UA127735C2 - Система сортування насіння та спосіб сортування насіння - Google Patents

Abstract

Система сортування насіння містить установку для переміщення насіння, виконану з можливістю переміщення насіння через систему. Блок отримання зображень містить першу камеру, встановлену над установкою для переміщення насіння і виконану з можливістю отримання зображень насіння під час його переміщення через систему, і другу камеру, встановлену під установкою для переміщення насіння і виконану з можливістю отримання зображень насіння під час його переміщення через систему. Сортувальна установка виконана з можливістю сортування насіння в окремі бункери на основі отриманих зображень насіння.

Description

і 2 -10 м і У -

ДОВ х. ІЗ

СЕ шк ун х

МКУ кож К кН Ж во ке

РКО а

Еш ШИ ьо до ; 15 Ах ТЕ; 1 і и во За З 4 : тд Й щ Є ЩІ : я Я В 7 ж у ; х жк Кз; ж Що : х Ї х У 0 ПИВ конт сужиялня і нав хсух подлтлотний ї ї з о С ие гі 1 НЕ: оо ни Он еекнлин в Ї г: З ТБ ох ОККО дання поз ї пк сиг 7 Ж У Її ; ЩЕ В СЕР ок ЕЕ Ск і х її а 1 по ТОК те ХХ и КК пттвдие Ко

І: шЕ МЕЩШОВОЖ аа КІВ а В БО й КУ рт і Ес т 1: НЯ 2 ЗУ а з НО " ЗО КН Ж Коник х х Я

Ії ПОХ ОКО КК І. " ВИЖ шо 1К Ж у ТИ

Ії ШІ 7 лив ЗО ОХ ОО. я Вр ШК М: й Х Кос 1: Коня зп Я МК ХК її б Я пол Кайви В Як х щи Те що ОК т т Й са ХПІ УМУХ ОКО ЗНА і ла М шт КВ, БУ з зх с а шу нео І: ТК ВЕ, Кк звннквв еВ са вв ВЕ ни і К : ПлОТНИЕ перу М п КОХ Зав ен сво є; І : ПІК фо Кк пр Он товн ев. ї г Щ КЕ ШК з о З ен В АВ ЕХ

НЕ пе юююнанно В КОКО ВОК ВА дек вно НЕ нн и оо ЗЕ :

ШЕ Кв ав оп ваю Няню

ПДМ т ПО ДОКИ, НК 2 335 и МУ п КК ТІ Кия пн о по М В, а ОМ ж нні В ща СЕНС МКМ ПО і о не Кі т ЗКУ на рин Ту З З .

ММ Мн КВ СПЕ, хо Но А ше КА ох Я пом Ж А

ММК РКК ХК. МОВОЮ вч . ІК хщї 5 оо Ви пли кї Я ие

ДК КЕ ОМ І БО о ек

ЗЕ Ор М х то. щ У Ві а имя ЕК и ОК рен З к ї і КЗ ЩО Я и В ме о с КЗ

ІК Я і ДН: Не І: Тл о В ПИ ТрУг ВК оо ажемм М

ХЕ щі М се ї х дк пе Ж : он Ки ЖК ни ї Б Ко дрож їв

З х За ОМ ню и КК х са Ти М ВЕ Мей АХ

З її її й ши НН нс С ИН і й

ЕТО ї х ія ОО МИЦ АК я ї ди ї з Я 5 пен І Ж і ЩО шк В, у ОБ ж Ми о Ж т ОХ я ШК. ШК й и КК дО КВН КВЯ жене я ов ох КВ дек дих око: б З ї Ї ОО р М і о З НН х і КЕ оовки З

Пе іх ВО х в ГБО Ма 5 до В д ЕКО око хх ШКО с ВУ - й - ї «ки: М

ЕК ев я У з Кон ОК хе Ж ПОВ роком я

ЗБК а ЧЕ ІОВ СЕК з ОО КК ск Хжеке ха ях НЕО ее ОК іа: АК т -- «у ЗУ тек ху Я я : Ж. Од 5 ура ж і ж

Ї З щі ЗИ с

ВО прик а: че: х 32 Яра. кт У

Фіг. 2

ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ

Цей винахід відноситься в цілому до системи і способу обробки насіння та, зокрема, до системи і способу сортування насіння для сортування насіння залежно від характеристик насіння.

РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

У сільськогосподарській промисловості та, зокрема, в насінництві вченим важливо мати можливість проводити аналіз насіння з високою пропускною здатністю. Це означає, що аналіз насіння переважно проводиться не тільки швидко, але й надійно та у великому загальному обсязі. Традиційно склалося так, що насіння сортують за розміром за допомогою механічного устаткування, що містить решета, які мають отвори із заданими розмірами. Сортування насіння також виконують за допомогою аналізу зображень насіння для визначення певних характеристик вигляду насіння. Однак попередні системи сортування насіння з використанням аналізу зображень обмежені в здатності визначення розміру, форми та вигляду насіння. У результаті попередні системи аналізу зображень мають обмежені можливості щодо визначення характеристик насіння за його формою та ушкодженням.

СУТНІСТЬ ВИНАХОДУ

В одному аспекті система сортування насіння для сортування насіння переважно містить установку для переміщення насіння, виконану з можливістю переміщення насіння через систему. Блок отримання зображень містить першу камеру, встановлену над установкою для переміщення насіння і виконану з можливістю отримання зображень насіння під час його переміщення через систему, та другу камеру, встановлену під установкою для переміщення насіння, і виконану з можливістю отримання зображень насіння під час його переміщення через систему. Сортувальна установка виконана з можливістю сортування насіння в окремі бункери залежно від отриманих зображень насіння.

В іншому аспекті спосіб сортування насіння переважно включає в себе переміщення насіння через систему за допомогою установки для переміщення насіння. Отримання зображень насіння за допомогою першої камери, встановленої над установкою для переміщення насіння, під час переміщення насіння через систему за допомогою установки для переміщення насіння.

Отримання зображень насіння за допомогою другої камери, встановленої під установкою для

Зо переміщення насіння, під час переміщення насіння через систему за допомогою установки для переміщення насіння. Аналіз зображень для визначення характеристики кожного насіння.

Сортування насіння за допомогою сортувальної установки залежно від визначених характеристик насіння.

