專利名稱：確定諸如水果之類的產(chǎn)品的硬度的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定諸如水果之類的產(chǎn)品的硬度的方法和裝置。尤其涉及一種在一測(cè)量周期內(nèi)確定產(chǎn)品例如水果的硬度的方法和實(shí)現(xiàn)該方法的裝置，該方法包括-支撐該產(chǎn)品，-在該產(chǎn)品的至少一個(gè)位置處用敲打裝置敲打該產(chǎn)品，其結(jié)果是該產(chǎn)品整體地開始自然振動(dòng)并產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，-用信號(hào)傳感器檢測(cè)該振動(dòng)信號(hào)，以及-用一信號(hào)處理裝置處理該振動(dòng)信號(hào)，其中確定該產(chǎn)品的硬度FRi。
已知的是，敲打相對(duì)堅(jiān)硬的產(chǎn)品例如水果和蛋類使這些產(chǎn)品以一個(gè)或多個(gè)固有頻率產(chǎn)生共振。已發(fā)現(xiàn)在某些產(chǎn)品組例如一特殊種類的蘋果，蛋類，番茄等等中，在其時(shí)域或頻域中的相關(guān)信號(hào)具有特征。這種產(chǎn)品一旦受損傷或出現(xiàn)其他偏差，其信號(hào)發(fā)生顯著改變。
這種裝置已知于US5,696,325。例如放在皮帶輸送機(jī)的輥輪上的蛋類受到敲打并產(chǎn)生振動(dòng)。從信號(hào)傳感器例如傳音器檢測(cè)到的聲音信號(hào)中可確定蛋類是否有裂紋還是破碎。這種裝置使用在蛋類的挑選和分撿。
在1998年6月4～6日的INTERPOMA1998中Itzhak Shmulevich所著的“水果質(zhì)量分撿中的新發(fā)展”(New Developments in FruitQuality Sorting)給出這種水果實(shí)驗(yàn)方法的調(diào)查報(bào)告。敲打產(chǎn)品在其中描述成“受迫振動(dòng)”。US5,811,680同樣給出一個(gè)例子，其中由敲打產(chǎn)品而產(chǎn)生的共振信號(hào)通過與該產(chǎn)品接觸的壓電信號(hào)傳感器進(jìn)行檢測(cè)。在所述文章中通過共振振動(dòng)確定硬度的技術(shù)與其他技術(shù)相比最有前景。
已發(fā)現(xiàn)特別對(duì)于不是很硬的產(chǎn)品通常指成熟的產(chǎn)品，這些敲打技術(shù)不能給出明確的和可復(fù)制的結(jié)果。在完好的產(chǎn)品上的一個(gè)小的過熟點(diǎn)上敲打或正敲打在梗上給出類似的次品的結(jié)論。使用這種技術(shù)使挑選和分撿不可靠，或甚至不可能。
為排除這種缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種如上指出的方法，其特征在于
-用一第二信號(hào)傳感器檢測(cè)由敲打裝置產(chǎn)生的信號(hào)，-用一第二信號(hào)處理裝置處理該振動(dòng)信號(hào)，該產(chǎn)品的彈性由上述至少一位置周圍的音量范圍確定，-確定該產(chǎn)品的硬度FIi，-比較FIi和FRi并用一預(yù)定值校核該比較結(jié)果，當(dāng)該比較結(jié)果不滿足該預(yù)定值時(shí)用第二信號(hào)傳感器重復(fù)敲打和檢測(cè)。
在此技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)這樣的方法已為人所知。在上述文章中“通過沖擊力檢測(cè)”下面解釋了在該產(chǎn)品的幾個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行敲打或振動(dòng)本身的過程如何同樣使這種產(chǎn)品的硬度得以確定。這種裝置描述在WO98/52037中，其中測(cè)量了敲打元件上的反作用力。同樣指出如何將這樣的裝置布置在一傳送帶上，例如在該帶的兩側(cè)邊或在該帶上方旋轉(zhuǎn)的輪子中，其構(gòu)造使得該產(chǎn)品多次受到敲打。
這種構(gòu)造的缺點(diǎn)不僅在于使用多個(gè)測(cè)量，該多個(gè)測(cè)量與多個(gè)需要手動(dòng)校準(zhǔn)的裝置相對(duì)應(yīng)，而且在于與共振測(cè)量結(jié)果的比較，因此如果需要不可能有反饋。
