CN105928597A - 一种用于玉米颗粒的千粒重计数仪及其计数称量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种千粒重计数仪，包括：料斗内部设置单排排粮轮，其能够使玉米颗粒逐粒落下，并且单排排粮轮安装有测距传感器；弹性应变片与位移传感器及加速度传感器电联接，位移传感器及加速度传感器与数据处理终端相连；光电计数仪对准单排排粮轮下方的出粮口，能够用于记录玉米颗粒数量，光电计数仪与数据处理终端相连，能够用于记录玉米颗粒总数量；其中，单排排粮轮下方的出粮口处还设置开关门，其与光电计数仪电联接，开关门能够根据光电计数仪记录的玉米颗粒的数量感应关门。本发明还公开了一种用于玉米颗粒的千粒重计数仪的计数称量方法。本发明具有自动化水平高，计数及称重准确，受外界影响小的特点。

Description

一种用于玉米颗粒的千粒重计数仪及其计数称量方法

技术领域

本发明涉及一种粮食种子自动数粒装置，具体涉及一种用于玉米颗粒的千粒重计数仪及其计数称量方法。

背景技术

千粒重在现代农业科学研究中具有非常重要的作用。作物的千粒重与饱满度有直接的关系，千粒重越大亩产量越高，因此千粒重一般被用来预测作物的产量，或者应用其与作物产量的比例关系评价其他因素对作物生长的影响。玉米的千粒重与玉米本身的干物质相关，不受人工干燥处理影响，而且千粒重与容重之间存在正相关性，所以以千粒重替代容重作为衡量玉米品质的评价指标可以避免人工干燥对玉米等级评定的影响。千粒重传统测定方法是人工数粒，天平称重，通过换算获得玉米千粒重。由于人工数粒不但费工费时而且计数误差较大，导致千粒重测定困难，严重影响了千粒重的应用范围。

中国专利(专利号为94226594.7)提供了一种“多用数粒仪”，该仪器是一种用于对各种农作物种子或者类似标准件进行计数的电子自动数粒仪器，由自动送料机构、光电转换装置、脉冲计数和控制器、计数显示器组成，其自动送料机构由料斗盘、衔铁、弹簧片、铁芯、电磁线圈和底座构成，铁芯可采用C型铁芯，料斗盘上设有限粒片、落粒卡和螺旋上升的V形槽，该设备可一机多用且性价比较高，但是光电检测法受环境因素影响大，当两粒种子或者标准件同时下落时，形成的阴影重叠，会造成计数误差。

综上，由于现有的籽粒计数系统自动化程度较低，尚不能自动完成籽粒的计数和称重计算千粒重；计数时也难以区分，容易造成误差；易受环境条件影响，稳定性较差。

发明内容

本发明设计开发了一种用于玉米颗粒的千粒重计数仪。目的是解决现有技术中计数及称重自动化低，计数过程中易出错，称重受外界环境影响较大的问题。

本发明还设计开发了一种用于玉米颗粒的千粒重计数仪的计数称量方法。目的是解决现有技术中称重自动化水平低，称重不准确，受外界影响大的问题。

本发明具有自动化水平高，计数及称重准确，受外界影响小的特点。

本发明提供的技术方案为：

一种用于玉米颗粒的千粒重计数仪，包括：

料斗，其设置在机架的内部一侧，所述料斗内部设置单排排粮轮，其能够使所述玉米颗粒逐粒落下，所述单排排粮轮高度可调节，并且安装有测距传感器，其能够得到所述单排排粮轮与传输带的距离；

弹性应变片，其安装在所述传输带上，所述弹性应变片与位移传感器及加速度传感器电联接，所述位移传感器及所述加速度传感器与数据处理终端相连，所述数据处理终端能够得出所述玉米颗粒重量；

