CN102358440A - 转盘斜刮式光电自动数粒仪 - Google Patents

Abstract

本发明针对目前国内外最普遍采用的电磁铁扭振式数粒仪存在的缺点，在发现转盘斜刮能使颗粒自动移行、整齐排序和产生粒间距的原理基础上，发明了这种转盘斜刮式光电自动数粒仪。本数粒仪仅通过转盘和槽盘便实现了使粒料能自动移行，整齐排队和百分之百(除非粘滞、堵塞等非正常因素)地产生粒间距，为精确光电计数提供了所必需的可靠的透光间隙。不再需要有噪声的电磁扭振盘，也不再需要比较复杂的纵擒或孔穴等产生粒间距的机构。

Description

转盘斜刮式光电自动数粒仪

技术领域

本发明涉及粒料自动计量、分装和控制技术领域，是一种新型的、高效精确的对粒料进行自动计数或预定量计数的仪器。

背景技术

粒料自动计数或预定量计数是计量控制自动化的重要环节。如农业上作物种粒的数粒或分选(例：种子定量分装、种子千粒重测量、雌雄蚕卵分离和计数、播种机的精准排种…)；如工业上多种物粒的计量控制(例：药丸、珍珠等定量分装和数粒…)。目前国内外自动数粒仪器或设备种类较多，一般可分为二大类。

一种是粒料静态测量类型。最有代表性的是近几年才出现的具计算机图像处理功能的数粒仪。将粒料放入成像盘，经振动铺平，通过拍照，将图像传至计算机作图像处理分析，自动计算出图中的粒数。当用于测定种粒千粒重时，成像盘下还配有电子天平。重量(g)/图像计算出的粒数×1000＝千粒重(g/1000粒)。这类仪器测量速度快；技术先进；不损伤粒料。但售价昂贵；对于不同尺寸大小和形状的粒料仍存在计数误差；不能用于定量分装。

另一种是粒料动态测量类型。虽然类型较多，但结构设计中均会遇到颗粒的输送、排序和隔距难题，也是能否精确和高效计数的关键。目前，国内外的这类小型数粒仪多数采用振动排序方式，最多的是通过电磁铁扭振盘输送和排序颗粒，并在颗粒落下过程中光电计数。其优点是结构简单，但颗粒在V形排序槽(多数是螺旋V形环槽)中通过扭振而行进时，一般是没有粒间距的，反之是经常会产生叠堆现象(特别是扭振调整不当，送粒速度过高时)，使颗粒在落下穿过光电检测区时，有叠影、无间隔、散乱(部分没有进入光电计数区)，造成计数失误。另外，V形排序槽对不同品种和大小的颗粒的通用性和适应性存在困难；而且电磁铁扭振器的交流共振噪声大，送料速度越快，噪声越大，难以提高计数速度，电磁铁长时间运行还易发热。

发明内容

本发明针对目前国内外最普遍采用的电磁铁扭振式数粒仪存在的上述缺点，提供一种数粒精准可靠，粒料损伤率低，结构简单成本低廉的光电自动数粒仪。

本发明的技术方案是这样实现的：

转盘斜刮式光电自动数粒仪，该数粒仪包括有：

A.预置数粒系统，包括有：

转盘供粒装置，包括供粒转盘，供粒转盘上套装有供粒槽盘，供粒槽盘上套装有锥形供料筒，供粒转盘由供粒步进电机驱动，供粒槽盘中心是用于进粒和输粒的中心圆腔，中心圆腔有一开口连通逐步向外旋开展开的输粒斜槽和输粒圆弧槽，形成有多个拐弯的整体连通的槽道；

流量调节装置，包括设置在锥形供料筒底部中心的限量套筒，设置在供粒槽盘上的颗粒流量水平调节板、颗粒流量垂直调节板，供粒槽盘的输粒圆弧槽上设置有导流限粒调节板；

光电计数传感装置，包括安装在供粒槽盘通道中最后一段圆弧槽两侧的光电计数传感器、防止粒料接触和污染光电计数传感器的透明玻璃、安装在检测区圆弧槽上面的防止外界光干扰的计数遮光盖板；

供粒槽盘定位浮动装置，包括固定在仪器箱壳上的定位轴托、穿过供粒槽盘上的外耳孔与定位轴托相连接的定位轴销；

B.复检数粒系统，包括有：

复检输粒装置，包括复检转盘，复检转盘上套装有复检槽盘，复检槽盘由复检步进电机驱动，复检槽盘上开有落粒圆孔，用于收接经过预置计数从供粒槽盘落下的颗粒，落粒圆孔的开口连通逐步向外旋开展开的输粒斜槽和输粒圆弧槽；

复检计数传感装置，包括安装在复检槽盘通道中最后一段圆弧槽两侧的复检计数传感器、复检透明玻璃、安装在检测区圆弧槽上面的防止外界光干扰的复检遮光盖板；

复检计数槽盘定位浮动装置，包括固定在仪器箱壳上的复检定位轴托、穿过复检槽盘上的外耳孔与复检定位轴托相连接的复检定位轴销；

颗粒排出装置，包括固定在仪器箱壳上的排粒滑梯，向下倾斜的排粒滑梯上端位于复检转盘的下端，并对准复检槽盘的出粒口，其下端伸出仪器箱壳一侧，以便将复检后的颗粒落入装粒的盒子。

