RU2708159C1 - Method for grain separation of flour-and-cereals crops according to vitreous index - Google Patents

Method for grain separation of flour-and-cereals crops according to vitreous index Download PDF

Info

Publication number
RU2708159C1
RU2708159C1 RU2018143686A RU2018143686A RU2708159C1 RU 2708159 C1 RU2708159 C1 RU 2708159C1 RU 2018143686 A RU2018143686 A RU 2018143686A RU 2018143686 A RU2018143686 A RU 2018143686A RU 2708159 C1 RU2708159 C1 RU 2708159C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
grain
grains
intensity
vitreous
radiation
Prior art date
Application number
RU2018143686A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Борисович Зайцев
Сергей Васильевич Зверев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority to RU2018143686A priority Critical patent/RU2708159C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2708159C1 publication Critical patent/RU2708159C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07CPOSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to agriculture and can be used for separation of fraction with high content of vitreous grains from commercial grains. Batch of grain is passed through a photoseparator equipped with an optical system and enabling analysis of reflection spectra of separate seeds. Each granule is irradiated with electromagnetic radiation from ultraviolet, visible or near infrared range, electrical signals corresponding to intensity of radiation reflected by grains are recorded, intensity of radiation reflected by each separate grain is measured. Value of the optical characteristic corresponding to the grain vitreous index is determined from the measured intensity values for each grain. Grain is divided into mealy and glassy depending on deviation of optical characteristic of each grains from a predetermined reference value for a batch of grains.
EFFECT: disclosed method provides fast and efficient separation of grain into two fractions by level of vitreousity.
6 cl, 10 dwg, 2 tbl

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для выделения фракции с высоким содержанием стекловидных зерен из товарного зерна пшеницы, риса, тритикале, ржи и других мукомольно-крупяных культур. Особенностью ряда мукомольно-крупяных культур, например, пшеницы, полбы, тритикале, ржи, ячменя, кукурузы, риса, является присутствие в сырьевой массе стекловидных и мучнистых зерен. Стекловидность, являясь внешним признаком качества зерна, отражает структуру внутренних тканей зерна. Стекловидность обусловлена строением зерновки, то есть спецификой упаковки крахмальных гранул и белка. Консистенция зерна (стекловидность) имеет очень большое значение для оценки его технологических (мукомольных) свойств. Из сырья с высоким значением стекловидности удается получать продукты переработки более высокого качества. Так, стекловидные зерна обладают большей механической прочностью, чем мучнистые. В процессе размола в муку стекловидные зерна образуют большое количество крупок - промежуточных продуктов помола, что очень важно для получения муки высокого качества. Такая мука ценится в хлебопечении и других применениях. Мучнистые же зерна быстро измельчаются в тонкий порошок. Поэтому стекловидное зерно обладает более высокими мукомольными достоинствами. Зерна пшеницы или риса, содержащиеся в ворохе зерна, полученного после его уборки и послеуборочной обработки, содержат как мучнистые, так и стекловидные зерновки. Это происходит в силу того, что в ворохе содержатся зерна от разных растений, условия созревания которых, могут отличаться вследствие неоднородности распределения удобрений по посевной площади, генетических отличий различных экземпляров и пр. В зависимости, в том числе, от степени стекловидности зерно делится на классы. Для повышения класса зерна на практике обычно необходимо из партии зерна удалить небольшую часть мучнистых зерен.The invention relates to agriculture and can be used to isolate fractions with a high content of vitreous grains from marketable wheat, rice, triticale, rye and other flour and cereal crops. A feature of a number of milling and cereal crops, for example, wheat, spelled, triticale, rye, barley, corn, rice, is the presence of vitreous and mealy grains in the raw material mass. Glassiness, being an external sign of grain quality, reflects the structure of the internal grain tissues. Glassiness is due to the structure of the grain, that is, the specifics of the packaging of starch granules and protein. The consistency of grain (vitreous) is very important for evaluating its technological (milling) properties. It is possible to obtain processed products of higher quality from raw materials with a high glassiness. So, vitreous grains have greater mechanical strength than mealy ones. In the process of grinding into flour, vitreous grains form a large number of grains - intermediate grinding products, which is very important for obtaining high-quality flour. Such flour is appreciated in bakery and other applications. Mealy grains are quickly crushed into a fine powder. Therefore, vitreous grains have higher flour-grinding qualities. Grains of wheat or rice contained in a heap of grain obtained after harvesting and post-harvest processing contain both mealy and glassy grains. This is due to the fact that the heap contains grains from different plants, the ripening conditions of which may differ due to the heterogeneous distribution of fertilizers over the sown area, genetic differences of different specimens, etc. Depending on the degree of glassiness, the grain is divided into classes . To improve the class of grain in practice, it is usually necessary to remove a small portion of mealy grains from a grain batch.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известны различные способы сепарации зерен на фракции и отделения зерна от примесей.Various methods for separating grains into fractions and separating grain from impurities are known in the art.

Известен способ разделения зерна на стекловидные и мучнистые зерна, осуществляемый визуальным методом с помощью диафаноскопа (например, ГОСТ Р 52554-2006 и ГОСТ 10987-76) - способ очень трудоемкий и довольно субъективный. В соответствии с этими ГОСТ стекловидность зерна может определяться либо визуально без применения приборов по степени прозрачности поперечных срезов зерен, либо также визуально с помощью диафаноскопа, представляющего собой устройство с линзой и лампой подсветки, позволяющими лучше разглядеть по очереди каждое из 100 зерен, загружаемых в специальной кассете внутрь диафаноскопа. Визуальный метод с использованием диафаноскопа неприменим для промышленной сортировки зерна. Основными недостатками его являются низкая скорость разделения зерен и довольно высокая субъективность оценки.A known method of separating grain into vitreous and powdery grains, carried out by a visual method using a diaphanoscope (for example, GOST R 52554-2006 and GOST 10987-76) is a very time-consuming and rather subjective method. In accordance with these GOSTs, the vitreous nature of the grain can be determined either visually without the use of devices according to the degree of transparency of the transverse sections of the grains, or also visually using a diaphanoscope, which is a device with a lens and a backlight, allowing you to better see each of the 100 grains loaded in special the cassette inside the diaphanoscope. The visual method using a diaphanoscope is not applicable for industrial grain sorting. Its main disadvantages are the low separation rate of grains and the rather high subjectivity of the assessment.

Известны оптический способ и устройство для сортировки отдельных объектов из сыпучих материалов (Патент РФ 2526103), с применением в качестве критерия сортировки распределения объектов по размеру, что не подходит для отделения мучнистых зерен от стекловидных.Known optical method and device for sorting individual objects from bulk materials (RF Patent 2526103), using as a criterion for sorting the distribution of objects by size, which is not suitable for separating powdery grains from vitreous.

Известен также оптический способ для очистки и сортировки зерновых культур, реализованный в устройствах (Патент РФ 2495728 и Патент РФ 2403100), использующий для сортировки компьютерный анализ видеоизображения каждой зерновки по толщине, длине и ширине. Этот способ отличается сложностью технической реализации и, как следствие, относительно низкой производительностью. Кроме того, этот способ неприменим для отделения мучнистых зерен от стекловидных.There is also known an optical method for cleaning and sorting grain crops, implemented in devices (RF Patent 2495728 and RF Patent 2403100), using computer analysis of video images of each grain by thickness, length and width for sorting. This method is notable for the complexity of technical implementation and, as a result, relatively low productivity. In addition, this method is not applicable for the separation of powdery grains from vitreous.

