CC BY
52
УДК 664.9.022/62-503.55
СПОСОБ И АЛГОРИТМ ОРИЕНТИРОВАНИЯ РЫБЫ НА ОСНОВЕ МЕХАТРОНИКИ
О. В. Агеев, А. Е. Ерыванов, И. А. Медянский, Н. В. Самойлова
METHOD AND ALGORITHM FOR ORIENTATION OF FISH BASED ON MECHATRONICS
O. V. Ageev, A. E. Eryvanov, I. A. Medjansky, N. V. Samojlova
Показана актуальность применения фотометрического способа для определения ориентации рыбы головой в одну сторону на конвейере. Предложен способ ориентирования рыбы головой в одну сторону с использованием бесконтактного метода измерения, разработана структура мехатронного устройства для ориентирования рыбы головой в одном направлении. Приведены математические модели для расчета необходимой мощности лазерного излучения при облучении рыбы, имеющей диффузно рассеивающую поверхность. Описан оптико-электронный измерительный прибор на основе лазерной локации. Приведена структура мехатронного устройства, описан принцип его работы. Разработан алгоритм для ориентирования рыбы головой в одну сторону. Проведены экспериментальные исследования устройства для ее ориентирования. Измерены уровни лазерного излучения, отраженного от приголовной и хвостовой частей тушек. Изложены результаты экспериментов по измерению отраженного лазерного излучения на сардине атлантической, сардинелле, сельди и скумбрии. В результате работы программного обеспечения вычислительного блока уверенно определяется положение головы рыбы на конвейере. Ширина конвейера составляет 400, длина 1000 мм, скорость конвейера 0.3 м/с, производительность 50 рыб/мин. Стоимость измерительного прибора не превышает 40000 руб. Устройство может применяться в различных технологических линиях пищевых и рыбоконсервных производств. Построение устройства для ориентирования рыбы на основе мехатроники существенно расширяет универсальность оборудования по видам и размерам сырья, увеличивает гибкость рыбообрабатывающего производства в целом. В результате разработки, отладки и испытаний мехатронного устройства для ориентирования рыбы создан задел научных, инженерных, технологических путей и решений для повышения эффективности рыбоперерабатывающих машин. Повышается гибкость и конкурентоспособность производства, сокращается количество персонала.
ориентирование рыбы, мехатроника, морфометрия, алгоритм, микроЭВМ, обработка сигнала, математическая модель, спекл-структура, лазерный локатор
The article shows applicability of a photometric for finding one way orientation of fish heads upon a conveyor. The article presents a method for one way orientation of fish heads using non-contact measuring method as well as structure of a mechatronic
device for one way orientation of fish heads. Mathematic models are offered for calculation of the necessary power of laser radiation during exposure of fish that has a diffusing face. Optoelectronic measuring device is described based on laser location. The structure of the mechatronic device is offered. Its operation is described. Algorithm is developed for one way orientation of fish heads. Experimental tests of the device for one way orientation of fish have been conducted. Levels of laser radiation reflected from head and tail parts of fish have been measured. Experimental results of the measurements of reflected laser radiation on sardine, sardinella, herring and mackerel are presented. Position of fish head is easily determined on a conveyor by means of computer software. Conveyor width is 400 mm. Conveyor length is 1000 mm. Conveyor speed is 0,3 m/s. Conveyor capacity is 50 f/s. Cost of the measuring device does not exceed 40000 rubles. This device can be used for different process lines of food and fish canning productions. The device for fish orientation based on mechatronics significantly expands versatility of the equipment and increases flexibility of fish processing production at large. As a result of development, tuning and testing of the mechatronic device for fish orientation, a groundwork has been laid for research, engineering, technological ways and solutions in order to increase efficiency of fish processing machines. Production flexibility and competitiveness increase while staff number reduces.
orientation of fish, mechatronics, morphometry, algorithm, microcomputer, signal processing, mathematical model, speckle, laser locator
ВВЕДЕНИЕ
Работа рыборазделочного оборудования предполагает предварительное ориентирование рыбы по определенному признаку, а также правильную укладку тушек на операционный конвейер. В общем случае, загрузочный агрегат выполняет следующие технологические операции: поштучное разделение тушек, ориентирование рыбы головой в одном направлении, своевременная поштучная подача ориентированных тушек на операционный конвейер рыборазделочной машины. Перечисленные действия выполняются соответствующими устройствами, чаще всего входящими в состав загрузочного агрегата [1].
