PL192345B1 - Sposób i urządzenie do krojenia warzyw - Google Patents

Abstract

6. Urzadzenie do krojenia warzyw zawierajace co najmniej jedno napinane ostrze zamocowane w co najmniej jednej kracie napinanych ostrzy usytu- owanej w bloku kraty z napinanymi ostrzami, przez która warzywa przepuszczane sa w celu ich pokroje- nia oraz urzadzenie do wykrywania oddzielenia sie co najmniej jednego napinanego ostrza podczas krojenia, znamienne tym, ze zawiera blok czujniko- wy (110), zawierajacy czujnik emisji akustycz- nej (111) sprzezony akustycznie z co najmniej jed- nym napinanym ostrzem w co najmniej jednej kracie napinanych ostrzy do przenoszenia energii aku- stycznej od tego napinanego ostrza do czujnika emisji akustycznej (111) podczas krojenia warzyw, a takze do przetwarzania energii akustycznej na pierwszy sygnal elektryczny, przy czym czujnik emi- sji akustycznej (111) wykrywa energie akustyczna, urzadzenie zawiera ponadto blok sterujacy (130) zawierajacy mikroprocesor polaczony z zespolem czujnikowym (110) do analizowania sygnalu elek- trycznego przez porównanie z pewnym progiem. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do krojenia warzyw.

Znane jest akustyczne monitorowanie części pod względem uszkodzeń zaczątkowych i jest stosowane w przypadku mostów, elektrowni atomowych i samolotów. Zwykle sprzęt akustyczny jest skonfigurowany pod względem elektrycznym z akustycznym czujnikiem emisji połączonym sprzętowo ze sterownikiem.

Monitorowanie noży na złamanie jest również znane i stosowane, zwłaszcza w przypadku noży obrotowych na obrabiarkach, na przykład frezarkach, wiertarkach, piłach i nożycach obrotowych. Na przykład według amerykańskiego patentu nr US 4,636,779 pod tytułem „ACOUSTIC DETECTION OF TOOL BREAK EVENTS IN MACHINE TOOL OPERATIONS” (detekcja akustyczna przypadku złamania narzędzia przy operacjach obrabiarki) do detekcji złamania narzędzia wykorzystuje się akcelerometr.

W amerykańskim opisie patentowym nr US 4,918,616, pod tytułem „TOOL MONITORING SYSTEM” (system monitorowania narzędzia) blok czujnikowy emisji akustycznych wykorzystuje się do detekcji uszkodzenia narzędzia w obrabiarce. W tym systemie, blok generacji sygnału akustycznego wytwarza określony z góry sztuczny sygnał uszkodzenia narzędzi symulujący emisję rzeczywistego sygnału akustycznego otrzymanego przy rzeczywistym uszkodzeniu narzędzi, dla porównania z rzeczywistą emisją akustyczną otrzymywaną podczas pracy narzędzia. Kiedy rzeczywista emisja akustyczna jest zgodna z sygnałem sztucznym, to następuje potwierdzenie złamania narzędzia.

W opisie patentowym nr US 4,884,449 pod tytułem „APPARATUS FOR DETECTING A FAILURE IN BEARINGS” (urządzenie do detekcji uszkodzenia w łożyskach) wykorzystuje się czujnik emisji akustycznej, który wykrywa emisję z łożysk. Sygnały informujące o mocy emisji akustycznej przepuszczane są przez filtr pasmowy, który przepuszcza sygnały tylko w zakresie od 100 kHz do 500 kHz. Komparator porównuje przepuszczone sygnały z zadaną wartością progową i wyprowadza wszystkie sygnały o zdarzeniach, przekraczające wartość progową. Sygnały o zdarzeniach od komparatora odbiera komputer, który następnie określa odstępy czasowe między sygnałami lub ich czas trwania. Liczba sygnałów zderzeniowych jest zliczana w każdym przedziale czasowym, i łączna ich liczba dla określenia uszkodzenia w łożyskach jest porównywana z zadaną progową liczbą zliczania.

Według opisu patentowego nr US 4,707,687 pod tytułem „DETECTOR TO DISCRIMINATE BETWEEN TOOL BREAK ACOUSTIC SIGNATURES AND SPIKY NOISE” (detektor do odróżniania sygnatur akustycznych związanych ze złamaniem narzędzia od hałasu impulsowego) uznano, że w niektórych w warunkach obróbki szum tłowy w akustycznym systemie detekcji złamania narzędzia skrawającego ma niski poziom średni z bardzo intensywnymi amplitudami szumu. Najczęstszą sygnaturą wibracji spowodowanych złamaniem narzędzia jest nagłe pojawienie się intensywnego wysokoamplitudowego szumu (impulsów). Układy logiczne do rozpoznawania wzoru sygnału cyfrowego do eliminacji tego szumu na podstawie mniejszej intensywności impulsów wykorzystują licznik dwukierunkowy. Wstępnie przetworzone próbki sygnału wibracji sprawdzane są w odniesieniu do progu detekcji i kiedy liczba amplitud powyżej przekraczających próg przekracza ustaloną liczbę, generowany jest sygnał alarmowy.

W przemyśle przetwórstwa żywności, zwłaszcza przeróbce warzyw polegającej na ich krojeniu, konkretniej krojeniu ziemniaków, używa się kraty z samonośnymi ostrzami. Ziemniaki są przemieszczane przez kratę z samonośnymi ostrzami i cięte na plastry, jak to przestawiono w opisie patentowym nr US 5,009,141. Zwiększanie przepustowości realizowano przez wprowadzanie ziemniaków do wody i pompowanie strumienia woda/ziemniaki przez kratę z samonośnymi ostrzami, jak to przedstawiono w opisie patentowym nr US 3,109,468, i na rysunku pos. 1. Rura 10 przenosi ziemniaki 12 do skrzyni, czyli obudowy 14. Obudowa 14 zawiera jedną lub więcej krat z samonośnymi ostrzami 16, na których ziemniaki są krojone w plastry 18. Wraz z ziemniakami do kraty z samonośnymi ostrzami mógłby przedostać się przypadkowy przedmiot obcy, na przykład kamień, i uwięznąć w niej. Wchodzące ziemniaki spiętrzyłyby się za kratą. Przy wykorzystaniu do wykrywania zatoru przetwornika ciśnieniowego (nie pokazany), przetwornik daje sygnał o zatorze, po którym (patrz pos. 2) siłownik (nie pokazany) przemieszcza obudowę 14 zawierającą zapasową kratę 20 z ostrzami z położenia zablokowania A (przedstawionego liniami przerywanymi) w położenie niezablokowania B kierując ziemniaki na zapasową kratę 20 z samonośnymi ostrzami i wyłączając z pracy pierwszą kratę 16 z ostrzami, umożliwiając operatorowi wyjęcie zdeformowanej i zapchanej kraty 16 z samonośnymi ostrzami i wymianę na nową.