Известен также способ для идентификации объектов по оптическим признакам, раскрытый в патенте РФ №2012430 с использованием устройства, включающего сложную систему подсветки и один или несколько управляемых светофильтров с полосой пропускания не уже 380-770 нм и регулируемым спектром пропускания.There is also a method for identifying objects by optical characteristics, disclosed in the patent of the Russian Federation No. 20122430 using a device that includes a complex illumination system and one or more controllable light filters with a passband not narrower than 380-770 nm and an adjustable transmission spectrum.

При реализации данного способа необходимо применение широкополосных светофильтров с регулируемым спектром пропускания, что сильно усложняет технологию идентификации объектов и ведет к низкой производительности устройства. Кроме того, данное устройство не способно проводить сепарацию зерна по степени стекловидности.When implementing this method, it is necessary to use broadband filters with an adjustable transmission spectrum, which greatly complicates the technology of identification of objects and leads to low productivity of the device. In addition, this device is not able to carry out the separation of grain according to the degree of vitreous.

Наиболее близкими к предлагаемому способу по технической сущности являются применяемые в фотоэлектронных сепараторах способы отделения зерна от примесей и инородных включений по уровню интенсивности отраженного излучения на специально выбираемых длинах волн. Это, например, способ, раскрытый в статье (Фотосепаратор Zorkiy от CSort. Журнал «Агрорепортаж», 6 Сентября 2016), предназначенный для отделения зерна от мусора и примесей: овсюг, пелюшка, гречишка татарская, головня, спорынья, фузариозное зерно, зерно с черным зародышем и др. и состоящий в том, что зерно из загрузочного бункера попадает в освещенную зону обследования, пролетает между датчиком и фоновым экраном. Оптоэлектронный сенсор анализирует световой поток от исследуемого материала на трех длинах волн (соответствующих красному, зеленому и синему диапазонам спектра) и вырабатывает выходной сигнал компьютерной системы для приведения пневмоклапана (эжектора) в действие. Эжектор из летящего потока выдувает отличающееся по цвету продукт в патрубок негодного продукта, через который продукт выходит из фотосепаратора, в то время как годный продукт продолжает падать в патрубок годного продукта, откуда также выводится из фотосепаратора. Недостатком данного метода является то, что он не обеспечивает возможности разделения зерна по степени стекловидности.Closest to the proposed method according to the technical essence are the methods for separating grain from impurities and foreign inclusions used in photoelectronic separators according to the level of reflected radiation intensity at specially selected wavelengths. This, for example, is the method disclosed in the article (Zorkiy Photoseparator from CSort. Agroreportazh Magazine, September 6, 2016), designed to separate grain from debris and impurities: oatmeal, pelyushka, Tatar buckwheat, smut, ergot, fusarium grain, grain with black germ, etc., and consisting in the fact that the grain from the loading hopper enters the illuminated examination area, flies between the sensor and the background screen. The optoelectronic sensor analyzes the luminous flux from the material under study at three wavelengths (corresponding to the red, green, and blue ranges of the spectrum) and generates an output signal from the computer system to actuate the pneumatic valve (ejector). An ejector from a flowing stream blows a product of a different color into the pipe of an unsuitable product through which the product exits the photo separator, while the suitable product continues to fall into the pipe of a suitable product, from where it is also removed from the photo separator. The disadvantage of this method is that it does not provide the possibility of grain separation according to the degree of vitreous.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Техническая проблема, решаемая посредством заявляемого изобретения, заключается в преодолении недостатков, присущих аналогам и прототипу, за счет создания способа, обеспечивающего возможность высокопроизводительной сепарации зерен мукомольно-крупяных культур (например, пшеницы, полбы, тритикале, ржи, ячменя, кукурузы, риса и других) на стекловидную и мучнистую фракции.The technical problem solved by the claimed invention is to overcome the disadvantages inherent in analogues and prototype, by creating a method that enables high-performance separation of grains of flour and cereal crops (for example, wheat, spelled, triticale, rye, barley, corn, rice and others ) on the vitreous and powdery fraction.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в обеспечении быстрого и эффективного разделения зерна пшеницы и риса на две фракции с различным значением оптической характеристики, соответствующим определенному уровню стекловидности, что позволит повысить степень стекловидности партии зерна за счет обеспечения возможности удаления мучнистых зерен.The technical result achieved by using the claimed invention is to provide quick and efficient separation of wheat and rice grains into two fractions with different optical characteristics corresponding to a certain level of vitreous, which will increase the degree of vitreousness of the grain batch due to the possibility of removing powdery grains.

Поставленная задача решается тем, что в способе разделения зерна мукомольно-крупяных культур по степени стекловидности, согласно техническому решению, партию зерна потоком пропускают через фотосепаратор, оснащенный модифицированной оптической системой и обеспечивающий возможность анализа спектров отражения отдельных семян, при этом каждую зерновку облучают электромагнитным излучением из ультрафиолетового, видимого или ближнего инфракрасного диапазона, регистрируют электрические сигналы, соответствующие интенсивности отраженного зернами излучения, измеряют интенсивность отраженного каждым отдельным зерном излучения, при этом по измеренным величинам интенсивности для каждого зерна определяют значение оптической характеристики, соответствующей показателю стекловидности зерна, после чего разделяют зерна на мучнистые и стекловидные в зависимости от отклонения значения оптической характеристики каждой зерновки от заранее определенного контрольного значения для партии зерна. Для получения контрольного значения оптической характеристики пробу зерна из партии пропускают через фотосепаратор, оснащенный модифицированной оптической системой, облучают электромагнитным излучением из диапазона от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного, регистрируют и определяют интенсивность отраженного от каждого зерна излучения в выбранных диапазонах длин волн, после чего определяют значение оптической характеристики для каждого зерна пробы и по значениям оптических характеристик всех зерен пробы устанавливают контрольное значение с учетом соотношения количества мучнистых и стекловидных зерен в исходной партии зерна и необходимого соотношения количества мучнистых и стекловидных зерен в конечной партии зерна после сепарации. В качестве оптической характеристики для разделения зерна по степени стекловидности может быть использовано:The problem is solved in that in the method for separating grain of milling and cereal crops by the degree of vitreousness, according to the technical solution, a batch of grain is passed in a stream through a photo separator equipped with a modified optical system and providing the ability to analyze the reflection spectra of individual seeds, each grain being irradiated with electromagnetic radiation from ultraviolet, visible or near infrared, record electrical signals corresponding to the intensity of the reflected about radiation grains, measure the intensity of the radiation reflected by each individual grain, while the measured optical intensity values for each grain determine the optical characteristic value corresponding to the glassiness of the grain, and then divide the grains into powdery and glassy depending on the deviation of the optical characteristic value of each grain from a specific reference value for a batch of grain. To obtain a control value of the optical characteristic, a grain sample from a batch is passed through a photo separator equipped with a modified optical system, irradiated with electromagnetic radiation from the range from ultraviolet to near infrared, the intensity of the radiation reflected from each grain in the selected wavelength ranges is recorded and determined, and then the optical value is determined characteristics for each grain of the sample and by the values of the optical characteristics of all grains of the sample establish a cont role value taking into account the ratio of the number of powdery and vitreous grains in the initial batch of grain and the necessary ratio of the number of powdery and vitreous grains in the final batch of grain after separation. As an optical characteristic for the separation of grain according to the degree of glassiness can be used:

