Пристрій для сортування зерна

Реферат: UA 90514 U UA 90514 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв, призначених для очищення і сортування зернових культур, таких як пшениця, овес, ячмінь і жито, а також може бути використано для очищення інших зернобобових та олійних культур. Даний пристрій для сортування зерна може бути використано на насіннєвих станціях невеликої продуктивності. Відомий спосіб сортування зерна за кольором, що включає: напрямну зерна з доріжками для подачі зерна по певному шляху (похилий жолоб); засіб подачі зерна на напрямну; засіб освітлення зерна в заданій зоні виявлення в той час, коли зерно спускається уздовж певної доріжки; оптичні засоби складаються з зони оптичного виявлення, засоби оптичного виявлення (детектора) для прийому світла від освітленого зерна і фону (скляна пластина або щось подібне з білою поверхнею, із заданими спектральними характеристиками), розташованого в зоні формування оптичного зображення зерна, що знаходиться навпроти зони оптичного виявлення; ланцюга управління для обчислення сигналу бракування шляхом порівняння вихідного сигналу від оптичних засобів виявлення з пороговим значенням; ежектора, що розташований нижче оптичного детектора та служить для скидання забракованого зерна або сторонніх матеріалів відповідно до сигналу бракування від ланцюга керування. Засіб освітлення використовує одне джерело світла або кілька джерел світла зі спектральним розподілом у видимій зоні світла і ближній ІЧ-зоні (флуоресцентні та галогенні лампи). Засіб оптичного виявлення складається з датчика (детектора) прийому світла з високою чутливістю до зони ближнього ІЧвипромінювання, які містять дихроїдні (2-кольорові) дзеркала, Ge-фотодатчики і Si-фотодатчики (див. патент US 5779058, МПК В07С 5/342, 1998). Недоліком відомого пристрою є те, що оптичний пристрій фотографує частку зернового матеріалу в одному положенні, таким чином при обробці фотографії пристрій визначає тільки ширину і довжину частинки зернового матеріалу, а також колір. Даний пристрій не може виявити пошкодження і порушення пігментації зерна на зворотній, тильній по відношенню до засобу оптичного виявлення стороні. Відомий пристрій для сортування зерна, що включає завантажувальний бункер з вібролотком, з'єднаний з похилим жолобом з доріжками для подачі зерна, пристрою для відбраковування зерна, накопичувачі відбракованих зерен і готової продукції. Нижній край жолоба розташований між парою засобів детектування, що складаються з двох відеокамер на лінійній матриці, засобів освітлення у вигляді лінійок світлодіодів, зони виявлення зерна. Система управління пристроєм складається з блока аналізу зображень зерна, блока для видачі сигналу бракування, вихід якого підключений до ежектора, блока управління засобами освітлення і групами світлодіодів. Всіма цими блоками управляє центральний процесор (див. патент RU 2403100 С2, В07С 5/342, 2006). Недоліком відомого пристрою для сортування зерна за кольором є збільшений час обробки та прийняття рішення по сортуванню, що призводить до подовження зони інжекції бракованих зерен і збільшенню металоємності конструкції. Найбільш близьким за технічною суттю до заявленого пристрою є вибраний за прототип пристрій для сортування зерна, що включає завантажувальний бункер, дозуючий пристрій, поєднаний з похилим лотком, оптичний засіб детектування, що містить дві відеокамери, зону виявлення зерна, пристрій для відбраковування зерна, накопичувачі відбракованих зерен і готової продукції, згідно з винаходом, під похилим лотком встановлено конвеєрну стрічку чорного кольору, в оптичному засобі детектування використовують цифрові відеокамери, одна з яких встановлена над стрічкою транспортера таким чином, що оптична вісь об'єктива відеокамери розташована перпендикулярно площині стрічці транспортера, а друга - під кутом до площини стрічки, відеокамери за допомогою центрального процесора з'єднані з блоком управління крокового двигуна, встановленого в каретці, розташованої перпендикулярно транспортерної стрічці, каретка забезпечена системою вакуумного відсмоктування, що містить всмоктувальну головку, пов'язану через гнучкий шланг з вакуумним електроклапаном, під яким знаходиться накопичувач відбракованих зерен (див. патент RU 2468872 СІ, В07С 5/342, 2006.01). Однак у відомому пристрої не представляється можливим аналізувати частину поверхні зернового матеріалу, що знаходиться на тильній стороні. Істотним недоліком можна вважати те, що для сортування зерна за двома зображеннями частинки зернового матеріалу необхідно використовувати складні алгоритми обробки зображень і прийняття рішень про відбракування, що призводить до використання дорогих обчислювальних пристроїв і тим самим до збільшення вартості установки в цілому. Як наслідок збільшується час обробки зернового матеріалу, що призводить до збільшення металоємності установки. Технічний результат - підвищення якості сортування, зменшення ціни і металоємності пристрою. 