RU2751572C2 - Спектрометрический зонд для отбора образцов сыпучего материала и автоматическое устройство для отбора образцов, содержащее указанный зонд - Google Patents
Спектрометрический зонд для отбора образцов сыпучего материала и автоматическое устройство для отбора образцов, содержащее указанный зонд Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751572C2 RU2751572C2 RU2019128000A RU2019128000A RU2751572C2 RU 2751572 C2 RU2751572 C2 RU 2751572C2 RU 2019128000 A RU2019128000 A RU 2019128000A RU 2019128000 A RU2019128000 A RU 2019128000A RU 2751572 C2 RU2751572 C2 RU 2751572C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sampling
- probe
- spectrometric
- bulk material
- probe according
- Prior art date
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- 229920000995 Spectralon Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 25
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 11
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/02—Food
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
- G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
- G01N2021/8592—Grain or other flowing solid samples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
Abstract
Использование: для прямого определения параметров качества и состава сыпучих материалов с использованием спектрометрического зонда. Сущность изобретения заключается в том, что спектрометрический зонд для отбора проб сыпучего материала содержит по меньшей мере один модуль для отбора проб, установленный в секции зонда и состоящий из корпуса, который имеет по меньшей мере одну переднюю стенку с прозрачным смотровым окном, при этом упомянутый корпус имеет емкостный датчик, который расположен снаружи указанного корпуса для вхождения в контакт с основной массой сыпучего материала, подлежащего отбору, и по меньшей мере один оптический датчик отбора проб, направленный вдоль пути считывания в упомянутое смотровое окно, расположенное внутри указанного корпуса, причем указанный оптический датчик отбора проб оперативно соединен с контрольной панелью дистанционного управления. Технический результат: обеспечение возможности создания спектрометрического зонда с модулем отбора проб, который встроен или смонтирован в зонде так, чтобы было возможно осуществлять прямой сбор параметров состава сыпучего материала без необходимости выполнения процедуры отбора проб материала. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области устройств, средств или механизмов, используемых для отбора проб сыпучего материала, такого как зерно после уборки урожая, и, более конкретно, настоящее изобретение относится к спектрометрическому зонду и автоматическому устройству для прямого определения параметров качества и состава сыпучих материалов в том же месте, где они хранятся, например, в бункере, грузовике или транспортном вагоне, без необходимости отбора проб, которые должны быть переданы в удаленные подразделения для их изучения и оценки.
Хотя в настоящем описании в качестве примера делается ссылка на способ отбора проб зерна, это не означает, что настоящее изобретение ограничивается только этим, но что отбор проб может проводиться для различных типов сыпучих материалов, либо самостоятельно или совместно с другими устройствами, механизмами или соответствующими средствами для отбора проб или обработки таких материалов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ НАСТОЯЩЕМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ
Отбор проб сыпучего материала после сбора урожая хорошо известен, и известно, что основной практикой является знание состояния, например, зерновых, до их коммерциализации. Для проведения отбора проб, используемый способ будет зависеть от типа транспортного средства или средств, в которых зерно транспортируют в бункеры или порты отгрузки. Среди указанных способов могут быть отбор проб зерна, поставляемых в мешках, отбор проб путем извлечения, отбор проб путем опорожнения мешков, отбор проб зерна, подаваемого навалом, отбор проб в неподвижном состоянии, отбор движущегося продукта, способ с использованием конуса и множество других способов. Во всех случаях измерение содержания влаги и соответствующий анализ качества будут выполняться на конечном образце.
Что касается отбора проб зерна в неподвижном состоянии, зерно, как правило, транспортируют в грузовиках/вагонах, которые въезжают на поверочные пункты для отбора проб с помощью автоматического зонда. Принимая во внимание, что ручной отбор оператором от грузовика к грузовику будет не только неэффективным и опасным, но и крайне неэффективным, и что очередь из грузовиков будет очень большой, используется автоматическое устройство для отбора проб, управляемое дистанционно из кабины, которое для проведения отбора проб делает отбор несколько раз и в разных местах кузова автомобиля, как в кузове на шасси, так и в прицепе.
После того, как зонд введен в массу зерна, хранящегося в кузове на шасси/прицепе грузовика или вагона, множество отверстий вдоль всего зонда автоматически открываются, чтобы образец мог попасть внутрь под действием силы тяжести. Как правило, образцы отбираются сверху, посередине и снизу, собранный образец отправляется на приемник с помощью пневматической системы, хорошо известной в данной области техники, которая разделена на секции (верхнее, среднее и нижнее отверстия). Таким образом, обученный оператор выполняет «коммерческий» визуальный контроль качества, который представляет собой физический анализ, при котором анализ состава образца не проводится. Для проведения анализа состава зерна, некоторые образцы должны быть отобраны вручную, с получением комплекта для дальнейшей обработки на счетном спектрометре. На основании этой последней процедуры получают параметры состава зерна, которое было отобрано в качестве образца, полученные результаты сравнивают со стандартными параметрами, чтобы узнать, пригодно ли оно для коммерциализации.
