PL188782B1 - Sposób wykrywania uszkodzonych ziaren podczas pracy kombajnu żniwnego i kombajn żniwny - Google Patents

Abstract

2. Kombajn zniwny, zawierajacy zespól do zbierania upraw, zespól do oddzielania ziarna od zebra- nych upraw i urzadzenie wykrywajace uszkodzone ziarna sposród ziaren, znamienny tym, ze urzadzenie wykry- wajace zawiera zródlo (20) promieniowania ultrafiole- towego majacego linie emisyjna o dlugosci fali krótszej niz 300 nm, obszar pomiarowy (38), w którym ziarno znajduje sie w stanie stacjonarnym albo ruchomym, selektor dlugosci fal i nieobrazowy zespól detekcji foto- nów (22), przy czym zródlo (20) promieniowania ultra- fioletowego jest dostosowane do wysylania promienio- wania wzbudzajacego ziarna usytuowane w obszarze pomiarowym (38), a selektor dlugosci fal i nieobrazowy zespól detekcji fotonów (22) sa usytuowane na drodze promieniowania emitowanego w obszarze pomiarowym (38), i selektor dlugosci fal jest dostosowany do zabez- pieczania przed padaniem swiatla majacego dlugosc fali mniejsza niz 300 nm na nieobrazowy zespól detekcji fotonów tak, ze o ile ziarna sa uszkodzone i bielmo ziarna jest odsloniete w obszarze pomiarowym (38), wieksza emisja fluorescencyjna fal o dlugosci w zakresie od 300 nm do 380 nm od uszkodzonego ziarna pada na nieobrazowy zespól detekcji fotonów (22) i jest przez niego wykrywana niz kiedy ziarna nie sa uszkodzone . F i g . 2 PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykrywania uszkodzonych ziaren podczas pracy kombajnu żniwnego i kombajn żniwny.

Znane są sposoby wykrywania uszkodzonego ziarna, które wymagają stosowania rozpuszczalników chemicznych (opis patentowy US nr 4,000,975 i 4,020,682) powodujących szkodliwość takiego ziarna dla człowieka lub zwierząt. Inne znane sposoby wymagają nadmiernie destrukcyjnego przygotowania próbek (opis patentowy US nr 4,000,975), które wykluczają te sposoby ze stosowania do wykrywania uszkodzonych ziaren na bieżąco w czasie ciągłego przepływu ziarna.

Opis patentowy nr 4,572,666 ujawnia sposób wykrywania pękniętego ziarna ryżu wiązką przechodzącą na wskroś, w którym spójna wiązka promieniowania jest przepuszczana przez poszczególne ziarna ryżu. Taki sposób jest ograniczony do ziarna przezroczystego i może być tylko stosowany przy małej ilości ziarna, takiej jak w badaniach laboratoryjnych.

W opisie patentowym US nr 4,348,855 zaproponowano układ sit i przetworników udarowych (podobnych do tych, które są używane do monitorowania strat ziarna) do wykrywania i oddzielania uszkodzonego ziarna w kombajnie. Jednak ten sposób nie rozróżnia odpowiednio małych ale nietkniętych zarodków ziaren od kawałków zanieczyszczeń i odłamanych kawałków większych ziaren.

Znane są sposoby wykorzystujące podczerwień i promieniowanie bliskie podczerwieni, takie jak opisano w opisach patentowych US nr 5,132,538, 4,806,764 i 5,751,421, które są stosowane przede wszystkim do określania składników ziaren takich jak olej, proteiny, skrobia i wilgoć i nie są przeznaczone do wykrywania uszkodzenia. Podobnie, sposób ujawniony w opisie patentowym US nr 4,421,772, w którym stosuje się zakres widzialnego promieniowania ultrafioletowego i promieniowania X do określania właściwości fluorescencyjnych części składowych nasion i innych botanicznych przedmiotów, nie jest przeznaczony do wykrywania uszkodzenia ziarna. Jednak, ten opis patentowy ujawnia, że zastosowanie krótkofalowego promieniowania UV jest optymalne do wzbudzania długości fali do wykrywania emisji fluorescencyjnej związanej ze skrobiowym bielmem ziarna.