В настоящее время повышение производительности рыбообрабатывающих производств сдерживается отсутствием надежных устройств для ориентирования сырья (ориентаторов) перед загрузкой в рыборазделочные машины. В связи с этим не удается осуществить полную механизацию обработки рыбы и, как следствие, невозможно отказаться от утомительного ручного труда на рыбоперерабатывающих производствах.
Основным фактором, определяющим надежность и стабильность работы рыборазделочной машины, является операция предварительного ориентирования рыбы головой в одном направлении. От правильности выполнения указанной операции зависит общая производительность рыбообрабатывающей линии и качество разделанной рыбы. Для ее ориентирования применяются следующие основные способы [2]:
- на горизонтальной колеблющейся плоскости;
- на наклонной плоскости;
- на планках, движущихся в противофазе;
- за счет разделения потока тушек при помощи механического захвата головы или хвоста каждого экземпляра.
Существующие устройства для ориентирования рыбы головой в одном направлении, реализующие вышеперечисленные способы, зачастую допускают неправильное ориентирование тушек - дезориентацию. В связи с этим возрастает вероятность заклинивания рабочих органов рыборазделочных машин из-за ошибочно ориентированной рыбы, а также возможен аварийный останов всей рыбообрабатывающей линии. Таким образом, надежность операции ориентирования рыбы головой в одном направлении оказывает существенное влияние на стабильность работы рыборазделочных машин и, в то же время, остается невысокой в существующих устройствах для ориентирования.
Наряду с этим, в ориентирующих устройствах, основанных на вышеуказанных способах, рыба повреждается при захвате и при осыпании из захватов. Ее движение по вибрирующим рабочим органам приводит к утере части чешуи и сока, а консистенция тушек ухудшается.
Принципы работы известных ориентаторов основаны главным образом на использовании ее частных свойств - размеров, толщины, сечения и др. Вместе с тем использование более общих свойств рыбы существенно улучшило бы универсальность устройств. Так, например, общим свойством промысловых видов рыб является существенная асимметричность клиновидного бокового профиля, не зависящая от размеров тушки.
С учетом вышеизложенного, требуются способ, алгоритм и реализующее их устройство, которые обеспечат надежное выполнение операции ориентирования рыбы с высокой производительностью и универсальностью без повреждения ценного рыбного сырья.
МЕТОДЫ
Как показывает проведённый анализ [3, 4], для определения положения рыбы целесообразно использовать методы и средства мехатроники [5], а также лазерные локационные системы [6].
Авторами разработан опытный оптико-электронный прибор для сбора данных на основе средств лазерной локации [5]. При этом решаются следующие задачи: автоматическое измерение параметров сырья и продукции прямым методом; сбор данных для активного контроля технологического процесса; обеспечение точности настройки рабочих органов оборудования.
В результате проведённых исследований [3] установлено, что в устройстве для ориентирования целесообразно применять фотометрический метод измерения морфометрических параметров рыбы. Условиям применения на рыбоперерабатывающих производствах наиболее соответствует активная система лазерной локации с точечной проекцией луча. Точность и помехоустойчивость повышаются при частотной модуляции лазерного излучения, хотя это и связано с усложнением и удорожанием практической конструкции локатора.
Применение лазера в качестве источника света позволяет получить световое пятно (световой зонд) малого диаметра и, тем самым, исследовать достаточно малые участки и тонкие структуры. Техническая реализация лазерного локатора, основанного на фотометрическом методе, состоит в том, что исследуемый объект подсвечивается узким лучом лазера. Луч с помощью оптической системы форми-
руется в пятно малого диаметра, которое линеино перемещается вдоль поверхности объекта или объект перемещается относительно луча лазера. При этом определяется коэффициент отражения диффузно рассеивающей поверхности, который при помощи конкретных решений может быть найден во многих точках объекта.
Распространение лазерного излучения сопряжено с потерями вследствие естественного расхождения луча, ослабления сигнала в отдельных элементах лазерного локатора, ослабления и поглощения объектом локации. Потери и ослабления происходят в системе «передающее устройство - объект - приёмное устройство» [7, 8].
