Способ и устройство для проверки яиц

Способ и устройство для проверки яиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для проверки яиц. В частности, настоящее изобретение относится к способу и устройству для определения свойств скорлупы яиц.

Уровень техники

Хотя яйца появляются со своей особой природной защитной системой (т.е. яичной скорлупой), тем не менее может произойти бактериальное заражение содержимого яйца. Как правило, существует два возможных пути, которыми оно может произойти: в яйцеводе до образования скорлупы или посредством проникновения через поврежденную скорлупу или скорлупу низкого качества. Хотя оба пути возможны, последний случай является более вероятным. Если предположить, что зараженные яйца, зараженность которых неустановленна, попадут на рынок, это может стать угрозой для здоровья потребителей. Более того, яйца с поврежденной скорлупой не будут приобретены потребителями, и это может привести к значительным экономическим потерям. Общее впечатление от отрасли яиц сильно страдает от инцидентов такого рода, и поэтому заводческие компании ищут альтернативные фокусы отбора, например улучшенное качество яиц, из которых качество скорлупы имеет заметное значение.

Как правило, качество скорлупы используется как синоним прочности скорлупы и определяет способность яичной скорлупы выдерживать приложенные внешние нагрузки без образования трещин или разбивания. Прочность скорлупы имеет только слабую наследуемость и вызывает проблему, так как ухудшение качества яичной скорлупы преимущественно проявляется поздно в период яйцекладки. Коммерческие заводческие компании включают прочность яичной скорлупы в свою программу отбора на протяжении многих лет. Отбор на основании прочности скорлупы практикуется основными птицеводами с использованием разнообразных разрушающих и неразрушающих способов определения оптимальных значений отбора. Неразрушающие способы имеют преимущество в том, что яйца все еще можно использовать после проведения измерений, но ввиду низкой стоимости одного яйца и правил безопасности пищевых продуктов Евросоюза, данный аргумент является менее значимым, чем скорость и точность измерений, наследуемость и генетическая корреляция с повреждением скорлупы в коммерческих условиях.

На методику тестирования для измерения прочности яичной скорлупы потрачены большие усилия, и вследствие этого появился предмет изучения для некоторых обширных обзоров и технологий в уровне техники. Наиболее часто используемые способы измерения прочности яичной скорлупы включают удельный вес, деформацию скорлупы, толщину скорлупы, процент скорлупы, структурные характеристики, прочность на разбивание, статическую жесткость, а также наиболее современный способ на основании частотного анализа акустического резонанса для определения неразрушающей переменной отбора, называемой динамической жесткостью.

В предыдущих исследованиях прочности яичной скорлупы было указано, что среднее количество разбиений яиц от начала периода яйцекладки до использования потребителем составляет около 7%. Однако, несмотря на использование переменных отбора, указанных выше, последние оценки показывают, что данное значение изменилось очень незначительно, и, следовательно, к настоящему моменту, очевидно, не существует идеальной переменной для генетического отбора куриц-несушек для усовершенствованной прочности яичной скорлупы.

В ЕР 738888, например, описан датчик для обнаружения трещин в яичной скорлупе. Благодаря данному датчику измеряют звуковой сигнал, вырабатываемый посредством отскоков небольшого шарика в течение недолгого времени на области поверхности яйца. Более конкретно, кривая интенсивности звука, осциллирующего во время отскоков шарика, обеспечивает информацию о том, является ли данная область поверхности неповрежденной, или нет. Посредством выполнения данного обнаружения несколько раз для одного яйца, состояние скорлупы яйца, т.е. наличие или отсутствие трещин или разрывов в яичной скорлупе, отслеживают в автоматическом режиме, в результате чего вырабатывают значение данного состояния. Такое значение используют в качестве критерия при сортировке яиц. Однако важной задачей является крепление измеряющих средств к яйцу. Такое крепление является довольно сложным в исполнении. В дополнение, датчик, описанный в ЕР 738888, нелегко приложить к кладке яиц, а обработка и сортировка яиц занимает длительное время.

Таким образом, существует необходимость нового подхода к определению показателя прочности яичной скорлупы.

Раскрытие изобретения

Существует необходимость в усовершенствованных способе и устройстве для проверки яиц.

Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении альтернативных устройства и способа проверки яиц, более конкретно, задача настоящего изобретения заключается в обеспечении альтернативного устройства и способа определения свойств яичной скорлупы.

