CN108235972A - 全自动雌雄蚕茧分选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动雌雄蚕茧分选方法，基于全自动雌雄蚕茧分选装置，包括：传送机构：承载待分选蚕茧的方格蔟盘位于所述传送机构上，由传送机构对所述方格蔟盘进行传输，在所述传送机构之传送带的传输路径上固定有暗室；检测模块：在所述传送机构将方格蔟盘传输至检测模块处时，则检测模块对方格蔟盘上的待分选蚕茧进行雌雄的检测识别，以确认待分选蚕茧的性别；分选机构：根据所述待分选蚕蛹的检测识别结果，对蚕蛹进行分选，使得雌茧进入雌茧回收箱，雄茧进入雄茧回收箱；蚕茧回收机构，包括雌茧回收机构和雄茧回收机构。本发明具有效率高、准确率高和成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及蚕茧分选技术领域，具体涉及一种全自动雌雄蚕茧分选方法。
背景技术
雄茧茧丝品质远超雌茧，且雌雄蚕茧分开缫丝可减少夹花丝，若在煮茧前进行雌雄蚕茧分拣，则可大大提高生丝质量。但目前市场上尚无高效、准确、低成本的雌雄蚕茧分拣机。
我国的蚕丝年产量64-65万吨，生丝和绸缎产量稳定在14万吨和7亿米左右，稳居世界首位。随着人们生活水平地提高，人们对蚕丝产品(蚕丝被、衣服，丝巾、蚕丝面膜等)的质量要求也越来也高，特别是欧洲市场对高档蚕丝制品需求很大。
蚕丝的质量与蚕茧的雌雄有着密切的关系，其中雄蚕产的蚕丝凭借纤度细、耐摩擦、净度优、弹性好等优点，能够用来生产6A级高品质蚕丝产品，而深受广大消费者的青睐。然而我国6A级生丝产量少且大部分用于出口，国内及国外市场均呈现供不应求的状态。但是目前无法在不破坏蚕茧的情况下分选出雌雄茧。所以，目前市场急需一种能够在不破坏蚕茧的情况下对雌雄蚕茧进行快速精确分选的机器，以生产更高品质的蚕丝，提高生产效率，并改善目前市场上对高档蚕丝制品供不应求的局面。
市面上有用紫外线照射，按颜色甄别蚕茧从而分拣雌雄蚕茧的装置，但此方法对蚕茧本身伤害较大。此外，还有利用近红外设备及X光设备进行分析甄别的仪器，虽然准确度有所提高，但近红外光谱仪，X光检测仪等价格昂贵，不适用于养蚕场及个体农户，不利于在市场上推广。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种效率高、准确率高且成本低的全自动雌雄蚕茧分选方法用以解决现有技术存在的不易对雌雄蚕茧分选的技术问题，从而有助于提高雄茧蚕丝的产量。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的全自动雌雄蚕茧分选方法，基于全自动雌雄蚕茧分选装置，所述雌雄蚕茧中的雌性蚕茧经基因编辑技术处理后带有荧光蛋白基因，所述全自动雌雄蚕茧分选装置包括：
传送机构：承载待分选蚕茧的方格蔟盘位于所述传送机构上，由传送机构对所述方格蔟盘进行传输，在所述传送机构之传送带的传输路径上固定有暗室；
检测模块：位于暗室内的上部，在所述传送机构将方格蔟盘传输至暗室内时，位于暗室上部的检测模块对方格蔟盘上的待分选蚕茧进行雌雄的检测识别，以确认待分选蚕茧的性别；