W innych sposobach stosuje się albo maszynowe oglądanie za pomocą widzialnego światła (patrz „Image Processing and Neural Networks Classify Comlex Defects” Wilsona w „Vision Systems Design”, marzec, 1999) lub maszynowe oglądanie wspomagane długofalowym światłem UV (opis patentowy US nr 4,713,781). Oglądanie maszynowe wymaga kosztownego wyposażenia tworzącego obraz, takiego jak kamery CCD, sztuczne oświetlenie, i skomplikowane środki przetwarzania sygnału. Pomimo postępu w realizacji układów maszynowego oglądania, złożoność zadania nie pozwala na zastosowanie prędkości przetwarzania na bieżąco w czasowi stosowania. Także zastosowanie kamer CCD dyktuje selekcję wzbudzania długofalowym UV zamiast bardziej wydajnego wzbudzania krótkofalowym UV, wskutek czego pogarsza się zdolność do dokładnego wykrywania obecności uszkodzenia ziarna ze względu na większe promieniowanie tła docierające ze źródła do detektora.

188 782

Sposób wykrywania uszkodzonych ziaren podczas pracy kombajnu żniwnego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wzbudza się ziarna przemieszczające się w obszarze pomiarowym kombajnu żniwnego przy użyciu promieniowania ultrafioletowego mającego linię emisji o długości fali krótszej niż 300 nm, następnie za pomocą nieobrazowego zespołu detekcji fotonów wykrywa się z promieniowanie z obszaru pomiarowego mające długość fali większą niż 300 nm, przy zasadniczo zabezpieczeniu przed wykrywaniem fal o długości mniejszej niż 300 nm przez nieobrazowy zespół detekcji fotonów i na podstawie określenia wielkości emisji fluorescencyjnej fal o długości w zakresie od 300 nm do 380 nm określa się ile ziaren w obszarze pomiarowym jest uszkodzonych wskutek odsłonięcia bielma ziarna.

Kombajn żniwny, według wynalazku, zawierający zespół do zbierania upraw, zespół do oddzielania ziarna od zebranych upraw i urządzenie wykrywające uszkodzone ziarna spośród ziaren, charakteryzuje się tym, że urządzenie wykrywające zawiera źródło promieniowania ultrafioletowego mającego linię emisyjną o długości fali krótszej niż 300 nm, obszar pomiarowy, w którym ziarno znajduje się w stanie stacjonarnym albo ruchomym, selektor długości fal i nieobrazowy zespół detekcji fotonów, przy czym źródło promieniowania ultrafioletowego jest dostosowane do wysyłania promieniowania wzbudzającego ziarna usytuowane w obszarze pomiarowym, a selektor długości fal i nieobrazowy zespół detekcji fotonów są usytuowane na drodze promieniowania emitowanego w obszarze pomiarowym, i selektor długości fal jest dostosowany do zabezpieczania przed padaniem światła mającego długość fali mniejszą niż 300 nm na nieobrazowy zespół detekcji fotonów tak, że o ile ziarna są uszkodzone i bielmo ziarna jest odsłonięte w obszarze pomiarowym, większa emisja fluorescencyjna fal o długości w zakresie od 300 nm do 380 nm od uszkodzonego ziarna pada na nieobrazowy zespół detekcji fotonów i jest przez niego wykrywana niż kiedy ziarna nie są uszkodzone.

Źródło promieniowania ultrafioletowego jest źródłem linii emisji fal o długości około 253,6 nm.

Selektor długości fal zawiera filtr umożliwiający padanie fal o długości w zakresie od 300 nm do 380 nm na nieobrazowy zespół detekcji fotonów i zasadniczo zabezpieczający przed padaniem fal o długości mniejszej niż 300 nm na nieobrazowy zespół detekcji fotonów.

Selektor długości fal zawiera rozszczepiacz wiązki, który oddziela fale o długości wzbudzania od fal o innych długościach wysyłanych przez źródło promieniowania ultrafioletowego i kieruje fale o wymaganej długości wzbudzania do obszaru pomiarowego, przy czym rozszczepiacz wiązki jest dostosowany do przepuszczania emisji fluorescencyjnej fal o długości, która występuje w obszarze pomiarowym i kierowania jej na nieobrazowy zespół detekcji fotonów, oraz eliminowania padania fal o długości krótszej niż 300 nm na nieobrazowy zespół detekcji fotonów.

Nieobrazowy zespół detekcji fotonów jest powielaczem fotoelektrycznym lub detektorem na bazie krzemu. Detektor na bazie krzemu stanowi jedna część z filtrem stanowiącym selektor długości fali.

