CN108401624A - 带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机及漏播检测方法 - Google Patents
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Abstract
带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机，所述播种机包括机架、开沟器和若干个设置在机架上的播种单元，每个播种单元均包括排种装置、设置在排种装置内的电磁激发装置和喷雾装置以及设置在电磁激发装置下方的X射线检测装置和数据采集装置；本发明提供了带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机及漏播检测方法，含处理剂种子经圆盘筛上的种孔缓慢匀速进入排种筒，之后经喷雾装置和电磁激发装置，再根据数据采集装置所收集到的电流信号强度来判断播下的种子粒数，一旦出现漏播、少播状态就及时触发报警装置，提醒工作人员处理故障、防止漏播，检测精度很高，从而大大提高了播种的精准度和生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，具体的说是带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机及漏播检测方法。
背景技术
种子处理剂是一种作用于作物种子表面，具有成膜特性的农药制剂，可以直接稀释后包覆于种子表面，通过增强种子活力，促进全苗壮苗、防止土传病害侵染等提高作物品质和产量。该类农药制剂的化学组份具有荧光性能，接受紫外光激发后可在一定时间内发出荧光。
精密播种是现代农业增产的重要途径之一，随着农业新技术的不断发展以及对作物质量要求的不断提高，精确地检测出排种器的排种情况能够有效地提高精密播种机的工作性能。国内目前所使用的精密播种机绝大多数是机械式播种机，其排种器在工作过程中处于全程封闭状态，一旦出现种箱排空、排种器转速过高等问题均会导致漏播现象发生，从而造成作物的减产。目前，国内学者对于漏播检测技术的主要研究方法有机器视觉技术、高速摄影法、虚拟仪器法等。机器视觉技术虽然被应用于检测排种器的排种性能上，图像处理的局限性比较大，无法做到精量检测；高速摄影法处理时间长，成本较高，且作业环境要求也高；虚拟仪器的检测法仅是该技术在播种机漏播检测系统上的初步探索，许多问题并没有得到解决。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机及漏播检测方法，通过电磁激发装置和喷雾装置，在控制处理器中对电流强度信号数值范围设定具体参数，根据所收集到的的电流信号强度来判断播下的种子粒数，一旦出现漏播少播状态可以及时触发报警装置，提醒工作人员处理故障、防止漏播，提高了检测精度，从而大大提高了播种的精准度和生产效率。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机，所述播种机包括机架、开沟器和若干个设置在机架上的播种单元，每个播种单元均包括排种装置、设置在排种装置内的电磁激发装置和喷雾装置以及设置在电磁激发装置下方的X射线检测装置和数据采集装置；
所述电磁激发装置包括安装底座以及设置在安装底座下方的电磁辐射源和供电装置，安装底座上方设置有种箱连接板；
所述喷雾装置包括连接卡环、储水筒、输水软管和喷头，储水筒通过连接卡环固定在排种筒上，输水软管一端连接储水筒，另一端连接喷头，喷头穿过排种筒设置在安装底座的内侧壁上；
所述X射线检测装置包括设置在机架上的安装底板、设置在安装底板上的X射线采集盒和设置在X射线采集盒内的X射线探测器，X射线采集盒上下表面开设有贯通的漏种孔，漏种孔下方连接有输种管，X射线探测器信号输出端连接有数据采集装置。
利用如上所述播种机的漏播检测方法，包括如下步骤：
步骤一、取若干表面含处理剂的种子，当种子经过排种筒时，喷雾装置对表面含处理剂的种子进行喷雾处理，使种子表面覆盖一成均匀的水膜；
