CN103196790B - 谷物容重自动测量设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谷物容重自动测量设备及方法。所述设备包括上下开口且中空的量筒、第一驱动单元、第二驱动单元、控制运算单元、推杆、压盘、滑动挡板、称重装置以及位移传感器；第一驱动单元，用以驱动推杆与推杆底端的压盘上下运动，以压实量筒中的谷物；第二驱动单元，用以驱动滑动挡板水平运动，以打开或关闭量筒下端开口；控制运算单元用以控制第一驱动单元与第二驱动单元协同运作；当滑动挡板关闭量筒下端开口时，向量筒内输送谷物，推杆以及压盘上下运动，压实谷物；位移传感器用以测量谷物压实前后推杆在量筒中的位移差；当滑动挡板打开量筒下端开口时，谷物从量筒中位移至位于量筒下方的所述称重装置中，称重装置用以称量谷物的重量。

Description

谷物容重自动测量设备及方法

技术领域

本发明涉及机械设备，尤其涉及一种谷物容重自动测量设备及方法。

背景技术

谷物如小麦、玉米以及水稻等在进行等级测定、育种考种等工作时，均需对谷物的容重（体积、重量）进行测定。传统的容重测量方法为通过计量固定体积的谷物重量来实现。典型设备有谷物容重计等，但存在以下问题：

1）现有的容重测量装置多针对固定体积的谷物进行测量，且需人工辅助或其他设备辅助的振动或锤击等操作，限制因素较大；

2）人工操作繁琐、工作量较大、工作效率低以及大批量测量时周期较长；

3）操作过程中人力介入形成的人为误差造成测量结果不够准确。

发明内容

（一）发明目的

针对上述问题，本发明旨在提供一种自动化程度高、操作简单、使用方便的谷物容重自动测量设备及方法。

（二）技术方案

为达上述目的，本发明谷物容重自动测量设备，包括上下开口且中空的量筒、第一驱动单元、第二驱动单元、控制运算单元、推杆、压盘、滑动挡板、称重装置以及位移传感器；

所述第一驱动单元与所述推杆传动连接，用以驱动所述推杆以及固设在所述推杆底端的压盘上下运动，以压实量筒中的谷物；

所述第二驱动单元与所述滑动挡板传动连接，用以驱动所述滑动挡板水平运动，以打开或关闭所述量筒下端开口；

所述控制运算单元用以控制第一驱动单元与第二驱动单元协同运作；

其中，

当所述滑动挡板关闭所述量筒下端开口时，向量筒内输送谷物，所述推杆以及压盘上下运动，压实谷物；所述位移传感器用以测量谷物压实前后推杆在量筒中的位移差；

当所述滑动挡板打开所述量筒下端开口时，谷物从量筒中位移至位于量筒下方的所述称重装置中，所述称重装置用以称量谷物的重量。

优选地，还包括位于所述量筒上方的进料斗与溜槽；所述溜槽连通所述进料斗与所述量筒。

优选地，所述谷物容重自动测量设备还包括与所述控制运算单元相连的数据采集器；

所述数据采集器与所述位移传感器以及称重装置相连，用以读取位移传感器测量的位移差以及称重装置测量的重量；

所述控制运算单元，用以接收数据采集器所采集的数据并根据预设算法求出谷物的体积，记录谷物的体积和重量。

优选地，

所述第一驱动单元为电机驱动单元、液压驱动单元或气压驱动单元；

所述第二驱动单元为电机驱动单元、液压驱动单元或气压驱动单元。

优选地，所述第一驱动单元与所述推杆之间通过齿轮齿带传动连接；

所述第二驱动单元与所述滑动挡板通过齿轮齿带传动连接。

优选地，所述控制运算单元为DSP控制运算单元、MCU控制运算单元或微机控制运算单元。

所述谷物容重自动测量设备还包括上滑动轴承与下滑动轴承；

所述推杆穿过所述上滑动轴承以及下滑动轴承，沿所述量筒的轴线上下运动。

为达上述目的，本发明谷物容重自动测量方法，采用要求上述的谷物容重自动测量设备对谷物的体积和重量进行测量。

（三）本发明谷物容重自动测量设备及方法的有益效果：

本发明谷物容重自动测量设备及方法，为全自动化设备，通过控制运算单元的控制，滑动挡板、推杆、压盘、位移传感器以及称重装置协同运作，自动将谷物压实并测量谷物的体积与重量，从而大大的降低了谷物容重测量的繁琐度、提高了测量的效率，且结构精巧，实现简便。