Źródło promieniowania ultrafioletowego i zespół detekcji fotonów jest umieszczony w obudowie, która ma okno ukształtowane z szafiru lub kwarcu, przez które promieniowanie ze źródła promieniowania ultrafioletowego pobudza ziarna usytuowane w obszarze pomiarowym i które umożliwia wejście fal emisji fluorescencyjnej od uszkodzonych ziaren do obudowy w kierunku zespołu detekcji fotonów.

Wewnętrzna powierzchnia obudowy jest z substancji absorbującej promieniowanie i działa jako pochłaniacz wiązki. Okno tworzy kąt różny od prostego z osią padającej wiązki wytworzonej przez źródło promieniowania ultrafioletowego redukując rozpraszanie do tyłu od źródła światła padającego na detektor fotonów.

Urządzenie wykrywające jest zamontowane w obszarze przenoszenia ziarna, w miejscu wybranym spośród usytuowania pod mechanizmem młócącym, w zbiorniku czystego ziarna, w zbiorniku magazynującym czystego ziarna, w układzie odciążającym czystego ziarna i w mechanizmie oddzielania ziarna stanowiącym mechanizm sieczkami/przesiewania kombajnu żniwnego.

Rozwiązanie według wynalazku zapewnienia wykrywanie stopnia uszkodzonych ziaren lub nasion, włącznie, ale nie tylko, z pęknięciami i złamaniami, szybko, dokładnie i podczas ciągłej pracy kombajnu.

188 782

Urządzenie wykrywające uszkodzone ziarna wśród ziaren, które są albo w stanie stacjonarnym lub ruchomym może być stosowane w pracującym kombajnie, w elewatorze ziaren do kontroli jakości lub jako ręczne urządzenie wykrywające.

Wynalazek jest oparty na stwierdzeniu, że różne składniki ziarna emitują różne poziomy fluorescencji. Jądro ziarna, które poddane jest działaniu wzbudzania wspomnianą długością fali fluoryzuje przy emisji pewnej fal o długości (na przykład 335 nm) z zasadniczo większą intensywnością niż owocnia lub łupina ziarna. Dlatego, jeżeli ziarno jest uszkodzone tale, że jest pęknięte lub złamane i odsłonięte jest bielmo, pomiar różnicy w intensywności fluorescencji wskazuje stan uszkodzony lub nieuszkodzony ziarna przy użyciu nieobrazowego detektora fotonowego. Sygnał fluorescencji w nieobrazowym detektorze fotonowym jest następnie koncetrowany w celu przetworzenia sygnału z detektora fotonowego.

Obecny wynalazek jest korzystny w porównaniu ze stanem techniki, ponieważ próbki nie są poddane działaniu chemikaliów. Nie wymagane jest nadmierne przygotowywanie próbki lub niszczenie. Obecny wynalazek może być zastosowany do szerokiego zakresu typów ziaren i nie polega na naświetlaniu wiązką przechodzącą na wskroś, która jest niewygodna dla przepływów o dużej objętości, jak również do pomiaru uszkodzenia ziaren, które nie są przezroczyste. Ponieważ obecny wynalazek nie polega na odtwarzaniu próbki w detektorze, można zastosować niekosztowne optyczne części do zbierania światła w celu skoncentrowania w detektorze. Ponadto, złożoność przetwarzania sygnału jest znacząco zmniejszona i czas przetwarzania sygnału jest skrócony tak, że jest możliwe zastosowanie pomiaru na bieżąco. Dodatkowo, obecny wynalazek umożliwia zastosowanie bardziej efektywnego krótkofalowego promieniowania UV do wzbudzania fluorescencji, co minimalizuje wykrywanie fałszywych sygnałów. Z tych powodów, urządzenie według obecnego wynalazku może być zbudowane z typowych układów elektronicznych i części optycznych, które są dostępne po niskiej cenie.

W kombajnie według wynalazku z fluorescencyjnym czujnikiem można określać poziom uszkodzenia ziarna lub nasion, ale nie ograniczając do warunków pęknięć lub kruszenia ziarna lub zanieczyszczenia biologicznego. Ten czujnik może być użyty do ziaren, które są albo w stanie nieruchomym lub ruchomym i dlatego może być stosowany w pracującym kombajnie żniwnym, w elewatorze ziarna do kontroli jakości lub jako ręczne urządzenie badające.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ części pierwszego przykładu wykonania czujnika według obecnego wynalazku, fig. 2 - rozdzielanie wiązki światła wzbudzenia na dwie składowe wiązki o różnej długości fal za pomocą dwubarwnego rozdzielacza wiązki, fig. 3 - połączoną emisję fluorescencyjną i światła wzbudzania rozproszonego/odbitego po rozdzieleniu na dwie składowe wiązki o różnych długościach fal za pomocą dwubarwnego rozdzielacza wiązki, fig. 4 układ części według drugiego przykładu wykonania czujnika według obecnego wynalazku, w którym zastosowano alternatywny układ okna czujnika, i fig. 5 - kombajn, w którym wskazano możliwe miejsca usytuowania czujnika uszkodzonych ziaren.

