Способ отделения клубней картофеля от почвенных комков при механизированной уборке и система для его осуществления

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к сортировке картофеля. Целью изобретения являет ся повышение качества отделения ирасширение функциональных возможностей способа. Система для осуществления способа включает телевизионную камеру 5, посредством блока 6 телевизионного канала и буферного устройства 7 сообщенную с мини-ЭВМ 8. Выход последней посредством блока 9 связи и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g А 01 D 21/00, 33/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPGHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ИЫОВЗИ3

МПИ90- Н "ЙЙВ@й

ЬИБЛИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4758733/)5 (22) 16 ° 11. 89 (46) 15. 10.91.Бюл. Р 38 (71) Центральное опытное проектноконструкторское и технологическое бюро ГОСНИТИ по организации и технологии ремонта и технического обслуживания автомобилей (72) А.Д; орямев (53) 631.362.214 (088.8) (56) Алиханов Д.М. Автоматизация процесса сортирования .семенного картофеля по морфологическим признакам клубней, автореф.дисс., Минск:

ЦНИИМЭСХ, 1983.

Я (8

3Q g о

/--!

„„SU„„168353? А 1

2 (54) СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ ОТ ПОЧВЕННЫХ КОМКОВ ПРИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ УБОРКЕ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сельско.му хозяйству, а именно к сортировке картофеля. Целью изобретения является повышение качества отделения и, расширение функциональных возможностей способа. Система для осуществления способа включает телевизионную камеру 5, посредством блока 6 телевизионного канала и буферного устройства

7 сообщенную с мини-ЭВМ 8. Выход пос-< ледней посредством блока 9 связи и

1683537

40 усиления связан с электромагнитным затвором 3 ° При реализации способа анализируется контур объекта на возможность аппроксимации этого контура кривыми второго порядка. При возможИзобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к сортировке картофеля.

Целью изобретения является повышение качества отделения и расширение функциональных возможностей способа.

На фиг.1 показана принципиальная схема системы; на фиг.2 — изображения совмещенного контура фигуры почвенно- 20

ro комка и клубня картофеля примерно равного размера; на фиг.3 — принципиальная схема сепаратора сортировщика; на фиг.4 — блок-схема машинной реализации алгоритма (1-й вариант); на фиг.5 — принципиальная схема мате.— матической обработки части контурной кривой, части фигуры изображения по конечным разностям 2-ro порядка; . на фиг.6 — блок-схема машинной реали30 зации алгоритма (2-ой вариант); на фиг.7 — принципиальная схема математической обработки контурной кривой всей фигуры изображения по конечным разностям 2-го порядка; на фиг.8— принципиальная схема усиления и передачи сигналов на командоаппарат; на фиг.9 — принципиальная .схема устройства механизма открывания днища ячейки сепаратора.

Способ реализуется посредством системы, в которой предварительно отсепарированная масса клубней и комков попадает в организованном потоке (клубень, комок, клубень или в др.) 45 на днище (рабочую решетчатую плоскость) 1 (фиг.1), которое опрокидывается специальным механизмом 2 при срабатывании электромагнитного затвора 3. Фигура почвенного комка или клубня освещается световым потоком из коллиматора 4 в зоне воспринимающего устройства технического зрения в виде телевизионной камеры 5 с блоком телевизионного канала 6, которое преобразует полученное изображение в цифровой код для последующего ввода

) в ЭВМ и передает их в буферное устройство 7. ности такой аппроксимации считают, что дианизируемый объект — клубень, в противном случае, почвенный комок.

2 с. и 2 з.п.ф-лы, 9 ил.

По соотношению двух основных параметров спроектированного контура фигуры длина и ширина ("а" и "Ъ"} . через буферное устройство сопряже- ния мини-3BN. 8 анализируется цифровая информация хотя бы части контура изображенной фигуры, и если совокупность конечных разностей 2-го порядка подчиняется кривой 2-ro порядка,. то сигнал на срабатывание на первой позиции контура не формируется. Если . совокупность конечных разностей 2-ro порядка не подчиняется закону кривой

2-го порядка, то мини-ЭВМ через блок связи и усиления с кбмандоаппаратом

9 передает соответствующий сигнал на электромагнитный затвор 3..

Телевизионная камера (ТК) 5 со стандартным полным телевизионным сигналом (ТВС) на выходе блока телевизионного канала (БТК) 6, обеспечивает квантование видеосигнала по уровню, дискретизацию по времени и кадрирование изображения по синхросмеси (СИ) телевизионного сигнала.

