一种作物籽粒自动分选装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种作物籽粒自动分选装置及方法，装置包括安装架、种盘、电机、传动装置、转轴、目标籽粒收集装置、杂质籽粒收集装置以及控制器；种盘通过转轴可旋转地安装在安装架上，传动装置连接电机和转轴；种盘中间区域设置种孔，置种孔两侧为相对设置且分位于转轴两侧的第一和第二卸料区，第一卸料区设有与目标籽粒收集装置连接的落料孔，杂质籽粒收集装置与置种孔连接；控制器连电机，用于控制电机按照预设规则旋转，以使种盘围绕转轴往复摆动，每个往复摆动中依次经过初始位置、第一拍摄位置、第一卸料位置、第二拍摄位置、第二卸料位置和初始位置，使撒入的籽粒由一侧向另一侧倾斜时掉落进置种孔中，实现自动排种。
【专利说明】
一种作物籽粒自动分选装置及方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及农业自动化技术领域，尤其涉及一种作物籽粒自动分选装置及方法。
【背景技术】
[0002]作物籽粒分选主要是针对作物籽粒按照形态、大小、颜色、以及其他特征进行分类，用于农业育种、粮食作物分级等领域。在农业育种过程，常常需要针对某一特征经行精选，以玉米单倍体育种为例，单倍体籽粒占总籽粒的含量低于10 %，需根据颜色特征进行单倍体籽粒的分选。常规种子分选机设备分选特征单一，且难以对单个籽粒目标进行分析和分选，无法实现种子精选。因此通过发明一种作物籽粒自动分选装置，实现作物籽粒快速分选，对提尚育种效率具有重大意义。
[0003]目前，针对作物籽粒自动分选已经有一些相关的研究。有一种玉米种子单倍体分拣系统，该装置采用带孔的传送带传送玉米籽粒，通过相机俯拍传送带检测单倍体籽粒，判定单倍体籽粒后通过机械臂吸附籽粒，实现单倍体籽粒的分选。该系统需要手动完成玉米籽粒的摆放，同时采用机械臂拣选籽粒，制约了整个系统的运行效率;还有农业科研试验用种子精选机，通过种子反弹后落下的不同位置，是种子的分选，可以快速将种子分成不同级另IJ，但是该分选只能针对种子的大小和饱满度进行分离，无法进行颜色、形状等其他特征的分选；
[0004]玉米种子单倍体分拣系统利用手动摆放或逐个放入的方式进行检测，利用机械臂对作物籽粒进行一次的拣选，在效率和精度上都受很大的限制;手动摆放的上料方式增加了人工成本，同时限制了系统分拣效率，逐个放入的方式同样也会造成系统运行效率受限。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种作物籽粒自动分选装置及作物籽粒自动分选方法，通过使种盘往复摆动，进而使撒入的籽粒在种盘由一侧向另一侧倾斜时掉落进置种孔中，实现自动排种，从而提高了效率且节省了成本。
[0006]本发明提供一种作物籽粒自动分选装置，包括:安装架、种盘、电机、传动装置、转轴、用于收集目标籽粒的目标籽粒收集装置、用于收集杂质籽粒的杂质籽粒收集装置以及控制器；
[0007]所述种盘通过所述转轴可旋转地安装在所述安装架上，所述传动装置的一端连接所述电机。所述传动装置的另一端连接所述转轴;所述种盘的中间区域设有用于盛放籽粒的置种孔，所述种盘上置种孔的两侧分别为相对设置的第一卸料区和第二卸料区，所述第一卸料区和第二卸料区分位于所述转轴的两侧，在所述第一卸料区上设有落料孔，所述落料孔连接所述目标籽粒收集装置，所述杂质籽粒收集装置与所述置种孔连接；
[0008]所述控制器连接所述电机，用于控制所述电机按照预设规则旋转，以使所述种盘围绕所述转轴往复摆动，并在每个往复摆动中依次经过以下位置:初始位置、第一拍摄位置、第一卸料位置、第二拍摄位置、第二卸料位置和初始位置。
[0009]优选的，所述作物籽粒收集装置包括:第一气栗、用于向所述第一卸料区吹气的卸料管路、卸料气孔和用于盛放目标籽粒的籽粒收集袋；
[0010]在所述第一卸料区的一端设有落料孔，所述目标籽粒收集袋与所述落料孔连接，所述卸料气孔位于所述第一卸料区上与所述落料孔相对的另一端，所述第一气栗通过所述卸料管路连接所述卸料气孔。
[0011]优选的，所述置种孔为底部安装有可开合的封堵片的通孔；
[0012]所述杂质籽粒收集装置包括:第二气栗、导管和用于盛放杂质籽粒的籽粒收集区域；
[0013]每个所述置种孔的通孔连接一根所述导管的一端，所述导管的另一端连接所述第二气栗。
[0014]优选的，所述作物籽粒自动分选装置还包括:支架、位置检测装置以及位于所述支架上的摄像装置；
[0015]所述目标籽粒收集装置还包括:第一电磁阀；所述第一电磁阀安装在所述卸料管路上;
[0016]所述杂质籽粒收集装置还包括:与所述置种孔数量相同的第二电磁阀，在每根所述导管上安装有一个所述第二电磁阀；
[0017]所述支架和所述种盘连接，所述转轴穿过所述支架和所述种盘将两者连接，所述位置检测装置、所述摄像装置、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均连接所述控制器；
[0018]所述位置检测装置，用于检测所述种盘的位置，并将所述种盘的位置发送给所述控制器；
