RU2687509C1 - Устройство для сортировки семян - Google Patents

Устройство для сортировки семян Download PDF

Info

Publication number
RU2687509C1
RU2687509C1 RU2018125076A RU2018125076A RU2687509C1 RU 2687509 C1 RU2687509 C1 RU 2687509C1 RU 2018125076 A RU2018125076 A RU 2018125076A RU 2018125076 A RU2018125076 A RU 2018125076A RU 2687509 C1 RU2687509 C1 RU 2687509C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
group
outputs
inputs
output
Prior art date
Application number
RU2018125076A
Other languages
English (en)
Inventor
Адам Умарович Альбеков
Михаил Валентинович Драпалюк
Светлана Сергеевна Морковина
Артур Игоревич Новиков
Наталья Геннадьевна Вовченко
Сергей Викторович Соколов
Татьяна Петровна Новикова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова"
Priority to RU2018125076A priority Critical patent/RU2687509C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2687509C1 publication Critical patent/RU2687509C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B13/00—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices
    • B07B13/14—Details or accessories
    • B07B13/18—Control

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройствам сортировки по параметрам или свойствам сортируемых изделий или материалов, например сортировки, выполняемой с помощью устройств, которые воспринимают или измеряют эти параметры или свойства, в частности к устройствам, обеспечивающим сортировку семян по качественным признакам. Заявленное устройство для сортировки семян содержит источник полихроматического излучения, фокусирующую линзу, прозрачный трубопровод, два N-выходных оптических разветвителя, две группы из N оптических Y-разветвителей, две группы из N волоконно-оптических брэгговских решеток, две группы из N фотоприемников, мультиплексор «2N×1», аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, демультиплексор «1×К», приемник семян, группу К электромагнитов, ячейки для хранения сепарированных семян. Преимуществом устройства для сортировки семян является суммарное быстродействие фотоприемников (до 100 пс), мультиплексора (до 10 нс), аналого-цифрового преобразователя (до 0,1 мкс), микропроцессора (до 1 мкс), демультиплексора (до 10 нс) и электромагнитов (до 10 нс). Процесс обработки семян происходит в режиме их поступления при одновременном обеспечении высокого качества их сортировки за счет микропроцессорной обработки спектральных характеристик. Технический результат - упрощение конструкции устройства и повышение его быстродействия. 1 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам сортировки по параметрам или свойствам сортируемых изделий или материалов, например, сортировки, выполняемой с помощью устройств, которые воспринимают или измеряют эти параметры или свойства, в частности, к устройствам, обеспечивающим сортировку семян по качественным признакам.
Известны сканирующие лазерные сортировщики (пат. US №6509537, МПК В07С 5/00, опубл. 21.01.2003; пат.US №6864970, МПК G01N 21/00, опубл. 08.03.2005; пат.US №2010/0046826, МПК G06T 7/00, опубл. 25.02.2010), содержащие устройство транспортировки сортируемого материала, устройство считывания изображения, устройство обработки изображения.
Недостатками данных схем являются высокая стоимость, обусловленная сложностью конструкции оптической схемы и необходимостью обеспечения высоких скоростей вращения зеркальной призмы или зеркала. Данные конструкции обеспечивают низкое качество сортировки семян из-за недостаточной разрешающей способности фотодетекторов или видеокамеры с линейным видеодатчиком и низкого быстродействия.
Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптоволоконный лазерный сортировщик (пат. РФ №2521215, МПК В07С 5/34, В07В 13/00, опубл. 27.06.14), содержащий несколько лазеров (источник полихроматического излучения), фокусирующую оптику (фокусирующую линзу), устройство развертки лазерного пучка, устройство считывания и обработки изображения. Данный сортировщик целесообразно принять за прототип.
Недостатками данного устройства являются высокая сложность и трудность технической эксплуатации, заключающиеся в трудоемкости юстировки и калибровки оптической схемы и устройства считывания и обработки изображения, а также низкое быстродействие.
Заявленное изобретение предназначено для сортировки семян по качественным признакам и направлено на решение задач упрощения конструкции устройства и повышения его быстродействия.
Поставленная задача возникает в лесном и сельском хозяйстве при необходимости сортировки семян по качественным признакам.
Это достигается тем, что устройство для сортировки семян, содержащее источник полихроматического излучения, фокусирующую линзу, согласно изобретению, дополнительно имеет прозрачный трубопровод, два N-выходных оптических разветвителя, две группы из N оптических Y-разветвителей, две группы из N волоконно-оптических брэгтовских решеток, две группы из N фотоприемников, мультиплексор «2N×1», аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, демультиплексор «1×К», приемник семян, представляющий собой полый цилиндр из магнитного материала с конусообразным основанием, корпус которого состоит из К одинаковых, не связанных между собой, подвижных секций, имеющих возможность перемещения относительно вертикальной оси цилиндра, группу К электромагнитов, ячейки для хранения отсортированных семян; вход прозрачного трубопровода является входом поступления семян, выход источника полихроматического излучения через фокусирующую линзу и прозрачный трубопровод оптически связан по направлению прямого распространения светового потока со входом второго N-выходного оптического разветвителя, а по направлению отраженного светового потока -со входом первого N-выходного оптического разветвителя, выходы оптических разветвлений которого через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей первой группы оптически связаны со входами одноименных волоконно-оптических брэгговских решеток первой группы, выходы которых по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей первой группы, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников первой группы, а выходы оптических разветвлений второго N-выходного оптического разветвителя через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей второй группы оптически связаны со входами одноименных волоконно-оптических брэгговских решеток второй группы, выходы которых по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей второй группы, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников второй группы, а выходы фотоприемников обеих групп подключены к информационным входам мультиплексора «2N×1», управляющий вход которого связан с выходом микропроцессора, а выход подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен ко входу микропроцессора, выход которого подключен ко входу демультиплексора «1×К», выходы которого подключены ко входам группы К электромагнитов, выходы которых посредством электромагнитного поля связаны с соответствующими подвижными секциями корпуса приемника семян, а выходы приемника семян, определяемые соответствующими подвижными секциями корпуса, подключены ко входам заданных ячеек для хранения отсортированных семян.
