Файл: Диденко Н.Ф. Машины для уборки овощей.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 147

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

каждой грани которого установлена система линз с интерфе­ ренционным фильтром и фотоприемником. В корпус вмонти­ рованы три осветителя с фокусирующими линзами.

Когда плод при падении проходит в камере освещения через место пересечения световых потоков трех источников, то от него отражаются лучи и попадают на собирающую линзу, проходят

Рис. 149. Схема фотоанализатора:

плод; 2 — осветители; 3 — камера освещения; 4 — лин­ зы; 5 — конденсаторы; 6 — фотоприемники; 7 — интерфе­

ренционные фильтры

конденсор, интерференционный светофильтр и, наконец, фокуси­ руются на светочувствительной поверхности фотоприемников. Интерференционные светофильтры пропускают излучения спек­ тра с длинами волн Хх = 570 нм и Х2 = 680 нм и шириной спек­ тра 10—14 нм, при которых коэффициенты отражаемости имеют наибольшее отклонение в зависимости от степени спелости пло­

дов (см. рис. 5).

Под действием этого отраженного излучения через фотопри­ емники протекает фототок. Как видно из рис. 5, отражаемость плодов разной степени спелости различна на участках спектра

ki = 550 Ч- 570 нм и À-2 = 680 нм, в зависимости от этого различ­ ны освещенность фотоэлемента и фототок.

Фототок, проходящий через фотодиод под действием посту­ пающего на него светового потока [1],

 

h

(142)

 

l(b= \j S(k)F(k)p(k)x(k)dk,

 

*^а

 

где

5 (Ä.)— спектральная чувствительность фотоэлемента;

 

F (к) — интенсивность освещения плода;

 

 

р(Х) — отражаемость плода;

 

ка

T (À) •— коэффициент пропускной способности светофильтра;

ѵі къ — границы выбранных участков спектра

(интерферен­

 

ционные светофильтры дают кь — ка =

10—14 нм).

Опытами установлено, что даже при наличии интерференци­ онных светофильтров значение выходного электрического сиг­ нала зависит от размера, формы, блеска плодов и стабильности освещения.

Для устранения отрицательного влияния этих факторов применен дифференциальный метод замера фототоков, по кото­ рому выходной величиной является разность фототоков от отра­ женного светового потока плодов в двух выбранных участках спектра.

Если принять спектральную чувствительность фотоприемни­ ков S(k) одинаковой на обоих участках спектра, то

= І2—Л = ^(^Н^и —

где

р'■>1; 2

F;_1.0= 1р(^)р(А,)т(А,)о?Я— интенсивность монохроматического из-

Іаі; 2

с длинами волн кі = 570 нм и кг =

лучения соответственно

= 680 нм, поступающего

на фотоприемник.

Практически S(k) не

всегда одинакова на необходимых

участках спектра.

В данном случае значение выходного тока почти не зависит от размера, формы и блеска плодов, стабильности освещения, напряжения питания фотореле и наличия посторонней под­ светки.

Как видно из выражения (142), интенсивность отраженных от плода лучей прямо пропорциональна коэффициенту отра­ жаемости плодов р(Х).

Рассмотрим случай прохождения через фотоанализатор пло­ дов разной степени спелости. При прохождении красного или розового плода, отраженные от него излучения поступают на два соседних фотоприемника Ф\ и Фг одинаковой чувствительности.

Перед фотоприемником Ф\ стоит интерференционный свето­ фильтр, пропускающий лучи длиной волны Хі = 570 нм, а перед

фотоприемником

Ф2 стоит

светофильтр,

пропускающий

лучи

с 12 = 680 нм. В каждом

случае

ширина полосы пропускаемых

волн 10—14 нм.

 

 

 

(см. рис. 5), p(Ài) <

р(Х.2)

 

Как видно из спектрограммы

 

и, следовательно, F,'

< F,' .

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда результирующий ток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ip.Kp = S(K )[F i- F lJ

>

0.

 

 

 

 

При прохождении молочного или зеленого плода F^

>

F^

и, значит,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I р.зел = 5 (A,)[ F — F^,] <

0.

 

 

 

 

Бурые плоды имеют р(Аі) »

р(А2),

поэтому /р.бур ~ 0.

 

 

Этим способом можно разделить плоды на три фракции.

 

мт

 

 

 

 

Таких фотоприемников три пары,

х \ч^ч\\\<

X

что

позволяет

проанализировать

50

цвет плода с трех сторон

и,

кроме

ч \.\Ч\Ѵ

W

К,Р

того,

усиливает

выходной

сигнал

25

 

 

 

примерно в 3 раза, суммируя выход­

 

 

 

£

ные токи фотоприемников

с одина­

іО

щ ŸÂ щ у /

ковыми светофильтрами.

изменение

I

 

 

ч\ѵ Л+

На рис. 150 показано

N!\ \\

 

фототоков ів зависимости от цвета и

^-25

 

 

Л\

размеров

плодов

при Яі = 570

и

-,50

 

 

 

м

А,г =

680 нм.

 

 

 

 

 

 

05 50 55 мм

фотоприемников

ре­

JO

35 00

В качестве

 

Диаметр плодоб

 

комендуется использовать фототрио­

Рис. 150. Изменение

фототоков

ды ФТГ-3 или кремниевые фотодио­

ды ФТ-1К [1].