光电计数仪，其对准所述单排排粮轮下方的出粮口，能够用于记录所述玉米颗粒数量，所述光电计数仪与所述数据处理终端相连，能够用于记录所述玉米颗粒总数量；

其中，所述单排排粮轮下方的出粮口处还设置开关门，其与所述光电计数仪电联接，所述开关门能够根据所述光电计数仪记录的玉米颗粒的数量感应关门。

优选的是，所述的料斗内部还设置遮板，其下方设置所述单排排粮轮，所述料斗前表面开有竖直方向的长方形口。

优选的是，所述料斗位于所述千粒重计数仪的底端，固定于所述机架上。

优选的是，所述传输带由两相交流减速电机带动，所述单排排粮轮由步进电机带动。

一种用于玉米颗粒的千粒重计数仪的计数称量方法，包括以下步骤：

步骤一：将玉米颗粒倒入料斗中，通过单排排粮轮使玉米颗粒逐粒落下到下方传输带上的弹性应变片上，数据处理终端计算得出每粒玉米颗粒的质量

步骤二：通过光电计数仪对逐粒下落的玉米颗粒进行计数，得出数值达到Q时，光电计数仪控制位于单排排粮轮下方的出粮口处的开关门关闭；

步骤三：通过数据处理终端，得出玉米颗粒数量为Q的总重量M；

其中，在所述步骤一的公式中，ΔS为弹性应变片的最大形变量，R为玉米颗粒直径，g为重力加速度，a为玉米颗粒接触到弹性应变片后的加速度，t为玉米颗粒与弹性应变片的接触时间，h为单排排粮轮与传输带的距离。

优选的是，所述步骤一中，玉米颗粒的质量通过如下公式进行校正：

当h＜0.25m时，

$m=\frac{4\×{(\sqrt{2\×\mathrm{\Δ}S\×\left(R+\mathrm{\Δ}S\right)}-\sqrt{2\×R\×\mathrm{\Δ}S+{\mathrm{\ΔS}}^2})}^2}{g-B_1\×a^{0.96}}\×\left|\frac{\sqrt{A_1\×2\×g\×h^{0.989}}}{{\∫}_0^{t}adt}\right|,$

当0.25m≤h＜0.35m时，

$m=\frac{4\×{(\sqrt{2\×\mathrm{\Δ}S\×\left(R+\mathrm{\Δ}S\right)}-\sqrt{2\×R\×\mathrm{\Δ}S+{\mathrm{\ΔS}}^2})}^2}{g-B_2\×a^{1.004}}\×\left|\frac{\sqrt{A_2\×2\×g\×h^{0.996}}}{{\∫}_0^{t}adt}\right|,$

当h≥0.35m时，

$m=\frac{4\×{(\sqrt{2\×\mathrm{\Δ}S\×\left(R+\mathrm{\Δ}S\right)}-\sqrt{2\×R\×\mathrm{\Δ}S+{\mathrm{\ΔS}}^2})}^2}{g-B_3\×a^{1.007}}\×\left|\frac{\sqrt{A_3\×2\×g\×h^{0.991}}}{{\∫}_0^{t}adt}\right|;$

其中，A₁,A₂,A₃,B₁,B₂,B₃为校正常数。

优选的是，所述步骤二中，当环境湿度RH％＞80％时，所述玉米颗粒的质量为m′，经过经验校正公式得到m′＝2.4×ln m+0.69。

优选的是，所述步骤三中，玉米颗粒为Q的总重量M经过计算公式

M＝(2.4×ln m+0.68)×Q计算得出。

本发明所述的有益效果：

1、可以实现玉米颗粒千粒重的全自动一体化检测，通过光电计数仪能够实现自动计数的功能，通过与弹性应变片连接的位移传感器及加速度传感器能够快速的得到玉米颗粒的重量，从而实现玉米千粒重自动测定；

2、通过经验校正公式能够根据出粮口高度的不同在测试的过程中即对玉米颗粒的质量进行校正，从而在对玉米颗粒计数的过程中即完成了质量的测定，能够方便快速的得到玉米颗粒的千粒重。

附图说明

图1为本发明所述的结构示意图。

图2为本发明所述的料斗的结构示意图。

图3为本发明所述的弹性应变片的形变示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、如2所示，本发明提供一种用于玉米颗粒的千粒重计数仪，包括：

