RU2102854C1

RU2102854C1 - Tomato sorting method and apparatus

Info

Publication number: RU2102854C1
Application number: RU96118904A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Герасименко; И.А. Долгов; Е.В. Малая; В.Н. Калугин; Д.Н. Узун
Priority date: 1996-09-23
Filing date: 1996-09-23
Publication date: 1998-01-27

Abstract

FIELD: sorting of tomatoes in harvesting machines and postharvest stations. SUBSTANCE: method involves examining each pair of tomatoes to determine class of each fruit; determining distance between tomatoes in each pair of tomatoes; determining reference distance between tomatoes of given pair; comparing the distance with reference value; removing tomato in case it is referred to other class or distance between tomatoes is less than reference value for given pair by means of additional actuating mechanism; sorting first tomato of given pair of tomatoes by main actuating mechanism in accordance with its quality. If distance between tomatoes of pair having differently colored tomatoes exceeds reference value for given pair, additional actuating mechanism does not operate, and sorting is effectuated by main actuating mechanism. If both tomatoes may be referred to single class, additional actuating mechanism does not operate and main actuating mechanism is in the position that it was during sorting of first tomato. EFFECT: increased efficiency, improved sorting out of fruits and enhanced reliability in operation. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике и может быть использовано для сортировки томатов в уборочных машинах и на пунктах послеуборочной доработки продукции. The invention relates to agricultural machinery and can be used for sorting tomatoes in harvesting machines and at the points of post-harvest product development.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ сортировки корнеклубнеплодов, заключающийся в том, что корнеклубнеплоды поштучно подают в зонд обзора, где летящие корнеклубнеплоды облучают и получают на выходе приемника излучения сигнал, обрабатывают его с помощью электронного устройства управления, получают сигнал о качестве корнеклубнеплода, сравнивают этот сигнал с эталонным, определяют время появления последующего за предыдущим в паре корнеклубнеплода, сравнивают это время с эталонным и по результатам сравнения управляют основным и дополнительным исполнительными механизмами [1]. Closest to the technical nature of the proposed method is the sorting of root crops, which consists in the fact that root crops are individually supplied to the probe, where flying root crops are irradiated and receive a signal at the output of the radiation receiver, processed by an electronic control device, and a signal is obtained about the quality of the root crop compare this signal with the reference one, determine the time of occurrence of the subsequent root after the previous one in the root and root crop pair, compare this time with the reference one and, based on the results, equations control the main and additional actuators [1].

Недостатком способа является недостаточная точность сортирования, так как дополнительный исполнительный механизм срабатывает каждый раз, как только расстояние между соседними корнеклубнеплодами меньше заданного независимо от того, относятся ли эти корнеклубнеплоды к одному классу или к разным классам, а также не учитывает, что эталонное время для каждой пары свое и зависит, в том числе, и от размера первого плода в паре, что приводит к необоснованному удалению последующего корнеклубнеплода из потока. The disadvantage of this method is the insufficient accuracy of sorting, since the additional actuator is activated every time as soon as the distance between adjacent root tubers is less than the specified regardless of whether these root tubers belong to the same class or to different classes, and also does not take into account that the reference time for each it also depends on the size of the first fruit in the pair, which leads to unreasonable removal of the subsequent root and root crop from the stream.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее дозирующее устройство, подающий механизм, контрольное устройство с источником и приемником излучения, электронное устройство управления, состоящее из блока определения качества, инвертора, компаратора нуля, интегратора со сбросом, мультивибратора стробирующего импульса, мультивибратора импульса сброса, стробируемого компаратора, первой линии задержки, второй линии задержки, ключа, основного и дополнительного исполнительных механизмов [1]. The closest in technical essence to the proposed one is a device containing a metering device, a feeding mechanism, a control device with a radiation source and receiver, an electronic control device, consisting of a quality determination unit, an inverter, a zero comparator, an integrator with a reset, a multi-vibrator of a strobe pulse, a multi-vibrator of a pulse reset, gated comparator, first delay line, second delay line, key, primary and secondary actuators [1].