步骤二、电机通过传动装置带动排种装置工作，表面覆盖水膜的种子经过X射线采集盒，不同数目的种子荧光团波峰强度不同，X射线探测器捕获荧光团所发射出的X射线；
步骤三、X射线探测器将捕获的X射线强度经数据采集装置转化为强度不同的电信号，传递给控制处理器；
步骤四、在控制处理器中，对X射线强度数值范围设定参数，根据数据采集装置采集的强度不同的电信号，判断出现漏播状态时触发报警装置报警。
作为一种优选方案，所述开沟器通过固定板和连接卡箍固定在机架上。
作为一种优选方案，所述排种装置包括电机、排种筒和设置在排种筒下方的水平圆盘，排种筒上方通过螺栓与种箱连接板连接,种箱连接板上设置有圆盘筛，排种筒下方设置有刮种器，刮种器一端固定于水平圆盘的中心点，另一端延伸至排种筒的内壁，水平圆盘上还设置有排种口，排种口连接在排种筒的底端端面，电机通过传动装置带动排种装置工作。
作为一种优选方案，所述传动装置包括传动轴和传动箱，传动箱通过锥齿轮传动。
作为一种优选方案，所述排种筒为顶端开口呈圆筒形，下端呈锥形。
作为一种优选方案，所述数据采集装置包括数据采集器、X射线荧光光谱仪、稳压电源、信号发射装置和控制处理器，所述稳压电源与X射线探测器相连接、所述X射线荧光光谱仪与控制处理器相连，所述数据采集器的输入端连接X射线探测器，数据采集器的输出端连接信号发射装置的输入端，所述信号发射装置输出端连接控制处理器，所述控制处理器连接报警装置。
作为一种优选方案，每个排种筒外侧壁上对称固定两个储水筒。
作为一种优选方案，所述喷头为扁嘴喷头。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明提供了带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机及漏播检测方法，含处理剂种子经圆盘筛上的种孔缓慢匀速进入排种筒，在种子下落期间喷雾装置对种子进行喷雾处理，使种子表面覆盖一成均匀的水膜，以便于后续电磁辐射源对种子表面处理剂中化学组份中荧光物质的激发；通过电磁辐射源发出一定波长的激光，激发种子处理剂中化学组份的荧光团，不同数目的种子荧光团波峰强度不同，荧光团所发射出的X射线被X射线探测器捕获，并且将检测出的X射线强度转化为强度不一的电流信号，由于X射线的强度与相应元素的含量有一定的对应关系，不通过强度大小的电流信号代表着不同粒数的种子，在控制处理器中对电流强度信号数值范围设定具体参数，根据所收集到的的电流信号强度来判断播下的种子粒数，一旦出现漏播、少播状态就及时触发报警装置，提醒工作人员处理故障、防止漏播，检测精度很高，从而大大提高了播种的精准度和生产效率；
（2）本发明提供了带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机及漏播检测方法，目前市场上排种筒或种箱均为单一的薄壁圆筒，本发明排种筒为内外组合式，所安装的喷雾装置及电磁激发装置均可实现快拆快换、即装即用的功能，因此本装置同样适用于不需要喷雾处理时的播种工况，实现“一机两用”的功能；
（3）本发明提供了带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机及漏播检测方法，储水筒通过连接卡环固定在排种筒上，体积小，易拆装，通过手动控制阀门，可及时关停，所用喷头为6分扁嘴喷头，喷射范围广，喷雾量可调，能够实现对进入排种筒种子的及时、适量、均匀的喷雾处理；
（4）本发明提供了带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机及漏播检测方法，电磁激发装置为持续稳定的紫外光辐射源，体积较小，能够长时间内发射出一定波长的紫外光，可通过改变供电装置所提供电流大小来改变其辐射强度，从而得到不同波长的激发光源，因此该装置可用来激发添加不同类型处理剂的种子，适用范围广，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明拆去排种筒后的结构示意图；