КОРОТКИЙ ОПИС ГРАФІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ

На фіг. 1 проілюстрована блок-схема автоматизованої системи сортування насіння.

На фіг. 2 проілюстрований вид у перспективі системи сортування насіння.

На фіг. З проілюстрований вид спереду системи сортування насіння.

На фіг. 4 проілюстрований місцевий вид у перспективі системи сортування насіння.

На фіг 5 проілюстрований збільшений місцевий вид системи сортування насіння, проілюстрованої на фіг. 3.

На фіг. 6 проілюстроване схематичне зображення групи клапанів сортувальної установки.

На фіг. бА проілюстрований збільшений місцевий вид системи сортування насіння, проілюстрованої на фіг. 3.

На фіг. 6В проілюстрований збільшений місцевий вид системи сортування насіння, проілюстрованої на фіг. 3, який показує сортувальну установку.

На фіг. 7 проілюстровані зображення, отримані за допомогою камер системи сортування насіння.

На фіг. 8 проілюстроване схематичне зображення системи сортування насіння в порівнянні з відомим з рівня техніки пристроєм сортування насіння.

На фіг. 9 проілюстрований вид спереду системи сортування насіння за іншим варіантом реалізації винаходу.

На фіг. 10 проілюстрований збільшений місцевий вид установки для завантаження і переміщення системи сортування насіння, проілюстрованої на фіг. 9.

На фіг. 11 проілюстрований збільшений місцевий вид спереду установки для завантаження і переміщення системи сортування насіння, проілюстрованої на фіг. 9.

Відповідні посилальні позиції позначають відповідні частини у всіх графічних матеріалах.

ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС СУТНОСТІ ВИНАХОДУ

Згідно з фіг. 1-5, система сортування насіння позначена загалом позицією 10. Система виконана з можливістю прийому, аналізу та сортування множини насіння за обраними бо категоріями для подальшої обробки, оцінки або аналізу. Система 10 містить установку 12 для завантаження і переміщення, виконану з можливістю прийому та переміщення насіння через систему, блок 14 отримання зображень і аналізу для збору відеоданих насіння під час їхнього переміщення через систему за допомогою установки для завантаження і переміщення, та сортувальну установку 16, виконану з можливістю сортування насіння за обраними категоріями залежно від відеоданих насіння, зібраних блоком отримання зображень і аналізу. Контролер 18 (наприклад, процесор і відповідний запам'ятовувальний пристрій) запрограмований на управління системою 10. Блок 14 отримання зображень і аналізу отримує відеодані та містить алгоритми аналізу оптимізованих зображень для забезпечення швидких і високоточних вимірювань кольору, розміру, форми та текстури насіння, які дають повну картину вигляду насіння. Здатність фіксувати вигляд насіння, а не тільки його колір, дає можливість системі 10 точно визначати ушкодження насіння.

Сортувальна установка 16 виконана з можливістю сортування насіння за двома або більше обраними категоріями, щоб насіння можна було точніше розподіляти за категоріями для подальшої обробки, оцінки та/або аналізу. Наприклад, насіння, що визначене як ушкоджене за допомогою блоку 14 отримання зображень і аналізу, може бути відокремлене від придатного/леушкодженого насіння. Ушкоджене насіння може бути визначене як заражене, знебарвлене або механічно ушкоджене та нейтральне насіння. Однак оскільки придатне/унеушкоджене насіння може мати не тільки змінений колір, здатність блоку 14 отримання зображень і аналізу вимірювати розмір, форму і текстуру, на додаток до кольору, забезпечує точніше показання стану насіння. Крім того, установка 12 для завантаження і переміщення, блок 14 отримання зображень і аналізу та сортувальна установка 16 забезпечують аналіз системою насіння з високою пропускною здатністю для дотримання вимог щодо сортування насіння в режимі реального часу. Таким чином, система 10 може бути реалізована у вигляді існуючої системи обробки насіння, а також швидко та безперешкодно забезпечити функцію сортування насіння.

Згідно з фіг. 2, З і 5, установка 12 для завантаження і переміщення містить бункер (у широкому розумінні, установку для завантаження насіння) 20, що містить вхідний отвір 22 для прийому насіння в бункер і вихідний отвір 24 для випуску насіння з бункера, та конвеєр 26 (у широкому розумінні, установку для переміщення насіння) на виході з бункера. У

Зо проілюстрованому варіанті реалізації винаходу конвеєр 26 містить стрічку 28, що визначає плоску горизонтальну транспортувальну поверхню конвеєра. Конвеєр 26 забезпечує плоску поверхню для розміщення насіння під час його переміщення через систему 10. У результаті система 10 здатна ефективніше контролювати переміщення кожної насінини через систему, а отже, краще відстежувати положення насіння під час його переміщення конвеєром 26, оскільки насіння перебуває на конвеєрі по суті у фіксованій орієнтації та положенні. В одному варіанті реалізації винаходу в систему 10 вмонтований високоточний кодовий датчик 35 положення для відстеження положення насіння на конвеєрі 26. Як буде пояснено більш детально нижче, плоска поверхня забезпечує точніші виміри, що виконуються блоком 14 отримання зображень і аналізу.

Крім того, рух кинутого тіла, що здійснюється насінням під час його виходу з кінцевої частини конвеєра 26, забезпечує прогнозовану схему польоту кожної насінини, яку можна використовувати для сортування насіння, як буде пояснено більш детально нижче.