分选机构：根据所述待分选蚕蛹的检测识别结果，对蚕蛹进行分选，使得雌茧进入雌茧回收机构，雄茧进入雄茧回收机构；
蚕茧回收机构，包括雌茧回收机构和雄茧回收机构，所述雌茧回收机构包括雌茧回收卷绕带和雌茧料箱，雌茧料箱位于所述雌茧回收卷绕带的下方；所述雄茧回收机构包括雄茧回收卷绕带和雄茧料箱，雄茧料箱位于所述雄茧回收卷绕带的下方，所述雌茧回收卷绕带和雄茧回收卷绕带均由传动机构驱动。
可选的，在所述雌茧回收卷绕带和雄茧回收卷绕带的下方均设置有切割装置，所述切割装置的刀刃靠近卷绕带的下表面。而且刀刃迎着蚕茧运动过来的方向，切割效果更佳。
可选的，所述的检测模块包括第一模块和带荧光识别功能的第二模块，所述的第一模块在前，所述的第二模块在后，先由第一模块识别方格蔟盘上的双宫茧和下品茧，并确定双宫茧和下品茧在方格蔟盘上的坐标位置，再由所述第二模块识别方格蔟盘上的雌茧和雄茧，并确定雌茧和雄茧在方格蔟盘上的坐标位置。
可选的，所述的分选机构为集成式激光头，所述激光头根据目标蚕茧的位置信息，对蚕茧与蔟格之间的定位蚕丝进行切割，从而使目标蚕茧落入相应的回收机构。
可选的，所述的分选机构为电磁针，所述电磁针根据目标蚕茧的位置信息，击打目标蚕茧，从而使目标蚕茧落入相应的回收机构。
可选的，所述的第一模块为普通CCD工业摄像机，所述第二模块为带有荧光检测光路的CCD工业摄像机。
可选的，所述的第二模块通过机器视觉对蚕茧进行识别，呈现橙色的蚕茧为雌性，未呈现橙色的蚕茧为雄性，将识别结果发送给分选机构，由分选机构进行分选回收。
可选的，所述带有荧光检测光路的CCD工业摄像机上设有光源，在荧光检测时，蚕茧被波长为554NM的光照射后，雌性体内的生物荧光物质会发出波长为586NM的发射光，所述CCD摄像头通过加载中心波长为586NM的小带宽的截止荧光滤光片来捕捉到生物荧光。本机构的光路设计为:采用CREECXA2530大功率LED灯加载554NM窄带截止荧光滤光片为光源，554NM的窄带滤光片确保光源的纯净性。光源照射在二色像镜上，再由分光镜反射到蚕茧上。再由586NM的摄像头通过二色像镜检测蚕茧。
可选的，用带有荧光检测光路的CCD工业摄像机采集传送带上蚕茧的图像，再通过算法编程对图像进行处理，判断该蚕茧雌雄，再用MYSQL建立数据表，最后利用单片机控制集成式激光头对雌雄蚕茧分别进行切割，使之落入相应的回收机构。
采用本发明，与现有技术相比，具有以下优点：由于在雌性蚕茧中植入生物荧光蛋白，本发明将生物荧光蛋白技术与机器视觉技术相结合，在摄像头及光源上增加特定波长的滤光片，排除非激发光波长光的干扰，实现雌雄蚕茧的精准、高速识别；采用CO2激光切割技术，将单根激光整流、耦合分束后，由光纤传导至激光头，对雌雄蚕茧分别实施精准、高速采摘，避免损伤方格蔟盘及蚕茧。本发明具有效率高、准确率高和成本低的优点。
附图说明
图1为全自动雌雄蚕茧分选装置的结构示意图；
图2为全自动雌雄蚕茧分选装置的侧视图；
图3为集成式激光头的原理图；
图4为集成式激光头的切割状态图；
图5为第二模块的结构原理图；
图6为传送机构的结构示意图；
图7为全自动雌雄蚕茧分选装置另一种实施方式的总体结构图；
图8为蚕茧回收机构的结构示意图；
图9为蚕茧回收机构的立体示意图。
