Устройство для определения товарной сортности табачного сырья

Устройство для определения товарной сортности табачного сырья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительно-информационной технике, а именно к устройствам неразрушающего многопараметрического контроля, и направлено на повышение точности определения товарной сортности табачного сьфья. На предварительной обучающей выборке с помощью блоков, входящих в генератор управляемого напряжения, устройство осуществляет цикл обучения путем выдачи и установления многофункциональных перепрограммируемых зондирующих воздействий на дискретных частотах анализа в широком динамическом диапазоне измерения . В режиме измерения первичные измерительные преобразователи измеряют комплексную проводимость табачного листа, причем узел предварительной оценки контролируемых параметров в совокупности с программным блоком и узлом ориентации установки первичных измерительных преобразователей осуществляет отстройку от центральной жилы листа и влияния краевых эффектов . Узел предварительной оценки контролируемых параметров, используя процедуру многофакторного распознавания образов с помощью контроллера вычисления предварительных оценок, регулирует управляющее воздействие на узел ориентации установки первичных (Л измерительных преобразователей по ге.ометрии табачного листа. По завершении ориентации программный блок и блок формирования приоритета переклю ,чают устройство на измерение соответствующих показателей табачного сырья. Поступающая информация через мультиплексор многомерной измерительной информации передается посредством ю с интерфейса ввода-вывода в микроЭВМ. 2 ил.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) д)) 4 С 01 N 33/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ь

I

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЗЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3772372/28-13 (22) 13.07.84 (46) 07.12.86.Бюл. 9 45 (7 1) Краснодарский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (72) С.А.Дюжева, В.M.Âîçìèòåëü, О.А.Столярова и Е.А.Тимошенко (53) 663.1(088.8) (56) Патент США к- 4228393, кл. С 01 R 27/26, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТОВАРНОЙ СОРТНОСТИ ТАБАЧНОГО СЫРЬЯ (57) Изобретение относится к измерительно-информационной технике, а именно к устройствам неразрушающего многопараметрического контроля, и направлено на повышение точности определения товарной сортности табачного сырья. На предварительной 1 обучающей выборке с помощью блоков, входящих в генератор управляемого напряжения, устройство осуществляет цикл обучения путем выдачи и установления многофункциональных перепрограммируемых зондирующих воздействий на дискретных частотах анализа в широком динамическом диапазоне измерения. В режиме измерения первичные измерительные преобразователи измеряют комплексную проводимость табачного листа, причем узел предварительной оценки контролируемых параметров в совокупности с программным блоком и узлом ориентации установки первичных измерительных преобразователей осуществляет отстройку от центральной жилы листа и влияния краевых эффектов. Узел предварительной оценки контролируемых параметров, используя процедуру многофакторного распознавания образов с помощью контроллера вычисления предварительных оценок, регулирует управляющее воздействие на узел ориентации установки первичных измерительных преобразователей по геометрии табачного листа. По завершении ориентации программный блок и блок формирования приоритета переключают устройство на измерение соответствующих показателей табачного сырья.

Поступающая информация через мультиплексор многомерной измерительной информации передается посредством интерфейса ввода-вывода в микроЭВМ, 2 ил.

1275287

Изобретение относится к измерительно-информационной технике, а именно к способам и устройствам определения сортности табачного сырья: по остаткам темной зелени на табачных лис- 5 тьях.

Цель изобретения — повьппение точности определения товарной ссртности табачного сырья.

На фиг. 1 представлена структур- 10 ная схема устройства для определения товарной сортности табачного сырья; на фиг. 2 — конструкция узла первичных измерительных преобразователей в совокупности с узлом ориентации уста- 15 новки первичных измерительных преобразователей.