Несмотря на то, что для нормальной работы обычного автоматического отбора проб требуется примерно 2-3 минуты на грузовик/вагон, в зависимости от установки и оператора, этот период времени значительно увеличивается, если выполняется анализ состава (белок, влажность, жир) зерна. Это влечет за собой более длительное время работы, дополнительные расходы и необходимость наличия строго специализированного персонала для проведения анализа. Кроме того, образец не будет на 100% репрезентативным независимо от механизма, управляемого оператором, что создает субъективность и увеличивает стоимость процесса.
В силу вышеизложенного предпочтительно иметь новый агрегат, устройство или механизм для отбора проб, который позволяют отбирать пробы сыпучего материала, чтобы узнавать параметры состава напрямую, без необходимости отбора образцов, которые должны быть извлечены, требующего дополнительного времени или обработки ошибок.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поэтому целью настоящего изобретения является создание спектрометрического зонда с модулем отбора проб, который встроен или смонтирован в зонде так, чтобы было возможно осуществлять прямой сбор параметров состава сыпучего материала без необходимости выполнения процедуры отбора проб материала.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание спектрометрического зонда, который значительно сокращает время работы, а также связанные с этим расходы.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание модуля отбора проб, который работает непосредственно со спектрометром для проведения анализа состава зерна или сыпучего материала.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание спектрометрического зонда, который выполняет неинвазивный, неразрушающий и безвредный анализ свойств пробы, в котором не используются реагенты и не образуются химические отходы.
Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить одновременную автоматическую работу в режиме реального времени с процессом определения свойств, выполняемым с сыпучим материалом.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание модуля отбора проб, который может работать совместно с устройством для отбора проб, имеющим множество отверстий для отбора проб, или с устройством без отверстий.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание спектрометрического зонда для отбора проб сыпучего материала, который анализирует пробы напрямую, без необходимости отбора проб, которые затем переносятся во внешние устройства.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание спектрометрического зонда для отбора проб сыпучего материала, который содержит, по меньшей мере, один модуль отбора проб, установленный на участке указанного зонда, и который сформирован в виде корпуса, который имеет, по меньшей мере, одну переднюю стенку, имеющую прозрачное смотровое окно, причем указанный корпус также содержит емкостный датчик, который входит в указанный корпус извне для контакта с основной массой материала, подлежащего изучению, и, по меньшей мере, один оптический датчик отбора проб, смонтированный внутри указанного корпуса и обращенный в соответствии с оптическим путем в направлении указанного смотрового окна, при этом оптический датчик отбора проб оперативно соединен с пультом дистанционного управления.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание автоматического устройства для отбора проб сыпучего материала, содержащего спектрометрический зонд, который содержит указанный зонд, приводимый в действие шарнирным рычагом, который имеет множество отверстий, расположенных по меньшей мере в одной верхней, промежуточной и нижней секции зонда для отбора проб, при этом указанный шарнирный рычаг, прикрепленный одним из его концов к колонне, которая имеет вертикальную опору, кроме того, указанный шарнирный рычаг приводится в действие пневматическим/электропневматическим/гидравлическим цилиндром, у которого конец зафиксирован на основании указанной вертикальной опоры, а конец, противоположный первому, прикреплен к указанному шарнирному рычагу.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для целей большей ясности и понимания сущности настоящего изобретения оно проиллюстрировано несколькими фигурами, на которых настоящее изобретение представлено в одном из предпочтительных вариантов осуществления, каждый из которых приведен в качестве примера, где:
На Фиг. 1 показан иллюстративный схематический вид инспекционной установки для отбора проб сыпучего материала, где можно увидеть автоматическое устройство для отбора проб со спектрометрическим зондом согласно настоящему изобретению, который находится в массе сыпучего материала, который содержится в трейлере транспортного средства, такого как грузовой автомобиль или вагон;
На Фиг. 2 показан вид сбоку в разрезе модуля для отбора проб в соответствии с настоящим изобретением; и
На Фиг. 3 показана схема соединения между частями настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Со ссылкой на указанные чертежи видно, что настоящее изобретение состоит из нового спектрометрического зонда и автоматического устройства для отбора проб сыпучего материала, где указанный зонд позволяет получить информацию о параметрах, представляющих интерес для композиции материала, таких как содержание белка, влажность, содержание жира и другие, непосредственно в массе, избегая передачи образцов, которые должны быть исследованы во внешних местах под наблюдением и посредством анализа обученным и специализированным персоналом, что позволяет оптимизировать время работы и сократить связанные с этим расходы. Обращаем внимание что, когда речь идет об операции «отбор проб», ее следует понимать как определение любого из видов оптических параметров, сканирования или анализа, относящихся к области техники, при этом это не обязательно подразумевает отбор и извлечение физических образцов материала. Аналогично, указанный зонд согласно настоящему изобретению может работать с длинами волн, которые варьируются между видимым и ближним ИК-диапазоном, где указанный диапазон используют в зависимости от необходимости и требований каждого пользователя.