Подсвечивающее излучение характеризуется оценкой Ф(р) -интенсивностью освещения в точке объекта, соотнесённой к единице телесного угла излучения. Тогда при равномерном освещении круговой апертуры интенсивность на единицу телесного угла в направлении на точку Р в плоскости освещения может быть выражена через функцию Бесселя первого порядка Jl:
Ф( р) =
их [жёна / Лн) жён а / Лн
Ф(0), 1)
Р (а) = ф(°){{
где dH - диаметр апертуры передающего устройства (излучателя); ХН - длина волны излучателя; а - половинный угол между линией, которая соединяет центр апертуры передающего устройства с точкой объекта, а также между линией, которая соединяет центр апертуры передающего устройства с
оптической осью; Ф(0) = яd2нР / (4 АА ) - интенсивность освещённости в центре
дифракционной картины на единицу телесного угла.
Мощность излучения на поверхности объекта определяется путём пространственного интегрирования функции Бесселя первого порядка:
27, (пй„а / А„У\2
—^—н-^ аёаёщ. .
жён а / Ан \ 2)
Как показали исследования, рыбное сырье имеет поверхность с диффузным рассеянием. Диффузное рассеянное поле формируется на поверхности измеряемого объекта отдельными блестящими точками (спеклами). Блестящие точки - это такие точки, которые вместе с прилежащими к ним небольшими окрестностями отражают падающее на них излучение в противоположном направлении. Точки располагаются на поверхности объекта случайным образом, независимо друг от друга, имеют случайные независимые коэффициенты отражения. Образуемая при этом так называемая спекл-структура является результатом взаимной интерференции когерентных волн, имеющих случайные сдвиги фаз и случайные наборы интенсивностей. При исследовании поверхности спекл-структура содержит информацию о микрорельефе и форме объекта, о приповерхностном слое, о распределении рассеивателей в нём.
Диффузное отражение характеризуется тем, что индикатриса отраженного излучения не зависит от угла падения, а зависит от величины потока. Математическая модель процесса регистрации отраженного от объекта излучения имеет следующий вид:
2
Г ё2 ■
ехр--т
^ = ссз(у) .ехр(-2 - £, 3)
2л/ж (И5 Ж0
где Г - поток отраженного излучения на входной апертуре приёмника; у - угол наклона плоскости падения зондирующего луча по отношению к вертикали; ё - диаметр зондирующего луча; И - расстояние до объекта; р -полусферический коэффициент диффузного отражения поверхности объекта; гпр -радиус поперечного сечения объекта; 8пр - площадь входного зрачка приёмника; ф - угол поля зрения приёмника; л - коэффициент поглощения среды; Фпр - порог чувствительности приёмника; Ж0 - максимальное значение потока излучения источника.
Из выражения (3) очевидно, что основной вклад в принимаемый поток излучения вносят следующие группы параметров:
- параметры источника излучения и приёмника Фпр, Ж0, 8пр, ф, й;
- параметры среды сильно зависящие от явлений поглощения и рассеяния лазерного излучения;
- параметры измеряемого объекта р, гпр;
- условия сканирования И, у.
СПОСОБ И АЛГОРИТМ ОРИЕНТИРОВАНИЯ РЫБЫ
Рыба основных промысловых видов характеризуется тем, что форма ее тела имеет характерную клиновидность в сторону хвоста. При одновременном облучении приголовной и хвостовой частей тушки световыми и ультразвуковыми волнами такая асимметричность формы обусловливает различные углы отражения падающих волн. Это приводит к заметной разнице уровней излучения, отраженного приголовной и хвостовой частями, что фиксируется измерительными приборами. Вычисление разности уровней отраженных сигналов позволяет микроЭВМ выявить характерную асимметричность геометрической формы каждого экземпляра. Этот признак дает возможность достоверно определить положение головы и хвоста для принятия точного решения об ориентировании рыбы.
Лазерное излучение характеризуется высокой помехоустойчивостью. Применение лазерных источников даже с невысокой интенсивностью луча и узким пучком позволяет уверенно выявлять асимметрию тела рыбы в условиях воздействия капель воды и тумана.
Вместе с тем применение наряду с лазерным излучением ультразвуковых волн разрешает сделать измерительный прибор нечувствительным к налипанию влажной чешуи и непрозрачных частиц покровных тканей, поскольку ультразвуковое излучение практически беспрепятственно проходит через них.
Таким образом, при одновременном использовании светового излучения наряду с ультразвуковыми волнами вычисляются две независимые разности уровней отраженных сигналов, что существенно повышает достоверность определения асимметричности тела рыбы в условиях воздействия неблагоприятных производственных факторов.
