CN110227658A - 一种茧中蚕蛹自动分拣装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种茧中蚕蛹自动分拣装置，包括：机架、振动排列装置、种茧夹持装置、种茧传送装置、气力分拣装置、光谱检测装置和控制器；振动排列装置、种茧夹持装置、种茧传送装置、气力分拣装置、光谱检测装置和控制器均安装在机架上；其中，振动排列装置将种茧依次纵向排列后通过种茧夹持装置逐个转移到种茧传送装置；种茧传送装置中的种茧先后经过光谱检测装置和气力分拣装置，由光谱检测装置判断种茧雌雄，并将种茧雌雄信息传输给控制器；控制器根据种茧雌雄信息控制气力分拣装置进行分拣。本发明提供了一种茧中蚕蛹自动分拣装置，无需削茧，对种蚕进行无损检测和自动分选，可以显著降低对人工作业的依赖和人工劳动成本，提高蚕种生产的生产效率和自动化水平。

Description

一种茧中蚕蛹自动分拣装置

技术领域

本发明涉及机械技术领域，更具体的说是涉及一种茧中蚕蛹自动分拣装置。

背景技术

我国是世界最大的蚕丝生产国和出口国，对原料茧以及蚕种的需求量巨大。在桑蚕生产中通常利用杂交优势将不同地理区域的品种杂交制成1代杂交种用于生产原料茧。为了确保种茧雌雄准确分离、杂交彻底，蚕种生产中普遍采用“削茧鉴蛹”方法，即在原种羽化前以人工方式切削种茧、取出蚕蛹，利用肉眼观察蚕蛹外部特征来辨别雌雄。随着农村劳动力的大量转移和人工成本的持续上涨，这种传统的削茧鉴蛹方法已经不再适用于蚕种生产：一方面蚕种生产的制种量大、季节性强的特点与低效率、易出错的人工作业之间的矛盾日益突出，对操作人员的体力、操作熟练程度和经验都提出了较高的要求；另一方面，削茧的时机也是由操作人员根据经验和惯例确定，过早削茧则种茧容易受到损伤、感染病原，削茧太迟则蚕蛹发蛾后无法分辨雌雄。现有的种茧雌雄分拣技术和设备通常是基于雌性和雄性蚕蛹在质量、外形大小、外观图像、近红外光谱和荧光特性方面的差异，仍然需要削茧作业，属于有损方法。裸露的种茧也容易受到外部的机械损伤和病原感染。那么实现种茧雌雄的快速、无损检测和自动化分拣，对提高蚕种生产的作业效率，降低对人工作业的依赖程度和人工劳动成本，保证蚕种质量和制种量均具有重要意义。

发明专利“基于光谱技术的蚕蛹雌雄快速无损检测方法”(申请公布号：CN107238587A)公开了一种基于光谱技术的蚕蛹雌雄快速无损检测方法，融合拉曼、荧光和近红外光谱多源信息，对茧壳内蚕蛹雌雄进行快速、无损检测。但是该发明专利仅涉及到基于光谱技术对蚕蛹雌雄的检测方法，需要进一步地将该检测方法应用于实际的蚕种生产，实现连续化、自动化的种茧雌雄无损分拣作业。

因此，如何提供一种对种茧雌雄进行快速、无损分拣的自动化装置，提高蚕种生产的作业效率和自动化水平，降低对人工的依赖程度和人工劳动成本是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种茧中蚕蛹自动分拣装置，无需削茧，对种蚕进行无损检测和自动分选，可以显著降低对人工作业的依赖和人工劳动成本，提高蚕种生产的生产效率和自动化水平。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种茧中蚕蛹自动分拣装置，包括：机架、振动排列装置、种茧夹持装置、种茧传送装置、气力分拣装置、光谱检测装置和控制器；所述振动排列装置、所述种茧夹持装置、所述种茧传送装置、所述气力分拣装置、所述光谱检测装置和所述控制器均安装在所述机架上；

