CN104458319A - 一种自动种子取样机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动种子取样机，包括自动排种器、种子输送装置、机器视觉工作位、种子抓手组、种子抓手组运动装置、激光切削装置、样品盘运动装置、样品盘运送及上下料装置和种盘运送装置；所述自动排种器连接设置于种子输送装置的左侧；所述机器视觉工作位设置在种子输送装置上靠近自动排种器的一端；所述种子抓手组运动装置设置在种子输送装置的上方，其上设置有种子抓手组；在种子抓手组运动范围内的种子输送装置的一侧设置有激光切削装置；所述样品盘运动装置、样品盘运送及上下料装置和种盘运送装置依次连接设置于种子输送装置的下游位置；本发明自动种子取样机具有种子适应性广、对种子损伤小、工作效率较高的优点。

Description

一种自动种子取样机

技术领域

本发明属于种子取样设备技术领域，具体地说涉及一种能够自动排种、定向切削的自动种子取样机。

背景技术

目前的分子育种技术是通过采集种苗的叶片进行基因型分析，受农作物种植季节限制，并且需要大量种植空间、时间和人力，不能确保找到最优植株。如果直接对种子进行微创取样，切取少量胚乳进行DNA提取和基因型分析，而不损伤种子胚芽的发芽活性，然后根据基因型分析结果优选种子，进行种植、杂交和进一步的后代分析，将解决这一问题。然而，上百万个种子的取样和基因型分析难以用人工方法完成。现有技术中的种子取样机采用机械定位和切削的方式，容易损伤种子，因此需要开发一种够自动排种、定向切削的自动种子取样机。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种自动化程度高、对种子的损伤小、种子适用性强的自动种子取样机，可实现多种种子的取样操作，如小麦、水稻、玉米、大豆等。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种自动种子取样机，包括一个自动排种器，用来将大量的种子分开等距排列放置在种子输送装置上；一个种子输送装置，用来将排列好的种子准确输送到各个工作位置；一个机器视觉工作位，用来在抓取种子之前识别种子的位姿；一个种子抓手组，用来抓取种子，并将种子调整到所需角度以便切削；一个种子抓手组运动装置，用来实现种子抓手的运动；一个激光切削装置，用来定量切削种子；一个样品盘运动装置，用来带动样品盘做平面运动；一个样品盘运送及上下料装置，用来将空盘放到样品盘运动装置的工装内，将装满的样品盘放到输送线上传送到下个工位；一个种盘运送装置。

所述自动排种器用吸嘴吸取种子，吸嘴安装在一个真空腔上，真空腔安装在可以做两个方向运动的运动支架上；每个吸嘴每次从种子料仓里吸取一个种子，在运动支架的带动下，将种子放置在种子输送装置的指定位置。

所述机器视觉工作位由暗箱、光源、相机组成，采用机器视觉的方法，识别种子输送装置上种子的位姿。

所述种子抓手组一次抓取多个种子，根据机器视觉识别的种子位姿，调整抓手的角度进行抓取，再根据激光切削的角度需求调整抓手的角度以便切削。

所述种子抓手组运动装置能够使种子抓手组到达指定位置，通过抓手组的运动，使种子到达正确的切削位置。

所述激光切削装置采用激光切削的方法进行种子取样，通过前述的识别和定位保证种子的发芽活力，被切削下来的样品落入样品盘，等待进一步分析；余下的种子由种子抓手组放入种子盘中，待分析完后进行分类处理；同时，种子和样品进行一一对应编码。

所述样品盘运动装置可进行平面运动，方便被切削下来的样品准确落入盘中。

所述样品盘、种子盘采用机械手抓自动上下料和传送带自动运送。

本发明相比较于现有技术，具有的有益效果是：采用自动排种、定向切削的方式进行种子无损取样，对样本进行分析判断出是否适合进行下一步育种，节省了筛选出优良种子的时间；采用多个种子同时排种、同时抓取的方式，加快了种子传输的速度；采用气吸式排种方式通过更换吸嘴和调节真空度，可适应不同尺寸的种子；采用视觉识别、机械手定位的方式保证了切削角度，保证后续育种的成活率；采用激光切削方式，保证能正确的切削量和角度，对种子的影响较小；采用机械手抓取的方式保证在切削过程中种子保持位姿不变。本发明自动种子取样机具有种子适应性广、对种子损伤小、工作效率较高的优点。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明自动种子取样机的结构示意图；

图2为本发明自动种子取样机的自动排种器；

图3为本发明自动种子取样机的种子抓手组；

图4为本发明自动种子取样机的种子抓手组运动装置；

图5为本发明自动种子取样机的样品盘运动装置；

图中：

1、自动排种器     2、种子输送装置         3、机器视觉工作位

4、种子抓手组     5、种子抓手组运动装置   6、激光切削装置

7、样品盘运动装置 8、样品盘运送上下料装置 9、种盘运送装置

11、排种器x轴运   12、排种器z轴运动装置   13、震动料斗动装置

14、震动器        15、吸料杆              16、吸嘴

17、排种器机架    41、抓手组z轴运动装置   42、旋转电机

43、气动抓手      51、抓手组x轴运动装置   52、抓手组y轴运动装置

71、样品盘        72、样品盘y轴运动装置   73、样品盘x轴运动装置

74、底座

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明：

本发明一种自动种子取样机(参见图1至图5)，包括自动排种器1、种子输送装置2、机器视觉工作位3、种子抓手组4、种子抓手组运动装置5、激光切削装置6、样品盘运动装置7、样品盘运送及上下料装置8和种盘运送装置9；所述自动排种器1连接设置于种子输送装置2的左侧；所述机器视觉工作位3设置在种子输送装置2上靠近自动排种器1的一端；所述种子抓手组运动装置5设置在种子输送装置2的上方，其上设置有种子抓手组4；在种子输送装置2的一侧，种子抓手组4的运动范围内设置有激光切削装置6；所述样品盘运动装置7、样品盘运送及上下料装置8和种盘运送装置9依次连接设置于种子输送装置2的下游；

