一种基于电磁式负压原理的杂草稻种子吸取装置

1.本实用新型涉及杂草稻种子识别收集技术领域，具体是指一种基于电磁式负压原理的杂草稻种子吸取装置。


背景技术：

2.随着农业的不断发展，粮食安全问题成为农业领域研究的热点问题，水稻作为我国三大粮食作物之一，水稻种植质量的好与差决定了人民生活质量和身体健康，而种子合格率又直接影响种植质量，因此，为了提高种子的合格率，通常采用种子筛选设备对种子进行筛选。
3.传统的种子筛选设备大多采用风筛和重力筛，结构比较复杂，筛选时的准确性较低，不能保证种子合格率。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术的不足，提供一种基于电磁式负压原理的杂草稻种子吸取装置，提高了吸取杂草稻种子的准确性，有利于提高筛选效率和种子的合格率。
5.本实用新型是通过如下技术方案实现的，提供一种基于电磁式负压原理的杂草稻种子吸取装置，包括吸种管，以及通过吸管与所述吸种管的出种端连通的存储室，所述存储室连通负压发生室；所述吸种管的吸种端设有吸头阀门，吸种管上设有向上拉动吸头阀门打开的复位弹簧，复位弹簧的上端连接有动铁芯，动铁芯的上方设有电磁发生器，电磁发生器未通电时，复位弹簧在动铁芯的重力作用下处于压缩状态。
6.本方案在使用时，便于将作为吸种执行构件的吸种管移至杂草稻种子上方，电磁发生器通电后，通过磁力将动铁芯吸起，从而通过复位弹簧拉动打开吸头阀门，通过负压发生室的负压作用，使杂草稻种子被吸入吸种管，并经吸管进入存储室，从而实现对杂草稻种子的准确吸取。
7.作为优化，所述吸种管上套设固定有开口朝下的吸种罩，吸种罩的底边在竖直方向上位于吸种管的吸种端上方。本优化方案通过设置吸种罩，便于在吸种动作之前圈定吸种范围，避免周边种子的误吸入，同时避免导致范围外的种子移动，以防止在吸种时出现种子间的混合。
8.作为优化，所述吸种罩的侧壁上开设有通气孔。本优化方案的设置，便于保证内外气压平衡，也能够减少吸取时空气中的杂质颗粒误入吸管。
9.作为优化，吸种管上还安装有朝下设置的图像识别装置。本优化方案通过设置图像识别装置，便于对杂草稻种子进行更将准确的识别，有利于进一步提高吸种的准确性和吸种效率。
10.作为优化，存储室位于负压发生室的上方，且存储室与负压发生室通过网板隔开，网格板的网孔尺寸小于杂草稻种子尺寸。本优化方案通过设置网板，避免杂草稻种子通过，从而避免杂草稻种子进入到负压发生装置的电机，保证了吸种作业的安全性和可靠性。
11.作为优化，负压发生室内的负压发生装置包括扇叶和驱动扇叶转动排风的电机，负压发生室的侧壁上设有散热片，以及与所述扇叶适配的排风孔。本优化方案利用风扇的排风实现负压的形成，结构简单，由于电机工作时产生的热量会影响负压效果，因此设置散热片对负压发生室内的温度进行散热，进一步保证了负压效果。
12.作为优化，还包括检测负压发生室内部压强的压强测试仪。本优化方案通过设置压强测试仪对负压发生室的压强进行检测，便于及时了解负压情况，以便通过改变电机转进行压强调节，使负压发生室内的压强处于合适范围内。
13.作为优化，所述吸管为软管，所述吸种管安装于机械臂的下端。本优化方案将吸种管安装在机械臂上，便于通过机械臂带动吸种管完成吸种动作，提高了自动化水平，将吸管设置为软管，便于机械臂的移动。
