CN108526042A - 一种雌雄蚕蛹自动分选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雌雄蚕蛹自动分选方法，基于全自动雌雄蚕蛹分选装置，所述雌雄蚕蛹中的雌性蚕蛹经基因编辑技术处理后带有荧光蛋白基因，所述全自动雌雄蚕蛹分选装置包括：上料机构：使待分选蚕蛹逐个落在传送机构的相应工位上；传送机构：设置多个工位，供上料机构落料时承接所述待分选蚕蛹，并对所述待分选蚕蛹进行传输；检测模块：在所述传送机构的传输路径上，对待分选蚕蛹进行雌雄的检测识别，以确认待分选蚕蛹的性别；落料机构：在所述传送机构上通过检测模块完成蚕蛹性别检测后，所述传送机构上的待分选蚕蛹逐个落于所述落料机构；分选机构：根据所述检测模块对所述待分选蚕蛹的性别检测识别结果，对蚕蛹进行分选。本发明具有效率高、准确率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及蚕蛹分选技术领域，具体涉及一种雌雄蚕蛹自动分选方法。
背景技术
雌雄蚕蛹需要一一配对来产卵，否则会造成浪费，而雌雄配对就意味着需要分选。目前，蚕种生产过程中的雌雄鉴别主要通过人工削茧和鉴蛹，劳动强度大、生产效率低。种茧雌雄鉴别须在5～10日内完成，蚕种企业不得不招聘大批短期劳动力，如全国最大的蚕种生产企业山东广通集团在鉴蛹时需临时招雇1000人，鉴蛹熟练的技术工人越来越少。蚕蛹雌雄鉴别的劳动力成本逐年提高，以每张蚕种生产成本30元，临时工成本为7～8元(占生产成本25％左右)，其中蚕蛹雌雄鉴别劳动力成本1～2元(占临时工成本20％左右)。鉴蛹不仅要眼力好，还要有一定技术能辨别雌、雄，对操作的熟练程度有较高的要求，蚕蛹雌雄鉴别工作量大、时间紧、技术人员缺乏已成为蚕种生产企业面临的主要问题。同时，蚕蛹雌雄鉴别的准确率直接关系到蚕种的质量和品种的纯度，据浙江省蚕种质量检疫检验站提供的2005～2016年全省每年80～100批次的蚕种杂交率平均值调查数据，有明显的下降趋势，从最高的99.66％下降到最低的98.65％。蚕种杂交率的下降，将直接影响蚕种质量、蚕蛹产量与茧丝质量。蚕蛹配种时，必须是A品种的雌蛾配B品种的雄蛾。如果雌雄分选时出现错选，就会出现A品种的雌蛾配A配种的雄蛾，或者B品种的雌蛾配B品种的雄蛾，这样的话后代就会有各种疾病。哪怕只有百分之五的误选，也会造成配种失败。所以，雌雄分选，如果不能雌雄一一配对，就不仅仅是浪费问题的问题，更严重的是会导致配种失败。
由此可见，在现有技术中，无论是人工凭经验分选，还是机器按照蚕蛹重量和大小分选，都存在速度慢、准确率低的技术问题。我国每年种卵需求极大，必须对种蛹进行高速、高精度雌雄分选，而现有技术无法满足这样的要求。由于利用遗传技术与基因编辑技术，雌性蚕蛹在整个生命周期都能够表达橙色荧光，因此利用这一特性有助于解决上述技术问题。针对蚕种生产企业面临的蚕蛹雌雄鉴别主要技术问题，需要培育雌雄鉴别容易、蚕种生产效率高的蚕品种，降低蚕种生产成本、提高蚕种质量与企业生产效益。因此，如何利用家蚕雌雄个体性染色体组成的差异，建立快速、高效、通用的雌雄鉴别体系是人们追求的目标。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种效率高、准确率高的雌雄蚕蛹自动分选方法，用以解决现有技术存在的耗费大量劳动力、准确率低的技术问题。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下的雌雄蚕蛹自动分选方法，基于全自动雌雄蚕蛹分选装置，所述雌雄蚕蛹中的雌性蚕蛹经基因编辑技术处理后带有荧光蛋白基因，所述全自动雌雄蚕蛹分选装置包括：