附图说明

图1为本发明实施例所述的谷物容重自动测量设备。

具体实施方式

下面结合说明书附图以及实施例对本发明谷物容重自动测量设备及方法做进一步的说明。

实施例一：

本实施例谷物容重自动测量设备，包括上下开口且中空的量筒、第一驱动单元、第二驱动单元、控制运算单元、推杆、压盘、滑动挡板、称重装置以及位移传感器；

所述第一驱动单元与所述推杆传动连接，用以驱动所述推杆以及固设在所述推杆底端的压盘上下运动，以压实量筒中的谷物；

所述第二驱动单元与所述滑动挡板传动连接，用以驱动所述滑动挡板水平运动，以打开或关闭所述量筒下端开口；所述水平运动包括前后运动、左右运动或以一个基点的旋转运动，足以通过水平运动打开或关闭量筒下端开口即可；

所述控制运算单元用以控制第一驱动单元与第二驱动单元协同运作；

其中，

当所述滑动挡板关闭所述量筒下端开口时，向量筒内输送谷物，所述推杆以及压盘上下运动，压实谷物；所述位移传感器用以测量谷物压实前后推杆在量筒中的位移差；

当所述滑动挡板打开所述量筒下端开口时，谷物从量筒中位移至位于量筒下方的所述称重装置中，所述称重装置用以称量谷物的重量。

在具体的应用中，滑动挡板位于称重装置与量筒下端开口之间，并关闭量筒下端开口，向量筒中加入谷物如大麦、小麦、玉米等，控制运算单元控制第一驱动单元驱动推杆以及压盘反复上下位移，从而压实量筒内的谷物，推杆与压盘在第一驱动单元的驱动下反复上下运动，直至谷物压实，谷物压实了，位移传感器计量推杆在量筒中初始能到达的位置与谷物压实后推杆位于量筒中的位置之间的位移差，通过量筒的面积与位移差的运算即可得出谷物的体积。所述量筒优选规则的容器，如截面为规则的圆形、矩形等。

再第二驱动单元驱动滑动挡板水平运动，量筒下端开口打开，谷物滑落到称重装置中，称重装置待量筒中的谷物全部放完，且谷物不再移动，对谷物进行计重，从而就完成了谷物的重量的测量。

其中所述第一驱动单元以及第二驱动单元均可以是液压驱动单元、气压驱动单元还可是电机驱动单元，根据具体的需求选用驱动方式，而在本实施例中优选电机驱动单元，即所述第一驱动单元与所述第二驱动单元均为电机驱动单元。

所述量筒优选圆柱形的中空的上下开口的圆筒，材质优选铝合金；所述压盘优先铝合金制的大小与所述圆筒相适配的圆盘，所述圆盘的厚度优选10mm。

通过上述结构进行谷物的体积和重量的测量，仅需是谷物进入量筒内，在控制运算单元的控制下，第一驱动单元、第二驱动单元、推杆以及滑动挡板协同工作，自动完成谷物的容重测量，无需人工的参与，故而具有操作简洁、自动化程度高，由自动化设备完成谷物的容重测量，没有了人为接入带来的误差，从而准确度高。

实施例二：

如图1所示，本实施例谷物容重自动测量设备，包括上下开口且中空的量筒2、第一驱动单元5、第二驱动单元11、控制运算单元、推杆3、压盘31、滑动挡板12、称重装置以及位移传感器7；

所述第一驱动单元5与所述推杆3传动连接，用以驱动所述推杆3以及固设在所述推杆3底端的压盘31上下运动，以压实量筒2中的谷物；

所述第二驱动单元11与所述滑动挡板12传动连接，用以驱动所述滑动挡板12水平运动，以打开或关闭所述量筒2下端开口所述控制运算单元用以控制第一驱动单元与第二驱动单元协同运作；