作为优选，所述供粒转盘与供粒槽盘接触面为盘状倒圆锥面，内低外高，使易滚动的颗粒总是被圆锥面产生的向心力引入槽道的接触边。

作为优选，所述供粒转盘中心处为内高外低的小圆锥体结构，使颗粒落下后向周边散落。

作为优选，所述供粒转盘中心处设置有防堵搅粒杆，防堵搅粒杆穿入锥形供料筒底部的限量套筒中心。

作为优选，所述颗粒流量垂直调节板被套装在供粒槽盘上的一个矩形框中，并通过螺钉锁定及调整高度。

作为优选，所述光电计数传感装置具有多组光电计数传感器。

作为优选，还包括有仪器箱，仪器箱被隔板分成三段，前面安装数控电路及前操作面板，后面安装电源电路及后操控面板，中间安装步进电机和控制电路，仪器箱壳的两侧安装有仪器箱提手，仪器箱壳的底部安装有可调底脚，用于支撑仪器和调整仪器的水平度；

所述电源电路包括电源变压器、精密直流电源、电源连接端子板总成、接插件、电源输出线和控制线，后操控面板上安装有220V电源输入线、电源输出插座、重启延时时间调节旋钮、保险装置和辅助接插端口、供粒步进电机开关、复检步进电机开关；

数控电路包括预置计数控制电路、复检计数控制电路、选项调节控制电路、断电数据保护电路，前操作面板采用触摸式薄膜结构，上面有触摸式开关、键盘、LED指示灯和显示器。

作为优选，所述预置计数控制电路，包括安装在前操作面板上的多位数的预置计数显示器、计数指示灯；预置计数触摸键盘上包括计数/预置选择键、预置数字上行键、预置数字下行键、复位/移位选择键、预置指示灯；

所述复检计数控制电路，包括安装在前操作面板上的复检计数显示器、复检计数指示灯、手动复检清零键；

所述选项调节控制电路，包括安装在前操作面板上的选项显示器、复检数据调显指示灯、调速选择指示灯、粒径选择指示灯；还包括安装在后操控面板上的重启延时时间调节旋钮；选项调节控制电路的触摸键盘主要包括选项键、选项数字上行键、选项数字下行键、选项移位键；

所述断电数据保护电路包括能长期保存数据及来电重显的EEPROM寄存器；

所述步进电机控制电路，包括安装在仪器箱内的供粒步进电机控制电路、复检步进电机控制电路和自动缓速电路。

作为优选，所述供粒转盘固定在供粒电机轴承座上，供粒电机轴承座固定在仪器箱壳上，供粒电机轴承座底部固定供粒步进电机，供粒电机轴承座内固定有转盘轴承，供粒转盘的轴芯穿过转盘轴承内圈与之紧配，供粒转盘轴芯内槽孔通过平键与供粒步进电机的输出轴相固定。

千粒重仪，包含所述的自动数粒仪，以及天平，天平设置在排粒滑梯(20)的下端，装粒的盒子放置在天平上，天平用于称取颗粒的重量。

采用了上述技术方案的本发明具有的有益效果是：

1.结构简单可靠。仅通过转盘和槽盘便实现了使粒料能自动移行，整齐排队和百分之百(除非粘滞、堵塞等非正常因素)地产生粒间距，为精确光电计数提供了所必需的可靠的透光间隙；不再需要有噪声的电磁扭振盘，也不再需要比较复杂的纵擒或孔穴等产生粒间距的机构。

2.粒料损伤率低。粒料在运行中基本无机械剪切或碰撞损伤。

3.数粒正确可靠。设计了预置和复检计数的双重结构，通过二次计数来保证数据的精确，还通过缓速停机等电路来防止惯性引起计数误差；每轮预置计数的误差率≤±1颗，复检计数正确率达百分之百。

4.通用性好。本发明仪器适用于0.5～18mm粒径的粒料数粒，其实还可以设计适用更大粒径的通用型数粒仪。另外，只要运行中的最大粒径不超过调节选定好的限流间隙，同一通道有不同粒径的颗粒运行，不影响计数。

5.工效高。虽然品种、粒径不同，工效会有所不同，但计数速度基本上都可达到50粒/s以上。如果是专用型的，槽道宽度可按粒径来设计，还可以设计为多通道的斜槽弧槽，仪器将会更小巧，工效更高。

6.适用性强。可适合多种类的粒料计数，定量分装、千粒重测试等。如农业上的种子、卵粒等，工业上的药丸、珍珠等。

7.自动化程度高。采用以单片机为主的数控电路、触摸式操作键盘、LED数字显示等。具有数据保存和调显、转速默认和调整、断电数据保护、重启延时时间调节、清零、警音、供料转盘启动时逐步增速至预定转速，到预置数前逐步降速等功能。

