CN110376197B - 一种籽粒抽样与成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种籽粒抽样与成像装置。籽粒仓置于抽样本体底部，籽粒下料接口固定抽样本体顶端，抽样本体上装设观察窗，摄像头安装在观察窗附近处；籽粒下落到籽粒下料接口再落入抽样本体中，经抽样本体内部通道筛分，随机一部分进入观察窗被摄像头拍摄，最后所有籽粒从抽样本体底部的出料口进入籽粒仓；抽样本体的上部中间开设有多级限流口，多级限流口作为抽样本体的入口；所述的抽样本体内部开设有多个向下倾斜布置的分离通道和一个竖直布置的出口总通道，多个分离通道分别为第一分离通道、第二分离通道、检测通道和回收通道。本发明装置对于提高籽粒连续抽检速度，进行快速而高效的籽粒抽样与成像提供了工程设备及技术支持。

Description

一种籽粒抽样与成像装置
技术领域
本发明涉及抽样与成像方法及装置，尤其是涉及一种籽粒抽样与成像装置。
背景技术
籽粒抽样与成像方法检测，是实现籽粒快速高效无损检测的重要技术。籽粒品质检测数据及籽粒抽样数据是进行作物收获质量测评、作物育种以及籽粒品质评估的重要参数支撑。
田曦等(2018)公开了一种农业种子品质检测装置，包括初级质检箱、质检液、过滤栅、漂浮种子回收通道、传送带等，利用核磁共振技术进行检分(田曦.一种农业种子品质检测装置[P].中国专利：201820050656.8，2018-01-12)。林萍等(2019)公开了一种大豆外观品质检测装置，包括金属黑盒、处理器及含有第一变速移动成像组件等的金属黑盒，利用变速移动成像组件并且根据反光率改变成像组件移动速度进行检测(林萍.大豆外观品质检测装置以及检测方法[P].中国专利：201910255880.X，2019-04-01)。近年来机器视觉成像技术运用在籽粒检测当中，张晓波设计了一种包括采集箱、相机、光源等的玉米籽粒霉变抽样检测系统(张晓波.基于图像技术的玉米籽粒霉变抽样检测系统设计：[硕士位论文][D].湖北工业大学.2018)；沈晓芳等(2018)公开了一种基于图像识别对碎米率的快速检测方法，利用阈值分割的方法进行碎米率的检测(沈晓芳.一种基于图像识别对碎米率的快速检测方法[P].中国专利：201811284303.5，2018-10-31)。传统籽粒抽样检测，主要以人工抽样为主，但其存在劳动力强度大，检测过程主观性强的缺点，因此以上诸多学者采用机械与控制相结合的籽粒检测方法和装置进行籽粒检测。但在籽粒抽样与成像的收获生产中这些方法并不适合。机械与控制相结合的籽粒检测装置一般体积较大，且需要额外的外部动力源进行驱动，在检测过程中也易造成籽粒的破碎；现有的采用视觉成像方法则侧重于算法的研究，仍未摆脱外部动力源的机械结构，且成像过程中因镜头未封闭而造成其易受籽粒中杂质的污染的缺陷，造成误判情形的发生。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种籽粒抽样与成像装置。该装置将籽粒成像与籽粒抽检相结合，相机镜头密封于观察通道内部，通过全过程的连续随机抽样检测来达到实际生产过程中籽粒的快速高效分离、计数等籽粒品质数据信息的实时统计分析，并且可以避免籽粒对于镜头的污染。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括籽粒仓、观察窗、摄像头、籽粒下料接口、抽样本体；籽粒仓置于抽样本体的底部，籽粒下料接口固定于抽样本体顶端，抽样本体上装设观察窗，摄像头安装在观察窗附近处；籽粒下落到籽粒下料接口，进而落入抽样本体中，经抽样本体内部通道筛分，随机一部分进入观察窗被摄像头拍摄，最后所有籽粒从抽样本体底部的出料口进入籽粒仓。
