CN111250416A - 智能种子分级机 - Google Patents

Abstract

本发明智能种子分级机，属于农业机械和智能制造领域，该设备能应用于种子分级加工、果仁、塑料颗粒行业对产品按照形状进行分级。本发明智能种子分级机，采用图像识别技术，对通过识别通道的种子等颗粒物体进行拍照，识别出不同的形状，并能按照分级的要求，启动气动装置，对种子进行分级。本发明智能种子分级机，包括原料种子储存仓，喂料器，种子识别通道，种子摄像机，气动阀，不同级别种子储存仓，计算机系统和移动终端。本发明智能种子分级机，原料种子下落到喂料器上，喂料器均匀将种子输送至种子识别通道后，种子摄像机对种子进行拍照并传输至计算机系统，有计算机系统判断通过的种子的级别，并通过气动阀将种子进行自动分级处理。

Description

智能种子分级机

技术领域：

本发明是一种分级设备，尤其是粮食原料分级、谷物种子分级和果仁分级。

背景技术：

谷物种子生产收获后，受生长和成熟影响，谷物种子都会有大小不一的情况。大小不一的种子在田间播种后，会有出苗不整齐的现象。随着田间生长，弱小苗会更多受到健壮苗在光、热、水的影响，生长缓慢，最后影响田间产量。甚至弱小苗最后不能生长，影响田间整体产量。弱小苗发育进展慢，生长周期会加长，比正常苗晚，影响成熟整齐度，影响收获，从而最终影响谷物产量。《辽宁农业科学》，2016(6)： 80-81发表文章，对玉米种子质量分级对产量的影响进行研究，显示种子质量分级对玉米产量和产量构成要素存在显著影响。同一品种，大粒种子对产量及千粒重均有正向作用，显著大于中、小粒种和混合种。《河南科技大学学报》第24卷第一期2004年3月发表文章《玉米种子分级精选效果初探》，文章小结：结果表明，种子分级能进一步提高玉米种子的产量水平，同一品种的种子间，千粒重越大，作物的植株特性和产量表现越突出。

同时，大小粒种子的活力也不同。《中国种业2017年05期》文章：《种子大小分级对玉米种子活力、生长发育和产量的影响》显示，玉米种子不同大小分级对种子的活力有一定影响，大粒种子活力高于小粒种子。意味着，在播种后遇到低温，干旱，多雨等不利气象条件下，大粒种子发芽成苗的能力要优于小粒种子。

随着中国农业机械化程度越来越高，更多农民使用机械播种。这要求对种子进行分级，确保获得的种子大小均匀，方便机械准确播种，避免大小不一的种子在使用播种机播种时卡种子或漏播，形成空穴。

为了便利农户选购和使用种子，目前种子市场部分种子公司包装提供按粒包装的品种和产品。而种子公司包装种子都是采用通过千粒重(1000粒种子的重量)换算为目标粒数的重量按照称重方式包装。因为种子大多没有经过分级或分级不准确，包装粒数准确度不高，有2～3％的误差。受准确性影响及换算千粒重操作复杂性，更多种子公司依旧提供按照重量包装的产品。种子分级是提高按粒包装准确的一个途径。

目前市场只有很少比例的种子公司对种子进行分级。分级的方式通常采用平面筛片筛选机或采用筛孔滚筒筛选机方式进行种子分级。例如，公告号为CN207025794U的中国使用新型专利，公示了一种滚筒式玉米种子分级机。此种分级机对谷物种子分级存在着缺陷：机械复杂，需要多个机械共同运行才能实现种子的分级，操作复杂，故障率高，维护难度高；不同级别、不同品种分级都需要定制不同规格的筛片或筛筒；不同品种和产品之间的更换时，需要更换不同的筛片或筛筒，运行效率低下；因为此类分级机是依靠机械振动或转动将种子从筛孔中漏下进行分级的，加工过程中会对种子造成一定程度的损伤，降低种子发芽率和活力，并增加种子加工损耗；同时，此类筛面或滚筒式筛孔分级机还有一个致命缺陷是在喂入量大时，将不能有效进行种子分级，分级效果差，或者存在种子堵塞在筛孔上不能穿过筛孔的情况，影响生产效率和分级效果。