8.用途广。结构简单的转盘斜刮原理可以应用在许多需高速或低速精确数粒控制的设备上，具有广泛的用途。

附图说明

图1为本发明转盘斜刮式光电自动数粒仪的正视结构示意图；

图2为本发明转盘斜刮式光电自动数粒仪俯视结构示意图；

图3为图2的I处放大示意图；

图4为本发明转盘斜刮式光电自动数粒仪的工作流程图；

图5为本发明实施例5的18通道槽盘结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

实施例1

如图1-3所示，本发明由多个系统构成，包括有：预置数粒系统、复检数粒系统、电控系统等。

转盘斜刮式光电自动数粒仪，该数粒仪包括有：

A.预置数粒系统，包括有转盘供粒装置、流量调节装置、光电计数传感装置、供粒槽盘定位浮动装置，各装置说明和工作流程如下：

1、转盘供粒装置，包括锥形供料筒8、套装在锥形供料筒底部的供粒槽盘3、套装在供粒槽盘3下面的供粒转盘4、供粒电机轴承座5、转盘轴承7，供粒步进电机6。供粒电机轴承座5上部安装有转盘轴承7，下部的环边固定在仪器箱壳24上，似底朝上的倒置无柄圆杯，杯内有供粒步进电机6固定在轴承座底。供粒转盘4的轴芯穿过转盘轴承7内圈与之紧配，其轴芯内槽孔通过平键与供粒步进电机6的输出轴相固定。供粒转盘4与供粒槽盘3的接触面为锥角不大的盘状倒圆锥面，内低外高，使易滚动的颗粒总是被圆锥面产生的向心力f3引入槽道的接触边(图3)。供粒槽盘3中心是用于进粒和输粒的中心圆腔11，中心圆腔11有一开口连通逐步向外旋开展开的输粒斜槽和输粒圆弧槽。中心圆腔11下的供粒转盘4中心处为内高外低的小圆锥体，使颗粒落下后向周边散落。该锥体中心固定有一根防堵搅粒杆10，朝上穿入锥形供料筒8底部的限量套筒9中心，在供粒转盘4带动下转挠，可有效防止颗粒在下落过程中堵塞。锥形供料筒8筒内底部为圆锥面，便于粒料下滑。套装和用螺钉固定在供粒槽盘3上的锥形供料筒8，可很方便地拆卸。

转盘供粒装置中的转盘斜刮原理和结构非常巧妙，是本发明的关键之一。图2中有输粒斜槽和输粒圆弧槽的供粒槽盘3套装在供粒转盘4上面，当供卵转盘4旋转时，输粒斜槽中的颗粒在底部供粒转盘4旋转切向力F的作用下移动并接触到斜度为α的斜槽边时(斜槽触粒边上任一点相对于槽盘圆心的圆切线与该边的夹角称为斜刮角α。)，切向力F便会被分解为方向与斜槽平行的径向力F1和方向与斜槽垂直的正压力F2，同时也产生两个摩擦力f1和f2，另外还有前面所述的向心力f3。f1＝粒自重×摩擦系数，作用在粒底中心，当粒较轻时，可忽略不计。f2＝F2×摩擦系数，作用在粒与槽边的接触点上，方向与F1相反。当颗粒在斜槽中有间距移行时，因F1作用在粒底中心，便以粒半径为力矩，以摩擦阻力f2为动态支点，使颗粒向前滚动或滑移。当许多颗粒无间距移行时，一些颗粒的滚动力被粒互挤而抵消，就不一定滚动了，F1克服摩擦阻力f2和向心力f3的径向分力，推动颗粒以径向速度V1沿斜槽平移，同时F2正压力和f3的垂直分力挤压颗粒嵌入粒间而实现整齐排列。由于斜角的分力，颗粒在槽中的运行速度比转盘的切向速度V要低，但形成了队列，因斜槽的设计斜度都不大，有足够的推力使颗粒在移行中不会发生停滞现象。当颗粒脱离斜槽，拐入圆弧槽，因失去F2和f2的约束而释放，颗粒速度突然加快了约1/cosα倍，形成拐口处的切向速度V，而排在其后这颗还未脱离斜边的约束。此时，粒与粒之间自动产生了少量的间距S，S＝(h+d)/cosα。从式中可知间距S仅和切向斜刮角α、颗粒沿斜槽方向的径向尺寸d和两颗粒之间在斜槽中的原有空隙h有关，而与转盘推粒点直径D、转速n或角速度β无关。无论转盘的转速n或角速度β有多快多慢，一般均不会改变间距S的数值，而d如果变大或有空隙h，间距S也将变大。另外，α和D随斜槽的直线向外延伸而增大，在盘中某一段直线斜槽中，其进端径向速度与出端径向速度之比i＝D1cosα1/D2cosα2＝1，式中的D值与cosα互成反比，因此颗粒的径向速度V1在该直线斜槽段中各处的速度均相同，实现同速移粒。如果换一段槽分析，也可以证明同速，但如果进端速度不同，与前述一段的速度也就不同。从图2中还可以看到，圆弧槽至斜刮槽的再次转向连接有2种形式：一种是折线转向(图2中的A向)，它将使已经产生的粒间距消失或变小；另一种是切线转向(图2中的B向)，将切线槽延伸，斜刮角从零度伸展至所需的α斜角角度，然后再拐入圆弧线，这可以进一步保持已产生的粒间距或增加粒间距。另外，为了更有利于拉开粒间距，斜槽与弧槽的拐点处不得圆滑过渡。

从图2可以看出，颗粒从供粒槽盘3的中心圆腔11缺口处拥出后，经过的圆弧段有jk段、mn段、op段、qr段和st段，经过的直线段有km段、no段、pq段、rs段和tu段。其中，m、q、s三个拐点使颗粒产生间距，此处的斜刮角分别为64°、66°和61°，产生的间距基本上约为沿槽向的粒径的2倍，但由于图中A表示的折线转向效应，n、p、r三个拐点会使已经产生的粒间距消失或变小，这对控制流量和排序有作用。只有进入光电检测区前的s拐点才真正产生了有效粒间距。t拐点为图中B表示的切线转向效应点，此处切向斜刮角α为0，但到达u点出口时，随转盘推力点直径的增大，α也增至为38°，即在tu段有点阻力，这更有利于颗粒排齐，而且根据前面原理所述直线斜槽段为同速移粒的证明，s拐点产生的粒间距将保持不变。

为了防止光滑易滚动的颗粒(如珍珠、油菜籽、绿豆等)随意滚动，供粒转盘4与供粒槽盘3之间的接触面被设计成锥角很小的圆锥面，本实施例的圆锥角为1.5°。使易滚动的颗粒总是被圆锥面引入和滚入运行通道的接触边。

以上结构设计可以实现颗粒在高速或低速流通中均能自动整齐排队和产生卵间距。当粒径较小时，产生的粒间距也小，但只要粒与粒之间确保有不小于粒径的透光间隙，作为光电计数所需的条件已是足够了。由于间距是自动产生，并与转速快慢无关，因此这种方法用于颗粒的光电计数非常有效。