所述自动排种器1包括排种器x轴运动装置11、排种器z轴运动装置12、震动料斗13、震动器14、吸料杆15、吸嘴16和排种器机架17；所述排种器x轴运动装置11与排种器z轴运动装置12相互垂直地设置在排种器机架17上；所述震动料斗13设置于排种器机架17上部；所述震动器14安装在震动料斗13上，所述吸料杆15上设置有吸嘴16；工作时，在震动料斗13中放置种子，尽量铺平，吸料杆15在排种器x轴运动装置11和排种器z轴运动装置12的带动下，在震动料斗13中吸取种子，再放置到种子输送装置2上，如此循环。为使震动料斗13中的种子分散并保证每个吸嘴16吸一粒种子，在震动料斗13上安装有震动器14，吸料杆15吸取前打开，将种子震动开；

所述种子抓手组4由抓手组z轴运动装置41、旋转电机42、气动抓手43组成，抓手组z轴运动装置41用来实现抓手组4的上下移动，配合种子的取放；旋转电机42用来实现单个手爪的旋转，根据视觉识别的结果调节种子的位姿；气动抓手43用来抓取种子，通过调节手指的尺寸和气压的大小适应不同种类的种子；

所述种子抓手组运动装置5通过相互垂直设置的抓手组x轴运动装置51和抓手组y轴运动装置52驱动所述种子抓手组4做平面运动；

所述样品盘运动装置7包括样品盘71、样品盘y轴运动装置72、样品盘x轴运动装置73和底座74；所述样品盘x轴运动装置73和样品盘y轴运动装置72相互垂直地设置在底座74上，所述样品盘71用来放置切削掉落的样品，由横纵共96个格子组成，由于种子抓手组的间隔与样品盘格子的尺寸不同，每次切削时都必须有空格子正好在该抓手的下方，因此样品盘必须运动。

本实例的工作过程是：自动排种器1将大量的种子分开等距排列放置在种子输送装置2上，本实例中是一次传输八颗种子；种子输送装置2将排列好的种子输送到视觉工作位3；视觉工作位3包括暗箱、光源、相机等，对种子进行一一拍照，识别并记录每个种子的位姿，完成后，种子输送装置2将种子输送到抓取位置；种子抓手组4在抓手组运动装置5的带动下到达抓取位置，一次抓取8颗种子，根据切削需要的角度调整种子的位置以避免损伤胚芽；调整好后，抓手组4在运动装置5的带动下使种子逐一到达切削位置，激光切削装置6在此位置等待种子到位后定量切削种子，同时，样品盘71在其运动装置7的带动下做平面运动，使得每个种子按要求掉到样品盘的格子内，并记录下坐标。切削完成后，抓手组将种子放入种盘中，并记录下坐标，此时样品盘和种盘中的种子成一一对应的关系。样品盘运送及上下料装置8，用来将空盘放到样品盘运动装置的工装内，将装满的样品盘放到输送线上传送到下个工位；种盘运送装置9用来输送种盘。在接下来的工作中，样品盘被送到分析区进行基因分析，分辨种子的优劣，带有优良基因的样品被记录下来，与其对应的种盘内的种子可以用来育种；而基因不良的种子不再进行耕种。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (3)

1.一种自动种子取样机，其特征在于：包括自动排种器、种子输送装置、机器视觉工作位、种子抓手组、种子抓手组运动装置、激光切削装置、样品盘运动装置、样品盘运送及上下料装置和种盘运送装置；

所述自动排种器连接设置于种子输送装置的左侧；所述机器视觉工作位设置在种子输送装置上靠近自动排种器的一端；所述种子抓手组运动装置设置在种子输送装置的上方，其上设置有种子抓手组；在种子抓手组运动范围内的种子输送装置的一侧设置有激光切削装置；所述样品盘运动装置、样品盘运送及上下料装置和种盘运送装置依次连接设置于种子输送装置的下游；

所述自动排种器包括排种器x轴运动装置、排种器z轴运动装置、震动料斗、吸料杆和排种器机架；所述排种器x轴运动装置与排种器z轴运动装置相互垂直地设置在排种器机架上，所述震动料斗设置于排种器机架上部；

所述种子抓手组包括抓手组z轴运动装置、旋转电机和气动抓手；所述抓手组z轴运动装置用来实现抓手组的上下移动；所述旋转电机用来实现单个手爪的旋转；所述气动抓手用来抓取种子；

所述种子抓手组运动装置包括相互垂直设置的抓手组x轴运动装置和抓手组y轴运动装置，用以实现驱动所述种子抓手组做平面运动；

所述样品盘运动装置包括样品盘、样品盘x轴运动装置和样品盘y轴运动装置；所述样品盘x轴运动装置和样品盘y轴运动装置相互垂直设置在底座上，所述样品盘用来放置切削掉落的样品。

2.根据权利要求1所述的自动种子取样机，其特征在于：所述震动料斗上安装有震动器；所述吸料杆上安装有吸嘴。

3.根据权利要求1所述的自动种子取样机，其特征在于：所述样品盘由横纵共96个格子组成。