图3为本发明电磁激发装置及喷头结构俯视图；
图4为图1的右视图；
图5为不同电磁辐射激光波长下噻虫嗪荧光强度大小光谱图；
图6为不同粒数种子处理剂中各元素含量的光谱图；
图7为电流信号强度随t时间间隔的工作曲线图；
附图标记：1、机架，2、固定板，3、连接卡箍，4、开沟器，5、输种管，6、传动轴，7、传动箱，8、排种筒，9、输水软管，10、连接卡环，11、储水筒，12、圆盘筛，13、喷头，14、种箱连接板，15、安装底座，16、电磁辐射源，17、刮种器，18、水平圆盘，19、X射线采集盒，20、X射线探测器，21、安装底板，22、数据采集装置，23、控制处理器，24、电机，25、排种口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机，所述播种机包括机架1、开沟器4和若干个设置在机架1上的播种单元，所述机架1通过多个方管焊接而成，通过三点悬挂装置为拖拉机所牵引前进，所述开沟器4通过固定板2和连接卡箍3固定在机架1上。每个播种单元均通过螺栓与机架1连接，每个播种单元均包括排种装置、设置在排种装置内的电磁激发装置和喷雾装置以及设置在电磁激发装置下方的X射线检测装置和数据采集装置22；
所述电磁激发装置包括安装底座15以及设置在安装底座15下方的电磁辐射源16和供电装置，作为优选的，安装底座15上部呈圆筒形，上方通过螺栓与种箱连接板14连接；
所述喷雾装置包括连接卡环10、储水筒11、输水软管9和喷头13，储水筒11通过连接卡环10固定在排种筒8上，作为优选的，每个排种筒8外侧壁上对称固定两个储水筒11。输水软管9一端连接储水筒11，另一端连接喷头13，喷头13穿过排种筒8设置在安装底座15的内侧壁上，作为优选的，所述喷头13通过喷头端部的螺纹可拆卸连接在安装底座15的圆筒部分；所述喷头13为扁嘴喷头，作为优选的，所述喷头13为6分扁嘴喷头，喷射范围广，喷雾量可调，能够实现对进入排种筒种子的及时、适量、均匀的喷雾处理；所喷液体为促荧光激发剂，即便于激发源对处理剂中的物质进行激发以提高激发效果的激发剂。
所述X射线检测装置包括设置在机架1上的安装底板21、设置在安装底板21上的X射线采集盒19和设置在X射线采集盒19内的X射线探测器20，作为优选的，所述X射线采集盒19为长方形密闭盒体，通过螺栓与安装底板21连接，X射线采集盒19上下表面开设有贯通的漏种孔，漏种孔下方连接有输种管5，X射线探测器20信号输出端连接有数据采集装置22。
利用如上所述播种机的漏播检测方法，包括如下步骤：
步骤一、取若干表面含处理剂的种子，当种子经过排种筒8时，喷雾装置对表面含处理剂的种子进行喷雾处理，使种子表面覆盖一成均匀的水膜；
步骤二、电机24通过传动装置带动排种装置工作，表面覆盖水膜的种子经过X射线采集盒19，不同数目的种子荧光团波峰强度不同，X射线探测器20捕获荧光团所发射出的X射线；
步骤三、X射线探测器20将捕获的X射线强度经数据采集装置22转化为强度不同的电信号，传递给控制处理器23；
步骤四、在控制处理器23中，对X射线强度数值范围设定参数，根据数据采集装置22采集的强度不同的电信号，判断出现漏播状态时触发报警装置报警。
作为优选的，所述排种装置包括电机24、排种筒8和设置在排种筒8下方的水平圆盘18，作为优选的，所述排种筒8为顶端开口呈圆筒形，下端呈锥形。排种筒8上方通过螺栓与种箱连接板14连接,种箱连接板14上设置有圆盘筛12，所述圆盘筛12可直接放置于种箱连接板14上，使种子经圆盘筛12上的种孔缓慢匀速进入排种筒8，一方面使喷雾更加均匀，另一方面起到筛除杂质的作用，排种筒8下方设置有刮种器17，所述刮种器17为杆状，刮种器17一端固定于水平圆盘18的中心点，另一端延伸至排种筒8的内壁，水平圆盘18上还设置有排种口25，排种口25连接在排种筒8的底端端面，电机24通过传动装置带动排种装置工作。
作为优选的，所述传动装置包括传动轴6和传动箱7，传动箱7通过锥齿轮传动。作为优选的，所述传动轴6包括水平传动轴和竖直传动轴，传动箱7内设置有一对相互啮合的减速锥齿轮，电机24通过水平传动轴连接传动箱7。