受上述缺陷影响，筛面式和滚筒式分级机在种子加工行业应用不普遍，种子质量没有很大程度的提高。

发明内容：

为了解决现有种子分级技术存在的机械复杂，故障高，维护难度高，效率低，损耗高，效果差，可靠性差的问题，本发明提供一种采用图像识别技术，识别种子级别，高效、准确实现分级。

本发明技术将会在种子加工行业提高产品的品质，降低损耗，方便农户采购优良种子有显著改善效益，并将彻底改变现有种子分级加工模式，能在种子行业大规模采用。

本发明所采用的技术方案是：使用摄像机拍摄通过识别通道的种子，通过拍摄的图像分析识别种子中的大、中、小、圆、扁粒种子，再通过气动装置将不同类型的种子输送到不同的通道，实现种子分级。该技术系统包括存料仓，喂料器，识别通道，摄像机，气动阀，不同级别种子储存仓，计算机系统。

谷物和种子从存料仓落下，通过喂料器均匀输送至识别通道，摄像机会将通过通道的种子进行摄像，并将种子图像信息传送至计算机。计算机对传输的图像信息进行分析比对，如果种子为中粒种子，将继续下落至中粒种子识别通道；如果识别到大粒种子，将给大粒种子气动阀一个信号，大粒种子气动阀收到信号，启动气动阀，将大粒种子吹到大粒种子储存仓；如果识别到小粒种子，将给小粒种子气动阀一个信号，小粒种子气动阀收到信号，启动气动阀，将小粒种子吹到小粒种子储存仓。本环节为第一级分级。

通过第一级分级，种子被分级为大、中、小粒种子。接下来类似于第一级种子分级，对大、中、小种子分别进行圆、扁分级。

大粒种子从大粒种子储存仓落下，通过喂料器均匀输送至大粒种子识别通道，摄像机会将通过通道的种子进行摄像，并将种子图像信息传送至计算机。计算机对传输的图像信息进行分析比对，如果种子为扁粒种子，将继续下落至大扁粒种子储存仓；如果识别到圆粒种子，将给大圆粒种子气动阀一个信号，大圆粒种子执行阀收到信号，启动气动阀，将大圆粒种子吹到大圆粒种子储存仓。

中粒种子从中粒种子识别通道落下，摄像机会将通过中粒种子识别通道的种子进行摄像，并将种子图像信息传送至计算机。计算机对传输的图像信息进行分析比对，如果种子为中扁粒种子，将继续下落至中扁粒种子储存仓；如果识别到中圆粒种子，将给粒中圆粒种子气动阀一个信号，中圆粒种子气动阀收到信号，启动气动阀，将中圆粒种子吹到中圆粒种子储存仓。

小粒种子从小粒种子储存仓落下，通过喂料器均匀输送至小粒种子识别通道，摄像机会对通过识别通道的种子进行摄像，并将种子图像信息传送至计算机。计算机对传输的图像信息进行分析比对，如果种子为扁粒种子，将继续下落至小扁粒种子储存仓；如果识别到圆粒种子，将给小圆粒种子气动阀一个信号，小圆粒种子气动阀收到信号，启动气动阀，将圆粒种子吹到小圆粒种子储存仓。

通过上述种子分级，将能实现对种子的6级分级。

本发明的有益效果是借助新一代信息化技术、人工智能技术应用于农产品行业，将复杂的种子级别识别简单化、智能化。相比较传统的种子分级设备，本发明将能使用完全不同的分级技术，提高种子分级的类型，分级的准确度，提高谷物和种子的品质；减少运营费用，降低加工损耗和能源损耗。

附图说明：

下面结合附图本发明进一步说明。

图1为本发明示意图。图1中1.原料种存仓，2.原料喂料器，3.一级识别通道，4.一级摄像机，5.大粒种子气动阀，6.小粒种子储存仓，7.小粒种子喂料器，8.小粒种子识别通道，9.小粒种子摄像机，10.小圆粒种子气动阀，11.小粒种子气动阀，12.大粒种子储存仓，13.大粒种子喂料器，14.大粒种子识别通道，15. 大圆粒种子摄像机，16.大圆粒种子气动阀，17.中粒种子识别通道，18.中粒种子摄像机，19.中圆粒种子气动阀，20.大圆粒种子储存仓，21，大扁粒种子储存仓，22.中圆粒种子储存仓，23.中扁粒种子储存仓，24，小圆粒种子储存仓，25.小扁种子储存仓，26.计算机系统，27.移动终端