14.本实用新型的有益效果为：本装置依靠微型控制器传输命令从而控制电磁阀和电机转速，通过电磁作用实现对吸种管末端阀门的打开与关闭，通过控制电机电机转速达到了对负压环境的控制，能够保证优质种子，以及传送带表面和空气中的其他颗粒不会误入吸种管，有利于精确收集杂草稻种子，从而提高水稻种子的合格率。
附图说明
15.图1为本实用新型整体结构示意图；
16.图2为本实用新型负压发生室结构示意图；
17.图3为本实用新型吸种管结构示意图；
18.图中所示：
19.1、微型控制器，2、并联机械臂，3、吸管，4、存储室，5、散热片，6、负压发生室，7、电机，8、扇叶， 9、网板，10、压强测试仪，11、罩体，12、安装座，13、吸种罩，14、通气孔，15、吸头阀门，16、吸种管的吸种端，17、图像识别装置，18、复位弹簧，19、动铁芯，20、电磁线圈。
具体实施方式
20.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
21.在对水稻种子中的杂草稻种子进行去除时，由于水稻种子体型较小，并且杂草稻种子和水稻种子相似，传统筛选设备无法有效识别并收集，造成水稻种子大量损失。
22.本实施例提供一种基于电磁式负压原理的杂草稻种子吸取装置，实现了对杂草稻种子的高效吸取，保证了水稻种子的合格率，同时避免了水稻种子的大量损失。
23.具体的，如图1所示的一种基于电磁式负压原理的杂草稻种子吸取装置，包括沿竖向设置的吸种管，以及通过吸管3与所述吸种管的出种端连通的存储室4，所述存储室连通负压发生室6，负压发生室内设有负压发生装置，吸种管安装于并联机械臂的下端，并联机械臂2的末端是整个电磁部分，并联机械臂上端配置有微型控制器1，微型控制器1承担了并联机械臂2的位置移动工作、电磁阀系统的通电断电工作、启动电机7转动发生负压工作和接收压强测试仪10的压强监测信息。
24.吸管3为软管，作为通道，将吸取的杂草稻种子输送至存储室4；吸管3所用材料绵软，韧性好，方便了并联机械臂2的运动，同时又紧实，不会因负压变形收缩。
25.本实施例的存储室位于负压发生室的上方，且存储室与负压发生室通过网板9隔
开，网格板的网孔尺寸小于常规杂草稻种子和常规细小沙粒的直径，这样既能保证通过电机7产生负压环境，又能避免杂草稻落入电机中影响电机工作。存储室和负压发生室形成罩体11，罩体11上半部分顶部有一个孔，便于吸管接入存储室，并且罩体上半部分和下半部分均可以拆卸，上半部分拆卸可捡出收集的种子，下半部分的拆卸方便维修保养电机，罩体是整体结构，紧密结合了负压系统。存储室4的作用是收集吸入的杂草稻种子，其整体是罩体的上半部分，主要为透明耐压塑料材质，可以时刻观察到内部状况。负压发生室侧面全部封闭，其整体为罩体的下半部分，内部设置有一个电机，右侧面装设散热片，负压发生室的作用是提供一个封闭空间方便产生负压。负压发生室6中的电机7产生的热量会导致气体膨胀，影响压强值，右侧安装的散热片5可用于减少负压发生室中电机产生的热量，降低电能消耗。电机7工作时，带动扇叶8旋转，利用空气流体压强原理（在流速高的地方压强值小，流速低的地方压强值大），产生压强差，从而使种子被压入存储室。