- прямое отношение интенсивности отраженного зерном излучения в спектральном диапазоне от 550 до 780 нм к интенсивности отраженного зерном излучения в спектральном диапазоне от 250 до 500 нм;- a direct ratio of the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral range from 550 to 780 nm to the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral range from 250 to 500 nm;

- прямое отношение интенсивности отраженного зерном излучения в спектральном диапазоне от 250 до 500 нм к интенсивности отраженного зерном излучения спектральном диапазоне от 550 до 780 нм;- a direct ratio of the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral range from 250 to 500 nm to the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral range from 550 to 780 nm;

- разность интенсивности отраженного зерном излучения в спектральном диапазоне от 550 до 780 нм и интенсивности отраженного зерном излучения в спектральном диапазоне от 250 до 500 нм;- the difference in the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral range from 550 to 780 nm and the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral range from 250 to 500 nm;

- значение интенсивности отраженного зерном излучения в спектральном диапазоне от 550 до 780 нм.- the intensity value of the radiation reflected by the grain in the spectral range from 550 to 780 nm.

Заявляемый способ заключается в пропускании зерна через фотосепаратор, снабженный модифицированной оптической системой, и выделении отдельных зерен по заданному оптическому признаку, например по отношению (прямому или обратному) или разности интенсивности отраженного зерном излучения в красной, оранжевой, желтой или желто-зеленой области видимой части спектра (например, со средней длиной волны, выбранной из диапазона от 550 до 780 нм) и интенсивности отраженного зерном излучения в ультрафиолетовой, фиолетовой, синей или сине-зеленой области видимой части спектра (например, со средней длиной волны, выбранной из диапазона от 250 до 500 нм). Как установлено авторами, в этих областях спектра имеет место существенное различие в интенсивности отраженного от мучнистых зерен излучения, при существенно меньшем различии аналогичного показателя для стекловидных зерен.The inventive method consists in passing grain through a photo separator equipped with a modified optical system, and isolating individual grains according to a given optical feature, for example, in relation to (direct or inverse) or the difference in intensity of the radiation reflected by the grain in the red, orange, yellow or yellow-green region of the visible part spectrum (for example, with an average wavelength selected from the range from 550 to 780 nm) and the intensity of the radiation reflected by the grain in the ultraviolet, violet, blue or blue-green region whith the visible spectrum (e.g., with a mean wavelength selected from the range of 250 to 500 nm). As established by the authors, in these spectral regions there is a significant difference in the intensity of radiation reflected from powdery grains, with a significantly smaller difference in the similar parameter for vitreous grains.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа разделения зерна мукомольных культур по степени стекловидности.In FIG. 1 shows a diagram of the implementation of a method for separating grain milling crops by the degree of vitreous.

На фиг. 2 представлена спектральная зависимость разности среднего значения интенсивности отраженного излучения для случайных выборок мучнистых и стекловидных зерен пшеницы «Оазис» в диапазоне длин волн 500-700 нм.In FIG. Figure 2 shows the spectral dependence of the difference in the average value of the reflected radiation intensity for random samples of powdery and glassy grains of wheat "Oasis" in the wavelength range of 500-700 nm.

На фиг. 3 представлена спектральная зависимость отношения дисперсии сигнала для стекловидных зерен к разности средних значений сигналов для мучнистых и стекловидных зерен пшеницы «Оазис».In FIG. Figure 3 shows the spectral dependence of the signal dispersion ratio for vitreous grains to the difference between the average signal values for the Oasis powdery and vitreous grains of wheat.

На фиг. 4 для примера показаны спектры отражения случайной выборки стекловидных (а) и мучнистых (б) зерен тритикале сорта «Тимирязевская 150».In FIG. Figure 4 shows, for example, the reflection spectra of a random sample of vitreous (a) and mealy (b) triticale grains of the Timiryazevskaya 150 variety.

На фиг. 5 представлены отношения интенсивности отраженного излучения в диапазоне длин волн λ=650±50 нм к интенсивности отраженного излучения в диапазоне длин волн λ=450±50 нм для случайной выборки мучнистых и стекловидных зерен тритикале.In FIG. Figure 5 shows the ratios of the intensity of the reflected radiation in the wavelength range λ = 650 ± 50 nm to the intensity of the reflected radiation in the wavelength range λ = 450 ± 50 nm for a random sample of powdery and glassy triticale grains.

На фиг. 6 приведены значения отношений интенсивности отраженного излучения в диапазоне длин волн λ=650±50 нм к интенсивности отраженного излучения в диапазоне длин волн λ=300±50 нм для случайной выборки мучнистых и стекловидных зерен тритикале.In FIG. Figure 6 shows the ratios of the intensity of the reflected radiation in the wavelength range λ = 650 ± 50 nm to the intensity of the reflected radiation in the wavelength range λ = 300 ± 50 nm for a random sample of powdery and glassy grains of triticale.

На фиг. 7 показаны спектры отражения случайной выборки стекловидных (а) и мучнистых (б) зерен пшеницы сорта «Оазис».In FIG. Figure 7 shows the reflection spectra of a random sample of glassy (a) and powdery (b) grains of wheat of the Oasis variety.

На фиг. 8 приведены значения отношений интенсивности отраженного излучения в диапазоне длин волн λ=650±50 нм к интенсивности отраженного излучения в диапазоне длин волн λ=300±50 нм для мучнистых и стекловидных зерен пшеницы сорта «Оазис».In FIG. Figure 8 shows the ratios of the intensity of reflected radiation in the wavelength range λ = 650 ± 50 nm to the intensity of reflected radiation in the wavelength range λ = 300 ± 50 nm for powdery and vitreous grains of wheat of the Oasis variety.

Позициями на фиг. 1 обозначены:With reference to FIG. 1 marked:

1 - загрузочный бункер,1 - loading hopper,

2 - распределительные каналы и питающие лотки,2 - distribution channels and feed trays,

3 - освещенная зона обследования,3 - illuminated examination area,

4 - осветительная система,4 - lighting system

5 - приемники излучения,5 - radiation receivers,

6 - процессор с управляющей программой,6 - processor with a control program,

7 - система удаления мучнистого зерна,7 - a system for removing powdery powder,

8 - бункер для стекловидного зерна,8 - hopper for vitreous grain,

9 - бункер для мучнистого зерна;9 - a bunker for mealy grain;

а - поток исходного зерна,a is the flow of the original grain,

b - поток стекловидного зерна,b is the flow of vitreous grain,

с - поток мучнистого зерна,C is the flow of powdery grain,

d - излучение,d is the radiation

е - рассеянное (отраженное) зерном излучение,e - scattered (reflected) by the grain radiation,

f- электрический сигнал от приемников излучения,f- electrical signal from radiation receivers,

g - сигнал управления от процессора системы управления.g is the control signal from the processor of the control system.

Сущность изобретения состоит в следующем. Зерна, содержащиеся в ворохе зерна, полученного после его уборки и послеуборочной обработки, содержат как мучнистые, так и стекловидные зерна, различающиеся внутренней структурой. Это происходит в силу того, что в ворохе содержатся зерна от разных растений, условия созревания которых могут отличаться вследствие неоднородности распределения удобрений по посевной площади, генетических отличий различных экземпляров и пр.The invention consists in the following. The grains contained in the heap of grain obtained after harvesting and post-harvest processing contain both mealy and glassy grains that differ in their internal structure. This is due to the fact that the heap contains grains from different plants, the ripening conditions of which may differ due to the heterogeneous distribution of fertilizers over the sown area, genetic differences between different specimens, etc.