На рис. 1 показана схема экспериментальной установки для ориентирования рыбы головой в одну сторону (вид спереди); на рис. 2 - схема той же установки (вид сбоку); на рис. 3 - общий вид лазерного локатора. На схемах приняты следующие обозначения: 1 - лоток; 2 - ролик; 3 - шарнир; 4 - конвейерная цепь;
5, 6 - звездочка; 7, 8 - направляющая; 9, 10 - копир; 11, 12 - упорный ролик; 13, 14 - подъемное приспособление; 15, 16 - лазерный локатор; 17, 18 - лазерный источник; 19, 20 - ультразвуковой источник; 21, 22 - фотоприемник; 23, 24 -ультразвуковой приемник; 25, 26 - модулятор; 27, 28 - демодулятор; 29 -вычислительный блок (микроЭВМ); 30 - рыба.
Рыба 30 находится в лотках 1, перемещаемых конвейерной цепью 4. Ролики 2 лотков 1 катятся по направляющим 7 и 8. Мехатронные подъемные приспособления 13, 14 находятся в поднятом состоянии и поддерживают копиры 9, 10 посредством упорных роликов 11, 12, вследствие чего они подняты, а их верхние кромки находятся на уровне направляющих 7, 8. Вычислительный блок 29 передает в модуляторы 25, 26 команды, задающие различные частоты модуляции лазерного и ультразвукового излучений лазерных локаторов 15, 16. Модулятор 25 модулирует колебания лазерного 17 и ультразвукового 19 источников, а модулятор 26 модулирует колебания лазерного 18 и ультразвукового 20 источников.
При прохождении лотка 1 с рыбой 30 между измерительными приборами 15, 16 на тушку воздействуют лазерные лучи, испускаемые лазерными источниками 17, 18, а также ультразвуковые колебания, испускаемые ультразвуковыми источниками 19, 20. При падении лазерных и ультразвуковых лучей на поверхность тела рыбы происходит их частичное отражение, условия которого определяются асимметричной формой рыбы.
Поскольку тело рыбы имеет выраженную клиновидность в сторону хвоста, уровни лазерных и ультразвуковых колебаний, отраженных от приголовной и хвостовых частей рыбы, существенно отличаются. Лазерный свет и ультразвуковые волны, отражаясь от поверхности рыбы 30, падают на фото- 21, 22 и ультразвуковые 23, 24 приемники. Сигналы об уровнях облучения с фото- 21 и ультразвукового 23 приемников - в демодулятор 27, а сигналы с фото- 22 и ультразвукового 24 приемников поступают в демодулятор 28. Таким образом, измерительный прибор 15 воспринимает только отраженные волны, которые испускают лазерный 17 и ультразвуковой 19 источники, а измерительный прибор 16 воспринимает только отраженные волны, которые испускают лазерный 18 и ультразвуковой 20 источники. Благодаря этому полностью исключены взаимные помехи между измерительными приборами 15 и 16. Если рыба 30 ориентирована хвостом в сторону измерительного прибора 16, то уровни принятых измерительным прибором 16 отраженных лазерных и ультразвуковых сигналов выше, по сравнению с уровнями сигналов, принятыми измерительным прибором 15.
Демодулированные сигналы поступают из демодуляторов 27, 28 в вычислительный блок 29, который рассчитывает разность между уровнями принятых отраженных сигналов для каждого вида излучения. На основании этой информации вычислительный блок 29 передает команду на одно из подъемных приспособлений. Если рыба 30 ориентирована головой в сторону измерительного прибора 15 (рис. 1), то вычислительный блок 29 подает команду на подъемное приспособление 13.
Подъемное приспособление 13 опускает упорный ролик 11, в результате чего под собственным весом опускается копир 9. Поскольку ролик 2 соответствующего лотка 1 к этому моменту катится по поверхности копира 9, то ролик 2 сходит вниз с направляющей 7 на опущенный копир 9, а лоток 1 поворачивается на шарнире 3 и опрокидывается в сторону опущенного подъемного приспособле-
ния 13. Рыба 30 соскальзывает из лотка 1 головой вперед с одной стороны устройства и отводится на конвейер рыборазделочной машины. После схода тушки вычислительный блок 29 подает команду на подъемное приспособление 13, которое поднимает упорный ролик 11, в результате чего копир 9 также поднимается, а пустой лоток 1 во время движения ролика 2 по копиру 9 возвращается в горизонтальное положение.