所述数据采集装置22包括数据采集器、X射线荧光光谱仪、稳压电源、信号发射装置和控制处理器23，所述稳压电源与X射线探测器20相连接、所述X射线荧光光谱仪与控制处理器23相连，所述数据采集器的输入端连接X射线探测器20，数据采集器的输出端连接信号发射装置的输入端，所述信号发射装置输出端连接控制处理器23，所述控制处理器23连接报警装置。
本发明的工作原理是：当含处理剂种子经过排种筒8时，喷头13对种子进行喷雾处理，使种子表面覆盖一成均匀的水膜，以便于后续电磁辐射源16对种子表面处理剂中化学组份中荧光物质的激发，通过电磁辐射源16发出一定波长的激光，激发种子处理剂中化学组份的荧光团。电机24经过传动轴6和传动箱7带动排种器工作，种子从水平圆盘18下的漏种口漏出，经过X射线采集盒19，不同数目的种子荧光团波峰强度不同，荧光团所发射出的X射线被X射线探测器20捕获，并且将检测出的X射线强度经过数据采集装置22转化为强度不一的电信号，传递给控制处理器23。由于X射线的强度与相应元素的含量有一定的对应关系，在控制处理器23中对X射线强度数值范围设定具体参数，根据所收集到的一定范围的电信号强度来判断，一旦出现漏播、少播状态就即使触发报警装置。
试验研究数据：
本试验为一种市场上常见的玉米种子处理剂噻虫·咯·霜灵，其主要成分为噻虫嗪，利用本发明漏播检测方法，每次播种粒数为3粒经噻虫嗪包衣处理的种子，电磁辐射源的波长由室内试验确定，检测种子漏播少播情况，具体试验结果如下：
一、不同激发光波长下噻虫嗪荧光强度大小：
取经该处理剂处理后的种子若干，以电磁辐射源的激发光波长为变量，分析不同电磁辐射激光波长下噻虫嗪荧光强度大小，得到光谱图，如图5所示；由图5可知，噻虫嗪荧光强度在电磁辐射激光为350nm处最大。
二、不同粒数种子处理剂中各元素含量：
设置电磁辐射激光波长为350nm，以经电磁辐射后的玉米种子粒数为变量，得到不同粒数种子处理剂中各元素含量的光谱图。图6为电磁辐射激光波长为350nm下噻虫嗪中不同元素X光子强度大小光谱图，由图6可知，波长为590nm的元素相对强度最大，将其作为特征X射线，单粒种子特征X射线强度约为60。通过色散仪将特征X射线分离出来，经过X射线探测器将特征X射线的荧光强度转换为相应的电信号，其原理为：X光子射到探测器后形成一定数量的电子-空穴对，电子空穴对在电场作用下形成电脉冲，脉冲幅度与X光子的能量成正比。在一段时间内，来自种子的荧光X射线依次被半导体探测器检测，得到一系列幅度与光子能量成正比的脉冲，脉冲被转化为相应的电流信号强度。
三、数据采集装置则有四种信号接受情况：
随着种子粒数的增多，电流信号强度近似成倍数变化。因此，数据采集装置则有四种信号接受情况，如图7电流信号强度随t时间间隔的工作曲线图，由图7可知：
0粒种子，对应电流信号为0；
1粒种子，对应电流信号为60；
2粒种子，对应电流信号为120；
3粒种子，对应电流信号为180；
不同种子所对应的电流信号范围在机器开始工作之前测定并且预先在控制处理器中完成参数设定。种子从播种机开始工作，经种孔落下被捕获到信号的时间记为t，控制处理器每隔t时间作出一次信号接受指令，将接收到电流信号大小与预先设定的参数进行比对并记录，判断方法如下：
连续多次接收电流强度为180，机器处于正常工作状态；
连续多次接收到电流强度为0，机器故障，启动报警装置；
连续多次接收到电流强度＜180但是＞0，单次排种粒数过少，处于少播状态，停机检查。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机，所述播种机包括机架（1）、开沟器（4）和若干个设置在机架（1）上的播种单元，其特征在于：每个播种单元均包括排种装置、设置在排种装置内的电磁激发装置和喷雾装置以及设置在电磁激发装置下方的X射线检测装置和数据采集装置（22）；
所述电磁激发装置包括安装底座（15）以及设置在安装底座（15）下方的电磁辐射源（16）和供电装置，安装底座（15）上方设置有种箱连接板（14）；