[0019]所述控制器，还用于判断获知所述种盘的位置为第一拍摄位置或第二拍摄位置时，向所述摄像装置发送摄像控制信号，接收所述摄像装置发送的图像;在根据所述图像判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括杂质籽粒或在第一次判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为目标籽粒，且所述种盘位于所述第一拍摄位置或第二拍摄位置达到第一预设时间时，控制所述电机按照所述预设规则继续旋转;在判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括杂质籽粒时，向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号，并在向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号达到第二预设时间时，向所述第二电磁阀发送第二断开控制信号;在连续预设次数判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为目标时，控制所述电机按照所述预设规则旋转到第一卸料位置，并向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号，以及在向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号达到第一预设时间时，向所述第一电磁阀发送第一断开控制信号；
[0020]所述摄像装置，用于根据所述摄像控制信号拍摄所述种盘的置种孔内的籽粒的图像，并将所述图像发送给所述控制器；
[0021]所述第一电磁阀，用于根据所述第一断开控制信号断开，根据所述第一闭合控制信号闭合；
[0022]所述第二电磁阀，用于根据所述第二断开控制信号断开，根据所述第二闭合控制信号闭合。
[0023]优选的，所述置种孔中可开合的封堵片为弹性封堵片，所述弹性封堵片与所述置种孔连接的部分为所述弹性封堵片的2/3-3/4，所述置种孔与所述弹性封堵片连接的部分为所述置种孔的2/3-3/4。
[0024]优选的，所述置种孔的弹性封堵片为橡胶片。
[0025]优选的，所述第一卸料区和所述第二卸料区均设有聚集籽粒的凹槽。
[0026]优选的，所述电机为步进电机，所述传动装置包括链条和两个传动轮，所述两个传动轮中一个连接所述电机的输出轴，另一个传动轮连接所述转轴，所述链条与所述两个传动轮连接。
[0027]第二方面，本发明还提供一种基于上述的作物籽粒自动分选装置的作物籽粒自动分选方法，包括:
[0028]所述控制器控制所述电机按照预设规则旋转，以使所述种盘围绕所述转轴往复摆动，并在每个往复摆动中依次经过以下位置:初始位置、第一拍摄位置、第一卸料位置、第二拍摄位置、第二卸料位置和初始位置。
[0029]优选的，所述方法还包括:
[0030]所述位置检测装置检测所述种盘的位置，并将所述种盘的位置发送给所述控制器；
[0031]所述控制器判断获知所述种盘的位置为第一拍摄位置或第二拍摄位置时，向所述摄像装置发送摄像控制信号，接收所述摄像装置发送的图像；
[0032]所述控制器在根据所述图像判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括杂质籽粒或在第一次判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为目标籽粒，且所述种盘位于所述第一拍摄位置或第二拍摄位置达到第一预设时间时，控制所述电机按照所述预设规则继续旋转；
[0033]所述控制器在判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括杂质籽粒时，向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号，并在向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号达到第二预设时间时，向所述第二电磁阀发送第二断开控制信号；
[0034]所述控制器在连续预设次数判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为目标籽粒时，控制所述电机按照所述预设规则旋转到第一卸料位置，并向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号，以及在向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号达到第一预设时间时，向所述第一电磁阀发送第一断开控制信号；
[0035]所述摄像装置根据所述摄像控制信号拍摄所述种盘的置种孔内的籽粒的图像，并将所述图像发送给所述控制器；
[0036]所述第一电磁阀根据所述第一断开控制信号断开，根据所述第一闭合控制信号闭合；
[0037]所述第二电磁阀根据所述第二断开控制信号断开，根据所述第二闭合控制信号闭入口 ο