Устройство содержит геператор управляемого напряжения, состоящий из

20 мультплексора 1 исходных данных, постоянного запоминающего устройства 2, перепрограммируемого запоминающего устройства 3, контроллера 4 формирования зондирующих сигналов, цифроана25 логового преобразователя 5, усилительного устройства б с обратной связью по току, при этом генератор управляемого напряжения соединен с узлом 7 ориентации первичных измерительных преобразователей, содержащим

30 восемь измерительных преобразователей, выходы которых соединены с соответствующими входами аналогового коммутатора 8 с аналого-цифровым преобразователем, при этом выходы последнего соединены с соответствующими входами узла предварительной оценки контролируемых параметров, состоящего из мультиплексора 9 многомерной измерительной информации, койтроллера 10

10 вычисления предварительных оценок, блока 11 формирования приоритета, а узел предварительной оценки контроли руемых параметров соединен с программным устройством 12,причем последнее связано с узлом ориентации установки первичных измерительных преобразователей,состоящим из блока 13 управления микродвигателями, блока 14 микродвигателей, исполнительного меха- 50 низма 15 сервопривода, причем последний функционально соединен с узлом 7 ориентации первичных измерительных преобразователей, который функциональ но связан с интерфейсом 1б ввода — 55 вывода информации, последний соединен с микроЭВИ 17, а последняя связана . функционально с узлом 18 первичного измерительного преобразователя, а последний — соответственно с объектом

19 контроля (табачное сырье), размещенным на транспортере 20.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально осуществляют многозвенный цикл обучения для определения закономерностей изменения пара,метров зондирующего тока †. формы и

1 амплитуды, на дискретных .частотах анализа в,диапазоне частот 0,5-200 кГц.

Цикл обучения осуществляют на представительной обучающей выборке образцов контролируемого сырья одного сортотипа с различным содержанием следов темной зелени. При этом используют при определении оптимальных па-! раметров зондирующего тока критерий максимальной чувствительности к следам темной зелени. Диапазон амплитуд выбирают с ограничением как по верхнему пределу, так и по нижнему пределу измерения. Верхний предел ограничен тем, что при протекании тока в табачном листе видоизменяется влагосодержание поверхностных сло» ев, которое квадратично зависит от уровня зондирующего тока. При уровне сигнала, равном 24 В, изменение влагосодержания табачного листа составляет единицы процентов за несколько циклов измерения. Кроме того, согласно технике безопасности, верхний уровень (24 В) ограничен условиями работы во влажных помещениях. Нижний предел (2 В) определен технической целесообразностью, а именно при уровне сигнала 2 В отпадает необходимость применения дополнительной аппаратуры — предварительных усилителей, использование которых неизбежно приводит к нелинейности тракта измерения.

В первом цикле обучения осуществляют варьирование формой сигнала, зондирования при постоянстве амплитуды на дискретных частотах анализа с использованием критерия максимальной чувствительности к следам темной зелени. Данную процедуру повторяют на каждой выбранной частоте анализа.

При этом первоначально производят зондирование синусоидальной формы, а в дальнейшем осуществляют дискретное изменение формы зондирования путем введения в зондирующий ток высших гармонических составляющих. Сначала

1275287 вводят третью гармонику и, изменяя поочередно амплитуду и фазу данной составляющей путем анализа откликов первичных измерительных преобразователей (по совокупности коэффициен- 5 тов парной корреляции информативных параметров сигналов-откликов со следами темной зелени), устанавливают первичный вид зондирующего воздействия,. В дальнейшем к установленной закономерности зондирующего тока путем использования аддитивной процедуры поиска оптимальной формы зондирования дополняют пятую, а затем седьмую и девятую гармоники и устанавли- 5 вают вид зондирующего тока, имеющего максимальную чувствительность к следам темной зелени. Во втором цикле ,аддитивной процедуры осуществляют определение закономерностей изменения 20 амплитуды зондирования от уровня темной зелени (процентного содержа-7 ния) и условия минимальной погреш-. кости измерения процентного содержания ее по критерию минимальной дисперсии погрешности измерения ее, т.е. определяют параметры коррекции амплитуды зондирования от вклада следов темной зелени.

Устройство реализует первые два 30 цикла обучения следующим образом.

Первоначально в нем осуществляют отстройку от влияния центральной жилы на процесс измерения. Объект 19 контроля (табачный лист) после раз- 35 глаживающего устройства но транспортеру 20 поступает в зону действия уз ла ориентации установки первичных измерительных преобразователей, при этом. блок 13 управления микродвига- 40 телями посредством своих фоторегистраторов по совокупности сигналов последних формирует сигналы управления, воздействующие на блок 14 микродвигателей, которые обеспечивают пере. — 45 мещение указанного узла по вертикали до момента, обеспечивающего контакт соответствующих первичных измерительных преобразователей с объектом контроля. В дальнейшем вторая группа. ис- 50 полнительных микродвигателей (блока