2.流量调节装置，包括安装在锥形供料筒8底部中心的限量套筒9、安装在供粒槽盘3上的颗粒流量水平调节板50、颗粒流量垂直调节板54和导流限粒调节板53。为防止粒料过量涌入槽道，采取四道关卡来控制颗粒的流量和流向。一是限量套筒9，可根据不同粒料的粒径，配置和更换不同口径的限量套筒9，如是小颗粒，就换上小口径的限量套筒；二是颗粒流量垂直调节板54，就像闸门，闸高略大于所用粒料的最大粒径，使颗粒基本被铺平而行。长方体的闸门用橡皮材料制成，闸底倾斜，形成进口略低，出口略高，使颗粒进闸有阻，出闸畅通。橡皮闸门上部被套装在供粒槽盘3上的一个矩形框中，通过螺钉锁定和调整闸高。三是颗粒流量水平调节板50，就像开小门，限制流入的粒量。颗粒流量水平调节板50的结构和调节锁定方法与颗粒流量垂直调节板54相似，材料也是橡胶，不同的主要是限流方向变为水平，并与在此处的这段斜槽形成进门的导流角。四是导流限粒调节板53，根据需要而选用，一般只用于特圆光滑粒料计数。其头部是与颗粒接触的弧形挡板，调整好的间隙仅允许粒料一颗一颗地沿圆弧轨道进入计数检测区，可防止特圆颗粒在拐口因惯性或径向力向前滚动后再转入弧道，破坏排序，甚至因重迭而挡住透光间隙，引起计数失误。

3.光电计数传感装置，包括安装在供粒槽盘3通道中最后一段输粒圆弧槽两侧的多组光电计数传感器12、透明玻璃13、安装在检测区圆弧槽上面的计数遮光盖板14。粒径不同，光电检测中心的位置要相应变化，否则有可能引起计数失误。为此将粒径分为N类，相应配置N组光电计数传感器12，分置在检测区的上下左右不同的位置，分别适应N类粒径的计数。可根据不同的粒径，通过电控系统的选项键盘选择不同位置的光电计数传感器12。两块透明玻璃13挡在检测区两侧，除透光作用外，还防止粒料接触和污染光电计数传感器12。计数遮光盖板14用以防止外界光干扰。每组光电计数传感器12有一对光电发射和接收对管，当选中某一组时，其余几组自动关闭。

4.供粒槽盘定位浮动装置，包括固定在仪器箱壳24上的几个定位轴托1、穿过供粒槽盘3上几个外耳孔与定位轴托1相连接的定位轴销2，使套装在供粒转盘4上的槽盘3既保持固定，又可依靠自重和配重沿定位轴销2作微小的上下浮动，另外，供粒转盘4与供粒槽盘3的锥面配合要求锥度一致，让静态的槽盘3与动态的转盘4保持紧贴无隙，以防止细小颗粒误入槽盘和转盘之间。

5.预置数粒系统的工作流程：

将经过严格清除叠粒和杂质后的粒料倒入锥形供料筒8，颗粒沿筒底圆锥面滑入筒底中心的限量套筒9，落满供粒槽盘3中与输粒槽相通的中心圆腔11，停留在供粒转盘4上面。当供粒步进电机6转动时，便带动供粒转盘4旋转，使颗粒沿供粒槽盘中心圆腔11的一个开口旋入逐步向外旋开展开的单通道输粒斜槽和输粒圆弧槽，在供粒转盘切向力的作用下，使颗粒与输粒斜槽发生斜刮，径向分力使颗粒沿槽移行，正压分力等使颗粒挤压而整齐排序。在颗粒从斜槽拐入圆弧槽时，因失去约束和颗速加快，自动产生粒间距，形成光电计数所必须的透光间隙。颗粒经过转速的调控、限量套筒9的限量、颗粒流量垂直调节板54的闸门控制(使堆高的颗粒基本被铺平而行)、颗粒流量水平调节板50的开小门控制(使流出的粒量被限制)、导流限粒调节板53的阻挡(防止光滑圆粒滚动)，及前面所述的斜刮约束，使颗粒排成有间距的整齐队伍通过光电计数传感装置的光电检测区。由于粒与粒之间自动实现了透光间距，因此每一颗粒料经过检测区时，光电计数传感器12便能精确获得计数信号，并传给预置计数控制电路和预置计数显示器47。然后，颗粒沿着与该段圆弧相切的斜槽，在斜刮作用下被刮出了供粒槽盘3，落入复检数粒系统的复检槽盘17后被进行第二次数粒。当计数到达预置数后，预置计数控制电路指令供粒步进电机6停转，使供粒转盘4停盘。完成第一轮的预置计数。经延时后，再重新自动启动下一轮预置计数。

B.复检数粒系统，包括有复检输粒装置、复检计数传感装置、复检槽盘定位浮动装置、颗粒排出装置，各装置说明和工作流程如下：

1、复检输粒装置，包括复检转盘18、套装在转盘上的复检槽盘17、安装在复检转盘下的复检电机轴承座19、复检转盘轴承7’，复检步进电机21、导流限粒调节板53。复检电机轴承座19固定在仪器箱壳24上，其座底下面固定有复检步进电机21，插入仪器箱壳24内。复检转盘18与复检转盘轴承7’、复检步进电机21输出轴的连接固定及结构同供粒输粒装置相同；复检转盘18与复检槽盘17接触面同样也为锥角不大的倒圆锥面。复检槽盘17上开有落粒圆孔52，用于收接经过预置计数从供粒槽盘3落下的颗粒，落粒圆孔52的开口连通逐步向外旋开展开的输粒斜槽和圆弧槽。复检槽盘上同样设置有调节颗粒流量的的导流限粒调节板，其结构和作用也与供粒输粒装置相同。复检槽盘17上的槽道与供粒槽盘3上的槽道斜刮原理相同。从图2可以看出，颗粒从复检槽盘的落粒圆孔52处旋出后，经过的圆弧段有wx段和yz段，经过的直线段有xy段和ze段。其中，y拐点使颗粒产生间距，直接进入复检计数，此处的斜刮角分别为59°，产生的间距基本上也是颗径的2倍。z拐点同样也是为图中B表示的切线转向效应点，切向斜刮角α从0到达e点出口处的49°，同样有利于颗粒排齐和保持粒间距不变。