Различия во внутренней структуре стекловидных и мучнистых зерен порождает различия в их спектрах отражения. Для повышения класса зерна на практике обычно необходимо удалить небольшую часть мучнистых зерен, однако вручную такую операцию выполнить достаточно сложно и долго.Differences in the internal structure of vitreous and powdery grains gives rise to differences in their reflection spectra. To increase the class of grain in practice, it is usually necessary to remove a small part of mealy grains, however, it is rather difficult and long to perform such an operation manually.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Предлагаемый способ разделения зерен на стекловидные и мучнистые представляет собой промышленный вариант сепарации зерна, обеспечивающий возможность быстрой и точной сепарации зерен по оптической характеристике. Отсутствует необходимость использования сложных устройств для излучения и регистрации электромагнитных волн. Достаточно применить один или несколько (по числу каналов) светодиодов или ламп и столько же фотодиодов, работающих в соответствующих спектральных полосах. Кроме фотодиодов в качестве приемников излучения можно использовать фоторезисторы или фототранзисторы или ФЭУ (фотоэлектронные умножители) или ПЗС (приборы с зарядовой связью). Многочисленные эксперименты показали, что зерновки, определяемые (например, для пшеницы и риса по ГОСТ 10987-76) как стекловидные и мучнистые, различаются по оптическим характеристикам, которые могут определяться приборами в автоматическом режиме без участия человека. Оптическая характеристика представляет собой расчетную величину, определяемую на основе измерения интенсивностей отраженного излучения и характеризующую стекловидность зерна. Способы расчета оптической характеристики и ее контрольного значения раскрыты далее.The proposed method for separating grains into vitreous and powdery is an industrial version of the separation of grain, providing the ability to quickly and accurately separate the grains according to the optical characteristic. There is no need to use complex devices for radiation and registration of electromagnetic waves. It is enough to apply one or several (by the number of channels) LEDs or lamps and as many photodiodes operating in the corresponding spectral bands. In addition to photodiodes, photoresistors or phototransistors or PMTs (photoelectronic multipliers) or CCDs (charge-coupled devices) can be used as radiation detectors. Numerous experiments have shown that grains determined (for example, for wheat and rice according to GOST 10987-76) as vitreous and mealy, differ in optical characteristics, which can be determined by devices in an automatic mode without human intervention. The optical characteristic is a calculated value, determined on the basis of measuring the intensities of the reflected radiation and characterizing the vitreous nature of the grain. Methods for calculating the optical characteristic and its reference value are disclosed below.

Зерно, предварительно очищенное от инородных включений, пропускают через фотосепаратор, оснащенный фотометрической системой, включающей источники и приемники электромагнитного излучения, работающие в заданных диапазонах длин волн, системой подачи зерна в зону обследования и системой удаления мучнистых зерен из потока зерна. Процесс разделения зерна по степени стекловидности может происходить, например, следующим образом (см. фиг. 1).Grain preliminarily cleared of foreign inclusions is passed through a photo separator equipped with a photometric system including sources and receivers of electromagnetic radiation operating in predetermined wavelength ranges, a system for supplying grain to the examination area, and a system for removing powdery grains from the grain stream. The process of grain separation according to the degree of vitreousness can occur, for example, as follows (see Fig. 1).

Исходное зерно для сортировки загружают в загрузочный бункер. Оттуда системой подачи (включающей, например, распределительные каналы и питающие лотки) зерно подают в зону обследования и освещают источником или источниками электромагнитного излучения. Приемник или приемники, получая отраженное от зерна излучение, генерируют электрический сигнал для компьютерной системы управления. В зависимости от сигналов, полученных от оптической системы, процессор с управляющей программой определяет значение оптической характеристики по заданному закону и дает команду на срабатывание системы (например, пневмоклапана (эжектора)) удаления мучнистого зерна, отличающегося по оптическим характеристикам от стекловидного, в бункер для мучнистых зерен. Стекловидное зерно может при этом прямым потоком поступать в бункер для стекловидного зерна.The source grain for sorting is loaded into a loading hopper. From there, the feed system (including, for example, distribution channels and feed trays) feed grain into the examination area and illuminate it with a source or sources of electromagnetic radiation. The receiver or receivers, receiving radiation reflected from the grain, generate an electrical signal for the computer control system. Depending on the signals received from the optical system, the processor with the control program determines the value of the optical characteristic according to a given law and gives a command to trigger the system (for example, a pneumatic valve (ejector)) to remove powdery grains, which differs from the glassy in optical characteristics, in the powdery bin grains. The vitreous grain may then flow directly into the vitreous grain bin.

Сепарация отдельных зерен производится по заданному значению оптической характеристики. В качестве таковой может быть использовано отношение (прямое или обратное) или разность интенсивности отраженного излучения со средней длиной волны, выбранной из диапазона от 550 до 780 нм (например, в полосе длин волн λ=650±50) и интенсивности отраженного излучения со средней длиной волны, выбранной из диапазона от 250 до 500 нм (например, в полосе длин волн λ=450±50 нм или λ=350±70). Такой показатель (в виде отношения или разности сигналов на двух длинах волн) имеет существенное различие для стекловидных и мучнистых зерен. Разница этого показателя между стекловидными и мучнистыми зернами имеет сравнительно малый коэффициент вариации (менее 0.5). В качестве показателя для сепарации мучнистых и стекловидных зерен может также применяться отдельно (с некоторым уменьшением эффективности) уровень интенсивности отраженного излучения в спектральной полосе со средней длиной волны, выбранной из диапазона от 550 до 780 нм.Separation of individual grains is performed at a given value of the optical characteristic. As such, a ratio (direct or reverse) or the difference in the intensity of reflected radiation with an average wavelength selected from the range from 550 to 780 nm (for example, in the wavelength band λ = 650 ± 50) and the intensity of reflected radiation with an average length can be used a wave selected from the range from 250 to 500 nm (for example, in the wavelength band λ = 450 ± 50 nm or λ = 350 ± 70). Such an indicator (in the form of the ratio or difference of signals at two wavelengths) has a significant difference for vitreous and powdery grains. The difference between this indicator between vitreous and powdery grains has a relatively small coefficient of variation (less than 0.5). As an indicator for the separation of powdery and vitreous grains, the level of reflected radiation intensity in the spectral band with an average wavelength selected from the range from 550 to 780 nm can also be used separately (with a slight decrease in efficiency).

В зависимости от вычисленного значения оптической характеристики для каждой зерновки и сравнения его с контрольным значением с помощью управляющей программы процессор дает команду на срабатывание системы удаления мучнистого зерна (например, пневмоклапана (эжектора)) для направления мучнистого зерна, отличающегося по оптическим характеристикам в бункер для мучнистых зерен, при этом стекловидное зерно прямым потоком через патрубок попадает в бункер стекловидных зерен.Depending on the calculated value of the optical characteristic for each caryopsis and comparing it with the control value using the control program, the processor gives a command to trigger a powdery powder removal system (for example, a pneumatic valve (ejector)) to direct powdery powder, which differs in optical characteristics in the powdery bin grains, while the vitreous grain directly flows through the pipe into the hopper of the vitreous grains.