26.负压发生室内的负压发生装置包括压强测试仪、微型控制器、扇叶8和驱动扇叶转动排风的电机7，负压发生室的侧壁上设有散热片5，以及与所述扇叶适配的排风孔，压强测试仪10用于检测负压发生室内部压强，其通过屏幕显示数据，并及时向微型控制器1反馈实时压强，压强测试仪和微型控制器通过无线信号传输信息。利用负压原理，能够快速的将颗粒物质吸取转移，本装置正是基于负压原理，通过微型控制器发出指令，使电机转动，产生负压，微型控制器与压强测试仪相连接，二者相互反馈信息，当测试仪确定达到合适压强时，会给微型控制器反馈，如果压强要求达不到，微型控制器会改变电机转速，从而改变压强；本实施例可以随时调节压强，通过压强测试仪也可以校正压强值，保证合适的压强，避免因某些部位漏气造成压强不足，降低吸收效率。本实施例的负压结构全部位于安装座12上，安装座12整合了所有的负压结构，可为后期安装提供方便。
27.吸种管的吸种端裸露，略高于吸种罩底边，是种子被吸入的初始位置，杂草稻种子颗粒通过吸种管的吸种端进入。吸种管的吸种端16设有吸头阀门15，吸头阀门15紧紧封住吸取末端口，在吸取系统不工作时，常闭式阀门可以避免杂质颗粒进入。吸种管上设有向上拉动吸头阀门打开的复位弹簧18，复位弹簧的轴线沿竖向设置，复位弹簧的上端连接有动铁芯19，动铁芯的上方设有电磁发生器，复位弹簧18的作用在于初始保持压缩状态，压住吸头阀门15，复位弹簧、吸头阀门和动铁芯19构成常闭状态，复位弹簧18在动铁芯19的重力作用下处于收缩状态，电磁线圈20通电，电磁力将动铁芯19提起，同时复位弹簧将吸头阀门提起；断电时则恢复原状。本实施例的电磁发生器为电磁线圈20，吸种管的上端被电磁线圈环绕，实现了智能电磁式控制吸头的打开与关闭。使用时，通过微型控制器发出指令，电源给电磁线圈20通电，电磁线圈产生电磁力，控制弹簧收缩与张开，从而打开或者关闭吸种口；微型控制器、电磁线圈和复位弹簧的有效配合，保证了吸种的稳定性，避免了吸种管的吸头处存留大量杂质颗粒而影响吸收效率，也避免了吸管中杂质颗粒占用空间，大量杂质颗粒堵塞吸管和储存瓶的连接部位，从而影响种子堵留在吸管中，影响压强，损害电机。每次通过微型控制器接收并联机械臂反馈的位置坐标，运行控制电磁阀的程序，从而打开吸种管的吸头阀门。本装置采用直动式电磁阀门，本阀门为常闭阀门，其工作原理是由电磁线圈产生的电磁力，电磁阀线圈通电时，磁路产生电磁力，提起动铁芯，复位弹簧张弛，动铁芯克服了复位弹簧力开启阀饼，于是工作介质便可在吸管中流通。当线圈断电时，电磁力消失，动铁芯因其自重和复位弹簧的复原而下落，将吸口密封，切断工作介质在吸管中流通，完成一
次打开与关闭吸头任务。吸取时，首先电磁线圈通电打开阀门，然后再电机通电，产生负压，开始吸取工作；结束吸取时，首先应电机断电，结束负压环境，然后再电磁线圈断电，阀门关闭。
28.吸种管的下端套设固定有开口朝下的吸种罩13，吸种罩的底边在竖直方向上位于吸种管的吸种端上方，紧密包裹着吸种管的吸种端，且略低于吸种管的吸种端，目的是为了圈住部分水稻种子，缩小吸取时的范围，避免将多余种子吸入，吸种罩的材质耐压，末端光滑，以降低对传送带的磨损。吸种罩的侧壁上开设有通气孔14，便于内外空气流通，减少内外压强差，防止因内部压强小而吸起种子传送带，通气孔直径为1~2mm，为了保证压强的平衡性，通气孔的数量设置为多个，这样既能够保证吸种罩内外气压平衡，也能够避免吸取时空气中的杂质颗粒误入吸管；吸种罩能够根据给定的位置坐标垂直卡下，圈定一个范围之后，这样其余种子被挡在外面，再通过负压结构进行吸取种子时，就不会因负压对其余种子造成位置坐标上的变动，并且也防止其余周边种子的误吸入。