Następujący opis korzystnych przykładów wykonania odnoszący się do wykrywania uszkodzonych ziaren za pomocą czujnika uszkodzonych ziaren jest jedynie przykładowy i nie powinien ograniczać wynalazku lub jego zastosowania. Dla uproszczenia, określenie „uszkodzone ziarna” będzie odnosić się do ziaren połamanych lub pękniętych. Dane, uzyskane z czujnika uszkodzonych ziaren mogą być przedstawiane operatorowi kombajnu, który może regulować urządzenia do oddzielania i czyszczenia ziaren w sposób taki, że uzyskuje się wcześniej ustalony poziom jakości ziaren. Alternatywnie, dane z czujnika (czujników) uszkodzonych ziaren mogą być dostarczane do układu kontrolnego ze sprzężeniem zwrotnym umożliwiając automatyczną regulację ustawień kombajnu.

Stwierdzono, że różne składniki ziarna poddane wzbudzającemu działaniu promieniowaniem ultrafioletowym o pewnych długościach fali (na przykład 253,6 nm), emitują różne poziomy fluorescencji. Bielmo ziarna, które poddane jest wzbudzaniu wspomnianą długością fali fluoryzuje emitując fale o długości (na przykład 335 nm) z zasadniczo większą intensywnością niż owocnia lub łuska ziarna. Dlatego, jeżeli ziarno jest uszkodzone tak, że jest pęknięte lub złamane i odsłonięte jest bielmo, pomiar różnicy w intensywności fluorescencji będzie wskazywał stań uszkodzony lub nieuszkodzony ziarna.

188 782

Należy rozumieć, że inne niż bielmo części ziarna (na przykład aleuron) mogą być brane pod uwagę i mogą być wzbudzane falami o różnych długościach, a emitowane przez nich fale 0 różnych długościach mogą być monitorowane.

Figura 1 jest schematem przedstawiającym przykład wykonania czujnika. Przykład wykonania wynalazku przedstawiony na fig. 1 jest przeznaczony do stosowania jako czujnik pękniętych lub złamanych ziaren w pracującym kombajnie, w elewatorze zbożowym do kontroli jakości lub jako ręczne urządzenie wykrywające. Przy zastosowaniu czujnika do pękniętych lub złamanych ziaren, emituje się wzbudzające promieniowanie ultrafioletowe UV o pewnych długościach fali (na przykład 253,6 nm) i odczytuje się emitowane promieniowanie ultrafioletowe UV o pewnych długościach fali (na przykład 335 nm).

Należy rozumieć, że inne przykłady wykonania wynalazku (nie przedstawione) mogą być skierowane (to jest obejmować) detekcje innych typów uszkodzeń ziarna, takie jak zanieczyszczenia biologiczne (na przykład rdza, pleśń, lub owady) i mogą wymagać zastosowania różnego wzbudzającego promieniowania UV o jednej lub więcej długościach fal i odczytywania różnego emitowanego promieniowania UV o jednej lub więcej długościach fal. Przykłady wykonania dla takich zastosowań mogą wymagać innej konstrukcji, która obejmuje wiele części składowych o różnych parametrach (na przykład co najmniej dwa detektory dla różnych fal o długości). Również, zbieranie dodatkowych informacji fotometrycznych (na przykład detekcja odbitego światła dla ekstrapolacji masowego przepływu) może wymagać dodatkowych części składowych, które powodują konieczność zmiany budowy czujnika.

Informacje z innych istniejących czujników, które stanowią część nowoczesnego kombajnu (na przykład czujnik wydajności czystego ziarna lub przepływu masowego, czujnik odpadów, czujnik wilgotności ziarna) mogą także być zastosowane w powiązaniu z czujnikiem uszkodzenia ziarna. Jest to zwykle określane jako koncepcja łączonego czujnika i może dodatkowo zwiększać użyteczność czujnika uszkodzenia ziarna.