其中，

当所述滑动挡板12关闭所述量筒2下端开口时，向量筒2内输送谷物，所述推杆3以及压盘31上下运动，压实谷物；所述位移传感器7用以测量谷物压实前后推杆在量筒中的位移差；位移差表征的是谷物压实后的厚度，故可以用于谷物体积的计算；

当所述滑动挡板12打开所述量筒2下端开口时，谷物从量筒中位移至位于量筒下方的所述称重装置中，所述称重装置用以称量谷物的重量。

在本实施例中，所述称重装置包括称重托盘14以及重量传感器15；所述控制运算单元为微机控制运算单元由微机16组成，所述位移传感器7与所述重量传感器15均通过数据采集器9与微机16相连；数据采集器9采集位移传感器7和重量传感器15的数据，所述微机16中包括计算单元根据采集的数据方便快捷的计算出谷物的容积并计量此次测量过程中谷物的体积和重量。

所述微机16通过电动驱动控单元8控制第一驱动单元5与第二驱动单元11的运动。图示中标号10为量筒的支架。在具体的实施过程中，所述微机16还可以用DSP控制运算单元以及MCU控制运算单元代替作为控制运算单元控制第一驱动单元与第二驱动的单元的工作时序。

其中，所述量筒2上方的进料斗1与溜槽32；所述溜槽32连通所述进料斗1与所述量筒2。在本实施例中第一驱动单元与第二驱动单元均是电机驱动单元。

在具体的实施过程中，所述溜槽为与量筒连通的方式至少有两种：

第一种：在量筒2的侧面设有物料孔，所述溜槽32通过所述物料孔与所述量筒2的相连，需要输送谷物时，谷物从漏斗1经溜槽32，通过在量筒2上的物料孔进入量筒内；

第二种：如图1所示，溜槽32的开口与所述量筒上端开口侧壁平齐，这种设计既可以方便的将物料传输到量筒2内，又不干扰压盘31与推杆3的运动。

实施例三：

如图1所示，本实施例谷物容重自动测量设备，包括竖直设置且中空的量筒2、第一驱动单元5、与第一驱动单元5传动连接的推杆3、连接在推杆3底端的压盘31、第二驱动单元11、位于所述量筒2下方且与所述量筒2下端开口间隙设置的称重装置、在所述第二驱动单元11驱动下出入所述量筒与所述称重装置之间打开或关闭量筒2下端开口的滑动挡板12、位移传感器7以及控制所述第一驱动单元5以及第二驱动单元11协同运作的控制运算单元；

当所述滑动挡板12关闭所述量筒2下端开口时，进料斗1向量筒2内输送谷物，所述第一驱动单元5驱动所述推杆2以及压盘31上下运动压实所述量筒2内的谷物13，所述位移传感器7用以测量谷物压实前后推杆在量筒中的位移差；在量筒是空的时候，推杆2可运动到量筒底部，当量筒2装有谷物时，推杆2的可下降的距离缩短了，缩短的距离部分即表现为位移差，同样也表征了谷物的厚度；

当所述滑动挡板12打开所述量筒2下端开口时，谷物13从所述量筒2中位移至所述称重装置中，所述称重装置用以称量谷物的重量。

所述谷物容重自动测量设备还包括与所述控制运算单元相连的数据采集器9；

所述数据采集器9与所述位移传感器7以及称重装置相连，用以读取位移传感器7测量的位移差以及称重装置测量的重量；

所述控制运算单元，用以接收数据采集器所采集的数据并根据预设算法求出谷物的体积，记录谷物的体积和重量。所示预设的算法可以使预先量测的量筒2的截面积乘上位移传感器7测量的位移差即谷物的厚度则为谷物的体积。

