RU2538401C2

RU2538401C2 - Device for determining strength characteristics of berries

Info

Publication number: RU2538401C2
Application number: RU2013106086/13A
Authority: RU
Inventors: Валерий Викторович Минеев; Виктор Алексеевич Золотарёв; Александр Фёдорович Алейников; Владимир Борисович Морозов; Антон Сергеевич Тихонов; Владимир Михайлович Фурзиков
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2015-01-10
Also published as: RU2013106086A

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to the field of horticulture, namely to control means to assess the physical and mechanical properties of berries. The device consists of a portable housing with control buttons located in it, alphanumeric LCD display, force measuring sensor connected to the electrical measuring device provided with a peak detector and compensator of packaging, as well as a grip for berries mechanically connected to the force measuring sensor through the rod force distributor and made in the form of a hinged fixed and spring-loaded movable gripping cup-shaped jaws, and a control device of gripping berries fixed to the housing, and kinematically connected to the shank of the movable gripping cup-shaped jaw for providing opening and closing the gripping jaws. In addition, the device comprises a movable spring-loaded pressure rod arranged so that its pressure surface is located between the gripping cup-shaped jaws and in its motion without berries there is no mechanical contact with the elements of gripping berries, and in the presence of fruit between the gripping jaws, it presses it with its pressure surface to its the inner surface of the gripping jaws, a mechanical actuator of the pressure rod mounted on the portable housing, and the device of determining the coefficient of relative strength of berries.

EFFECT: device provides improved performance in carrying out control operations by combining the operations.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области садоводства, а именно к средствам контроля прочностных характеристик ягод для оценки их физико-механических свойств.The invention relates to the field of horticulture, and in particular to means for controlling the strength characteristics of berries to evaluate their physical and mechanical properties.