Źródło światła 20, korzystnie stanowiące nie przykrytą niskociśnieniową lampę rtęciową UV, zapewnia wiązkę o wzbudzającej długości fali (fal) dla czujnika. Jako detektor czujnika jest stosowany detektor fotonowy 22, który może być powielaczem fotoelektrycznym (PMT) lub krzemowym detektorem szczególnie przeznaczonym do wykrywania krótkich fal UV (na przykład czujnik selektywny ultrafioletu Simensa SFH 530).

Okno 24 czujnika jest usytuowane w pobliżu obszaru pomiaru 38, w celu oddzielenia optoelektronicznych części czujnika od ziarna (nie przedstawionego) znajdującego się w obszarze pomiaru. Okno 24 czujnika jest korzystnie wykonane z szafiru ze względu na jego zdolność do przepuszczania promieniowania UV i odporność na zarysowania i twardości. W pewnych zastosowaniach, (na przykład w urządzeniach ręcznych), gdzie ścieralność nie jest istotna, na okno 24 czujnika może być zastosowany mniej kosztowny kwarc. W kombajnie jednak, ścieranie spowodowane gruzem i piaskiem przesuwającym się szybko po oknie spowodowałoby szybko zmętnienie kwarcu 1 dlatego dla takiego środowiska pracy jest polecany szafir’.

Korzystnie stosuje się filtr 26 jako selektor długości fal. W jednym przykładzie wykonania, filtr 26 jest filtrem pasmowo przepuszczającym centrowanym na 335 nm z pasmem przepuszczającym 20 nm (335 nm odpowiada fali o długości maksymalnej intensywności fluorescencji bielma ziarna wzbudzonego światłem fal o długości 253,6 nm). Wadą takiego filtru jest to, że wydajność przesyłania nawet w nominalnie przepuszczanych długościach fal jest zwykle tylko 30%. Tak więc większość fluorescencji wytwarzanej przez ziarno jest tracona. W innych przykładach wykonania, filtr 26 może być zmieniony z dostosowaniem do różnych zakresów fal o długości.

Czujnik odczytujący różne zakresy długości fal może być zastąpiony innym w celu zwiększenia zdolności detekcji fotonów lub ustawienia czujnika UV do wykrywania danego uszkodzenia ziarna, takiego jak obecność biologicznych zanieczyszczeń lub pęknięć w jądrze ziarna. Dwoma powodami zmiany parametrów filtru 26 są: zwiększenie wyjściowego sygnału fluorescencji tak, że można zastosować stały detektor fotonów, i możliwość określenia rzeczywistego przepływu masowego ziaren przechodzących przy oknie 24 czujnika poprzez monitorowanie zmian sygnału czujnika spowodowanego fluorescencją łupiny ziarna. Można także uzyskać określenie przepływu masowego z innych czujników w kombajnie, na przykład czujnika wydajności czystego ziarna (nie pokazany). W niektórych przykładach wykonania (nie przedstawione), filtr 26 może być wyeliminowany z powodu zdolności rozdzielacza

188 782 dwubarwnej wiązki 28 do selekcji fal o danej długości i z powodu faktu, że pewne detektory fotonów 22 mają filtry, które tworzą integralną część z detektorem fotonów'.

W korzystnym przykładzie wykonania, rozdzielacz dwubarwnej wiązki 28 jest stosowany jako selektor długości fal do wyodrębnienia fal o długości wzbudzającej (na przykład 253,6 nm) z większej wyjściowej fali o długości fluorescencji emitowanej przez źródło światła 20. Rozdzielacz dwubarwnej wiązki 28, w tym przykładzie wykonania, jest filtrem przepuszczającym falę o długości 288 nm. Zasadniczo, całe promieniowanie ze źródła światła 20 0 długości fal mniejszej niż 288 nm jest odbijane w kierunku okna 24 czujnika. Promieniowanie mające długość fali większą niż około 300 nm jest transmitowane, przy wydajności około 85-90%, przez rozdzielacz dwubarwnej wiązki 28 do pochłaniacza wiązki 30.

Rozdzielacz dwubarwnej wiązki 28 również filtruje promieniowanie UV emitowane z odsłoniętego bielma ziarna, które jest obecne w obszarze pomiaru 38 po drugiej stronie okna 24 czujnika. Rozdzielacz dwubarwnej wiązki 28 filtruje w taki sposób, że promieniowanie emitowane i promieniowanie rozproszone/odbite o długości fali mniejszej niż 288 nm jest odbijane, a promieniowanie emitowane i promieniowanie rozproszone/odbite o długości fal większej niż około 300 nm jest przepuszczane. Promieniowanie emitowane przez bielno ma fale o długości większej niż 300 nm, a więc przechodzi przez rozdzielacz dwubarwnej wiązki 28 do filtru 26 przepuszczającego pasmo i do detektora fotonów 22. W opisanym przykładzie wykonania, rozdzielacz dwubarwnej wiązki 28 jest dostosowany do działania pod kątem 45° względem promieniowania padającego.