2.复检计数传感装置，包括安装在复检槽盘17通道中最后一段圆弧槽两侧的N组复检计数传感器15、透明玻璃13’、安装在检测区圆弧槽上面的复检计数遮光盖板16，结构与预置数粒系统的光电计数传感装置相同。

3.复检计数槽盘定位浮动装置，包括固定在仪器箱壳24上的几个定位轴托1’、穿过复检槽盘17上几个外耳孔与定位轴托1’相连接的定位轴销2’，结构和作用与预置数粒系统的供粒槽盘定位浮动装置相同。

4.颗粒排出装置，包括固定在仪器箱壳24上的排粒滑梯20。向下倾斜的排粒滑梯20上端位于在复检转盘18下面，并对准复检槽盘17的出粒口，其下端伸出仪器箱壳24一侧，以便将复检后的颗粒落入装粒的盒子。

5.该系统的主要作用是：针对预置数粒系统可能出现的计数误差(每轮预置数粒误差主要出现在出口处，一般为±1～几颗)，通过第二次计数(即复检计数)来判别实际颗数究竟是比预置数多几颗还是少几颗？实现百分之百的正确率。

产生预置数粒误差的原因：如果进行总量计数，可以让供粒转盘4一直旋转，直到最后一颗粒料走完，一般不会发生计数误差。但如果进行预置计数，当首轮计数到达预置数后，数控电路指令供粒步进电机6停转，使供粒转盘4停盘。由于从光电计数传感器12到落料口必有一小段距离，也就是这段距离中的粒料没有落下，使落下的颗数少于预置数。如果继续下一轮的预置计数，当计数为第一颗粒料时，前述这段距离中粒料排在第一颗的粒料也落下了。因此从第二轮开始，落下的粒料数应和预置数是相同的。但要达到百分之百精确依然较难做到，因为当到达预置数，转盘停转后，最后一颗粒料在落料口很可能处于半落状态，发生多落或少落。另外停转后粒料的移动惯性、粒径大小、颗粒形状等均可能影响计数的精确性。虽然这个误差可能是很小的，但仍难以精确判断究竟是少还是多一颗(或几颗)。为此，设计了第二次计数，即复检计数系统。

经第一次计数后的粒料落入复检计数槽盘17的落粒圆孔52后，同样也在转盘18切向力的作用下，在槽道中通过斜刮、排序和产生粒间距，并重复与上述相同的光电计数和显示。当预置计数停止后，复检计数仍在继续，当复检计数显示器39的数字不再递增，这便是非常精确的计粒数了，究竟是少是多，必要时由人工添减。在供粒步进电机6停转延时数秒后(延时时间可设定)，重新启动下一轮的预置计数，此时，数控电路指令数据贮存器将复检数据存储，并在发出警音后清零，开始下一区的复检计数。

6.复检数粒系统的工作流程：

从供粒槽盘3下来的经过预置计数后的颗粒，落入复检槽盘17上的落粒圆孔52后，在复检转盘18带动下，从落粒圆孔52开口沿与之相连通的逐步向外旋开展开的输粒斜槽和圆弧槽移行，经过与前述的转盘供粒装置相似的斜刮移行、排序和隔距过程，使颗粒排成有粒间距的整齐队伍通过复检光电检测区。由于粒与粒之间自动实现了透光间距，因此每一颗粒料经过检测区时，复检计数传感器15便能精确获得计数信号，并传给复检计数控制电路和复检计数显示器39。与供粒转盘4不同，复检转盘18是一直保持旋转的，使每一轮经预置计数后落入复检槽盘17的颗粒无一例外地被重新计数，并沿着与检测区圆弧相切的斜槽，在斜刮作用下被刮出复检槽盘17，落入排粒滑梯20，滑入集粒的盒子。

C.电控系统，包括有：仪器箱、数控电路及前操作面板、电源电路及后操控面板、步进电机和控制电路，各电路说明、工作流程和调控功能如下：

1.仪器箱，包括有仪器箱壳24、仪器箱提手23和可调底脚43。仪器箱被隔板分成三段，前面用于安装数控电路及前操作面板25，后面用于安装电源电路及后操控面板22，中间主要安装步进电机和控制电路。仪器箱壳24的两侧安装有提手23，以方便搬运。仪器箱壳24的上面主要安装有预置数粒系统和复检数粒系统。仪器箱壳24的底部安装有可调底脚43，用于调整仪器的水平。

2.电源电路主要包括电源变压器、精密直流电源、电源连接端子板总成、各接插件、各电源输出线和其它控制线等。各种电线通过箱体中间隔板上的穿线孔与数控电路及前操作面板25、步进电机控制电路以插件形式相连接。后操控面板22上安装有220V电源输入线、电源输出插座、重启延时时间调节旋钮51、保险装置和辅助接插端口、供粒步进电机开关48、复检步进电机开关49。

3.数控电路主要包括预置计数控制电路、复检计数控制电路、选项调节控制电路、断电数据保护电路。前操作面板25采用触摸式薄膜结构，上面有触摸式开关、键盘、LED指示灯和各显示器。各控制连接线及插件通过箱体中间隔板上的穿线孔与各系统控制元器件和电路板以插件形式相连接。