所述的抽样本体的上部中间开设有多级限流口，多级限流口作为抽样本体的入口；所述的抽样本体内部开设有多个向下倾斜布置的分离通道和一个竖直布置的出口总通道，多个分离通道分别为第一分离通道、第二分离通道、检测通道和回收通道；第一分离通道上端和多级限流口下端出口连通，第一分离通道的中部底面开有第一分离孔，第一分离通道下端和出口总通道上端连通，第一分离孔和第二分离通道上端连通，第二分离通道下端和回收通道上端转折连通，第二分离通道的中部底面开有第二分离孔，第二分离孔和检测通道上端连通，检测通道和回收通道下端均连通到出口总通道的下部，出口总通道下端贯穿出抽样本体作为抽样本体的出料口；检测通道处的抽样本体外壁装有透明窗口形成观察窗，第一分离通道中部的顶面和位于第一分离孔下侧的第一分离通道中部底面均开设通槽，两个通槽之间安装有观察通道，摄像头穿过通槽安装到观察通道，摄像头朝向观察窗的检测通道进行拍摄。
所述的多级限流口主要由籽粒输入接口和布置在籽粒输入接口之内的包括从上到下依次设置的第一级限流口、第二级限流口和第三级限流口，籽粒输入接口为开设在所述的抽样本体顶面的通孔结构，第一级限流口、第二级限流口和第三级限流口均为喇叭口形状，具体是通过喇叭形筒体结构上部大端外壁固定于籽粒输入接口内壁，喇叭形筒体结构下部小端向中心收拢，第一级限流口、第二级限流口和第三级限流口的喇叭形筒体结构下部小端内径尺寸逐渐变小。
所述的籽粒下料接口呈漏斗状。
所述检测通道中的观察窗为透明管道结构。
所述的抽样本体的上部一侧设置安装有摄像头固定架，摄像头固定架侧面开有用于摄像头电线穿过的摄像头线槽方孔。
所述的抽样本体底部一侧设置镂空结构形成固定架，固定架上开有固定连接孔，固定连接孔中安装螺栓，螺栓穿过连接到籽粒仓的顶部，实现抽样本体底部与籽粒仓的连接固定。
所述的籽粒仓一侧设置有开口，所述的抽样本体底部的出口位于籽粒仓的开口中。
本发明实现的抽检方式为连续随机抽检，可实现连续抽检取样，并依据图像处理准确获取所取抽检过程中任一较长时间间隔内的籽粒数据。
本发明具有的有益效果是：
本发明针对籽粒品质检测系统，根据籽粒的实体外部特征，如稻米粒径等，基于成像技术进行计数统计及品质检测，设计出装置。该装置对于籽粒分离及计数适应性良好，籽粒进入分级限流口后，经过分级限流口的限流及导流，在抽样本体内部形成三条分离路径，整体抽样过程具有连续随机取样特性，同时利用成像技术在检测通道C进行抽检成像可以达到实际生产过程中籽粒的快速高效分离、计数等数据信息的实时统计分析，并且可以避免籽粒对于镜头的污染。
实验结果表明，本发明装置具有较高的可靠性，对于提高籽粒连续抽检速度，这对于进行快速而高效的籽粒抽检分离及计数提供了工程设备及技术支持。
附图说明
图1是本发明的装置结构图。
图2是抽样本体简装结构图。
图3是多级限流口剖视图。
图4是抽样本体的平面剖视图。
图5是抽样本体的立体剖视图。
图中：1、籽粒仓，2、观察窗，3、摄像头，4、籽粒下料接口，5、抽样本体；5.1、出料口，5.2摄像头安装孔，5.3、摄像头线槽方口，5.4、摄像头固定架，5.5、多级限流口，5.6、观察通道，5.7、检测通道，5.8、固定架，5.5.1、第一级限流口，5.5.2、籽粒输入接口，5.5.3、第二级限流口；5.5.4、第三级限流口，A、第一分离通道，B、第二分离通道，C、检测通道，D、回收通道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，具体实施包括籽粒仓1、观察窗2、摄像头3、籽粒输入接口4、抽样本体5；籽粒仓1置于抽样本体5的底部，籽粒下料接口4固定于抽样本体5顶端，抽样本体5上装设观察窗2，摄像头3安装在观察窗2附近处；籽粒下落到籽粒下料接口4，进而落入抽样本体5中，经抽样本体5内部通道筛分，随机一部分进入观察窗2被摄像头3拍摄，最后所有籽粒从抽样本体5底部的出料口5.1进入籽粒仓1。
如图2、图4和图5所示，抽样本体5的上部中间开设有多级限流口5.5，多级限流口5.5作为抽样本体5的入口；抽样本体5内部开设有多个向下倾斜布置的分离通道和一个竖直布置的出口总通道，多个离通道分别为第一分离通道A、第二分离通道B、检测通道C和回收通道D，多个分离通道均为直线型的通道，多个分离通道交叉分布形成树状；第一分离通道A上端和多级限流口5.5下端出口连通，第一分离通道A的中部底面开有第一分离孔5.10，第一分离通道A下端和出口总通道上端连通，第一分离孔5.10和第二分离通道B上端连通，第二分离通道B下端和回收通道D上端转折连通，第二分离通道B的中部底面开有第二分离孔5.11，第二分离孔5.11和检测通道C上端连通，检测通道C和回收通道D平行布置，检测通道C和回收通道D下端均连通到出口总通道的下部连通，出口总通道下端贯穿出抽样本体5作为抽样本体5的出料口5.1。