料斗110设置在机架100的内部一侧，料斗110内部设置单排排粮轮112，其能够使玉米颗粒逐粒落下，单排排粮轮112的高度可调节，在单排排粮轮112安装有测距传感器，其能够得到单排排粮轮112与传输带120之间的垂直距离，测距传感器与数据处理终端200相连，能够将单排排粮轮112与传输带120之间的垂直距离数据传送至数据处理终端；弹性应变片安装在传输带120上，弹性应变片与位移传感器及加速度传感器电联接，位移传感器及加速度传感器与数据处理终端200相连，通过对数据的处理，数据处理终端200能够得出玉米颗粒重量；光电计数仪，其对准单排排粮轮112下方的出粮口，能够用于记录玉米颗粒数量，光电计数仪与数据处理终端200相连，能够用于记录玉米颗粒总数量；其中，单排排粮轮112下方的出粮口处还设置开关门，其与光电计数仪电联接，开关门能够根据光电计数仪记录的玉米颗粒的数量感应关门。

在另一种实施例中，料斗110内部还设置遮板111，其下方设置单排排粮轮112，料斗110前表面开有竖直方向的长方形口115，遮板111的高度可通过螺栓113进行调节，进而调节料斗110的排粮量。

在另一种实施例中，料斗110位于千粒重计数仪的底端，固定于机架100上，在机架100的下面一侧传输带120的下端还设置有回收机构130，用于回收测量好的玉米颗粒。

在另一种实施例中，传输带120由两相交流减速电机142带动，单排排粮轮112由步进电机141带动。

如图1、图2所示，本发明的一种工作过程如下：仪器工作时输送120按照程序设定的模式同时正向运转，料斗110内部的玉米均匀洒下，玉米下落到运动的传输带120上被带走，步进电机141速度调节简单，无需减速器，所以选择大转矩的步进电机141作为动力，步进电机141接受脉冲信号产生角位移，阶梯轴提供动力，带动料斗110内的单排排粮轮112转动，给料时排粮轮112顺时针转动将玉米从料斗110中带出，单排排粮轮112上方与一遮板111相切或者相离一定距离，用于控制带出玉米颗粒的数量，料斗110前表面开有竖直方向的长方形口115，利用螺栓113向上调节遮板111高度，从而带出玉米的数量得以通过遮板111的高度进行控制，遮板111高时排粮数量大，反之排粮数量小，由于料斗110的死角内可能会有一定体积的玉米残留，千粒重测定完成后将放料抽板114从料斗110前端拉出使剩余玉米在料斗下方流出，同时单排排粮轮112逆时针转动帮助将剩余玉米排净，出料时玉米靠重力流到排粮轮112的叶片上；单排排粮轮112叶片较窄，宽度只能容纳一粒玉米，进而保证了玉米颗粒逐粒从出口处下落，工作转矩较小的步进电机141提供动力，给料时排粮轮112顺时针转动将玉米从料斗110中带出。

如图1、图2及图3所示，本发明还提供了一种用于玉米颗粒的千粒重计数仪的计数称量方法，包括如下步骤：

步骤一：将玉米颗粒倒入料斗110中，通过单排排粮轮112使玉米颗粒逐粒落下到下方传输带120上的弹性应变片上，数据处理终端200通过位移传感器得出弹性应变片的最大形变量ΔS及通过加速度传感器得出玉米颗粒接触到弹性应变片后的加速度a，通过公式得出每粒玉米颗粒的质量，单位为g；其中，ΔS为弹性应变片的最大形变量，单位为μm，R为玉米颗粒的近似直径，单位为μm，g为重力加速度，单位为m/s²，a为玉米颗粒接触到弹性应变片的加速度，单位为m/s²，t为玉米颗粒与弹性应变片的接触时间，单位为ms，h为单排排粮轮的出粮口与弹性应变片的距离，单位为m；

步骤二：通过光电计数仪对逐粒下落的玉米颗粒进行计数，得出数值达到Q时，光电计数仪控制位于单排排粮轮下方的出粮口处的开关门关闭；

步骤三：通过数据处理终端加和处理，得出玉米颗粒数量为Q的总重量M，单位为g；

优选的是，在步骤一中，单排排粮轮112中的测距传感器能够准确得出单排排粮轮112出粮口与传输带120的垂直距离h，并且将数据传送至数据处理终端200，通过测距传感器的设置，使单排排粮轮112出粮口与传输带120之间的距离测试更为准确，经过试验，根据不同的距离能够使玉米颗粒的质量通过如下经验校正公式进行校正：

