CN105766128B - 高通量全自动玉米考种流水线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高通量全自动玉米考种流水线装置，包括：果穗考种装置、脱粒装置、籽粒考种装置、自动提升装置、水分容重测量装置、自动封装装置和控制装置。该装置中的果穗考种装置、脱粒装置、籽粒考种装置、自动提升装置、水分容重测量装置和自动封装装置在控制装置的控制下，能够对玉米考种过程中涉及的玉米果穗考种参数和籽粒考种参数进行准确快速综合地获取及管理，解决目前国内玉米考种过程耗费大量人力和时间进行各考种参数统计分析的现状，使玉米考种流程实现全自动化，大大提高了考种及育种效率。

Description

高通量全自动玉米考种流水线装置

技术领域

本发明涉及自动化考种技术领域，尤其涉及一种高通量全自动玉米考种流水线装置。

背景技术

考种是作物育种过程中的重要环节，考种的项目、种类繁多且涉及不同的品种，在整个玉米考种过程需测量单个玉米穗的穗长、穗粗、行数、行粒数、单穗粒数、轴重及穗重等玉米果穗的考种参数，同时还需测量单穗玉米籽粒的籽粒重、籽粒长、籽粒宽、粒型、百粒重、籽粒厚、籽粒容积、容重、水分含量及出籽率等籽粒的考种参数。繁多的分析种类产生大量的有关玉米性状的数据，这些性状数据需要收集、整理、记录、统计、分析、存储。如何快速获取众多的考种的数据成为制约考种过程及育种效率的关键因素之一。

随着图像技术的发展，利用图像识别技术获取种子相关参数的方法与技术得到了广泛应用。玉米考种过程涉及玉米果穗考种(性状)参数及籽粒考种(性状)参数的综合获取，现有的考种装置及方法大多只能针对玉米果穗考种参数的测量，或是只能针对籽粒考种参数的测量，且在测量过程中需人工辅助进行上料、卸料等操作，难以满足玉米育种过程果穗及籽粒海量样本、大量考种参数的准确快速获取及管理。

鉴于此，如何对玉米考种过程中涉及的玉米果穗考种参数和籽粒考种参数进行准确快速综合地获取及管理，解决目前国内玉米考种过程耗费大量人力和时间进行各考种参数统计分析的现状，使玉米考种流程实现全自动化，提高考种及育种效率成为当前需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种高通量全自动玉米考种流水线装置，能够对玉米考种过程中涉及的玉米果穗考种参数和籽粒考种参数进行准确快速综合地获取及管理，解决目前国内玉米考种过程耗费大量人力和时间进行各考种参数统计分析的现状，使玉米考种流程实现全自动化，大大提高了考种及育种效率。

第一方面，本发明提供一种高通量全自动玉米考种流水线装置，包括：果穗考种装置、脱粒装置、籽粒考种装置、自动提升装置、水分容重测量装置、自动封装装置和控制装置；

所述果穗考种装置，用于获取玉米果穗的重量，采集玉米果穗的图像，对所述玉米果穗的图像进行分析，获得玉米果穗的考种参数，以及在采集完玉米果穗的图像后使玉米果穗滑落至所述脱粒装置；

所述脱粒装置，用于对玉米果穗进行脱粒除杂；

所述籽粒考种装置，用于对脱粒除杂后得到的籽粒进行图像采集，对采集到的籽粒图像进行分析，获得所有籽粒的考种参数，以及在采集完籽粒图像后使所有籽粒滑落至所述自动提升装置；

所述自动提升装置，用于将籽粒提升至预设固定高度，使籽粒进入所述水分容重测量装置；

所述水分容重测量装置，用于测量籽粒的水分含量及容重参数，以及在测量完成之后将籽粒倾倒至所述自动封装装置；

所述自动封装装置，用于在检测到籽粒后对籽粒进行封装；

所述控制装置，与所述果穗考种装置、所述脱粒装置、所述籽粒考种装置、所述自动提升装置、所述水分容重测量装置和所述自动封装装置分别连接，用于控制所述果穗考种装置、所述脱粒装置、所述籽粒考种装置、所述自动提升装置、所述水分容重测量装置和所述自动封装装置的运行。

可选地，所述果穗考种装置，包括：果穗称重装置和果穗图像获取装置；

所述果穗称重装置，用于获取玉米果穗的重量，以及在重量获取完成后使玉米果穗滑落至所述果穗图像获取装置；

所述果穗图像获取装置，用于采集玉米果穗的图像，对所述玉米果穗的图像进行分析，获得玉米果穗的考种参数，以及在采集完玉米果穗的图像后使玉米果穗滑落至所述脱粒装置。

可选地，所述果穗称重装置，包括：称重传感器、溜槽、安装在所述称重传感器上方的固定支架、安装在所述固定支架上用于支撑所述溜槽的支杆、以及安装在所述固定支架与所述溜槽之间的推杆机构。