Однако известное устройство не обеспечивает необходимой точности сортирования. However, the known device does not provide the necessary sorting accuracy.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что томаты поштучно подают в зону обзора, где летящие томаты облучают и получают на выходе приемника излучения сигналы, обрабатывают их с помощью электронного устройства управления, получают сигнал о качестве томата, сравнивают этот сигнал с эталонным, определяют размер первого плода в паре, определяют время взаимодействия этого плода с лопаткой, определяют с учетом времени взаимодействия первого плода пары с лопаткой эталонное время для данной пары, определяют время появления второго плода в паре за первым, сравнивают эталонное время для данной пары с временем появления второго плода в паре, получают сигнал о качестве последующего за предыдущим в паре томата, сравнивают этот сигнал с эталонным и по результатам сравнения управляют основным и дополнительным исполнительными механизмами. The essence of the proposed method lies in the fact that the tomatoes are delivered individually to the viewing area where flying tomatoes are irradiated and received signals at the output of the radiation receiver, processed by an electronic control device, a signal is received about the quality of the tomato, this signal is compared with the reference one, the size of the first the fetus paired, determine the interaction time of this fetus with the scapula, determine the time of interaction of the first fetus of the pair with the scapula, the reference time for this pair, determine the time of appearance of the second loda in pair after the first, compare the reference time for this pair with the time of appearance of the second fetus in the pair, receive a signal about the quality of the next after the previous one in the tomato pair, compare this signal with the reference and control the main and additional actuators according to the results of the comparison.

В случае, если последующий за предыдущим томат в паре принадлежит к тому же классу, что и предыдущий, и расстояние между ними меньше эталонного для данной пары, то дополнительный исполнительный механизм не срабатывает, а основной остается в том положении, что и при сортировании предыдущего томата. If the tomato following the previous one belongs to the same class as the previous one, and the distance between them is less than the standard for this pair, the additional actuator does not work, and the main one remains in the same position as when sorting the previous tomato .

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что оно содержит дозирующее устройство, подающий механизм, контрольное устройство с источником и приемником излучения, электронное устройство управления, основной и дополнительный исполнительные механизмы, при этом приемник излучения содержит два фотоприемника со светофильтрами, а электронное устройство управления состоит из двух усилителей постоянного тока, усилителя разности сигналов, двух интеграторов, трех компараторов, элемента ИЛИ, инвертора, одновибратора окончания анализа, трех элементов И, линии задержки, трех одновибраторов, при этом выход первого фотоприемника соединен через первый усилитель с одним входом усилителя разности сигналов, выход которого подключен через последовательно соединенные первый интегратор и первый компаратор к одному входу первого элемента И и через инвертор к одному входу второго элемента И, при этом выход первого элемента И соединен с одним входом первого одновибратора, выход которого соединен через линию задержки с входом основного исполнительного механизма и через второй одновибратор соединен с одним входом третьего элемента И, выход которого подключен к дополнительному исполнительному механизму, при этом выход второго фотоприемника подключен через второй усилитель к второму входу усилителя разности сигналов и через второй компаратор к одному входу элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен через третий компаратор выход первого усилителя, причем выход элемента ИЛИ через одновибратор окончания анализа соединен с другими входами первого и второго элемента И, при этом выход второго элемента И соединен через третий одновибратор с другим входом третьего элемента И, причем выход элемента ИЛИ подключен через второй интегратор к другим входам первого, второго и третьего одновибраторов. The essence of the proposed device lies in the fact that it contains a metering device, a feed mechanism, a control device with a radiation source and receiver, an electronic control device, a primary and secondary actuator, while the radiation receiver contains two photodetectors with light filters, and the electronic control device consists of two DC amplifiers, a signal difference amplifier, two integrators, three comparators, an OR element, an inverter, a single-vibration analyzer a, three And elements, a delay line, three single-vibrators, while the output of the first photodetector is connected through the first amplifier to one input of the signal difference amplifier, the output of which is connected through a series-connected first integrator and first comparator to one input of the first And element and through an inverter to one the input of the second element And, while the output of the first element And is connected to one input of the first one-shot, the output of which is connected through the delay line to the input of the main actuator and through the second the vibrator is connected to one input of the third AND element, the output of which is connected to an additional actuator, while the output of the second photodetector is connected through the second amplifier to the second input of the signal difference amplifier and through the second comparator to one input of the OR element, to the second input of which is connected through the third comparator the output of the first amplifier, and the output of the OR element through a single vibrator of the end of the analysis is connected to other inputs of the first and second element And, while the output of the second element And connect nen through the third one-shot with another input of the third AND element, and the output of the OR element connected through the second integrator to other inputs of the first, second and third one-shots.