[0038]由上述技术方案可知，在使用时，将籽粒撒入种盘内，并由控制器控制所述电机按照预设规则旋转，以使所述种盘依次经过以下位置:初始位置、第一拍摄位置、第一卸料位置、第二拍摄位置、第二卸料位置和初始位置。即使所述种盘往复摆动，进而使撒入的籽粒在种盘由一侧向另一侧倾斜时掉落进置种孔中，实现自动排种，从而提高了效率且节省了成本。
【附图说明】
[0039]图1示出了本发明一实施例提供的作物籽粒自动分选装置的结构示意图；
[0040]图2为本发明一实施例提供的作物籽粒自动分选装置的一个完整的往复摆动的过程不意图；
[0041 ]图3为本发明一实施例提供的作物籽粒自动分选方法的流程图。
[0042]附图标记说明
[0043]种盘I摄像装置2卸料管路3第二电磁阀4导管5电机6转轴7目标籽粒收集袋8支架9
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0045]本发明一实施例提供的一种作物籽粒自动分选装置，包括:安装架、种盘、电机、传动装置、转轴、用于收集目标籽粒的目标籽粒收集装置、用于收集杂质籽粒的杂质籽粒收集装置以及控制器；
[0046]所述种盘通过所述转轴可旋转地安装在所述安装架上，所述传动装置的一端连接所述电机，所述传动装置的另一端连接所述转轴;所述种盘的中间区域设有用于盛放籽粒的置种孔，所述种盘上置种孔的两侧分别为相对设置的第一卸料区和第二卸料区，所述第一卸料区和第二卸料区分位于所述转轴的两侧，在所述第一卸料区上设有落料孔，所述落料孔连接所述目标籽粒收集装置，所述杂质籽粒收集装置与所述置种孔连接；
[0047]所述控制器连接所述电机，用于控制所述电机按照预设规则旋转，以使所述种盘围绕所述转轴往复摆动，并在每个往复摆动中依次经过以下位置:初始位置、第一拍摄位置、第一卸料位置、第二拍摄位置、第二卸料位置和初始位置。
[0048]作为一种优选实施例，所述目标籽粒收集装置包括:第一气栗、用于向所述第一卸料区吹气的卸料管路、卸料气孔和用于盛放目标籽粒的籽粒收集袋；
[0049]在所述第一卸料区的一端设有落料孔，所述籽粒收集袋与所述落料孔连接，所述卸料气孔位于所述第一卸料区上与所述落料孔相对的另一端，所述第一气栗通过所述卸料管路连接所述卸料气孔。
[0050]作为一种优选实施例，所述置种孔为底部安装有可开合的封堵片的通孔；
[0051]所述杂质籽粒收集装置包括:第二气栗、导管和用于盛放杂质籽粒的杂质籽粒收集区域；
[0052]每个所述置种孔的通孔连接一根所述导管的一端，所述导管的另一端连接所述第二气栗。
[0053]作为一种优选实施例，所述作物籽粒自动分选装置还包括:支架、位置检测装置以及位于所述支架上的摄像装置；
[0054]所述目标籽粒收集装置还包括:第一电磁阀；所述第一电磁阀安装在所述卸料管路上;
[0055]所述杂质籽粒收集装置还包括:与所述置种孔数量相同的第二电磁阀，在每根所述导管上安装有一个所述第二电磁阀；
[0056]所述支架和所述种盘连接，所述转轴穿过所述支架和所述种盘将两者连接，所述位置检测装置、所述摄像装置、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均连接所述控制器；
[0057]所述位置检测装置，用于检测所述种盘的位置，并将所述种盘的位置发送给所述控制器；
[0058]所述控制器，还用于判断获知所述种盘的位置为第一拍摄位置或第二拍摄位置时，向所述摄像装置发送摄像控制信号，接收所述摄像装置发送的图像;在根据所述图像判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括杂质籽粒或在第一次判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为目标籽粒，且所述种盘位于所述第一拍摄位置或第二拍摄位置达到第一预设时间时，控制所述电机按照所述预设规则继续旋转;在判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括杂质籽粒时，向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号，并在向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号达到第二预设时间时，向所述第二电磁阀发送第二断开控制信号;在连续预设次数判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为目标籽粒时，控制所述电机按照所述预设规则旋转到第一卸料位置，并向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号，以及在向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号达到第一预设时间时，向所述第一电磁阀发送第一断开控制信号；
[0059]所述摄像装置，用于根据所述摄像控制信号拍摄所述种盘的置种孔内的籽粒的图像，并将所述图像发送给所述控制器；
[0060]所述第一电磁阀，用于根据所述第一断开控制信号断开，根据所述第一闭合控制信号闭合；
[0061]所述第二电磁阀，用于根据所述第二断开控制信号断开，根据所述第二闭合控制信号闭合。