Другая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении новых средств прогнозирования, которые выявляют состояние неповрежденных яиц.

Данная задача решена посредством способа и устройства в соответствии с независимыми пунктами формулы настоящей заявки. Зависимые пункты формулы относятся к предпочтительным вариантам реализации.

Преимущественно, обеспечен неразрушающий способ определения сопротивления неповрежденных яиц растрескиванию,

в котором указанное определение включает по меньшей мере этап а) и/или этап b):

- a) определение напряжения растяжения, развившегося в яичной скорлупе указанного неповрежденного яйца, например напряжения растяжения при заданной нагрузке;

- b) определение эластичности указанной яичной скорлупы;

причем предпочтительно результаты этапа а) и/или этапа b) используют при оценке указанного сопротивления растрескиванию.

Например, в соответствии с еще одним вариантом реализации, определение напряжения растяжения может включать вычисление напряжения растяжения, более конкретно, с использованием или на основании определенной толщины яичной скорлупы и кривизны неповрежденного яйца.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечено устройство для неразрушающей проверки яйца, в частности для прогнозирования состояния неповрежденной яичной скорлупы, содержащее:

- датчик, выполненный с возможностью определения характеристики яичной скорлупы, такого как толщина скорлупы, кривизна яичной скорлупы и эластичность яичной скорлупы;

- центральный обрабатывающий блок для определения при помощи данной характеристики яичной скорлупы напряжения растяжения, развившегося в яичной скорлупе, посредством чего указанное напряжение растяжения используется в качестве средства прогнозирования состояния указанной яичной скорлупы.

В предпочтительном варианте реализации датчик содержит камеру и/или источник лазерного излучения, и/или источник радиоактивного излучения, и/или источник света.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечен неразрушающий способ определения напряжения растяжения, развившегося в скорлупе неповрежденного яйца, посредством чего указанное напряжение растяжения используется в качестве средства прогнозирования состояния указанной яичной скорлупы. В предпочтительном варианте реализации определение напряжения растяжения, развившегося в яичной скорлупе, включает измерение толщины скорлупы и кривизны указанной яичной скорлупы. В наиболее предпочтительном варианте реализации, определение напряжения растяжения, развившегося в яичной скорлупе, включает измерение эластичности указанной яичной скорлупы.

В предпочтительных вариантах реализации эластичность указанной яичной скорлупы определяют с использованием механических средств, например механического датчика. В альтернативном предпочтительном варианте реализации, эластичность указанной яичной скорлупы определяют с использованием оптических средств, например оптического датчика. В предпочтительном варианте реализации, оптические средства или оптический датчик включают применение технологий рассеяния и/или отражения, и/или компьютерного зрения, и/или термографического исследования. В наиболее предпочтительном варианте реализации, оптические средства включают поверхностное рассеяние Бриллюэна, или измерения при помощи Р-излучения, или измерения при помощи рентгеновского излучения.

В предпочтительных вариантах реализации эластичность яичной скорлупы определяют бесконтактным образом.

Состояние яичной скорлупы предпочтительно включает определение наличия трещин и/или растягивающего усилия, и/или вероятности разбивания.

В предпочтительных вариантах реализации, определение напряжения растяжения, развившегося в яичной скорлупе, включает анализ методом конечных элементов, включающий геометрическое представление и оценку локализованного напряжения. В предпочтительных вариантах реализации, составляют "метамодель" или "суррогатную модель", которая предпочтительно интерполирует между симуляциями, что приводит к прогнозированию всех возможных сортов яиц. В предпочтительном варианте реализации определение напряжения растяжения, развившегося в яичной скорлупе, выполняют в режиме реального времени.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечены способы сортировки яиц, в которых используют неразрушающий способ определения напряжения растяжения, развившегося в скорлупе неповрежденного яйца, в соответствии с настоящим изобретением для определения, во время сортировки, состояния скорлупы указанных яиц.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечено устройство для сортировки яиц, в котором используют устройство в соответствии с настоящим изобретением для определения, во время сортировки, состояния скорлупы указанных яиц.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечено применение напряжения растяжения скорлупы неповрежденного яйца неразрушающим образом в качестве средства прогнозирования состояния указанной яичной скорлупы.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечено устройство для неразрушающей проверки яйца, в частности для прогнозирования сопротивления неповрежденного яйца растрескиванию, содержащее:

- датчик для определения толщины скорлупы и/или кривизны яичной скорлупы и/или эластичности яичной скорлупы, посредством чего указанным датчиком обеспечена по меньшей мере характеристика яичной скорлупы;

- центральный обрабатывающий блок для определения при помощи данной характеристики яичной скорлупы напряжения растяжения, развившегося в яичной скорлупе, и измерения указанной эластичности указанной яичной скорлупы, посредством чего указанное напряжение растяжения и эластичность используются в качестве средства прогнозирования сопротивления неповрежденного яйца растрескиванию.

