного оптического разветвителя, а по направлению отраженного светового потока- со входом первого N-выходного оптического разветвителя, выходы оптических разветвлений которого через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей первой группы оптически связаны со входами одноименных ВОБР первой группы, выходы которых по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей первой группы, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников первой группы, а выходы оптических разветвлений второго N-выходного оптического разветвителя через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей второй группы оптически связаны со входами одноименных ВОБР второй группы, выходы которых по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей второй группы, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников второй группы, а выходы фотоприемников обеих групп подключены к информационным входам мультиплексора «2N×1», управляющий вход которого связан с выходом микропроцессора, а выход подключен ко входу АЦП, выход которого подключен ко входу микропроцессора, выход которого подключен ко входу блока отображения данных, выход которого является выходом устройства.
На фиг. представлена функциональная схема экспресс-анализатора качества семян.
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
Экспресс-анализатор качества семян состоит из источника полихроматического излучения 1, оптического волновода 2, прозрачного трубопровода 3, первого N-выходного оптического разветвителя 4, второго N-выходного оптического разветвителя 5, первой группы оптических Y-разветвителей 6, 6, …, 6, первой группы ВОБР 7, 7, …, 7, первой группы фотоприемников 8, 8, …, 8, второй группы оптических Y-разветвителей 9, 9, …, 9, второй группы ВОБР 10, 10, …, 10, второй группы фотоприемников 11, 11, …, 11, мультиплексора «2N×1» 12, АЦП 13, микропроцессора 14, блока отображения данных 15, который может быть выполнен, например, в виде печатающего устройства или дисплея.
1,
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
Вход прозрачного трубопровода 3 является входом устройства для поступления семян. Выход источника полихроматического излучения 1 через оптический волновод 2 и прозрачный трубопровод 3 оптически связан по направлению прямого распространения светового потока со входом второго N-выходного оптического разветвителя 5, а по направлению отраженного светового потока - со входом первого N-выходного оптического разветвителя 4, выходы оптических разветвлений которого через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей первой группы 6 6, …, 6 оптически связаны со входами одноименных ВОБР первой группы 7, 7, …, 7. Выходы ВОБР первой группы 7, 7, …, 7 по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей первой группы 6, 6, …, 6, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников первой группы 8, 8, …, 8. Выходы оптических разветвлений второго N-выходного оптического разветвителя 5 через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей второй группы 9, 9, …, 9 оптически связаны со входами одноименных ВОБР второй группы 10, 10, …, 10. Выходы ВОБР второй группы 10, 10, …, 10 по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей второй группы 9, 9, …, 9, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников второй группы 11, 11, …, 11. Выходы фотоприемников обеих групп 8, 8, …, 8, 11, 11, …, 11 подключены к информационным входам мультиплексора «2N×1» 12, управляющий вход которого связан с выходом микропроцессора 14. Выход мультиплексора «2N×1» 12 подключен ко входу АЦП 13, выход которого подключен ко входу микропроцессора 14. Выход микропроцессора 14 подключен ко входу блока отображения данных 15, выход которого является выходом устройства.
Экспресс-анализатор качества семян работает следующим образом.
Поступление семян для экспресс-анализа осуществляется по вертикально расположенному прозрачному трубопроводу 3. С выхода источника полихроматического излучения 1 полихроматический световой поток, содержащий набор частот излучений в заданном диапазоне, поступает на вход оптического волновода 2, с выхода которого через прозрачную стенку трубопровода 3 поступает на поверхность проходящих семян. Отраженный от поверхности семени световой поток поступает на вход первого N-выходного оптического разветвителя 4, а световой поток, прошедший через семя, поступает на вход второго N-выходного оптического разветвителя 5.
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
С выходов оптических разветвлений первого N-выходного оптического разветвителя 4 световые потоки поступают через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей первой группы 6, 6, …, 6 на входы первой группы ВОБР 7, 7, …, 7, каждая из которых отражает световой поток в своем узком спектральном диапазоне. Отраженные от первой группы ВОБР 7, 7,  …, 7 световые потоки с различными длинами волн поступают на входы соответствующих оптических Y-разветвителей первой группы 6, 6, …, 6, с выходов вторых разветвлений которых они поступают далее на входы соответствующих фотоприемников первой группы 8, 8, …, 8.
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
Аналогично с выходов оптических разветвлений второго N-выходного оптического разветвителя 5 световые потоки поступают через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей второй группы 9, 9, …, 9 на входы второй группы ВОБР 10, 10, …, 10. Отраженные от второй группы ВОБР 10, 10, …, 10 световые потоки с различными длинами волн поступают на входы соответствующих оптических Y-разветвителей второй группы 9, 9, …, 9, с выходов вторых разветвлений которых они поступают далее на входы соответствующих фотоприемников второй группы 11, 11, …, 11.
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
С выходов фотоприемников 8, 8, …, 8, 11, 11, …, 11 электрические сигналы поступают на входы мультиплексора «2N×1» 12, с выхода которого аналоговый сигнал поступает на вход АЦП 13. С выхода АЦП 13 код поступает на вход микропроцессора 14, который управляет коммутацией (опросом) мультиплексора «2N×1» 12 и обрабатывает информацию, поступающую от фотоприемников 8, 8, …, 8, 11, 11, …, 11, - спектральные характеристики отраженного от семени и прошедшего через него световых потоков. На основании анализа спектральных характеристик микропроцессор 14 формирует данные анализа качества семян, которые далее поступают на блок отображения данных 15, выход которого является выходом экспресс-анализатора качества семян.