[0062]作为一种优选实施例，所述可开合的封堵片为弹性封堵片，所述弹性封堵片与所述置种孔连接的部分为所述弹性封堵片的2/3-3/4，所述置种孔与所述弹性封堵片连接的部分为所述置种孔的2/3-3/4。
[0063]作为一种优选实施例，所述弹性封堵片为橡胶片。
[0064]作为一种优选实施例，所述第一卸料区和所述第二卸料区均设有聚集籽粒的凹槽。
[0065]作为一种优选实施例，所述电机为步进电机，所述传动装置包括链条和两个传动轮，所述两个传动轮中一个连接所述电机的输出轴，另一个传动轮连接所述转轴，所述链条与所述两个传动轮连接。下面以玉米单倍体籽粒分选为例，单倍体籽粒作为为目标籽粒，杂合体籽粒作为杂质籽粒说明本发明。
[0066]图1示出了本发明一实施例提供的作物籽粒自动分选装置的结构示意图。
[0067]如图1所示，本实施例的一种单倍体籽粒自动分选装置，包括:安装架、种盘1、电机
6、传动装置、转轴7、用于收集单倍体籽粒的单倍体籽粒收集装置、用于收集杂合体籽粒的杂合体籽粒收集装置以及控制器(图中未示出)；
[0068]所述种盘I通过所述转轴7可旋转地安装在所述安装架上，所述传动装置的一端连接所述电机6。所述传动装置的另一端连接所述转轴7;所述种盘I的中间区域设有用于盛放籽粒的置种孔，所述种盘I上置种孔的两侧分别为相对设置的第一卸料区和第二卸料区，所述第一卸料区和第二卸料区分位于所述转轴7的两侧，在所述第一卸料区上设有落料孔，所述落料孔连接所述单倍体籽粒收集装置，所述杂合体籽粒收集装置与所述置种孔连接；
[0069]所述控制器连接所述电机6，用于控制所述电机6按照预设规则旋转，以使所述种盘I围绕所述转轴7往复摆动，并在每个往复摆动中依次经过以下位置:初始位置、第一拍摄位置、第一卸料位置、第二拍摄位置、第二卸料位置和初始位置(如图2所示，详见下文)。
[0070]值得说明的是，本发明的单倍体籽粒自动分选装置只是按照上述预设规则旋转，但并不是每次都必须完成一个完整的往复摆动，即，可能仅执行其中一部分的动作，详见下文描述。
[0071]所述种盘I通过所述转轴7可旋转地安装在所述安装架上指所述种盘和所述安装架之间通过转轴贯穿式连接，所述种盘可相对所述安装架旋转。
[0072]在使用时，将籽粒撒入种盘I内，并由控制器控制所述电机按照预设规则旋转，以使所述种盘I依次经过以下位置:初始位置、第一拍摄位置、第一卸料位置、第二拍摄位置、第二卸料位置和初始位置。即使所述种盘I往复摆动，进而使撒入的籽粒在种盘I由一侧向另一侧倾斜时掉落进置种孔中，实现自动排种，从而提高了效率且节省了成本。
[0073]作为一种优选实施例，所述单倍体籽粒收集装置包括:第一气栗(图中未示出)、用于向所述第一卸料区吹气的卸料管路3、卸料气孔和用于盛放单倍体籽粒的单倍体籽粒收集袋8;
[0074]在所述第一卸料区的一端设有落料孔(图中未示出)，所述单倍体籽粒收集袋8与所述落料孔连接，所述卸料气孔位于所述第一卸料区上与所述落料孔相对的另一端，所述第一气栗通过所述卸料管路3连接所述卸料气孔。
[0075]值得说明的是，所述第一气栗为用于鼓气的气栗。
[0076]可以理解的是，本发明中最后使分拣出的单倍体籽粒落入第一卸料区中，则，采用本实施例的结构可以通过气栗将落入第一卸料区的单倍体籽粒吹进单倍体籽粒收集袋8中，进行自动分拣单倍体籽粒，可提高分拣效率且节省成本。
[0077]作为一种优选实施例，所述置种孔为底部安装有可开合的封堵片的通孔；
[0078]所述杂合体籽粒收集装置包括:第二气栗(图中未示出)、导管5和用于盛放杂合体籽粒的杂合体籽粒收集区域；
[0079]每个所述置种孔的通孔连接一根所述导管5的一端，所述导管5的另一端连接所述第二气栗。
[0080]值得说明的是，在第二气栗不开启的状态下，可开合的封堵片封堵住通孔，在第二气栗开启的状态下，将可开合的封堵片吸开，杂合体籽粒可从通孔中吸入到导管5中。
[0081]所述第二气栗为用于吸气的气栗;所述杂合体籽粒收集区域可以为一个空间，也可以为一个收集袋。
[0082]可以理解的是，本发明中在所述种盘I的置种孔内有杂合体籽粒时，可打开第二气栗，通过第二气栗将对应的置种孔内的杂合体籽粒吸入导管5内，最后进入杂合体籽粒收集区域，进行自动分拣杂合体籽粒，通过气流将籽粒吸入导管5，易于实现、可提高分拣效率且节省成本。
[0083]为了实现自动控制，作为一种优选实施例，所述单倍体籽粒自动分选装置还包括:支架9、位置检测装置以及位于所述支架9上的摄像装置2;
[0084]所述单倍体籽粒收集装置还包括:第一电磁阀；所述第一电磁阀安装在所述卸料管路3上；
[0085]所述杂合体籽粒收集装置还包括:与所述置种孔数量相同的第二电磁阀4，在每根所述导管5上安装有一个所述第二电磁阀4;
[0086]所述支架9和所述种盘I连接，所述转轴7穿过所述支架9和所述种盘I将两者连接，所述位置检测装置、所述摄像装置2、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀4均连接所述控制器；
[0087]所述位置检测装置，用于检测所述种盘I的位置，并将所述种盘I的位置发送给所述控制器；