Конвеєр 26 може бути високошвидкісним конвеєром, здатним працювати зі швидкістю приблизно до 1 м/с (40 дюймів/с) і вище. Наприклад, конвеєр 26 може працювати зі швидкістю приблизно до 1,52 м/с (60 дюймів/с). Конвеєр 26 може переміщати насіння через систему 10 зі швидкістю близько 200 насінин/с з належним розподілом насіння на конвеєрі 26 до вихідного отвору 24 десять сантиметрів (чотири дюйми) завширшки. Швидкості подачі, які перевищують 1000 насінин/с, передбачені в разі використання ширшого вихідного отвору 24, більшої швидкості конвеєра 26 або допуску на меншу відстань між насінинами на конвеєрі 26. В одному варіанті реалізації винаходу конвеєр 26 є прозорим. Прозорість конвеєра 26 дозволяє отримувати зображення з-під конвеєра, як буде пояснено більш детально нижче. Однак конвеєр може просвічуватися або бути напівпрозорим без відхилення від обсягу винаходу. На стрічку 28 конвеєра 26 також може бути нанесене покриття. Покриття може бути виконане з можливістю відштовхування пилу та/або мати властивості стійкості до механічних контактних ушкоджень, а це може сприяти тому, що стрічка 28 залишається чистою і без подряпин, що може погіршити здатність блоку 14 отримання зображень і аналізу отримувати чіткі зображення. Система підтримки конвеєра (не показана) також може використовуватися для підтримки стрічки 28 переважно по центру стрічки завдяки застосуванню опорної сили без фізичного контакту зі стрічкою. Наприклад, система підтримки конвеєра може містити систему транспортування на повітряній подушці, що містить штанги з піддуванням повітря, які використовують повітря для бо підтримки стрічки 28. Ця система сприяє послідовності вимірювання розмірів, підтримуючи стрічку 28 на однаковій висоті незалежно від ваги насіння на стрічці. Наявні на ринку штанги з піддуванням повітря виробляються компанією Мем Умау Аїг Веагіпд5, Астон, Пенсильванія. Як додатковий або альтернативний варіант, може бути передбачено множину іонізаторів 29 для розподілу статичних зарядів у системі 10, щоб зменшити прилипання дрібнодисперсних частинок до конвеєра 26. Крім того, пристрої 27 для очищення полотна можуть використовуватися для очищення конвеєрної стрічки 28. Наприклад, клейкий валик або комбінований вакуумний агрегат високого тиску певної геометричної конфігурації зі зворотним зв'язком для управління повітряним потоком можуть використовуватися для більш ефективного видалення пилу з конвеєрної стрічки 28. Наявні на ринку пристрої для очищення полотна виробляються компанією Меесі Іпіептайопаї, Уїтні, Великобританія.

Згідно з фіг. 2-5, блок 14 отримання зображень і аналізу містить першу КОВ-камеру 30 з малою розгорткою, яка дає двовимірне зображення (у широкому розумінні, першу камеру, яка дає двовимірне зображення), встановлену над поверхнею конвеєра, для отримання відеоданих насіння для вимірювання кольору, розміру, форми і вигляду насіння у двох вимірах і другу КВО- камеру 32 з малою розгорткою, яка дає двовимірне зображення (у широкому розумінні, другу камеру, яка дає двовимірне зображення), встановлену під поверхнею конвеєра, для отримання відеоданих насіння для вимірювання кольору, розміру, форми і вигляду насіння у двох вимірах.

Також блок 14 отримання зображень і аналізу містить процесор і пристрій для обробки (тобто аналізу) відеоданих, хоча в інших варіантах реалізації винаходу для такої обробки можуть використовувати контролер 18. Крім того, блок 14 отримання зображень і аналізу містить перший лінійний лазерний пристрій 31 для профілювання, який дає тривимірне зображення (у широкому розумінні, першу камеру, яка дає тривимірне зображення) і встановлений над поверхнею конвеєра, для отримання тривимірних відеоданих насіння для вимірювання розміру та форми насіння в трьох вимірах та другий лінійний лазерний пристрій 33 для профілювання, який дає тривимірне зображення (у широкому розумінні, другу камеру, яка дає тривимірне зображення) і встановлений під поверхнею конвеєра для отримання відеоданих насіння для вимірювання розміру та форми насіння в трьох вимірах. Оскільки камери отримують зображення зверху і знизу насіння, блок 14 може отримувати повну картину вигляду насіння в трьох вимірах. Ця повна картина містить дані, які стосуються характеристик довжини, ширини,

Зо товщини (або округлості), цільності та гладкості насіння.

В одному варіанті реалізації винаходу верхня камера 30, яка дає двовимірне зображення, встановлена над конвеєром 26 по суті у вертикальній орієнтації, так що фокусна вісь камери проходить перпендикулярно горизонтальній площині конвеєра, а нижня камера 32, яка дає двовимірне зображення, встановлена під конвеєром по суті у вертикальній орієнтації, так що фокусна вісь камери проходить перпендикулярно горизонтальній площині конвеєра. Розміри насіння за довжиною та шириною можуть бути розраховані за допомогою методу обробки зображень, що здійснюється контролером 18. За допомогою розмірів насіння за довжиною та шириною може бути розрахована площа кожної насінини. Кожна з камер 30, 32, які дають двовимірне зображення, виконана з можливістю отримання зображення 150-міліметрової смуги стрічки 28 конвеєра 26 з просторовою роздільною здатністю близько 0,14 мм. Одним із прикладів придатної камери, яка дає двовимірне зображення, є модель СУ-І 107. від ОАЇ.

Крім того, кожна з камер 30, 32, які дають двовимірне зображення, має відповідний блок 34 освітлення для освітлення поля огляду камер 30, 32, щоб допомоїти отримувати чіткі та яскраві зображення. Кожен блок 34 освітлення містить пару верхніх ламп З34А білого світла і задню лампу 34В синього світла. Блоки 34 освітлення забезпечують освітлення, яке доповнює прозорий конвеєр 26, так що зображення, отримувані камерами 30, 32, є чіткими та яскравими.

Поле огляду верхньої камери 30, яка дає двовимірне зображення, освітлюється лампами 34А білого світла, встановленими над поверхнею конвеєра, та лампою 34В синього світла, встановленою під поверхнею конвеєра. | навпаки, поле огляду нижньої камери 32, яка дає двовимірне зображення, освітлюється лампами 34А білого світла, встановленими під поверхнею конвеєра, та лампою 34В синього світла, встановленою над поверхнею конвеєра. За допомогою тільки верхньої і нижньої камер, які дають двовимірне зображення, блок 14 для отримання зображень здатний відображати понад 9095 поверхні кожної насінини. В аналогічному варіанті реалізації винаходу додаткові верхні і/або нижні камери можуть бути додані в орієнтаціях, не перпендикулярних конвеєру 26. Ці камери можна використовувати разом з верхньою камерою 30, яка дає двовимірне зображення, та/або нижньою камерою 32, яка дає двовимірне зображення, для детальної перевірки ушкоджень на більшій ділянці площі поверхні насіння.