Рис. 1. Схема мехатронной установки для ориентирования рыбы (вид спереди) Fig. 1. Layout of the mechatronic device for orientation of fish (front view)
Рис. 2. Схема мехатронной установки для ориентирования рыбы (вид сбоку) Fig. 2. Layout of the mechatronic device for orientation of fish (side view)
Рис. 3. Общий вид лазерного локатора Fig. 3. Overall view of the laser locator
На рис. 4 приведена схема алгоритма измерения уровней отраженного от рыбы лазерного излучения фотоприемниками и их обработки в вычислительном блоке для определения ориентации рыбы головой в одну сторону.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Проведены экспериментальные исследования оптико-электронного устройства для ориентирования рыбы головой в одну сторону (рис. 5-8). Измерены уровни лазерного излучения, отраженного от приголовной и хвостовой частей тушек при их перемещении конвейером между измерительными приборами. В результате работы программного обеспечения вычислительного блока по вышеприведенному алгоритму уверенно определяется положение головы рыбы, а также обеспечивается безошибочное ориентирование рыбы головой в одну сторону.
Ширина конвейера составляет 400, длина 1000 мм. Скорость конвейера 0,3 м/с, производительность 50 рыб/мин. Измеряемые параметры для различных видов рыб имеют нижеследующие значения (рис. 5-8).
На рис. 5 приведены результаты измерений отраженного лазерного излучения на сардине атлантической, на рис. 6 - результаты измерений отраженного лазерного излучения на сардинелле, на рис. 7 - на сельди, на рис. 8 - на скумбрии.
Сардина атлантическая. Максимальная длина тушки Ьмакс = 240 мм; минимальная длина Ьмин = 200 мм; средняя длина Ьср = 220 мм; максимальная толщина в приголовной части В1макс = 31 мм; минимальная толщина в приголовной части В1мин = 25,8 мм; средняя толщина в приголовной части В1ср = 28,4 мм; максимальная толщина в хвостовой части В2макс = 22,2 мм; минимальная толщина в хвостовой части В2мин = 18,5 мм; средняя толщина в хвостовой части В2ср = 20,4 мм; среднее напряжение на выходе фотоприемника со стороны приголовной части И1 = 0,25 В; среднее напряжение на выходе фотоприемника со стороны хвостовой части и2 = 0,35 В.
Задать пороговое значение освещенности фотоприемника для формирования о я рыбы
Задать пороговое значение модуля разности осввщвнноствй фото приемников
Задать предельное количество превышений порогового I модуля разности освещенностей фотоприемниюэв
Задать предельное количество измерений освещенностей фотоприемников
Обнулить 31 счетчика опросов фотоприемников
I
Обнулить значение счетчика превышений порогового значения модуля разности освещенностей фотоприемников
Опрос фотоприемника
Напряжение на выходе фотоприемника 1
Z
Пороговое освещенности фотоприемника превышено?
|Да
| Поступила рыба
Сбор измерительной информации о' фотоприемников -1-
Вычислить значение освещенности фотоприемника 1 по напряжению на его выходе
Записать 31 освещенности фотоприемника 1 в
Опрос фотоприемника
Напряжение на выходе
фотоприемника 2
Вычислить 31 освещенности фотоприемника 2 по напряжению на его выходе
Записать значение освещенности
фотоприемника 2 в
единицу значение счетчика опросов фотоприемников
Вычисление разности освещенностей фотоприемников -1-
Вычесть из значена освещенности фотоприемника 1 значение освещенности фотоприемника 2
Вычислить модуль разности освещенностей фотоприемников
Значение модуля разности освещенностей фотоприемников превышает пороговое , значение?
Да
Записать: разности освещенностей фотоприемников в память
Продолжить измерения
Записать значение модуля разности освещенностей фотоприемников в память
Увеличить на единицу значение счетчика превышений порогового значения модуля разности освещенностей фотоприемников
I Определение ориентации I I Сбор измерительной
рыбы головой в одном I информации от
направлении I фотоприемников ----
| Завершение |
{" Конец ^
I Значение с
I превышений порогового ^ ' значения модуля разности освещенностей I фотоприемников 1 больше предельного \ значения?
| Да
Вычислить среднее значение разностей освещенностей фотоприемников
Сложить i память значения разностей освещенностей и разделить н
превышений порогового значения
Среднее значение
разностей
освещенностей
фотоприемников
| Да
Вывести на экран сообщение
Рыба ориентирована головой в сторону фотоприемника 1
Вывести на экран сообщение
Рыба ориентирована головой в сторону фотоприемника 2
Подать команду на подъемное приспособление 1 Подать команду на подъемное приспособление 2
1
[Рыба отводится головой 1 вперед в сторону [ фотоприемника 1 . Рыба отводится головой вперед в сторону , фотоприемника 2 ,
Опрос фотоприемника
Напряжение на выходе фотоприемника 1
I
Пороговое значение освещенности фотоприемника не превышено?