[0088]所述控制器，还用于判断获知所述种盘I的位置为第一拍摄位置或第二拍摄位置时，向所述摄像装置2发送摄像控制信号，接收所述摄像装置2发送的图像;在根据所述图像判断获知所述种盘I的置种孔内的籽粒中包括杂合体籽粒或在第一次判断获知所述种盘I的置种孔内的籽粒全部为单倍体籽粒，且所述种盘I位于所述第一拍摄位置或第二拍摄位置达到第一预设时间时，控制所述电机6按照所述预设规则继续旋转;在判断获知所述种盘I的置种孔内的籽粒中包括杂合体籽粒时，向所述第二电磁阀4发送第二闭合控制信号，并在向所述第二电磁阀4发送第二闭合控制信号达到第二预设时间时，向所述第二电磁阀4发送第二断开控制信号；在连续预设次数判断获知所述种盘I的置种孔内的籽粒全部为单倍体籽粒时，控制所述电机6按照所述预设规则旋转到第一卸料位置，并向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号，以及在向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号达到第一预设时间时，向所述第一电磁阀发送第一断开控制信号;所述摄像装置2，用于根据所述摄像控制信号拍摄所述种盘I的置种孔内的籽粒的图像，并将所述图像发送给所述控制器；
[0089]所述第一电磁阀，用于根据所述第一断开控制信号断开，根据所述第一闭合控制信号闭合；
[0090]所述第二电磁阀4，用于根据所述第二断开控制信号断开，根据所述第二闭合控制信号闭合。
[0091]根据上述结构可知，所述电机6带动所述支架9和所述种盘I同步旋转，如图2所示。
[0092]如图1所示，所述种盘I可为方形盘，本发明单倍体籽粒自动分选装置包括两个转轴7，所述支架9包括位于所述种盘I两侧的竖直支架9和连接在两个竖直支架之间的横支架，所述两根竖直支架9通过两个转轴7安装在所述种盘I的两侧，所述摄像装置2可安装在所述横支架上，所述摄像装置2可位于种盘I上方200mm处，该高度便于将种盘I上的所有置种孔内的籽粒都拍摄到，当然，还可以为其他高度，本发明对此不做限制。所述摄像装置2可选用CXD相机。
[0093 ] 可以理解的是，每根导管5对应一个第二电磁阀4，所述第二电磁阀4控制杂合体籽粒的分选，可以实现快速分拣。
[0094]值得说明的是，所述位置检测装置可以为安装在所述安装架上的位置传感器。
[0095]下面结合图2通过一个具体的分拣过程说明所述单倍体籽粒自动分选装置的工作过程:
[0096](I)在种盘I处于初始位置a时，将籽粒撒入种盘I内，电机6带动种盘I逆时针转动(倾斜到一定角度)，达到第一拍摄位置b，部分籽粒落入种盘I的置种孔内，实现自动排列，未落入圆孔中的籽粒滑落到种盘I边缘。
[0097](2)当种盘I转到第一拍摄位置b时，电机6停止转动，控制所述拍摄装置拍摄。
[0098](3)所述拍摄装置将拍摄的图像发送给所述控制器(所述控制器可为上位机电脑)上进行处理分析，经过图像处理识别出杂合体籽粒，对杂合体籽粒所处的置种孔对应的第二电磁阀4进行控制，使第二电磁阀4闭合(此时为开启第二气栗的状态)，将杂合体籽粒吸入所述导管5，种盘I的置种孔内剩余的为单倍体籽粒，完成一次单倍体籽粒拣选。
[0099]可通过现有方法在籽粒中确定单倍体籽粒和杂合体籽粒。
[0100](4)拣选完成后，控制器控制所述电机6继续逆时针转动，带动种盘I到达第一卸料位置C，置种孔内的籽粒在重力作用下从置种孔中滑落入种盘I的第一卸料区。
[0101](5)卸料完成后，所述电机6反向转动，带动所述种盘I顺时针转动，达到第二拍摄位置d，籽粒从第一卸料区滑落到第二卸料区，并在滑落过程中再次落入种盘I的置种孔中，实现自动排列，电机6停止转动，控制所述拍摄装置拍摄。
[0102](6)重复上述步骤(3)，完成第二次分拣。
[0103]二次分拣后，电机6继续驱动种盘I顺时针旋转到第二卸料位置e。完成卸料后，回复初始位置f，完成一组分选动作，在此动作过程中实现籽粒自动排列。
[0104](7)若在上述过程中，在连续预设次数(比如两次)判断获知所述种盘I的置种孔内的籽粒全部为单倍体籽粒时，控制所述电机6按照上述顺序旋转到第一卸料位置，并向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号，第一电磁阀根据所述第一闭合控制信号闭合(此时为第一气栗开启的状态)，卸料气孔喷出气流，将种盘I上的籽粒(此时为分拣出的单倍体籽粒)吹落入单倍体籽粒收集袋8中，完成籽粒的分选。
[0105]值得说明的是，所述预设规则为种盘先逆时针旋转，再顺时针旋转，事实上，所述种盘还可先顺时针旋转，再逆时针旋转。
[0106]本发明实施例可通过机器视觉(即通过摄像装置2采集图像以及控制器处理图像)完成单倍的检测，并通过位置检测装置、电机6、气栗、电磁阀、导管5等部件对籽粒自动分拣(将单倍体籽粒和杂合体籽粒分开)，提高了分拣效率、精度和准确度;通过对同一批籽粒反复检测，多次反复判断进行分拣，提高了筛选的准确率。
[0107]值得说明的是，所述种盘I可以为钢板，在钢板中打上10*8阵列直径为1mm的置种孔，此处的置种孔指的是圆孔，圆孔和籽粒的形状相符，便于存放籽粒，当然，还可以采用其他形状，本发明对此不做限制。圆孔间间隔为10mm。