PL 192 345 B1

Dalszy postęp odbył się przez wprowadzenie znacznie cieńszych ostrzy, utrzymywanych w stanie naprężenia, opisanych w opisie patentowym nr US 5,343,623 w postaci kraty z napinanymi ostrzami, której zaleta polega na zmniejszeniu odpadu. Jednakowoż przy cienkich ostrzach, o grubości tylko 0,20 cm (0,08 cala) przy uderzeniu kamieniem, następuje raczej oddzielenie tego ostrza, niż odkształcenie, kamień może przedostać się dalej, a wchodzące ziemniaki mogą nie być krojone oderwanym ostrzem i mogą występować nieregularnie cięte kawałki ziemniaków przechodzące przez kratę z ostrzami napinanymi. Ponadto, cienkie ostrza napinane są bardziej podatne na działanie zmiennych obciążeń, niż ostrza samonośne. Zmienne obciążenia występują z powodu występowania na przemian kontaktu i braku kontaktu warzywa z ostrzami napinanymi, i powodującego zmienne w czasie naprężenia, co prowadzi do zmęczenia napinanych ostrzy. Zatem, nawet bez przedmiotu obcego, takiego jak na przykład kamień, może nastąpić uszkodzenie jednego lub wielu napinanych ostrzy w wyniku zmęczenia, i przechodzenie nieregularnych plastrów przez kratę z napinanymi ostrzami. Ustawienie kontrolera sprawdzającego materiał wychodzący z kraty z napinanymi ostrzami na występowanie nieregularnych plastrów jest kosztowne i niepożądane.

Sposób krojenia warzyw, w którym montuje się co najmniej jedno napinane ostrze w co najmniej jednej kracie napinanych ostrzy, przez którą przepuszcza się warzywa w celu ich pokrojenia oraz wykrywa się oddzielenie się co najmniej jednego napinanego ostrza podczas krojenia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że sprzęga się akustycznie blok czujnikowy zawierający czujnik emisji akustycznej z co najmniej jednym napinanym ostrzem w co najmniej jednej pierwszej kracie napinanych ostrzy, przy czym czujnik emisji akustycznej wykrywa sygnały akustyczne, odbiera się energię akustyczną z co najmniej jednego napinanego ostrza przez czujnik emisji akustycznej podczas krojenia warzyw i przetwarza się energię akustyczną na sygnał elektroniczny oraz analizuje się sygnał elektroniczny przez porównanie z progiem.

Korzystnie, wysyła się sygnał alarmowy, kiedy sygnał elektroniczny przekracza pewien próg, a następnie kieruje się warzywa do drugiej kraty napinanych ostrzy.

Korzystnie, określa się próg, który stanowi połączenie granicy amplitudy i czasu trwania sygnału elektronicznego przekraczającego granicę amplitudy.

Korzystnie, stosuje się blok czujnikowy, który ma przewodowe połączenie z blokiem sterującym.

Korzystnie, stosuje się blok czujnikowy, który ma bezprzewodowe połączenie z blokiem sterującym, za pośrednictwem bloku nadawczo-odbiorczego.

Urządzenie do krojenia warzyw zawierające co najmniej jedno napinane ostrze zamocowane w co najmniej jednej kracie napinanych ostrzy usytuowanej w bloku kraty z napinanymi ostrzami, przez którą warzywa przepuszczane są w celu ich pokrojenia oraz urządzenie do wykrywania oddzielenia się co najmniej jednego napinanego ostrza podczas krojenia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera blok czujnikowy, zawierający czujnik emisji akustycznej sprzężony akustycznie z co najmniej jednym napinanym ostrzem w co najmniej jednej kracie napinanych ostrzy do przenoszenia energii akustycznej od tego napinanego ostrza do czujnika emisji akustycznej podczas krojenia warzyw, a także do przetwarzania energii akustycznej na pierwszy sygnał elektryczny, przy czym czujnik emisji akustycznej wykrywa energię akustyczną, urządzenie zawiera ponadto blok sterujący zawierający mikroprocesor połączony z zespołem czujnikowym do analizowania sygnału elektrycznego przez porównanie z pewnym progiem.

Korzystnie, urządzenie zawiera ponadto drugą kratę z napinanymi ostrzami oraz aktuator do odbioru sygnału alarmowego od mikroprocesora, kiedy sygnał elektroniczny przekracza określony próg i kierujący warzywa do drugiej kraty z napinanymi ostrzami.

Korzystnie, próg stanowi połączenie granicy amplitudy i czasu trwania sygnału elektronicznego przekraczającego granicę amplitudy.

Korzystnie, blok czujnikowy ma przewodowe połączenie z blokiem sterującym.

Korzystnie, blok czujnikowy ma bezprzewodowe połączenie z blokiem sterującym za pośrednictwem bloku nadawczo-odbiorczego.

Korzystnie, blok czujnikowy zawiera, poza czujnikiem emisji akustycznej generator sygnału optycznego do odbioru pierwszego sygnału elektrycznego i generowania sygnału optycznego, pierwsze okno optyczne do nadawania sygnału optycznego z bloku czujnikowego i odbiornik mocy o częstotliwości radiowej, do przejmowania energii częstotliwości radiowej i konwersji energii o częstotliwości radiowej na energię elektryczną do sterowania pracą czujnika emisji akustycznej i generatora sygnału optycznego dla bezprzewodowego sprzężenia ze stanowiskiem nadawczo-odbiorczym.