Усилие отрыва ягод от плодоножки (ветви растения) и усилие раздавливания ягод относятся к прочностным характеристикам и являются одними из важных показателей качества сорта ягодной культуры, на получение заданных значений которых ведется селекционная работа. Эти показатели в существенной степени определяют производительность труда при ручном сборе урожая, пригодность сорта к механизированному сбору, потери при уборке, транспортировании и хранении, а также используются при разработке ягодо-уборочных машин и механизмов [Пантелеева Е. И. Облепиха крушиновая (Hippophae rhamnoides L.): монография / Рос. акад. с.-х. наук. Сиб. отд-ние. Науч. исслед. ин-т садоводства Сибири. - Барнаул, 2006. - С.63-66, 119-121]. Так, например, для облепихи селекция ведется на снижение усилия отрыва, а для жимолости - на его повышение. Усилие же раздавливания стремятся повысить для всех видов ягод. Обобщенной прочностной характеристикой, определяющей пригодность сорта ягодной культуры к механизированной уборке, является коэффициент относительной прочности ягод, который вычисляется как отношение разности усилий раздавливания и отрыва ягод к усилию отрыва и должен быть не менее 0,8 [Пантелеева Е. И. Облепиха крушиновая (Hippophae rhamnoides L.): монография / Рос. акад. с.-х. наук. Сиб. отд-ние. Науч. исслед. ин-т садоводства Сибири. - Барнаул, 2006. - С.119]. Для определения названных параметров специалистами-садоводами используются пружинные динамометры и весы, которые имеют следующие недостатки: низкую точность; не имеют захватных и нажимных устройств (инденторов), специально приспособленных для ягод; определение моментов отрыва и раздавливания, а также значений усилий в эти моменты осуществляется оператором визуально и субъективно. Наиболее совершенными являются портативные электронные динамометры с функцией определения пикового значения, например, фирмы DACELL [URL:http://www.dacell.ru]. Однако они не приспособлены для исследований усилий отрыва и раздавливания ягод. Наиболее приспособленными для этих целей являются портативные электронные индикаторы силы, разработанные в ГНУ СибФТИ [Минеев В.В., Алейников А.Ф., Золотарев В.А. Применение методов силоизмерительной техники при промышленном производстве облепихи // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2010. - №11. - С.79-85]. Их отличие состоит в том, что они снабжены соответственно специальными захватами ягод и нажимными раздавливающими устройствами, в том числе и управляемыми. Недостатком данных индикаторов силы является низкая производительность определения прочностных характеристик ягод садовых культур, так как они определяют только один параметр - либо усилие отрыва, либо усилие раздавливания, а для определения коэффициента относительной прочности ягод требуются дополнительные вычисления. Наиболее близким аналогом изобретению является индикатор усилия отрыва ягод [Алейников А.Ф., Минеев В.В. Разработка силоизмерительных приборов для промышленного садоводства // Датчики и системы. - 2012. - №6. - С.39-42]. Прибор состоит из портативного корпуса, на переднюю стенку которого выведены кнопки управления и буквенно-цифровой жидкокристаллический индикатор (ЖКИ). Внутри корпуса также размещен силоизмерительный датчик, подключенный к электроизмерительному устройству, снабженному пиковым детектором и компенсатором тары. Силоизмерительный датчик механически соединен со стержневым распределителем силы, выходящим наружу через отверстие в корпусе. На другом конце распределителя силы закреплен хвостовик неподвижной захватной чашеобразной губки с направляющим роликом, установленным на оси. Неподвижная захватная чашеобразная губка посредством другой оси шарнирно соединена с подвижной захватной чашеобразной губкой, также имеющей хвостовик. Совокупность захватных чашеобразных губок образует захват ягод. При сближении хвостовиков захватных чашеобразных губок их верхние кромки расходятся. К хвостовику подвижной губки прикреплена прочная гибкая нить (трос). Второй конец нити пропущен через отверстие в хвостовике и прикреплен с помощью регулировочной гайки к наружному концу подвижного штока устройства управления захватом так, что нить огибает направляющий ролик и в исходном состоянии не натянута. Подвижный шток снабжен ручкой для его перемещения оператором. В устройстве управления захватом, закрепленным на корпусе, установлена пружина, фиксируемая гайкой, а между захватными чашеобразными губками - другая пружина - для возврата соответственно подвижного штока и подвижной захватной чашеобразной губки в исходное состояние. Верхние кромки захватных чашеобразных губок, сходящиеся к плодоножке, выполнены с вырезами, исключающими повреждение плодоножки при закрытии захватных губок. Ягода свободно заключается в пространстве между захватными губками и остается там после отрыва. У данного индикатора силы тот же недостаток - он определяет тоже только один параметр - усилие отрыва, а для получения полной информации о физических свойствах ягодной культуры, в частности о пригодности к механизированной уборке, необходимо провести дополнительные измерения усилия раздавливания и вычисления коэффициента относительной прочности ягод, что приводит к дополнительным затратам, в том числе и времени.The force of separation of berries from the stalk (branch of the plant) and the force of crushing the berries are strength characteristics and are one of the important quality indicators of the variety of berry culture, the selection of which is carried out selection work. These indicators substantially determine labor productivity in manual harvesting, the suitability of a variety for mechanized harvesting, losses during harvesting, transportation and storage, and are also used in the development of berry-harvesting machines and mechanisms [Panteleeva E.I. Oblepyha buckthorn (Hippophae rhamnoides L .): monograph / Ros. Acad. S.