14 микродвигателей) в совокупности с исполнительным механизмом 15 сервопривода (фиг. 2) этого узла, а также узла предварительной оценки конт- gg .ролируемых параметров обеспечивает автоматическую отстройку положения первичных измерительных преобразова. телей относительно центральной жилы согласно геометрии листа . Ориентация положения первичных измерительных преобразователей осуществляется на основе принципа анализа сигнала отклика с контролируемого объекта. Это связано с тем, что комплексное сопротивление центральной (главной) жилы почти на два порядка меньше сопротивления ткани листа, что, в свою очередь, определяет амплитуду отклика, которая в зоне центральной жилы во столько же раз меньше, что и на остальных участках ткани табачного листа. При этом контроллер t0 вычисления предварительных оценок реализует процедуру распознавания образа (табачного листа) для определения мес» та расположения того или иного первичного измерительного преобразователя, входящего в узел 7 ориентации первичных измерительных преобразователей, относительно центральной (главной) жилы. Автоматическая подстройка положения последних осуще-ствляется с разнесением во времени соответствующими группами блока 14 . микродвигателей и исполнительного ме- ханизма 15 сервопривода. Программное устройство обеспечивает общую синхронизацию работы предлагаемого устройства и переключение его на соответствующие этапы работы. Блок 11 формирования приоритета обеспечивает поочередность ориентации первичных измерительных преобразователей (узел

7 ориентации первичных измерительных преобразователей). По завершению процедуры ориентации последних относительно центральной жилы программное устройство 12 и блок 11 формирования приоритета обеспечивают переключение устройства на измерение соответствующих показателей табачного сырья. При этом поступающая информация, представленная в цифровой форме, через мультиплексор многомерной измерительной информации поступает уже не в контроллер 10 вычисления предварительных оценок, как это имело место в первом этапе работы предлагаемого устройства, а через интерфейс 16 ввоJ. да — вывода информации в микроЭВМ 17.

Однако первоначально перед процедурой измерения осуществляется цикл обучения, который производится однократно в начальной фазе для определения оптимальных параметров зон1275287 образуют в предлагаемом устройстве в аналоговую форму с помощью цифроаналогового преобразователя 5. При этом исходные дискретные значения сигналов зондирования в ниде дискрет. ных отсчетов хранятся в перепрограммируемом запоминающем устройстве 3, причем в последнем хранятся в виде дискретных тзыборок зондирующие сигналы не только по признаку амплитуды, на и различные по форме (от синусоидальной исходной формы воздействующего сигнала до воздействия в форме треугольного сигнала), причем количество дискретов по форме сигналов составляет И» = 8-10 разновидностей и N =: 6-8 разновидностей по амплитудному признаку, т.е. "поле" оперативного изменения признаков зондирующего воздействия составляет соответственно N = И И, что весьма приемлемо с точки зрения затрат на аппаратурнукт реализацию. Таким образом, в данном устройстве перепрограммируемое запоминающее устройство 3 в совокупности с контроллером 4 формирования зондирующих сигналов, синхронизируемых управляющей микроЗВМ

17, а также с помощью цифроаналогового преобразователя 5, усилительного устройства 6, мультиплексора 1 исходных данных, т,е. с помощью блоков, входящих в генератор управляемого напряжения, обеспечивают многофункциональное перепрограммируемое зондирующее воздействие на дискретных частотах анализа на объект диагностики, синхронизируемый микроЭВМ 17 через интерфейс 16 ввода-вывода. Таким образом, в цикле обучения устанавливаются для каждого сортотипа на соответствующих частотах анализа оптимальные по уровню и форме сигналы зондирования. Определив оптимальную форму зондирующих сигналов на одной из частот анализа, переходят на поиск оптимальной амплитуды и формы сигналов зондирования на последующей частоте анализа, при этом переклточение режима работы генератора управляемого напряжения осуществляется. блоком 11 формирования приоритета и микроЗВМ 17 через интерфейс 16 вводавывода информации. Информация о частотах анализа хре.нится в постоянном запоминающем устройстве 2. дирования на соответствующих частотах анализа для каждого сорготитта и заключается в следующем. Периодически подаются сигналы для анализа образца данного сортотипа без признаков темной зелени и образцов с 100Ж-ным содержанием остатков темной зелени или близкие к ним, проводится первоначальная коррекция положения первичных измерительных преобразователей 10 относительно центральной жилы по указанному способу отстройки, а затем осуществляется регистрация амплитуды откликов первичных измерительных преобразователей (узла 7 ориен- 15 тации первичных измерительных преобразователей), с выхода которых сигнальт, несущие информацтпо, поступают ва соответствующие входы BHÿëîãoâaãо коммутатора 8 с аналого-цифровым 20 преобразователем. С выхода последнего измерительная информация поступает в узел предварительной оценки контролируемых параметров, где тта совокупности дискретных выборок (N -- 64) на полупериоде вычисляется среднее тт значение сигнала отклика A =- K A.