Цепь, состоящая из соединения выходов первого и второго усилителей с обоими входами усилителя разности сигналов, соединенного последовательно с первый интегратором, первым компаратором, первым элементом И, первым одновибратором, линией задержки и основным исполнительным механизмом, осуществляет сортирование томатов по качеству (степени зрелости). The circuit, consisting of connecting the outputs of the first and second amplifiers with both inputs of the signal difference amplifier, connected in series with the first integrator, the first comparator, the first AND element, the first one-shot, delay line and the main actuator, sorts the tomatoes by quality (maturity).

Цепь, состоящая из соединения выходов первого и второго усилителей через второй и третий компараторы с обоими входами элемента ИЛИ и последовательного соединенных с его выходом одновибратора окончания анализа, второго элемента И, третьего одновибратора, третьего элемента И и дополнительного исполнительного механизма, осуществляет удаление последующего за предыдущим в паре томата, если расстояние между ними меньше эталонного для данной пары и они принадлежат к разным классам 110 степени зрелости (красный-зеленый; зеленый-красный). The circuit, consisting of connecting the outputs of the first and second amplifiers through the second and third comparators with both inputs of the OR element and the one-vibrator connected to its output, the end of the analysis, the second And element, the third one-vibrator, the third And element and the additional actuator, removes the subsequent one from the previous one in a tomato pair, if the distance between them is less than the reference for this pair and they belong to different classes of 110 degree of maturity (red-green; green-red).

На фиг. 1 схематически изображено устройство для реализации способа сортировки томатов, общий вид: на фиг. 2 - структурная схема устройства для сортирования томатов. In FIG. 1 schematically shows a device for implementing the method of sorting tomatoes, General view: in FIG. 2 is a block diagram of a device for sorting tomatoes.

Устройство для реализации способа сортировки томатов содержит дозирующее устройство 1, подающий механизм 2, который подает томаты в зону контрольного устройства 3. Электрические сигналы от последнего поступают на электронное устройство управления 4. A device for implementing the method of sorting tomatoes contains a metering device 1, a feeding mechanism 2, which feeds the tomatoes into the zone of the control device 3. Electrical signals from the latter are fed to the electronic control device 4.

Один выход электронного устройства управления 4 подключен к входу дополнительного исполнительного механизма 5, а другой - к входу основного исполнительного механизма 6. Дополнительный исполнительный механизм 5 отбивает томаты в бункер 7. One output of the electronic control device 4 is connected to the input of the additional actuator 5, and the other to the input of the main actuator 6. The additional actuator 5 beats the tomatoes into the hopper 7.