-kh. sciences. Sib. Separation. Scientific researched Institute of Gardening of Siberia. - Barnaul, 2006. - S. 63-66, 119-121]. So, for example, for sea buckthorn, selection is carried out to reduce the separation force, and for honeysuckle - to increase it. The effort to crush tend to increase for all types of berries. A generalized strength characteristic that determines the suitability of a berry culture variety for mechanized harvesting is the coefficient of relative strength of berries, which is calculated as the ratio of the difference between the efforts of crushing and peeling berries to the separation force and should be at least 0.8 [Panteleeva E. I. Oblepyha buckthorn (Hippophae rhamnoides L.): monograph / Ros. Acad. S.-kh. sciences. Sib. Separation. Scientific researched Institute of Gardening of Siberia. - Barnaul, 2006. - S.119]. To determine these parameters, gardeners use spring dynamometers and scales, which have the following disadvantages: low accuracy; do not have gripping and pushing devices (indenters) specially adapted for berries; determination of the moments of separation and crushing, as well as the values of efforts at these moments, is carried out by the operator visually and subjectively. The most advanced are portable electronic dynamometers with the function of determining the peak value, for example, the company DACELL [URL: http: //www.dacell.ru]. However, they are not suitable for studying the efforts of separation and crushing of berries. The most suitable for these purposes are portable electronic force indicators developed at the SIBFTI [Mineev VV, Aleinikov AF, Zolotarev VA The use of force measuring methods in the industrial production of sea buckthorn // Siberian Bulletin of Agricultural Science. - 2010. - No. 11. - S.79-85]. Their difference lies in the fact that they are equipped with special grippers of berries and pressure crushing devices, including controlled ones, respectively. The disadvantage of these strength indicators is the low productivity of determining the strength characteristics of berries of horticultural crops, since they determine only one parameter - either the separation force or crushing force, and additional calculations are required to determine the relative strength coefficient of berries. The closest analogue of the invention is an indicator of the effort of separation of berries [Aleinikov A.F., Mineev V.V. Development of power measuring devices for industrial gardening // Sensors and systems. - 2012. - No. 6. - S. 39-42]. The device consists of a portable case, on the front wall of which control buttons and an alphanumeric liquid crystal display (LCD) are displayed. Inside the housing is also placed a load sensor connected to an electrical device equipped with a peak detector and a tare compensator. The force transducer is mechanically connected to a rod force distributor exiting through an opening in the housing. At the other end of the force distributor, the shank of the stationary gripping cup-shaped jaw with a guide roller mounted on the axis is fixed. The fixed gripping cup-shaped sponge by means of the other axis is pivotally connected to the movable gripping cup-shaped sponge, also having a shank. A set of gripping cup-shaped sponges forms a grab of berries. When the shanks of the gripping cup-shaped jaws come closer, their upper edges diverge. A strong flexible thread (cable) is attached to the shank of the movable jaw. The second end of the thread is passed through the hole in the shank and is attached with the adjusting nut to the outer end of the movable rod of the gripper control device so that the thread goes around the guide roller and is not tensioned in the initial state. The movable rod is equipped with a handle for its movement by the operator. A spring fixed by a nut is installed in the gripper control device mounted on the housing, and another spring is installed between the gripping cup-shaped jaws to return the movable rod and the movable gripping cup-shaped jaw, respectively. The upper edges of the gripping cup-shaped jaws, converging to the stem, are made with cut-outs that exclude damage to the stem when closing the gripping jaws. The berry freely lies in the space between the gripping jaws and remains there after separation. This strength indicator has the same drawback - it also determines only one parameter - the separation force, and to obtain complete information about the physical properties of the berry culture, in particular about suitability for mechanized harvesting, it is necessary to take additional measurements of the crushing force and calculate the relative strength coefficient of the berries, which leads to additional costs, including time.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности определения прочностных характеристик ягод путем расширения функциональных возможностей прибора за счет дополнительного определения усилия раздавливания и коэффициента относительной прочности ягод.The technical result of the invention is to increase the productivity of determining the strength characteristics of berries by expanding the functionality of the device by additionally determining the crushing force and the relative strength coefficient of berries.