其中，所述振动排列装置将种茧输送到所述种茧夹持装置位置处，所述种茧夹持装置将种茧移动到所述种茧传送装置；所述种茧传送装置中的种茧经过所述光谱检测装置判断种茧雌雄，并将种茧雌雄信息传输给所述控制器；所述控制器根据所述种茧雌雄信息控制所述气力分拣装置进行分拣。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述振动排列装置包括：电磁振动器、种茧料斗和V型通道；所述电磁振动器的底部安装在所述机架上，顶部与所述种茧料斗固定连接；所述V型通道向下倾斜至所述种茧夹持装置位置处，同时所述种茧料斗与所述V型通道连通。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述振动排列装置通过振动排列固定板安装在所述机架上；其中所述电磁振动器与所述振动排列固定板之间设置有隔振垫。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述种茧料斗上设置有可调仓门；所述可调仓门通过螺栓进行固定。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述V型通道还包括：节流板、出茧口和光电对射开关；所述节流板安装在所述V型通道的内壁上；所述出茧口设置在所述V型通道的末端；所述出茧口底部设有缝隙，并且所述出茧口侧壁设置有弹性挡板；所述出茧口的上下分别设置所述光电对射开关的接收器和发射器。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述弹性挡板一端与V型通道的侧壁相连，另一端悬空，且所述弹性挡板为薄片状柔性材料。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述节流板的凹槽和V型通道构成节流口，所述节流口的尺寸略大于种茧横截面尺寸。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述种茧夹持装置包括：滑台气缸、舵机安装板、舵机、上夹持手指、下夹持手指和舵机控制器；所述滑台气缸安装在所述机架上；所述滑台气缸的滑台上安装所述舵机安装板；所述舵机安装板上安装所述舵机；所述舵机控制器控制所述舵机转动；所述舵机设置有两个，且分别驱动所述上夹持手指、所述下夹持手指转动。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述种茧夹持装置通过种茧夹持固定板安装在所述机架上。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述种茧传送装置包括：电动旋转台、转盘和种茧托架；所述电动旋转台安装在所述机架上；所述转盘设置在所述电动旋转台上；所述种茧托架安装在所述转盘上，且沿所述转盘圆周均匀布置。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述种茧托架开有凹槽，所述凹槽尺寸与种茧尺寸相适应，且凹槽底部设有间隙；对不同品种的种茧设置具有相应凹槽尺寸的种茧托架。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述电动旋转台驱动所述转盘每一次的转动角度与所述种茧托架数量N有关，即转动角度

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述气力分拣装置包括：中心立柱、气管安装座和出气管；所述中心立柱依次贯穿所述转盘、所述电动旋转台，并安装在所述机架上；所述中心立柱顶端安装有气管安装座，且所述气管安装座上安装至少两根所述出气管。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述光谱检测装置包括：光源、积分球和检测控制器；所述光源设置在所述种茧托架的上端所述积分球设置在所述种茧托架的下端；所述检测控制器将种茧雌雄信息反馈给所述控制器。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述控制器包括至少两个通信端口；所述通信端口分别与所述检测控制器和所述舵机控制器进行信息交互。

优选的，在上述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置中，所述上夹持手指末端设置弹性垫片；所述下夹持手指末端设置刚性垫片。

基于本发明公开的一种茧中蚕蛹自动分拣装置具体的分拣过程如下：

(1)控制器向振动排列装置发送信号，启动电磁振动器，种茧在振动作用下从种茧料斗中沿V型通道移动，同时在V型通道和节流口的矫正作用下，按种茧的长轴方向依次纵向排列，最终达到出茧口，受到弹性挡板的阻挡后停止移动，同时触发光电对射开关，关闭电磁振动器。

(2)种茧夹持装置的两个舵机驱动上夹持手指、下夹持手指闭合，手指末端的弹性垫片和刚性垫片将出茧口处的种茧夹持住，然后上夹持手指、下夹持手指同步抬升使种茧脱离出茧口。

(3)滑台气缸在压缩空气的推动下向前移动到达放茧位置(即种茧托架的上方)，上夹持手指、下夹持手指再同步下降将种茧放在种茧托架的凹槽中，下夹持手指和上夹持手指依次松开种茧，滑台气缸向后移动种茧夹持装置返回取茧位置(即出茧口处)。