[0108]为了保证置种孔内的籽粒可以掉出，优选地，所述置种孔深度为2_4mm，所述可开合的封堵片可为弹性封堵片，所述弹性封堵片与所述置种孔连接的部分为所述弹性封堵片的2/3-3/4，所述置种孔与所述弹性封堵片连接的部分为所述置种孔的2/3-3/4。便于通过气栗将其吸开，从而使杂合体籽粒从置种孔中掉出；
[0109]经过实验证明，所述置种孔的深度最好为3mm，所述弹性封堵片最好为橡胶片，所述橡胶片价格便宜，弹性及强度非常适合做本发明中的弹性封堵片。
[0110]通过修改种盘I大小可增大单批测量的数量上限，同时修改种盘I上置种孔的形状和尺寸，可以使得本发明所述单倍体籽粒自动分选装置运用到其他品种作物籽粒的分拣。
[0111]上述尺寸只是作为一种优选实施例，事实上还可以采用其他尺寸，本发明不做限制。
[0112]为了保证落入第一卸料区和第二卸料区的籽粒能在所述第一卸料区和第二卸料区稳定储存，优选的，所述第一卸料区和所述第二卸料区均设有聚集籽粒的凹槽(图中未示出)。
[0113]优选的，所述电机6为步进电机，所述传动装置为链条和两个传动轮，所述两个传动轮中一个连接所述电机6的输出轴，另一个传动轮连接所述转轴7，所述链条与所述两个传动轮连接。该传动装置易于实现，价格便宜，且性能好。
[0114]由上可见，本发明的所述单倍体籽粒自动分选装置可实现自动排种、分拣，操作简单，检测效率和准确率高，硬件成本低，经济上具有可推广性。
[0115]本发明一实施例提供的一种基于所述的作物籽粒自动分选装置的作物籽粒自动分选方法，包括:
[0116]所述控制器控制所述电机按照预设规则旋转，以使所述种盘围绕所述转轴往复摆动，并在每个往复摆动中依次经过以下位置:初始位置、第一拍摄位置、第一卸料位置、第二拍摄位置、第二卸料位置和初始位置。
[0117]优选的，所述方法还包括:
[0118]所述位置检测装置检测所述种盘的位置，并将所述种盘的位置发送给所述控制器；
[0119]所述控制器判断获知所述种盘的位置为第一拍摄位置或第二拍摄位置时，向所述摄像装置发送摄像控制信号，接收所述摄像装置发送的图像；
[0120]所述控制器在根据所述图像判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括杂质籽粒或在第一次判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为目标籽粒，且所述种盘位于所述第一拍摄位置或第二拍摄位置达到第一预设时间时，控制所述电机按照所述预设规则继续旋转；
[0121 ]所述控制器在判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括目标籽粒时，向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号，并在向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号达到第二预设时间时，向所述第二电磁阀发送第二断开控制信号；
[0122]所述控制器在连续预设次数判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为目标籽粒时，控制所述电机按照所述预设规则旋转到第一卸料位置，并向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号，以及在向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号达到第一预设时间时，向所述第一电磁阀发送第一断开控制信号；
[0123]所述摄像装置根据所述摄像控制信号拍摄所述种盘的置种孔内的籽粒的图像，并将所述图像发送给所述控制器；
[0124]所述第一电磁阀根据所述第一断开控制信号断开，根据所述第一闭合控制信号闭合；
[0125]所述第二电磁阀根据所述第二断开控制信号断开，根据所述第二闭合控制信号闭入口 ο
[0126]下面为上述以玉米单倍体籽粒分选为例的作物籽粒自动分选装置的单倍体籽粒自动分选方法为例说明本发明。
[0127]图3为本发明一实施例提供的单倍体籽粒自动分选方法的流程图。
[0128]如图3所示的一种基于上述单倍体籽粒自动分选装置的单倍体籽粒自动分选方法，包括:
[0129]S31、所述控制器控制所述电机按照预设规则旋转，以使所述种盘围绕所述转轴往复摆动，并在每个往复摆动中依次经过以下位置:初始位置、第一拍摄位置、第一卸料位置、第二拍摄位置、第二卸料位置和初始位置。
[0130]在使用时，将籽粒撒入种盘内，并由控制器控制所述电机按照预设规则旋转，以使所述种盘依次经过以下位置:初始位置、第一拍摄位置、第一卸料位置、第二拍摄位置、第二卸料位置和初始位置。即使所述种盘往复摆动，进而使撒入的籽粒在种盘由一侧向另一侧倾斜时掉落进置种孔中，实现自动排种，从而提高了效率且节省了成本。
[0131 ]作为一种优选实施例，所述方法还包括:
[0132]所述位置检测装置检测所述种盘的位置，并将所述种盘的位置发送给所述控制器；