Контрольное значение оптической характеристики определяют для каждой партии зерна перед началом сортировки.The control value of the optical characteristic is determined for each batch of grain before sorting.

Для установления контрольного значения оптической характеристики для каждой партии зерна небольшое количество зерна из загрузочного бункера пропускают через зону обследования, освещают элементами осветительной системы, а отраженное от зерна излучение, поступающее на приемник, регистрируют и определяют интенсивность отраженного сигнала. Управляющая программа фиксирует значения интенсивностей отраженного от разных зерновок сигнала и количество зерен, давших ту или иную интенсивность отраженного сигнала. Далее управляющая программа устанавливает контрольное значение сигнала для сортировки по одной из формул:To establish a control value of the optical characteristic for each batch of grain, a small amount of grain from the loading hopper is passed through the inspection area, illuminated by elements of the lighting system, and the radiation reflected from the grain entering the receiver is recorded and the intensity of the reflected signal is determined and determined. The control program records the intensities of the signal reflected from different grains and the number of grains that give a particular intensity of the reflected signal. Next, the control program sets the control value of the signal for sorting according to one of the formulas:

- от 0,4 до 0,6 (в зависимости от требуемого конечного процента содержания мучнистых зерен в бункере для стекловидного зерна) при использовании в качестве оптической характеристики для разделения зерна прямого или обратного отношения интенсивностей отраженного излучения в полосе спектра со средней длиной волны, выбранной из длинноволнового диапазона от 550 до 780 нм (например, в полосе длин волн λ=650±50 нм) и отраженного излучения в полосе спектра со средней длинной волны, выбранной из коротковолнового диапазона от 250 до 500 нм (например, в полосе длин волн λ=450±50 или λ=350±70 нм).- from 0.4 to 0.6 (depending on the required final percentage of powdery grains in the vitreous silo) when used as an optical characteristic for grain separation, the direct or inverse ratio of the reflected radiation intensities in the spectrum band with the average wavelength selected from the long wavelength range from 550 to 780 nm (for example, in the wavelength band λ = 650 ± 50 nm) and the reflected radiation in the spectrum band with an average long wavelength selected from the short wavelength range from 250 to 500 nm (for example, in the d wavelength λ = 450 ± 50 or λ = 350 ± 70 nm).

- (минимальная разность интенсивностей) + K × (разность максимальной и минимальной разностей интенсивностей), где K - коэффициент, лежащий в диапазоне от 0,5 до 0,8 (в зависимости от требуемого конечного процента содержания мучнистых зерен в бункере для стекловидного зерна) при использовании в качестве оптической характеристики для разделения зерна разности интенсивностей отраженного излучения в полосе спектра со средней длиной волны, выбранной из длинноволнового диапазона от 500 до 700 нм (например, в полосе длин волн λ=650±50 нм) и отраженного излучения в полосе спектра со средней длинной волны, выбранной из коротковолнового диапазона от 250 до 400 нм (например, в полосе длин волн λ=450±50 или λ=350±70 нм).- (minimum difference in intensities) + K × (difference in maximum and minimum differences in intensities), where K is a coefficient lying in the range from 0.5 to 0.8 (depending on the required final percentage of powdery grains in the vitreous grain bin) when used as an optical characteristic for grain separation, the difference in the intensities of reflected radiation in the spectral band with an average wavelength selected from the long wavelength range from 500 to 700 nm (for example, in the wavelength band λ = 650 ± 50 nm) and reflected radiation cheniya a band with a mean wavelength selected from the shortwave range from 250 to 400 nm (e.g., a wavelength band λ = 450 ± 50, or λ = 350 ± 70 nm).

Примеры конкретной реализацииSpecific implementation examples

Пример 1.Example 1

На фиг. 2 показана спектральная зависимость средней по выборке разности между уровнем интенсивности излучения отраженного мучнистыми зернами и интенсивности излучения отраженного стекловидными зернами.In FIG. Figure 2 shows the spectral dependence of the sample average difference between the level of radiation intensity reflected by powdery grains and the radiation intensity reflected by glassy grains.

Максимум разности сигналов для двух видов зерна наблюдается на длинах волн вблизи 630 нм. Однако сама по себе большая разница не является основанием для предпочтения данной области спектра. Существенное значение имеет разброс данных на множестве однотипных зерен. В случае выделения мучнистых зерен за комплексный показатель эффективности можно принять коэффициент вариации - отношение дисперсии сигнала для стекловидных зерен к разности средних значений сигналов для мучнистых и стекловидных зерен. Чем меньше этот показатель, тем меньше стекловидных зерен будет ошибочно удалено при сортировке с целью удаления мучнистых зерен. В качестве оценки эффективности классификации примем коэффициент вариации, равный отношению стандартного отклонения (дисперсии) диагностического признака для стекловидных зерен к разности средних значений диагностических признаков обучающей выборки мучнистых и стекловидных зерен.The maximum signal difference for the two types of grain is observed at wavelengths near 630 nm. However, a large difference in itself is not a basis for preference for this region of the spectrum. The scatter of data on many of the same type of grains is essential. In the case of powdery grains, the coefficient of variation can be taken as a complex indicator of efficiency — the ratio of the signal dispersion for vitreous grains to the difference in the average signal values for powdery and vitreous grains. The lower this indicator, the less vitreous grains will be mistakenly removed during sorting in order to remove powdery grains. As an assessment of the classification efficiency, we take the coefficient of variation equal to the ratio of the standard deviation (dispersion) of the diagnostic feature for vitreous grains to the difference between the average values of the diagnostic features of the training sample of mealy and vitreous grains.

На фиг. 3 представлена зависимость отношения дисперсии сигнала для стекловидных зерен к разности средних значений сигналов для мучнистых и стекловидных зерен от длины волны излучения. Из фиг. 3 видно, что наименьшие значения коэффициента вариации (0.5-0.6) лежат в диапазоне длин волн 580-700 нм (красная область видимого спектра). Значит в качестве оптической характеристики для разделения зерна пшеницы по степени стекловидности можно использовать значение интенсивности отраженного от зерна излучения в диапазоне длин волн 580-700 нм. Однако, как будет видно из следующих примеров, разделение зерна на стекловидное и мучнистое будет более эффективным при использовании комплексной оптической характеристики, вычисленной на основании интенсивности отраженного от зерна излучения в двух диапазонах длин волн.In FIG. Figure 3 shows the dependence of the signal dispersion ratio for vitreous grains on the difference between the average signal values for mealy and vitreous grains on the radiation wavelength. From FIG. Figure 3 shows that the smallest values of the coefficient of variation (0.5–0.6) lie in the wavelength range of 580–700 nm (red region of the visible spectrum). This means that the intensity value of radiation reflected from the grain in the wavelength range of 580-700 nm can be used as an optical characteristic for separating wheat grain by the degree of vitreousness. However, as will be seen from the following examples, the separation of grains into vitreous and powdery will be more effective when using the integrated optical characteristics, calculated on the basis of the intensity of radiation reflected from the grain in two wavelength ranges.

Пример 2.Example 2

На фиг. 4 представлены спектры отражения излучения от мучнистых и стекловидных зерен тритикале сорта «Тимирязевская 150».In FIG. 4 shows the reflection spectra of radiation from powdery and glassy grains of triticale varieties "Timiryazevskaya 150".