具体实施方式：

【实施例1】

存料仓1为原料种子储存仓，原料种子下落至原料喂料器2，原料种子喂料器2将种子均匀输送至一级识别通道3，种子在均匀通过一级识别通道3时，一级摄像机4将持续拍摄种子图像并传输至计算机系统26，计算机系统26对种子图像进行分析和判断，如果识别通过的种子为中粒种子，将保持原来的流动方向流向中粒种子识别通道17。如果识别通过的种子为大粒种子，计算机系统26给大粒种子气动阀5一个信号，打开大粒种子气动阀5，将种子吹到大粒种子储存仓12。如果识别通过的种子为小粒种子，计算机系统26给小粒种子气动阀11一个信号，打开小粒种子气动阀11，将种子吹到小粒种子储存仓6。

大粒种子从大粒种子储存仓12下落至大粒种子喂料器13，大粒种子喂料器13将种子均匀输送至大粒识别通道14，种子在均匀通过大粒种子识别通道14时，大粒种子摄像机15将持续拍摄种子图像并传输至计算机系统26，计算机系统26对种子图像进行分析和判断，如果识别通过的种子为扁粒种子，将保持原来的流动方向流向大扁粒种子储存仓21。如果识别通过的种子为圆粒种子，计算机系统26给大圆粒种子气动阀16一个信号，打开大圆粒种子气动阀16，将种子吹到大圆粒种子储存仓20。

在中粒种子识别通道17上，中粒种子摄像机18对通过此通道的种子持续拍摄种子图像并传输至计算机系统26，计算机系统26对种子图像进行分析和判断，如果识别通过的种子为扁粒种子，将保持原来的流动方向流向中扁粒种子储存仓23。如果识别通过的种子为圆粒种子，计算机系统26给中圆粒种子气动阀19一个信号，打开中圆粒种子气动阀19，将种子吹到中圆粒种子储存仓22。

小粒种子从小粒种子储存仓6下落至小粒种子喂料器7，小粒种子喂料器7将种子均匀输送至小粒识别通道8，种子在均匀通过小粒种子识别通道8时，小粒种子摄像机9将持续拍摄种子图像并传输至计算机系统26，计算机系统26对种子图像进行分析和判断，如果识别通过的种子为扁粒种子，将保持原来的流动方向流向小扁粒种子储存仓25。如果识别通过的种子为圆粒种子，计算机系统26给小圆粒种子气动阀10一个信号，打开小圆粒种子气动阀10，将种子吹到小圆粒种子储存仓24。

物料通过一级识别通道3、大粒种子识别通道14、中粒种子识别通道17、小粒种子识别通道8时，应该保持一定的速度，确保单个谷物和种子颗粒之间有距离，确保一级摄像机4、大粒种子摄像机15、中粒种子摄像机18、小粒种子摄像机9采集的照片中的物料能明显识别，避免物料重叠、堆积对物料识别造成困难。当然，如果发生物料重叠时，计算机系统不做判断，从原来的通道通过，但是通过现场控制屏或移动终端27进行警报提醒。同时，如果系统检测到多次的物料重叠情况时，将自动调节对应的原料喂料器2 或大粒种子喂料器13或小粒种子喂料器7的喂料速度，确保喂料均匀无重叠。

本技术应用移动互联网技术，将本高效智能种子分级机设备运行状况及时传输至特定的移动终端27，授权用户可以从移动终端27上查看设备运行状态或对设备进行操作。

本技术能对谷物和种子加工中的图片信息通过计算机系统26进行储存，以对产品质量进行后续分析和追踪。

本技术计算机系统能对大量通过识别通道的物料尺寸形状、通过的数量、时间、班次进行记录和分析比对，通过一定数量的积累后将能自适应进行种子分级判断，给操作人员给出分级建议。