所述第一驱动单元5与所述推杆2之间通过齿轮齿带传动连接；

所述第二驱动单元11与所述滑动挡板12通过齿轮齿带传动连接。

在具体的实施过程中，所述传动连接的部件可以是皮带轮传动、齿轮传动等传动装置，但在本实施例中以齿轮齿带作为传动部件，具有结构简单，实现简便的特点。

作为本实施例进一步的改进，所述谷物容重自动测量设备还包括上滑动轴承4与下滑动轴承6；

所述推杆2穿过所述上滑动轴承4以及下滑动轴承6，沿所述量筒的轴线上下运动。

通过上滑动轴承4以及下滑动轴承6的设置，保证了推杆2沿所述量筒的轴线上下运动。

在具体的实施过程中，所述压盘31的大小与所述量筒的侧面积的大小相适配，既能压实谷物，又能防止压实后的谷物中间密度大，两边密度小的现象。

综合上述，本发明所述的谷物容重自动测量设备，具有结构简单、使用快捷，大大的提高了谷物容重测量的效率以及准确度。

实施例四：

为了解决现有谷物容重测量过程中，操作繁琐、效率低等问题，本实施例所述的谷物容重自动测量方法为采用上述任一实施例所述的谷物容重自动测量设备进行谷物的容重的测量，首先向量筒内添加谷物，在开启设备，第一驱动单元、第二驱动单元分别驱动推杆以及压盘运动、滑动挡板运动，简易的实现了谷物的容重的测量。

使用传统的谷物容重计进行谷物容重的测量，只能测量固定体积的谷物的重量，如所述谷物容重计的容积为1立方米，则每次测量的时候必须是测量1立方米的谷物的重量，对于少于1立方米的谷物的容重就无法测量了。而采用本实施例所述的谷物容重自动测量方法以及谷物容重自动测量设备可以测量小于量筒量程的任意体积的谷物的体积和重量，具有使用方便，实现简便的特点。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种谷物容重自动测量设备，其特征在于，包括上下开口且中空的量筒、第一驱动单元、第二驱动单元、控制运算单元、推杆、压盘、滑动挡板、称重装置以及位移传感器；

所述第一驱动单元与所述推杆传动连接，用以驱动所述推杆以及固设在所述推杆底端的压盘上下运动，以压实量筒中的谷物；

所述第二驱动单元与所述滑动挡板传动连接，用以驱动所述滑动挡板水平运动，以打开或关闭所述量筒下端开口；

所述控制运算单元用以控制第一驱动单元与第二驱动单元协同运作；

其中，

当所述滑动挡板关闭所述量筒下端开口时，向量筒内输送谷物，所述推杆以及压盘上下运动，压实谷物；所述位移传感器用以测量谷物压实前后推杆在量筒中的位移差；

当所述滑动挡板打开所述量筒下端开口时，谷物从量筒中位移至位于量筒下方的所述称重装置中，所述称重装置用以称量谷物的重量；

其中，所述设备还包括位于所述量筒上方的进料斗与溜槽；所述溜槽连通所述进料斗与所述量筒；

所述谷物容重自动测量设备还包括上滑动轴承与下滑动轴承；

所述推杆穿过所述上滑动轴承以及下滑动轴承，沿所述量筒的轴线上下运动。

2.根据权利要求1所述的谷物容重自动测量设备，其特征在于，所述谷物容重自动测量设备还包括与所述控制运算单元相连的数据采集器；

所述数据采集器与所述位移传感器以及称重装置相连，用以读取位移传感器测量的位移差以及称重装置测量的重量；

所述控制运算单元，用以接收数据采集器所采集的数据并根据预设算法求出谷物的体积，记录谷物的体积和重量。

3.根据权利要求2所述的谷物容重自动测量设备，其特征在于，

所述第一驱动单元为电机驱动单元、液压驱动单元或气压驱动单元；

所述第二驱动单元为电机驱动单元、液压驱动单元或气压驱动单元。

4.根据权利要求3所述的谷物容重自动测量设备，其特征在于，

所述第一驱动单元与所述推杆之间通过齿轮齿带传动连接；

所述第二驱动单元与所述滑动挡板通过齿轮齿带传动连接。

5.根据权利要求2所述谷物容重自动测量设备，其特征在于，所述控制运算单元为DSP控制运算单元、MCU控制运算单元或微机控制运算单元。

6.一种谷物容重自动测量方法，其特征在于，采用要求1-5任一所述的谷物容重自动测量设备对谷物的体积和重量进行测量。