ІННОВАЦІЙНІ ОПТИЧНО-ЕЛЕКТРОННІ ТЕХНОЛОГІЇ ШВИДКОГО АНАЛІЗУ ЗЕРНА В ГАЛУЗІ ПІСЛЯЗБИРАЛЬНОЇ ОБРОБКИ

С. П. Степаненко; А. Я. Кузьмич; В. О. Швидя

doi:10.32782/2220-8674-2024-24-1-5

С. П. Степаненко Інститут механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України https://orcid.org/0000-0002-8331-4632
А. Я. Кузьмич Інститут механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України https://orcid.org/0000-0003-3102-0840
В. О. Швидя Інститут механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України https://orcid.org/0000-0002-8113-2173

DOI: https://doi.org/10.32782/2220-8674-2024-24-1-5

Ключові слова: оптичні технології, зерновий матеріал, спектральні характеристики, аналізатор насіння, післязбиральна обробка.

Анотація

Анотація. Розроблено функціональні схеми та проведено аналіз трьох варіантів запропонованого експрес-аналізатора якості насіння. Основою роботи аналізатора якості насіння є принцип розподілу насіння за їх спектральними характеристиками, отриманими як у відбитому від захисної оболонки світловому потоці, так і у світловому потоці, що пройшов через насінину. Поєднання оптичних технологій з мікропроцесорними системами дало змогу розробити кілька варіантів конструкцій оптичних аналізаторів для насіння сільськогосподарських культур. Дані конструкції, по-перше, забезпечують високоякісний і швидкий аналіз насіння; по-друге, мають просту конструкцію без рухомих частин і механізмів; по-третє, гарантують ефективність використання (застосування) в польових та виробничих умовах. Інтеграція оптичних технологій з мікропроцесорними системами відкрила можливість розробки декількох варіантів оптичних аналізаторів для насіння сільськогосподарських культур. Ці аналізатори, по-перше, забезпечують швидкий і точний аналіз насіння; по-друге, вирізняються простою конструкцією, яка не містить рухомих частин або механізмів; по-третє, вони відзначаються ефективністю в польових і виробничих умовах. Ці характеристики роблять оптичні аналізатори надзвичайно привабливими для широкого застосування в аграрному секторі. Відсутність рухомих частин підвищує надійність і знижує витрати на обслуговування, що є суттєвою перевагою в умовах обмеженого бюджету. Швидкий і точний аналіз насіння дозволяє оперативно приймати рішення, що особливо важливо під час сезонних робіт. З урахуванням розвитку цифрових технологій, подальше вдосконалення таких аналізаторів може призвести до створення ще більш компактних і доступних пристроїв, що розширить їх використання навіть серед дрібних фермерів. Можна зазначити, що використання дифракційних решіток може суттєво зменшити габарити пристрою, що підвищить його зручність та універсальність.