J (Л вЂ” дискретная выборка) и опреде1 ляется максимальное значение сигнала 30 (по экстремальному значенито дискретной А выборки из совокупности | А„1 г ! используя при этом для реализации . процедуры разности первого и второго рода. (о А и тт Л) . При этом в указанномз5

I блоке оценивается в дальнейшем отнотттение амплитудного зцачения сигналов (откликов первичных измерительных преобразователей) эталонных образцов со следами темной зелени к откликам 40 образцов без остатков темной зелени и IIo максиматпьному отклонептпо отнотттеттия от единицы первоначально оцениватот дискретное значение амттотитуды зондирующего сигнала. формирование ст»гнала заттдирующега воздействия на объект контроля obec печивает генератор управляемого на-! пряжения, который выдает исходное воздействие первоначально в цифровой 50 форме Посредством использования контроллера и формирования зондирующего сигнала, перепрограммируемого запо— пинающего устройства 3, постоянно запоминающего устройства 2, мульти- 55 плексора. 1 исходных данных, а в дальнетштем зондирующее воздействие, представленное в дискретной форме, плеИзмерение совокупности показателей, характеризующих товарную сорт1275287 ность табачного сырья и его курительные достоинства, осуществляется путем измерения соответствующих параметров на соответствующих частотах информативных анализа, поступающих с соответствующих первичных измерительных преобразователей 18, расположенных согласно геометрии табачного листа с последующим коэффициентным взвешиванием и алгебраическим суммированием последних согласно априорных данных, получаемых в цикле обучения.

При этом дополнительно с помощью микроЭВМ 17 в совокупности с интер- 15 фейсом 16 ввода — вывода информации и мультиплексора 1 исходных данных осуществляют автоматическую коррекцию уровня зондирующего воздействия,обусловленного изменением сортотипа конт-20 ролируемого табачного сырья, путем воздействия микроЭВМ 17 на генератор управляемого напряжения согласно информации, поступающей с узла 7 ориентации первичных измерительных д преобразователей, с использованием при этом процедуры распознавания образов, а в дальнейшем — микроЭВМ 17.

В зависимости от принадлежности исследуемого объекта 19 контроля к оп- 30 ределенному классу (сортотипу) табачного сырья формируют соответствующие весовые множители.

Для повышения точности измерения осуществляют двухзвенный процесс из- 35 мерения. При этом первоначально устанавливают заданный уровень амплитуды зондирования на каждой частоте анализа и определяют первичные оценки ,измерения хлорофилла и его производ- 40 ных. Согласно последним в режиме измерения осуществляют коррекцию амплитуды зондирования по установленным во втором цикле обучения закономерностям изменения амплитуды зонди- 45 рования из условия максимальной точности измерения параметров, характеризующих товарную сортность табачного сырья. В дальнейшем осуществляют новторный анализ откликов первичных.-1 50 измерительных преобразователей, используя те же тракты, что и в первом цикле измерения, и устанавливают уточненные значения оценок контролируемых параметров. При этом для,по- 55 вышейия точности измерения гараметров используют многопараметровые методы контроля, заключающиеся в коэффициентном взвешивании информативных составляющих и алгебраическом суммировании последних по критерию минимальной дисперсии ошибки измерения параметров. После этого процедура измерения контролируемых показателей завершается, срабатывает первая группа блока t4 микродвигателей на подъем измерительного комплекса и предлагаемое устройство переходит в режим ожидания подачи последующего объекта контроля в зону измерения.