当h＜0.25m时，

$m=\frac{4\×{(\sqrt{2\×\mathrm{\Δ}S\×\left(R+\mathrm{\Δ}S\right)}-\sqrt{2\×R\×\mathrm{\Δ}S+{\mathrm{\ΔS}}^2})}^2}{g-B_1\×a^{0.96}}\×\left|\frac{\sqrt{A_1\×2\×g\×h^{0.989}}}{{\∫}_0^{t}adt}\right|,$

当0.25m≤h＜0.35m时，

$m=\frac{4\×{(\sqrt{2\×\mathrm{\Δ}S\×\left(R+\mathrm{\Δ}S\right)}-\sqrt{2\×R\×\mathrm{\Δ}S+{\mathrm{\ΔS}}^2})}^2}{g-B_2\×a^{1.004}}\×\left|\frac{\sqrt{A_2\×2\×g\×h^{0.996}}}{{\∫}_0^{t}adt}\right|,$

当h≥0.35m时，

$m=\frac{4\×{(\sqrt{2\×\mathrm{\Δ}S\×\left(R+\mathrm{\Δ}S\right)}-\sqrt{2\×R\×\mathrm{\Δ}S+{\mathrm{\ΔS}}^2})}^2}{g-B_3\×a^{1.007}}\×\left|\frac{\sqrt{A_3\×2\×g\×h^{0.991}}}{{\∫}_0^{t}adt}\right|;$

其中，A₁,A₂,A₃,B₁,B₂,B₃为校正常数，通过对单排排粮轮112的高度不同，进而对玉米颗粒的重量做进一步的经验调节，使玉米颗粒的重量计算更为精确；在本实施例中，A₁＝0.996，A₂＝1.013，A₃＝1.015，B₁＝1.113，B₂＝0.989，B₃＝0.981。

在另一种实施例中，在步骤二中，当环境湿度RH％＞80％时，玉米颗粒的质量为m′，单位为g，通过对实验数据进行经验总结，得到经验校正公式m′＝2.4×ln m+0.69，进而在外界环境湿度过高时，使玉米颗粒的质量的计算更为精确。

在另一种实施例中，在步骤一中，Q＝1000，在通过光电计数仪对逐粒下落的玉米颗粒进行计数，得出数值达到1000时，光电计数仪控制位于单排排粮轮112下方的出粮口处的开关门关闭，在通过数据处理终端200，即得出玉米颗粒的千粒重。

在另一种实施例中，在步骤三中，玉米颗粒为Q的总重量M经过计算公式M＝(2.4×ln m+0.68)×Q得出。

如图1、图2及图3所示，本发明的一种工作过程如下：

步骤一：将玉米颗粒倒入料斗110中，通过单排排粮轮112使玉米颗粒逐粒落下到下方传输带120上的弹性应变片上，此时单排排粮轮112中的测距传感器能够得出单排排粮轮112与传输带120的垂直距离h，数据处理终端200通过位移传感器得出弹性应变片的最大形变量ΔS及通过加速度传感器得出玉米颗粒接触到弹性应变片的加速度a，进而通过经验校正公式得出每粒玉米颗粒的质量；

步骤二：通过光电计数仪对逐粒下落的玉米颗粒进行计数，得出数值达到1000时，光电计数仪控制位于单排排粮轮下方的出粮口处的开关门关闭；

步骤三：通过数据处理终端加和处理，得出玉米颗粒的千粒重。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种用于玉米颗粒的千粒重计数仪，其特征在于，包括：

料斗，其设置在机架的内部一侧，所述料斗内部设置单排排粮轮，其能够使所述玉米颗粒逐粒落下，所述单排排粮轮高度可调节，并且安装有测距传感器，其能够得到所述单排排粮轮与传输带的距离；