В одному варіанті реалізації винаходу верхня камера 31, яка дає тривимірне зображення, бо встановлена над конвеєром 26 по суті у вертикальній орієнтації, так що лазер камери проеціюється по суті перпендикулярно горизонтальній площині конвеєра, і фокусна вісь камери проходить під кутом, дещо відхиленим від вертикалі, так що вісь фокуса верхньої камери, яка дає тривимірне зображення, проходить під неортогональним кутом до площини конвеєра.

Нижня камера 33, яка дає тривимірне зображення, встановлена під конвеєром по суті у вертикальної орієнтації, так що лазер камери виступає по суті перпендикулярно горизонтальній площині конвеєра 26, а вісь фокусування камери проходить під кутом, дещо нахиленим щодо вертикалі, так що вісь фокуса нижньої камери, яка дає тривимірне зображення, проходить під неортогональним кутом до площини конвеєра.

Камери 31, 33, які дають тривимірне зображення, отримують проекцію лінійного лазера для створення лінійного профілю поверхні насінини. Камери 31, 33, які дають тривимірне зображення, вимірюють лінійний профіль, щоб визначити зміщення, яке представлено зображенням насінини, яке показує зміну піксельної інтенсивності, що відповідає різницям висот. Товщина вимірюється через піксельну інтенсивність тривимірних зображень, що створюються камерами 31, 33, які дають тривимірне зображення. Наприклад, максимальна піксельна інтенсивність може інтерпретуватися як показник товщини насіння. Таким чином, коли насіння проходять через фокусні вікна камер 31, 33, які дають тривимірне зображення, товщина кожної насінини фіксується як максимальна піксельна інтенсивність, виявлена камерами, які дають тривимірне зображення, у зв'язку з кожною насіниною. Щоб отримати точне вимірювання товщини, може бути необхідно відкалібрувати інтенсивність зображення камер 31, 33, які дають тривимірне зображення, залежно від відстані, на яку камери, що дають тривимірне зображення, віддалені від поверхні конвеєра 26. Використовуючи розміри довжини і ширини, отримані від камер 30, 32, які дають двовимірне зображення, і розміри товщини, отримані від камер 31, 33, які дають тривимірне зображення, система 10 може отримувати оцінки об'єму для кожної насінини. В іншому варіанті реалізації винаходу може використовуватися більш складна обробка зображення для оцінки об'єму за детальним контурним зображенням поверхні верхньої половини кожної насінини. Крім того, друга нижня камера, яка дає тривимірне зображення, може створювати детальне контурне зображення поверхні нижньої половини насінини. У будь- якому випадку для відомої або передбачуваної ваги насіння дані об'єму можна використовувати для оцінки щільності насіння. Одним із прикладів придатної камери, яка дає тривимірне

Зо зображення, є модель О511011Е від Содпех.

Крім того, блок 14 отримання зображень і аналізу виконаний з можливістю визначення округлості, цільності та гладкості за отриманими зображеннями. Спеціалістам у цій галузі техніки буде зрозуміло, що система 10 може містити програмне забезпечення для аналізу зображень для обробки зображень для отримання даних (характеристик) щодо кольору, розміру, форми і текстури насіння. Програмне забезпечення може включати методи машинного навчання для аналізу отриманих зображень або характеристик обчислених зображень і для класифікації зображень за різними категоріями.

Згідно з фіг. 2, З і 6-68, сортувальна установка 16 містить групу 40 високошвидкісних повітряних клапанів і множину сортувальних бункерів 42, розташованих на кінці конвеєра 26, для сортування насіння принаймні за двома різними категоріями залежно від вимірів, отриманих блоком 14 отримання зображень і аналізу. Група 40 клапанів містить множину повітряних клапанів 44, гідравлічно з'єднаних з повітряним компресором 46 для створення викиду повітря, спрямованого на насіння під час його виштовхування з конвеєра 26. За допомогою повітря змінюється напрямок польоту насіння таким чином, щоб насіння потрапляло у вибраний сортувальний бункер 42, що відповідає характеристикам насіння, визначеним блоком 14 отримання зображень і аналізу. Як згадувалося раніше, рух насіння відстежується високоточним кодовим датчиком 35 положення. Таким чином, система 10 може відстежувати шлях насіння і прогнозувати, коли і де насіння виштовхнеться з конвеєра 26. Отже, система 10 може прогнозувати розташування і політ кожної насінини під час її виходу з конвеєра 26. Ця інформація використовується контролером 18 для надання вказівок щодо роботи клапанів 44 в групі 40 клапанів. В одному варіанті реалізації винаходу група 40 клапанів містить тридцять два (32) повітряні клапани 44. Однак може бути передбачена й інша кількість повітряних клапанів без відхилення від обсягу винаходу. Передбачено ряд клапанів 44 у достатній кількості та з належним розташуванням для розташування клапанів у положенні, що забезпечує випадкове розміщення насіння на конвеєрі.

У проілюстрованому варіанті реалізації винаходу є одна (1) група 40 клапанів, вибірково розташована для сортування насіння у два (2) сортувальні бункери 42. Перший сортувальний бункер 42а розташований найближче до конвеєра 26, а другий сортувальний бункер 42р розташований поруч з першим сортувальним бункером, але далі від конвеєра, ніж перший бо сортувальний бункер. Регульований пристрій 48 для розділення насіння може бути розташований між сортувальними бункерами 42. Можна регулювати положення і конфігурацію пристрою 48 для розділення насіння, щоб впливати на потрібну функцію пристрою для розділення. Група 40 клапанів розташована переважно над першим сортувальним бункером 42а і спрямована вниз таким чином, що викиди повітря з клапанів 44 у першій групі клапанів створюють спрямовану вниз силу вздовж по суті вертикальної осі. Ця спрямована вниз сила може перенаправити насіння під час його виходу з конвеєра 26, так що насіння потрапляє в перший сортувальний бункер 42а. Таким чином, якщо насіння не перенаправляється групою 40 клапанів, насіння потрапляє в другий сортувальний бункер 4265 по природній траєкторії руху насіння, яке виходить з конвеєра 26. Слід розуміти, що конвеєром 26 можна управляти та/або сортувальні бункери 42 можуть бути розташовані таким чином, щоб по природній траєкторії польоту насіння потрапляло в перший сортувальний бункер 42а.