可选地，所述支杆包括：安装在所述固定支架上的下管支杆和用于支撑所述溜槽的上管支杆；

所述上管支杆插设在所述下管支杆中。

可选地，所述溜槽为圆筒状溜槽；

和/或，

所述支杆的数量为两个。

可选地，所述果穗图像获取装置，包括：用于接住从所述溜槽滑落的玉米果穗的透明玻璃筒、多个第一图像采集器、第一处理装置和移动挡板；

所述多个第一图像采集器，以预设距离均匀环绕所述透明玻璃筒的筒壁设置，用于在玉米果穗滑落至所述透明玻璃筒后，采集所述玉米果穗的图像，并将所述玉米果穗的图像发送至所述第一处理装置；

所述第一处理装置，与所述第一图像采集器连接，用于对所述玉米果穗的图像进行分析，获得玉米果穗的考种参数；

所述移动挡板，安装在所述透明玻璃筒下方，用于在所述第一图像采集器采集完所述玉米果穗的图像后移动，使所述透明玻璃筒内的玉米果穗滑落至所述脱粒装置。

可选地，所述第一图像采集器的数量为4，以预设距离间隔90度均匀环绕所述透明玻璃筒的筒壁设置。

可选地，所述籽粒考种装置，包括：第二图像采集器、第二处理装置和籽粒震动卸料装置；

所述籽粒震动卸料装置，包括：底座；托板；在所述托板下方连接有推杆电机的连杆，以使所述托板在所述推杆电机的作用下围绕固定轴转动；所述推杆电机安装在所述底座上方；在所述底座内部安装有震动电机；在所述底座下方安装有支撑所述底座的弹簧；

所述第二图像采集器，安装在所述籽粒震动卸料装置的正上方，用于采集所述籽粒震动卸料装置中的托板上的籽粒的图像，并将所述籽粒的图像发送至所述第二处理装置；

所述第二处理装置，与所述第二图像采集器连接，用于对所述籽粒的图像进行分析，获得所有籽粒的考种参数。

可选地，所述自动提升装置，包括：链轮驱动机构、均匀安装在所述链轮驱动机构的链上用于接收并乘放从所述籽粒考种装置中滑落的籽粒的多个料斗、以及安装在所述链轮驱动机构的顶端使籽粒进入所述水分容重测量装置的斜溜槽。

可选地，所述水分容重测量装置，包括：水分容重测量装置和翻转轴；

所述水分容重测量装置，用于测量籽粒的水分含量及容重参数；

所述水分容重测量装置安装在所述翻转轴之上，以使所述水分容重测量装置在测量完成之后在所述翻转轴的作用下进行翻转，将所述水分容重测量装置中的籽粒倾倒至所述自动封装装置。

由上述技术方案可知，本发明的高通量全自动玉米考种流水线装置，能够对玉米考种过程中涉及的玉米果穗考种参数和籽粒考种参数进行准确快速综合地获取及管理，解决目前国内玉米考种过程耗费大量人力和时间进行各考种参数统计分析的现状，使玉米考种流程实现全自动化，大大提高了考种及育种效率。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种高通量全自动玉米考种流水线装置的结构示意图；

图2为图1所示高通量全自动玉米考种流水线装置中的果穗考种装置中的果穗称重装置的结构示意图；

图3为图1所示高通量全自动玉米考种流水线装置中的籽粒考种装置中的籽粒震动卸料装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的一种高通量全自动玉米考种流水线装置的结构示意图，如图1所示，本实施例的高通量全自动玉米考种流水线装置，包括：果穗考种装置0、脱粒装置6、籽粒考种装置7、自动提升装置10、水分容重测量装置13、自动封装装置18和控制装置17；

所述果穗考种装置0，用于获取玉米果穗的重量，采集玉米果穗的图像，对所述玉米果穗的图像进行分析，获得玉米果穗的考种参数，以及在采集完玉米果穗的图像后使玉米果穗滑落至所述脱粒装置6；

所述脱粒装置6，用于对玉米果穗进行脱粒除杂；

所述籽粒考种装置7，用于对脱粒除杂后得到的籽粒进行图像采集，对采集到的籽粒图像进行分析，获得所有籽粒的考种参数，以及在采集完籽粒图像后使所有籽粒滑落至所述自动提升装置10；