Таким образом, и согласно Фиг. 1-3, автоматическое устройство отбора проб согласно настоящему изобретению обозначен общим ссылочным номером (1) и содержит трубчатый рычаг, который может быть спектрометрическим зондом (2) или не быть им в соответствии с настоящим изобретением, который приводится в действие шарнирным рычагом (3), который прикреплен одним из его концов к колонне (4), имеющей вертикальную опору (5). Шарнирный рычаг (3) может управляться пневматическим/электропневматическим/гидравлическим цилиндром (6), который имеет конец, прикрепленный на основании указанной опоры (5), и конец, противоположный первому, прикрепленный к указанному шарнирному рычагу (3), что позволяет свободно перемещать зонд (2) в любом направлении. В свою очередь, зонд (2) имеет нижний конец (7) и верхний конец (8).
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения зонд (2) имеет спектрометрической модуль (16) анализа, который будет упомянут ниже.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения зонд (2) и блок отбора проб (16) объединены в так называемый автоматический отборник проб, который включает в себя секцию (14) с множеством каналов (не показаны), так что у каждого есть соответствующее отверстие для отбора проб зерна (14'). Следует отметить, что отверстия для отбора проб (14') могут быть расположены в верхней, средней и нижней частях зонда (2) и что они хорошо известны в области техники и что по этим причинам они не будут детально описываться.
С другой стороны, чтобы осуществлять «открытие» отверстий или патрубков (14'), указанный зонд может иметь внутри вращающуюся С-образную полуось, приводимую в движение внешним электродвигателем (не показан). Таким образом, при открытии отверстий (14') посредством поворота С-образной полуоси, зерно или сыпучий материал поступают внутрь, что позволяет отбирать пробы из грузовика или прицепа для перевозки грузов для дальнейшего анализа. Образцы переносятся во внешнее отделение или кабину (15), в которой есть, по крайней мере, один обученный и специализированный персонал, который проводит визуальный осмотр образцов и, при необходимости, проводить анализ состава в соответствии с тем, как это делается в обычной практике.
Дополнительно поясняется, что оба варианта осуществления настоящего изобретения, то есть вариант осуществления зонда (2) со спектрометрическим модулем отбора проб (16), и вариант осуществления устройства для отбора проб с секцией (14), отбирающей физические образцы зерна, проиллюстрированы на Фис.1 с целью уменьшения количества чертежей, но ясно, что зонд (2) и модуль (16) могут обходиться без секции трубок (14), (14').
В соответствии с настоящим изобретением спектрометрический зонд снабжен модулем отбора проб (16), который предотвращает передачу образцов зерна во внешнюю кабину для последующего анализа их состава. То есть, с помощью модуля 16 отбора проб в соответствии с настоящим изобретением получение различных параметров состава зерна может осуществляться сразу, значительно сокращая время и связанные с этим затраты.
Именно тогда модуль отбора проб (16) может быть размещен или смонтирован вблизи нижнего конца (7) зонда (2) и содержит корпус с передней стенкой (17), снабженной отверстием (18) и прозрачным смотровым окном (19), которое может быть изготовлено из кварца, сапфира или любого другого оптического материала, обладающего высокой проницаемостью для ближнего инфракрасного излучения (NIR), задней стенки (20) и двух боковых стенок (21). При этом указанный модуль отбора проб (16) может быть выполнен из материала, выбранного из группы, состоящей из металлических, полимерных, керамических материалов или их комбинации. Кроме того, указанный модуль отбора проб (16) внутри снабжен по меньшей мере одним емкостным датчиком (22), который может быть расположен снаружи и непосредственно за отверстием (18), выполненным в передней стенке (17) модуля (16), или прямо над ним, чтобы входить в контакт с сыпучим материалом, и который подключен к электронному блоку управления (23). Упомянутый модуль отбора проб также имеет по меньшей мере один оптический датчик отбора проб (24), содержащий источник света (25), создающий луч света вдоль пути освещения, направленного к упомянутому окну (19), и считыватель света (26), отраженного от массы зерна, причем указанный считыватель (26) направлен в соответствии с указанным путем считывания и соединен с контрольной панелью (27) посредством оптического волокна (29).