[0133]所述控制器根据所述种盘的位置判断获知所述种盘的位置为第一拍摄位置或第二拍摄位置时，向所述摄像装置发送摄像控制信号，接收所述摄像装置发送的图像；
[0134]所述控制器在根据所述图像判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括杂合体籽粒或在第一次判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为单倍体籽粒，且所述种盘位于所述第一拍摄位置或第二拍摄位置达到第一预设时间时，控制所述电机按照所述预设规则继续旋转；
[0135]所述控制器在判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括杂合体籽粒时，向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号，并在向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号达到第二预设时间时，向所述第二电磁阀发送第二断开控制信号；
[0136]所述控制器在连续预设次数判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为单倍体籽粒时，控制所述电机按照所述预设规则旋转到第一卸料位置，并向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号，以及在向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号达到第一预设时间时，向所述第一电磁阀发送第一断开控制信号；
[0137]所述摄像装置根据所述摄像控制信号拍摄所述种盘的置种孔内的籽粒的图像，并将所述图像发送给所述控制器；
[0138]所述第一电磁阀根据所述第一断开控制信号断开，根据所述第一闭合控制信号闭合；
[0139]所述第二电磁阀根据所述第二断开控制信号断开，根据所述第二闭合控制信号闭入口 ο
[0140]由于在上文中已经详细介绍过该过程，因此此处不再详述。
[0141]本发明实施例可通过机器视觉(即通过摄像装置采集图像以及控制器处理图像)完成单倍体的检测，并通过位置检测装置、电机、气栗、电磁阀、导管等部件对籽粒自动分拣(将单倍体籽粒和杂合体籽粒分开)，提高了分拣效率、精度和准确度;通过对同一批籽粒反复检测，多次反复判断进行分拣，提高了筛选的准确率。
[0142]本发明所述装置以玉米单倍体籽粒的分选为例，对种盘尺寸更改或图像识别中目标特征的变化，可以运用于其他种子或颗粒物分选。
[0143]本领域普通技术人员可以理解:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
【主权项】
1.一种作物籽粒自动分选装置，其特征在于，包括:安装架、种盘、电机、传动装置、转轴、用于收集目标籽粒的目标籽粒收集装置、用于收集杂质籽粒的杂质籽粒收集装置以及控制器； 所述种盘通过所述转轴可旋转地安装在所述安装架上，所述传动装置的一端连接所述电机，所述传动装置的另一端连接所述转轴;所述种盘的中间区域设有用于盛放籽粒的置种孔，所述种盘上置种孔的两侧分别为相对设置的第一卸料区和第二卸料区，所述第一卸料区和第二卸料区分位于所述转轴的两侧，在所述第一卸料区上设有落料孔，所述落料孔连接所述目标籽粒收集装置，所述杂质籽粒收集装置与所述置种孔连接； 所述控制器连接所述电机，用于控制所述电机按照预设规则旋转，以使所述种盘围绕所述转轴往复摆动，并在每个往复摆动中依次经过以下位置:初始位置、第一拍摄位置、第一卸料位置、第二拍摄位置、第二卸料位置和初始位置。2.根据权利要求1所述的作物籽粒自动分选装置，其特征在于，所述目标籽粒收集装置包括:第一气栗、用于向所述第一卸料区吹气的卸料管路、卸料气孔和用于盛放目标籽粒的籽粒收集袋； 在所述第一卸料区的一端设有落料孔，所述籽粒收集袋与所述落料孔连接，所述卸料气孔位于所述第一卸料区上与所述落料孔相对的另一端，所述第一气栗通过所述卸料管路连接所述卸料气孔。3.根据权利要求2所述的作物籽粒自动分选装置，其特征在于，所述置种孔为底部安装有可开合的封堵片的通孔； 所述杂质籽粒收集装置包括:第二气栗、导管和用于盛放杂质籽粒的杂质籽粒收集区域； 每个所述置种孔的通孔连接一根所述导管的一端，所述导管的另一端连接所述第二气栗O4.