预置计数控制电路，包括安装在前操作面板上的多位数的预置计数显示器47、计数指示灯41以及其它相关电路等。预置计数触摸键盘上主要包括计数/预置选择键40、预置数字上行键42、预置数字下行键44、复位/移位选择键46、预置指示灯45。

复检计数控制电路，包括安装在前操作面板上的多位数复检计数显示器39、复检计数指示灯29、手动复检清零键30以及其它相关电路。

选项调节控制电路，包括安装在前操作面板25上的多位数选项显示器38、复检数据指示灯32、调速选择指示灯35、粒径选择指示灯37；还包括安装在后操控面板22上的重启延时时间调节旋钮51。选项调节控制电路的触摸键盘主要包括选项键31、选项数字上行键34、选项数字下行键36、选项移位键33。

4.步进电机控制电路，包括安装在仪器箱内的供粒步进电机控制电路、复检步进电机控制电路和自动缓速电路。

5.电控系统的工作流程(见图4)：

当一切调整和准备就绪后，按下启动开关27，供粒步进电机6和复检步进电机21各自带动供粒转盘4和复检转盘18开始运转。不同的是供粒步进电机6在自动缓速电路控制下，逐步增速后达到预定转速；复检步进电机21则是直接进入工作转速(是供粒步进电机工作转速的2倍)。当颗粒通过光电计数传感器12后，预置计数控制电路进行计数并在预置计数显示器47上显示粒数。同样，当有颗粒落入复检槽盘17并通过复检计数传感器15后，复检计数控制电路进行第二次计数并在复检计数显示器39上显示粒数。当该轮的预置计数到达启动减速的预置数后，预置计数控制电路通知自动缓速电路指令供粒步进电机6逐步降低电机转速，直至预定的慢速值。当计数粒到达预置数后，预置计数控制电路指令供粒步进电机6停机，使供粒转盘4停转，并指令预置计数自动清零(必要时可按动复位/移位选择键46清零)。经数秒的延时(复检计数要略迟几秒结束，还要考虑记录复检数据和更换集粒盒的时间，延时时间可按需要而设定)，预置计数控制电路指令重启下一轮的预置计数，在发出三声警音(告诉操作者尽快将已经数好的集粒盒拿走，记下粒数，并换上另一个空集粒盒，为下一轮循环的预置计数作好准备)并指令复检电路通过数据贮存器保存复检数据后再清零，然后自动重启供粒步进电机6，同样是逐步增速后再达到预定转速，进入下一轮的预置计数。供粒步进电机6运行是不断根据预置数而循环开停的，而复检步进电机21运行是不停机的，也不需要重新启动，其转速设计为供粒步进电机的一倍。因一直运转，不会有颗粒漏计，所以复检后的计数值一般可达百分之百准确。

6.电控系统的调控功能：(见图2、图4)：

需要通过人工操作的调整功能主要有：a.预置数设定；b.根据粒径选择计数传感器；c.调整和选择供粒速度；d.调看和显示复检贮存的数据；e.手动复检或预置清零；f.调节重启延时时间；g.临时中断运行。

仪器自动调控的功能主要有：a.供粒电机自动缓增速启动和缓减速停止，其中自动编制启动减速的预置数；b.自动使复检电机的转速是供粒电机的一倍；c.根据粒径选择确定光电传感器组别后，自动关闭其它组的光电计数传感器，并提供该组的供粒电机的默认转速；d.自动预置清零、复检清零和警音；e.复检数据自动贮存；f.预置数自动循环和预置计数循环开停；g.断电数据自动保护。

人工调整选项功能主要有：根据粒径选择计数传感器和默认转速、调整和获得所希望的供粒速度、显示各复检后贮存的任一轮数据，操作如下：

a.粒数预置操作：如预置的粒数为10386，按“计数/预置”选择键40，当“预置”指示灯45亮时，个位数闪烁。按预置数字上行键42或预置数字下行键44，使个位数为6；按“复位/移位”选择键46，十位数闪烁，按Δ或

使十位数为8；再按“复位/移位”选择键46，百位数闪烁…如此类推，使10386五位数全部设定。5秒钟后，数显将返回0，进入计数启始状态。预置数一旦设定，以后将自动反复循环。

b.根据粒径选计数传感器和转速：如一.3所述，想选第3组，按选项键31，当粒径选择指示灯37亮时，按选项数字上行键Δ34或选项数字下行键

直至选项显示器38显示3，按选项移位键33，便可确定。5秒钟后，数显将返回0。此时，第3组光电计数器被接通，其余三组均处关闭状态，同时两个步进电机的对于2-4mm粒径中间值(3mm)的转速被自动默认设定，即供粒步进电机的默认转速为28转/n。对于6组粒径所对应的默认转速分别为：7转/n、14转/n、28转/n、47转/n、84转/n、140转/n。

c.供粒速度调整：按选项键31，当调速选择指示灯35亮时，此时选项显示器38将显示默认的供粒转盘4的转速，按选项数字上行键Δ34或选项数字下行键

直至显示所希望的转速，按选项移位键33，便可锁定。5秒钟后，数显将返回0。

复检转盘18的转速是供粒转盘4的2倍，一旦供粒转盘4的转速调整确定，复检转盘18的转速将自动生成，不需调整。

d.复检贮存数据显示选择：操作如下：按选项键31，当复检数据调显指示灯32亮时，选项显示器38显示1，复检计数显示器39显示第一轮已完成的计粒数。按选项数字上行键34或选项数字下行键36，及选取项移位键33，可以从选项显示器38和复检计数显示器39获得第N轮和该轮的计粒数。