(4)电动旋转台驱动转盘转动一次，下一个种茧托架达到放茧位置处，重复上述步骤。

(5)当种茧经过光谱检测装置的检测位置时，采集种茧的透射光谱信息，判断种茧雌雄，并将种茧雌雄信息通过通信端口传送至控制器。

(6)当种茧依次经过气力分拣装置的出气管时，根据控制器存储的种茧雌雄信息，接通对应出气管的电磁阀，种茧托架中的种茧被高速气流吹出，落入相应的容器中，完成分拣。

(7)随着转盘的每次转动，种茧夹持装置、光谱检测装置和气力分拣装置以流水线作业方式同步工作，实现种茧的连续化、自动化分拣。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种对种茧雌雄进行快速、无损分拣的自动化装置，提高蚕种生产的作业效率和自动化水平，降低对人工的依赖程度和人工劳动成本。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

1.本发明提供的家蚕种茧雌雄分拣装置是基于光谱技术直接检测种茧雌雄而无需削茧，大幅节省了作业时间和人工劳动成本，并且蚕蛹可以在蚕茧中以自然方式羽化出蛾，降低了种茧受到机械损伤和病原感染的几率，有利于提高蚕种质量。

2.本发明的家蚕种茧雌雄分拣装置在控制器的自动控制下，振动排序装置和种茧夹持装置按照先后顺序串行作业，种茧夹持装置、种茧传送装置、光谱检测装置和气力分拣装置以流水线方式并行、连续作业，具有较高的工作效率。

3.本发明的振动排列装置中，V型通道贯通种茧料斗底部，将种茧料斗与V型通道结合起来，在振动作用下同时进行种茧的输送和纵向排列。

4.本发明的种茧夹持装置中，下夹持手指末端的刚性垫片用于种茧定位，而上夹持手指末端的弹性垫片则可以适应不同的种茧尺寸。另外，通过调节种茧料斗的可调仓门的开度，更换V型通道的节流板和种茧托架，可以将分拣装置用于不同品种的种茧。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的结构示意图；

图2附图为本发明的振动排列装置结构示意图；

图3附图为本发明的种茧夹持装置结构示意图；

图4附图为本发明的种茧传送装置结构示意图；

图5附图为本发明的气力分拣装置结构示意图；

图6附图为本发明的种茧托架结构示意图。

在图中：1机架、2振动排列装置、21电磁振动器、22种茧料斗、23V型通道、231节流板、232出茧口、233弹性挡板、234光电对射开关、24隔振垫、25可调仓门、3种茧夹持装置、31滑台气缸、311滑台、32舵机安装板、33舵机、34上夹持手指、341弹性垫片、35下夹持手指、351刚性垫片、4种茧传送装置、41电动旋转台、42转盘、43种茧托架、431间隙、5气力分拣装置、51中心立柱、52气管安装座、53出气管、6光谱检测装置。

具体实施方式

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、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，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实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种对种茧雌雄进行快速、无损分拣的自动化装置，提高蚕种生产的作业效率和自动化水平，降低对人工的依赖程度和人工劳动成本。

实施例1：

如图1所示，一种茧中蚕蛹自动分拣装置，包括：机架1、振动排列装置2、种茧夹持装置3、种茧传送装置4、气力分拣装置5、光谱检测装置6和控制器；振动排列装置2、种茧夹持装置3、种茧传送装置4、气力分拣装置5、光谱检测装置6和控制器均安装在机架1上；

其中，振动排列装置2将种茧通过种茧夹持装置3移动到种茧传送装置4；种茧传送装置4中的种茧先后经过光谱检测装置6和气力分拣装置5，由光谱检测装置判断种茧雌雄，并将种茧雌雄信息传输给控制器；控制器根据种茧雌雄信息控制气力分拣装置5进行分拣。

为了进一步优化上述技术方案，如图2所示，振动排列装置2包括：电磁振动器21、种茧料斗22和V型通道23；电磁振动器21的底部安装在机架1上，顶部与种茧料斗22固定连接；V型通道23向下倾斜至种茧夹持装置2位置处，同时种茧料斗22与V型通道23连通。

为了进一步优化上述技术方案，振动排列装置2通过振动排列固定板安装在机架1上；其中电磁振动器21与振动排列固定板之间设置有隔振垫24。

为了进一步优化上述技术方案，种茧料斗22上设置有可调仓门25；可调仓门25通过螺栓进行固定。

为了进一步优化上述技术方案，V型通道23还包括：节流板231、出茧口232和光电对射开关234；节流板231安装在V型通道23的内壁上；出茧口232设置在V型通道23的末端；出茧口232底部设有缝隙，并且出茧口232的侧面设置有弹性挡板233；出茧口232的上下分别设置光电对射开关234的接收器和发射器。