所述喷雾装置包括连接卡环（10）、储水筒（11）、输水软管（9）和喷头（13），储水筒（11）通过连接卡环（10）固定在排种筒（8）上，输水软管（9）一端连接储水筒（11），另一端连接喷头（13），喷头（13）穿过排种筒（8）设置在安装底座（15）的内侧壁上；
所述X射线检测装置包括设置在机架（1）上的安装底板（21）、设置在安装底板（21）上的X射线采集盒（19）和设置在X射线采集盒（19）内的X射线探测器（20），X射线采集盒（19）上下表面开设有贯通的漏种孔，漏种孔下方连接有输种管（5），X射线探测器（20）信号输出端连接有数据采集装置（22）。
2.如权利要求1所述的带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机，其特征在于：所述开沟器（4）通过固定板（2）和连接卡箍（3）固定在机架（1）上。
3.如权利要求1所述的带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机，其特征在于：所述排种装置包括电机（24）、排种筒（8）和设置在排种筒（8）下方的水平圆盘（18），排种筒（8）上方通过螺栓与种箱连接板（14）连接,种箱连接板（14）上设置有圆盘筛（12），排种筒（8）下方设置有刮种器（17），刮种器（17）一端固定于水平圆盘（18）的中心点，另一端延伸至排种筒（8）的内壁，水平圆盘（18）上还设置有排种口（25），排种口（25）连接在排种筒（8）的底端端面，电机（24）通过传动装置带动排种装置工作。
4.如权利要求3所述的带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机，其特征在于：所述传动装置包括传动轴（6）和传动箱（7），传动箱（7）通过锥齿轮传动。
5.如权利要求1所述的带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机，其特征在于：所述排种筒（8）为顶端开口呈圆筒形，下端呈锥形。
6.如权利要求1所述的带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机，其特征在于：所述数据采集装置（22）包括数据采集器、X射线荧光光谱仪、稳压电源、信号发射装置和控制处理器（23），所述稳压电源与X射线探测器（20）相连接、所述X射线荧光光谱仪与控制处理器（23）相连，所述数据采集器的输入端连接X射线探测器（20），数据采集器的输出端连接信号发射装置的输入端，所述信号发射装置输出端连接控制处理器（23），所述控制处理器（23）连接报警装置。
7.如权利要求1所述的带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机，其特征在于：每个排种筒（8）外侧壁上对称固定两个储水筒（11）。
8.如权利要求1所述的带有检测含处理剂种子漏播功能的播种机，其特征在于：所述喷头（13）为扁嘴喷头。
9.利用如权利要求3所述播种机的漏播检测方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一、取若干表面含处理剂的种子，当种子经过排种筒（8）时，喷雾装置对表面含处理剂的种子进行喷雾处理，使种子表面覆盖一成均匀的水膜；
步骤二、电机（24）通过传动装置带动排种装置工作，表面覆盖水膜的种子经过X射线采集盒（19），不同数目的种子荧光团波峰强度不同，X射线探测器（20）捕获荧光团所发射出的X射线；
步骤三、X射线探测器（20）将捕获的X射线强度经数据采集装置（22）转化为强度不同的电信号，传递给控制处理器（23）；
步骤四、在控制处理器（23）中，对X射线强度数值范围设定参数，根据数据采集装置（22）采集的强度不同的电信号，判断出现漏播状态时触发报警装置报警。
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