Следует подчеркнуть, что указанный источник света (25) установлен на опоре (28) и может быть лампой или любым другим типом источника света, который расположен рядом с прозрачным смотровым окном (19), предусмотренным в передней стенке (17), в то время как указанный считыватель света (26) представляет собой оптоволоконный считыватель, который также установлен на упомянутой опоре (28), под углом относительно горизонтального расположения источника света (25) от около 35° до 45°. Таким образом, луч света, испускаемый источником (25), воздействует на образец, создавая отражение луча под углами, которые варьируются приблизительно между 35° и 45°, и которое воспринимается и считывается считывателем (26), который расположен под углом в диапазоне между этими углами. Данные, прочитанные считывателем (26), затем передаются на контрольную панель (27), которая на основании различных сравнений и сбора данных (математическая модель, называемая калибровкой) должна определять различные параметры состава зерна или образца.
С другой стороны, упомянутая контрольная панель (27) может содержать NIR-спектрометр, который также может быть видимым в соответствии с используемой длиной волны, защищенным и термически стабилизированным. Это герметичный корпус, защищенный и термически стабилизированный, с промышленным сенсорным дисплеем, со встроенным диодным устройством, в то время как указанный оптический датчик (24) является оптическим датчиком, который покрывает всю полосу спектра. Хотя емкостный датчик (22), расположенный на противоположном конце прозрачного смотрового окна (19), проиллюстрирован, это не является ограничением для настоящего изобретения, поскольку указанный емкостный датчик может быть расположен вблизи прозрачного окна (19) без каких-либо неудобств.
С другой стороны, когда зонд (2) вводят в зерно, емкостный датчик (22) предназначен для отправки сигнала, информирующего о том, что модуль отбора проб (16) уже полностью находится в объеме сыпучего материала. И наоборот, когда зонд (2) выдвинут из массы сыпучего материала, емкостный датчик (22) обнаруживает, что он больше не контактирует с массой материала, и эта информация будет использоваться программным обеспечением, например, для прерывания измерений и сбора данных.
Чтобы программное обеспечение, предоставленное в устройстве, могло параметризовать измерения и нарисовать соответствующие кривые в системе координат, модуль (16) отбора проб также имеет линейный привод (9), содержащий привод (10), например, шаговый двигатель, который перемещает поршень (11), который несет на своем конце черную пластину (12) и белую пластину (13), которые должны быть расположены перед траекторией считывания волоконно-оптического считывателя (26) для определения предельные точки нулевого считывания, то есть нулевого отражения при вставке черной пластины и максимального считывания, то есть максимального отражения при вставке белой пластины. При этом, указанная черная пластина изготовлена из материала, выбранного из группы, состоящей из лазерного выреза матового черного анодированного алюминия и/или черной каучуковой смолы, в то время как указанная белая пластина изготовлена из материала, выбранного из группы, состоящей из выреза прямоугольной формы из глазури тефлонового материала, но это также может быть керамическая или позолоченная металлическая пластина толщиной от 2 до 4 нм, марки Spectralon.
Таким образом, перед началом считывания отражения от сыпучего материала линейный привод перемещают, чтобы выдвинуть поршень и привести черную пластину в положение перед траекторией считывания волоконно-оптического считывателя. Затем программное обеспечение устанавливает нулевую точку или нулевую точку считывания. Затем указанный привод перемещаются, чтобы разместить белую пластину на пути считывания волоконно-оптического считывателя, который будет считывать отражение света, излучаемого лампой, который будет отражаться от белой пластины, изготовленной из материала с высокой отражающей способностью (тип Spectralon). Показание света, отраженного от белой пластины, будет приниматься программным обеспечением оборудования как значение максимального отражения. Затем между нулевым и максимальным значениями отражения, установленными таким образом программным обеспечением, будут строиться кривые отражений, измеренных на зерне. Указанное программное обеспечение может выполнять центральное управление системой, сбор, измерение, запись данных и автоматическую связь с облачными вычислениями или с системой предприятия на месте.