МикроЭВМ 17 также осуществляет анализ характера изменения контролируемых показателей, свидетельствующих об изменении качества табачного сырья (увеличение остатков темной зелени, влажности и т.п.) в процессе формирования табачной кипы, что позволяет вычислить среднестатические характеристики сырья, сделать заключение о товарной сортности сырья в кипе, а также использовать получаемую информацию для управления и контроля за ходом технологического процесса послеуборочной обработки (томления, сушки) табачного сырья в потоке.

Таким образом, предлагаемое устройство является многофункциональным устройством, которое формирует перепрограммируемые воздействия на объект контроля, устанавливающие оптимальные параметры зондирования в цикле обучения путем анализа отклика эталонных образцов анализируемых сортотипов табачного сырья (каящого образца в отдельности), и осуществляет в цикле измерения определение параметров, характеризующих курительные. свойства табачного сырья (содержание белков, углеводов водорастворимых, никотина, карбонильных соединений и т.д.), с помощью вычисления регрессионных оценок, при этом составляющие и весовые множители регрессионных уравнений устанавливаются также в цикле обучения.

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с базовым заключаются в том, что оно осуществляет 100Х-ный неразрушающий многопараметровый экспресс-контроль совокупности показателей, характеризующих товарную сортность табачного сырья и его курительные достоинства, путем их количественного измерения с последующим анализом полученной информации; повышает точность контроля

1275287

-ттзтк Д; I-IIII,I-, ., Я з <

9 (погрешность измерения 1,5-21); и уменьшает время обработки одного образца в 7-8 раз, осуществляет автоматическую коррекцию положения .1<ервичных измерительных преобразователей относительно центральной жилы табачного листа с исключением влияния краевых эффектов на результаты измерения; может быть использовано в системах АСУ ТП для автоматической 10 коррекции технологического процесса обработки табачного сырья и оптимизации параметров.

Формула изобретения

Устройство для определения товарной сортности табачного сырья, содержащее генератор управляемого напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я: 7О тем, что, с целью повьпиения точности, оно снабжено последовательно соединенными узлом .первичных измерительных преобразователей, аналоговым коммутатором с цифроаналоговым преобразова- 25 телем, мультиплексором многомерной измерительной информации, контролл— ром вычисления предварительных оценок, блоком формирования приоритета, блоком управления: 1икродвнгатеттет1, 0 JI 0 K 0 I 1 МИ K p O) 3 Б И Г B T C. Jl Ñ I I и с и 0Л и "-1Т 1011з пыт1 механи 1,:,-> .. <- р330привода узле;,<

ОРИЕНтаЦПИ ПЕРт311ЧНЫ. ИЗМЕРИтвнтзНЫХ иреОбраз013атез 01, i< тактке IlpoÃ1);JM,1Нруемым блоком, интер 3ейс011 вттодатззыводс1 и . :lит pс.з з11, тт 1111 э тотт т<1р с т вам мируемый блок <.вяза!l с блоком ;правЛ з НИЯ М31К1з ОДБ.".. Нт -J IЕ1 1 и Мз«ЛIз Т ИПЛЕК

СОРОМ MIIO "0-1 - 31011 т<ЗМЕРИ 1 Е311з<10й1 ИН" фОРМадииз а !: :.НЕРН OP ттнпза13313<1ЕМОГО

НаПР<тжЕННН 00 тоит ттэ ПО< ЛЕг<От: тстттзнс установленных мультиплексора исходных,цаннь.х Ä I.1åp<:- lip огра. . НIHp у емсгo псстоянног0 запсм3Н- ающего блока. контроллера ф<т1л прсватт11я зоттдирующих сигналов, цифрсанапоговсг0 преобразователя. усилителя с обратной связью по току, при-1ем входы интерфейса ввода — вывода соединен с мультИПЛЕКСОРОМ МкотоМЕРт<Ой ИЗМЕРИТЕЛЬной инфор:ia<;In.<,, а 13ывсды с !ÿllpoÝÁ11, 1

МУлтзт1<ПЛРКСОВ0М ИНХОДНтз<Х ДОННЬГ" блоком <3>орттнрования та ПРИ ЭтОХ ПОСт<ЕДНИ1 -. тВК;::Е СсЕДИНЕ1;. (Мт<,. „, "Илз<ЕКСOpOI< ИС-.IOÄ1275287

Составитель В.Еремин

Редактор А.Козориз Техред В.Кадар Корректор А.Обручар

Заказ 6553/33 Тираж 778 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений,и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул Проектная, 4