考慮到在加快傳送和分撿的速度中的必要性，采用本發(fā)明的裝置可以有利地限制測(cè)量的數(shù)量。再者，采用此組合該測(cè)量范圍可顯著延伸。因此，分撿設(shè)備或裝備有本發(fā)明的裝置的桌面配置具有適合許多種類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，并且當(dāng)涉及水果產(chǎn)品時(shí)，其具有對(duì)于堅(jiān)硬、不太硬和成熟樣品的相似類型可相互比較的優(yōu)點(diǎn)。
進(jìn)一步的細(xì)節(jié)、實(shí)施例和應(yīng)用將參考以下附圖解釋，其中

圖1是按照本發(fā)明的方法實(shí)施例的流程圖，以及圖2是按照本發(fā)明的敲打裝置的實(shí)施例。
圖1流程圖表示出按照本發(fā)明的方法的步驟。在敲打后，進(jìn)行兩個(gè)平行的測(cè)量，一方面按照上述討論的共振原理，另一方面按照沖擊原理，認(rèn)為后者是該敲打裝置的敲打反應(yīng)的測(cè)量方法。盡管經(jīng)常提到敲打，應(yīng)當(dāng)明白可包括其他產(chǎn)生振動(dòng)的方法。但對(duì)一技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白產(chǎn)生振動(dòng)通常涉及振動(dòng)波形的種類。在上述文章中已深入地闡明了。
在測(cè)量后，采用已知的方法按照相關(guān)的測(cè)量確定硬度。接著執(zhí)行對(duì)比，將兩個(gè)硬度值比較和校核。在圖中通常用帶有標(biāo)準(zhǔn)C1的通用公式G1標(biāo)示的這種校核，其舉例說明包括在極限值范圍之間的系數(shù)，以校核其可靠性的極限共振值，或兩者綜合。對(duì)于技術(shù)人員應(yīng)該明白其他標(biāo)準(zhǔn)也可使用。
當(dāng)滿足此條件，重復(fù)產(chǎn)生振動(dòng)，并且重復(fù)按照沖擊原理的硬度測(cè)量。相反如果沒有滿足重復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)，確定已認(rèn)為明確的硬度，其后該產(chǎn)品可貼上標(biāo)簽。
在重復(fù)的情況下按照硬度原理確定的第二硬度值與先前數(shù)值比較按照帶有標(biāo)準(zhǔn)C2的通用公式G2。如上所述，此標(biāo)準(zhǔn)包括一極限值之間的系數(shù)或另外類似的分界和聯(lián)系。對(duì)于此標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)是可能的。在此流程圖中對(duì)于測(cè)量序列i可用相應(yīng)的測(cè)量i來表示，和其后連續(xù)的測(cè)量i+1，i+2，...通常標(biāo)示成i+k，i+k+1，...，k≥0。
圖中所示流程圖保持了一用于在類似產(chǎn)品上執(zhí)行的周期。對(duì)于每個(gè)隨后產(chǎn)品在一時(shí)間間隔后可執(zhí)行一類似周期。此方法對(duì)于桌面配置和在大的分撿設(shè)備上的在線測(cè)量?jī)烧叨歼m用。
通過貼標(biāo)簽，一種新的選擇標(biāo)準(zhǔn)可通過一種有利和需要的方式用于這種產(chǎn)品中。另一優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)量范圍擴(kuò)大了。由于已發(fā)現(xiàn)按照每個(gè)振動(dòng)原理的測(cè)量范圍有其自己的相互聯(lián)系的極限值，這尤其意味著類似種類中的所有產(chǎn)品例如軟的和硬的番茄可使用一種且同樣的選擇和分撿周期進(jìn)行處理。因此，預(yù)選和可能的重復(fù)分撿是多余的。
再者，將明白綜合這些測(cè)量方法，包含在本發(fā)明的綜合思想內(nèi)的其他的流程和判定路線可以實(shí)現(xiàn)。