На фиг. представлена функциональная схема устройства для сортировки семян.
Устройство для сортировки семян состоит из источника полихроматического излучения 1, фокусирующей линзы 2, прозрачного трубопровода 3, первого N-выходного оптического разветвителя 4, второго N-выходного оптического разветвителя 5, первой группы оптических Y-разветвителей 61, 62, …,6N, первой группы волоконно-оптических брэгговских решеток (ВОБР) 71, 72, …,7N, первой группы фотоприемников 81, 82, …,8N, второй группы оптических Y-разветвителей 91, 92, …,9N, второй группы ВОБР 101, 102, …,10N, второй группы фотоприемников 111, 112, …,11N, мультиплексора «2N×1» 12, аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) 13, микропроцессора 14, демультиплексора «1×К» 15, приемника семян 16, представляющего собой полый цилиндр из магнитного материала с конусообразным основанием, корпус которого состоит из К одинаковых, не связанных между собой, подвижных секций, имеющих возможность перемещения относительно вертикальной оси цилиндра, группы К электромагнитов 17, ячеек для хранения отсортированных семян 18.
Вход прозрачного трубопровода 3 является входом устройства для поступления семян. Выход источника полихроматического излучения 1 через фокусирующую линзу 2 и прозрачный трубопровод 3 оптически связан по направлению прямого распространения светового потока со входом второго N-выходного оптического разветвителя 5, а по направлению отраженного светового потока - со входом первого N-выходного оптического разветвителя 4, выходы оптических разветвлений которого через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей первой группы 61, 62, ...,6N оптически связаны со входами одноименных ВОБР первой группы 71, 72, ...,7N. Выходы ВОБР первой группы 71, 72, …,7N по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей первой группы 61, 62, ...,6N, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников первой группы 81, 82, ...,8N. Выходы оптических разветвлений второго N-выходного оптического разветвителя 5 через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей второй группы 91, 92, ...,9N оптически связаны со входами одноименных ВОБР второй группы 101, 102, ...,10N. Выходы ВОБР второй группы 101, 102, …,10N по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей второй группы 91, 92, …,9N, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников второй группы 111, 112, …,11N. Выходы фотоприемников обеих групп 81, 82, …,8N и 111, 112, …11N подключены к информационным входам мультиплексора «2N×1» 12, управляющий вход которого связан с выходом микропроцессора 14. Выход мультиплексора «2N×1» 12 подключен ко входу АЦП 13, выход которого подключен ко входу микропроцессора 14. Выход микропроцессора 14 подключен ко входу демультиплексора «1×К» 15, выходы которого подключены к соответствующим входам группы К электромагнитов 17. Выходы К электромагнитов 17 посредством электромагнитного поля связаны с соответствующими подвижными секциями корпуса приемника семян 16, перемещаемыми относительно вертикальной оси цилиндра. Выходы приемника семян 16, определяемые соответствующими подвижными секциями корпуса, подключены ко входам заданных ячеек для хранения отсортированных семян 18.
Устройство для сортировки семян работает следующим образом.
Поступление семян для сортировки осуществляется по вертикально расположенному прозрачному трубопроводу 3.
С выхода источника полихроматического излучения 1 полихроматический световой поток, содержащий набор частот излучений в заданном диапазоне, поступает через фокусирующую линзу 2 и прозрачную стенку трубопровода 3 на поверхность проходящих семян. Отраженный от поверхности семени световой поток поступает на вход первого N-выходного оптического разветвителя 4, а световой поток, прошедший через семя, поступает на вход второго N-выходного оптического разветвителя 5.
С выходов оптических разветвлений первого N-выходного оптического разветвителя 4 световые потоки поступают через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей первой группы 61, 62, ...,6N на входы первой группы ВОБР 71, 72, …,7N, каждая из которых отражает световой поток в своем узком спектральном диапазоне. Отраженные от первой группы ВОБР 71, 72, …,7N световые потоки с различными длинами волн поступают на входы соответствующих оптических Y-разветвителей первой группы 61, 62, …,6N, с выходов вторых разветвлений которых они поступают далее на входы соответствующих фотоприемников первой группы 81, 82, ...,8N.
Аналогично с выходов оптических разветвлений второго N-выходного оптического разветвителя 5 световые потоки поступают через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей второй группы 91, 92, …,9N на входы второй группы ВОБР 101, 102, …,10N. Отраженные от второй группы ВОБР 101, 102, …10N световые потоки с различными длинами волн поступают на входы соответствующих оптических Y-разветвителей второй группы 91, 92, …,9N, с выходов вторых разветвлений которых они поступают далее на входы соответствующих фотоприемников второй группы 111, 112, …,11N.
С выходов фотоприемников 81, 82, …,8N и 111, 112, …,11N электрические сигналы поступают на входы мультиплексора «2N×1» 12, с выхода которого аналоговый сигнал поступает на вход АЦП 13. С выхода АЦП 13 код поступает на вход микропроцессора 14, который управляет коммутацией (опросом) мультиплексора «2N×1» 12 и обрабатывает информацию, поступающую от фотоприемников 81, 82, …8N и 111, 112, …11N в виде спектральных характеристик отраженного от семени и прошедшего через него световых потоков.
На основании комплексного анализа спектральных характеристик микропроцессор 14 формирует сигналы управления демультиплексором «1×К» 15 и электромагнитами из группы К электромагнитов 17. Демультиплексор «1×К» 15 в соответствии с кодом управления микропроцессора 14 распределяет сигнал управления на вход соответствующего электромагнита из группы К электромагнитов 17. Срабатывая, электромагнит притягивает соответствующую подвижную секцию приемника семян 16, обеспечивая, тем самым, прохождение семени на вход той ячейки для хранения отсортированных семян 18, связанной с данной подвижной секцией, в которой хранятся семена с качественными характеристиками, соответствующими характеристикам данного семени.
Быстродействие данного устройства определяется временем срабатывания фотоприемников (до 100 пс), мультиплексора (до 10 нс), аналого-цифрового преобразователя (до 0,1 мкс), микропроцессора (до 1 мкс), демультиплексора (до 10 нс) и электромагнитов (до 10 нс).
Преимуществом заявляемого устройства для сортировки семян является суммарное быстродействие всех вышеперечисленных элементов, обеспечивающее процесс обработки семян в режиме их поступления при одновременном обеспечении высокого качества их сортировки за счет микропроцессорной обработки спектральных характеристик.