PL 192 345 B1

Korzystnie, stanowisko nadawczo-odbiorcze zawiera drugie okno optyczne do odbioru sygnału optycznego z pierwszego okna optycznego wraz z przetwornikiem optycznym do konwersji sygnału optycznego na sygnał elektryczny oraz nadajnik mocy o częstotliwości radiowej, do przetwarzania energii elektrycznej na energię częstotliwości radiowej i transmisji energii częstotliwości radiowej do odbiornika mocy o częstotliwości radiowej.

Korzystnie, blok sterujący doprowadza zasilanie elektryczne do nadajnika mocy o częstotliwości radiowej i odbiera sygnał elektryczny z przetwornika optycznego.

Korzystnie, urządzenie zawiera ponadto generator sygnału optycznego do odbioru pierwszego sygnału elektrycznego i generowania sygnału optycznego, pierwsze okno optyczne do nadawania sygnału optycznego z bloku zespołu czujnikowego, odbiornik mocy o częstotliwości radiowej, do przejmowania energii częstotliwości radiowej i konwersji energii o częstotliwości radiowej na energię elektryczną do sterowania pracą czujnika emisji akustycznej i generatora sygnału optycznego.

Korzystnie, czujnik emisji akustycznej ma częstotliwość w zakresie większym niż 100 kHz.

Korzystnie, urządzenie zawiera ponadto drugie okno optyczne do odbioru sygnału optycznego z pierwszego okna optycznego oraz przetwornik optyczny do konwersji sygnału optycznego na sygnał elektryczny, nadajnik mocy o częstotliwości radiowej, do przetwarzania energii elektrycznej na energię częstotliwości radiowej i przekazywania energii częstotliwości radiowej do odbiornika mocy o częstotliwości radiowej.

Zaleta wykonania według wynalazku polega na zapewnieniu możliwości sprawdzania emisji akustycznej za pomocą bezprzewodowego zestawu bloku czujnikowego i stanowiska nadawczo-odbiorczego. Ponadto wynalazek pozwala na dysponowanie niezawodnym detektorem niesprawności napinanego ostrza, który generowałby sygnał wykorzystywany do kierowania wchodzących warzyw, zwłaszcza ziemniaków, jak w przypadku stosowania kraty z ostrzami samonośnymi, w zastosowaniach z zakresu przetwórstwa spożywczego.

Dokładnie, niniejszy wynalazek służy do wykrywania oddzielenia się przynajmniej jednego ostrza w kratce ostrzy. Stosowany niniejszym termin „oddzielenie” ma oznaczać całkowite odłączenie w wyniku odłamania, innymi słowy całkowity zanik zachowywania przez część jej integralności. Termin „oddzielenie” w szczególności wyłącza oddzielenie częściowe w postaci pęknięcia, czy jego propagacji.

Wynalazek ma zastosowanie przede wszystkim do monitorowania oddzielenia się napinanego ostrza w kracie z napinanymi ostrzami.

W celu ogólnego monitorowania danej części urządzenie wyposażone jest w blok czujnikowy zawierający czujnik emisji akustycznej, sprzężony akustycznie z daną częścią, w celu przenoszenia energii akustycznej od tej części do czujnika emisji akustycznej podczas eksploatacji części i przetwarzania energii akustycznej na pierwszy sygnał elektryczny, przy czym czujnik emisji akustycznej detekuje energię akustyczną, generator sygnału optycznego do odbioru pierwszego sygnału elektrycznego i generowania sygnału optycznego, pierwsze okno optyczne, do nadawania sygnału optycznego z bloku czujnikowego, odbiornik mocy o częstotliwości radiowej, do przejmowania energii częstotliwości radiowej i konwersji energii o częstotliwości radiowej na energię elektryczną do pracy czujnika emisji akustycznej i generatora sygnału optycznego, stanowisko nadawczo-odbiorcze, odległe od bloku czujnikowego zawierające drugie okno optyczne, do odbioru sygnału optycznego z pierwszego okna optycznego, wraz z przetwornikiem optycznym do konwersji sygnału optycznego na sygnał elektryczny, nadajnik mocy o częstotliwości radiowej, do przetwarzania energii elektrycznej na energię częstotliwości radiowej i nadawania energii częstotliwości radiowej do odbiornika mocy o częstotliwości radiowej oraz blok sterujący, do dostarczania energii elektrycznej do nadajnika mocy o częstotliwości radiowej, i do odbioru sygnału elektrycznego z przetwornika optycznego, zawierający mikroprocesor w bloku sterującym, do analizowania sygnału elektrycznego przez porównanie z pewnym progiem.

W przypadku przetwarzania żywności, zwłaszcza w przypadku metody krojenia warzyw wykorzystującej przynajmniej jedno napinane ostrze w pierwszej kracie napinanych ostrzy, przez którą warzywa przepuszczane są w celu pokrojenia warzyw, przy czym przynajmniej jedno z ostrzy oddziela się, wynalazek zapewnia skierowanie warzyw do drugiej kraty z napinanymi ostrzami. Według niniejszego wynalazku z przynajmniej jednym napinanym ostrzem sprzężony jest akustycznie czujnik emisji akustycznej do przejmowania energii akustycznej z przynajmniej jednego napinanego ostrza, przez czujnik emisji akustycznej podczas krojenia warzyw, przy czym czujnik emisji akustycznej detekuje energię akustyczną. Energia akustyczna jest przetwarzana na sygnał elektroniczny. Czujnik emisji akustycznej jest dołączony do mikroprocesora, do analizy sygnału elektronicznego przez porównanie

PL 192 345 B1 z progiem, a aktuator odbiera sygnał alarmowy od mikroprocesora, kiedy sygnał elektroniczny przekracza próg, i kieruje warzywa do drugiej kraty z napinanymi ostrzami.