圖2表示出一本發(fā)明的敲打裝置的實(shí)施例。一被支撐的產(chǎn)品6例如蘋果送至靠近一例如設(shè)置在一外殼10內(nèi)的敲打裝置處。特別地，該敲打裝置包括一具有在其中移動(dòng)的芯2、3的線圈4，其中3由磁性材料制成并通過其本身重量保持懸浮在該線圈中。該芯的另一部分2由非磁性或可磁化的材料制成，特別考慮其重量和敲打特性進(jìn)行選擇。指向該產(chǎn)品的芯端部的形狀通常適當(dāng)選擇成經(jīng)過修圓，并同時(shí)在敲打時(shí)使得該產(chǎn)品不被損傷。位于遠(yuǎn)端的是一用于檢測(cè)按照沖擊原理得到的信號(hào)的第二信號(hào)傳感器1例如加速度傳感器，在其端部可見一具有適當(dāng)選擇質(zhì)量的例如壓電元件。為檢測(cè)共振信號(hào)一第一信號(hào)傳感器5例如一傳音器布置在該線圈旁邊。布線簡(jiǎn)單表示出，通常將裝置并尤其是傳感器與控制裝置和信號(hào)處理裝置例如作為控制計(jì)算機(jī)一部分的微處理器相連接。第一信號(hào)傳感器1可包括許多例如成排列地布置的傳音器。使用這組傳音器可得到清晰的共振信號(hào)。再者，使用許多傳音器在進(jìn)行測(cè)量時(shí)可除去環(huán)境聲音的不利效果。
另外，圖中表示一支撐的例子，例如傳送帶20上的輥輪21按照箭頭V向右移動(dòng)。例如如圖簡(jiǎn)單所示的設(shè)置在輪子13內(nèi)的外殼10最好通常由有些彈性的材料制成，以便避免沖擊。該輪子能在滾動(dòng)的產(chǎn)品上方同步旋轉(zhuǎn)。通過一連桿機(jī)構(gòu)將該輪子與該分撿設(shè)備適當(dāng)連接，該敲打裝置將向下接觸每個(gè)經(jīng)過的產(chǎn)品并將執(zhí)行一測(cè)量周期。
控制和計(jì)時(shí)采用已知出方法執(zhí)行。包括一用于及時(shí)釋放該芯并同時(shí)及時(shí)使其止動(dòng)的傳感器以便調(diào)整敲打的速度和當(dāng)需要重復(fù)時(shí)在每次敲打后馬上敲打。
該外殼同樣可設(shè)置在桌面配置中，以便在例如收獲產(chǎn)品時(shí)的不尋常的場(chǎng)所手動(dòng)使用。
對(duì)于任何人將明白以上解釋的原理的變型和改型均認(rèn)為落入本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。例如敲打裝置的位置除所示垂直位置外均有可能。
權(quán)利要求
1.一種在一測(cè)量周期內(nèi)確定諸如水果之類的產(chǎn)品的硬度的方法，其包括-支撐該產(chǎn)品，-在該產(chǎn)品的至少一個(gè)位置處用敲打裝置敲打該產(chǎn)品，其結(jié)果是該產(chǎn)品整體地開始自然振動(dòng)并產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，-用信號(hào)傳感器檢測(cè)該振動(dòng)信號(hào)，以及-用一信號(hào)處理裝置處理該振動(dòng)信號(hào)，其中確定該產(chǎn)品的硬度FRi，其特征在于-用一第二信號(hào)傳感器檢測(cè)由所述敲打裝置產(chǎn)生的上述信號(hào)，-用一第二信號(hào)處理裝置處理該振動(dòng)信號(hào)，該產(chǎn)品的彈性由上述至少一個(gè)位置周圍的音量范圍確定，-確定該產(chǎn)品的硬度FIi，-比較FIi和FRi并用一預(yù)定值校核該比較結(jié)果，當(dāng)該比較結(jié)果不滿足該預(yù)定值時(shí)重復(fù)敲打和用上述第二信號(hào)傳感器檢測(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于-一第一比較G1，其用于比較在測(cè)量周期i的測(cè)量結(jié)果FIi和FRi，-用一第一標(biāo)準(zhǔn)C1校核此比較，-當(dāng)C1不被滿足時(shí)決定重復(fù)敲打，緊接著該測(cè)量周期中的該測(cè)量i采用該第二信號(hào)傳感器至少進(jìn)行下一次i+1測(cè)量，其中在一用于比較FIi+k和FRi+1(k≥0)的第二比較G2中校核一第二標(biāo)準(zhǔn)C2，并當(dāng)C2不被滿足時(shí)，用該第二信號(hào)傳感器進(jìn)行下一次i+2測(cè)量，并且當(dāng)在C1處終止該周期或在C2處終止該測(cè)量周期時(shí)確定該硬度。