Электронное устройство управления содержит два усилителя постоянного тока, усилитель разности сигналов, два интегратора, элемент ИЛИ, инвертор, три компаратора, одновибратор окончания анализа, три элемента И, линии задержки, три одновибратора, при этом выход первого фотоприемника 8 соединен через первый усилитель 9 с одним входом усилителя разности сигналов 10, выход которого подключен через последовательно соединенные первый интегратор 11 и первый компаратор 12 к одному входу первого элемента И 13 и через инвертор 14 к одному входу второго элемента И 15. при этом выход первого элемента И 13 соединен с одним входом первого одновибратора 16, выход которого соединен через линию задержки 17 с входом основного исполнительного механизма 6, и через второй одновибратор 18 соединен с одним входом третьего элемента И 19, выход которого подключен к дополнительному исполнительному механизму 5, при этом выход второго фотоприемника 20 подключен через второй усилитель 21 к второму входу усилителя разности сигналов 10 и через второй компаратор 22 к одному входу элемента ИЛИ 23, к второму входу которого подключен через третий компаратор 24 выход первого усилителя 9, причем выход элемента ИЛИ 23 через одновибратор окончания анализа 25 соединен с другими входами первого и второго элементов И 13, 15, при этом выход второго элемента И 15 соединен через третий одновибратор 26 с другим входом третьего элемента И 19, при этом выход элемента ИЛИ 23 подключен через второй интегратор 27 к другим входам первого, второго и третьего одновибраторов 16, 18, 26. The electronic control device contains two DC amplifiers, a signal difference amplifier, two integrators, an OR element, an inverter, three comparators, a single-vibration analyzer, three I elements, delay lines, three single-vibrators, while the output of the first photodetector 8 is connected through the first amplifier 9 s one input of the amplifier of the signal difference 10, the output of which is connected through series-connected first integrator 11 and the first comparator 12 to one input of the first element And 13 and through the inverter 14 to one input of the second e element And 15. while the output of the first element And 13 is connected to one input of the first one-shot 16, the output of which is connected via a delay line 17 to the input of the main actuator 6, and through the second one-shot 18 is connected to one input of the third element And 19, the output of which is connected to the additional actuator 5, while the output of the second photodetector 20 is connected through the second amplifier 21 to the second input of the signal difference amplifier 10 and through the second comparator 22 to one input of the OR element 23, to the second input of which the output of the first amplifier 9 is connected through the third comparator 24, and the output of the OR element 23 through the single vibrator of the analysis 25 is connected to other inputs of the first and second elements 13, 15, while the output of the second element 15 is connected through the third one-shot 26 to the other input of the third element And 19, while the output of the OR element 23 is connected through the second integrator 27 to the other inputs of the first, second and third single vibrators 16, 18, 26.

Способ сортировки состоит в том, что томаты поштучно подают в зону обзора, где летящие томаты облучают и получают на выходе приемников излучения электрические сигналы, обрабатывают их с помощью электронного устройства управления, получают сигнал о качестве (степени зрелости) первого томата в паре, сравнивают этот сигнал с эталонным, определяют размер первого плода в паре, определяют время взаимодействия этого плода с лопаткой, определяют по времени взаимодействия плода с лопаткой эталонное время для данной пары, получают сигнал о времени прохождения первого за вторым томата пары, сравнивают эталонное время для данной пары с временем появления второго плода в паре, получают сигнал о качестве (степени зрелости) второго томата, сравнивают этот сигнал с эталонным и по результатам сравнения управляют основным и дополнительным исполнительными механизмами. The sorting method consists in the fact that the tomatoes are delivered individually to the viewing area, where the flying tomatoes are irradiated and receive electrical signals at the output of the radiation receivers, they are processed using an electronic control device, they receive a signal about the quality (degree of maturity) of the first tomato in a pair, compare this a signal with a reference, determine the size of the first fetus in a pair, determine the interaction time of this fetus with a scapula, determine the reference time for a given pair from the interaction of the fetus with a scapula, receive a time signal passing the first pair of the second tomato, comparing the reference time for a given pair with the time of occurrence of the second fetus paired receive signal quality (ripeness) of the second tomato, comparing this signal with a reference and by comparing control the main and additional actuators.