29.吸种管上还安装有朝下设置的图像识别装置17，本实施例的图像识别装置为设置在吸种管的吸头末端的图像识别摄像头，图象识别摄像头17能够识别种子中的杂质颗粒，如沙砾、水稻种子残皮；同时能够用于校准杂草稻种子的位置并及时反馈，如果位置有误，可将位置信息发送给微型控制器1从而改变吸取部分的位置。实际应用中，前期在识别装置下已经完成了对于杂草稻种子的图像处理工作，而且已经获取了准确的位置坐标，但是由于传送带对水稻种子的摩擦作用和外部环境的干扰，种子在传输至吸取操作时，可能与原位置产生偏差，此时可以利用图像识别摄像头对原定位的种子进行二次图像处理识别，这样就能够准确的找到杂草稻种子的位置，而且图象识别摄像头不仅可以识别种子，也能够识别此位置是否还有其他杂质，如果杂质过多，及时反馈给微型控制器，及时停止吸取，提示人工清理杂质后再进行吸取工作，避免因过多吸入杂质造成吸管堵塞；摄像头还可以及时反馈圈定的区域是否还有种子未被吸入。
30.本实施例在使用时，首先接收来自控制器的杂草稻种子坐标，经过转换坐标，并联机械臂运动至所给位置正上方，然后缓慢圈住种子，此时给电磁线圈通电，吸头阀门打开，然后电机通电，产生负压吸入种子，在这一过程中压强测试仪显示压强值并瞬间反馈给微型控制器，微型控制器根据预先设定的压强值判断是否需要改变电机转速；完成作业后，电机断电，负压结束，然后电磁线圈断电，吸头阀门关闭，并联机械臂缓慢抬起，完成一次吸取收集工作。其具体使用步骤为：
31.首先，当传送带携带种子经过暗箱内拍照并进行图像处理识别出杂草稻种子后，得出杂草稻种子对应的坐标，传送带继续将种子传送至吸取操作区，机械臂根据坐标运动至杂草稻种子正上方，此时缓慢向下移动，直至吸种罩卡圈定杂草稻种子吸取区域；
32.吸种罩罩体将反馈给微型控制器信息，微型控制器发出指令，电磁线圈通电，动铁芯向上抬起，复位弹簧因动铁芯带动而复原，吸头阀门打开，然后将吸头阀门打开的信息反馈给微型控制器，完成吸头阀门的打开任务；
33.微型控制器向负压结构发出指令，电机转动带动扇叶，产生负压，并且压强测试仪显示压强系数，当电机转动时，由于负压效果，被识别出的杂草稻种子就被吸入储存室中；
34.当吸取工作进行一段时间后，图像识别摄像头可以识别出区域是否还有杂草稻种子，如果没有杂草稻种子，将及时反馈给微型控制器，微型控制器发出指令，首先电机断电
停止工作，其次电磁线圈断电，弹簧复位，吸头阀门关闭，最后机械臂向上抬起，完成吸取工作。
35.本实施例通过电磁式负压发生器产生负压，能够高效地将杂草稻种子吸取出来，提高水稻种子的合格率；依靠微型控制器控制电磁线圈，严格控制吸头阀门的开关；依靠压强测试仪，反馈准确的压强值，进而调节电机转速达到最佳压强值，根据不同情况随时调整压强，解决了压强过小不能将种子吸入的问题，也解决了由于压强过大将优质种子误吸入和吸力过大损害传送带的问题；依靠眼在手上，即图像识别摄像头位于吸头末端，智能识别杂质和校准杂草稻种子具体位置；依靠带孔罩，划定吸取范围，高效的吸取出杂草稻种子，降低因水稻种子质量问题造成水稻粮食的减产。
36.当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。