Результат интеллектуальной деятельности: Экспресс-анализатор качества семян

Изобретение относится к устройствам сортировки по параметрам или свойствам сортируемых изделий или материалов, например, сортировки, выполняемой с помощью устройств, которые воспринимают или измеряют эти параметры или свойства, в частности, к устройствам, обеспечивающим экспресс-анализ семян по качественным признакам.

Известны сканирующие лазерные сортировщики (пат. US №6509537 МПК В07С 5/00, опубл. 21.01.2003, пат. US №6864970, МПК G01N 21/00, опубл. 08.03.2005, пат. US №2010/0046826, МПК G06T 7/00, опубл. 25.02.2010), содержащие устройство транспортировки сортируемого материала, устройство считывания изображения, устройство обработки изображения.

Недостатками данных схем являются высокая сложность, обусловленная сложностью оптической схемы и необходимостью обеспечения высоких скоростей вращения зеркальной призмы или зеркала, и низкое качество анализа семян из-за ограниченной разрешающей способности фотодетекторов или видеокамеры с линейным видеодатчиком.

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптоволоконный лазерный сортировщик (пат. РФ №2521215, МПК В07С 5/34, В07В 13/00, опубл. 27.06.14), содержащий источник полихроматического излучения, оптический волновод. Принят за прототип.

Недостатками данного устройства являются высокая сложность и трудность технической эксплуатации, обусловленные сложностью и трудностью настройки оптической схемы и устройства считывания и обработки изображения.

Заявленное изобретение предназначено для экспресс-анализа семян по качественным признакам и направлено на решение задачи упрощения конструкции устройства и его технической эксплуатации.

Поставленная задача возникает в лесном и сельском хозяйстве при необходимости экспресс-анализа семян по качественным признакам.

Это достигается тем, что в экспресс-анализаторе качества семян, содержащем источник полихроматического излучения, оптический волновод, согласно изобретению, дополнительно введены прозрачный трубопровод, два N-выходных оптических разветвителя, две группы из N оптических Y-разветвителей, две группы из N волоконно-оптических брэгговских решеток (ВОБР), две группы из N фотоприемников, мультиплексор «2N×1», аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микропроцессор и блок отображения данных, вход прозрачного трубопровода является входом поступления семян, выход источника полихроматического излучения через оптический волновод и прозрачный трубопровод оптически связан по направлению прямого распространения светового потока - со входом второго N-выходного оптического разветвителя, а по направлению отраженного светового потока- со входом первого N-выходного оптического разветвителя, выходы оптических разветвлений которого через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей первой группы оптически связаны со входами одноименных ВОБР первой группы, выходы которых по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей первой группы, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников первой группы, а выходы оптических разветвлений второго N-выходного оптического разветвителя через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей второй группы оптически связаны со входами одноименных ВОБР второй группы, выходы которых по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей второй группы, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников второй группы, а выходы фотоприемников обеих групп подключены к информационным входам мультиплексора «2N×1», управляющий вход которого связан с выходом микропроцессора, а выход подключен ко входу АЦП, выход которого подключен ко входу микропроцессора, выход которого подключен ко входу блока отображения данных, выход которого является выходом устройства.

На фиг. представлена функциональная схема экспресс-анализатора качества семян.

Экспресс-анализатор качества семян состоит из источника полихроматического излучения 1, оптического волновода 2, прозрачного трубопровода 3, первого N-выходного оптического разветвителя 4, второго N-выходного оптического разветвителя 5, первой группы оптических Y-разветвителей 6₁, 6₂, …, 6_N, первой группы ВОБР 7₁, 7₂, …, 7_N, первой группы фотоприемников 8₁, 8₂, …, 8_N, второй группы оптических Y-разветвителей 9₁, 9₂, …, 9_N, второй группы ВОБР 10₁, 10₂, …, 10_N, второй группы фотоприемников 11₁, 11₂, …, 11_N, мультиплексора «2N×1» 12, АЦП 13, микропроцессора 14, блока отображения данных 15, который может быть выполнен, например, в виде печатающего устройства или дисплея.