В случае, если зону контроля устройства 3 проходит пара томатов, расстояние между которыми настолько мало, что основной исполнительный механизм 6 из-за ограниченного его быстродействия не успевает разделить томаты, и второй томат в паре принадлежит другому классу (зеленый-красный; красный-зеленый), то срабатывает дополнительный исполнительный механизм 5, расположенный выше основного, и второй томат в паре удаляется в бункер 7. Сортировка первого томата в паре осуществляется основным исполнительным механизмом 6 в зависимости от его степени зрелости. In the event that the control zone of device 3 passes a pair of tomatoes, the distance between which is so small that the main actuator 6 does not have time to separate the tomatoes due to its limited speed, and the second tomato in a pair belongs to another class (green-red; red-green ), then an additional actuator 5 is activated, located above the main one, and the second tomato in a pair is removed to the hopper 7. The first tomato in a pair is sorted by the main actuator 6, depending on its degree maturity.

В случае, если расстояние между первым и вторым томатами в паре также мало, но второй томат принадлежит тому же классу, что и первый (зеленый-зеленый: красный-красный), дополнительный исполнительный механизм 5 не срабатывает, а основной исполнительный механизм после сортирования первого томата в паре остается в прежнем положении, что обеспечивает правильную сортировку второго томата в паре. If the distance between the first and second tomatoes in a pair is also small, but the second tomato belongs to the same class as the first (green-green: red-red), the additional actuator 5 does not work, and the main actuator after sorting the first the tomato in the pair remains in the same position, which ensures the correct sorting of the second tomato in the pair.

В случае, если расстояние между томатами достаточно для того, чтобы основной исполнительный механизм рассортировал пару, дополнительный исполнительный механизм не срабатывает. If the distance between the tomatoes is enough for the main actuator to sort the pair, the additional actuator does not work.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Из дозирующего устройства 1 томаты поштучно поступают на подающий механизм 2, который подает их к зоне обзора контрольного устройства 3, томаты получают ускорение и по одному пролетают зону обзора. В контрольном устройстве 3 томаты освещаются источником света и анализируются приемным устройством. From the metering device 1, the tomatoes are delivered individually to the feeding mechanism 2, which feeds them to the field of view of the control device 3, the tomatoes receive acceleration and fly over the field of view one at a time. In the control device 3, the tomatoes are illuminated by a light source and analyzed by the receiving device.

Цвет томата определяется следующим образом. Световой сигнал поступает на первый и второй фотоприемники 8, 20 со светофильтрами, усиливается усилителями 9, 21. Компараторы 22, 24 дискретизируют сигналы с усилителей 9, 22 по уровни, логический элемент ИЛИ 23 суммирует дискретные сигналы, формируя сигнал на все время анализа томата. В момент ухода томата из поля зрения контрольного устройства одновибратор 25 генерирует импульс заданной длительности. Сигналы с усилителей 9, 21 поступают на усилитель разности сигналов 10, который вычитает сигнал от усилителя 21 из сигнала от усилителя 9, интегратор 11 накапливает разностный сигнал, и к моменту генерации одновибратором 25 импульса окончания анализа на выходе интегратора 11 присутствует уровень больше нуля, если в томате преобладал зеленый цвет. Компаратор 12 приводит результат интегрирования к уровню логических сигналов, таким образом первый элемент И 13 вырабатывает импульс, равный по длительности импульсу одновибратора 25 в случае определения зеленого томата. В случае определения красного томата импульс вырабатывает второй элемент И 15. Импульсы логических элементов И 13, 15 запускают одновибраторы 18, 26, которые служат для получения сигналов соответствующих допускаемому временному интервалу в разноцветных парах томатов. Импульс логического элемента И 13 запускает одновибратор 16, который вырабатывает импульс, длительность которого соответствует длительности сигнала, подаваемого на исполнительный механизм 6. При этом другие входы одновибраторов 16, 18, 26 подключены через второй интегратор 27 к выходу логического элемента ИЛИ 23. Сигнал с выхода второго интегратора 27 оказывает регулирующее воздействие на длительность импульсов, вырабатываемых одновибраторами 16, 18, 26. Линия задержки 17 служит для синхронизации срабатывания основного исполнительного механизма 6 на томат. В случае анализа зеленого вслед за красным (или наоборот) через время, меньшее установленного интервала, логический элемент 19 формирует импульс, включающий дополнительный исполнительный механизм 5, который отбивает последний томат пары. The color of a tomato is determined as follows. The light signal arrives at the first and second photodetectors 8, 20 with light filters, amplified by amplifiers 9, 21. Comparators 22, 24 sample the signals from amplifiers 9, 22, the logic element OR 23 summarizes the discrete signals, forming a signal for the entire analysis of the tomato. At the moment the tomato leaves the field of view of the control device, the one-shot 25 generates a pulse of a given duration. The signals from the amplifiers 9, 21 are fed to the signal difference amplifier 10, which subtracts the signal from the amplifier 21 from the signal from the amplifier 9, the integrator 11 accumulates the difference signal, and by the time of the analysis completion pulse output by the single-vibrator 25, the output of the integrator 11 contains a level greater than zero if green prevailed in tomato. The comparator 12 brings the result of integration to the level of logical signals, so the first element And 13 generates a pulse equal in duration to the pulse of one-shot 25 in the case of determining a green tomato. In the case of determining a red tomato, the pulse generates the second element And 15. The pulses of the logical elements And 13, 15 trigger single-vibrators 18, 26, which serve to receive signals corresponding to the allowable time interval in multi-colored pairs of tomatoes. The pulse of the logical element And 13 starts a single-shot 16, which generates a pulse, the duration of which corresponds to the duration of the signal supplied to the actuator 6. In this case, the other inputs of the single-shots 16, 18, 26 are connected through the second integrator 27 to the output of the OR gate 23. The signal from the output the second integrator 27 has a regulatory effect on the duration of the pulses generated by single vibrators 16, 18, 26. The delay line 17 serves to synchronize the operation of the main actuator 6 on a tomato. In the case of analyzing green after red (or vice versa) after a time shorter than the set interval, the logic element 19 generates a pulse that includes an additional actuator 5, which beats the last tomato of the pair.