图中所示，1：传动轮；2：方格蔟；2-1：蚕茧；2-2：定位蚕丝；2-3：蚕蛹；3：方格蔟横向定位板；4：普通CCD工业摄像机系统；5：荧光检测系统；5-1：LED灯珠：5-2：绿光荧光滤光片；5-3：分光镜；5-4：橙色荧光滤光片；5-5：荧光检测摄像机；6：集成式激光头；6-1：激光束；6-2：激光切割轨迹；7：传送带；8：蚕茧收集盒；9：暗室；10：方格蔟纵向定位板；11：蚕茧回收机构；11-1：雌茧回收卷绕带；11-2：雌茧料箱；11-3：雄茧回收卷绕带；11-4：雄茧料箱；12、电磁针。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参考图1和2所示，示意了全自动雌雄蚕茧分选装置的结构，本发明之方法基于全自动雌雄蚕茧分选装置，包括：
传送机构：承载待分选蚕茧的方格蔟盘位于所述传送机构上，由传送机构对所述方格蔟盘进行传输，在所述传送机构之传送带7的传输路径上固定有暗室；
检测模块：位于暗室9内的上部，在所述传送机构将方格蔟盘2传输至暗室9内时，位于暗室上部的检测模块对方格蔟盘上的待分选蚕茧进行雌雄的检测识别，以确认待分选蚕茧的性别；
分选机构：根据所述待分选蚕蛹的检测识别结果，对蚕蛹进行分选，使得雌茧进入雌茧回收箱，雄茧进入雌茧回收箱。
所述的检测模块包括第一模块4和带荧光识别功能的第二模块(即荧光检测系统5，所述的第一模块在前，所述的第二模块在后，先由第一模块识别方格蔟盘上的双宫茧和下品茧，并确定双宫茧和下品茧在方格蔟盘上的坐标位置，再由所述第二模块识别方格蔟盘上的雌茧和雄茧，并确定雌茧和雄茧在方格蔟盘上的坐标位置。第二模块位于暗室内，第一模块置于暗室外。
所述的分选机构为集成式激光头，所述激光头根据目标蚕茧的位置信息，对蚕茧与蔟格之间的定位蚕丝进行切割，从而使目标蚕茧落入相应的回收箱。
将待采摘的方格蔟盘2放入起始位置，方格蔟横向定位板3将方格蔟盘2精确定位；输送装置7动作，方格蔟盘2进入暗室9，普通CCD工业摄像机系统4工作，找出双宫茧、下品茧，并确定双宫茧、下品茧在方格蔟上的坐标位置；带有荧光检测光路的工业摄像机6工作，确定雌茧、雄茧在方格蔟上的坐标位置；方格蔟进入集成式激光头6下方，激光头6工作，依次将双宫茧、下品茧、雌茧、雄茧采摘；蚕茧收集盒8由四部分组成，蚕茧收集盒8动作，分别承接双宫茧、下品茧、雌茧、雄茧。采摘完毕的方格蔟2在输送带7的作用下继续前进，并落入盛蔟箱(未画出)。蚕茧收集盒8由四部分组成(未画出)，且蚕茧收集盒8的四个部分可以在驱动装置的作用下移动，依次处于集成式激光头6的正下方，分别承接双宫茧、下品茧、雌茧、雄茧。
参考图3和4所示，示意集成式激光头的蚕茧切割状态。激光切割，速度快，避免了直接采摘可能对蚕茧或方格蔟造成破坏。国家标准的方格蔟为12*13＝156格，或者9*18＝162格两种。因此根据方格蔟的型号，激光头数量共有156个，或者162个。采摘蚕茧时，对应蚕茧上方的激光头通电工作，形成激光束6-1，激光头在水平面移动，形成激光切割轨迹6-2，将定位蚕丝2-2切断，成功将蚕茧2-1从方格蔟2上采摘。