Energia akustyczna może być energią o dowolnej częstotliwości, czy też zawartą w dowolnym zakresie częstotliwości, lecz korzystne jest, jeśli częstotliwość mieści się w zakresie powyżej 100 kHz, dla uniknięcia wpływu zewnętrznego hałasu mechanicznego.

Stosowany w niniejszym dokumencie próg (poziom wartości progowej) stanowi połączenie ograniczenia amplitudy i czasu trwania sygnału elektronicznego przekraczającego to ograniczenie amplitudowe.

Zaletą niniejszego wynalazku jest opracowanie detektora emisji akustycznej oddzielenia dla kraty z napinanymi ostrzami stosowanej do krojenia warzyw.

Inną zaletą wynalazku jest opracowanie detektora emisji akustycznej z bezprzewodowym połączeniem między blokiem czujnikowym a blokiem sterującym, dla dowolnego monitorowania strukturalnego.

Następną zaletą wynalazku jest opracowanie detektora emisji akustycznej oddzielenia dla kraty z napinanymi ostrzami stosowanej do krojenia warzyw, mającego bezprzewodowe połączenie między blokiem czujnikowym a blokiem sterującym.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym pierwsze dwie ilustracje przedstawiają odpowiednio: pos. 1 przedstawia zapchaną znaną krajarkę warzyw, przemieszczoną w znany sposób dla dokonania czynności obsługowych, w przekroju, zaś pos. 2 - znaną krajarkę warzyw, która jest zapchana i wycofywana z eksploatacji oraz wprowadzaną w znany sposób do użytku nową krajarkę, w widoku z góry, natomiast fig. 3 - krajarkę warzyw, z detektorem emisji akustycznej oddzielenia według niniejszego wynalazku, w przekroju, fig. 4 - krajarkę warzyw, z detektorem emisji akustycznej oddzielenia według niniejszego wynalazku o połączeniu bezprzewodowym, w przekroju, fig. 5 -elektroniczny schemat blokowy detektora emisji akustycznej oddzielenia według wynalazku, fig. 6 - wykres definiujący ograniczenie amplitudy (próg) i czas trwania, fig. 7 -wykres definiujący zakres częstotliwości, fig. 8 -sieć działań oprogramowania systemowego, fig. 9 - sieć działań oprogramowania sprawdzającego łącze podczerwieni, fig. 10a - przykład wykonania z chowaniem, sprawdzaną w przykładzie 3, w przekroju oraz fig. 10b - przykład wykonania z chowaniem, w roboczym położeniu wysunięcia, w przekroju.

Urządzenie do krojenia warzyw i sposób krojenia warzyw w zalecanym przykładzie wykonania wynalazku zostały zobrazowane na fig. 3, na której przedstawiono detektor 100 emisji akustycznej oddzielenia, który ma blok czujnikowy 110 i blok sterujący 130. Zespół czujnikowy 110 jest sprzężony akustycznie z blokiem 140 kraty z napinanymi ostrzami, korzystnie z belką napinającą 141, która utrzymuje napinane ostrza (nie pokazane) wewnątrz bloku 140 kraty z napinanymi ostrzami. Zespół czujnikowy 110 może być w kontakcie z obudową 14'. Jednakże w tym położeniu zespół czujnikowy 110 jest mniej niezawodny, niż przy bezpośrednim dołączeniu do bloku 140 kraty z napinanymi ostrzami.

Detektor100 emisji akustycznej oddzielenia w sposób ciągły monitoruje blok 140 kraty z napinanymi ostrzami. Pooddzieleniu, lub złamaniu, ostrza wewnętrznego, zespół czujnikowy 110 nadaje sygnał do bloku sterującego 130, który wysyła sygnał oddzielenia do personelu obsługi instalacji wcelu podjęcia działania. Działanie polega na wsunięciu nowego bloku kraty z napinanymi ostrzami, następnie nawymianie uszkodzonego bloku kraty z napinanymi ostrzami i podjęciu krajania. Wsunięcie bloku kraty z napinanymiostrzami może być ręczne lub sterowane zdalnie za pośrednictwem aktuatora (nie przedstawiony). Kiedy uszkodzony blok kraty z napinanymi ostrzami nie nadaje się do eksploatacji, może być wymieniony. W korzystnej odmianie wykonania na bloku 140 kraty z napinanymi ostrzami zamocowany jest zespół czujnikowy 110, co wymaga zatem również wymiany tego zespołu czujnikowego 110. W przypadku przykładu wykonania z fig. 3, w której blok czujnikowy połączony jest przewodami 142 z blokiem sterującym 130 rozłączanie tych przewodów142 stanowi dodatkowy etap, który komplikuje wymianę bloku 140 kraty z napinanymi ostrzami.

Na fig. 4 przedstawiono korzystny przykład wykonania, w którym sprzężenie zasilające i sygnałowe między zespołem czujnikowym a blokiem sterującym 130 jest bezprzewodowe. Sprzężenie bezprzewodowe osiąga się za pośrednictwem stanowiska nadawczo-odbiorczego 120. Przy stosowaniu interfejsu bezprzewodowego między zespołem czujnikowym 110 a blokiem sterującym 130, wymiana zespołu bloku kraty z napinanymi ostrzami wraz z zespołem czujnikowym upraszcza się w porównaniu z interfejsem przewodowym.

PL 192 345 B1

Zespół czujnikowy 110 mieści czujnik emisji akustycznej 111 do odbierania energii akustycznej i przetwarzania tej energii akustycznej na pierwszy sygnał elektryczny. W przypadku sprzężenia bezprzewodowego, blok czujnikowy zawiera ponadto generator 112 sygnału optycznego do odbioru pierwszego sygnału elektrycznego i generowania sygnału optycznego, pierwsze okno optyczne 113 do nadawania sygnału optycznego z bloku czujnikowego i odbiornik mocy 114 o częstotliwości radiowej, do przejmowania energii częstotliwości radiowej i konwersji energii o częstotliwości radiowej na energię elektryczną do pracy czujnika emisji akustycznej 111 i generatora 112 sygnału optycznego.