Г Значение с опросов
фотоприемников меньше предельного
мчества измерений освещенностей | фотоприемников?_
Да
Опрос фотоприемника
Напряжение на выходе фотоприемника 1
1
Пороговое значение освещенности фотоприемника не превышено?
}
Пороговое значение освещенности фотоприемника превышено?
Да
Продолжить измерения
Да
Не удалось определить ориентацию рыбы
одну сторону
}
G~6op измерительной I информации от фотоприемников_
-с а
о*
а
§
05 ГЪ о
3 S
<
KJ
Kj о
0\
Оо
VO
Рис. 4. Схема алгоритма определения ориентации рыбы Fig. 4. Diagram of the algorithm for finding orientation of fish
1,2
Номер опроса фотоприемника N
вяяяяяяяяяя Голова Хвост Разность
Рис. 5. Результаты измерений уровней отраженного лазерного излучения
на сардине атлантической Fig. 5. Measurement results of the levels of laser emission on the surface of pilchard
sardine
ra X
-0,2
Номер опроса фотоприемника N
вяяяяяяяяяя Голова Хвост Разность
Рис. 6. Результаты измерений уровней лазерного излучения на сардинелле Fig. 6. Measurement results of the levels of laser emission on the surface of sardinella
Номер опроса фотоприемника N
ияяяяяяяяя Голова
Хвост Разность
Рис. 7. Результаты измерений уровней лазерного излучения на сельди Fig. 7. Measurement results of the levels of laser emission on the surface of herring
0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
Ш
z>"
ra ^
5 X
5
Ф 5 П. П.
о
I—
о
Ф
ч: о x л m га х ш
g
к п. п. га X
16 31 46 6 1 76 9 1 106 121 136 151 166 181 196 ...... 211 226 241
V
Номер опроса фотоприемника N
0
-0,1
-0,2
Разность
Рис. 8. Результаты измерений уровней лазерного излучения на скумбрии Fig. 8. Measurement results of the levels of laser emission on the surface of mackerel
Сардинелла. Lмакс = 230 мм; Lмин = 190 мм; Lср = 210 мм; Blмакс = 34,7 мм; Blмин = 28,7 мм; Blср = 31,7 мм; B2макс = 27,8 мм; B2мин = 23 мм; B2ср = 25,4 мм; ^ = 0,24 В; U2 = 0,31 В.
Сельдь. Lмакс = 220 мм; Lмин = 190 мм; ^¡р = 205 мм; Blмакс = 23 мм; B1 мин = 19,8 мм; Blср = 21,4 мм; B2макс = 19,1 мм; B2мин = 16,5 мм; B2ср = 17,8 мм; ^ = 0,32 В; ^ = 0,4 В.
Скумбрия. Lмaкс = 400 мм; Lмин = 350 мм; Lср = 375 мм; B1мaкс = 48 мм; Blмин = 42 мм; Blср = 45 мм; B2мaкс = 41,2 мм; B2мин = 36,1 мм; B2ср = 38,7 мм; ^ = 0,17 В; ^ = 0,21 В.
ВЫВОДЫ
1. Показана актуальность применения фотометрического способа для определения ориентации рыбы головой в одну сторону на конвейере. Предложен оптико-электронный измерительный прибор на основе лазерной локации.
2. Приведены математические модели для расчета необходимой мощности лазерного излучения при облучении рыбы, имеющей диффузно рассеивающую поверхность.
3. Предложен способ ориентирования рыбы головой в одну сторону с использованием бесконтактного метода измерения, разработана структура мехатронного устройства для ориентирования рыбы головой в одном направлении. Описана структура устройства, изложен принцип его работы.
4. Разработан алгоритм для определения ориентации рыбы головой в одну сторону. В результате разработки, отладки, испытаний и обеспечения автоматической работы мехатронного устройства для ориентирования рыбы создан задел научных, инженерных, технологических путей и решений для повышения эффективности работы рыбоперерабатывающих машин.