【实施例2】

实施例1为种子分6级(大圆粒，大扁粒，中圆粒，中扁粒，小圆粒，小扁粒)的实现方式。也可以仅仅保留一级识别通道3，一级摄像机4，大粒种子气动阀5，小粒种子气动阀11而实现种子分3级(大粒，中粒，小粒)的方式。

【实施例3】

也可以在实施例1基础上取消大粒种子摄像机15，大圆粒种子气动阀16，保留其他通道和系统，而实现分5级(大粒种子，中圆粒，中扁粒，小圆粒，小扁粒)的实现方式。

【实施例4】

也可以在实施例1基础上取消中粒种子摄像机18，中圆粒种子气动阀19，保留其他通道和系统，而实现分5级(大圆粒，大扁粒，中粒，小圆粒，小扁粒)的实现方式。

【实施例5】

也可以在实施例1基础上取消小粒种子摄像机9，小圆粒种子气动阀10，保留其他通道和系统，而实现分5级(大圆粒，大扁粒，中圆粒，中扁粒，小粒)的实现方式。

【实施例6】

也可以在实施例1基础上取消大粒种子摄像机15，大圆粒种子气动阀16，小粒种子摄像机9，小圆粒种子气动阀10保留其他通道和系统，而实现分4级(大粒，中圆粒，中扁粒，小粒)的实现方式。

其他可能的分级组合方式灵活，可以一次类推。

Claims (8)

1.一种智能种子分级机，包括原料种子储存仓1和原料喂料器2，一级识别通道3和一级摄像机4，大粒种子气动阀5，小粒种子气动阀11，大粒种子储存仓12，大粒种子喂料器13，大粒种子识别通道14，大圆粒种子摄像机15，大圆粒种子气动阀16，大圆粒种子储存仓20，大扁粒种子储存仓21以及中粒种子识别通道17，中粒种子摄像机18，中圆粒种子气动阀19，中圆粒种子储存仓22，中扁粒种子储存仓23和小粒种子储存仓6，小粒种子喂料器7，小粒种子识别通道8，小粒种子摄像机9，小圆粒种子气动阀10，小圆粒种子储存仓24，小扁粒种子储存仓25以及计算机系统26和移动终端27，其特征是通过图像识别的方式识别种子的级别，与传统的根据谷物和种子的物理特性(宽度，厚度，长度等)种子进行分级完全不同。

2.根据权利要求1所述的智能种子分级机，其特征是将传统的多台分级设备减少为一台分级设备，减少种子在分级环节的损耗，提高成品种子的品质。

3.根据权利要求1所述的智能种子分级机，其特征是识别效率高，识别准确度高，有效对种子进行多种组合的分级，提高成品种子的品质。

4.根据权利要求2所述的智能种子分级机，其特征是加工设备减少，电能耗减少，不同品种之间换型时间短。

5.根据权利要求1所述的智能种子分级机，其特征是根据通过识别通道的物料速度，物料颗粒之间的距离，计算机系统26能给原料喂料器2、大粒种子喂料器13、小粒种子喂料器7控制信号，控制喂料器喂料速度合理，确保产品质量，并最大化设备产能，举例：如果通过大粒种子识别通道14的颗粒有重叠和堆积现象，计算机系统26将给大粒种子喂料器13信号降低喂料速度；反之，如果通过识别通道的颗粒间距过大，计算机系统26将大粒种子给喂料器13信号提高喂料速度。

6.根据权利要求1所述的智能种子分级机，其特征是计算机系统26能储存通过识别通道的物料的照片、时间、物料名称、批次、班次等信息，在发生质量问题或投诉后能进行追溯和查询。

7.根据权利要求1所述的智能种子分级机，其特征是经过一段时间的谷物和种子的图像采集和分析，计算机系统26能建立起大数据模型，对谷物和种子分级进行深度学习和分析，给操作人员提供更多的操作建议，更进一步提高种子分级加工质量。

8.根据权利要求1所述的智能种子分级机，其特征是借助移动互联网技术，本发明的智能种子分级机运行状态信息将能发送至移动终端27，授权用户将能通过移动终端27远端查看、操作和维护设备。

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