Również w przypadku połączenia bezprzewodowego, stanowisko nadawczo-odbiorcze 120 mieści drugie okno optyczne, 121, do odbioru sygnału optycznego z pierwszego okna optycznego 113, wraz z przetwornikiem optycznym 122 do konwersji sygnału optycznego na sygnał elektryczny i nadajnik 123 mocy o częstotliwości radiowej, do przetwarzania energii elektrycznej na energię częstotliwości radiowej i nadawania energii częstotliwości radiowej do odbiornika 114 mocy o częstotliwości radiowej.

Blok sterujący 130 dostarcza energii elektrycznej do nadajnika 123 mocy o częstotliwości radiowej i/lub odbiera sygnał elektryczny od przetwornika optycznego 122. Blok sterujący 130 zawiera mikroprocesor (nie przedstawiony) do analizy sygnału elektrycznego przez porównanie z progiem. Przy oddzieleniu, blok sterujący uruchamia alarm z miganiem lampki (nie pokazana) i sygnałami kompatybilnymi z programowanym sterownikiem logicznym (komputerem instalacji). Alarm może być kasowany i ustawiany powtórnie, albo ręcznie albo zdalnie przez mikroprocesor.

Dla specjalisty w zakresie detekcji emisji akustycznej oddzielenia jest oczywiste, że urządzenie i sposób z bezprzewodowym połączeniem zespołu czujnikowego 110 i stanowiska nadawczo-odbiorczego 120 według niniejszego wynalazku nie są ograniczone tylko do przetwórstwa żywności, ale mogą znaleźć zastosowanie do innych operacji krojenia przemysłowego lub w aplikacjach z monitorowaniem konstrukcji.

Schemat blokowy systemu przedstawiono na fig. 5. Zespół czujnikowy 110 ma odbiornik 114 mocy o częstotliwości radiowej, który dostarcza napięcia 24 V prądu stałego do 12 V stabilizatorra 114a prądu stałego, który dostarcza zasilania elektrycznego do części analogowych 116, 117, 118, 118b i stabilizatora 114a, który zapewnia zasilanie elektryczne dla układów cyfrowych 119, 119a, 119b, 119c. Czujnik emisji akustycznej 111 dołączony jest do generatora 112 sygnału optycznego, zaopatrzonego w cewkę 115 połączoną równolegle czujnikiem emisji akustycznej 111 dołączonym do wzmacniacza 116. Czujnik 111 emisji akustycznej może być dowolnym czujnikiem emisji akustycznej pracującym w zakresie od ponad 100 Hz do około 1000 kHz, korzystnie w zakresie od około 450 kHz do około 750 kHz. Filtr górnoprzepustowy 117 przepuszcza sygnały wielkiej częstotliwości do detektora progowego 118. Detektor progowy zawiera komparator 118a i wkręt ustawiania progu. Po zainstalowaniu detektora emisji akustycznej oddzielenia, jest on sprawdzany z doborem ustawiania wkręta regulacji progu. Po ustawieniu, rzadko odbywa się, jeżeli w ogóle odbywa się ponowne ustawienie. Sygnały przekraczające poziom uaktywniają lampę 119 podczerwieni (lampy podczerwieni, czyli przetworniki optyczne nadające się według niniejszego wynalazku). W korzystnym przykładzie wykonania, lampa 119 podczerwieni zawiera lampę nadawczą 119a i lampę odbiorczą 119b, przy czym lampa odbiorcza 119b w połączeniu z układem 119c konwersji mogą wytwarzać sygnał testowy niezależnie od czujnika emisji akustycznej 111, który zapali lampę nadawczą 119a. Za ich pomocą operator jest w stanie określić, czy przez okna optyczne 113, 121 przechodzi sygnał podczerwieni, czy nie. Jeżeli nie, to można dokonać działania korekcyjnego, czyszczenia bądź wymiany.

Blok nadawczo-odbiorczy 120 zawiera nadajnik 123 mocy częstotliwości radiowej i przetwornik optyczny 122. Stabilizator 123a zasilania 5 V prądu stałego dołączony jest do cyfrowych części składowych 122a, 122b, 124a, 124b. Przetwornik optyczny 122 ma optyczny przetwornik odbiorczy 122a, połączony ze wzmacniaczem 124a do nadawania sygnału danych. W korzystnym przykładzie wykonania, sygnał sprawdzający okna jest wzmacniany przez wzmacniacz 124b testowego sygnału okna, który pobudza lampę testową 122b. Kabel A łączy blok nadawczo-odbiorczy 120 z blokiem sterującym 130. Kabel B należy do zwierciadlanego bloku nadawczo-odbiorczego (nie przedstawiony), ponieważ występuje konieczność posiadania jednego detektora 100 emisji akustycznej oddzielenia dla każdej z krat 16, 20 z napinanymi ostrzami w obudowie 14'.

Blok sterujący 130 ma zasilające połączenie elektryczne 131ze standardowym źródłem napięcia przemiennego 110V. Zasilające połączenie elektryczne przechodzi przez przełącznik 131a, a następnie dochodzi zarówno do licznika 132, jak i do zasilacza 133 24V prądu stałego, który zapewnia zasilanie 24V prądu stałego bo bloku nadawczo-odbiorczego 120. Podaje on również zasilanie 24 V

PL 192 345 B1 prądu stałego do kabli A i B. Stabilizator 133a 5 V prądu stałego zapewnia zasilanie dla cyfrowych części składowych włącznie, choć nie tylko, z obiektami 132, 134, 137. Zasilania elektryczne x licznika 132 i zasilacza 133 24 V DC podane są do układu mikroprocesora 134. Widoczne lampki 135 wskazują aktywność 135a, alarm 135b odłamania i alarm 135c łącza. Alarm urwania wskazuje na oddzielenie się napinanego ostrza. Alarm łącza wskazuje na utratę sygnału podczerwieni. Sygnały elektroniczne odpowiadające lampkom 135 przekazywane są również przez złącza 136. Złącze 136a komputera instalacji przekazuje alarmy do komputera instalacji, i odbiera sygnały kasujące z komputera instalacji. Informacja o stanie odebrana z komputera instalacji stanowi informację stanu o linii produkcyjnej. Złącze diagnostyczne 136b nadaje i odbiera testowe sygnały podczerwieni. Interfejs logiczny 137 zapewnia kompatybilność sygnałów między mikroprocesorem 124 a blokiem nadawczo-odbiorczym 120. Wewnątrz interfejsu logicznego 137 znajdują się przerzutniki dwustabilne 137a i bramka OR 137b.