Технический результат в изобретении достигается тем, что в прибор для определения прочностных характеристик ягод, состоящий из портативного корпуса с расположенными в нем кнопками управления, буквенно-цифровым ЖКИ, силоизмерительным датчиком, подключенным к электроизмерительному устройству, снабженному пиковым детектором и компенсатором тары, а также захвата ягод, механически соединенного с силоизмерительным датчиком через стержневой распределитель силы и выполненного в виде шарнирно соединенных неподвижной и подпружиненной подвижной захватных чашеобразных губок, и устройства управления захватом ягод, закрепленного на корпусе и кинематически связанного с хвостовиком подвижной захватной губки для обеспечения открывания и закрывания захватных губок, введены подвижный подпружиненный нажимной шток, выполненный так, чтобы его нажимная поверхность находилась между захватными чашеобразными губками и при его движении без ягод не было механического контакта с элементами захвата ягод, а при наличии ягоды между захватными губками он прижимал ее своей нажимной поверхностью к внутренней поверхности захватных губок, механический привод нажимного штока, закрепленный на портативном корпусе, и устройство определения коэффициента относительной прочности ягод. Механический привод нажимного штока представляет собой приводимый в действие пальцем оператора подпружиненный рычаг, упирающийся другим концом в нажимной шток и закрепленный на полуоси, вмонтированной в пластину, на которой установлена также и направляющая втулка нажимного штока, при этом пластина закреплена на портативном корпусе. Устройство определения коэффициента относительной прочности ягод состоит из микроконтроллера, первый вход которого соединен с выходом электроизмерительного устройства, второй вход подключен к модулю памяти, а третий вход соединен с выходом шифратора, входы которого соединены с кнопками управления, при этом выход микроконтроллера подключен к буквенно-цифровому ЖКИ. Захват ягод, механически соединенный с силоизмерительным датчиком через стержневой распределитель силы и выполненный в виде шарнирно соединенных захватных чашеобразных губок, обеспечивает отрыв ягоды, передачу усилия отрыва на силоизмерительный датчик и нахождение ягоды после отрыва между захватными губками, внутренняя поверхность которых является опорной для ее раздавливания, а также передачу усилия раздавливания на силоизмерительный датчик от пальца оператора через подпружиненный рычаг, нажимной шток и ягоду. Микроконтроллер обеспечивает вывод результатов измерения усилий раздавливания и отрыва ягод на экран буквенно-цифрового ЖКИ и запись их в модуль памяти вместе с атрибутами объекта измерений (датой, наименованием садовой ягодной культуры, порядковыми номерами куста и ягоды), а также вычисление коэффициента относительной прочности ягод как отношение разности усилий раздавливания и отрыва ягод к усилию отрыва, и вывод его на экран буквенно-цифрового ЖКИ с одновременной записью в модуль памяти. Атрибуты объекта измерений задаются кнопками управления в режиме «Программирование», а определяемые параметры («Усилие отрыва», «Усилие раздавливания», «Коэффициент относительной прочности») выбираются ими в режиме «Работа». Повышение производительности выполнения контрольных операций достигается за счет быстрого и удобного захвата ягод и улавливания их после отрыва, в том числе и ягод с плотным расположением в кисти и затрудненным доступом к плодоножке (облепиха, виноград и т.п.), а также за счет совмещения в одном приборе нескольких операций: отрыва, раздавливания, определения усилия отрыва и усилия раздавливания, вычисления коэффициента относительной прочности.The technical result in the invention is achieved by the fact that in the device for determining the strength characteristics of berries, consisting of a portable case with control buttons located in it, an alphanumeric LCD, a force measuring sensor connected to an electrical measuring device equipped with a peak detector and tare compensator, as well as capture berries mechanically connected to the load sensor through a rod force distributor and made in the form of articulated connected stationary and spring-loaded of the gripping cup-shaped jaws, and a berry gripping control device mounted on the housing and kinematically connected to the shank of the movable gripping jaw to ensure opening and closing of the gripping jaws, a movable spring-loaded pressure rod is introduced, so that its pressing surface is between the gripping cup-shaped jaws and his movement without berries there was no mechanical contact with the elements of the capture of berries, and in the presence of berries between the gripping jaws, he pressed it with his pressure surface access to the inner surface of the gripping jaws, a mechanical drive of the pressure rod mounted on a portable case, and a device for determining the relative strength coefficient of berries. The mechanical drive of the push rod is a spring-loaded lever operated by the operator’s finger, abutting the other end against the push rod and mounted on the axle shaft mounted in the plate, on which the guide sleeve of the push rod is also mounted, while the plate is mounted on the portable case. The device for determining the relative strength coefficient of berries consists of a microcontroller, the first input of which is connected to the output of the electrical measuring device, the second input is connected to the memory module, and the third input is connected to the output of the encoder, the inputs of which are connected to the control buttons, while the output of the microcontroller is connected to an alphanumeric LCD. Berry capture, mechanically connected to the load sensor through a rod force distributor and made in the form of pivotally connected gripping cup-shaped jaws, ensures the separation of the berry, the transfer of the separation force to the force-measuring sensor and finding the berry after separation between the gripping jaws, the inner surface of which is support for crushing it, as well as the transmission of crushing forces to the load sensor from the operator’s finger through a spring-loaded lever, a pressure rod and a berry. The microcontroller provides the output of the results of measuring the efforts of crushing and peeling berries on the alphanumeric LCD screen and writing them to the memory module along with the attributes of the measurement object (date, name of the garden berry crop, serial numbers of the bush and berries), as well as calculating the relative strength coefficient of the berries as the ratio of the difference between the crushing and peeling forces of the berries to the peeling force, and its output to the alphanumeric LCD screen with simultaneous recording to the memory module. The attributes of the measurement object are set by the control buttons in the "Programming" mode, and the parameters to be determined ("Breakout force", "Crushing force", "Relative strength coefficient") are selected by them in the "Work" mode. Improving the performance of control operations is achieved by quickly and conveniently grabbing berries and trapping them after separation, including berries with a dense arrangement in the brush and difficult access to the stalk (sea buckthorn, grapes, etc.), as well as by combining in one device of several operations: separation, crushing, determining the separation force and crushing force, calculating the relative strength coefficient.