Например, указанная характеристика яичной скорлупы может указывать на толщину яичной скорлупы или быть связанной с ней, например таким образом, что толщину можно определить или вычислить из обеспеченной характеристики яичной скорлупы. Указанная характеристика яичной скорлупы может указывать на кривизну яичной скорлупы или быть связанным с ней, например таким образом, что кривизну можно определить или вычислить из обеспеченно характеристики яичной скорлупы. Кроме того, указанная характеристика яичной скорлупы может указывать на эластичность указанной яичной скорлупы или быть связанным с ней, например таким образом, что эластичность можно определить или вычислить из обеспеченной характеристики яичной скорлупы.

Указанный датчик может обеспечивать характеристику яичной скорлупы различными путями, например посредством обеспечения сигнала датчика, который указывает на такую характеристику или содержит ее, или сигнала датчика, который содержит информацию о такой характеристике. Специалисту в данной области техники будет понятно, что датчик и указанный центральный обрабатывающий блок могут быть выполнены с возможностью связи друг с другом с использованием подходящих средств связи (например, проводного или беспроводного канала связи), в частности для передачи характеристики яичной скорлупы (или сигнала датчика) от датчика в обрабатывающий блок.

В предпочтительном варианте реализации, устройство выполнено с возможностью определения соотношения указанного напряжения растяжения, развившегося в скорлупе указанного неповрежденного яйца, и указанной эластичности указанной яичной скорлупы. В предпочтительном варианте реализации, датчик содержит камеру, и/или источник лазерного излучения, и/или источник радиоактивного излучения.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечен неразрушающий способ определения сопротивления неповрежденных яиц растрескиванию, в котором указанное определение включает вычисление напряжения растяжения, развившегося в яичной скорлупе указанного неповрежденного яйца, и измерение указанной эластичности указанной яичной скорлупы.

В предпочтительном варианте реализации, вычисление напряжения растяжения включает измерение толщины скорлупы и кривизны указанной яичной скорлупы. Это может быть достигнуто, например, при помощи датчика толщины скорлупы и датчика кривизны яичной скорлупы соответственно. В наиболее предпочтительном варианте реализации, измерение указанной эластичности яичной скорлупы выполняют с использованием механических средств. В других вариантах реализации измерение указанной эластичности яичной скорлупы выполняют с использованием оптических средств. В предпочтительном варианте реализации данные оптические средства включают применение технологий рассеяния и/или компьютерного зрения. В наиболее предпочтительном варианте реализации, оптические средства включают поверхностное рассеяние Бриллюэна, технологии получения изображения в инфракрасном свете, например, такие как термографическое исследование, наиболее предпочтительно, активное и/или пассивное термографическое исследование или оптическая когерентная томография.

В предпочтительном варианте реализации, термографическое исследование относится к термографическому исследованию в инфракрасном свете или получению тепловых изображений или теплового видео, в качестве примеров области получения изображений в инфракрасном свете. Преимущественно, термографическое исследование представляет собой неразрушающий способ и является относительно быстрым, бесконтактным и обеспечивает полномасштабную информацию. Камеры для получения тепловых изображений обнаруживают излучение в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра (приблизительно 9000-14000 нанометров или 9-14 мкм) и вырабатывают изображения данного излучения, называемые термограммами. Данные термограммы, полученные пассивным или активным образом, используют в вариантах реализации настоящего изобретения для обеспечения физических параметров яичной скорлупы, например таких как эластичность и/или толщина. В предпочтительном варианте реализации, пассивное термографическое исследование используют для обеспечения толщины скорлупы неповрежденного яйца. Активное термографическое исследование, используемое в вариантах реализации настоящего изобретения, обеспечивает излучающий, или в других вариантах реализации ультразвуковой источник, который может вызывать наличие поверхностных трещин в яичной скорлупе, причем указанный источник предпочтительно представляет собой импульсное инфракрасное излучение. Посредством приложения импульсного инфракрасного излучения температура поверхности циклически повышается и понижается в результате пульсации. В дополнение, поглощение инфракрасного излучения в целом понижается с повышением длины волны. Таким образом, большая часть инфракрасного излучения отражается на поверхности. В результате, когда свет проходит в микротрещину, присутствующую в яичной скорлупе, он отражается множество раз внутри трещины, посредством чего остается большее количество энергии, чем при одном отражении, по аналогии с полостью абсолютно черного тела. Кроме того, в соответствии с законом Кирхгофа для систем в тепловом равновесии, излучательная способность поверхности равна поглощательной способности, хотя длины волн поглощенного и испускаемого излучения не обязательно равны. Вследствие данных двух факторов, трещина в яичной скорлупе, которую облучают инфракрасным излучением большой интенсивности, преимущественно поглотит и испустит большую энергию, чем окружающая часть, и будет видна как горячее пятно при получении изображения при помощи инфракрасной камеры.