Слід розуміти, що група 40 клапанів може мати інше положення, щоб перенаправляти насіння різними траєкторіями. Наприклад, у варіанті реалізації винаходу, в якому по природній траєкторії падіння насіння потрапляє в перший сортувальний бункер 42а, група клапанів може бути розташована в першому сортувальному бункері 42а для перенаправлення насіння в другий сортувальний бункер 426. Крім того, додаткові групи клапанів можуть бути використані для сортування насіння більш ніж у два бункери. Наприклад, група клапанів може бути розташована над другим сортувальним бункером 426 для перенаправлення насіння в третій сортувальний бункер (не показаний). Можна використовувати інші механізми для сортування насіння без відхилення від обсягу винаходу.

У проілюстрованому варіанті реалізації винаходу конвеєр 26, блок 14 отримання зображень і аналізу та сортувальна установка 16 встановлені на опорній стінці 50. Однак компоненти системи 10 можуть бути розташовані в інший спосіб без відхилення від обсягу винаходу.

Згідно з фіг. 2 і 3, насіння спочатку поміщають у бункер 20 під час підготовки до його переміщення конвеєром 26 через систему 10. Коли насіння виходить з вихідного отвору 24 бункера 20, конвеєр переміщає насіння в поле огляду камер 30-33. Оскільки насіння переміщається вздовж плоского прозорого конвеєра 26, чіткі відеодані отримують як з верхньої, так і з нижньої камер 30-33. Крім того, насіння залишається у відомому місці і має фіксовану орієнтацію на конвеєрі 26, що дозволяє з високою точністю відстежувати кожну насінину за допомогою високоточного кодового датчика 35 положення і блоку отримання зображень і аналізу.

У проілюстрованому варіанті реалізації винаходу насіння спочатку проходить через фокусне поле огляду нижньої камери 32, яка дає двовимірне зображення. Нижня камера 32, яка дає двовимірне зображення, отримує двовимірне зображення кожної насінини, яке обробляється контролером 18 для отримання даних довжини і ширини кожної насінини. В одному варіанті реалізації винаходу значення, пов'язані з вимірами максимальної довжини і ширини, фіксуються як значення довжини і ширини насінини. Також можуть бути зафіксовані показання кодового датчика, коли насіння відображається нижньою камерою 32, яка дає двовимірне зображення, для відстеження положення насіння на конвеєрі 26. Потім насіння проходить через фокусне поле огляду верхньої камери 30, яка дає двовимірне зображення. Верхня камера 30, яка дає двовимірне зображення, отримує двовимірне зображення кожної насінини, що обробляється контролером 18 для отримання даних довжини і ширини кожної насінини. В одному варіанті реалізації винаходу значення, пов'язані з вимірами максимальної довжини і ширини, фіксуються як значення довжини і ширини насінини. Також можуть бути зафіксовані показання кодового датчика положення, коли насіння відображається верхньої камерою 30, яка дає двовимірне зображення, для відстеження положення насіння на конвеєрі 26. Як альтернативний варіант, нижня камера 33, яка дає тривимірне зображення, може бути розташована перед нижньою камерою 32, яка дає двовимірне зображення, так що спершу надходять тривимірні відеодані.

Насіння продовжує переміщатися вздовж конвеєра 26, поки насіння не пройде фокусне поле огляду нижньої камери 33, яка дає тривимірне зображення. Нижня камера 33, яка дає тривимірне зображення, отримує тривимірне зображення кожної насінини, яке обробляється контролером 18 для отримання даних товщини кожної насінини. Показання кодового датчика положення також можуть бути зафіксовані, коли насіння відображається нижньою камерою 33, яка дає тривимірне зображення, для відстеження положення насіння на конвеєрі 26. Потім насіння проходить фокусне поле огляду верхньої камери 31, яка дає тривимірне зображення.

Верхня камера 31, яка дає тривимірне зображення, отримує тривимірне зображення кожної насінини, яке обробляється контролером 18 для отримання даних товщини кожної насінини.

Показання кодового датчика положення також можуть бути зафіксовані, коли насіння відображається верхньою камерою 31, яка дає тривимірне зображення, щоб відстежувати положення насіння на конвеєрі 26. На фіг. 7 показані типові зображення, отримані верхньою і нижньою камерами 30-33.

На підставі даних вимірювань з камер 30-33 контролер 18 може ідентифікувати і класифікувати кожну насінину залежно від її вигляду (а також форми і розміру). Наприклад, задані категорії вигляду можуть зберігатися в контролері 18. Категорії вигляду можуть бути основані на порогових значеннях або діапазонах вимірів для кожної категорії даних, вибраних з даних кольору, довжини, ширини, округлості, цільності та гладкості. На підставі цих порогових значень/діапазонів можна визначити принаймні дві категорії. Наприклад, дані вимірів можуть використовуватися для надання порогових значень або діапазонів, які вказують на те, що насіння є або придатним, або ушкодженим. Кожний сортувальний бункер 42 визначений для тієї чи іншої категорії. Таким чином, у проілюстрованому варіанті реалізації винаходу два сортувальні бункери 42а, 4206 визначені відповідно для категорій неушкодженого і придатного насіння. Оскільки аналізується кожна насінина, вона пов'язана з однією з категорій. Наприклад, насіння, що має один або більше вимірів, які виходять за межі діапазону значень або є вищими/нижчими від порогового значення, належить до першої категорії ушкодженого насіння; і насіння, що має один або більше вимірів, які виходять за межі діапазону значень або є вищими/нижчими від порогового значення, належить до другої категорії придатного насіння.

Декілька значень діапазону/лпорогових значень можуть бути встановлені для подальшого визначення категорій насіння з розподілом на більш ніж дві категорії. Як тільки насіння доходить до кінця конвеєра 26, група 40 клапанів управляється контролером 18 для спрямування насіння в бункер 42, пов'язаний з визначеною для нього категорією.

У деяких випадках, залежно від типу сортувального пристрою і допусків, встановлених системою 10, система може ненавмисно направляти придатне насіння в бункер для ушкодженого насіння. Нерідко це є результатом роботи сортувальних систем, призначених визначати переважну більшість ушкодженого насіння. Таким чином придатне насіння може бути включене разом з ушкодженим насінням. В одному варіанті реалізації винаходу насіння, яке направляється в бункер для ушкодженого насіння, знову потрапляє в бункер 20 для повторного проходження через систему.