На фиг.1 изображен чертеж внешнего вида прибора для определения прочностных характеристик ягод (вид сбоку), на фиг.2 - чертеж внешнего вида захватных чашеобразных губок (вид сверху), на фиг.3 - чертеж внешнего вида прибора для определения прочностных характеристик ягод (вид спереди), а на фиг.4 - структурная схема прибора для определения прочностных характеристик ягод.Figure 1 shows a drawing of the appearance of a device for determining the strength characteristics of berries (side view), figure 2 - drawing of the appearance of a gripping cup-shaped jaws (top view), figure 3 - drawing of the appearance of a device for determining the strength characteristics of berries ( front view), and figure 4 is a structural diagram of a device for determining the strength characteristics of berries.

Прибор для определения прочностных характеристик ягод состоит из портативного корпуса 1, на передней стенке которого находятся кнопки управления 2, буквенно-цифровой ЖКИ 3, а на задней смонтированы устройство управления захватом 4 и пластина крепления 5 направляющей втулки 6 нажимного штока 7 и полуоси 8 для установки подпружиненного рычага 9. Внутри корпуса 1 размещено электроизмерительное устройство 10, снабженное пиковым детектором и компенсатором тары (на фиг.1, 2, 3, 4 не показаны), силоизмерительный датчик 11, механически соединенный со стержневым распределителем силы 12, выходящим наружу через отверстие в корпусе 1. На другом конце распределителя силы 12 закреплен хвостовик 13 неподвижной захватной чашеобразной губки 14 с направляющим роликом 15, установленным на оси 16. Неподвижная захватная чашеобразная губка 14 посредством другой оси 17 шарнирно соединена с подвижной захватной чашеобразной губкой 18, также имеющей хвостовик 19. К хвостовику 19 подвижной захватной губки 18 прикреплена прочная гибкая нить (трос) 20 устройства управления захватом 4. Второй конец нити 20 пропущен через отверстия в нажимном штоке 7 и хвостовике 13 и прикреплен к наружному концу подвижного штока 21 устройства управления захватом 4 с помощью регулировочной гайки 22 так, что нить огибает направляющий ролик 15 и в исходном состоянии, показанном на фиг.1, обеспечивается ее ненатянутое состояние с помощью регулировочной гайки 22. Подвижный шток 21 снабжен ручкой 23 для его перемещения оператором. В устройстве управления захватом 4 установлена пружина 24, фиксируемая гайкой 25, а между захватными чашеобразными губками 14 и 18 - пружина 26 для возврата соответственно подвижного штока 21 и подвижной захватной чашеобразной губки 18 в исходное состояние, как показано на фиг.1. Верхние кромки захватных чашеобразных губок 14 и 18, сходящиеся к плодоножке 27, выполнены с вырезами 28 (см. фиг.2), исключающими повреждение плодоножки 27 при закрывании захватных губок 14 и 18. Ягода 29 свободно заключена в пространстве между захватными губками 14 и 18 и благодаря их чашеобразной форме остается там после отрыва. Подпружиненный рычаг 9 для привода в движение нажимного штока 7, подпружиненного пружиной 30, закреплен на полуоси 8, а нажимная плоскость 31 нажимного штока 7 находится в пространстве между захватными губками 14 и 18 (см. фиг.1 и 3). Выход силоизмерительного датчика 11 (см. фиг.4) подключен ко входу электроизмерительного устройства 10, выход которого соединен с первым входом микроконтроллера 32. Второй вход микроконтроллера 32 подключен к модулю памяти 33, а третий вход соединен с выходом шифратора 34, входы которого соединены с кнопками управления 2, при этом выход микроконтроллера 32 подключен к буквенно-цифровому ЖКИ 3.The device for determining the strength characteristics of berries consists of a portable case 1, on the front wall of which there are control buttons 2, an alphanumeric LCD 3, and on the back are mounted a gripper control device 4 and an attachment plate 5 of the guide sleeve 6 of the pressure rod 7 and half shaft 8 for installation spring-loaded lever 9. Inside the housing 1 is placed an electrical measuring device 10, equipped with a peak detector and a compensator for containers (not shown in FIGS. 1, 2, 3, 4), a force measuring sensor 11, mechanically connected to eraser a reed force distributor 12 extending outward through an opening in the housing 1. At the other end of the force distributor 12, a shank 13 of a fixed gripping cup-shaped sponge 14 with a guide roller 15 mounted on an axis 16 is fixed. The fixed gripping cup-shaped sponge 14 is pivotally connected to the movable spindle 14 a gripping cup-shaped jaw 18, also having a shank 19. A strong flexible thread (cable) 20 of the gripper control device 4 is attached to the shank 19 of the movable gripping jaw 18. The second end of the thread 20 is passed through from a hole in the pressure rod 7 and the shank 13 and is attached to the outer end of the movable rod 21 of the gripper 4 using the adjusting nut 22 so that the thread goes around the guide roller 15 and in the initial state shown in figure 1, it is ensured its tension without adjusting nut 22. The movable rod 21 is equipped with a handle 23 for its movement by the operator. In the grip control device 4, a spring 24 is mounted, fixed by a nut 25, and between the gripping cup-shaped jaws 14 and 18, a spring 26 is used to return the movable rod 21 and the movable gripping cup-shaped jaw 18 to their initial state, as shown in FIG. 1. The upper edges of the gripping cup-shaped jaws 14 and 18, converging to the stem 27, are made with cutouts 28 (see FIG. 2), which exclude damage to the stem 27 when closing the gripping jaws 14 and 18. The berry 29 is freely enclosed in the space between the gripping jaws 14 and 18 and thanks to their bowl shape it remains there after separation. The spring-loaded lever 9 for driving the pressure rod 7, spring-loaded with a spring 30, is mounted on the axle shaft 8, and the pressure plane 31 of the pressure rod 7 is located in the space between the gripping jaws 14 and 18 (see figures 1 and 3). The output of the load sensor 11 (see figure 4) is connected to the input of the electrical device 10, the output of which is connected to the first input of the microcontroller 32. The second input of the microcontroller 32 is connected to the memory module 33, and the third input is connected to the output of the encoder 34, the inputs of which are connected to control buttons 2, while the output of the microcontroller 32 is connected to an alphanumeric LCD 3.