第一分离孔5.10和第二分离孔5.11的两侧均和各自的分离通道的侧边缘之间存在间隙，即第一分离孔5.10和第二分离孔5.11的宽度尺寸均小于各自的分离通道的宽度，分离孔两侧有籽粒流通隔板，使得流经分离通道的籽粒能从分离孔经过。
检测通道C处的抽样本体5外壁装有透明观察窗2，观察窗2便于采集检测抽样并成像；检测通道C中的观察窗2布置成透明管道结构。
第一分离通道A中部的顶面和位于第一分离孔5.10下侧的第一分离通道A中部底面均开设通槽，两个通槽之间安装有观察通道5.6，摄像头3穿过通槽安装到观察通道5.6，摄像头3朝向观察窗2的检测通道C进行拍摄。并且，观察通道5.6的两侧和第一分离通道A的侧边缘之间存在间隙，即观察通道5.6的宽度尺寸小于第一分离通道A的宽度，使得流经第一分离通道A的籽粒能从观察通道5.6的两侧间隙经过。
籽粒第一分离通道A与水平面形成50°倾斜角，第二分离通道B与水平面夹角为27°；抽样本体5安装观察窗2到位后，观察窗2中轴线与摄像头3安装完毕后镜头直线距离为40mm。
观察窗2外径与第二分离通道B的接口内径相匹配，摄像头3外径与观察通道5.6内径相匹配，摄像头采用密封式安装，避免籽粒对于成像镜头的污染，抽样本体5整体高度满足工作机要求。
具体实施的籽粒下料接口4呈漏斗状。多级限流口5.5用于籽粒喂入下料限流，出料口5.1用于供抽样分离完毕籽粒输出。
如图2所示，抽样本体5的上部一侧设置安装有摄像头固定架5.4，摄像头固定架5.4侧面开有用于摄像头3电线穿过的摄像头线槽方孔5.3，使摄像头3的前端镜头外径与观察通道5.6内径相互配合，达到摄像头3可以从观察通道5.6无障碍透过观察窗2观察到下方小视界为止，抽样本体5底部一侧设置镂空结构形成固定架5.8，固定架5.8上开有固定连接孔5.9，固定连接孔5.9中安装螺栓，螺栓穿过连接到籽粒仓1的顶部，实现抽样本体5底部与籽粒仓1的连接固定。
籽粒仓1一侧设置有开口，抽样本体5底部的出口位于籽粒仓1的开口中，抽样本体5落出来的籽粒从籽粒仓1的开口落入汇集到籽粒仓1中。
如图3所示，多级限流口5.5主要由籽粒输入接口5.5.2和布置在籽粒输入接口5.5.2之内的包括从上到下依次设置的第一级限流口5.5.1、第二级限流口5.5.3和第三级限流口5.5.4，籽粒输入接口5.5.2为开设在抽样本体5顶面的通孔结构，第一级限流口5.5.1、第二级限流口5.5.3和第三级限流口5.5.4均为喇叭口形状，具体是通过喇叭形筒体结构上部大端外壁固定于籽粒输入接口5.5.2内壁，喇叭形筒体结构下部小端向中心收拢，第一级限流口5.5.1、第二级限流口5.5.3和第三级限流口5.5.4的喇叭形筒体结构下部小端内径尺寸逐渐变小。上述的多级限流口5.5能够对籽粒的输入进行控流，控制籽粒的下料速度。
如图4和图5所示，籽粒由多级限流口5.5进行限流喂入；
全部籽粒进入籽粒下料接口4，从多级限流口5.5控流后，进入第一分离通道A，经第一分离通道A导流到第一分离孔5.10处使籽粒运动方向发生改变，经第一分离孔5.10进行分料分成两道分离籽粒流，随机的一道籽料落入第一分离孔5.10进而进入第二分离通道B，随机的另一道籽料依次流经第一分离孔5.10两侧和第一分离通道A内壁之间的间隙以及观察通道5.6两侧和第一分离通道A内壁之间的间隙进入出口总通道，最后从出口总通道流出。
进入第二分离通道B的籽粒，经第二分离通道B导流到第二分离孔5.11处使籽粒运动方向发生改变，经第二分离孔5.11进行分料分成两道分离籽粒流，随机的一道籽料落入第二分离孔5.11进而进入检测通道C，随机的另一道籽料流经第二分离孔5.11两侧和第二分离通道B内壁之间的间隙进入回收通道D，进而从回收通道D流经到出口总通道，最后从出口总通道流出。