上料机构：使待分选蚕蛹逐个落在传送机构的相应工位上；
传送机构：设置多个工位，供上料机构落料时承接所述待分选蚕蛹，并对所述待分选蚕蛹进行传输；
检测模块：位于暗室内，所述暗室在所述传送机构的传输路径上，在所述传送机构将落入工位的待分选蚕蛹逐一传输至暗室内时，位于暗室内的检测模块对待分选蚕蛹进行雌雄的检测识别，以确认待分选蚕蛹的性别；
落料机构：在所述传送机构上通过检测模块完成蚕蛹性别检测后，所述传送机构上的待分选蚕蛹逐个落于所述落料机构；
分选机构：根据所述检测模块对所述待分选蚕蛹的性别检测识别结果，对蚕蛹进行分选，使得从落料机构落下的雌蛹进入雌蛹回收箱，雄蛹进入雄蛹回收箱。
可选的，所述的上料机构包括料斗和上料输送带，将待分选蚕蛹放入料斗，蚕蛹从料斗的下方开口处落在上料输送带，所述上料输送带动作，将蚕蛹带入承接于上料输送带输送末端的落料槽，通过调节上料输送带的速度控制落料速度。
可选的，所述落料槽内设有起缓冲作用的调节毛刷。
可选的，所述传送机构包括链条和盛蛹盒，所述链条倾斜设置，其下端靠近所述落料槽，在链条上均匀设置盛蛹盒，作为工位，从落料槽中下落的所述待分选蚕蛹逐一落在所述盛蛹盒上。
可选的，所述的检测模块包括摄像头、光源、橙色滤光片和绿色滤光片，所述光源透过所述绿色滤光片将绿光照射于待分选蚕蛹，此时带荧光蛋白的雌性蚕蛹呈现橙色，摄像头通过橙色滤光片识别到雌性蚕蛹，呈现橙色的蚕蛹为雌性，未呈现橙色的蚕蛹为雄性，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，所述分选机构上设有分别与雌蛹回收箱、雄蛹回收箱相对应的两个斜坡，当检测结果表征为雌蛹时，则分选机构往雄蛹回收箱移动，使得从落料机构落下的雌蛹落在雌蛹回收箱侧的斜坡上，并沿着斜坡落入雌蛹回收箱，当检测结果表征为雄蛹时，则分选机构往雌蛹回收箱移动，使得从落料机构落下的雄蛹落在雄蛹回收箱侧的斜坡上，并沿着斜坡落入雄蛹回收箱。
可选的，所述摄像头为CCD摄像头，其上设有光源，在荧光检测时，蚕蛹被波长为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CREE CXA2530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，所述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。
可选的，用CCD摄像头采集传送带上蚕蛹的图像，再通过算法编程对图像进行处理，判断该蚕蛹雌雄，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蛹进行分选。
采用本发明，与现有技术相比，具有以下优点：由于在雌性蚕蛹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，实现雌雄蚕蛹的精准、高速识别。本发明具有效率高、准确率高的优点。
附图说明
图1为全自动雌雄蚕蛹分选装置的结构示意图；
图中所示，1-料斗，2-1-上料输送带，2-2-落料机构，3-落料槽，4-调节毛刷，5-1-链轮，5-2-链条，5-3-盛蛹盒，6-1-摄像头，6-2-光源，7-1橙色滤光片，7-2-绿色滤光片，8-分选机构，9-1-雌蛹回收箱，9-2-雄蛹回收箱，10-蚕蛹。
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所示，示意了全自动雌雄蚕蛹分选装置的结构，本发明雌雄蚕蛹自动分选方法基于全自动雌雄蚕蛹分选装置，所述雌雄蚕蛹中的雌性蚕蛹经基因编辑技术处理后带有荧光蛋白基因，所述全自动雌雄蚕蛹分选装置包括：