如图5所示，示意了第二模块的结构原理，雌性蚕茧在整个生命周期都能够表达橙色荧光。LED灯珠5-1发出的光经过绿光荧光滤光片5-2后，产生554nm，带宽30nm的绿色光，绿色光经过分光镜5-3，照射到蚕茧2-1上，蚕蛹2-2在绿色光的照射下，若为雌性，则会激发出586nm的橙色荧光。橙色荧光滤光片5-4为中心波长586nm，带宽20nm的滤光片，能够排除其他波长光的干扰，只能通过波长为586nm，带宽20nm的橙色光。荧光检测摄像机5-5通过识别586mn的橙色光波，确定蚕茧为雌性蚕茧，否则为雄性蚕茧。因此，通过机器视觉识别技术与照明滤光等装置的结合，可以实现对雌雄蚕茧的高速识别。
用CCD摄像头采集传送带上蚕茧的图像，再通过算法编程对图像进行处理，判断该蚕茧雌雄，再用MYSQL建立数据表，最后利用单片机控制分选机构对雌雄蚕茧进行分选。
参考图6所示，示意了传送机构的结构，待采摘的方格蔟放入传输带7上的起始位置A，检测位置B，采摘位置C，落蔟位置D。两个横向定位板的距离正好等于方格蔟盘2的长度尺寸；两根传输带上均设置有纵向定位板，纵向定位板10之间的距离，正好等于方格蔟盘2的宽度尺寸。在横向定位板3与纵向定位板10的作用下，方格蔟盘2始终保持精确位置，确保检查、采摘位置精确。纵向定位板10为多块，在方格蔟长度方向的两侧起定位作用，在数量上要保证，方格蔟盘2的两侧的每一侧，至少有3块纵向定位板，确保方格蔟盘2在宽度方向的定位准确。两根传输带7要确保同步，避免方格蔟偏斜。
本发明是集机器视觉、智能分拣等功能于一身的光机电一体化作品，能高效，准确地检验并剔除畸形茧、霉烂茧、双宫茧，并能对雌雄蚕茧进行快速，精准地分选。具体技术有点有以下两点：1、将生物荧光蛋白技术与机器视觉技术相结合，在摄像头及光源上增加特定波长的滤光片，排除非激发光波长光的干扰，实现雌雄蚕茧的精准、高速识别；2、摒弃传统物理、接触式采摘蚕茧的方法，采用CO2激光切割技术，将单根激光整流、耦合分束后，由光纤传导至激光头，对雌雄蚕茧分别实施精准、高速采摘，避免损伤方格蔟盘及蚕茧。
参考图7所示，示意了全自动雌雄蚕茧分选装置的另一种实现形式。与上一实施例的主要区别在于两点，第一、回收机构不同，第二、蚕茧采摘的结构不同。本实施例中，回收机构采用蚕茧回收机构11，具体可参考图8所示，包括雌茧回收机构和雄茧回收机构，所述雌茧回收机构包括雌茧回收卷绕带11-1和雌茧料箱11-2，雌茧料箱11-2位于所述雌茧回收卷绕带11-1的下方；所述雄茧回收机构包括雄茧回收卷绕带11-3和雄茧料箱11-4，雄茧料箱11-4位于所述雄茧回收卷绕带11-3的下方，所述雌茧回收卷绕带11-1和雄茧回收卷绕带11-3均传动机构(例如，传动轮)驱动。所述传动机构包括两对传动轮，其中雌茧回收卷绕带的一个传动轮和雄茧回收卷绕带的一个传动轮上均设置齿轮，二者相互啮合，以控制雌茧回收卷绕带和雄茧回收卷绕带的运动方向，两对传动轮中另外两个中的一个由动力驱动，从而带动雌茧回收卷绕带和雄茧回收卷绕带同时运动。本实施例中蚕茧采摘是采用电磁针12实现，通过通断或断电来改变电磁针12的状态，以实现其伸出或缩回来将蚕茧击打出来，落在相应的卷绕带上。