Из сравнения фиг. 4а и фиг. 4б становится ясно, что при использовании для разделения мучнистых и стекловидных зерен способа идентификации по уровню интенсивности отраженного зерном излучения в каком-либо одном спектральном диапазоне (например, при средней длине волны 630 нм) разделение усложнено из-за дисперсии показателей отражения на отдельной длине волны. Однако из фиг. 4 хорошо видно, что характер спектров существенно различается: у стекловидных зерен с ростом длины волны отражение возрастает в меньшей степени, чем у мучнистых.From a comparison of FIG. 4a and FIG. 4b, it becomes clear that when using the method of identification for the separation of powdery and vitreous grains by the intensity level of radiation reflected by the grain in any one spectral range (for example, at an average wavelength of 630 nm), the separation is complicated due to the dispersion of the reflection indices at a separate wavelength . However, from FIG. 4 it is clearly seen that the nature of the spectra varies significantly: in vitreous grains with increasing wavelength, reflection increases to a lesser extent than in mealy ones.

Сравнительный анализ спектров отраженного излучения стекловидного и мучнистого зерна тритикале сорта «Тимирязевская 150» в различных областях спектра показал возможность их более точной идентификации с использованием в качестве диагностического признака отношения интенсивности отраженного зерном излучения в области спектра со средней длинной волны λ=650±50 нм к интенсивности отраженного зерном излучения в области спектра со средней длиной волны λ=450±50 нм. Полученные результаты представлены на фиг. 5.A comparative analysis of the reflected spectra of vitreous and powdery grains of the Timiryazevskaya 150 variety of triticale in various spectral regions showed the possibility of more accurate identification using the ratio of the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral region with an average wavelength of λ = 650 ± 50 nm to the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral region with an average wavelength of λ = 450 ± 50 nm. The results are presented in FIG. 5.

Как видно из фиг. 5, имеет место большое различие между значениями отношения сигнала (интенсивности отраженного излучения) в диапазоне длин волн λ=650±50 нм к сигналу в диапазоне длин волн λ=450±50 нм для мучнистых и стекловидных зерен тритикале. Из фиг. 4 и фиг. 5 также видно, что дисперсия показателя отношения сигнала в диапазоне длин волн λ=650±50 нм к сигналу в диапазоне длин волн λ=450±50 нм намного меньше, чем дисперсия показателей отражения на каждой отдельной длине волны. Все это создает лучшие условия для разделения мучнистых и стекловидных зерен на фотоэлектронных сепараторах с помощью предлагаемого метода.As can be seen from FIG. 5, there is a large difference between the signal ratio (reflected radiation intensity) in the wavelength range λ = 650 ± 50 nm to the signal in the wavelength range λ = 450 ± 50 nm for powdery and vitreous triticale grains. From FIG. 4 and FIG. 5 also shows that the dispersion of the ratio of the signal in the wavelength range λ = 650 ± 50 nm to the signal in the wavelength range λ = 450 ± 50 nm is much smaller than the variance of the reflection indices at each individual wavelength. All this creates better conditions for the separation of powdery and glassy grains on photoelectronic separators using the proposed method.

Пример 3.Example 3

Были проанализированы спектры отражения света от мучнистых и стекловидных зерен тритикале сорта «Тимирязевская 150» на длинах волн из двух диапазонов: от 550 до 780 нм и от 250 до 500 нм.Spectra of light reflection from powdery and vitreous grains of triticale varieties “Timiryazevskaya 150” were analyzed at wavelengths from two ranges: from 550 to 780 nm and from 250 to 500 nm.

На фиг. 6 представлены значения отношений интенсивности отраженного излучения в области спектра со средней длинной волны λ=650 нм к интенсивности отраженного излучения в области спектра со средней длинной волны λ=300 нм для случайных выборок стекловидного и мучнистого зерна тритикале сорта «Тимирязевская 150».In FIG. Figure 6 shows the ratios of the intensity of reflected radiation in the spectral region with an average long wavelength λ = 650 nm to the intensity of reflected radiation in the spectral region with an average long wavelength λ = 300 nm for random samples of vitreous and powdery grain of the Timiryazevskaya 150 variety.

Как видно из фиг. 6, имеет место большое различие между значениями показателя отношения сигнала (интенсивности отраженного излучения) в диапазоне длин волн λ=650±50 нм к сигналу в диапазоне длин волн λ=300±50 нм для мучнистых и стекловидных зерен тритикале. Из фиг. 4 и фиг. 6 также видно, что дисперсия показателя отношения сигнала в диапазоне длин волн λ=650±50 нм к сигналу в диапазоне длин волн λ=300±50 нм намного меньше, чем дисперсия показателей отражения на каждой отдельной длине волны. Это создает лучшие условия для выделения мучнистых (или стекловидных) зерен на фотоэлектронных сепараторах с помощью предлагаемого метода.As can be seen from FIG. 6, there is a large difference between the values of the ratio of the signal (intensity of reflected radiation) in the wavelength range λ = 650 ± 50 nm to the signal in the wavelength range λ = 300 ± 50 nm for powdery and vitreous grains of triticale. From FIG. 4 and FIG. Figure 6 also shows that the dispersion of the ratio of the signal in the wavelength range λ = 650 ± 50 nm to the signal in the wavelength range λ = 300 ± 50 nm is much smaller than the variance of the reflection indices at each individual wavelength. This creates better conditions for the separation of powdery (or vitreous) grains on photoelectronic separators using the proposed method.

Пример 4.Example 4

Имеется зерно тритикале с содержанием стекловидных, частично стекловидных и мучнистых зерен в соотношении 20: 30: 50%. Общая стекловидность составляет 35%. По этому показателю зерно отнесено к 4 классу. По всем остальным показателям оно соответствует 3 классу. Для повышения класса зерна необходимо увеличить процентное содержание стекловидных зерен. Для этого пропускаем зерно через фотосепаратор с установкой порога сепарации (контрольного значения оптической характеристики) таким образом, чтобы удалялась половина мучнистого зерна (25% от общей массы). После этого соотношение становится 26.7:40.0:33.3%. Общая стекловидность составляет 46.7%, что позволяет это зерно отнести уже к 3 классу. Удаленная из общей массы часть мучнистого зерна может быть использована в соответствии со своим классом, например, в производстве крахмалопродуктов, комбикормов и т.п.There is a triticale grain with a content of vitreous, partially vitreous and mealy grains in a ratio of 20: 30: 50%. The total glassiness is 35%. According to this indicator, grain is assigned to class 4. For all other indicators, it corresponds to grade 3. To increase the class of grains, it is necessary to increase the percentage of vitreous grains. To do this, we pass the grain through a photo separator with the separation threshold set (the reference value of the optical characteristic) so that half mealy grain (25% of the total mass) is removed. After that, the ratio becomes 26.7: 40.0: 33.3%. The total glassiness is 46.7%, which allows this grain to be attributed to the 3rd class. The part of powdery grain removed from the total mass can be used in accordance with its class, for example, in the production of starch products, animal feed, etc.