上料机构：使待分选蚕蛹10逐个落在传送机构的相应工位上；
传送机构：设置多个工位，供上料机构落料时承接所述待分选蚕蛹，并对所述待分选蚕蛹进行传输；
检测模块：位于暗室内，所述暗室在所述传送机构的传输路径上，在所述传送机构将落入工位的待分选蚕蛹逐一传输至暗室内时，位于暗室内的检测模块对待分选蚕蛹进行雌雄的检测识别，以确认待分选蚕蛹的性别；
落料机构2-2：在所述传送机构上通过检测模块完成蚕蛹性别检测后，所述传送机构上的待分选蚕蛹逐个落于所述落料机构；
分选机构8：根据所述检测模块对所述待分选蚕蛹的性别检测识别结果，对蚕蛹进行分选，使得从落料机构落下的雌蛹进入雌蛹回收箱9-1，雄蛹进入雄蛹回收箱9-2。
所述的上料机构包括料斗1和上料输送带2-1，将待分选蚕蛹10放入料斗1，蚕蛹10从料斗1的下方开口处落在上料输送带2-1，所述上料输送带2-1动作，将蚕蛹带入承接于上料输送带2-1输送末端的落料槽3，通过调节上料输送带2-1的速度控制落料速度。
所述落料槽3内设有起缓冲作用的调节毛刷4。
所述传送机构包括链条5-2和盛蛹盒5-3，所述链条5-2倾斜设置，其下端靠近所述落料槽3，在链条5-2上均匀设置盛蛹盒5-3，作为工位，从落料槽3中下落的所述待分选蚕蛹逐一落在所述盛蛹盒5-3上。倾斜设置可以防止多个蚕蛹进入一个盛蛹盒5-3，会因为倾斜而往下落，从而进入下一个盛蛹盒5-3。
所述的检测模块包括摄像头6-1、光源6-2、橙色滤光片7-1和绿色滤光片7-2，所述光源6-2透过所述绿色滤光片7-2将绿光照射于待分选蚕蛹，此时带荧光蛋白的雌性蚕蛹呈现橙色，摄像头6-1通过橙色滤光片7-1识别到雌性蚕蛹，呈现橙色的蚕蛹为雌性，未呈现橙色的蚕蛹为雄性，将识别结果发送给分选机构，由分选机构进行分选回收。
所述的摄像头为具有荧光检测功能的CCD摄像头，所述CCD摄像头通过机器视觉对蚕蛹进行识别，呈现橙色的蚕蛹为雌性，未呈现橙色的蚕蛹为雄性，将识别结果发送给分选机构，由分选机构进行分选回收。
雌性蚕蛹在整个生命周期都能够表达橙色荧光。光源发出的光经过绿光荧光滤光片后，产生554nm，带宽30nm的绿色光，绿色光经过分光镜，照射到蚕蛹上，蚕蛹在绿色光的照射下，若为雌性蚕蛹，则会激发出586nm的橙色荧光。橙色荧光滤光片为中心波长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。荧光检测摄像头通过识别586mn的橙色光波，确定蚕蛹为雌性蚕蛹，否则为雄性蚕蛹。因此，通过机器视觉识别技术与照明滤光等装置的结合，可以实现对雌雄蚕蛹的高速识别。
用CCD摄像头采集传送机构上蚕蛹的图像，再通过算法编程对图像进行处理，判断该蚕蛹雌雄，再用MYSQL建立数据表，实现对蚕蛹的定位，最后利用单片机控制分选机构对雌雄蚕蛹进行分选。
本发明具体的工作过程如下：将待分选的蚕蛹放入料斗1，上料输送带2-1动作，将蚕蛹带入落料槽3，上料输送带2-1可以控制落料速度。落料槽3内设置有调节毛刷4，毛刷4的作用有两个，一是可以控制落料速度，二是可以防止蚕蛹下落时受伤。蚕蛹本身很软，容易受到机械、物理性损伤，柔软的毛刷可以起到缓冲左右，防止蚕蛹受伤。链条5-2上设置有盛蛹盒5-3，当盛蛹盒带着蚕蛹到达检测区时，摄像头拍照，分辨出雌雄，随后落在落料机构2-2上，当检测装置判别为雌蛹时，分选机构8向左运动，雌蛹落入雌蛹回收箱9-1；当检测装置判别为雄性蚕蛹时，分选机构8向右运动，雄蛹落入雄蛹回收箱9-2。设置落料机构2-2的目的在于，为了分选做准备，给分选机构反应的时间，同时起到承接的作用，可以让已经识别出的蚕蛹以更好的姿态进行分选。