为了进一步优化上述技术方案，节流板231的凹槽和V型通道23构成节流口，节流口的尺寸略大于种茧横截面尺寸。

为了进一步优化上述技术方案，如图3所示，种茧夹持装置3包括：滑台气缸31、舵机安装板32、舵机33、上夹持手指34、下夹持手指35和舵机控制器；滑台气缸31安装在机架1上；滑台气缸31的滑台311上安装舵机安装板32；舵机安装板32上安装舵机33；舵机控制器控制舵机33转动；舵机33设置有两个，且分别驱动上夹持手指34、下夹持手指35转动。

为了进一步优化上述技术方案，所述种茧夹持装置3通过种茧夹持固定板安装在所述机架1上。

为了进一步优化上述技术方案，如图4所示，种茧传送装置4包括：电动旋转台41、转盘42和种茧托架43；电动旋转台41安装在机架1上；转盘42设置在电动旋转台41上；种茧托架43安装在转盘42上，且沿转盘42圆周均匀布置。

为了进一步优化上述技术方案，如图6所示，种茧托架43开有凹槽，凹槽尺寸与种茧尺寸相适应，且凹槽底部设有间隙431；根据种茧的品种不同设置不同尺寸的种茧托架43。例如分拣7〃湘种茧适用的种茧托架43的凹槽尺寸要小于芙〃9种茧适用的种茧托架43的凹槽尺寸。

为了进一步优化上述技术方案，电动旋转台41驱动转盘42每一次的转动角度与种茧托架43数量N有关，即转动角度

为了进一步优化上述技术方案，如图5所示，气力分拣装置5包括：中心立柱51、气管安装座52和出气管53；中心立柱51依次贯穿转盘42、电动旋转台41，并安装在机架1上；中心立柱51顶端安装有气管安装座52，且气管安装座52上安装至少两根出气管53。

为了进一步优化上述技术方案，光谱检测装置6包括：光源、积分球和检测控制器；光源设置在种茧托架43的上端，积分球设置在种茧托架43的下端；检测控制器将种茧雌雄信息反馈给控制器。

为了进一步优化上述技术方案，控制器包括至少两个通信端口；通信端口分别与检测控制器和舵机控制器进行信息交互。

为了进一步优化上述技术方案，上夹持手指34末端设置弹性垫片341；下夹持手指35末端设置刚性垫片351。

为了进一步优化上述技术方案，图1中前覆盖面板上的用于操作分拣装置的6个电气元件分别为：

第一行左起：

1)二位置自锁旋钮开关，用于控制在工作过程中是否使用振动排列装置和种茧夹持装置；

2)绿色按钮开关(自带指示灯)，按钮用于启动工作，指示灯用于表示分拣装置处于工作状态；

3)红色指示灯，表示分拣装置的电源状态；

第二行左起：

1)黄色按钮开关(自带指示灯)，按钮用于暂停工作，指示灯用于表示分拣装置处于暂停状态；

2)红色按钮开关(自带指示灯)，按钮用于停止工作，指示灯用于表示装置处于停机状态；

3)紧急停止按钮，用于在紧急状态时切断分拣装置电源，快速停机。

上述6个开关和指示灯分别与控制器连接，以执行停机、振动、暂停等指令，显示分拣装置的状态。

为了进一步优化上述技术方案，机架主体材料为欧标铝型材2020，使用专用的连接角件装配在一起，覆盖面板为亚克力板；光电对射开关234为NPN型激光对射开关；弹性垫片341材质为记忆棉；控制器为PLC控制器(台达DVP24ES200T型)，控制器通过485总线端口与检测控制器、舵机控制器通信；滑台气缸和出气管都需要使用高压气源驱动，控制器通过控制对应的气动电磁阀来实现滑台气缸的前后移动和出气管通断。

实施例2：

本发明公开的一种茧中蚕蛹自动分拣装置工作过程如下：

(1)控制器向振动排列装置发送信号，启动电磁振动器，种茧在振动作用下从种茧料斗中沿V型通道移动，同时在V型通道和节流口的矫正作用下，按种茧的长轴方向依次纵向排列，最终达到出茧口，受到弹性挡板的阻挡后停止移动，并且触发光电对射开关，关闭电磁振动器。