5. Проведены экспериментальные исследования устройства для ориентирования рыбы головой в одну сторону. Измерены уровни лазерного излучения, отраженного от приголовной и хвостовой частей рыб различных видов. В результате работы программного обеспечения микроЭВМ по алгоритму уверенно определяется положение головы рыбы.
6. Построение устройства для ориентирования рыбы на основе мехатро-ники существенно расширяет универсальность оборудования по видам и размерам сырья, увеличивает гибкость рыбообрабатывающего производства в целом.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Агеев, О. В. Совершенствование технологического оборудования для первичной обработки рыбы: опыт, проблематика, системный подход: монография / О. В. Агеев, Ю. А. Фатыхов. - Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО "КГТУ", 2015. - 261 с.
2. Агеев, О. В. Мехатронное устройство для резки рыбного филе с параллельной кинематикой / О. В. Агеев, Ю. А. Фатыхов // Инновационное развитие техники пищевых технологий: материалы международной научно-технической конференции / ФГБОУ ВПО "Воронеж. гос. ун-т инж. технол.". - Воронеж: Изд-во ФГБОУ ВПО "ВГУИТ", 2015. - С. 311-318.
3. Агеев, О. В. Разработка мехатронного устройства для резки рыбного филе на пласт / О. В. Агеев, Ю. А. Фатыхов, К. В. Бабарыкин // Стандартизация, управление качеством и обеспечение информационной безопасности в перерабатывающих отраслях АПК и машиностроении: материалы междунар. науч.-техн. конф. / ФГБОУ ВПО "Воронеж. гос. ун-т инж. технол.". - Воронеж: Изд-во ФГБОУ ВПО "ВГУИТ", 2015. - С. 354-362.
4. Агеев, О. В. Применение видеокомпьютерной техники для исследования морфо-метрических параметров рыбы: в 2 ч. / О. В. Агеев, Ю. А. Фатыхов // Электронный научный журнал Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств [Электронный ресурс]. - Санкт-Петербург: НИУ ИТМО, 2015. - № 1 (23). - Ч. 1. Разработка аппаратного обеспечения видеокомпьютерного устройства. - Шифр: ЭЛ № ФС77-55245. - Режим доступа: http://processes.ihbt.ifmo.ru/file/article/11452.pdf.
5. Агеев, О. В. Применение видеокомпьютерной техники для исследования морфо-метрических параметров рыбы: в 2 ч. / О. В. Агеев, Ю. А. Фатыхов // Электронный научный журнал Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств [Электронный ресурс]. - Санкт-Петербург: НИУ ИТМО, 2015. - № 2 (24). - Ч. 2. Разработка программного обеспечения видеокомпьютерного устройства. - Шифр: ЭЛ № ФС77-55245. - Режим доступа: http://processes.ihbt.ifmo.ru/file/article/13407.pdf.
6. Агеев, О. В. Разработка видеокомпьютерного устройства для сортировки рыбы на основе мехатроники / О. В. Агеев, Ю. А. Фатыхов // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: материалы VI Всероссийской научно-практической конференции: в 2 ч. / ФГБОУ ВПО "Камчатский гос. техн. ун-т". - Петропавловск-Камчатский: Изд-во ФГБОУ ВПО "КамчатГТУ", 2015. - Ч. 2. - С. 97-101.
7. Lyons, R.G. Understanding Digital Signal Processing / R.G. Lyons - New Jersey: Prentice Hall, 2010. - 984 s.
8. Proakis, J.G. Digital Signal Processing: Principles, Algorithms and Applications/ J.G. Proakis, D.G. Manolakis - New Jersey: Prentice Hall, 2006. - 1004 s.
REFERENCES
1. Ageev O. V., Fatyhov Ju. A. Sovershenstvovanie tehnologicheskogo oborudovanija dlja pervichnoj obrabotki ryby: opyt, problematika, sistemnyj podhod [Upgrading of technological equipment for primary processing of fish: background, problems, systematic approach]. Kaliningrad, izd-vo FGBOU VPO "KGTU", 2015, 261 p.
2. Ageev O. V., Fatyhov Ju. A. Mehatronnoe ustrojstvo dlja rezki rybnogo file s parallel'noj kinematikoj [Parallel link mechatronic device for cutting fish fillet]. Materialy mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii "Innovacionnoe razvitie tehniki pishhevyh tehnologij" [Proceedings of scientific conference "Innovative development of food technology"]. Voronezh, izd-vo FGBOU VPO "Voronezh. gos. un-t inzh. tehnol", 2015, pp. 311-318.