e.复检清零：当按下复检清零键30，当前复检数被清除为零。连续按三下，则所有贮存的各轮复检数均被清除。

f.调节重启延时时间：当一轮预置计数结束并清零后，应延时一小段时间后再重启。因为复检计数要略迟几秒才结束，还要考虑记录复检数据和更换集粒盒的时间。由于粒料品种，预置数、工作特点、分装要求等有所不同，因此在仪器箱壳24的后操控面板22上设有重启延时时间调节旋钮51，用以调整所需的延时时间。

g.临时中断运行。当关闭后操控面板22上的供粒步进电机开关48，就相当于切断了输入供粒步进电机的步进脉动冲。同理，也可以关闭复检步进电机开关49，但必须首先关闭供粒步进电机，否则颗粒会堆积在复检槽盘内。当临时中断运行后，但其它电路的当前的数控状态均没改变。因此再打开供粒步进电机开关48或复检步进电机49，仪器将按中断时的当前状态继续工作。

步进电机控制电路由安装在仪器箱中部的的供粒步进电机控制电路、复检步进电机控制电路、自动缓速电路组成。

该电路的作用：根据预置计数控制电路和自动缓速电路及调速选择电路，通过Microstep Driver M542型步进电机驱动器向供粒步进电机6发出不同的脉冲，实现供粒转盘4可以按默认转速，也可按经调速选择的转速运行、启动后逐步增速后达到预定转速、停转前逐步减速。同时，通过复检步进电机驱动器，使复检步进电机21的工作转速是供粒步进电机6的一倍，且不停机工作。供粒和复检的步进电机共用一个启动开关27，但均配有各自的供粒步进电机开关48和复检步进电机49，用于临时中断运行。

供粒和复检的步进电机均采用57BYGH802型步进电机，其步距角为每输入一个脉冲旋转1.8°。

在转速和预置粒数等设定好后，电路自动从预定转速1/6的转速起动，不断增加输入的脉冲数，使电机5-6秒后达到预定的转速，进入匀速运转。

电路自动将预置数减去200后的数字作为减速启动的提前预置数并保存。当计数到达这个数后，电路将自动匀速减少脉冲数，在5-6秒内下降至预定转速的1/6，供粒步进电机继续慢速运转至在到达预置数后停转。

如果预置数不足200，电路将自动取消增速和减速两项程序，按18转/n的速度匀速运行，直接起动或停机。此时，如需调整转速，只可调降不能调升。

例：预置数为10000，预定转速为180转/n，起动转速为30转/分，逐步增速，5秒后转速达到预定的180转/n。当计数到达9750时，开始自动均匀减速，5-6秒内减至30转/n后不再减速，直至预置数到达后，电机停转。

由于自动缓速电路程序全部写入单片机，是全自动的。因此，不需要通过操作面板进行任何操作。

数粒仪所有与粒料接触的零件都应采用防静电材料，以防静电吸引造成不必要的麻烦和故障。

实施例2

在本发明实施例1的基础上，再配置一台电子天平，本仪器就可变成千粒重仪或百粒重仪。天平设置在排粒滑梯20的下端，装粒的盒子放置在天平上，天平用于称取颗粒的重量。例：设预置数为1000，而实际复检计数后的油菜种籽粒数为精确的1002颗，经称重为3.87(g)。从计算式：重量(g)/复检粒数×1000＝千粒重(g/1000粒)可知：该油菜籽的千粒重＝3.87g/1002×1000＝3.86g/1000粒。

实施例3

将本发明实施例1的仪器安放在一条自动流水线上，便可组成自动分装设备。从仪器数控电路中引出一控制线与自动流水线控制电路相连。每开始一轮预置计数，就指令流水线移动，将分装容器(或其它分装袋等)移至排粒滑梯20下后停止，接收落下的颗粒。在下一轮预置计数开始时，指令流水线再移动，将下一个分装容器移至排粒滑梯20下，实现自动分装。

实施例4

将本发明实施例1的仪器的槽盘和转盘等尺寸作相应放大，可以制成适用于超过18mm粒径的多种通用型转盘斜刮式光电自动数粒仪。

实施例5

将本发明实施例1的仪器可根据粒径等制成专用型转盘斜刮式光电自动数粒仪。例：专用于稻谷的千粒重测试仪，因粒径小，则槽道宽度和高度的结构设计可以大大缩小，整个仪器就更小巧。例：专用于蚕卵计数，因卵径小，可以在一个槽盘中开许多槽道，象太阳辐射那样展开，形成分流，可提高工效。图5是用于雌雄蚕卵光电分选的供卵槽盘，被设计成18条槽道，可大大提高计数和分选工效。

Claims (10)

1.转盘斜刮式光电自动数粒仪，其特征在于，该数粒仪包括有：

A.预置数粒系统，包括有：

转盘供粒装置，包括供粒转盘(4)，供粒转盘(4)上套装有供粒槽盘(3)，供粒槽盘(3)上套装有锥形供料筒(8)，供粒转盘(4)由供粒步进电机(6)驱动，供粒槽盘(3)中心是用于进粒和输粒的中心圆腔(11)，中心圆腔(11)有一开口连通逐步向外旋开展开的输粒斜槽和输粒圆弧槽，形成有多个拐弯的整体连通的槽道；

流量调节装置，包括设置在锥形供料筒(8)底部中心的限量套筒(9)，设置在供粒槽盘(3)上的颗粒流量水平调节板(50)、颗粒流量垂直调节板(54)，供粒槽盘(3)的输粒圆弧槽上设置有导流限粒调节板(53)；