Claims

1. A method of sorting tomatoes, which consists in the fact that the tomatoes are delivered individually to the viewing area, where flying tomatoes are irradiated and receive a signal at the output of the radiation receiver, process it using an electronic control device, receive a signal about the quality of the tomato, compare this signal with a reference, determine the time of occurrence of the tomato following the previous one, compare this time with the reference one and control the main and additional actuators according to the results of the comparison, characterized in that the size is determined previously about the fetus in a pair, determine the interaction time of this fetus with the main actuator, determine the reference time for a given pair from the interaction of the fetus with the main actuator, compare the reference time for this pair with the time the second fetus appeared in the pair, receive a signal about the quality of the subsequent tomato , compare this signal with the reference and according to the results of comparison control the actuators.

2. A device for sorting tomatoes, containing a metering device, a feeding mechanism, a control device with a radiation source and receiver, an electronic control device, a primary and secondary actuator, while the output of the radiation receiver is connected to the input of an electronic control device, the outputs of which are connected to the inputs of the main and additional actuators, characterized in that the radiation receiver is equipped with two photodetectors with light filters, and an electronic device Aviation is made in the form of two DC amplifiers, a signal difference amplifier, two integrators, an OR element, an inverter, three comparators, a single vibrator of the analysis end, three AND elements, a delay line, three single vibrators, while the output of the first photodetector is connected through the first amplifier to one input a signal difference amplifier, the output of which is connected through a series-connected first integrator and a first comparator to one input of the second element And, and through an inverter to one input of the second element And, when ohm, the output of the first element And is connected to one input of the first one-shot, the output of which is connected through a delay line to the input of the main actuator and through the second one-shot with one input of the third element, the output of which is connected to an additional actuator, while the output of the second photodetector is connected through the second the amplifier to the second input of the signal difference amplifier and through the second comparator to one input of the OR element, to the second input of which the output of the first amplifier, and the output of the OR element through a single vibrator of the end of the analysis is connected to other inputs of the first and second elements And, while the output of the second element And is connected through a third one-vibrator to another input of the third element And, and the output of the OR element is connected through the second integrator to other inputs of the first , second and third single vibrators.