Что касается диапазона ближнего инфракрасного излучения, измерения с использованием ближнего инфракрасного диапазона основаны на способности определенных молекул поглощать энергию в установленных диапазонах. Тогда это энергетический феномен, тесно связанный с собственной и отличительной кинетикой различных молекул. Эта энергия, поглощенная образцом сыпучего материала, приводит к спектральному изображению во всем диапазоне длин волн, в котором чувствителен детектор спектрометра, поскольку предпочтительно можно работать между 900 нм и 2500 нм, но следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено этим диапазоном, так как оно может быть использовано без каких-либо неудобств для любой длины волны, которая варьируется между 400 нм и 3000 нм, будучи видимой, и/или ближним инфракрасной спектром в соответствии с потребностями каждого пользователя и, таким образом, имея другие спектрометрические диапазоны для различных применений, необходимость в которых может возникнуть в будущем. Таким образом, зонд согласно настоящему изобретению может работать с длинами волн, которые варьируются от ближнего инфракрасного диапазона до видимого диапазона в соответствии с потребностями каждого пользователя. Такое изображение является отличительным и уникальным, характерным для анализируемого продукта. Таким образом, из анализа того, какие полосы (расположение пиков) составляют спектр, делается вывод о том, что содержит образец. Из анализа того, сколько энергии было поглощено (пиковая интенсивность), рассчитывается концентрация различных компонентов. Так, каждая молекулярная группа (белки, жирные кислоты, волокна, крахмал) имеет определенное поглощение в конкретных диапазонах и ведет себя как "транспарентная" в негомологичных диапазонах.
Что касается режима работы зонда, то сначала грузовик, вагон или транспортное средство, перевозящие зерна (30) сыпучих материалов, въезжает на полосу отбора проб. Обученный и специализированный оператор создает Товарно-Транспортную Накладную, активируя соответствующую запись в соответствующем программном обеспечении. Оператор отбора проб начинает операцию отбора проб. Зонд (2) вводят в первое место загрузки в указанном грузовике. Емкостный датчик (22) определяет, когда масса сыпучего материала покрывает кварцевое окно (19). Процесс получения спектра автоматически запускается световым лучом, генерируемым источником (25) и проходящим через окно (19). Система работает как «камера», получая полный спектр. Этот процесс "сканирования" продолжают до тех пор, пока зонд (2) не достигнет дна, а затем открывают отверстия для отбора проб (14).
Указанное программное обеспечение обнаруживает импульс открытия и останавливает запись спектра. Оно усредняет спектры, полученные при спуске, и выдает частные результаты по сечениям. Это дает возможность немедленного и точного повторного получения выборки, экономя значительное время на повторение операций после завершения отбора проб. В начале подъема программное обеспечение обнаруживает импульс подъема, перезапускает получение спектра и продолжает накопление полных спектров. Когда емкостный датчик (22) оказывается в «воздухе» (без сыпучего материала), от программного обеспечения поступает указание закончить отбор образцов. Указанное программное обеспечение усредняет и выдает частные результаты отбора проб.
Указанный процесс повторяют при каждом отборе проб. По окончании процесса выдается команда на окончание получения общего среднего значения для указанного грузового автомобиля, таким образом, создается полная сетка значений для облака и системы. Система готова к приему следующего грузовика/фургона и запускается автоматически при первом введении зонда в него.
Таким образом, с помощью настоящего изобретения частные определения качества осуществляют путем опускания зонда и отбора проб (обнаружения определенных очагов и/или повторения отбора проб) без потери времени: точность загрузки и противодействие мошенничеству; окончательные средние определения по грузовику (конец грузовика) или вагону; карта полного качества по образцам и разрезам (верхний, средний и нижний); автоматическое сопоставление информации с происхождением грузовика/вагона: возможность отслеживания; визуализация частных и окончательных средних данных (влажность, белок, жир) в реальном времени на промышленной сенсорной консоли; классификация сырья для улучшения качества продуктов переработки.
В свою очередь, известно, что без данных, временных записей и реальной статистики невозможно улучшить отрасль. Ценность информации имеет решающее значение для принятия правильных решений с целью продвижения и оптимизации: производство, качество, инфраструктура, позиционирование на рынке, добавленная стоимость в производственной цепочке, эффективное использование как почвы, так и водных ресурсов, затраты и прибыли, разумное и устойчивое сельское хозяйство, контроль и возможность отслеживания, забота об окружающей среде и многое другое.