进入检测通道C的籽粒作为进入籽粒下料接口4的全部籽粒的抽样样本，经观察窗2观察，在观察窗2上方的摄像头采集经过观察窗的籽粒图像，从而达到抽检籽粒成像的目的。
出口总通道的籽粒均从出料口5.1进入籽粒仓1中。
由此实施过程可见，本发明的装置整体抽样具有连续随机取样特性，能够更加快速与高效，获得的取样数据与普通间断随机取样相比更具有代表性。

Claims (7)

1.一种籽粒抽样与成像装置，其特征在于：包括籽粒仓(1)、观察窗(2)、摄像头(3)、籽粒下料接口(4)、抽样本体(5)；籽粒仓(1)置于抽样本体(5)的底部，籽粒下料接口(4)固定于抽样本体(5)顶端，抽样本体(5)上装设观察窗(2)，摄像头(3)安装在观察窗(2)附近处；籽粒下落到籽粒下料接口(4)，进而落入抽样本体(5)中，经抽样本体(5)内部通道筛分，随机一部分进入观察窗(2)被摄像头(3)拍摄，最后所有籽粒从抽样本体(5)底部的出料口(5.1)进入籽粒仓(1)；
所述的抽样本体(5)的上部中间开设有多级限流口(5.5)，多级限流口(5.5)作为抽样本体(5)的入口；所述的抽样本体(5)内部开设有多个向下倾斜布置的分离通道和一个竖直布置的出口总通道，多个分离通道分别为第一分离通道(A)、第二分离通道(B)、检测通道(C)和回收通道(D)；第一分离通道(A)上端和多级限流口(5.5)下端出口连通，第一分离通道(A)的中部底面开有第一分离孔(5.10)，第一分离通道(A)下端和出口总通道上端连通，第一分离孔(5.10)和第二分离通道(B)上端连通，第二分离通道(B)下端和回收通道(D)上端转折连通，第二分离通道(B)的中部底面开有第二分离孔(5.11)，第二分离孔(5.11)和检测通道(C)上端连通，检测通道(C)和回收通道(D)下端均连通到出口总通道的下部，出口总通道下端贯穿出抽样本体(5)作为抽样本体(5)的出料口(5.1)；检测通道(C)处的抽样本体(5)外壁装有透明窗口形成观察窗(2)，第一分离通道(A)中部的顶面和位于第一分离孔(5.10)下侧的第一分离通道(A)中部底面均开设通槽，两个通槽之间安装有观察通道(5.6)，摄像头(3)穿过通槽安装到观察通道(5.6)，摄像头(3)朝向观察窗(2)的检测通道(C)进行拍摄。
2.根据权利要求1所述的一种籽粒抽样与成像装置，其特征在于：所述的多级限流口(5.5)主要由籽粒输入接口(5.5.2)和布置在籽粒输入接口(5.5.2)之内的包括从上到下依次设置的第一级限流口(5.5.1)、第二级限流口(5.5.3)和第三级限流口(5.5.4)，籽粒输入接口(5.5.2)为开设在所述的抽样本体(5)顶面的通孔结构，第一级限流口(5.5.1)、第二级限流口(5.5.3)和第三级限流口(5.5.4)均为喇叭口形状，具体是通过喇叭形筒体结构上部大端外壁固定于籽粒输入接口(5.5.2)内壁，喇叭形筒体结构下部小端向中心收拢，第一级限流口(5.5.1)、第二级限流口(5.5.3)和第三级限流口(5.5.4)的喇叭形筒体结构下部小端内径尺寸逐渐变小。
3.根据权利要求1所述的一种籽粒抽样与成像装置，其特征在于：所述的籽粒下料接口(4)呈漏斗状。
4.根据权利要求1所述的一种籽粒抽样与成像装置，其特征在于：所述检测通道(C)中的观察窗(2)为透明管道结构。
5.根据权利要求1所述的一种籽粒抽样与成像装置，其特征在于：所述的抽样本体(5)的上部一侧设置安装有摄像头固定架(5.4)，摄像头固定架(5.4)侧面开有用于摄像头(3)电线穿过的摄像头线槽方孔(5.3)。
6.根据权利要求1所述的一种籽粒抽样与成像装置，其特征在于：所述的抽样本体(5)底部一侧设置镂空结构形成固定架(5.8)，固定架(5.8)上开有固定连接孔(5.9)，固定连接孔(5.9)中安装螺栓，螺栓穿过连接到籽粒仓(1)的顶部，实现抽样本体(5)底部与籽粒仓(1)的连接固定。
7.根据权利要求1所述的一种籽粒抽样与成像装置，其特征在于：所述的籽粒仓(1)一侧设置有开口，所述的抽样本体(5)底部的出口位于籽粒仓(1)的开口中。
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