БТК 6 вырабатывает синхроимпульсы (СИ) и коды яркости точек изображения, которые поступают в буферное запоминающее устройство (БЗУ) 7 и обеспечивают запись изображения в объеме кадра в цифровом коде. Сигналы управления приводом УТП управляют работой блоков привода телекамеры и промежу". точного запоминающего устройства и обеспечивают запись и хранение изображения в объеме кадра в БЗУ.

Фиксация кадра в ЭВМ 8 производится по сигналу устройства синхронизации в виде геркона (входит в БТК 6), срабатывающего при контакте с перегородкой 13 (фиг,3) ячейки сепаратора.

БЗУ 7 содержит также средства управления всей системой технических средств со стороны ЭВМ.

Сигнал из ЭВМ:через блок 9 усиления обеспечивает срабатывание электромагнитного затвора 3.

5 1683537

Изображения клубня или комка для контрастности подсвеченного коллиматором 4, воспринимается телевизионн ной камерой 5 и телевизионными сигналами ТВС передается в БЗУ 7. Через устройство сопряжения контурные параметры изображения в цифровом коде передаются в мини-ЭВМ 8, которая анализирует хотя бы часть контура изображения и определяет, подчиняются ли конечные разности 2-ro порядка закону кривой 2-ro порядка. При.этом в могут иметь место два случая (фиг,2): изображенная фигура, имеет по контуру расчетного овала неравномерно выступающий избыток площади; часть нерав- в номерно выступающего избытка — снару- з уи расчетного овала, а часть неравно- р аверно выступающего недостатка— 20 Р изнутри.

Программным обеспечением операци- с рнной системы предусмотрена обработ1 а как избыточных выступов, так и л недостающих впадин. Механическая 25 часть сепаратора-сортировщика состоит из кольцевого корпуса 10 (фиг.3), Э вращающегося в роликовых опорах, с к приводом, например, от цевочного за- т цепления. Корпус сепаратора 10 состо- 30 2 ит из наружной и внутренней кольцевых стенок 11 и 12 высотой до 150 мм и э диаметром 1500 — 2000 мм, соединенных в между собой перегородками 13, которые образуют рабочие ячейки. В ниж- П н@й части каждая ячейка имеет рабочую плоскость — днище 1 закреплен-. в ное шарнирно на оси 14 снабженную з механизмом открывания (опрокидывания) (2. состоящим из рычага с роликом 15, 40 б который взаимодействует с подвижным копиром 16. Днище открываетея, когда в ролик 15 при вращении сепаратора-сор- к тировщика набегает на один из четы- к рех поднимающихся наклонных копиров л от срабатывания электромагнитных зат- п воров 3 ° в

Возврат днища обеспечивается н пружиной„ установленной на оси 14 шар- р кира (фиг.9). Всего электромагнитных

:затворов четыре: один установлен на х основной рабочей позиции и управляет открыванием днища 1 для выброса поч-, венных комков, а три остальных — на р рабочих позициях, соответствующих трем отделяемым фракциям клубней. .и

Способ посредством системы осуще-1 ствляют следующим образом.

Предварительно отсепарнрованная масса клубней и комков в организованом потоке (клубень, комок, комок, клубень или в другом сочетании) попадает в ячейки механической части сепаратора. При непрерывном или пульсирующем ьращении корпуса сепаратора каждая ячейка с почвенным комком или клубнем в последовательном порядке попадает в рабочую зону контроля телевизионной камеры. В затемненных услоиях или при работе ночью рабочая полость ячейки освещается светом из коллиматора 4 (фиг.З), и изображение распознаваемой фигуры с помощью телеизионной камеры 5 с блоком телеви ионного канала с устройством преобазователя 6, преобразованное в цифовой код, передается в БЗУ 7 для последующего ввода в мини-ЭВМ 8. По оотношению двух параметров изобракения по длине и ширине ("а" и "b") огическим блоком распознавания в иде БЗУ 7 и бортовой ЭВМ 8 производится сравнение заложенных в памяти

ВМ характеристик кривых 2-го поряда с контуром изображения. Если конур изображения подчиняется кривой

-го порядка, то делается логический вывод, что это картофель, и при том не формируется сигнал для сбрасыания на механизм первой рабочей секции по отделению почвенных комков. ри этом алгоритм функционирования мини-ЭВМ принципиально представлен виде двух реальных блок-схем реалиации: с полной обработкой контура фиг.4 и 5) и с половинной его обраоткой (фиг.б и 7) °

Контроль распознавания обеспечиается по критерию второго свойства лубней — иметь другой цвет. Обработа. совокупного множества видеосигнаов в цифровом коде бортовой ЭВМ обесечивает повторный контроль распозна ания, и этим самым обеспечивается адежность работы сепаратора-сортиовщика.