Na fig. 6 próg przedstawiono jako ograniczenie amplitudowe, dźwięki wydostające się z danej części, mające częstotliwość powyżej 100 kHz, monitorowane w czasie pod względem amplitudy. Kiedy sygnał ma amplitudę przekraczającą granice amplitudy, mierzy się również czas trwania. Kiedy zarówno amplituda, jak i czas trwania przekraczają wartości nastawione, następuje rozpoznanie stanu oddzielenia. Z powodu przejściowego charakteru dźwięku od oddzielenia, konieczne jest aby nastawiony czas trwania mieścił się w ogólnym czasie trwania dźwięku odłączenia. W jednej z korzystnych odmian wykonania, ograniczenie amplitudy jest określane przez oddzielenie wywołane przy instalowaniu, a następnie ustawiane potencjometrem niezbyt łatwo dostępnym do regulacji po zainstalowaniu. Czas trwania ustawia operator za pośrednictwem mikroprocesora.

Jakkolwiek korzystne jest, jeśli czujnik emisji akustycznej ma charakterystykę częstotliwościową powyżej 100 kHz, to korzystniej jest, jeśli sięga ona powyżej 300 kHz, a najkorzystniej od około 400 kHz do około 1000 kHz. Częstotliwości powyżej 1000 kHz są mniej zalecane, ponieważ (1) energia akustyczna na tych częstotliwościach nie rozchodzi się tak daleko przez materiał bloku kraty z napinanymi ostrzami oraz warzywa i wodę i (2) czujniki emisji akustycznej na wyższych częstotliwościach mają ograniczoną dostępność handlową.

W instalacji przetwórstwa żywności z tłowym hałasem mechanicznym i szumem elektrycznym, w celu „usłyszenia”, czyli detekcji, dźwięku urwania, czyli oddzielenia napinanego ostrza, konieczne jest rozróżnienie dźwięku oddzielenia od hałasu tłowego. Hałas tłowy zawiera hałas od pomp, silników i siłowników, warzyw (zwłaszcza ziemniaków), wpadania lub uderzania o ostrza tnące i/lub ściany boczne kanałów przepływowych, niewielkich bryłek, korzeni lub skórek uderzających w noże lub ściany boczne kanałów przepływowych, itp. Na fig. 7 przedstawiono szeroki zakres częstotliwości wytwarzanych przy oddzieleniu, czyli urwaniu napinanego ostrza. Ponadto przedstawiono zakres częstotliwości hałasu tła. Dostępny w handlu monitor emisji akustycznej łożysk „słyszy” w zakresie od 0 do 100 kHz, w większości w zakresie częstotliwości hałasu tła. Czujnik wykonany według niniejszego wynalazku o zakresie częstotliwości 300-750 kHz, korzystnie od 500 kHz do 750 kHz, ma charakterystykę sięgającą do wysokich częstotliwości. Ponieważ ta charakterystyka częstotliwościowa znajduje się powyżej częstotliwości tła i w zakresie częstotliwości oddzielonego napinanego ostrza, to czujnik jest niezawodny w stopniu dostatecznym do jego rutynowego stosowania.

Na fig. 8 i fig. 9 przedstawiono logikę programową dla mikroprocesora 134. Na fig. 8, inicjalizacja systemu odbywa się przez skasowanie liczników, kasowanie alarmów, i ustawienie nastaw pamięci na zero. Następnie odbywa się załadowanie 802 parametrów ustawczych z pamięci nieulotnej RAM 804 do bloku sterującego 130. Następuje zainicjalizowanie 806 trybu biegu programu przez skasowanie alarmów i liczników, znalezienie wskaźnika początkowego nieulotnej pamięci ram i odblokowanie przerwań dostępowych. W kroku 808 dokonuje się kontroli łącza podczerwieni, dla upewnienia się, że sygnał podczerwieni jest osiągalny przez okna optyczne 113, 121. W kroku 810 kasowany jest licznik czasu trwania zdarzenia. Do ciągłego monitorowania obwodu sygnału zdarzenia wykorzystuje się przerwanie 812 oczekiwania na zdarzenie. Po odebraniu sygnału przekraczającego graniczną amplitudę, czyli próg, określa się czas trwania zdarzenia, przez oczekiwanie 814 na zakończenie. Po wyznaczeniu pełnego zdarzenia, czas trwania zdarzenia porównuje się z granicą czasu zdarzenia, 816. Jeżeli czas trwania zdarzenia przekracza granicę czasu trwania, to znaczy, że wystąpiło oddzielenie i nadawane są sygnały dla lampek alarmowych i sygnały elektroniczne, jak również sygnały inkrementacji licznika 818 odłączeń, czyli oderwań. Zwykle instalacja powinna niezwłocznie uruchomić przestawienie nowej kraty 20 z napinanymi ostrzami w obudowie. Podczas tego uruchamiania występuje potężny hałas

PL 192 345 B1 mechaniczny od przemieszczania obudowy 14' i uderzenia wodnego. Zalecane jest opóźnienie około 10 sekund. Po zdarzeniu, następuje zarejestrowanie 822 zdarzenia w dzienniku, skasowanie licznika czasu trwania i podjęcie dalszego monitorowania.