Пример 5.Example 5

На фиг. 7 представлены спектры отражения света от мучнистых и стекловидных зерен пшеницы сорта «Оазис». Из сравнения фиг. 7а и фиг. 7б становится ясно, что при использовании для разделения мучнистых и стекловидных зерен способа идентификации по уровню интенсивности отраженного излучения в каком-либо одном спектральном диапазоне разделение усложняется из-за большой дисперсии показателей отражения на каждой отдельной длине волны. Однако из фиг. 7 хорошо видно, что характер спектров существенно различается: у стекловидных зерен с ростом длины волны отражение возрастает в меньшей степени, чем у мучнистых.In FIG. 7 shows the spectra of light reflection from mealy and glassy grains of wheat of the Oasis variety. From a comparison of FIG. 7a and FIG. 7b, it becomes clear that when the powdery and glassy grains are separated using a method of identification by the level of reflected radiation intensity in any one spectral range, the separation is complicated due to the large dispersion of the reflection indices at each individual wavelength. However, from FIG. 7 it is clearly seen that the nature of the spectra varies significantly: in vitreous grains with increasing wavelength, reflection increases to a lesser extent than in mealy ones.

Сравнительный анализ спектров отраженного излучения стекловидного и мучнистого зерна пшеницы сорта «Оазис» в различных областях видимого спектра показал возможность их более точной идентификации с использованием в качестве оптической характеристики, характеризующей стекловидность зерна, отношения интенсивности отраженного излучения в длинноволновой области спектра со средней длиной волны λ=650±50 нм к плотности потока энергии отраженного излучения в коротковолновой области спектра со средней длиной волны λ=300±50 нм. Полученные результаты представлены на фиг. 8.A comparative analysis of the reflected spectra of vitreous and powdery grains of wheat of the Oasis variety in different regions of the visible spectrum showed the possibility of more accurate identification using the ratio of the intensity of reflected radiation in the long-wavelength region of the spectrum with an average wavelength λ = as the optical characteristic characterizing glassy grain 650 ± 50 nm to the energy flux density of the reflected radiation in the short-wavelength region of the spectrum with an average wavelength of λ = 300 ± 50 nm. The results are presented in FIG. 8.

Как видно из фиг. 8, имеет место большое различие между значениями показателя отношения сигнала (интенсивности отраженного излучения) в диапазоне длин волн λ=650±50 нм к сигналу в диапазоне длин волн λ=300±50 нм для мучнистых и стекловидных зерен пшеницы. Из рисунков 6 и 7 также видно, что дисперсия показателя отношения сигнала в диапазоне длин волн λ=650±50 нм к сигналу в диапазоне длин волн λ=300±50 нм намного меньше, чем дисперсия показателей отражения на каждой отдельной длине волны. Это создает лучшие условия для выделения мучнистых (или стекловидных) зерен на фотоэлектронных сепараторах.As can be seen from FIG. 8, there is a large difference between the values of the ratio of the signal (reflected radiation intensity) in the wavelength range λ = 650 ± 50 nm to the signal in the wavelength range λ = 300 ± 50 nm for powdery and vitreous grains of wheat. Figures 6 and 7 also show that the dispersion of the ratio of the signal in the wavelength range λ = 650 ± 50 nm to the signal in the wavelength range λ = 300 ± 50 nm is much smaller than the variance of the reflection indices at each individual wavelength. This creates better conditions for the separation of powdery (or vitreous) grains on photoelectronic separators.

Пример 6.Example 6

Были проанализированы спектры отражения света от мучнистых и стекловидных зерен пшеницы сорта «Оазис» на длинах волн из двух диапазонов: от 550 до 780 нм и от 250 до 500 нм.The light reflection spectra from powdery and glassy grains of wheat of the Oasis variety were analyzed at wavelengths from two ranges: from 550 to 780 nm and from 250 to 500 nm.

В таблице 1 представлены значения интенсивности отраженного излучения на длине волны 370 нм и 630 нм для случайной выборки стекловидных и мучнистых зерен пшеницы.Table 1 presents the values of the intensity of the reflected radiation at a wavelength of 370 nm and 630 nm for a random sample of vitreous and powdery grains of wheat.

Figure 00000001
Figure 00000001

На основании данных таблицы 1 были рассчитаны значения отношений сигнала на длине волны 630 нм к сигналу на длине волны 370 нм, а также значения разности этих сигналов. Результаты этих расчетов собраны в таблице 2.

Figure 00000002
Based on the data in Table 1, the values of the ratios of the signal at a wavelength of 630 nm to the signal at a wavelength of 370 nm were calculated, as well as the difference values of these signals. The results of these calculations are collected in table 2.
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Из таблицы 2 видно, что в качестве показателя для разделения стекловидных и мучнистых зерен может быть выбрано как отношение, так и разность интенсивности отраженного излучения на длине волны 630 нм и интенсивности отраженного излучения на длине волны 370 нм.From table 2 it can be seen that both the ratio and the difference in the intensity of reflected radiation at a wavelength of 630 nm and the intensity of reflected radiation at a wavelength of 370 nm can be selected as an indicator for the separation of vitreous and powdery grains.

Пример 7.Example 7

Имеется зерно пшеницы с содержанием стекловидных, частично стекловидных и мучнистых зерен в соотношении 20:30:50%. Общая стекловидность составляет 35%. По этому показателю зерно отнесено к 4 классу. По всем остальным показателям оно соответствует 3 классу. Для повышения класса зерна необходимо увеличить процентное содержание стекловидных зерен. Для этого пропускаем зерно через фотосепаратор с установкой порога сепарации (контрольного значения оптической характеристики) таким образом, чтобы удалялась половина мучнистого зерна (25% от общей массы). После этого соотношение становится 26.7:40.0:33.3%. Общая стекловидность составляет 46.7%, что позволяет это зерно отнести уже к 3 классу. Удаленная из общей массы часть мучнистого зерна может быть использована в соответствии со своим классом.There is a grain of wheat with a content of vitreous, partially vitreous and mealy grains in a ratio of 20: 30: 50%. The total glassiness is 35%. According to this indicator, grain is assigned to class 4. For all other indicators, it corresponds to grade 3. To increase the class of grains, it is necessary to increase the percentage of vitreous grains. To do this, we pass the grain through a photo separator with the separation threshold set (the reference value of the optical characteristic) so that half mealy grain (25% of the total mass) is removed. After that, the ratio becomes 26.7: 40.0: 33.3%. The total glassiness is 46.7%, which allows this grain to be attributed to the 3rd class. The part of powdery grain removed from the total mass can be used in accordance with its class.

Claims (6)