Фактически для распознавания необ-.. одим только фрагмент контура изобраения. Режим срабатывания затворов учетом транспортного запаздывания ассчитывается в ЭВМ. При этом помио формирования сигнала распознавания очвенных комков от клубней по попавшему в память ЭВМ соотнршению конту ра изображения алгоритмом предусмот рено формирование еще трех сигналов

1683537 (С1,С2,С3)на размерные фракции картофеля: мелкий, средний, крупный, Сформированные мини-ЭВМ 8 сигналы: основной — на отделение почвенных комков от клубней и дополнительные5 на сортировку клубней, подаются на ! блок связи и усиления с командоаппа: ратом 9 (БСУ) (фиг.1) с принципиальной его схемой, изображенной на фиг.8 и последний в последовательности экспозиций изображения передает сигнал в зависимости от результатов распознавания на один из четырех электромагнитных затворов (фиг.1), управляющих подъемом наклонных копиров для сброса распознанных объектов в соответствующий лоток. Для обеспечения блокировки срабатывания при возникающей транспортной заДержке при вращении кольцевого сепаратора-сортировщика (в случае непрерывного, а не пульсирующего вращения) в зоне расположения телевизионной камеры 5 может быть смонтирован герконовый или контактный датчик для включения начала эк спозиции е

Формула изобретения

1. Способ отделения клубней картофеля от почвенных комков при механизированной уборке, заключающийся .в подаче массы в организованном потоке к рабочей позиции распознавания

35 клубней картофеля по размерам, облучении объектов световым потоком, преобразовании видеосигнала объекта в цифровой код и последующем анализе видеосигнала по различным параметрам,, „ соответствующим морфологическим свойствам клубня и выработке сигнала на исполнительный механизм подачи клубня, отличающийся тем, что, с целью повышения качества отделения и расширения функциональных возможностей, в процессе телевизионной съемки объекта регистрируют уровни видеосигналов от объекта,и фона и проводят анализ по меньшей, 50. мере одного фрагмента контура распоз наваемого объекта, заключающийся в возможности аппроксимации этого фрагмента кривыми второго порядка и при возможности такой аппроксимации и наличии разницы уровней видеосигналов

55 от объекта и фона вырабатывают сигнал на исполнительный механизм подачи клубней.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности сортирования клубней картофеля на размерные фракции, из полученного видеосигнала клубня определяют значения длины и ширины клубня и по этим значениям формируют управляющие воздействия на исполнительный механизм сортировки по раз". мерным фракциям.

3 ° Система для отделения картофеля от почвенных комков при механизированной уборке, содержащая механизм подачи, над которым установлены оптический блок распознавания и:блок поштучной подачи, каждый из которых сообщен с соответствующим приемным элементом, блок преобравования видеосигнала, выход :.которого подключен к входу блока управления, причем выход последнего связан с исполнительным ме,ханизмом блоков йоштучной подачи, а выход оптического блока подключен к входу блока преобразования видеосигнала, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей устройства и повышения качества работы, она снабжена блоком синхронизации и механизм подачи выполнен в виде кольцевого сепаратора с ячейками, днище каждой из которых установлено шарнирно относительно соответствующих боковых стенок и.имеет рычаг, на концы которого уста новлен ролик, а каждый блок поштучной подачи выполнен в виде рычажного копира, размещенного с возможностью взаимодействия одним койцом с роликом рычага каждого днища, при этом другой конец рычажного копира шарнирно закреплен на установочной раме кольцевого сепаратора, а рычаг копира сообщен с соответствующим исполнительным механизмом блоков поштучной подачи, причем исполнительный элемент блока синхронизации связан с кольцевым сепаватором, а выход подключен к инициативному выходу блока управления. ; 4. Система по.п.1, о т л и ч а ю-. ! щ a я с c я : тем, что в качестве опти= ческого блока распознавания использована телевизионная камера, а логического блока — ЭБМ.

1683537

Уп фиг Я

Х1 У1

Х Ур х и, Х У

4 У -У2 < У У,М

1 д У -У -У ф

Яйся

1МРМЖМ гулржфщ=сюм инертная фуииция мюижнЮ самкою

gðoäiððäìèà cons порпА ла

1683537 — У вЂ” Уг — Уд уровня для амлгаВания ниэкоуроВне8ьа

ОНА)АЛЬНЫХ СХЕМ с бысакаураднедыми

РПГ-3

Ж хя наи усила юь

ЭЯВКГп заидяйияы

ИСПОЛНИРРЛЬНОВО

ФЕХРЖЮЙ7 1683537

1 ПОЧ5РННУХ ОИ М юг. 5

1<83537

) 683537

Ч %

Ь g

1 ь ф Ь

Составитель А.Горячев

Редактор Н.Швыдкая Техред. Л.Сердюкова Корректор С Лекмар

Заказ 3987 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101