根据权利要求3所述的作物籽粒自动分选装置，其特征在于，所述作物籽粒自动分选装置还包括:支架、位置检测装置以及位于所述支架上的摄像装置； 所述目标籽粒收集装置还包括:第一电磁阀;所述第一电磁阀安装在所述卸料管路上；所述杂质籽粒收集装置还包括:与所述置种孔数量相同的第二电磁阀，在每根所述导管上安装有一个所述第二电磁阀； 所述支架和所述种盘连接，所述转轴穿过所述支架和所述种盘将两者连接，所述位置检测装置、所述摄像装置、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均连接所述控制器； 所述位置检测装置，用于检测所述种盘的位置，并将所述种盘的位置发送给所述控制器； 所述控制器，还用于判断获知所述种盘的位置为第一拍摄位置或第二拍摄位置时，向所述摄像装置发送摄像控制信号，接收所述摄像装置发送的图像;在根据所述图像判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括杂质籽粒或在第一次判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为目标籽粒，且所述种盘位于所述第一拍摄位置或第二拍摄位置达到第一预设时间时，控制所述电机按照所述预设规则继续旋转;在判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括杂质籽粒时，向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号，并在向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号达到第二预设时间时，向所述第二电磁阀发送第二断开控制信号；在连续预设次数判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为目标籽粒时，控制所述电机按照所述预设规则旋转到第一卸料位置，并向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号，以及在向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号达到第一预设时间时，向所述第一电磁阀发送第一断开控制信号； 所述摄像装置，用于根据所述摄像控制信号拍摄所述种盘的置种孔内的籽粒的图像，并将所述图像发送给所述控制器； 所述第一电磁阀，用于根据所述第一断开控制信号断开，根据所述第一闭合控制信号闭合； 所述第二电磁阀，用于根据所述第二断开控制信号断开，根据所述第二闭合控制信号闭合。5.根据权利要求1所述的作物籽粒自动分选装置，其特征在于，所述可开合的封堵片为弹性封堵片，所述弹性封堵片与所述置种孔连接的部分为所述弹性封堵片的2/3-3/4，所述置种孔与所述弹性封堵片连接的部分为所述置种孔的2/3-3/4。6.根据权利要求5所述的作物籽粒自动分选装置，其特征在于，所述弹性封堵片为橡胶片。7.根据权利要求1所述的作物籽粒自动分选装置，其特征在于，所述第一卸料区和所述第二卸料区均设有聚集籽粒的凹槽。8.根据权利要求1所述的作物籽粒自动分选装置，其特征在于，所述电机为步进电机，所述传动装置包括链条和两个传动轮，所述两个传动轮中一个连接所述电机的输出轴，另一个传动轮连接所述转轴，所述链条与所述两个传动轮连接。9.一种基于上述权利要求1-8中任一项所述的作物籽粒自动分选装置的作物籽粒自动分选方法，其特征在于，包括: 所述控制器控制所述电机按照预设规则旋转，以使所述种盘围绕所述转轴往复摆动，并在每个往复摆动中依次经过以下位置:初始位置、第一拍摄位置、第一卸料位置、第二拍摄位置、第二卸料位置和初始位置。10.根据权利要求9所述的作物籽粒自动分选装置，其特征在于，所述方法还包括: 所述位置检测装置检测所述种盘的位置，并将所述种盘的位置发送给所述控制器； 所述控制器判断获知所述种盘的位置为第一拍摄位置或第二拍摄位置时，向所述摄像装置发送摄像控制信号，接收所述摄像装置发送的图像； 所述控制器在根据所述图像判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括杂质籽粒或在第一次判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为目标籽粒，且所述种盘位于所述第一拍摄位置或第二拍摄位置达到第一预设时间时，控制所述电机按照所述预设规则继续旋转； 所述控制器在判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒中包括目标籽粒时，向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号，并在向所述第二电磁阀发送第二闭合控制信号达到第二预设时间时，向所述第二电磁阀发送第二断开控制信号； 所述控制器在连续预设次数判断获知所述种盘的置种孔内的籽粒全部为目标籽粒时，控制所述电机按照所述预设规则旋转到第一卸料位置，并向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号，以及在向所述第一电磁阀发送第一闭合控制信号达到第一预设时间时，向所述第一电磁阀发送第一断开控制信号； 所述摄像装置根据所述摄像控制信号拍摄所述种盘的置种孔内的籽粒的图像，并将所述图像发送给所述控制器； 所述第一电磁阀根据所述第一断开控制信号断开，根据所述第一闭合控制信号闭合； 所述第二电磁阀根据所述第二断开控制信号断开，根据所述第二闭合控制信号闭合。
【文档编号】B07C5/38GK106076881SQ201610474367
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】宋鹏, 王成, 张晗, 罗斌, 潘大宇, 侯佩臣
【申请人】北京农业智能装备技术研究中心