Прибор для определения прочностных характеристик ягод работает следующим образом. Корпус 1 прибора необходимо взять в ладонь правой руки так, чтобы большой палец оказался около кнопок управления 2, а ось симметрии стержневого распределителя силы 12 совпала с предполагаемым направлением вектора силы растяжения, прилагаемой к плодоножке 27 ягоды 29. Перед началом измерений кнопками управления 2 прибор включается и переводится в режим «Программирование» для ввода атрибутов объекта измерений (даты, наименования садовой ягодной культуры, порядковых номеров куста и ягоды) в модуль памяти 33 посредством шифратора 34 и под управлением программы микроконтроллера 32. Для определения прочностных характеристик ягод кнопками управления 2 прибор переводится в режим «Работа» и производится сброс прибора в исходное нулевое состояние (посредством компенсатора тары электроизмерительного устройства 10) и запуск режима измерений «Усилие отрыва». Затем производится захват исследуемой ягоды 29. Для этого указательным пальцем оператор перемещает ручку 23 подвижного штока 21 в направлении нижней части корпуса 1, в результате чего нить 20 тянет хвостовик 19 подвижной захватной чашеобразной губки 18, и верхние кромки захватных чашеобразных губок 14 и 18 расходятся. Не отпуская ручки 23, оператор вводит захватные губки 14 и 18 внутрь кисти ягод так, чтобы исследуемая ягода 29 оказалась между губками 14 и 18. Затем оператор отпускает ручку 23, нить 20 ослабевает, захватные чашеобразные губки 14 и 18 под действием возвратной пружины 26 смыкаются, плодоножка 27 оказывается внутри вырезов 28 захватных губок 14 и 18, а подвижный шток 21 устройства управления захватом 4 под действием пружины 24 возвращается в исходное состояние, показанное на фиг.1. Отрыв ягоды 29 осуществляется перемещением корпуса 1 на себя. При этом плодоножка 27 натягивается, а возникающая сила растяжения через стержневой распределитель силы 12 передается на силоизмерительный датчик 11. Выходной сигнал сопротивления силоизмерительного датчика 11 преобразуется электроизмерительным устройством 10 в цифровой код, который подается на первый вход микроконтроллера 32 и отображается на буквенно-цифровом ЖКИ 3. В момент отрыва максимальное значение силы (усилие отрыва) фиксируется пиковым детектором электроизмерительного устройства 10, отображается на буквенно-цифровом ЖКИ 3 и при нажатии соответствующей кнопки управления 2 запоминается в модуле памяти 33. Затем корпус прибора необходимо взять в ладонь так, чтобы ось симметрии стержневого распределителя силы 12 находилась в положении, близком к вертикальному. Большим пальцем с помощью кнопок управления 2 производится сброс прибора в исходное нулевое состояние и запуск режима измерений «Усилие раздавливания». Затем производится раздавливание исследуемой ягоды 29. Для этого большим пальцем оператор нажимает на свободный конец рычага 9, при этом нажимная поверхность 31 нажимного штока 7 достигает поверхности ягоды 29, прижимает ее к внутренней поверхности захватных губок 14 и 18 и раздавливает. При раздавливании ягоды 29 возникает сила растяжения, которая через стержневой распределитель силы 12 передается на силоизмерительный датчик 11, а ее максимальное значение (усилие раздавливания) фиксируется пиковым детектором электроизмерительного устройства 10, отображается на буквенно-цифровом ЖКИ 3 и при нажатии соответствующей кнопки управления 2 запоминается в модуле памяти 33. После отпускания оператором рычага 9 нажимной шток 7 возвращается в исходное состояние, показанное на фиг.1 и 3. После нажатия соответствующей кнопки управления 2 производится запуск режима измерений «Коэффициент относительной прочности», при этом данные усилий отрыва и раздавливания ягоды извлекаются микроконтроллером 32 из модуля памяти 33 для вычисления коэффициента относительной прочности как отношения разности усилий раздавливания и отрыва ягод к усилию отрыва. После вычисления значение коэффициента относительной прочности запоминается в модуле памяти 33 и отображается на буквенно-цифровом ЖКИ 3. По истечении определенного времени, если не было нажатий кнопок управления 2, питание прибора автоматически отключается. С целью исключения негативного воздействия вытекающего сока на оператора и электрическую часть прибора на нажимной шток 7 может быть надета резиновая манжета для сбора сока, а на захватные губки 14 и 18 - тонкий съемный резиновый чехол (на фиг.1, 2, 3 не показаны).A device for determining the strength characteristics of berries works as follows. The device body 1 must be taken in the palm of the right hand so that the thumb is near the control buttons 2, and the axis of symmetry of the core force distributor 12 coincides with the assumed direction of the tensile force vector applied to the fruit stem 27 of the berry 29. Before starting the measurement with the control buttons 2, the device turns on and is transferred to the "Programming" mode to enter the attributes of the measurement object (date, name of the garden berry crop, serial numbers of the bush and berry) into the memory module 33 through the encoder 34 and under control microcontroller program 32. To determine the strength characteristics of berries with the control buttons 2, the device is switched to the “Operation” mode and the device is reset to its initial zero state (using the tare compensator of the electrical measuring device 10) and the measurement mode “Breakout force” is started. Then, the test berry 29 is captured. For this purpose, the operator moves the handle 23 of the movable rod 21 with the index finger towards the lower part of the housing 1, as a result of which the thread 20 pulls the shank 19 of the movable gripping cup-shaped jaw 18, and the upper edges of the gripping cup-shaped jaws 14 and 18 diverge. Without releasing the handle 23, the operator inserts the gripping jaws 14 and 18 inside the brush of berries so that the test berry 29 is between the jaws 14 and 18. Then the operator releases the handle 23, the thread 20 weakens, the gripping cup-shaped jaws 14 and 18 are closed by the return spring 26 , the stem 27 is inside the cutouts 28 of the gripping jaws 14 and 18, and the movable rod 21 of the gripping control device 4 under the action of the spring 24 is returned to its original state, shown in figure 1. The separation of the berries 29 is carried out by moving the housing 1 on itself. While the stalk 27 is pulled, and the resulting tensile force through the rod distributor of force 12 is transmitted to the load sensor 11. The output resistance signal of the load sensor 11 is converted by the measuring device 10 into a digital code, which is fed to the first input of the microcontroller 32 and displayed on the alphanumeric LCD 3 . At the moment of separation, the maximum value of the force (separation force) is recorded by the peak detector of the electrical measuring device 10, is displayed on the alphanumeric LCD 3 and when zhatii respective control 2 is stored in the memory module 33. Then, the button body must take the device in the palm so that the symmetry axis of the rod forces the distributor 12 is in a position close to the vertical. Using the control buttons 2, the thumb resets the device to its initial zero state and starts the “Crush force” measurement mode. Then, the test berry 29 is crushed. For this, the operator presses the free end of the lever 9 with the thumb, while the pressing surface 31 of the pressure rod 7 reaches the surface of the berry 29, presses it against the inner surface of the gripping jaws 14 and 18, and crushes it. When the berry 29 is crushed, a tensile force arises, which is transmitted through the rod force distributor 12 to the load sensor 11, and its maximum value (crushing force) is recorded by the peak detector of the electrical device 10, displayed on the alphanumeric LCD 3 and, when the corresponding control button 2 is pressed, it is remembered in the memory module 33. After the operator releases the lever 9, the pressure rod 7 returns to the initial state shown in FIGS. 1 and 3. After pressing the corresponding control button 2 the measurement mode “Relative Strength Factor” is launched, and the data of the separation and crushing forces of the berries are extracted by the microcontroller 32 from the memory module 33 to calculate the relative strength coefficient as the ratio of the difference between the crushing and separation forces of the berries and the separation force. After calculation, the value of the coefficient of relative strength is stored in the memory module 33 and displayed on the alphanumeric LCD 3. After a certain time, if there were no pressing the control buttons 2, the power to the device is automatically turned off. In order to eliminate the negative impact of the resulting juice on the operator and the electrical part of the device, a rubber cuff can be put on the pressure rod 7 to collect juice, and a thin removable rubber cover can be placed on the gripping jaws 14 and 18 (not shown in Figs. 1, 2, 3) .