Згідно з фіг. 8, розкритий спосіб сортування, в який насіння транспортується вздовж по суті

Зо горизонтальної транспортувальної поверхні, є удосконаленням порівняно з відомими з рівня техніки системами сортування, які приводять до вільного падіння насіння і відображають насіння під час вільного падіння. У відомих з рівня техніки системах неможливо точно передбачити орієнтацію і положення насіння, тому отримуваних зображень може бути недостатньо для створення повної картини вигляду насіння. Наприклад, камери можуть відображати тільки невелику ділянку насіння, оскільки насіння змінює свою орієнтацію під час вільного падіння. Крім того, відомі з рівня техніки системи сортування мають короткі відрізки обчислень і переважно налаштовані на відмінності за кольором, щоб розділяти насіння на категорії придатного насіння або ушкодженого насіння. Як пояснювалося раніше, використання лише відмінностей за кольором може призвести до визначення придатного насіння як ушкодженого. Крім того, сортування легше і точніше виконується цією горизонтальною конструкцією транспортування, оскільки насіння розміщується більш узгодженим (« відтворюваним чином, і системі надається більше часу для прийняття необхідних рішень з визначення категорій. У результаті було встановлено, що сортування за допомогою цієї системи 10 забезпечує точність сортування придатного та ушкодженого насіння принаймні приблизно на 96 95. Вважається, що це більш ніж на 17 95 точніше, ніж у разі використання відомої з рівня техніки системи сортування. Також це частково пов'язано з тим, що відомим з рівня техніки системам складно розрізняти придатне та ушкоджене насіння за кольором і вони не здатні виявляти невеликі ушкодження насіння. Крім того, спосіб сортування згідно з цим винаходом можуть використовувати для доповнення процесу сортування, що виконується відомою з рівня техніки установкою з використанням пневматичного сортувального столу.

Інформація, яку отримує блок 14 отримання зображень і аналізу, може бути корисною під час подальшої обробки, оцінки чи аналізу насіння. Наприклад, в насінницьких установках дані, згенеровані системою 10, можуть використовуватися для прогнозування загального розподілу ушкодженого насіння будь-якої категорії з розміру насіння у разі складування насіння і для визначення розподілу ушкодженого насіння з підвибірки насіння, який потім може бути екстрапольований на прогнозування загального стану складованого насіння. Цю інформація про розподіл можуть також використовувати для оцінки кількості насіння за промисловими категоріями розмірів і незначного коригування порогових значень розмірів у випадках, коли кількість насіння обмежена. Відсортоване насіння можуть також використовувати в бо лабораторіях з визначення якості насіння для оцінки якості насіння для кожної категорії розміру та форми. Крім того, ця система дозволяє включати додаткові методи виявлення, такі як гіперспектральний метод і формування рентгенівських зображень, які можуть бути корисні в разі оцінки якості насіння шляхом комбінаторного прогнозування на підставі кількох об'єднаних методів формування зображень.

Засновані на формуванні зображень ознаки використовуються для визначення різних типів ушкодження. Наприклад, методи формування зображень чітко не виявляють зараження та ушкодження. Однак система 10 визначає відповідні ознаки формування зображення, які при об'єднанні надійно визначають ці типи ушкоджень на основі навчальних вибірок, які складаються з відповідних категорій ушкоджень. У результаті нормальне насіння відрізняють від ненормальних категорій насіння, пов'язаних з ушкодженнями (зокрема поламане насіння і тріщини), зараженням і знебарвленням насіння, за допомогою заснованих на формуванні зображень ознак, пов'язаних 3 кольором, зміною кольору, формою, номінальним розміром/об'ємом та текстурою поверхні.

Згідно з фіг. 9-11, система сортування насіння відповідно до іншого варіанту реалізації винаходу позначена загалом позицією 110. Система 110 відповідно до другого варіанту реалізації винаходу аналогічна системі 110 відповідно до першого варіанту реалізації винаходу, за винятком того, що описано нижче. Відповідно, аналогічні компоненти позначені відповідними посилальними позиціями з доданням 100. Так само як система 10 сортування насіння за першим варіантом реалізації винаходу, система 110 виконана з можливістю прийому, аналізу та сортування множини насіння по обраних категоріях для подальшої обробки, оцінки або аналізу.

Система 110 містить установку 112 для завантаження і переміщення, виконану з можливістю прийому та переміщення насіння через систему, блок 114 отримання зображень і аналізу для збору відеоданих насіння під час його переміщення через систему вузлом завантаження і передачі, і сортувальну установку 116, виконану з можливістю сортування насіння за обраними категоріями на основі відеоданих насіння, зібраних блоком отримання зображень і аналізу.

Установка 112 для завантаження і переміщення містить бункер (у широкому розумінні, установку для завантаження насіння) 120, що містить вхідний отвір 122 для прийому насіння в бункер і вихідний отвір 124 для випуску насіння з бункера, вібраційний пристрій 125 подачі у вихідному отворі для розділення насіння під час його випуску з вихідного отвору і конвеєр 126 (в

Зо широкому розумінні, установку для переміщення насіння) на виході з вібраційного пристрою подачі. Вібраційний пристрій 125 подачі містить вібраційний живильник 127 і вібраційний канал 129, зв'язаний з вібраційним живильником. У вібраційному живильнику 127 використовується вібраційна енергія для транспортування насіння по вібраційному каналу 129 і розподілу насіння по всій площі конвеєра 126. Швидкість вібраційного пристрою подачі може регулюватися контролером.

Швидкість пристрою подачі може регулюватися системою управління шляхом зміни частоти вібрації вібраційного живильника 127. Насіння випадає з кінця вібраційного каналу 129 на рухомий конвеєр 126. Потім насіння притискається до конвеєра 126 валиком 152 зі спресованої піни, який контактує з конвеєром, а отже, за швидкістю відповідає руху конвеєра. Під час короткочасного контакту між насінням і валиком 152 зі спресованої піни переміщення насіння прискорюється для узгодження зі швидкістю конвеєра 126. Цей механізм зводить до мінімуму взаємне переміщення насіння і конвеєра 126, і після проходження валика 152 зі спресованої піни насіння розміщається на конвеєрі у фіксованому положенні.