所述自动提升装置10，用于将籽粒提升至预设固定高度，使籽粒进入所述水分容重测量装置13；

所述水分容重测量装置13，用于测量籽粒的水分含量及容重参数，以及在测量完成之后将籽粒倾倒至所述自动封装装置18；

所述自动封装装置18，用于在检测到籽粒后对籽粒进行封装；

所述控制装置17，与所述果穗考种装置0、所述脱粒装置6、所述籽粒考种装置7、所述自动提升装置10、所述水分容重测量装置13和所述自动封装装置18分别连接，用于控制所述果穗考种装置0、所述脱粒装置6、所述籽粒考种装置7、所述自动提升装置10、所述水分容重测量装置13和所述自动封装装置18的(有序、稳定)运行。

在具体应用中，本实施例所述果穗考种装置0，可包括：果穗称重装置1和果穗图像获取装置2；

所述果穗称重装置1，用于获取玉米果穗的重量，以及在重量获取完成后使玉米果穗滑落至所述果穗图像获取装置2；；

所述果穗图像获取装置2，用于采集玉米果穗的图像，对所述玉米果穗的图像进行分析，获得玉米果穗的考种参数，以及在采集完玉米果穗的图像后使玉米果穗滑落至所述脱粒装置6。

进一步地，如图2所示，所述果穗称重装置1，可包括：称重传感器19、溜槽21、安装在所述称重传感器19上方的固定支架24、安装在所述固定支架24上用于支撑所述溜槽21的支杆20和22、以及安装在所述固定支架24与所述溜槽21之间的推杆机构23。

应说明的是，所述推杆机构23，可用于控制所述溜槽21内玉米果穗的运动，在称重时使玉米果穗停留在所述溜槽21内，在称重完成后回缩使玉米果穗在重力作用下沿所述溜槽21滑至所述果穗图像获取装置2内。

其中，所述支杆20和22是长度可调的，用于在称重完成后、且所述推杆机构23回缩时，通过调节所述支杆20和22的长度进而调整玉米果穗从所述溜槽滑落的速度。举例来说，所述支杆可以包括：安装在所述固定支架上的下管支杆和用于支撑所述溜槽的上管支杆；所述上管支杆(可上下移动)插设在所述下管支杆中。

在具体应用中，所述溜槽21可优选为圆筒状溜槽。

在具体应用中，所述支杆的数量可优选为两个，如图2中所示的20和22。

进一步地，所述果穗图像获取装置2，可包括：用于接住从所述溜槽21滑落的玉米果穗的透明玻璃筒4、多个第一图像采集器5、第一处理装置3和移动挡板32；

所述多个第一图像采集器5，以预设距离均匀环绕所述透明玻璃筒4的筒壁设置，用于在玉米果穗滑落至所述透明玻璃筒4后，(受到触发)采集所述玉米果穗的图像，并将所述玉米果穗的图像发送至所述第一处理装置3；

所述第一处理装置3，与所述第一图像采集器5连接，用于对所述玉米果穗的图像进行分析，获得玉米果穗的考种参数；

所述移动挡板，安装在所述透明玻璃筒下方，用于在所述第一图像采集器采集完所述玉米果穗的图像后移动，使所述透明玻璃筒内的玉米果穗滑落至所述脱粒装置6。

应说明的是，所述第一处理装置3获得的玉米果穗的考种参数，可包括：玉米果穗的的穗长、穗粗、行数、行粒数、籽粒厚度及穗粒数等。

在具体应用中，所述第一图像采集器5可优选为高清彩色工业相机，所述第一图像采集器5的数量可优选为4，以预设距离间隔90度均匀环绕所述透明玻璃筒的筒壁设置。

在具体应用中，所述第一处理装置3，还可用于将获得的玉米果穗的考种参数进行存储。

在具体应用中，所述第一处理装置3可优选为平板电脑。

应说明的是，所述透明玻璃筒4应尽量贴合玉米大小，保证玉米直立，可以根据不同品种的玉米更换不同尺寸透明圆桶，以保证采集的图像的准确度。

应说明的是，本实施例所述脱粒装置6，脱粒必须保证籽粒有较高的脱净率和较低的破损率，脱粒之后玉米籽粒不在脱粒装置6中残留，保证玉米粒检测没有穗间干扰。

在具体应用中，本实施例所述籽粒考种装置7，可包括：第二图像采集器9、第二处理装置8和籽粒震动卸料装置16；

所述籽粒震动卸料装置16，具体如图3，可包括：底座30；托板28；在所述托板28下方连接有推杆电机27的连杆，以使所述托板28在所述推杆电机27的作用下围绕固定轴29转动；所述推杆电机27安装在所述底座30上方；在所述底座30内部安装有震动电机26；在所述底座30下方安装有支撑所述底座30的弹簧25；