(2)种茧夹持装置的两个舵机驱动上夹持手指、下夹持手指闭合，手指末端的弹性垫片和刚性垫片将出茧口处的种茧夹持住，然后上夹持手指、下夹持手指同步抬升使种茧脱离出茧口。

(3)滑台气缸在压缩空气的推动下向前移动到达放茧位置，上夹持手指、下夹持手指再同步下降将种茧放在种茧托架的凹槽中，下夹持手指和上夹持手指依次松开种茧，滑台气缸向后移动返回取件位置。

(4)电动旋转台驱动转盘转动一次，下一个种茧托架达到放茧位置处，重复上述步骤。

(5)当种茧经过光谱检测装置的检测位置时，采集种茧的透射光谱信息，判断种茧的雌雄，并将种茧雌雄信息通过通信端口传送至控制器。

(6)当种茧依次经过气力分拣装置的出气管时，根据控制器存储的种茧雌雄信息，打开对应出气管的电磁阀，种茧托架中的种茧被高速气流吹出，落入相应的容器中，完成分拣。

(7)随着转盘的每次转动，种茧夹持装置、光谱检测装置和气力分拣装置以流水线作业方式同步工作，实现种茧的连续化、自动化分拣。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种茧中蚕蛹自动分拣装置，其特征在于，包括：机架，以及安装在所述机架上的振动排列装置、种茧夹持装置、种茧传送装置、气力分拣装置、光谱检测装置和控制器；

其中，所述振动排列装置将种茧输送到所述种茧夹持装置位置处，所述种茧夹持装置将种茧移动到所述种茧传送装置；所述种茧传送装置中的种茧经过所述光谱检测装置判断种茧雌雄，并将种茧雌雄信息传输给所述控制器；所述控制器根据所述种茧雌雄信息控制所述气力分拣装置进行分拣。

2.根据权利要求1所述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置，其特征在于，所述振动排列装置包括：电磁振动器、种茧料斗和V型通道；所述电磁振动器的底部安装在所述机架上，顶部与所述种茧料斗固定连接；所述V型通道向下倾斜至所述种茧夹持装置位置处，同时所述种茧料斗与所述V型通道连通。

3.根据权利要求2所述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置，其特征在于，所述种茧料斗上设置有可调仓门；所述可调仓门通过螺栓进行固定。

4.根据权利要求2所述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置，其特征在于，所述V型通道还包括：节流板、出茧口和光电对射开关；所述节流板安装在所述V型通道的内壁上；所述出茧口设置在所述V型通道的末端；所述出茧口底部设有缝隙，并且所述出茧口设置有弹性挡板；所述出茧口的上下分别设置所述光电对射开关的接收器和发射器。

5.根据权利要求1所述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置，其特征在于，所述种茧夹持装置包括：滑台气缸、舵机安装板、舵机、上夹持手指、下夹持手指和舵机控制器；所述滑台气缸安装在所述机架上；所述滑台气缸的滑台上安装所述舵机安装板；所述舵机安装板上安装所述舵机；所述舵机控制器控制所述舵机转动；所述舵机设置有两个，且分别驱动所述上夹持手指、所述下夹持手指转动。

6.根据权利要求1所述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置，其特征在于，所述种茧传送装置包括：电动旋转台、转盘和种茧托架；所述电动旋转台安装在所述机架上；所述转盘设置在所述电动旋转台上；所述种茧托架安装在所述转盘上，且沿所述转盘圆周均匀布置。

7.根据权利要求6所述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置，其特征在于，所述气力分拣装置包括：中心立柱、气管安装座和出气管；所述中心立柱依次贯穿所述转盘、所述电动旋转台，并安装在所述机架上；所述中心立柱顶端安装有气管安装座，且所述气管安装座上安装至少两根所述出气管。

8.根据权利要求5所述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置，其特征在于，所述光谱检测装置包括：光源、积分球和检测控制器；所述光源设置在所述种茧托架的上端，所述积分球设置在所述种茧托架的下端；所述检测控制器将种茧雌雄信息反馈给所述控制器。

9.根据权利要求8所述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置，其特征在于，所述控制器包括至少两个通信端口；所述通信端口分别与所述检测控制器和所述舵机控制器进行信息交互。

10.根据权利要求5所述的一种茧中蚕蛹自动分拣装置，其特征在于，所述上夹持手指末端设置弹性垫片；所述下夹持手指末端设置刚性垫片。