3. Ageev O. V., Fatyhov Ju. A., Babarykin K. B. Razrabotka mehatronnogo ustrojstva dlja rezki rybnogo file na plast [Development of a mechatronic device for
splitting fish fillet]. Materialy mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii "Standartizacija, upravlenie kachestvom i obespechenie informacionnoj bezopasnosti v pererabatyvajushhih otrasljah APK i mashinostroenii" [Proceedings of scientific conference "Standardization, quality management and information security in processing industries of AIC and machine building"]. Voronezh, izd-vo FGBOU VPO "Voronezh. gos. un-t inzh. tehnol.", 2015, pp. 354-362.
4. Ageev O. V., Fatyhov Ju. A. Primenenie videokomp'juternoj tehniki dlja issledovanija morfo-metricheskih parametrov ryby (Chast' 1. Razrabotka apparatnogo obespechenija videokomp'juternogo ustrojstva) [Use of video-computer equipment for studying morphometrical parameters of fish (Part 1. Development of hardware for a video-computer equipment)]. Jelektronnyj nauchnyj zhurnal Sankt-Peterburgskogo nacional'nogo issledovatel'skogo universiteta informacionnyh tehnologij, mehaniki i optiki. Serija: Processy i apparaty pishhevyh proizvodstv. Saint-Petersburg, NIU ITMO, 2015, no. 1 (23), available at: http://processes.ihbt.ifmo.ru/file/article/11452.pdf.
5. Ageev O. V., Fatyhov Ju. A. Primenenie videokomp'juternoj tehniki dlja issledovanija morfo-metricheskih parametrov ryby (Chast' 2. Razrabotka programmnogo obespechenija videokomp'juternogo ustrojstva) [Use of video-computer equipment for studying morphometrical parameters of fish (Part 2. Development of software for a video-computer equipment)]. Jelektronnyj nauchnyj zhurnal Sankt-Peterburgskogo nacional'nogo issledovatel'skogo universiteta informacionnyh tehnologij, mehaniki i optiki. Serija: Processy i apparaty pishhevyh proizvodstv. Saint-Petersburg, NIU ITMO, 2015, no. 2 (24), available at: http://processes.ihbt.ifmo.ru/file/article/13407.pdf.
6. Ageev O. V., Fatyhov Ju. A. Razrabotka videokomp'juternogo ustrojstva dlja sortirovki ryby na osnove mehatroniki [Development of a video-computer device for sorting of fish based on mechatronics]. Materialy VI Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii "Prirodnye resursy, ih sovremennoe sostojanie, ohrana, promyslovoe i tehnicheskoe ispol'zovanie" [Proceedings of VI Russian scientific conference "Natural resources, their current status, conservation and industrial use]. Petropavlovsk-Kamchatskij, izd-vo FGBOU VPO "Kamchatskij gos. tehn. un-t", 2015, part 2, pp. 97-101.
7. Lyons R. G. Understanding Digital Signal Processing. New Jersey: Prentice Hall, 2010, 984 p.
8. Proakis J. G., Manolakis D. G. Digital Signal Processing: Principles, Algorithms and Applications. New Jersey: Prentice Hall, 2006, 1004 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Агеев Олег Вячеславович - Калининградский государственный технический
университет; к.т.н., доцент кафедры пищевых и холодильных машин;
E-mail: [email protected]
Ageev Oleg Vjatcheslavovich - Kaliningrad State Technical University; PhD, Associate Professor of the Department of food and refrigeration machines; E-mail:
oleg. ageev@kl gtu.ru
Ерыванов Анатолий Евгеньевич - Калининградский государственный технический университет; аспирант кафедры пищевых и холодильных машин;
E-mail: [email protected]
Eryvanov Anatoly Evgenjevich - Kaliningrad State Technical University; Post-graduate student of the Department of food and refrigeration machines; E-mail: [email protected]
Медянский Иван Александрович - Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта; аспирант кафедры математического моделирования и информационных систем; E-mail: [email protected]
Medjansky Ivan Viktorovich - Immanuel Kant Baltic Federal University; Post-graduate student of the Department of mathematic modeling and information systems; E-mail: [email protected]
Самойлова Наталья Владимировна - Калининградский государственный технический университет; соискатель; E-mail: [email protected]
Samojlova Natalia Vladimirovna - Kaliningrad State Technical University; External student; E-mail: [email protected]