Kontrolę 808 łącza podczerwieni wykonuje się przy starcie i w zadanych odstępach czasu. Odstępy czasu może ustawić użytkownik, i wynoszą one zwykle po 30 minut. Jak to pokazano na fig. 9, odbywa się wysłanie impulsu do lampy kontrolnej 122b za pośrednictwem rozkazu 900 wygenerowania impulsu kontrolnego. System oczekuje na pierwsze zwrócenie 902 impulsu. Po otrzymaniu pierwszego zwrotu impulsu, odbywa się nadanie 904 drugiego impulsu dla kontroli rzeczywistego łącza podczerwieni. Po otrzymaniu zwrotu drugiego impulsu,mierzy się w kroku 906 jego szerokość i porównuje z granicą 908. Jeżeli drugi impuls zwrotny przewyższa granicę, to monitorowanie trwa. Jeżeli drugi impuls zwrotny jest mniejszy od granicy, to w kroku następuje powiadomienie w warunkach alarmowych o błędzie łącza 910.

Przykład 1

Przeprowadzono eksperyment z osiągalnym w handlu monitorem stanu łożysk, dla stwierdzenia możliwości wykrycia przezeń urwania napinanego noża.

Osiągalny w handlu monitor uszkodzeń łożysk, działający na podstawie emisji akustycznej, o zakresie charakterystyki akustycznej 0-100 kHz, został użyty na zewnątrz obudowy 14 jedynie dla wyznaczenia jego sprawności przy detekcjioderwania napinanego ostrza. Nie dołączano go dojakiegokolwiekalarmu,wyłącznikaczysiłownikahydraulicznego do przemieszczania noży. Dane otrzymywano przez rejestrator danych. Badanie za pomocą monitora uszkodzeń łożysk na podstawie emisji akustycznej (0-100 kHz) wykazało tylko częściową wiarygodność, ponieważ hałas mechaniczny w zakresie 0-100 kHz zakłócał sygnał oderwania napinanego ostrza, jak to pokazano na fig. 7. Ponieważ hałas tła nie zawsze jest stały, to są okresy czasu, w których osiągalny w handlu monitor uszkodzeń łożysk na podstawie emisji akustycznej jest w stanie wykryć oddzielenie się napinanego ostrza. Jednakowożw okresach wzrostu hałasu tłowego, ten dostępny w handlu monitor uszkodzeń łożysk na podstawie emisji akustycznej nie wykrywał oddzielaniasię napinanego ostrza, a zatem jest niedostatecznie niezawodny dla użytku rutynowego.

Przykład 2

Przeprowadzono eksperymenty dla wyznaczenia właściwego położenia czujnika względem napinanego ostrza. Jak w przykładzie 1, czujnik był dołączony do rejestratora danych, nie dołączony do alarmu, wyłącznika czy siłownika hydraulicznego. Zespół napinanego ostrza przedstawiono na fig. 3. Umieszczenie czujnika emisji akustycznej 111 na zewnętrznej ścianie skrzyni obudowy 14' umożliwia sprzężenie akustyczne przez skrzynię, przez wodę, z blokiem 140 kraty z napinanymi ostrzami. Jednak badania wykazały, że to położenie nie jest właściwe, ponieważ skomplikowana droga akustyczna degradowała sygnał odłączenia ostrza tak, że trudne stało się niezawodne wykrywanie oddzielania w wybranym zakresie częstotliwości. Umieszczenie czujnika emisji akustycznej 111 w wodzie, między ścianą skrzyni obudowy 14' a blokiem 140 kraty z napinanymi ostrzami również okazało się z tego samego powodu niepewne. Założono wstępnie, że nieefektywne akustycznie, czyli niezupełne było sprzężenie akustyczne między napinanymi ostrzami i/lub blokiem 140 kraty z napinanymi ostrzami a wodą. Okazało się, że umieszczenie czujnika emisji akustycznej 111 w wodzie, na bloku 140 kraty z napinanymi ostrzami, zwłaszcza na belce napinającej z nacięciami napinającymi zapewniało najbardziej niezawodne sygnały od zdarzeń oddzielenia. Założono, że przewodzenie akustyczne przez metal napinanych ostrzy do belki napinającej ostrzy było skuteczne akustycznie i w zasadzie zupełne. Przy sprawnym akustycznie przewodzeniu przez metal, osiągnięto zwiększenie czułości detekcji akustycznej, pozwalającej na optymalizację częstotliwości roboczej i wzmocnienia elektronicznego dla detekcji oddzielania i stłumienia niepożądanego hałasu tłowego.

Przykład 3

Przeprowadzono eksperyment dla określenia ogólnej niezawodności detektora emisji akustycznej oddzielenia. Urządzenie do tego eksperymentu, przedstawione na fig. 10a ifig. 10bbyło zainstalowane w zakładzie przetwórczym, wciągu około 16 miesięcy. Sygnały zbierano w rejestratorze danych i nie doprowadzano ich do alarmu, wyłącznika czy siłownika hydraulicznego. W tym przykładzie wykonania zespół czujnikowy 110 ma czujnik emisji akustycznej 111 zainstalowany na falowodzie akustycznym 1000. Aktuator liniowy 1002 przemieszcza zespół czujnikowy 110 tak, że falowód akustyczny 1000 jest w kontakcie z blokiem 140 kraty z napinanymi ostrzami (fig. 10b). Kiedy występuje potrzeba wyjęcia bloku 140 kraty z napinanymi ostrzami, aktuator liniowy 1002 unosi zespół czujnikowy 110 z drogi (fig. 10a).

PL 192 345 B1

W tym czasie wykryto trzy oddzielenia ostrzy i zanotowano piętnaście alarmów fałszywych. Nie było nie wykrytych oddzieleń ostrzy. Przypuszcza się, że fałszywe alarmy były wynikiem wibracji powodującej wzajemny ruch i uderzenia wzajemne bloku 140 kraty z napinanymi ostrzami i falowodu akustycznego 1000 generujące w efekcie te fałszywe sygnały.