弹性应变片，其安装在所述传输带上，所述弹性应变片与位移传感器及加速度传感器电联接，所述位移传感器及所述加速度传感器与数据处理终端相连，所述数据处理终端能够得出所述玉米颗粒重量；

光电计数仪，其对准所述单排排粮轮下方的出粮口，能够用于记录所述玉米颗粒数量，所述光电计数仪与所述数据处理终端相连，能够用于记录所述玉米颗粒总数量；

其中，所述单排排粮轮下方的出粮口处还设置开关门，其与所述光电计数仪电联接，所述开关门能够根据所述光电计数仪记录的玉米颗粒的数量感应关门。

2.如权利要求1所述的用于玉米颗粒的千粒重计数仪，其特征在于，所述的料斗内部还设置遮板，其下方设置所述单排排粮轮，所述料斗前表面开有竖直方向的长方形口。

3.如权利要求1或2所述的用于玉米颗粒的千粒重计数仪，其特征在于，所述料斗位于所述千粒重计数仪的底端，固定于所述机架上。

4.如权利要求3所述的用于玉米颗粒的千粒重计数仪，其特征在于，所述传输带由两相交流减速电机带动，所述单排排粮轮由步进电机带动。

5.一种用于玉米颗粒的千粒重计数仪的计数称量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将玉米颗粒倒入料斗中，通过单排排粮轮使玉米颗粒逐粒落下到下方传输带上的弹性应变片上，数据处理终端计算得出每粒玉米颗粒的质量

步骤二：通过光电计数仪对逐粒下落的玉米颗粒进行计数，得出数值达到Q时，光电计数仪控制位于单排排粮轮下方的出粮口处的开关门关闭；

步骤三：通过数据处理终端，得出玉米颗粒数量为Q的总重量M；

其中，在所述步骤一的公式中，ΔS为弹性应变片的最大形变量，R为玉米颗粒直径，g为重力加速度，a为玉米颗粒接触到弹性应变片后的加速度，t为玉米颗粒与弹性应变片的接触时间，h为单排排粮轮与传输带的距离。

6.如权利要求5所述的用于玉米颗粒的千粒重计数仪的计数称量方法，其特征在于，所述步骤一中，玉米颗粒的质量通过如下公式进行校正：

当h＜0.25m时，

$m=\frac{4\×{(\sqrt{2\×\mathrm{\Δ}S\×(R+\mathrm{\Δ}S)}-\sqrt{2\×R\×\mathrm{\Δ}S+{\mathrm{\ΔS}}^2})}^2}{g-B_1\×a^{0.96}}\×\left|\frac{\sqrt{A_1\×2\×g\×h^{0.989}}}{{\∫}_0^{t}adt}\right|,$

当0.25m≤h＜0.35m时，

$m=\frac{4\×{(\sqrt{2\×\mathrm{\Δ}S\×(R+\mathrm{\Δ}S)}-\sqrt{2\×R\×\mathrm{\Δ}S+{\mathrm{\ΔS}}^2})}^2}{g-B_2\×a^{1.004}}\×\left|\frac{\sqrt{A_2\×2\×g\×h^{0.996}}}{{\∫}_0^{t}adt}\right|,$

当h≥0.35m时，

$m=\frac{4\×{(\sqrt{2\×\mathrm{\Δ}S\×(R+\mathrm{\Δ}S)}-\sqrt{2\×R\×\mathrm{\Δ}S+{\mathrm{\ΔS}}^2})}^2}{g-B_3\×a^{1.007}}\×\left|\frac{\sqrt{A_3\×2\×g\×h^{0.991}}}{{\∫}_0^{t}adt}\right|;$

其中，A₁,A₂,A₃,B₁,B₂,B₃为校正常数。

7.如权利要求6所述的用于玉米颗粒的千粒重计数仪的计数称量方法，其特征在于，所述步骤二中，当环境湿度RH％＞80％时，所述玉米颗粒的质量为m′，经过经验校正公式得到m′＝2.4×ln m+0.69。

8.如权利要求5所述的用于玉米颗粒的千粒重计数仪的计数称量方法，其特征在于，所述步骤三中，玉米颗粒为Q的总重量M经过计算公式M＝(2.4×ln m+0.68)×Q计算得出。