1 UA 90514 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Зазначений технічний результат досягається тим, що в пристрої для сортування зерна, що включає завантажувальний бункер, дозуючий пристрій, поєднаний з похилим лотком, оптичний засіб детектування, що містить дві відеокамери, зону виявлення зерна, пристрій для відбраковування зерна, накопичувані відбракованих зерен і готової продукції, згідно з корисною моделлю під похилим лотком встановлено підставу з антифрикційного матеріалу, що являє собою з'єднані під тупим кутом один з одним дві нерівні плоскі прямокутні поверхні, більша з яких розташовується близько до горизонтальної площини і забезпечена прямокутним отвором, в яке вставлено скло, а менша забезпечена прямокутним отвором, в якому розміщена металева пластина перфорована дрібними отворами. Над даною підставою переміщається швидкознімна транспортерна стрічка, що являє собою сітку з прямокутними осередками. В оптичних засобах детектування використовують лінійні світлочутливі матриці і дзеркально-лінзові системи, при цьому оптичні системи розташовані по обидві сторони скла таким чином, щоб співпадали оптичні площині сканування. Матриці за допомогою аналого-цифрових перетворювачів (АЦП) з'єднані з програмованою логічною інтегральною схемою (ПЛІС), в якій реалізований цифровий автомат паралельної обробки відеоінформації з метою прийняття рішень про відбракування та управлінні серво- або кроковим приводом транспортерної стрічки, інжекційним механізмом видування бракованого зернового матеріалу. Інжекційний механізм представлений напрямними, що розташовані паралельно перфорованої пластині, за якими від одного кінця перфорованої пластини до іншого і назад з постійною швидкістю переміщається каретка з інжекційною головкою, яка розташована впритул до пластини. При цьому інжекційна головка з постійною швидкістю змінює своє положення по координаті, що збігається з рухом транспортерної стрічки в межах відстані, що визначається швидкістю руху транспортерної стрічки. Інжекційна головка забезпечена повітряним електромагнітним клапаном, який спрацьовує по сигналу від керуючого блока видування, що використовує дані, зчитані кодером сервоприводу, забезпечуючи видування бракованого зернового матеріалу в накопичувач бракованих зерен. Відмінними ознаками пристрою, що заявляється, є наявність нових конструктивних елементів, а саме, підстави з антифрикційного матеріалу, сітчастої транспортерної стрічки, механізму видування, що використовує сервопривід з кодером. Також використання двох дзеркально-лінзових оптичних систем, що містять лінійні світлочутливі матриці, пов'язані через АЦП з ПЛІС, в якій реалізований цифровий автомат паралельної обробки, що в свою чергу дозволяє найбільш точно проводити відбраковування дефектних зерен. Використання швидкознімної транспортерної стрічки, що є сіткою з прямокутним осередком, яка виконує роль пристрою позиціонування зернового матеріалу, забезпечує чітке виявлення бракованих зерен. Сервопривід з кодером і механізм переміщення інжекційної головки в напрямку руху транспортерної стрічки дозволяє інжекційній голівці точно позиціонуватися щодо зерна, яке підлягає вибракування. Таким чином, наявність двох дзеркально-лінзових оптичних систем, заснованих на лінійних світлочутливих матрицях, пов'язаних через АЦП з ПЛІС, в якій реалізований цифровий автомат паралельної обробки, підстави з антифрикційного матеріалу, що має дві поверхні і обладнаного вікнами зі склом і пластиною перфорованої дрібними отворами, транспортерної сітчастої стрічки і сервоприводу з інжекційною кареткою забезпечує підвищення якості сортування зерен шляхом регулювання транспортерною стрічкою швидкості подачі зерна, точного позиціонування зерна, зняття зображення двох поверхонь зерен матрицями, паралельної обробки зображень цифровим автоматом, реалізованим в ПЛІС, і установки інжекційної головки навпроти