 

 

 

 

 

в зависимости от цвета и раз­

 

 

 

 

 

меров плодов при А-i = 570

Суммарные фототоки от каждой

 

и Яг = 680 нм:

 

из двух групп

фотоприемников уси­

К, Р — красные и розовые; Б —

ливаются транзисторами іи поступа­

бурые; 3, М —

зеленые и

молоч­

 

ные

плоды

 

 

ют навстречу друг другу в поляризо­

ванное реле (например, РПС-5), где при достаточном значении преобладающий ток включает его в ту

или другую стороны, или вообще не включает,

если токи

равны.

 

Реле, в свою очередь, включает исполнительный

механизм.

Поляризованное реле имеет порог срабатывания и обладает определенной инерционностью, поэтому в фотоанализаторе необходимо создавать достаточную интенсивность отраженного

излучения и обеспечивать необходимое время

освещения

фотоприемников.

 

Рассмотрим характер изменения освещенности фотоприем­

ников

и в соответствии с этим изменения силы

фототоков

(рис.

151).

 

Наибольшая освещенность фотоприемника наблюдается в момент прохождения плода через точку М2. В целом же све­

товой

импульс

имеет

трапецеидальную зависимость

по вре­

мени.

 

 

 

 

 

 

 

Для достижения

максимального фотоэффекта направление

наибольшей

интенсивности излучения F (К) должно

совпадать

с оптической

осью линзы.

 

Трапецеидальность

изме­

 

нения

величины

F(X)

не­

 

сколько снижает требова­

 

ния и точности установки

 

осветителя.

время

свето­

 

Если

за

 

вого импульса

Гимп при­

 

нять время освещения Дсв

 

и затемнения

(паузы)

Д

 

фотоприемника, то можно

 

выделить

четыре участка

 

светового

импульса.

 

 

 

Участку /

соответству­

 

ет время

увеличения

ин­

 

тенсивности F(X) от нуля

 

до F-max за период 0

^ ^

 

-Д Д.

 

 

 

 

 

 

 

При этом

 

 

 

 

 

t

m = F „

Участок II — это пе­ риод перемещения полно­ стью освещенного плода

Д ^ і ^ Дев — Д. Интенсишость освещения фотоприемников не изменя­ ется.

Участок III — это пе­ риод выхода плода из по­

тока

лучей

осветителя

Дев

Д -Д t

5Д ДевПри

ЭТОМ

Д -t

Fß) =F„

 

Рис. 151. Схема пересечения плода потоками лучей в разные моменты прохождения его через камеру освещения и соответствующая сила фототока

Наконец, участок IV — это период затемнения фотоприемни-

КОВ Дев

t

Дімп-

(где Д3 = 3 -10—3 с —

Время

паузы Д = 1,5 = 4,5 -10—3 с

время возврата

поляризованных реле

в исходные положения).

Фототок возникает при освещенности фотоприемника поряд­ ка 0,4—0,5 лк, поэтому он запаздывает относительно начала освещения. Для надежной работы реле необходимо, чтобы

Асв tcp>

где /Ср = 5-10~3 с — время срабатывания реле РПС-5. Расчеты показывают, что минимальное время засветки t ога'

должно быть в 5 раз больше tcp, a t'n /tB3 = 4. При этом фотореле

может надежно работать с частотой 10 Гц, т. е. фотоанализатор может пропускать независимо от размера 10 плодов в секунду, разделяя их на три фракции.

Разделение на две фракции более простое, для осуществле­ ния его требуется только один фильтр. Такое устройство имеется на томатоуборочной машине Пенсильванского университета (США). Плоды томатов, проходя по винтовым валикам 4 освещаются источником света 3 (рис. 152). Отраженные лучи падают на фотосопротивления 2, расположенные с двух сторон. При прохождении под осветителем зеленого плода на реле подается сигнал, затворка открывается и плод падает на землю.

Рис. 152. Фотоанализатор и исполнительный механизм сортирующего устройства томатоуборочной машины Пенсильванского универси­ тета:

1 — плод; 2 — приемники от­ раженных лучей (фотосопро­ тивления); 3 — источник осве­

щения;

4 — винтовые валики;

 

5 —

полупроводниковый уси­

 

литель фототоков; 6 — затвор­

 

ки; 7 — электромагнит

 

Для разделения плодов на четыре — пять фракций,

как это

сделано на машине фирмы ESM, необходим анализатор выход­

ных сигналов, а для исполнительного

органа «память»,

чтобы

выбрасывать плоды над соответствующей транспортерной лентой.

Известно фотоэлектронное устройство АСЦ-1, разделяющее томаты на три фракции, разработанное в Болгарии. Его произво­ дительность 10 томатов в секунду.

РАБОЧИЕ ОРГАНЫ МАШИН ДЛЯ УБОРКИ ОГУРЦОВ

Основными рабочими органами машин для уборки огурцов являются подборщик и плодоотделитель.

Подборщики машин для разовой уборки огурцов (рис. 153, а и б, см. также рис. 57 и 58) имеют подрезающий аппарат в виде пассивных ножей или сегментных полотен, колеблющихся

238

Смотрите также файлы