1. Способ разделения зерна мукомольно-крупяных культур по степени стекловидности, характеризующийся тем, что партию зерна потоком пропускают через фотосепаратор, оснащенный модифицированной оптической системой и обеспечивающий возможность анализа спектров отражения отдельных семян, при этом каждую зерновку облучают электромагнитным излучением из ультрафиолетового, видимого или ближнего инфракрасного диапазона, регистрируют электрические сигналы, соответствующие интенсивности отраженного зернами излучения, измеряют интенсивность отраженного каждым отдельным зерном излучения, при этом по измеренным величинам интенсивности для каждого зерна определяют значение оптической характеристики, соответствующей показателю стекловидности зерна, после чего разделяют зерна на мучнистые и стекловидные в зависимости от отклонения значения оптической характеристики каждой зерновки от заранее определенного контрольного значения для партии зерна.1. A method of separating grain of milling and cereal crops by the degree of vitreousness, characterized in that a batch of grain is passed through a photo separator equipped with a modified optical system and providing the ability to analyze the reflection spectra of individual seeds, each grain being irradiated with electromagnetic radiation from ultraviolet, visible or near infrared range, record electrical signals corresponding to the intensity of the radiation reflected by the grains, measure the intensity l reflected by each individual grain radiation, while the measured intensity values for each grain determine the value of the optical characteristic corresponding to the glassiness of the grain, then divide the grains into powdery and glassy depending on the deviation of the optical characteristics of each grain from a predetermined control value for the party grain. 2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для получения контрольного значения оптической характеристики пробу зерна из партии пропускают через фотосепаратор, оснащенный модифицированной оптической системой, облучают электромагнитным излучением из диапазона от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного, регистрируют и определяют интенсивность отраженного от каждого зерна излучения в выбранных диапазонах длин волн, после чего определяют значение оптической характеристики для каждого зерна пробы и по значениям оптических характеристик всех зерен пробы устанавливают контрольное значение с учетом соотношения количества мучнистых и стекловидных зерен в исходной партии зерна и необходимого соотношения количества мучнистых и стекловидных зерен в конечной партии зерна после сепарации.2. The method according to p. 1, characterized in that to obtain a control value of the optical characteristic, a grain sample from a batch is passed through a photo separator equipped with a modified optical system, irradiated with electromagnetic radiation from the range from ultraviolet to near infrared, the intensity of the reflected from each grain is recorded and determined radiation in the selected wavelength ranges, after which they determine the value of the optical characteristic for each grain of the sample and the values of the optical characteristics ISTIC all grain sample set reference value with the ratio of farinaceous grains and vitreous grains in the initial batch and the desired ratio of powdery grains and vitreous grains in the final batch after separation. 3. Способ по пп. 1, 2, характеризующийся тем, что в качестве оптической характеристики для разделения зерна по степени стекловидности используют прямое отношение интенсивности отраженного зерном излучения в спектральном диапазоне от 550 до 780 нм к интенсивности отраженного зерном излучения в спектральном диапазоне от 250 до 500 нм.3. The method according to PP. 1, 2, characterized in that as the optical characteristic for separating grain according to the degree of glassiness, a direct ratio of the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral range from 550 to 780 nm to the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral range from 250 to 500 nm is used. 4. Способ по пп. 1, 2, характеризующийся тем, что в качестве оптической характеристики для разделения зерна по степени стекловидности используют прямое отношение интенсивности отраженного зерном излучения в спектральном диапазоне от 250 до 500 нм к интенсивности отраженного зерном излучения в спектральном диапазоне от 550 до 780 нм.4. The method according to PP. 1, 2, characterized in that as the optical characteristic for separating grain according to the degree of glassiness, a direct ratio of the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral range from 250 to 500 nm to the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral range from 550 to 780 nm is used. 5. Способ по пп. 1, 2, характеризующийся тем, что в качестве оптической характеристики для разделения зерна по степени стекловидности используют разность интенсивности отраженного зерном излучения в спектральном диапазоне от 550 до 780 нм и интенсивности отраженного зерном излучения в спектральном диапазоне от 250 до 500 нм.5. The method according to PP. 1, 2, characterized in that as an optical characteristic for separating grain according to the degree of vitreousness, the difference in the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral range from 550 to 780 nm and the intensity of the radiation reflected in the grain in the spectral range from 250 to 500 nm is used. 6. Способ по пп. 1, 2, характеризующийся тем, что в качестве оптической характеристики для разделения зерна по стекловидности используют значение интенсивности отраженного зерном излучения в спектральном диапазоне от 550 до 780 нм.6. The method according to PP. 1, 2, characterized in that as an optical characteristic for separating grain by vitreous use the value of the intensity of the radiation reflected by the grain in the spectral range from 550 to 780 nm.
RU2018143686A 2018-12-10 2018-12-10 Method for grain separation of flour-and-cereals crops according to vitreous index RU2708159C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143686A RU2708159C1 (en) 2018-12-10 2018-12-10 Method for grain separation of flour-and-cereals crops according to vitreous index

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143686A RU2708159C1 (en) 2018-12-10 2018-12-10 Method for grain separation of flour-and-cereals crops according to vitreous index

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2708159C1 true RU2708159C1 (en) 2019-12-04

Family

ID=68836612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018143686A RU2708159C1 (en) 2018-12-10 2018-12-10 Method for grain separation of flour-and-cereals crops according to vitreous index

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2708159C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744342C1 (en) * 2020-08-27 2021-03-05 Общество с ограниченной ответственностью "ЭКАН" Method for determining grain hardness and system for its use

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU922630A1 (en) * 1980-06-06 1982-04-23 Краснодарский политехнический институт Method and device for grain vitreiusness determination
SU1289560A1 (en) * 1985-06-28 1987-02-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки Method of separating wheat grains
RU2012430C1 (en) * 1991-06-10 1994-05-15 Научно-исследовательский институт физики и прикладной математики при Уральском государственном университете им.А.М.Горького Method of object identification
RU2495728C1 (en) * 2012-05-22 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" Grain sorting device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU922630A1 (en) * 1980-06-06 1982-04-23 Краснодарский политехнический институт Method and device for grain vitreiusness determination
SU1289560A1 (en) * 1985-06-28 1987-02-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки Method of separating wheat grains
RU2012430C1 (en) * 1991-06-10 1994-05-15 Научно-исследовательский институт физики и прикладной математики при Уральском государственном университете им.А.М.Горького Method of object identification
RU2495728C1 (en) * 2012-05-22 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" Grain sorting device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744342C1 (en) * 2020-08-27 2021-03-05 Общество с ограниченной ответственностью "ЭКАН" Method for determining grain hardness and system for its use

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2002319986C1 (en) A method of sorting objects comprising organic material
Pearson et al. Detecting aflatoxin in single corn kernels by transmittance and reflectance spectroscopy
AU2002319986A1 (en) A method of sorting objects comprising organic material
Lunadei et al. Image-based screening for the identification of bright greenish yellow fluorescence on pistachio nuts and cashews
US8632025B2 (en) System and method for ground material characterization in a grinding system
JPH0796253A (en) Bean color classifier
RU2708159C1 (en) Method for grain separation of flour-and-cereals crops according to vitreous index
CN110560379A (en) Husked rice separation color sorting system
Armstrong et al. Detection of chalk in single kernels of long‐grain milled rice using imaging and visible/near‐infrared instruments
RU2734496C2 (en) Device for grain separation of wheat and rice by vitreous index
Pearson et al. Characteristics and sorting of white food corn contaminated with mycotoxins
Mohan et al. Classification of bulk cereals using visible and NIR reflectance characteristics
Kim et al. Determination of bran contamination in wheat flours using ash content, color, and bran speck counts
Tunny et al. Hyperspectral imaging techniques for detection of foreign materials from fresh-cut vegetables
AU2020418569A1 (en) A method for classification of an edible seed and a scanning device therefor
RU2400313C1 (en) Method of grain separation according to protein content
RU2734498C2 (en) Device for grain separation of triticale and rye by vitreous index
Delwiche et al. Identification of Wheat Lines Possessing the 1AL. 1RS or 1BL. 1RS Wheat‐Rye Translocation by Near‐Infrared Reflectance Spectroscopy
Tekle et al. Estimating deoxynivalenol content of ground oats using VIS‐NIR spectroscopy
Guzmán et al. Using a visible vision system for on-line determination of quality parameters of olive fruits
RU2213438C1 (en) Method for item-by-item selection of seed material by qualitative features
Dhakshinamurthy et al. Performance evaluation of high speed colour sorter for cashew kernels
US11684930B1 (en) Method of optimizing milling process using chemical imaging
Bee et al. Colour sorting in the food industry
Haff et al. Low cost real-time sorting of in-shell pistachio nuts from kernels