Хоча показано вібраційний пристрій 125 подачі, передбачається, що можуть використовуватися інші способи розділення насіння. В одному варіанті реалізації винаходу можуть використовувати розділювальний барабан (не показаний). Крім того, на вихідному отворі вібраційного пристрою 125 подачі розташований кодовий датчик 133 положення. Кодовий датчик 133 положення відстежує рух конвеєра 126, щоб полегшити відстеження переміщення насіння на конвеєрі за допомогою блоку 114 отримання зображень.

Після детального опису винаходу буде очевидно, що можливі його модифікації і варіанти без відхилення від обсягу винаходу, визначеного в доданій формулі винаходу.

У разі введення елементів цього винаходу або його переважного(их) варіанту(ів) реалізації винаходу терміни, вжиті в однині, а також зі словом "вказаний" призначені для позначення того, що є один або більше елементів. Терміни "який містить", "який включає" і "який має" мають охоплюючий характер і означають, що можуть бути додаткові елементи окрім перелічених елементів.

Зважаючи на вищесказане, буде зрозуміло, що досягнуто кілька цілей винаходу й отримано інші корисні результати. Оскільки у вищенаведені конструкції і способи можуть бути внесені різні зміни без відхилення від обсягу винаходу, передбачається, що всі матеріали, наведені у вищевказаному описі та показані в супровідних графічних матеріалах, слід вважати ілюстративними матеріалами, що не мають обмежувального характеру.

Claims (12)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Система сортування насіння, що містить: установку для переміщення насіння, виконану з можливістю переміщення насіння через систему, причому установка для переміщення насіння містить конвеєр, який містить стрічку, сконфігуровану для переміщення насіння в горизонтальному напрямку зі швидкістю щонайменше 101,6 см/с (40 дюймів/с), і при цьому стрічка є прозорою або напівпрозорою; блок завантаження, який містить установку для завантаження і прискорювач, розташований на вихідному отворі з установки для завантаження, причому установка для завантаження виконана з можливістю подання насіння на стрічку конвеєра, а прискорювач виконаний з можливістю притискання насіння до стрічки конвеєра, щоб у такий спосіб узгодити швидкість насіння зі швидкістю стрічки конвеєра під час його виходу через вихідний отвір установки для завантаження і доставки до установки для переміщення насіння; блок отримання зображень, який містить першу камеру, встановлену над установкою для переміщення насіння і виконану з можливістю отримання зображень насіння під час його переміщення через систему, і другу камеру, встановлену під установкою для переміщення насіння і виконану з можливістю отримання зображень насіння під час його переміщення через систему; сортувальну установку, виконану з можливістю сортування насіння зі стрічки конвеєра в окремі бункери залежно від отриманих зображень насіння; і контролер, здатний визначати щонайменше один із параметрів округлості, цільності, розміру і гладкості насіння на основі отриманих зображень.

2. Система сортування насіння за п. 1, де контролер виконаний з можливістю визначення розмірів довжини і ширини та об'єму насіння на основі отриманих зображень та управління сортувальною установкою для сортування насіння залежно від визначених розмірів довжини і ширини, а також визначених даних щодо округлості, цільності і/або гладкості насіння. Зо

3. Система сортування насіння за п. 1, де кожна камера має фокусну вісь, яка проходить у вертикальному напрямку.

4. Система сортування насіння за п. 1, де перша і друга камери є камерами, які дають двовимірне зображення.

5. Система сортування насіння за п. 1, де блок отримання зображень додатково містить третю камеру, встановлену над установкою для переміщення насіння і виконану з можливістю отримання зображень насіння під час переміщення насіння через систему, і четверту камеру, встановлену під установкою для переміщення насіння і виконану з можливістю отримання зображень насіння під час переміщення насіння через систему.

6. Система сортування насіння за п. 1, яка додатково містить контролер, при цьому сортувальна установка містить щонайменше одну групу клапанів і множину сортувальних бункерів, причому група клапанів може управлятися контролером для сортування насіння в сортувальні бункери під час виходу насіння з установки для переміщення насіння, і при цьому група клапанів установлена над першим сортувальним бункером і спрямована вниз у вертикальній орієнтації, причому установка для переміщення насіння виконана з можливістю спрямування насіння в другий сортувальний бункер, причому перша група клапанів призначена для спрямування насіння в сторону від другого сортувального бункера в перший сортувальний бункер.

7. Система сортування насіння за п. 1, де прискорювач містить валик, який контактує зі стрічкою конвеєра для узгодження швидкості обертання валика зі швидкістю стрічки конвеєра, причому валик виконаний з можливістю притискання насіння до стрічки конвеєра і прискорення руху насіння під час його подання на стрічку конвеєра.

8. Спосіб сортування насіння, який включає: подання насіння із блока завантаження системи сортування насіння на конвеєр установки для переміщення насіння; прискорення насіння за допомогою прискорювача блока завантаження під час виходу насіння через вихідний отвір установки для завантаження і доставки на конвеєр шляхом притискання насіння до конвеєра, щоб у такий спосіб узгодити швидкість насіння, яке подається, зі швидкістю конвеєра; переміщення насіння через систему сортування насіння за допомогою установки для переміщення насіння;

отримання зображень насіння за допомогою першої камери, встановленої над установкою для переміщення насіння, під час переміщення насіння через систему за допомогою установки для переміщення насіння; отримання зображень насіння за допомогою другої камери, встановленої під установкою для переміщення насіння, під час переміщення насіння через систему за допомогою установки для переміщення насіння; аналіз зображень для визначення характеристики кожної насінини; і сортування насіння за допомогою сортувальної установки залежно від визначених характеристик насіння.

9. Спосіб за п. 8, де аналіз зображень включає визначення за допомогою контролера розмірів довжини, ширини і товщини, а також даних щодо округлості, цільності та гладкості насіння на основі отриманих зображень.

10. Спосіб за п. 9, який додатково включає розподіл за категоріями всього насіння за допомогою контролера на придатне або ушкоджене насіння на основі визначеної характеристики насіння.

11. Спосіб за п. 8, де вказане переміщення насіння через систему сортування насіння включає переміщення насіння через конвеєр в горизонтальному напрямку і роботу конвеєра зі швидкістю щонайменше 101,6 см/с (40 дюймів/с).