Вход прозрачного трубопровода 3 является входом устройства для поступления семян. Выход источника полихроматического излучения 1 через оптический волновод 2 и прозрачный трубопровод 3 оптически связан по направлению прямого распространения светового потока со входом второго N-выходного оптического разветвителя 5, а по направлению отраженного светового потока - со входом первого N-выходного оптического разветвителя 4, выходы оптических разветвлений которого через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей первой группы 6_1, 6₂, …, 6_N оптически связаны со входами одноименных ВОБР первой группы 7₁, 7₂, …, 7_N. Выходы ВОБР первой группы 7₁, 7₂, …, 7_N по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей первой группы 6₁, 6₂, …, 6_N, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников первой группы 8₁, 8₂, …, 8_N. Выходы оптических разветвлений второго N-выходного оптического разветвителя 5 через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей второй группы 9₁, 9₂, …, 9_N оптически связаны со входами одноименных ВОБР второй группы 10₁, 10₂, …, 10_N. Выходы ВОБР второй группы 10₁, 10₂, …, 10_N по отраженному световому потоку подключены ко входам одноименных оптических Y-разветвителей второй группы 9₁, 9₂, …, 9_N, выходы вторых оптических разветвлений которых подключены ко входам одноименных фотоприемников второй группы 11₁, 11₂, …, 11_N. Выходы фотоприемников обеих групп 8₁, 8₂, …, 8_N, 11₁, 11₂, …, 11_N подключены к информационным входам мультиплексора «2N×1» 12, управляющий вход которого связан с выходом микропроцессора 14. Выход мультиплексора «2N×1» 12 подключен ко входу АЦП 13, выход которого подключен ко входу микропроцессора 14. Выход микропроцессора 14 подключен ко входу блока отображения данных 15, выход которого является выходом устройства.

Экспресс-анализатор качества семян работает следующим образом.

Поступление семян для экспресс-анализа осуществляется по вертикально расположенному прозрачному трубопроводу 3. С выхода источника полихроматического излучения 1 полихроматический световой поток, содержащий набор частот излучений в заданном диапазоне, поступает на вход оптического волновода 2, с выхода которого через прозрачную стенку трубопровода 3 поступает на поверхность проходящих семян. Отраженный от поверхности семени световой поток поступает на вход первого N-выходного оптического разветвителя 4, а световой поток, прошедший через семя, поступает на вход второго N-выходного оптического разветвителя 5.

С выходов оптических разветвлений первого N-выходного оптического разветвителя 4 световые потоки поступают через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей первой группы 6₁, 6₂ , …, 6_N на входы первой группы ВОБР 7₁, 7₂, …, 7_N, каждая из которых отражает световой поток в своем узком спектральном диапазоне. Отраженные от первой группы ВОБР 7₁, 7₂, …, 7_N световые потоки с различными длинами волн поступают на входы соответствующих оптических Y-разветвителей первой группы 6₁, 6₂, …, 6_N, с выходов вторых разветвлений которых они поступают далее на входы соответствующих фотоприемников первой группы 8₁, 8₂, …, 8_N.

Аналогично с выходов оптических разветвлений второго N-выходного оптического разветвителя 5 световые потоки поступают через первые оптические разветвления оптических Y-разветвителей второй группы 9₁, 9₂, …, 9_N на входы второй группы ВОБР 10₁, 10₂, …, 10_N. Отраженные от второй группы ВОБР 10₁, 10₂, …, 10_N световые потоки с различными длинами волн поступают на входы соответствующих оптических Y-разветвителей второй группы 9₁, 9₂, …, 9_N, с выходов вторых разветвлений которых они поступают далее на входы соответствующих фотоприемников второй группы 11₁, 11₂, …, 11_N.

С выходов фотоприемников 8₁, 8₂, …, 8_N, 11₁, 11₂, …, 11_N электрические сигналы поступают на входы мультиплексора «2N×1» 12, с выхода которого аналоговый сигнал поступает на вход АЦП 13. С выхода АЦП 13 код поступает на вход микропроцессора 14, который управляет коммутацией (опросом) мультиплексора «2N×1» 12 и обрабатывает информацию, поступающую от фотоприемников 8₁, 8₂, …, 8_N, 11₁, 11₂, …, 11_N, - спектральные характеристики отраженного от семени и прошедшего через него световых потоков. На основании анализа спектральных характеристик микропроцессор 14 формирует данные анализа качества семян, которые далее поступают на блок отображения данных 15, выход которого является выходом экспресс-анализатора качества семян.