Claims (1)

  1. Устройство для сортировки семян, содержащее источник полихроматического излучения, фокусирующую линзу, отличающееся тем, что дополнительно имеет прозрачный трубопровод, два N-выходных оптических разветвителя, две группы из N оптических Y-разветвителей, две группы из N волоконно-оптических брэгговских решеток, две группы из N фотоприемников, мультиплексор «2Nх1», аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, демультиплексор «1хК», приемник семян, представляющий собой полый цилиндр из магнитного материала с конусообразным основанием, корпус которого состоит из К одинаковых, не связанных между собой, подвижных секций, имеющих возможность перемещения относительно вертикальной оси цилиндра, группу К электромагнитов, ячейки для хранения отсортированных семян; вход прозрачного трубопровода является входом поступления семян, выход источника полихроматического излучения через фокусирующую линзу и прозрачный трубопровод оптически связан по направлению прямого распространения светового потока со входом второго N-выходного оптического разветвителя, а по направлению отраженного светового потока - со входом первого N-выходного оптического разветвителя, выходы оптических разветвлений которого через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей первой группы оптически связаны со входами одноименных волоконно-оптических брэгговских решеток первой группы, выходы которых по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей первой группы, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников первой группы, а выходы оптических разветвлений второго N-выходного оптического разветвителя через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей второй группы оптически связаны со входами одноименных волоконно-оптических брэгговских решеток второй группы, выходы которых по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей второй группы, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников второй группы, а выходы фотоприемников обеих групп подключены к информационным входам мультиплексора «2Nх1», управляющий вход которого связан с выходом микропроцессора, а выход подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен ко входу микропроцессора, выход которого подключен ко входу демультиплексора «1хК», выходы которого подключены ко входам группы К электромагнитов, выходы которых посредством электромагнитного поля связаны с соответствующими подвижными секциями корпуса приемника семян, а выходы приемника семян, определяемые соответствующими подвижными секциями корпуса, подключены ко входам заданных ячеек для хранения отсортированных семян.
RU2018125076A 2018-07-09 2018-07-09 Устройство для сортировки семян RU2687509C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125076A RU2687509C1 (ru) 2018-07-09 2018-07-09 Устройство для сортировки семян