图8、9均是为了示意蚕茧回收机构11。二者采用不同的视图来更清楚的反映其连接关系和工作原理。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种全自动雌雄蚕茧分选方法，基于全自动雌雄蚕茧分选装置，所述雌雄蚕茧中的雌性蚕茧经基因编辑技术处理后带有荧光蛋白基因，所述全自动雌雄蚕茧分选装置包括：
传送机构：承载待分选蚕茧的方格蔟盘位于所述传送机构上，由传送机构对所述方格蔟盘进行传输；
检测模块：位于所述传送机构之传送带的传输路径上，在所述传送机构将方格蔟盘传输至检测模块处时，则检测模块对方格蔟盘上的待分选蚕茧进行雌雄的检测识别，以确认待分选蚕茧的性别；
分选机构：根据所述待分选蚕蛹的检测识别结果，对蚕蛹进行分选，使得雌茧进入雌茧回收机构，雄茧进入雄茧回收机构；
蚕茧回收机构，包括雌茧回收机构和雄茧回收机构，所述雌茧回收机构包括雌茧回收卷绕带和雌茧料箱，雌茧料箱位于所述雌茧回收卷绕带的下方；所述雄茧回收机构包括雄茧回收卷绕带和雄茧料箱，雄茧料箱位于所述雄茧回收卷绕带的下方，所述雌茧回收卷绕带和雄茧回收卷绕带均由传动机构驱动。
2.根据权利要求1所述的全自动雌雄蚕茧分选方法，其特征在于：在所述雌茧回收卷绕带和雄茧回收卷绕带的下方均设置有切割装置，所述切割装置的刀刃靠近卷绕带的下表面。
3.根据权利要求1所述的全自动雌雄蚕茧分选方法，其特征在于：所述的检测模块包括第一模块和带荧光识别功能的第二模块，所述的第一模块在前，所述的第二模块在后，先由第一模块识别方格蔟盘上的双宫茧和下品茧，并确定双宫茧和下品茧在方格蔟盘上的坐标位置，再由所述第二模块识别方格蔟盘上的雌茧和雄茧，并确定雌茧和雄茧在方格蔟盘上的坐标位置。
4.根据权利要求3所述的全自动雌雄蚕茧分选方法，其特征在于：所述的分选机构为集成式激光头，所述激光头根据目标蚕茧的位置信息，对蚕茧与蔟格之间的定位蚕丝进行切割，从而使目标蚕茧落入相应的回收机构。
5.根据权利要求3所述的全自动雌雄蚕茧分选方法，其特征在于：所述的分选机构为电磁针，所述电磁针根据目标蚕茧的位置信息，击打目标蚕茧，从而使目标蚕茧落入相应的回收机构。
6.根据权利要求4或5所述的全自动雌雄蚕茧分选方法，其特征在于：所述的第一模块为普通CCD工业摄像机，所述第二模块为带有荧光检测光路的CCD工业摄像机。
7.根据权利要求6所述的全自动雌雄蚕茧分选方法，其特征在于：所述的第二模块通过机器视觉对蚕茧进行识别，呈现橙色的蚕茧为雌性，未呈现橙色的蚕茧为雄性，将识别结果发送给分选机构，由分选机构进行分选回收。
8.根据权利要求7所述的全自动雌雄蚕茧分选方法，其特征在于：所述带有荧光检测光路的CCD工业摄像机上设有光源，在荧光检测时，蚕茧被波长为554NM的光照射后，雌性体内的生物荧光物质会发出波长为586NM的发射光，所述CCD摄像头通过加载中心波长为586NM的小带宽的截止荧光滤光片来捕捉到生物荧光。
9.根据权利要求8所述的全自动雌雄蚕茧分选方法，其特征在于：用带有荧光检测光路的CCD工业摄像机采集传送带上蚕茧的图像，再通过算法编程对图像进行处理，判断该蚕茧雌雄，再用MYSQL建立数据表，最后利用单片机控制集成式激光头对雌雄蚕茧分别进行切割，使之落入相应的回收机构。
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