Модуль отбора проб, который может быть включен в зонд для отбора проб или может быть не включен в него, был разработан главным образом для расширения и завершения цикла контроля качества зерна, генерирования надежной, прослеживаемой и временной информации для общего блага, управления улучшением устойчивого развития региональных сельскохозяйственных производств, улучшения и оптимизирования состава сырья, эффективного использования ресурсов и принятия корректирующих мер.
С другой стороны, следует понимать, что, хотя в данном описании делается ссылка на отбор проб зерна, это не означает, что настоящее изобретение ограничено только этим, но отбор проб может также быть выполнен с другими видами сыпучих материалов, независимо или в сочетании с другими устройствами, агрегатами или связанными с ними средствами без каких-либо неудобств.
Claims (13)
1. Спектрометрический зонд для отбора проб сыпучего материала, отличающийся тем, что он содержит:
по меньшей мере один модуль для отбора проб, установленный в секции зонда и состоящий из корпуса, который имеет по меньшей мере одну переднюю стенку с прозрачным смотровым окном, при этом упомянутый корпус имеет емкостный датчик, который расположен снаружи указанного корпуса для вхождения в контакт с основной массой сыпучего материала, подлежащего отбору, и
по меньшей мере один оптический датчик отбора проб, направленный вдоль пути считывания в упомянутое смотровое окно, расположенное внутри указанного корпуса, причем указанный оптический датчик отбора проб оперативно соединен с контрольной панелью дистанционного управления.
2. Спектрометрический зонд по п. 1, отличающийся тем, что указанный оптический датчик отбора проб содержит источник света, создающий луч света вдоль пути освещения, направленного к упомянутому окну, и считыватель света, отраженного от основной массы сыпучего материала, причем указанный считыватель направлен в соответствии с указанным путем считывания, и соединен с указанной контрольной панелью посредством оптического волокна.
3. Спектрометрический зонд по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанный считыватель отраженного света представляет собой оптоволоконный считыватель.
4. Спектрометрический зонд по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанный источник света и оптоволоконный считыватель установлены на опоре и имеют угловое смещение приблизительно от 35 до 45°.
5. Спектрометрический зонд по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанная контрольная панель дистанционного управления является спектрометром, а указанный оптический датчик является оптическим датчиком, который охватывает все спектрометрические диапазоны.
6. Спектрометрический зонд по п. 1, отличающийся тем, что указанный емкостный датчик оперативно соединен с электронной панелью управления.
7. Спектрометрический зонд по п. 1, отличающийся тем, что указанный модуль отбора проб содержит указанную переднюю стенку, заднюю стенку и две боковые стенки, которые могут быть выполнены из материала, выбранного из группы, состоящей из металлического, полимерного, керамического материала или из их комбинации.
8. Спектрометрический зонд по п. 3 или 7, отличающийся тем, что модуль отбора проб также имеет линейный привод, содержащий привод, соединенный с поршнем, имеющим на своем конце черную пластину и белую пластину, расположенные между временными рабочими положениями на пути считывания оптоволоконного считывателя.
9. Спектрометрический зонд по п. 8, отличающийся тем, что указанная черная пластина выполнена из материала, выбранного из группы, состоящей из лазерного выреза матового черного анодированного алюминия и/или черной каучуковой смолы, в то время как указанная белая пластина изготовлена из материала, выбранного из группы, состоящей из выреза прямоугольной формы из глазури тефлонового материала, в то время как белая пластина выполнена из выбранного материала, группы, состоящей из прямоугольного среза из материала Spectralon толщиной от 2 до 4 нм.
