1. Название полезной модели

«Устройство (программно-аппаратный комплекс) оценки качества, степени зрелости и остаточного срока жизни фруктов и овощей»

2. Область техники

Полезная модель относится к области промышленной автоматизации, робототехники и интеллектуальных систем обработки данных, в частности к устройствам для контроля качества, диагностики состояния и сортировки продуктов питания, преимущественно фруктов и овощей, с использованием компьютерного зрения в инфракрасном, ультрафиолетовом, гиперспектральном и стандартном диапазонах, а также 200х увеличения и мультисенсорного анализа.

Полезная модель может быть использована в агропромышленном комплексе, логистических центрах, распределительных центрах, на предприятиях хранения, обработки, переработки и реализации продукции.

3. Уровень техники

Известны устройства для сортировки фруктов и овощей, содержащие транспортные системы и оптические средства контроля качества.

Известны также решения, использующие компьютерное зрение для анализа внешних характеристик продукции.

Недостатками известных решений являются:

* анализ продукции по выборке, а не всех объектов в партии;

* ограниченность анализа только внешними признаками;

* невозможность оценки внутренних характеристик продукции;

* отсутствие комплексного мультисенсорного анализа;

* зависимость точности от положения объекта относительно сенсора;

* ограниченная автоматизация и необходимость участия оператора.

Известны также автоматические линии сортировки, в которых анализ осуществляется в процессе движения объектов, что снижает точность из-за нестабильности положения и невозможности всестороннего анализа.

4. Задача полезной модели

Задачей полезной модели является создание устройства, обеспечивающего:

* индивидуальную обработку каждого объекта;

* комплексный мультисенсорный анализ;

* повышение точности диагностики;

* автоматизацию процесса сортировки;

* снижение влияния человеческого фактора.

5. Технический результат

Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в:

* повышении точности определения дефектов, заболеваний и параметров качества;

* обеспечении анализа каждого объекта без выборочного контроля;

* возможности оценки как внешних, так и внутренних характеристик объекта;

* повышении скорости обработки и сортировки;

* снижении затрат на персонал;

* повышении достоверности и воспроизводимости результатов анализа.

6. Сущность полезной модели

Устройство автоматизированной мультисенсорной обработки и сортировки объектов растительного происхождения содержит:

* систему подачи объектов;

* по меньшей мере один манипуляционный модуль;

* зону анализа;

* мультисенсорную систему анализа;

* вычислительный модуль;

* систему управления;

* исполнительные механизмы сортировки.

КЛЮЧЕВОЕ ОТЛИЧИЕ

Устройство отличается тем, что:

* манипуляционный модуль выполнен с возможностью «индивидуального взаимодействия с каждым объектом», включая захват, перемещение, позиционирование и/или изменение ориентации объекта;

* зона анализа выполнена с возможностью «фиксации или стабилизации положения объекта» относительно сенсорных модулей;

* мультисенсорная система анализа включает по меньшей мере один из следующих модулей:

* оптический модуль,

* инфракрасный модуль,

* модуль анализа газовой среды,

* модуль определения механических характеристик (плотность, вес);

* модуль определения степени зрелости

* вычислительный модуль выполнен с возможностью:

* получения данных от указанных модулей,

* их обработки,

* объединения (интеграции) данных,

* классификации объекта по заданным параметрам;

* система управления выполнена с возможностью:

* формирования управляющих воздействий,

* управления манипуляционным модулем,

* управления исполнительными механизмами сортировки в зависимости от результатов анализа.

7. Частные варианты реализации

Устройство по п.1, отличающееся тем, что:

* манипуляционный модуль выполнен в виде роботизированного манипулятора;

* манипуляционный модуль выполнен с возможностью вращения объекта;

* мультисенсорная система включает несколько оптических модулей;

* инфракрасный модуль выполнен с возможностью анализа внутренних характеристик объекта;

* модуль анализа газовой среды выполнен с возможностью определения состава летучих веществ;

* модуль определения механических характеристик выполнен с возможностью оценки плотности объекта;

* вычислительный модуль выполнен с возможностью обработки данных с использованием алгоритмов машинного обучения;

* обработка данных осуществляется в режиме реального времени;

* устройство содержит несколько манипуляционных модулей, работающих параллельно;

* устройство выполнено с возможностью интеграции с внешними информационными системами;

* устройство содержит модуль формирования отчётов.

8. Краткое описание чертежей

* Фиг.1 — общий вид устройства

* Фиг.2 — зона анализа

* Фиг.3 — структура мультисенсорной системы

* Фиг.4 — схема взаимодействия модулей

* Фиг.5 — вариант исполнения с несколькими манипуляторами

9. Осуществление полезной модели

Устройство работает следующим образом:

1. Объекты поступают в систему подачи.

2. Манипуляционный модуль осуществляет захват отдельного объекта.

3. Объект перемещается в зону анализа.

4. Объект фиксируется или стабилизируется.

5. Выполняется сбор данных:

* визуальных,

* инфракрасных,

* газовых,

* механических.

6. Данные передаются в вычислительный модуль.

7. Выполняется:

* обработка,

* объединение данных,

* классификация.

8. Система управления формирует управляющее воздействие.

9. Объект направляется в соответствующую категорию сортировки.

10. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Пункт 1 (максимально широкий — ключевой)

Устройство автоматизированной обработки и сортировки объектов растительного происхождения, содержащее систему подачи объектов, систему анализа и систему управления, отличающееся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один манипуляционный модуль, выполненный с возможностью индивидуального взаимодействия с каждым объектом, и мультисенсорную систему анализа, включающую по меньшей мере один из следующих модулей: оптический, инфракрасный, модуль анализа газовой среды и модуль определения механических характеристик, при этом система управления выполнена с возможностью получения данных от указанных модулей, их обработки, классификации объекта и формирования управляющего воздействия.

Пункты 2–12 (расширение защиты)

2. … манипуляционный модуль выполнен с возможностью захвата и перемещения

3. … выполнен с возможностью изменения ориентации

4. … содержит оптический модуль

5. … содержит инфракрасный модуль

6. … содержит модуль анализа газовой среды

7. … содержит модуль определения твёрдости

8. … выполнен с использованием алгоритмов машинного обучения

9. … обработка в реальном времени

10. … содержит несколько манипуляторов

11. … выполнен с возможностью интеграции с внешними системами

12. … содержит модуль формирования отчётов