CC BY
3
№1(17). с. 29-40.
УДК 535.2: 635.078
Лебедев Д.В., к. техн. н.
доцент кафедра «Физики» Хеж Ш.Н.
студент магистратуры 2 курса факультет «Энергетики» Горская Е. С. студент магистратуры 1 курса факультет «Энергетики» ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет
имени И.Т. Трубилина» Россия, г. Краснодар ПРИНЦИП РАБОТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ ЛИНИИ
СОРТИРОВКИ СУХОФРУКТОВ Статья посвящена описанию принципа работы технологической линии сортировки сухофруктов с использованием оптико-электронной аппаратуры. В статье описывается принцип работы используемого оборудования. Рассматривается поэтапный алгоритм работы линии, а также описаны режимы её работы. Представлены иллюстрации: алгоритм работы технологической линии, управляемой микроконтроллером; блок управления цепями микроконтроллера.
Ключевые слова: сортировка, технологическая линия, алгоритм, оборудование, сухофрукты, оптико-электронный.
Lebedev D. V., PhD in Technological Sciences, associate professor
associate professor of "Physics " FSBEI HE " Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin"
Russia, Krasnodar Khezh Sh.N. masters student 2 course, faculty of "Power engineering" FSBEI HE " Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin"
Russia, Krasnodar Gorskaya E.S. masters student 1 course, faculty of "Power engineering" FSBEI HE " Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin"
Russia, Krasnodar THE PRINCIPLE OF OPTICAL-ELECTRONIC SORTING OF LINES FROM DRIED FRUITS The article is devoted to the description of the principle of operation of the
technological line for sorting dried fruits using optical-electronic equipment. The article describes the principle of operation of the equipment used. Considered incremental algorithm of the line, and describes the modes of its work. The following illustrations are presented: algorithm of operation of a microcontroller-controlled technological line; microcontroller circuit control unit.
Keywords: sorting, technological line, algorithm, equipment, dried fruits, optical-electronic.
Технологическая линия по сортировке сухофруктов состоит из бункеров с принудительной подачей сухофруктов в вибрирующий резервуар, из которого сухие плоды падают на подающий конвейер. Принцип работы подающего конвейера основан на явлении поляризации в электрическом поле. Он содержит ячейки, в которых установлены электроды. Чтобы изолировать электроды и создать белый фон, который обеспечивает наиболее контрастные контуры сухофруктов для видеокамеры, конвейерная лента покрыта тонкой белой изоляционной пленкой. Напряжение, прикладываемое к электродам, должно составлять 1,2 кВ. При этом напряжении обеспечивается захват.
Работа технологической линии происходит последовательно. При перемещении по транспортеру из рабочей емкости к электродам фиксируются сухофрукты.
В следующем разделе датчик ФД1 контролирует присутствие сухофруктов. После этого сушеные фрукты контролируются датчиком ФД2 в сканируемой области проекции изображения с помощью видеокамеры. Освещение (50 лк) рабочей области видеокамеры осуществляется с трех сторон изображения. Объектив видеокамеры устанавливается над объектом на высоте 5 см. Выход видеокамеры подключен к USB порту, через который изображение входит в блок распознавания компьютера. Тип процессора Intel Core i7-6700K 4000 МГц, 32 ГБ памяти, жесткий диск емкостью 4000 ГБ, в котором распознавание изображения происходит в соответствии с разработанным алгоритмом работы. Блок распознавания обменивается с микроконтроллером SH 7709. Микроконтроллер принимает сигнал от внешних линейных датчиков и элементов управления, и управляет всеми узлами технологической линии с заданным алгоритмом работы.
Процесс управления технологической линией осуществляется с использованием сенсорной системы. Когда линия включена, загорается рабочая область сканирования. Блок управления двигателем запускается с низкой скоростью (0,2 юном). Двигатель вращает транспортер до тех пор, пока ФД3 установится в положение 360(0). Таким образом, все четыре канала, управляющие процессом распознавания, устанавливаются в исходное положение. После выполнения позиционирования фотодатчиков включается номинальная скорость привода. Одновременно подается напряжение на систему электродов подающего транспортера, система выходит в рабочее состояние. Зафиксированные сухофрукты на
поверхности транспортера проходят контроль датчика ФД1 на наличие на транспортере сухофрукта, одновременно ФД4 подсчитывает число электродов с помощью преломления луча на боковой стороне транспортера. Следующий ФД2 фиксирует сухофрукты на транспортере. Затем сканируется видеокамерой, изображение отправляется в блок распознавания, который обрабатывает по заданному алгоритму работы. В зависимости от принятия решений, система сортирует 1-ю категорию из 2-го исполнительного механизма. Импульсы от датчиков поступают поочередно и регистрируются в микроконтроллере. Когда сухофрукты подают фотодатчики ФД1, ФД2 перестают подавать сигнал на микроконтроллер, а ФД4 подает сигнал о количестве электродов и после 10 пройденных электродов система выключается. На рис. 1 показан алгоритм работы технологической линии, управляемой микроконтроллером, а на рис. 2 показан блок управления цепями микроконтроллера. Для позиционирования положения конвейера находится система фотодатчиков. Электропитание фотодатчиков осуществляется от блоков питания 12 В. Сигналы, генерируемые фотосенсорами ФД1, ФД2, ФД3, ФД4, в качестве поворотного конвейера вращаются, поступают на соответствующие входы микроконтроллера.