Преимущественно, посредством использования активного термографического исследования можно определить размер трещин. Более конкретно, размер трещины может быть определен в зависимости от нескольких факторов. Чтобы быть видимой трещине необходимо поглотить достаточное количество энергии для достижения температуры, которую инфракрасная камера может различить на фоне. В целом, излучение от фона является неравномерным вследствие изменения излучательной способности, и температура трещины таким образом должна превысить данный уровень шума. Количество энергии, которое может быть поглощено, зависит от ширины трещины, так как более широкая трещина имеет большую область, в которую может проникнуть больше света. Ширина также влияет на то, какие длины волн могут быть поглощены в трещине, так как свет с длиной волны, большей, чем ширина трещины, не проникнет в трещину. Хотя длина волны излучения установит ограничение, при котором будет возможность обнаружения трещин, в целом она должна быть настолько большой, насколько это возможно, так как это повысит контраст при поглощении между трещиной и окружающей поверхностью. На практике ограничение размера трещин, которые могут быть обнаружены, представляет собой инфракрасную камеру. Разрешение камеры вместе с выбором объектива определит насколько малы объекты, которые могут быть обнаружены. Выбор объектива представляет собой баланс между разрешением и полем зрения. Важным является только наименьший размер трещины при обнаружении; длина трещины не влияет на способность данных способов к ее обнаружению.

В других предпочтительных вариантах реализации активное термографическое исследование может быть также использовано для измерения толщины яичной скорлупы, например можно применить способ численного обращения и сравнить полученные результаты. Один пример такого способа обращения представляет собой итерационный способ обнаружения дефектов формы отраженным звуком. Второй пример такого способа обращения представляет собой способ Левенберга-Маркара, который может быть применен к термографическим данным для неразрушающей проверки. Так как получение данных с использованием активного термографического исследования и способов численного обращения может быть легко автоматизировано, комбинация данных двух процедур может представлять собой многообещающий подход обеспечения толщины яичной скорлупы.

В предпочтительном варианте реализации эластичность яичной скорлупы определяют бесконтактным образом.

В предпочтительном варианте реализации определение сопротивления неповрежденного яйца растрескиванию включает определение наличия трещин, и/или растягивающего усилия, и/или вероятности разбивания.

В предпочтительном варианте реализации вычисление указанного напряжения растяжения включает анализ методом конечных элементов, включающий геометрическое представление и оценку локализованного напряжения. В предпочтительных вариантах реализации, составляют "метамодель" или "суррогатную модель", которая предпочтительно интерполирует между симуляциями, что приводит к прогнозированию всех возможных сортов яиц. В предпочтительном варианте реализации определение сопротивления неповрежденных яиц растрескиванию выполняют в режиме реального времени.