Посилання

1. Adamchuk V., Bulgakov V., Gadzalo I., Ivanovs S., Stepanenko S., Holovach I., Ihnatiev Y. Theoretical study of vibrocentrifugal separation of grain mixtures on a sieveless seed-cleaning machine. Rural Sustainability Research. 2021. Vol. 46(341). P. 116-124. https://doi.org/10.2478/plua-2021-0023.
2. Kibkalo I. Effectiveness of and Perspectives for the Sedimentation Analysis Method in Grain Quality Evaluation in Various Cereal Crops for Breeding Purposes. Plants. 2022. Vol. 11(13). Р. 1640. https://doi.org/10.3390/plants11131640.
3. Phuangsombut K., Suttiwijitpukdee N., Terdwongworakul A. Nondestructive classification of mung bean seeds by single kernel nearinfrared spectroscopy. Journal of Innovative Optical Health Sciences, 2017. Vol. 10(3). P. 9.
4. Piven M., Volokh V., Piven A., Kharchenko S. Research into the process of loading the surface of a vibrosieve when a loose mixture is fed unevenly. East.-Eur. J. Enterp. Technol. 2018. Vol. 6/1(96), P. 62-70. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.149739.
5. Adamchuk V., Bulgakov V., Ivanovs S., Holovach I., Ihnatiev Y. Theoretical study of pneumatic separation of grain mixtures in vortex flow. Eng Rural Devel. 2021. Vol. 20. P. 657-664. https://doi.org/10.22616/ERDev.2021.20.TF139.
6. Shapiro M., Galperin V. Air classification of solid particles: a review. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 2005. Vol. 44(2). P. 279-285. https://doi.org/10.1016/j.cep.2004.02.022.
7. Kroulík M., Hůla J., Rybka A., Honzík I. Pneumatic conveying characteristics of seeds in a vertical ascending airstream. Research in Agricultural Engineering. 2016. Vol. 62(2). P. 56-63. https://doi.org/10.17221/32/2014-rae.
8. Kharchenko S., Borshch Y., Kovalyshyn S., Piven M., Abduev M., Miernik A., Popardowski E., Kiełbasa P. Modeling of Aerodynamic Separation of Preliminarily Stratified Grain Mixture in Vertical Pneumatic Separation Duct. Applied Sciences. 2021. Vol. 11(10). 4383. https://doi.org/10.3390/app11104383.
9. Kharchenko S., Samborski S., Kharchenko F., Paśnik J. Numerical Study of the Natural Oscillations of Perforated Vibrating Surfaces with Holes of Complex Geometry. Advances in Science and Technology Research Journal. 2023. Vol. 17(6). P. 73–87. https://doi.org/10.12913/22998624/174062.
10. Tishchenko L., Kharchenko S., Kharchenko F., Bredykhin V., Tsurkan O. Identification of a mixture of grain particle velocity through the holes of the vibrating sieves grain separators. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016. Vol. 2 (7(80)). P. 63-69. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.65920.
11. Mykhailov Y., Zadosna N., Postnikova M., Pedchenko G., Khmelovskyi V., Bondar M., Ionichev A., Kozdęba M., Tomaszewska-Górecka W. Energy Assessment of the Pneumatic Sieve Separator for Agricultural Crops. Agricultural Engineering. 2021. Vol. 25(1). P. 147-156. https://doi.org/10.2478/agriceng-2021-0012.
12. Stepanenko S., Kotov B., Kuzmych A., Kalinichenko R., Hryshchenko V. Research of the process of air separation of grain material in a vertical zigzag channel. Journal of Central European Agriculture. 2023. Vol. 24(1). P. 225-235. https://doi.org/10.5513/JCEA01/24.1.3732.
13. Bredykhin V., Pak A., Gurskyi P., Denisenko S., Bredykhina K. Improving the mechanical-mathematical model of pneumatic vibration centrifugal fractionation of grain materials based on their density. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. Vol. 4(1(112)). P. 54-60. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.236938.
14. Reguła T., Fraczek J., Fitas J. A Model of Transport of Particulate Biomass in a Stream of Fluid. Processes. 2021. Vol. 9(5).е9010005. https://doi.org/10.3390/pr9010005.
15. Filimonikhin G., Amosov V., Haleeva A., Ienina I., Mezitis M., Nevdakha Y., Strautmanis G., Vasylkovskyi O. Estimating the stability of steady motion of vibration machines operating on the Somerfeld effect using an empirical method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022. Vol. 6(7(120)). P. 45–53. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.268718.
16. P. Calderon Flores, J. S. Yoon, D. Y. Kim, Y. Seo. Effect of chilling acclimation on germination and seedlings response to cold in different seed coat colored wheat (Triticum aestivum L.). BMC Plant Biology. 2021. Vol. 21. e03036-z. https://doi.org/10.1186/s12870-021-03036-z.
17. Hanifa A., Millner J., Gill C., Sjahril R. Total a n, flavonoid and phenolic content of pigmented rice landraces from South Sulawesi. IOP onference Series: Earth and Environmental Science. 2020. Vol. 484.e012036. https://doi.org/10.1088/1755-1315/484/1/012036.
18. Насіннєзнавство та методи визначення якості насіння сільськогосподарських культур: навч. посібник / за ред. С. М. Каленської. Вінниця.: ФОП Данилюк, 2011. 322 c.
19. Півоваров О. А., Ковальова О. С., Кошулько В. С. Інноваційні методи визначення показників якості зерна. Дніпро: ДДАЕУ, 2023. 325 с.
20. Fazel-Niari Z., Afkari-Sayyah A.H., Abbaspour-Gilandeh Y., Herrera-Miranda I., Hernández-Hernández J.L., Hernández-Hernández M., Quality Assessment of Components of Wheat Seed Using Different Classifications Models. Appl. Sci. 2022. Vol. 12. е4133. https://doi.org/10.3390/app12094133.
21. Zhao L., Haque S. M. R., Wang R. Invited Review: Automated seed identification with computer vision: challenges and opportunities. Seed Science and Technology. 2022. Vol. 50(1). P. 75-102. https://doi.org/10.15258/sst.2022.50.1.s.05.
22. Daneshvar A., Tigabu M., Karimidoost A., Odén C.-T. Single seed Near Infrared Spectroscopy discriminates viable and non-viable seeds of Juniperus polycarpos. Silva Fennica. 2015. Vol. 49. Р. 1334. https://doi.org/10.14214/sf.1334.
23. Квашук Д. М., Єрохін Р. О. Огляд можливостей застосування машинного зору в сільському господарстві. Агросвіт. 2019. № 12. С. 60–64. https://doi.org/10.32702/2306-6792.2019.12.60.