дефектного зерна внаслідок отримання сигналу від блока управління сервоприводом каретки. При цьому зменшена висота установки, металоємність пристрою і ціна в порівнянні з прототипом. Пристрій, що заявляється, пояснюється кресленням, де схематично зображено пристрій для сортування зерна. Пристрій для сортування зерна (фіг. 1) містить завантажувальний бункер 1, дозуючий пристрій 2, поєднаний з похилим лотком 3. Під лотком 3 розташовано підставу з антифрикційного матеріалу 4, що являє собою з'єднані під тупим кутом один з одним дві нерівні плоскі прямокутні поверхні, більша з прямокутною проріззю, в яке вставлено скло 5 і менша з прямокутним отвором, в якому розміщена металева пластина 6, перфорована дрібними отворами. По даній підставі переміщається транспортерна стрічка 7, що являє собою сітку з прямокутним осередком. Зверху і знизу більшої прямокутної частини поверхні з антифрикційного матеріалу встановлено оптичні засоби детектування 8 і 9, що містять блоки лінійних світлочутливих матриць 10 (фіг. 2), лінзи 11, джерела світла 12 і систему дзеркал 13. Засоби детектування розташовані по обидві сторони підстави таким чином, щоб оптичні площині сканування збігалися і знаходилися в межах скла. Світлочутливі матриці з'єднані з 2 UA 90514 U 5 10 15 20 АЦП, які в свою чергу з'єднуються з ПЛІС. У ПЛІС реалізований цифровий автомат паралельної обробки відеоінформації, який з'єднаний з блоком управління серво- або крокового приводу транспортерної стрічки і інжекційним механізмом видування бракованого зернового матеріалу. Механізм видування складається з напрямних 14, по яких переміщається каретка 15 з інжекційною головкою 16. У кінці конвеєра розташовані накопичувані готової продукції 17 і відбракованих зерен 18. Принцип роботи пристрою для сортування зерна полягає в наступному. З завантажувального бункера 1 через дозуючий пристрій 2 по похилому лотку 3 зерно подають на антифрикційну поверхню, по якій рухається транспортерна стрічка 7, що являє собою сітку з прямокутним осередком, що виконує роль пристрою позиціонування зернового матеріалу. У міру руху зерен по антифрикційній поверхні зерновий матеріал переміщається відносно прорізів оптичних систем 8 і 9 з лінійними світлочутливими матрицями, відскановане зображення верхньої і нижньої площини зерна, отримане з оптичних систем, обробляється, в результаті чого визначаються зерна, що мають дефекти, і зерна, що не задовольняють пропонованим вимогам, або сторонні включення, а також визначається місце розташування цих зерен на транспортерній стрічці 7. У міру підходу дефектних зерен до інжекційного механізму видування, розташованого під пластиною 6, програма управління цифровим автоматом, реалізованого на базі ПЛІС, дає команду на видув дефектного зерна. Як тільки зерно опиниться перед інжекційною головкою 16, включається електроклапан керуючого блока видування і відбувається видування зерна. Браковане зерно потрапляє в накопичувач відбракованих зерен 18. Решта зерна, що рухаються транспортерною стрічкою, подається в накопичувач готової продукції 17. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 Пристрій для сортування зерна, що містить завантажувальний бункер, дозуючий пристрій поєднаний з похилим лотком, оптичний засіб детектування, що містить дві відеокамери, зону виявлення зерна, пристрій для відбраковування зерна, накопичувачі відбракованих зерен і готової продукції, який відрізняється тим, що під похилим лотком встановлено підставу з антифрикційного матеріалу, що має дві нерівні плоскі прямокутні поверхні, у більшій з яких виконано прямокутну прорізь, в яку вставлено скло, а менша забезпечена прямокутним отвором, в якому розміщена металева пластина, перфорована дрібними отворами, поверх якої рухається транспортерна стрічка, що складається з сітки з прямокутними осередками, при цьому оптичні засоби детектування, що складаються з лінійних світлочутливих матриць і дзеркально-лінзових систем, встановлені з двох сторін від скла таким чином, щоб їх оптичні осі збігалися, і з'єднані через аналого-цифрові перетворювачі з програмованою логічною інтегральною схемою, в якій реалізовано цифровий автомат паралельної обробки зображень з метою прийняття рішень про відбракування та управління інжекційним механізмом видування бракованого зернового матеріалу за допомогою інжекційної головки, розташованої за перфорованою пластиною. 3 UA 90514 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4