Изобретение может быть осуществлено на базе широко представленных на рынке портативных силоизмерительных индикаторов и цифровых динамометров, состоящих из разборного корпуса с силоизмерительным датчиком, электроизмерительным устройством, буквенно-цифровым ЖКИ, кнопками управления и набором сменных крюков. Это могут быть, например, силоизмерительные индикаторы DN-FGA фирмы DACELL (Ю. Корея) [URL: http://www.dacell.ru], цифровые динамометры растяжения DPS фирмы IMADA [URL: http://www.tes-s.ru], силоизмерительные устройства BFG, CFG фирмы MECMESIN (Англия) [URL: http://www.mecmesin.ru]. Предлагаемая конструкция захвата ягод легко сопрягается с датчиками силы этих устройств путем замены штатных сменных крюков, а устройство управления захватом 4 и пластина крепления 5 устанавливаются на препарированную заднюю стенку корпуса 1. Остальные блоки структурной схемы (см. фиг.4) могут быть реализованы с применением следующих компонентов: микроконтроллер 32 - на микросхеме PIC16F876; шифратор 34 - на микросхеме 74AC148N; модуль памяти 33 - на микросхеме FM24C64 с сегнетоэлектрической памятью или как вариант в составе микроконтроллера 32.The invention can be carried out on the basis of portable power measuring indicators and digital dynamometers widely represented on the market, consisting of a collapsible case with a power measuring sensor, an electrical measuring device, an alphanumeric LCD, control buttons and a set of interchangeable hooks. It can be, for example, force-measuring indicators DN-FGA from DACELL (South Korea) [URL: http://www.dacell.ru], digital tensile dynamometers DPS from IMADA [URL: http: //www.tes-s .ru], load measuring devices BFG, CFG of MECMESIN firm (England) [URL: http://www.mecmesin.ru]. The proposed berry grab design easily mates with the force sensors of these devices by replacing the standard interchangeable hooks, and the grab control device 4 and the attachment plate 5 are mounted on the prepared rear wall of the housing 1. The remaining blocks of the structural diagram (see Fig. 4) can be implemented using the following components: microcontroller 32 - on a PIC16F876 chip; encoder 34 - on the chip 74AC148N; memory module 33 - on an FM24C64 chip with a ferroelectric memory or, as an option, as part of a microcontroller 32.