Całe wnętrze, wyłączając wnękę 31 źródła światła, jest pokryte materiałem absorbującym promieniowanie, takim jak farba, lub jest obrobione powierzchniowo i działa jako pochłaniacz 30 wiązki absorbując niepotrzebne promieniowanie.

Figura 2 przedstawia promieniowanie wzbudzające podczas jego rozdzielenia na składowe o dwóch długościach fali za pomocą rozdzielacza dwubarwnej wiązki 28.

Promieniowanie wyjściowe 32 ze źródła światła 20 pada na rozdzielacz dwubarwnej wiązki 28 pod kątem zasadniczo 45° względem płaszczyzny filtru 26. Promieniowanie wyjściowe 32 ze źródła światła 20 zawiera wszystkie długości wyjściowe fal ze źródła światła 20. Promieniowanie wyjściowe 32 pada na rozdzielacz dwubarwnej wiązki 28 i jest rozdzielane na część składową 34 fal o mniejszej długości i część składową 36 fal o większej długości. Część składowa 34 fal o mniejszej długości zawiera głównie liniowe promieniowanie ze źródła światła 20 o długości 254 nm i jest odbijana w kierunku okna 24 czujnika. Część składową 36 fal o większej długości, w tym przykładzie, zawiera całe promieniowanie o długości większej niż około 300 nm, które jest przekazywane przez rozdzielacz dwubarwnej wiązki 28 1jest absorbowane w pochłaniaczu 30 wiązki.

Figura 3 przedstawia wzbudzone promieniowanie fluorescencji i rozproszenia/odbicia przy rozdzielaniu za pomocą rozdzielacza dwubarwnej wiązki 28. Promieniowanie wzbudzone 40, które przechodzi przez okno 24 czujnika, zawiera rozproszone promieniowanie ze źródła światła 20, włącznie z odbitym światłem z części składowej 34 fal o małej długości (fig. 2), i promieniowanie fluorescencji emitowane przez ziarno znajdujące się w obszarze pomiaru 38. Promieniowanie wzbudzone 40 pada na rozdzielacz dwubarwnej wiązki 28 i jest rozdzielane na część składową 42 fal o mniejszej długości i część składową 44 fal o większej długości. Część składowa 42 fal o mniejszej długości zawiera promieniowanie o długości fal 288 nm i krótszej, włącznie z długością fali 253,6 nm emitowaną ze źródła światła 20. Część składowa 42 fal o mniejszej długości jest odbijana od lustrzanej powierzchni rozdzielacza dwubarwnej wiązki 28 i jest absorbowana w pochłaniaczu wiązki 30. Część składowa 44 fal o większej długości zawiera promieniowanie o długości fal około 300 nm i dłuższe, włącznie z długością fal emisji fluorescencji (to jest bliskiej 335 nm) od ziarna znajdującego się w obszarze pomiaru 38. Ta część składowa 44 fal o większej długości pada następnie na filtr 26.

Figura 4 przedstawia schemat ukazujący układ części składowych drugiego przykładu wykonania czujnika według obecnego wynalazku, w którym zastosowano alternatywne ukształtowanie okna czujnika. We wcześniejszych przykładach, okno 24 czujnika jest równoległe do powierzchni filtru 26. W celu zmniejszenia rozproszenia do tyłu od źródła światła 20, zastosowano przykład, w którym okno 24 czujnika jest nachylone i fizycznie odbija rozproszone do tyłu promienie od detektora fotonów 22. Przykład przedstawiony na fig. 4 ukazuje

188 782 okno 24 czujnika nachylone pod małym kątem (to jest 5-10°) względem płaszczyzny określonej przez filtr 26 i w takim kierunku, że kąt pomiędzy powierzchnią rozdzielacza dwubarwnej wiązki 28 i powierzchnia okna 24 jest większy niż 45°.

W innym przykładzie wykonania (nie .pokazany) okno 24 czujnika jest nachylone pod kątem 5-45° względem płaszczyzny określonej przez filtr 26 i w kierunku takim, że kąt pomiędzy powierzchnią rozdzielacza dwubarwnej wiązki 28 i powierzchnia okna 24 jest mniejszy niż 45°.