В предпочтительных вариантах реализации соотношение указанного напряжения растяжения, развившегося в скорлупе указанного неповрежденного яйца, и указанной эластичности указанной яичной скорлупы применяют в качестве показателя прочности для оценки сопротивления неповрежденного яйца растрескиванию.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечен способ сортировки яиц, в котором используется неразрушающий способ определения сопротивления неповрежденного яйца растрескиванию в соответствии с настоящим изобретением для определения, во время сортировки, сопротивления указанных неповрежденных яиц растрескиванию.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечено устройство для сортировки яиц, в котором используется устройство для неразрушающей проверки яйца, в частности для прогнозирования сопротивления неповрежденного яйца растрескиванию, в соответствии с настоящим изобретением для определения, во время сортировки, состояния скорлупы указанных яиц.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечено применение соотношения указанного напряжения растяжения, развившегося в яичной скорлупе указанного неповрежденного яйца, и указанной эластичности указанной яичной скорлупы в качестве показателя прочности для оценки сопротивления неповрежденного яйца растрескиванию.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечено устройство для неразрушающего и бесконтактного измерения толщины скорлупы неповрежденного яйца, содержащее:

- датчик для измерения кривизны яичной скорлупы, и/или эластичности яичной скорлупы, и/или растягивающего усилия, развившегося в яичной скорлупе, посредством чего указанным датчиком обеспечена по меньшей мере характеристика яичной скорлупы;

- центральный обрабатывающий блок для определения при помощи данной характеристики яичной скорлупы толщины яичной скорлупы.

В предпочтительном варианте реализации датчик содержит камеру, и/или источник лазерного излучения, и/или источник радиоактивного излучения.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечен способ определения толщины яичной скорлупы, в котором указанная яичная скорлупа представляет собой скорлупу неповрежденного яйца, при этом толщину определяют посредством измерения эластичности указанной яичной скорлупы или напряжения растяжения, развившегося в яичной скорлупе, причем указанное определение выполняют неразрушающим и бесконтактным образом.

В предпочтительном варианте реализации эластичность указанной яичной скорлупы определяют с использованием оптических средств. В наиболее предпочтительном варианте реализации, оптические средства включают применение технологий рассеяния и/или отражения, и/или компьютерного зрения. В других предпочтительных вариантах реализации, оптические средства включают поверхностное рассеяние Бриллюэна, и/или измерения при помощи Р-излучения, и/или измерения при помощи рентгеновского излучения, и/или термографическое исследование, и/или активное термографическое исследование, и/или оптическую когерентную томографию.

Определение толщины, в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения, включает анализ методом конечных элементов, включающий геометрическое представление и оценку локализованного напряжения. В предпочтительном варианте реализации указанную оценку выполняют с использованием других способов, отличных от раскрытых в вариантах реализации настоящего изобретения. В предпочтительных вариантах реализации составляют "метамодель" или "суррогатную модель", которая предпочтительно интерполирует между симуляциями, что приводит к прогнозированию всех возможных сортов яиц. В предпочтительном варианте реализации, определение толщины также включает определение кривизны указанной яичной скорлупы. В предпочтительном варианте реализации кривизну яичной скорлупы определяют бесконтактным образом. В предпочтительных вариантах реализации, бесконтактный способ включает компьютерное зрение и/или оптические средства.

Определение эластичности яичной скорлупы в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения включает определение характеристики эластичности матрицы скорлупы. В предпочтительном варианте реализации указанное определение выполняют в режиме реального времени.

В предпочтительном варианте реализации указанная яичная скорлупа указанных яиц является хрупкой, например указанные яйца представляют собой птичьи яйца. Птичье яйцо является очень сложной биологической структурой. Оно может содержать воздушную камеру и вязкую жидкость, окруженную двумя мембранами и внешним хрупким покрытием, которое представляет собой яичную скорлупу.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечен способ сортировки яиц, в котором используется способ определения толщины яичной скорлупы в соответствии с настоящим изобретением для определения, во время сортировки, толщины скорлупы указанных яиц.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечено устройство для сортировки яиц, в котором используется устройство для неразрушающего и бесконтактного измерения толщины скорлупы неповрежденного яйца в соответствии с настоящим изобретением для определения, во время сортировки, толщины скорлупы указанных яиц.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечено применение эластичности яичной скорлупы или растягивающего усилия, развившегося в скорлупе неповрежденного яйца, для измерения толщины яичной скорлупы неразрушающим и бесконтактным образом.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечен компьютерный программный продукт, предназначенный, при исполнении на управляющем блоке (например, центральном обрабатывающем блоке), для выполнения указанного способа в соответствии с настоящим изобретении, или их комбинации.

В соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации настоящего изобретения, обеспечено машиночитаемое устройство для хранения программы, вещественным образом выполняющее программу инструкций, исполняемых машиной для выполнения этапов способа для обеспечения автоматической диагностики и принятия решения.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечены носители информации, хранящие указанный компьютерный программный продукт в соответствии с настоящим изобретением. Термин "носитель информации" имеет то же значение, что термины "программоноситель" или "машиночитаемый носитель" и относятся к любому носителю, который участвует в обеспечении инструкций процессору для исполнения.