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125076A RU2687509C1 (ru) 2018-07-09 2018-07-09 Устройство для сортировки семян

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2687509C1 true RU2687509C1 (ru) 2019-05-14

Family

ID=66579112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018125076A RU2687509C1 (ru) 2018-07-09 2018-07-09 Устройство для сортировки семян

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2687509C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU971520A1 (ru) * 1979-11-13 1982-11-07 Всесоюзный Проектно-Конструкторский И Научно-Исследовательский Институт Автоматизации Пищевой Промышленности "Пищепромавтоматика" Способ автоматической сортировки продукции по морфологическим признакам
US5141110A (en) * 1990-02-09 1992-08-25 Hoover Universal, Inc. Method for sorting plastic articles
RU2245198C1 (ru) * 2003-09-03 2005-01-27 Кубанский государственный аграрный университет Способ сортировки семян
JP2009240876A (ja) * 2008-03-29 2009-10-22 Satake Corp 光学式米粒選別機
WO2013163756A1 (en) * 2012-05-01 2013-11-07 Minesense Technologies Ltd. Sorting materials using pattern recognition, such as upgrading nickel laterite ores through electromagnetic sensor-based methods
RU2589537C2 (ru) * 2011-04-28 2016-07-10 КволиСенс Аг Сортировочное устройство

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU971520A1 (ru) * 1979-11-13 1982-11-07 Всесоюзный Проектно-Конструкторский И Научно-Исследовательский Институт Автоматизации Пищевой Промышленности "Пищепромавтоматика" Способ автоматической сортировки продукции по морфологическим признакам
US5141110A (en) * 1990-02-09 1992-08-25 Hoover Universal, Inc. Method for sorting plastic articles
RU2245198C1 (ru) * 2003-09-03 2005-01-27 Кубанский государственный аграрный университет Способ сортировки семян
JP2009240876A (ja) * 2008-03-29 2009-10-22 Satake Corp 光学式米粒選別機
RU2589537C2 (ru) * 2011-04-28 2016-07-10 КволиСенс Аг Сортировочное устройство
WO2013163756A1 (en) * 2012-05-01 2013-11-07 Minesense Technologies Ltd. Sorting materials using pattern recognition, such as upgrading nickel laterite ores through electromagnetic sensor-based methods

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7485862B2 (en) Time-space multiplexed LADAR
KR20210141749A (ko) 다중-모드 도파관 광검출기를 갖는 lidar 시스템
AU5190599A (en) Imaging a three-dimensional structure by confocal focussing an array of light beams
CN112771404A (zh) 用于调谐lidar输出信号方向的光学开关
CN113474708A (zh) 用于在显微镜中对样本进行点状照明的方法和装置
US20050158868A1 (en) Method and device for measuring the absorption or light diffusion of biological elements
JP2019532360A (ja) 顕微鏡の検出光のための光学グループ、顕微鏡法のための方法、及び顕微鏡
CN113167865B (zh) 偏振编码光束传输和收集
CN110260784B (zh) 光学测量装置
US20180188518A1 (en) Laser microscope apparatus including photodetector having a plurality of detection elements
US20210173051A1 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting an object
KR102459819B1 (ko) 반도체 검사 장치
RU2687509C1 (ru) Устройство для сортировки семян
JPH01503330A (ja) コンパクト連続波波面センサー
RU2682854C1 (ru) Устройство для сортировки семян
JPS649370A (en) Voltage detecting apparatus
RU2700759C1 (ru) Устройство для сортировки семян
CN111936817A (zh) 测距单元及光照射装置
US10520428B2 (en) Optical system
KR102072623B1 (ko) 광학 빔 성형 유닛, 거리 측정 디바이스 및 레이저 조명기
Spector et al. LiDAR beamsteering by digitally switched MEMS gratings on a silicon photonics platform
EA040058B1 (ru) Экспресс-анализатор качества семян
EP4249894A2 (en) Optical measurement system with multiple launch sites
US20070052975A1 (en) Arrangement for the optical distance determination of a reflecting surface
EP4375702A1 (en) Device for scanning fmcw lidar range measurement