10. Автоматическое устройство для отбора проб сыпучего материала с использованием спектрометрического зонда по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит:
указанный зонд, который приводится в действие шарнирным рычагом, который имеет множество отверстий, расположенных по меньшей мере в одной верхней, промежуточной и нижней частях зонда для отбора проб материала, причем указанный шарнирный рычаг прикреплен одним из своих концов к колонне, которая имеет вертикальную опору, и указанный шарнирный рычаг также приводится в действие пневматическим/электропневматическим/гидравлическим цилиндром, который имеет один конец, прикрепленный у основания указанной вертикальной опоры, а конец, противоположный первому, прикреплен к указанному шарнирному рычагу.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ARP20170100339 | 2017-02-10 | ||
| ARP170100339A AR107595A1 (es) | 2017-02-10 | 2017-02-10 | Sonda espectrométrica para muestreo de material a granel y calador automático de muestreo que incorpora la sonda |
| PCT/ES2018/070047 WO2018146352A1 (es) | 2017-02-10 | 2018-01-22 | Sonda espectométrica para muestreo de material a granel y calador automático de muestreo que incorpora la sonda |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2019128000A RU2019128000A (ru) | 2021-03-10 |
| RU2019128000A3 RU2019128000A3 (ru) | 2021-05-28 |
| RU2751572C2 true RU2751572C2 (ru) | 2021-07-15 |
Family
ID=62596967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019128000A RU2751572C2 (ru) | 2017-02-10 | 2018-01-22 | Спектрометрический зонд для отбора образцов сыпучего материала и автоматическое устройство для отбора образцов, содержащее указанный зонд |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10816457B2 (ru) |
| EP (1) | EP3581918A4 (ru) |
| CN (1) | CN110462375A (ru) |
| AR (1) | AR107595A1 (ru) |
| AU (1) | AU2018218356B2 (ru) |
| BR (1) | BR112019016607B1 (ru) |
| RU (1) | RU2751572C2 (ru) |
| UA (1) | UA125591C2 (ru) |
| UY (1) | UY37579A (ru) |
| WO (1) | WO2018146352A1 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022219561A1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-10-20 | The Gsi Group Llc | Autonomous grain probe |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1634191A1 (ru) * | 1989-07-01 | 1991-03-15 | Днепропетровский государственный университет им.300-летия воссоединения Украины с Россией | Способ отбора опаковой формы кукурузы |
| US5308981A (en) * | 1991-04-23 | 1994-05-03 | Peter Perten | Method and device for infrared analysis, especially with regard to food |
| US6271521B1 (en) * | 1997-04-05 | 2001-08-07 | Bran + Luebbe Gmbh | Device and method for optically detecting the presence of ingredients of a pourable product |
| US20070224853A1 (en) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Joachim Mannhardt | Apparatus and method for environmentally isolated analysis |
| US20120086429A1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Poet Research, Inc. | Method and apparatus for measuring moisture content |
| RU2522127C2 (ru) * | 2009-12-22 | 2014-07-10 | Бюлер Аг | Устройство (варианты), способ измерения сыпучих продуктов и применение устройства для измерения сыпучих материалов |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3789671A (en) * | 1971-10-29 | 1974-02-05 | H Larson | Particulate material sampling device |
| US4037476A (en) | 1976-06-21 | 1977-07-26 | Mccrabb James | Grain sampling probe |
| FR2551868B1 (fr) * | 1983-08-19 | 1986-03-21 | Serval Sa | Procede et dispositif d'echantillonnage automatique de matieres en vrac contenues dans des vehicules de transport |
| US6836325B2 (en) * | 1999-07-16 | 2004-12-28 | Textron Systems Corporation | Optical probes and methods for spectral analysis |
| DE60137599D1 (de) * | 2000-03-10 | 2009-03-19 | Textron Systems Corp | Optische sonden und verfahren zur spektralanalyse |
| DE10348040A1 (de) * | 2003-10-15 | 2005-05-19 | Deere & Company, Moline | Messeinrichtung |
| DE102004020350A1 (de) | 2004-04-24 | 2005-11-10 | Sentronic GmbH Gesellschaft für optische Meßsysteme | Vorrichtung zur optischen Analyse von Propen |
| WO2007000166A1 (en) * | 2005-06-27 | 2007-01-04 | Sfk Technology A/S | Recording of position-specific wavelength absorption spectra |
| WO2009017721A2 (en) | 2007-07-28 | 2009-02-05 | Buglab Llc | Particle sensor with wide linear range |
| US9285501B2 (en) * | 2008-11-04 | 2016-03-15 | Veris Technologies, Inc. | Multiple sensor system and method for mapping soil in three dimensions |