Испытания экспериментального образца измерительной части прибора, изготовленного на базе электронного динамометра LYMAN (США) [URL: http://www.wht.ru], выявили следующие характеристики:Tests of the experimental sample of the measuring part of the device, manufactured on the basis of the LYMAN electronic dynamometer (USA) [URL: http://www.wht.ru], revealed the following characteristics:

диаметр исследуемых ягод от 5 до 16 мм;diameter of the studied berries from 5 to 16 mm;

диапазон определяемых сил от 0,098 (10) Н (гс) до 19,60 (2000) Н (гс);range of detectable forces from 0.098 (10) N (gf) to 19.60 (2000) N (gf);

цена единицы наименьшего разряда 0,0196 (2,0) Н (гс);unit price of the least discharge 0,0196 (2,0) N (gf);

пределы допускаемой систематической составляющей основной абсолютной погрешности силы в диапазоне от 0,098 (10) до 1,96 (200) Н (гс) ± 0,039 (4,0) Н (гс); в диапазоне от 1,96 (200) до 14,7 (1500) Н (гс) ± 0,098 (10) Н (гс); в диапазоне от 14,7 (1500) до 19,6 (2000) Н (гс) ± 0,196 (20) Н (гс).the limits of the permissible systematic component of the main absolute error of force in the range from 0.098 (10) to 1.96 (200) N (gf) ± 0.039 (4.0) N (gf); in the range from 1.96 (200) to 14.7 (1500) N (gf) ± 0.098 (10) N (gf); in the range from 14.7 (1500) to 19.6 (2000) N (gf) ± 0.196 (20) N (gf).

Claims

1. Прибор для определения прочностных характеристик ягод, состоящий из портативного корпуса с расположенными в нем кнопками управления, буквенно-цифровым жидкокристаллическим индикатором, силоизмерительным датчиком, подключенным к электроизмерительному устройству, снабженному пиковым детектором и компенсатором тары, а также захвата ягод, механически соединенного с силоизмерительным датчиком через стержневой распределитель силы и выполненного в виде шарнирно соединенных неподвижной и подпружиненной подвижной захватных чашеобразных губок, и устройства управления захватом ягод, закрепленного на корпусе и кинематически связанного с хвостовиком подвижной захватной чашеобразной губки для обеспечения открывания и закрывания захватных губок, отличающийся тем, что в него введены подвижный подпружиненный нажимной шток, выполненный так, чтобы его нажимная поверхность находилась между захватными чашеобразными губками и при его движении без ягод не было механического контакта с элементами захвата ягод, а при наличии ягоды между захватными губками он прижимал ее своей нажимной поверхностью к внутренней поверхности захватных губок, механический привод нажимного штока, закрепленный на портативном корпусе, и устройство определения коэффициента относительной прочности ягод.1. A device for determining the strength characteristics of berries, consisting of a portable case with control buttons located in it, an alphanumeric liquid crystal indicator, a force measuring sensor connected to an electrical measuring device equipped with a peak detector and a compensator for containers, as well as picking berries mechanically connected to the load measuring sensor through a rod distributor of force and made in the form of pivotally fixed stationary and spring-loaded movable gripping cup-shaped sponges, and a berry gripping control device mounted on the housing and kinematically connected with the shank of the movable gripping cup-shaped sponge to ensure opening and closing of the gripping jaws, characterized in that a movable spring-loaded pressure rod is inserted into it, made so that its pressure surface is between with gripping cup-shaped sponges and when it was moving without berries, there was no mechanical contact with the elements of grasping berries, and if there was a berry between the gripping sponges, he pressed it with his olive with the surface to the inner surface of the gripping jaws, a mechanical actuator push rod mounted on the portable housing, and a device for determining the relative strength ratio berries.

2. Прибор для определения прочностных характеристик ягод по п.1, отличающийся тем, что механический привод нажимного штока выполнен в виде приводимого в действие пальцем оператора подпружиненного рычага, упирающегося другим концом в нажимной шток и закрепленного на полуоси, вмонтированной в пластину, на которой установлена также и направляющая втулка нажимного штока, при этом пластина закреплена на портативном корпусе.2. The device for determining the strength characteristics of berries according to claim 1, characterized in that the mechanical drive of the pressure rod is made in the form of a spring-loaded lever operated by the operator’s finger, resting against the pressure rod by the other end and mounted on the axle shaft mounted on a plate on which is mounted also the guide sleeve of the pressure rod, while the plate is mounted on a portable case.

3. Прибор для определения прочностных характеристик ягод по п.1 или 2, отличающийся тем, что устройство определения коэффициента относительной прочности ягод состоит из микроконтроллера, первый вход которого соединен с выходом электроизмерительного устройства, второй вход подключен к модулю памяти, а третий вход соединен с выходом шифратора, входы которого соединены с кнопками управления, при этом выход микроконтроллера подключен к буквенно-цифровому жидкокристаллическому индикатору. 3. The device for determining the strength characteristics of berries according to claim 1 or 2, characterized in that the device for determining the relative strength coefficient of berries consists of a microcontroller, the first input of which is connected to the output of the electrical measuring device, the second input is connected to the memory module, and the third input is connected to the output of the encoder, the inputs of which are connected to the control buttons, while the output of the microcontroller is connected to an alphanumeric liquid crystal display.