12. Спосіб за п. 8, де вказане сортування насіння включає роботу щонайменше однієї групи клапанів для сортування насіння щонайменше в два окремі сортувальні бункери: перший сортувальний бункер, призначений для придатного насіння, і другий сортувальний бункер, призначений для ушкодженого насіння. 10 С 18 тк ї 00 КОНТРОЛЕР ра і з Ж М 7 ке пет вини А ЕРИ | ! Ж Її! ї Ї й дк. суч ей г УСТАНОВКАДЛЯ БЛОКОМ МАННЯ СОРТУВАЛЬНА ЗАВАНТАЖЕННЯ І ПЕРЕМІЩЕННЯ | А УСТАНОВКА ! | ІТ АНАЛІЗУ - ; х 14 16 12

Фіг. 1

Як хн в - о х уЗ . ке кофнннін і й медик Її І спос х ен ї т Вт Е Ка Р: : до ЇЇ 5 З Її т Од ї У ШК, Ще ТА, 5 Ш й пий ї з 1: х С ЯЗОК кю 1 Зо Зх х ПИ фе ят й шк 45 НЕ Х ОЕ опфе ДЕууифв нн Ні мини Я яні щ Не Сл жо КО зве перу в НН КИ " зе Ц про ВОНО п о окон БО ж їх ї Ії й НК ОК У ек х хх і: ЕН й: у М Х ОКИІЖ З оон ен У я і: ОВ ОБ 0 зайу ВІК: ші и «і : НН о вх За Ед мов шани М: : п І ВЕ У ре р 5 їж Я сей Е ШЕ 1 Возяй 1БОЖ О МО, ск ВЖК о Бу Ж 5 х ЗУ НН Мої п со ТК о и ВЕ про Но ЕЕ. Ж : що ХЕ - Аякс я М; у 00 бе, НЕ й МКУ ее ДОКИ З Те М док аж Кк з ща я - пе ОТ ї ї Мі М о " ух КУН Е й ТО ях «ов Оп тя ЕЕ Я нн ТІ сю Км Ан ВЖК а о У п МО КИ ПАК ек КЕ ни ПОКИ вино ев нн Не десни М М 1 Кп о ВОК о КК . ЗМ дна ок ПЕК ОВ Я ПЕ уд ем Му - Ки ОКО ДК ще я сет жі Ей шин п ут с . г ек СЕ Я НМ в к ІК; о ке Же в ОК Мов З З з ЩЕ щ о: їх у ся В. пу М ах ни с рик : МЕ Я х : з у в я о о ШЕ ким прин ї с | ші -х ов в Сх ЩЕ в Шо ще Ж т М 3 З шо Ж вою ОК ко оон с ЗЕ ї ЗЕ Пе Бе нн тор Енея ЕЕ : ІК : ОБ ока дет с, песни і КИ, ї М БІ БО фен НВ В М З роеодвннн Я фе ЩЕ Тек, 3 х ЩЕ Мого ДЛ, се 7 як Ж: М хм ї ї З 1 М Х т :

З. Нреан я нау що БУ х ша ді не Я Ки ї. 7 | х. : я То 5 Я х ООН о ОВ, и ск 7 26 ВИ ВОК ож МО СОН А КК оон Ва ї ЕК ВО ОК мн ПУ Кн КО сеоКе Ж: . КЗ г 7 ОА ХЕ Р р о КО КЕ ока ях и З ями: М ж» ХОМ ЗЕМ пе кокс . ї ОК: ООЗ яКУх КК ї ВК ун ККУ оо ж На Пі 7 ЗИ ОА УК ТТМк Зх оон АН УК СО С ше ЖЖ ї г 1 я о УК Я Оле -ї кт ад ОБО От 2 ХК КУКА УЖЕ ОО МУ З із ти я руно й; ж Ї ІДЕ КО йо -5 З Ех з «а 425

Фіг. 2 г я Її с Ж ку : мая /х БЕ х ГИ гу с ї і Х ЯК 5 ге ; Я х й с жк вд п в і юю 3 х й ї ую стелю у с ї х й і онянннцф чних хек ііі і х Н 7 5 т М 7 ї ра нн іні маі нт іван нові нн нс Юна пня вна са. Ж в о досл Н х ї НЕ Ж с НЕ т т є ик Ж обнова ква ДУЕК ЕНН: ЕН ІВ я ПО за Ї вестВ Е 3 Я Е 1Е ї іх що 3 З ; х4 х ї І ве т ЕК г » ух, В г Ї"«єа ї Я Ж . І? у їв а тай з я ВАК я: з- ЕЕ Як зв х ж БР и Руеекй 0 її» й ЕМО ОБОВ « Ж, и ії яння і, | ЖЕ НН ої ті Вони іні з аннн Ззаннннняя МИ щі Зх тай: х х о Ех « Є ї ри ще ; Те Є Знання нання на ЕК я екю 15 В Її тен М дян Я ох ОЗ Ева нене рос ДК КТК нова вв г ранні її Зленко Е 5. ХЕ Я з Ж з. ди я чи КВ Є Же скжи й -Кх Ії ; ще Е- Кі ін нин о нина нини не ці їх о. В ат р 1 ї Ж НН сонне нин мен с х А длнееной НО Яку й : Сен ті 0 В ШЕ: зж МС КУТУ сучку ; хо З с Ї ї ї Кк Ме цк Її КЕ Б . ве, ща Ж ; Я І ново ОС тив ту Кот а в З В 35 Фе ОО З ї ЕК Ж КО У х . . є ЩЕ Мох ок коні с і: і і х ов нен, шу ВЕН я У ч ЕК Ж й т о а по, Ще дО т х С: Ж Є ТЕ: 3 КК х - 1 МО рт 2 и Я КЕ ЖЖ Ка вк ж «в: 7. НННИ ой Жоиия і «Кох М о КО В дек " 35: - К ми ще Е Фе, от Й х ус ов в ко хі і і не М ж З 33 нин: З і Ко ин М я в КИ нн не як 5 ди ока Я , МАЕ ДЖ і ОК йони се сей ЗД 7 соя і за З Адкооюонюноооюнн Й ко В З се дк ї 4 З Я Я ун нев хви юю ей а 8 т К я В кож ах їх ше а і че я 23 Шк

Фіг. З