Такой носитель может принимать множество форм, включая, без ограничения, энергонезависимый носитель, энергозависимый носитель и передающий носитель. Энергонезависимые носители включают, например, оптические или магнитные диски, такие как устройство хранения, которое является частью запоминающего устройства большой емкости. Энергозависимые носители включают динамическую память, такую как память с произвольным доступом (RAM). Обычные формы машиночитаемых носителей включают, например, дискеты, гибкие диски, жесткие диски, магнитную ленту или любой другой тип магнитного носителя, компьютерные диски (CD-ROM), любой другой оптический носитель, перфокарты, бумажные ленты, любой другой физический носитель с узорами, выполненными из отверстий, память с произвольным доступом, программируемая постоянная память (PROM), стираемая программируемая постоянная память (EPROM), стираемая программируемая постоянная флэш-память (FLASH-EPROM), любой другой чип или кассета памяти, несущая волна, как описано далее, или любой другой носитель, читаемый компьютером. Различные формы машиночитаемых носителей могут быть использованы для переноса одной или более последовательностей одних или более инструкций для выполнения процессором. Например, инструкции могут изначально переноситься на магнитном диске от удаленного компьютера. Удаленный компьютер может загружать инструкции в свою динамическую память и посылать инструкции по телефонной линии с использованием модема. Локальный модем компьютерной системы может принимать данные по телефонной линии и использовать инфракрасный передатчик для преобразования данных в инфракрасный сигнал. Инфракрасный датчик, соединенный с шиной, может принимать данные, переносимые инфракрасным сигналом и размещать данные в шине. Шина переносит данные в основную память, из которой процессор извлекает инструкции и выполняет их. Инструкции, принятые основной памятью могут в качестве необязательного условия храниться на запоминающем устройстве как до, так и после выполнения процессором. Инструкции также могут быть переданы посредством несущей волны в сеть, такую как локальная сеть (LAN), мировая сеть (WAN) или сеть Интернет. Передающие носители могут принимать форму акустических или световых волн, таких как выработанные во время радиоволновой связи и информационной связи на основе инфракрасного излучения. Передающие носители включают коаксиальные кабели, медную проволоку и оптоволокно, включая проволоки, которые образуют шину в компьютере.

Согласно одному из аспектов, в настоящем изобретении обеспечена передача компьютерного программного продукта по сети.

Задача настоящего изобретения состоит в предоставлении нового подхода к определению нового показателя прочности яичной скорлупы, предпочтительно на основании фундаментальных принципов механики разрушения в хрупких материалах. Более конкретно, анализа концентрированного усилия на сферической скорлупе. Применение анализа и поведения хрупких материалов, таких как металлы, к яйцам, не является очевидным для специалиста в данной области техники, так как такой специалист не будет проводить поиск в отдаленных областях, таких как анализ хрупкого металла, для решения в анализе поведения при разбивании яйца, и более конкретно, использование физических характеристик яичной скорлупы для обеспечения новых показателей прочности яичной скорлупы.

Более того, использование растягивающего усилия в яичной скорлупе и/или эластичности яичной скорлупы в качестве показателя прочности яичной скорлупы не раскрыто в каком-либо документе уровня техники, известного заявителю. В дополнение, соотношение данных показателей, обеспечивающее еще один новый показатель прочности яичной скорлупы, не раскрыто в каком-либо документе уровня техники, известного заявителю. Кроме того, данные теоремы и средства анализа материала известны с 1959 года и ранее, однако с того времени острая необходимость в обеспечении проверенного показателя прочности яичной скорлупы не была удовлетворена каким-либо документом уровня техники.

Краткое описание чертежей

Дальнейшие признаки настоящего изобретения ясны из примеров и фигур, на которых:

На фиг. 1 схематически показан механизм разрушения в яичной скорлупе, в соответствии с которым разрушение начинается накапливанием напряжения растяжения (s), где соседние кальцитные колонны сливаются. Затем трещина быстро распространяется через стенку скорлупы в направлении внешней поверхности (*).

На фиг. 2 схематически показана базовая модель в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения.

На фиг. 3 показана модель сетки конечных элементов яичной скорлупы в соответствии с вариантами настоящего изобретения.