Figura 5 jest ilustracją kombajnu, w którym zaznaczono obszary możliwego umieszczenia czujnika uszkodzenia ziaren. Te obszary obejmują, ale bez ograniczeń, obszar przenoszenia ziarna 50, który jest usytuowany bezpośrednio pod zespołem młócącym 48, obszar sieczkami/przesiewania 52, wyjście ze ślizgacza czyszczącego 54 i zbiornik czystego ziarna 56. Umieszczenie czujnika w obszarze przenoszenia ziarna 50 dostarcza informacji o rzeczywistej ilości uszkodzonych ziaren, które powstają w procesie młócenia. Ta informacja może być użyteczna do wskazania zmian w wydajności młócenia podczas zbioru, jeżeli stosuje się ją jako pomiar względny. W połączeniu z pomiarami przepływu masowego lub wydajności, informacja z obszaru przenoszenia ziarna 50 wskazuje rzeczywistą zawartość ziarna uszkodzonego w procesie młócenia. Dane zebrane z obszaru sieczkarni/przesiewania 52 wskazują jak dużo pękniętych ziaren jest na tyle małych, że należy je wyłączyć z układu czystych ziaren. Przy umieszczeniu czujnika w wyjściu ze ślizgacza czyszczącego 54, dane wskazują względną ilość uszkodzonego ziarna, która wychodzi z kombajnu. Dane zebrane ze zbiornika czystego ziarna 56 dostarczają informacji o udziale procentowym uszkodzonych ziaren, które będą dostarczane na rynek. Czujnik uszkodzonych ziaren może także być umieszczony w mechanizmie przenoszącym ziarno, który znajduje się poniżej mechanizmu młócącego lub w układzie odciążającym czystego ziarna kombajnu żniwnego.

Zastosowanie dwóch lub więcej czujników w różnych miejscach w kombajnie daje dobrą informację o całej wydajności procesu kombajnu.

Jak omówiono powyżej, wynalazek ma zastosowanie jako czujnik uszkodzonych ziaren, które są albo w stanie stacjonarnym albo przemieszczające się i dlatego czujnik może być użyty w pracującym kombajnie, w zbiorniku ziarna do kontroli jakości lub jako ręczne urządzenie wykrywające.

Pomimo, że wynalazek jest tak opisany, oczywiste są pewne jego zmiany. Na przykład, mogą być zastosowane soczewki lub odbijające powierzchnie do koncentrowania promieniowania fluorescencyjnego na powierzchni detekcyjnej nieobrazowego urządzenia detekcyjnego fotonów. Takie soczewki lub powierzchnie odbijające mogą być wykonane integralnie z nieobrazowym urządzeniem detekcyjnym fotonów lub mogą być oddzielnymi częściami. Takie warianty nie powinne być uznawane jako odejście od istoty i zakresu wynalazku. Zakres wynalazku jest określony jak wskazano w zastrzeżeniach i ich ekwiwalentach. Takie modyfikacje są oczywiste dla znawców w tej dziedzinie i są zawarte w zakresie określonym zastrzeżeniami patentowymi.