3.一種在一測(cè)量周期內(nèi)確定一種諸如水果之類的產(chǎn)品的硬度的裝置，其包括-一用于支撐該產(chǎn)品的支撐，-一用于在該產(chǎn)品的至少一個(gè)位置處敲打該產(chǎn)品的敲打裝置，其結(jié)果是該產(chǎn)品整體自然振動(dòng)并產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，-一用于檢測(cè)該振動(dòng)信號(hào)的信號(hào)傳感器，以及-一用于處理該振動(dòng)信號(hào)的信號(hào)處理裝置，其中確定該產(chǎn)品的硬度FRi，其特征在于-一用于檢測(cè)由所述敲打裝置產(chǎn)生的上述信號(hào)的第二信號(hào)傳感器，-一用于處理該振動(dòng)信號(hào)的第二信號(hào)處理裝置，其中該產(chǎn)品的彈性由上述至少一位置周圍的音量范圍確定，確定該產(chǎn)品的硬度FIi，比較FIi和FRi并用一預(yù)定值校核該比較結(jié)果，當(dāng)該比較結(jié)果不滿足該預(yù)定值時(shí)檢測(cè)用上述第二信號(hào)傳感器重復(fù)敲打。
4.如權(quán)利要求3所述的敲打裝置，其特征在于一外殼包含一在一電磁線圈中可移動(dòng)的芯，該線圈的至少一部分由磁性材料制成，其敲打端在該線圈的一端，該第二信號(hào)傳感器在其另一端，該第一信號(hào)傳感器布置在該線圈的旁邊并位于該外殼內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的敲打裝置，其特征在于該第一信號(hào)傳感器是一傳音器。
6.如權(quán)利要求4所述的敲打裝置，其特征在于該第一信號(hào)傳感器包括多個(gè)傳音器。
7.如權(quán)利要求4所述的敲打裝置，其特征在于該第二信號(hào)傳感器是一加速度傳感器。
8.如權(quán)利要求3～7中的任一項(xiàng)所述的敲打裝置，其特征在于該敲打裝置設(shè)置在一與沿傳送帶傳送的產(chǎn)品同步旋轉(zhuǎn)的輪子中。
9.如權(quán)利要求8所述的敲打裝置，其特征在于該輪子和一連桿一起經(jīng)過該水果的上方。
10.如權(quán)利要求3～7中的任何一項(xiàng)所述的敲打裝置，其特征在于該輪子設(shè)置在桌面配置中。
全文摘要
一種在一測(cè)量周期確定一種諸如水果之類的產(chǎn)品的硬度的方法,包括:支撐該產(chǎn)品,至少在該產(chǎn)品的一個(gè)位置用敲打裝置敲打該產(chǎn)品,其結(jié)果是該產(chǎn)品整體自然振動(dòng)并產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào),用信號(hào)傳感器檢測(cè)該振動(dòng)信號(hào),以及用一信號(hào)處理裝置處理該振動(dòng)信號(hào),其中確定該產(chǎn)品的硬度FRi,另外還包括:用一第二信號(hào)傳感器檢測(cè)由敲打裝置產(chǎn)生的信號(hào),用一第二信號(hào)處理裝置處理該振動(dòng)信號(hào),該產(chǎn)品的彈性由上述至少一位置周圍的音量范圍確定,確定該產(chǎn)品的硬度FIi,比較FIi和FRi并用一預(yù)定值校核該比較結(jié)果,當(dāng)該比較結(jié)果不滿足該預(yù)定值時(shí)用第二信號(hào)傳感器重復(fù)敲打和檢測(cè),可有利地確定硬度,在水果的挑選和其后的分撿時(shí)特別用于給產(chǎn)品貼標(biāo)簽。一種實(shí)現(xiàn)這種方法的裝置可用于桌面應(yīng)用和在分撿設(shè)備上的在線測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N29/12GK1377463SQ00813679
公開日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2000年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月30日
發(fā)明者L·P·克雷澤 申請(qǐng)人:食物制備系統(tǒng)有限公司