| US8542363B2 (en) * | 2010-12-22 | 2013-09-24 | Endress + Hauser Conducta Inc. | Self-aligning light source and detector assembly for absorbance measurement |
| JP5973521B2 (ja) * | 2014-10-15 | 2016-08-23 | 株式会社クボタ | 光学式穀粒評価装置 |
| US10337159B2 (en) * | 2016-06-23 | 2019-07-02 | The Texas A&M University System | Vis-NIR equipped soil penetrometer |
-
2017
- 2017-02-10 AR ARP170100339A patent/AR107595A1/es active IP Right Grant
-
2018
- 2018-01-22 BR BR112019016607-6A patent/BR112019016607B1/pt active IP Right Grant
- 2018-01-22 EP EP18750984.9A patent/EP3581918A4/en active Pending
- 2018-01-22 UA UAA201909861A patent/UA125591C2/uk unknown
- 2018-01-22 AU AU2018218356A patent/AU2018218356B2/en active Active
- 2018-01-22 WO PCT/ES2018/070047 patent/WO2018146352A1/es unknown
- 2018-01-22 UY UY0001037579A patent/UY37579A/es unknown
- 2018-01-22 RU RU2019128000A patent/RU2751572C2/ru active
- 2018-01-22 US US16/308,791 patent/US10816457B2/en active Active
- 2018-01-22 CN CN201880010850.6A patent/CN110462375A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1634191A1 (ru) * | 1989-07-01 | 1991-03-15 | Днепропетровский государственный университет им.300-летия воссоединения Украины с Россией | Способ отбора опаковой формы кукурузы |
| US5308981A (en) * | 1991-04-23 | 1994-05-03 | Peter Perten | Method and device for infrared analysis, especially with regard to food |
| US6271521B1 (en) * | 1997-04-05 | 2001-08-07 | Bran + Luebbe Gmbh | Device and method for optically detecting the presence of ingredients of a pourable product |
| US20070224853A1 (en) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Joachim Mannhardt | Apparatus and method for environmentally isolated analysis |
| RU2522127C2 (ru) * | 2009-12-22 | 2014-07-10 | Бюлер Аг | Устройство (варианты), способ измерения сыпучих продуктов и применение устройства для измерения сыпучих материалов |
| US20120086429A1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Poet Research, Inc. | Method and apparatus for measuring moisture content |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US10816457B2 (en) | 2020-10-27 |
| UA125591C2 (uk) | 2022-04-27 |
| WO2018146352A1 (es) | 2018-08-16 |
| BR112019016607A2 (pt) | 2020-03-31 |
| US20190187046A1 (en) | 2019-06-20 |
| CN110462375A (zh) | 2019-11-15 |
| AU2018218356B2 (en) | 2021-07-29 |
| BR112019016607B1 (pt) | 2023-12-19 |
| AU2018218356A1 (en) | 2019-09-26 |
| EP3581918A1 (en) | 2019-12-18 |
| EP3581918A4 (en) | 2021-01-06 |
| RU2019128000A (ru) | 2021-03-10 |
| UY37579A (es) | 2018-08-31 |
| RU2019128000A3 (ru) | 2021-05-28 |
| AR107595A1 (es) | 2018-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2383881C2 (ru) | Спектрометрическая измерительная головка для уборочных и других сельскохозяйственных машин | |
| EP1740928B1 (de) | Verfahren zur rekalibrierung eines spektrometrischen messkopfes | |
| EP1264170B1 (en) | Optical probes and methods for spectral analysis | |
| CN101308086B (zh) | 基于近红外光谱技术的水果内部品质在线检测装置 | |
| JP4373219B2 (ja) | 製品の空間選択的なオンライン質量または容積測定を実行するための装置および方法 | |
| US20090314944A1 (en) | Terahertz investigative system and method | |
| JP7048718B2 (ja) | 検体の特性を評価するための迷光補償方法及び装置 | |
| IL151751A (en) | Device and method for measuring and adjusting fruit characteristics with visible / infrared spectrum | |
| CN104677827B (zh) | 一种基于便携式光纤光谱仪的可见近红外漫反射基线信号的扣除装置及其方法 | |
| US6244118B1 (en) | Sampling apparatus | |
| RU2751572C2 (ru) | Спектрометрический зонд для отбора образцов сыпучего материала и автоматическое устройство для отбора образцов, содержащее указанный зонд | |
| US7847947B2 (en) | Spectroscopic lance for bulk sampling | |
| US20100302538A1 (en) | Spectroscopic probe and method for detecting an inhomogeneity | |
| CN109115747B (zh) | 基于拉曼光谱和oct测定玻璃材料性质的系统与方法 | |
| KR20070045636A (ko) | 근적외선 분광분석 기법을 이용한 비파괴 계란신선도측정시스템 및 그 방법 | |
| JP3582151B2 (ja) | 穀類品質分析装置 | |
| CN111551518B (zh) | 一种蔬菜农药残留检测方法 | |
| CA3130795C (en) | Spectrometer system and method for testing of same | |
| Beghi et al. | Grape and juice handling: Assessing the use of visible and near infrared spectroscopy to rapidly evaluate the health status of grapes entering wineries | |
| AU2006264210B2 (en) | Spectroscopic lance for bulk sampling | |
| US11099201B2 (en) | Device for the automated analysis of solids or fluids | |
| JPH04132939A (ja) | 光学式穀粒分析装置 | |
| Tugnolo et al. | Application of visible/near infrared spectroscopy to assess the grape infection at the winery | |
| Adame-Siles et al. | Assessing the potential of two customized fiber-optic probes for on-site analysis of bulk feed grains |