Fig. 2

188 782

Fig. 3

Fig. 5

188 782

Fig- i

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wykrywania uszkodzonych ziaren podczas pracy kombajnu żniwnego, znamienny tym, że wzbudza się ziarna przemieszczające się w obszarze pomiarowym (38) kombajnu żniwnego przy użyciu promieniowania ultrafioletowego mającego linię emisji o długości fali krótszej niż 300 nm, następnie za pomocą nieobrazowego zespołu detekcji fotonów (22) wykrywa się promieniowanie z obszaru pomiarowego (38) mające długość fali większą niż 300 nm, przy zasadniczo zabezpieczeniu przed wykrywaniem fal o długości mniejszej niż 300 nm przez nieobrazowy zespół detekcji fotonów (22) i na podstawie określenia wielkości emisji fluorescencyjnej fal o długości w zakresie od 300 nm do 380 nm określa się ile ziaren w obszarze pomiarowym (38) jest uszkodzonych wskutek odsłonięcia bielma ziarna.
2. 2. Kombajn żniwny, zawierający zespół do zbierania upraw, zespół do oddzielania ziarna od zebranych upraw i urządzenie wykrywające uszkodzone ziarna spośród ziaren, znamienny tym, że urządzenie wykrywające zawiera źródło (20) promieniowania ultrafioletowego mającego linię emisyjną o długości fali krótszej niż 300 nm, obszar pomiarowy (38), w którym ziarno znajduje się w stanie stacjonarnym albo ruchomym, selektor długości fal i nieobrazowy zespół detekcji fotonów (22), przy czym źródło (20) promieniowania ultrafioletowego jest dostosowane do wysyłania promieniowania wzbudzającego ziarna usytuowane w obszarze pomiarowym (38), a selektor długości fal i nieobrazowy zespół detekcji fotonów (22) są usytuowane na drodze promieniowania emitowanego w obszarze pomiarowym (38), i selektor długości fal jest dostosowany do zabezpieczania przed padaniem światła mającego długość fali mniejszą niż 300 nm na nieobrazowy zespół detekcji fotonów tak, że o ile ziarna są uszkodzone i bielmo ziarna jest odsłonięte w obszarze pomiarowym (38), większa emisja fluorescencyjna fal o długości w zakresie od 300 nm do 380 nm od uszkodzonego ziarna pada na nieobrazowy zespół detekcji fotonów (22) i jest przez niego wykrywana niż kiedy ziarna nie są uszkodzone.
3. 3. Kombajn według zastrz. 2, znamienny tym, że źródło (20) promieniowania ultrafioletowego jest źródłem linii emisji fal o długości około 253,6 nm.
4. 4. Kombajn według zastrz. 2, znamienny tym, że selektor długości fal zawiera filtr (26) umożliwiający padanie fal o długości w zakresie od 300 nm do 380 nm na nieobrazowy zespół detekcji fotonów (22) i zasadniczo zabezpieczający przed padaniem fal o długości mniejszej niż 300 nm na nieobrazowy zespół detekcji fotonów (22).
5. 5. Kombajn według zastrz. 2, znamienny tym, że selektor długości fal zawiera rozszczepiacz wiązki (28), który oddziela fale o długości wzbudzania od fal o innych długościach wysyłanych przez źródło (20) promieniowania ultrafioletowego i kieruje fale o wymaganej długości wzbudzania do obszaru pomiarowego (38), przy czym rozszczepiacz wiązki (28) jest dostosowany do przepuszczania emisji fluorescencyjnej fal o długości, która występuje w obszarze pomiarowym (38) i kierowania jej na nieobrazowy zespół detekcji fotonów (22), oraz eliminowania padania fal o długości krótszej niż 300 nm na nieobrazowy zespół detekcji fotonów (22).
6. 6. Kombajn według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że nieobrazowy zespół detekcji fotonów (22) jest powielaczem fotoelektrycznym.
7. 7. Kombajn według zastrz. 2 do 3, znamienny tym, że nieobrazowy zespół detekcji fotonów (22) jest detektorem na bazie krzemu.
8. 8. Kombajn według zastrz. 7, znamienny tym, że detektor na bazie krzemu (22) stanowi jedna część z filtrem stanowiącym selektor długości fali.
9. 9. Kombajn według zastrz. 2, znamienny tym, że źródło (20) promieniowania ultrafioletowego i zespół detekcji fotonów (22) jest umieszczony w obudowie, która ma okno (24) ukształtowane z szafiru lub kwarcu, przez które promieniowanie ze źródła (20) promieniowa188 782 nia ultrafioletowego pobudza ziarna usytuowane w obszarze pomiarowym (38) i które umożliwia wejście fal emisji fluorescencyjnej od uszkodzonych ziaren do obudowy w kierunku zespołu detekcji fotonów (22).
10. 10. Kombajn według zastrz. 9, znamienny tym, że wewnętrzna powierzchnia obudowy jest z substancji absorbującej promieniowanie i działa jako pochłaniacz wiązki (30).
11. 11. Kombajn według zastrz. 9 albo 10, znamienny tym, że okno (24) tworzy kąt różny od prostego z osią padającej wiązki wytworzonej przez źródło (20) promieniowania ultrafioletowego redukując rozpraszanie do tyłu od źródła (20) światła padającego na detektor fotonów (22).
12. 12. Kombajn według zastrz. 2, znamienny tym, że urządzenie wykrywające jest zamontowane w obszarze przenoszenia ziarna (50), w miejscu wybranym spośród usytuowania pod mechanizmem młócącym, w zbiorniku czystego ziarna (56), w zbiorniku magazynującym czystego ziarna, w układzie odciążającym czystego ziarna i w mechanizmie oddzielania ziarna (52, 54) stanowiącym mechanizm sieczkami/przesiewania kombajnu żniwnego.