光电计数传感装置，包括安装在供粒槽盘(3)通道中最后一段圆弧槽两侧的光电计数传感器(12)、防止粒料接触和污染光电计数传感器的透明玻璃(13)、安装在检测区圆弧槽上面的防止外界光干扰的计数遮光盖板(16)；

供粒槽盘定位浮动装置，包括固定在仪器箱壳(24)上的定位轴托(1)、穿过供粒槽盘(3)与定位轴托(1)相连接的定位轴销(2)；

B.复检数粒系统，包括有：

复检输粒装置，包括复检转盘(18)，复检转盘(18)上套装有复检槽盘(17)，复检槽盘(17)由复检步进电机(21)驱动，复检槽盘(17)上开有落粒圆孔(52)，用于收接经过预置计数从供粒槽盘(3)落下的颗粒，落粒圆孔(52)的开口连通逐步向外旋开展开的输粒斜槽和输粒圆弧槽；

复检计数传感装置，包括安装在复检槽盘(17)通道中最后一段圆弧槽两侧的复检计数传感器(15)、复检透明玻璃(13’)、安装在检测区圆弧槽上面的防止外界光干扰的复检遮光盖板(14)；

复检计数槽盘定位浮动装置，包括固定在仪器箱壳(24)上的复检定位轴托(1’)、穿过复检槽盘(17)上的外耳孔与复检定位轴托(1’)相连接的复检定位轴销(2’)；

颗粒排出装置，包括固定在仪器箱壳(24)上的排粒滑梯(20)，向下倾斜的排粒滑梯(20)上端位于复检转盘(18)的下端，并对准复检槽盘(17)的出粒口，其下端伸出仪器箱壳(24)一侧，以便将复检后的颗粒落入装粒的盒子。

2.根据权利要求1所述的转盘斜刮式光电自动数粒仪，其特征在于，所述供粒转盘(4)与供粒槽盘(3)接触面为盘状倒圆锥面，内低外高，使易滚动的颗粒总是被圆锥面产生的向心力引入槽道的接触边。

3.根据权利要求1所述的转盘斜刮式光电自动数粒仪，其特征在于，所述供粒转盘(4)中心处为内高外低的小圆锥体结构，使颗粒落下后向周边散落。

4.根据权利要求1所述的转盘斜刮式光电自动数粒仪，其特征在于，所述供粒转盘(4)中心处设置有防堵搅粒杆(10)，防堵搅粒杆(10)穿入锥形供料筒(8)底部的限量套筒(9)中心。

5.根据权利要求1所述的转盘斜刮式光电自动数粒仪，其特征在于，所述颗粒流量垂直调节板(54)被套装在供粒槽盘(3)上的一个矩形框中，并通过螺钉锁定及调整高度。

6.根据权利要求1所述的转盘斜刮式光电自动数粒仪，其特征在于，所述光电计数传感装置具有多组光电计数传感器。

7.根据权利要求1-6所述的转盘斜刮式光电自动数粒仪，其特征在于，还包括有仪器箱，仪器箱被隔板分成三段，前面安装数控电路及前操作面板(25)，后面安装电源电路及后操控面板(22)，中间安装步进电机和控制电路，仪器箱壳(24)的两侧安装有仪器箱提手(23)，仪器箱壳(24)的底部安装有可调底脚(43)，用于支撑仪器和调整仪器的水平度；

所述电源电路包括电源变压器、精密直流电源、电源连接端子板总成、接插件、电源输出线和控制线，后操控面板(22)上安装有220V电源输入线、电源输出插座、重启延时时间调节旋钮、保险装置和辅助接插端口、供粒步进电机开关、复检步进电机开关；

数控电路包括预置计数控制电路、复检计数控制电路、选项调节控制电路、断电数据保护电路，前操作面板(25)采用触摸式薄膜结构，上面有触摸式开关、键盘、LED指示灯和显示器。

8.根据权利要求7所述的转盘斜刮式光电自动数粒仪，其特征在于，

所述预置计数控制电路，包括安装在前操作面板上的多位数的预置计数显示器(47)、计数指示灯(41)；预置计数触摸键盘上包括计数/预置选择键(40)、预置数字上行键(42)、预置数字下行键(44)、复位/移位选择键(46)、预置指示灯(45)；

所述复检计数控制电路，包括安装在前操作面板上的复检计数显示器(39)、复检计数指示灯(29)、手动复检清零键(30)；

所述选项调节控制电路，包括安装在前操作面板(25)上的选项显示器(38)、复检数据调显指示灯(32)、调速选择指示灯(35)、粒径选择指示灯(37)；还包括安装在后操控面板(22)上的重启延时时间调节旋钮(51)；选项调节控制电路的触摸键盘包括选项键(31)、选项数字上行键(34)、选项数字下行键(36)、选项移位键(33)；

所述断电数据保护电路包括能长期保存数据及来电重显的EEPROM寄存器；

所述步进电机控制电路，包括安装在仪器箱内的供粒步进电机控制电路、复检步进电机控制电路和自动缓速电路。

9.根据权利要求8所述的转盘斜刮式光电自动数粒仪，其特征在于，所述供粒转盘(4)固定在供粒电机轴承座(5)上，供粒电机轴承座(5)固定在仪器箱壳(24)上，供粒电机轴承座(5)底部固定供粒步进电机(6)，供粒电机轴承座(5)内固定有转盘轴承(7)，供粒转盘(4)的轴芯穿过转盘轴承(7)内圈与之紧配，供粒转盘(4)轴芯内槽孔通过平键与供粒步进电机(6)的输出轴相固定。

10.千粒重仪，其特征在于，包含如权利要求1所述的自动数粒仪，以及天平，天平设置在排粒滑梯(20)的下端，装粒的盒子放置在天平上，天平用于称取颗粒的重量。

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