所述第二图像采集器9，安装在所述籽粒震动卸料装置16的正上方，用于采集所述籽粒震动卸料装置16中的托板28上的籽粒的图像，并将所述籽粒的图像发送至所述第二处理装置8；

所述第二处理装置8，与所述第二图像采集器9连接，用于对所述籽粒的图像进行分析，获得所有籽粒的考种参数。

应说明的是，所述籽粒震动卸料装置16，可用于在籽粒进入所述籽粒考种装置7时，所述托板28在所述推杆电机27的作用下处于水平位置，使所有籽粒(无序)堆积于所述托板28上，并通过所述震动电机26的震动及所述弹簧25的弹力作用，使所述托板28震动，进而使所述托板28上的籽粒平摊铺开，然后所述震动电机26停止震动并触发所述第二图像采集器9，以及在所述第二图像采集器9采集完所述托板28上平摊铺开的籽粒的图像后，所述托板28在所述推杆电机27的作用下围绕固定轴29进行反转，使所述托板28上的籽粒在重力的作用下滑落至所述自动提升装置10。

应说明的是，所述第二处理装置8获得的所有籽粒的考种参数，可包括：玉米籽粒的数量、颜色、长度、宽度、粒型等。

在具体应用中，震动电机26的数量可优选为2个。

可理解的是，本实施例在所述底座30内部安装有震动电机26，是为了保证籽粒尽可能平铺摊开，以便于获取高质量图像。

在具体应用中，所述第二图像采集器9可优选为高清彩色工业相机。

在具体应用中，所述第二处理装置8，还可用于将获得的所有籽粒的考种参数进行存储。

在具体应用中，所述第二处理装置8可优选为平板电脑。

应说明的是，本实施例所述籽粒考种装置7，玉米籽粒下落之后配合所述籽粒震动卸料装置16将籽粒均匀摊开，可避免出现籽粒堆积、重叠的现象。

在具体应用中，本实施例所述自动提升装置10，可包括：链轮驱动机构31、均匀安装在所述链轮驱动机构31的链上用于接收并乘放从所述籽粒考种装置7中滑落的籽粒的多个料斗11、以及安装在所述链轮驱动机构31的顶端使籽粒进入所述水分容重测量装置的斜溜槽12。

应说明的是，所述自动提升装置10，可用于使从所述籽粒考种装置7中滑落至料斗11中的籽粒，随着链运动至所述链轮驱动机构31的顶端，通过所述斜溜槽12进入所述水分容重测量装置13。

本实施例采用自动提升装置，是为了保证玉米考种流水线的正常运转，利用自动提升装置10将籽粒提升至预设固定高度，以方便进行水分容重测量及籽粒封装操作。

本实施例采用多个料斗，可大大提高提升效率。

在具体应用中，本实施例所述水分容重测量装置13，可包括：水分容重测量装置15和翻转轴14；

所述水分容重测量装置15，用于测量籽粒的水分含量及容重参数；

所述水分容重测量装置15安装在所述翻转轴14之上，以使所述水分容重测量装置15在测量完成之后在所述翻转轴14的作用下进行翻转，将所述水分容重测量装置15中的籽粒倾倒至所述自动封装装置18。

本实施例的高通量全自动玉米考种流水线装置，通过果穗考种装置、脱粒装置、籽粒考种装置、自动提升装置、水分容重测量装置、自动封装装置和控制装置这七个部分的配合作业，可实现大批量玉米的自动检测、封装及数据管理能，能够对玉米考种过程中涉及的玉米果穗考种参数和籽粒考种参数进行准确快速综合地获取及管理，解决目前国内玉米考种过程耗费大量人力和时间进行各考种参数统计分析的现状，使玉米考种流程实现全自动化，大大提高了考种及育种效率。

本实施例的高通量全自动玉米考种流水线装置，可以独立的实现玉米从果穗到籽粒的全过程考种参数获取管理自动封装工作，整个过程无须人工参与，极大的降低了人工成本，提高了玉米考种的效率和准确率，为玉米育种品种选种过程提供技术支撑，为其余大豆、水稻、小麦、红薯等一系列农作物提供了图像采集、性状检测和标记封装的方式和范例。

最后应说明的是：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。

Claims (9)