Jakkolwiek przedstawiono i opisano korzystny przykład wykonania niniejszego wynalazku, to dla specjalisty jest oczywiste, że możliwe jest wprowadzenie wielu zmian i modyfikacji bez odchodzenia od idei wynalazku w jego szerszych realizacjach. Intencją załączonych zastrzeżeń zatem jest objęcie wszystkich takich zmian i modyfikacji pozostających w zakresie niniejszego wynalazku.

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób krojenia warzyw, w którym montuje się co najmniej jedno napinane ostrze w co najmniej jednej kracie napinanych ostrzy, przez którą przepuszcza się warzywa w celu ich pokrojenia oraz wykrywa się oddzielenie się co najmniej jednego napinanego ostrza podczas krojenia, znamienny tym, że sprzęga się akustycznie blok czujnikowy (110) zawierający czujnik emisji akustycznej (111) z co najmniej jednym napinanym ostrzem w co najmniej jednej pierwszej kracie napinanych ostrzy, przy czym czujnik emisji akustycznej (111) wykrywa sygnały akustyczne, odbiera się energię akustyczną z co najmniej jednego napinanego ostrza przez czujnik emisji akustycznej 100 podczas krojenia warzyw i przetwarza się energię akustyczną na sygnał elektroniczny oraz analizuje się sygnał elektroniczny przez porównanie z progiem.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wysyła się sygnał alarmowy, kiedy sygnał elektroniczny przekracza pewien próg, a następnie kieruje się warzywa do drugiej kraty napinanych ostrzy.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że określa się próg, który stanowi połączenie granicy amplitudy i czasu trwania sygnału elektronicznego przekraczającego granicę amplitudy.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się blok czujnikowy (110), który ma przewodowe połączenie z blokiem sterującym (130) .
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się blok czujnikowy (110), który ma bezprzewodowe połączenie z blokiem sterującym, za pośrednictwem bloku nadawczo-odbiorczego (120).
6. 6. Urządzenie do krojenia warzyw zawierające co najmniej jedno napinane ostrze zamocowane w co najmniej jednej kracie napinanych ostrzy usytuowanej w bloku kraty z napinanymi ostrzami, przez którą warzywa przepuszczane są wcelu ich pokrojenia oraz urządzenie do wykrywania oddzielenia się co najmniej jednego napinanego ostrza podczas krojenia, znamienne tym, że zawiera blok czujnikowy (110), zawierający czujnik emisji akustycznej (111) sprzężony akustycznie z co najmniej jednym napinanym ostrzem w co najmniej jednej kracie napinanych ostrzy do przenoszenia energii akustycznej od tego napinanego ostrza do czujnika emisji akustycznej (111) podczas krojenia warzyw, a także do przetwarzania energii akustycznej na pierwszy sygnał elektryczny, przy czym czujnik emisji akustycznej (111) wykrywa energię akustyczną, urządzenie zawiera ponadto blok sterujący (130) zawierający mikroprocesor połączony z zespołem czujnikowym (110) do analizowania sygnału elektrycznego przez porównanie z pewnym progiem.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zawiera ponadto drugą kratę z napinanymi ostrzami oraz aktuator do odbioru sygnału alarmowego od mikroprocesora, kiedy sygnał elektroniczny przekracza określony próg i kierujący warzywa do drugiej kraty z napinanymi ostrzami.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że próg stanowi połączenie granicy amplitudy i czasu trwania sygnału elektronicznego przekraczającego granicę amplitudy.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że blok czujnikowy (110) ma przewodowe połączenie z blokiem sterującym (130).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że blok czujnikowy (110) ma bezprzewodowe połączenie z blokiem sterującym (130) za pośrednictwem bloku nadawczo-odbiorczego (120).
11. 11. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że blok czujnikowy (110) zawiera, poza czujnikiem emisji akustycznej (111) generator sygnału optycznego (112) do odbioru pierwszego sygnału elektrycznego i generowania sygnału optycznego, pierwsze okno optyczne (113) do nadawania sygnału optycznego z bloku czujnikowego (110) i odbiornik mocy (114) o częstotliwości radiowej, do przejmowania energii częstotliwości radiowej i konwersji energii o częstotliwości radiowej na energię

    PL 192 345 B1 elektryczną do sterowania pracą czujnika emisji akustycznej (111) i generatora sygnału optycznego (112) dla bezprzewodowego sprzężenia ze stanowiskiem nadawczo-odbiorczym (120).
12. 12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że stanowisko nadawczo-odbiorcze (120) zawiera drugie okno optyczne (121) do odbioru sygnału optycznego z pierwszego okna optycznego (113) wraz z przetwornikiem optycznym (122) do konwersji sygnału optycznego na sygnał elektryczny oraz nadajnik mocy (123) o częstotliwości radiowej, do przetwarzania energii elektrycznej na energię częstotliwości radiowej i transmisji energii częstotliwości radiowej do odbiornika mocy (114) o częstotliwości radiowej.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że blok sterujący (130) doprowadza zasilanie elektryczne do nadajnika mocy (123) o częstotliwości radiowej i odbiera sygnał elektryczny z przetwornika optycznego (122).
14. 14. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zawiera ponadto generator sygnału optycznego (112) do odbioru pierwszego sygnału elektrycznego i generowania sygnału optycznego, pierwsze okno optyczne (113) do nadawania sygnału optycznego z bloku zespołu czujnikowego (110), odbiornik mocy (114) o częstotliwości radiowej, do przejmowania energii częstotliwości radiowej i konwersji energii o częstotliwości radiowej na energię elektryczną do sterowania pracą czujnika emisji akustycznej (111) i generatora sygnału optycznego (112).
15. 15. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że czujnik emisji akustycznej ma częstotliwość w zakresie większym niż 100 kHz.
16. 16. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że zawiera ponadto drugie okno optyczne (121) do odbioru sygnału optycznego z pierwszego okna optycznego (113) oraz przetwornik optyczny (122) do konwersji sygnału optycznego na sygnał elektryczny, nadajnik mocy (123) o częstotliwości radiowej, do przetwarzania energii elektrycznej na energię częstotliwości radiowej i przekazywania energii częstotliwości radiowej do odbiornika mocy (114) o częstotliwości radiowej.