盛蛹盒通过螺钉方便固定在链条上，盛蛹盒根据蚕蛹的大小通过3D打印而成，针对不同的蚕蛹品种，盛蛹盒大小不同，盛蛹盒内部光滑，防止损伤蚕蛹。盛蛹盒只能盛放一只蚕蛹。
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 (8)
1.一种雌雄蚕蛹自动分选方法，基于全自动雌雄蚕蛹分选装置，所述雌雄蚕蛹中的雌性蚕蛹经基因编辑技术处理后带有荧光蛋白基因，所述全自动雌雄蚕蛹分选装置包括：
上料机构：使待分选蚕蛹逐个落在传送机构的相应工位上；
传送机构：设置多个工位，供上料机构落料时承接所述待分选蚕蛹，并对所述待分选蚕蛹进行传输；
检测模块：位于暗室内，所述暗室在所述传送机构的传输路径上，在所述传送机构将落入工位的待分选蚕蛹逐一传输至暗室内时，位于暗室内的检测模块对待分选蚕蛹进行雌雄的检测识别，以确认待分选蚕蛹的性别；
落料机构：在所述传送机构上通过检测模块完成蚕蛹性别检测后，所述传送机构上的待分选蚕蛹逐个落于所述落料机构；
分选机构：根据所述检测模块对所述待分选蚕蛹的性别检测识别结果，对蚕蛹进行分选，使得从落料机构落下的雌蛹进入雌蛹回收箱，雄蛹进入雄蛹回收箱。
2.根据权利要求1所述的雌雄蚕蛹自动分选方法，其特征在于：所述的上料机构包括料斗(1)和上料输送带(2-1)，将待分选蚕蛹(10)放入料斗(1)，蚕蛹(10)从料斗(1)的下方开口处落在上料输送带(2-1)，所述上料输送带(2-1)动作，将蚕蛹带入承接于上料输送带(2-1)输送末端的落料槽(3)，通过调节上料输送带(2-1)的速度控制落料速度。
3.根据权利要求2所述的雌雄蚕蛹自动分选方法，其特征在于：所述落料槽(3)内设有起缓冲作用的调节毛刷(4)。
4.根据权利要求1所述的雌雄蚕蛹自动分选方法，其特征在于：所述传送机构包括链条(5-2)和盛蛹盒(5-3)，所述链条(5-2)倾斜设置，其下端靠近所述落料槽(3)，在链条(5-2)上均匀设置盛蛹盒(5-3)，作为工位，从落料槽(3)中下落的所述待分选蚕蛹逐一落在所述盛蛹盒(5-3)上。
5.根据权利要求3所述的雌雄蚕蛹自动分选方法，其特征在于：所述的检测模块包括摄像头(6-1)、光源(6-2)、橙色滤光片(7-1)和绿色滤光片(7-2)，所述光源(6-2)透过所述绿色滤光片(7-2)将绿光照射于待分选蚕蛹，此时带荧光蛋白的雌性蚕蛹呈现橙色，摄像头(6-1)通过橙色滤光片(7-1)识别到雌性蚕蛹，呈现橙色的蚕蛹为雌性，未呈现橙色的蚕蛹为雄性，将识别结果发送给分选机构，由分选机构进行分选回收。
6.根据权利要求1所述的雌雄蚕蛹自动分选方法，其特征在于：所述分选机构(8)上设有分别与雌蛹回收箱、雄蛹回收箱相对应的两个斜坡，当检测结果表征为雌蛹时，则分选机构往雄蛹回收箱移动，使得从落料机构(2-2)落下的雌蛹落在雌蛹回收箱侧的斜坡上，并沿着斜坡落入雌蛹回收箱，当检测结果表征为雄蛹时，则分选机构往雌蛹回收箱移动，使得从落料机构(2-2)落下的雄蛹落在雄蛹回收箱侧的斜坡上，并沿着斜坡落入雄蛹回收箱。
7.根据权利要求5所述的雌雄蚕蛹自动分选方法，其特征在于：所述摄像头(6-1)上设有光源，在荧光检测时，蚕蛹被波长为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。
8.根据权利要求7所述的雌雄蚕蛹自动分选方法，其特征在于：用CCD摄像头采集传送带上蚕蛹的图像，再通过算法编程对图像进行处理，判断该蚕蛹雌雄，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蛹进行分选。
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