1.一种高通量全自动玉米考种流水线装置，其特征在于，包括：果穗考种装置、脱粒装置、籽粒考种装置、自动提升装置、水分容重测量装置、自动封装装置和控制装置；

所述果穗考种装置，用于获取玉米果穗的重量，采集玉米果穗的图像，对所述玉米果穗的图像进行分析，获得玉米果穗的考种参数，以及在采集完玉米果穗的图像后使玉米果穗滑落至所述脱粒装置；

所述脱粒装置，用于对玉米果穗进行脱粒除杂；

所述籽粒考种装置，用于对脱粒除杂后得到的籽粒进行图像采集，对采集到的籽粒图像进行分析，获得所有籽粒的考种参数，以及在采集完籽粒图像后使所有籽粒滑落至所述自动提升装置；

所述自动提升装置，用于将籽粒提升至预设固定高度，使籽粒进入所述水分容重测量装置；

所述水分容重测量装置，用于测量籽粒的水分含量及容重参数，以及在测量完成之后将籽粒倾倒至所述自动封装装置；

所述自动封装装置，用于在检测到籽粒后对籽粒进行封装；

所述控制装置，与所述果穗考种装置、所述脱粒装置、所述籽粒考种装置、所述自动提升装置、所述水分容重测量装置和所述自动封装装置分别连接，用于控制所述果穗考种装置、所述脱粒装置、所述籽粒考种装置、所述自动提升装置、所述水分容重测量装置和所述自动封装装置的运行；

其中，所述籽粒考种装置，包括：第二图像采集器、第二处理装置和籽粒震动卸料装置；

所述籽粒震动卸料装置，包括：底座；托板；在所述托板下方连接有推杆电机的连杆，以使所述托板在所述推杆电机的作用下围绕固定轴转动；所述推杆电机安装在所述底座上方；在所述底座内部安装有震动电机；在所述底座下方安装有支撑所述底座的弹簧；

所述第二图像采集器，安装在所述籽粒震动卸料装置的正上方，用于采集所述籽粒震动卸料装置中的托板上的籽粒的图像，并将所述籽粒的图像发送至所述第二处理装置；

所述第二处理装置，与所述第二图像采集器连接，用于对所述籽粒的图像进行分析，获得所有籽粒的考种参数。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述果穗考种装置，包括：果穗称重装置和果穗图像获取装置；

所述果穗称重装置，用于获取玉米果穗的重量，以及在重量获取完成后使玉米果穗滑落至所述果穗图像获取装置；

所述果穗图像获取装置，用于采集玉米果穗的图像，对所述玉米果穗的图像进行分析，获得玉米果穗的考种参数，以及在采集完玉米果穗的图像后使玉米果穗滑落至所述脱粒装置。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述果穗称重装置，包括：称重传感器、溜槽、安装在所述称重传感器上方的固定支架、安装在所述固定支架上用于支撑所述溜槽的支杆、以及安装在所述固定支架与所述溜槽之间的推杆机构。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述支杆包括：安装在所述固定支架上的下管支杆和用于支撑所述溜槽的上管支杆；

所述上管支杆插设在所述下管支杆中。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述溜槽为圆筒状溜槽；

和/或，

所述支杆的数量为两个。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述果穗图像获取装置，包括：用于接住从所述溜槽滑落的玉米果穗的透明玻璃筒、多个第一图像采集器、第一处理装置和移动挡板；

所述多个第一图像采集器，以预设距离均匀环绕所述透明玻璃筒的筒壁设置，用于在玉米果穗滑落至所述透明玻璃筒后，采集所述玉米果穗的图像，并将所述玉米果穗的图像发送至所述第一处理装置；

所述第一处理装置，与所述第一图像采集器连接，用于对所述玉米果穗的图像进行分析，获得玉米果穗的考种参数；

所述移动挡板，安装在所述透明玻璃筒下方，用于在所述第一图像采集器采集完所述玉米果穗的图像后移动，使所述透明玻璃筒内的玉米果穗滑落至所述脱粒装置。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一图像采集器的数量为4，以预设距离间隔90度均匀环绕所述透明玻璃筒的筒壁设置。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述自动提升装置，包括：链轮驱动机构、均匀安装在所述链轮驱动机构的链上用于接收并乘放从所述籽粒考种装置中滑落的籽粒的多个料斗、以及安装在所述链轮驱动机构的顶端使籽粒进入所述水分容重测量装置的斜溜槽。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水分容重测量装置，包括：水分容重测量装置和翻转轴；

所述水分容重测量装置，用于测量籽粒的水分含量及容重参数；

所述水分容重测量装置安装在所述翻转轴之上，以使所述水分容重测量装置在测量完成之后在所述翻转轴的作用下进行翻转，将所述水分容重测量装置中的籽粒倾倒至所述自动封装装置。