Вращение подающего конвейера осуществляется с помощью мотор -редуктора в том же корпусе с двигателем постоянного тока 40 Вт и червячным редуктором. Прикладывая напряжение к группе щетки «а» и «б», скорость электродвигателя контролируется в двух диапазонах. Когда к группе щетки «а» прикладывается напряжение 12 В, двигатель вращается с номинальной скоростью, а выходной вал редуктора вращается со скоростью 1 об/мин.
Как только подающий конвейер достигает отметки нулевого позиционирования, запускается выходной сигнал микроконтроллера для активации низкой скорости и дается сигнал переключения для номинальной скорости подачи питания подающего конвейера.
Для управления сортировкой сушеных фруктов в оптико-электронной линейной системе предусмотрен электромагнитный привод на основе электромагнитного реле К2.
Как только высушенный плод находится в зоне осмотра, генерируется сигнал сортировки. Сигнал сортировочного импульса, подаваемый с выходного адреса микроконтроллера, открывает электронный ключ. Реле К2 срабатывает и с его механической частью выпадает сухофрукты, расположенные в зоне сортировки.
Цепи питания блока управления, такие как освещение рабочей зоны, систем фотодатчиков и других цепей, снабжаются напряжением 12 В.
Через контакт автоматического выключателя FA2 напряжение сети подается на понижающий трансформатор Т1. Низкое переменное напряжение выпрямляется диодным мостом и подается через
предохранитель FU1 в схему питания перечисленных блоков электрических
схем. Конденсатор C4 используется для сглаживания пульсации выпрямленного напряжения. Источник питания питает элементы электрической цепи с напряжением 12 В при токе нагрузки до 10 А.
Рисунок 1 - Алгоритм работы технологической линии, управляемой микроконтроллером.
Рисунок 2 - Блок управления цепями микроконтроллера.
Использованные источники:
1. Способ сортировки семян / С.В. Бурлин, Д.В. Лебедев, В.А. Лобунец. Патент на изобретение RUS 2245198, 03.09.2003.
2. Лебедев Д. В. Параметры процесса распознавания семян люцерны в семенном материале высокоточным оптико-электронным способом: дис. канд. тех. наук: 05.20.02: защищена 22.06.05: утв. 15.07.05 / Лебедев
Дмитрий Васильевич; - Краснодар, 2005. - 149 с.
3. Оптико-электронный экспресс-анализ засоренности семян люцерны трудноотделимыми сорняками / И.А. Рутковский, Б.К. Цыганков, В.Д. Бурлин, Д.В. Лебедев. Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2003. № 11. с. 8-9.
4. Способ сортировки семян / Б.К. Цыганков, С.В. Бурлин, Д.В. Лебедев, О.В. Новокрещенов. Патент на изобретение RUS 2199404, 11.06.2002.
5. Принцип работы оптико-электронного устройства для исследования состояния огурцов в закрытом грунте / Д.В. Лебедев, М.А. Аббасов, Е.С. Горская. Форум молодых ученых. 2017. №12(16). с. 1118-1121.
6. Применение систем оптико-электронного зрения в сельском хозяйстве / Д.С. Абрамцов, Д.В. Лебедев, Р.Б. Гольдман. Форум молодых ученых. 2017. №1(17). с. 29-40.
УДК 535.2: 635.64
Лебедев Д.В., к. техн. н.
доцент кафедра «Физики» Бершицкая Г. Ф. старший преподаватель кафедра «Физики» Клементьев А.К. студент магистратуры 2 курса факультет «Энергетики» Горская Е. С. студент магистратуры 1 курса факультет «Энергетики» ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет
имени И.Т. Трубилина» Россия, г. Краснодар ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЛЬТЕРНАРИОЗА НА ЛИСТЬЯХ ТОМАТА
ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫМ СПОСОБОМ В статье описывается способ определения болезни томата при помощи оптико-электронного оборудования. Рассматриваются проблемы выращивания томатов в закрытом грунте и улучшение реагирования на проблемы, благодаря беспрерывному контролю теплицы с помощью оптико-электронного устройства. Описан принцип работы системы, а также представлен алгоритм её работы. Обоснован выбор способа определения альтернариоза при помощи данного метода.
Ключевые слова: исследование, болезнь, устройство, контроль, теплица, томат, оптико-электронный.