На фиг. 4 показана сетка конечных элементов яичной скорлупы (слева) и ее акустического содержимого (справа) в соответствии с вариантами настоящего изобретения.

На фиг. 5 показан измеритель радиуса кривизны, использующий высотомер Mitutoyo®.

На фиг. 6 показана экспериментальная установка с падающим мячиком.

На фиг. 7 показана значимость показателя формы как средства оценки прочности яичной скорлупы с использованием Р-значения, равного 0,006.

На фиг. 8 показана значимость толщины яичной скорлупы как средства оценки прочности яичной скорлупы с использованием Р-значения, равного 0,004.

На фиг. 9 показана значимость статической жесткости (k_stat) как средства оценки прочности яичной скорлупы с использованием Р-значения, равного 0,004.

На фиг. 10 показана значимость динамической жесткости (k_dyn) как средства оценки прочности яичной скорлупы с использованием Р-значения, равного 0,06.

На фиг. 11 показана значимость напряжения растяжения как средства оценки прочности яичной скорлупы, в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения, с использованием Р-значения, равного 0,00007.

На фиг. 12 показана значимость модуля Юнга/эластичности скорлупы как средства оценки прочности яичной скорлупы, в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения, с использованием Р-значения, равного 0,05.

На фиг. 13 показана значимость коэффициента k_new как средства оценки прочности яичной скорлупы, в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения, с использованием Р-значения, равного 0,0009.

На фиг. 14 схематически показан вариант реализации устройства.

Определения

В настоящей заявке термин "неповрежденное яйцо" может быть определен как полностью неповрежденное или неразрушенное яйцо, таким образом, цельное яйцо, тогда как яичная скорлупа сама по себе может быть повреждена, например, содержать микротрещины и/или макротрещины.

В настоящей заявке, термин "яичная скорлупа" может быть определен как хрупкая яичная скорлупа, в соответствии с чем, указанная хрупкая яичная скорлупа, когда испытывает напряжение, предпочтительно разбивается без значительной деформации (натяжения). Хрупкие материалы предпочтительно поглощают относительно малое количество энергии перед разрушением, даже те, которые обладают высокой прочностью. Хрупкие материалы включают большинство керамических материалов и стекол, которые предпочтительно не деформируются физически, как например яйца морского ежа, которые при приложении внешнего усилия деформируются пластически.

В настоящей заявке, в частности, "напряжение растяжения" может быть определено как напряжение растяжения при заданной нагрузке, например, конкретном внешнем усилии (N) (см. фиг. 1, 2), приложенном к яйцу. Напряжение растяжения в частности может приводить к внутреннему расширению материала.

В настоящей заявке, термин "прочность яичной скорлупы" может относиться к параметру, описывающему, как яйцо может выдерживать внешние нагрузки. Данный термин может быть выражен в отношении яиц как деформация при заданной нагрузке или прочность на разбивание. Кроме того, вероятность разбивания яйца на практике может быть принята в качестве (практического) способа описания прочности яичной скорлупы, как понятно специалисту в данной области техники.

"Прочность на разбивание" может быть определена как величина внешней нагрузки, которую может выдерживать яйцо до разрушения (т.е. разбивания, разрыва).

"Жесткость" может быть определена как усилие, необходимое для деформации яйца на одну единицу деформации. "Статическая жесткость" может быть определена как указанное усилие при (квази) постоянных условиях нагрузки. "Динамическая жесткость" может быть определена как указанное усилие при изменяющихся условиях нагрузки, таких как удар.

"Разбивание" может быть определено как макроскопическое разрушение скорлупы яйца. "Трещина" может быть определена как микроскопическое и/или макроскопическое разрушение скорлупы яйца.

"Эластичность" может быть определена как мера жесткости эластичного материала, определенная как соотношение между напряжением и натяжением, как это известно специалисту в данной области техники.

"Напряжение растяжения" может быть определено как внутреннее расширение материала, например вследствие внешнего нагружения (см., например, фиг. 1-3). "Натяжение" может означать деформацию относительно первоначального размера. "Напряжение сдвига" может представлять собой напряжение, приводящее к скосу объекта.

"Вероятность разбивания" может быть определена как соотношение яиц, которые окажутся негодными при заданной внешней нагрузке.

"Коэффициент затухания" может означать: меру для возможности поглощения энергии (нагрузки) яйцом.

Осуществ