CN114019104B - 野大豆种子硬实性检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
野大豆种子硬实性检测装置及检测方法，用于方便对野大豆硬实性的检测。检测装置包括底座，在底座的上表面内设有方槽，在方槽内放置有种托，在种托的上表面内设有以矩阵形式排列的种槽，在种槽内设有柔性的垫片，将野大豆放入种槽内后，野大豆的上端伸出种槽；切割单元，切割单元设置在底座上，用于对露出种槽的野大豆进行切除；钻孔单元，钻孔单元设置在底座上方，用于对位于种槽内的野大豆种胚进行钻孔。检测方法，包括以下步骤：对野大豆种子进行横切处理，得到切除部分和保留部分；将保留部分内的种胚取出，得到完好无损的野大豆种皮；在野大豆种皮内加满水，静置一段时间后检测种皮内水的余量。本发明便于对野大豆硬实性的检测。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域，具体地说是一种野大豆种子硬实性检测装置及检测方法。
背景技术
硬实(硬粒hard seed，Hardseededness)是种子休眠类型之一，在植物种子中广泛存在，农作物中最常见于豆科作物。硬实是指由于种皮致密、不透水或透水性差而不能吸胀发芽，又被称为不透水或石种子(impermeable or stone seeds)。
硬实是大豆种子中常见的休眠特性，种皮缺乏透性是硬实大豆形成的主因。硬实是种子处于逆境下的一种自我保护，在不同遗传条件、大豆生长后期的环境条件以及贮藏条件下有不同表现。在多数情况下硬实并非人们所需，加工产业可选用非硬实品种提高产品品质并降低成本；生产实践上为获得高出苗率，除利用育种手段选育非硬实品种外，还可使用机械、温度、干湿交错和化学等处理方法打破硬实大豆种子的休眠。但在种质保存过程中可对种子硬实特性加以利用，发挥坚硬种皮的保水作用。野生大豆由于产地、采摘时间的不同，野大豆的硬实程度不同，因此对野大豆硬实性检测，对于研究野大豆的发芽率具有重要的指导作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种野大豆种子硬实性检测装置及检测方法，用于方便对野大豆硬实性的检测。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：野大豆种子硬实性检测装置，其特征在于，它包括：
底座，在底座的上表面内设有方槽，在方槽内放置有种托，在种托的上表面内设有以矩阵形式排列的种槽，在种槽内设有柔性的垫片，将野大豆放入种槽内后，野大豆的上端伸出种槽；
切割单元，所述切割单元设置在底座上，用于对露出种槽的野大豆进行切除；
钻孔单元，所述钻孔单元设置在底座上方，用于对位于种槽内的野大豆种胚进行钻孔。
进一步地，所述切割单元包括刮刀、往复移动机构，所述刮刀滑动设置在底座上表面，在底座内设有驱动刮刀前后移动的往复移动机构。
进一步地，所述往复移动机构包括固定在底座内的切割电机、固定在切割电机输出端的第一齿轮、转动安装在底座内的转轴、固定在转轴上与第一齿轮啮合的第二齿轮、固定在转轴两端的驱动齿轮、滑动安装在底座上且与驱动齿轮啮合的齿条，所述齿条与刮刀相对固定连接。
进一步地，在底座上表面内设有一对左右设置的第一滑槽，在刮刀底部固定有置于第一滑槽内且与之滑动连接的滑板，滑板与齿条固定连接。
进一步地，所述钻孔单元包括位于底座上方且与底座前后滑动连接的支架、滑动设置在支架上的升降板、驱使升降板上下移动的气缸、转动安装在升降板上的以矩阵形式排列的钻杆，钻杆底部设置钻头。
进一步地，在所述钻杆之间设有第一、第二联动机构，在第一、第二联动机构作用下所有钻杆同步动作。
进一步地，第一联动机构包括与钻杆固定连接的第三齿轮、位于同一行上相邻的两个第三齿轮之间的第四齿轮。
进一步地，第二联动机构包括固定在升降板上的钻孔电机、固定在钻孔电机输出端的第五齿轮、与每一行位于中间位置的第四齿轮共轴设置的第六齿轮、设置在每相邻的两个第六齿轮之间的第七齿轮。
野大豆种子硬实性检测方法，包括以下步骤：
(1)对野大豆种子进行横切处理，得到切除部分和保留部分，切除部分要小于整粒野大豆种子的一半；
(2)将保留部分内的种胚取出，得到完好无损的野大豆种皮；
(3)在野大豆种皮内加满水，放置于低温环境下静置一段时间后检测种皮内水的余量，根据水的余量判断野大豆的硬实性。
进一步地，在野大豆种皮内加满水后，将种皮放置在无水硫酸铜粉末上静置。
本发明的有益效果是：本发明提供的野大豆种子硬实性检测装置及检测方法，通过野大豆种子的切断、钻孔取胚，获得野大豆的种皮，且该种皮围成一个腔体，在该腔体内加入水，根据种皮内水的余量多少分析种皮硬实性；特别是将种皮放置在白色的无水硫酸铜粉末上，根据白色的无水硫酸铜粉末变蓝的多少进行对比，进而了解各野大豆(来自于不同产地、不同采集之间)的硬实性，进而实现对各野大豆硬实性的检测。为减小水分蒸发对实验数据精确性的影响，可以设计与野大豆大小相近、形状相近的水槽(不透水、不漏水)，将水槽与野大豆放置在相同环境下，作为对照。一段时间后，水槽内水分蒸发量为野大豆种皮内水分蒸发提供参照，野大豆内水分的损耗等于蒸发量与渗透量的总和。本发明可以精确的实现对野大豆种皮硬实性的检测，且结构简单，便于使用。
附图说明
图1为野大豆示意图；
图2为本发明的检测装置正视图；
图3为本发明的检测装置俯视图；
图4为底座的俯视图；
图5为种托的俯视图；
图6为种托与底座的装配示意图；
图7为切刀的侧视图；
图8为打孔单元的正视图；
图9为升降板内第一联动机构的结构示意图；
图10为第二联动机构的示意图；
图11为将野大豆放置在底座上的示意图；
图12为对野大豆切断的示意图；
图13为对野大豆进行打孔的示意图；
图14为在种皮内加水后试验示意图；
图中：1野大豆，11种皮，12断面，2底座，21收集槽，22第一滑槽，23第二滑槽，24第一安装槽，25方槽，3种托，31种槽，32垫片，4切刀，41滑板，42齿条，43驱动齿轮，44支座，45转轴，46切割电机，47第一齿轮，48第二齿轮，5支架，51气缸，52滑块，6升降板，60第二安装槽，61钻杆，62钻头，63第三齿轮，64第四齿轮，65轴承，66钻孔电机，67第五齿轮，68第六齿轮，69第七齿轮，7水。
具体实施方式
如图1至图14所示，本发明的检测装置包括底座1、种托2、切割单元和钻孔单元，下面结合附图对本发明进行详细描述。
如图1所示，成熟的野大豆1的种皮11渗透性差，导致野大豆出现硬实现象，将硬实的野大豆播种后，种子发芽率低，或者经过较长的时间才出现发芽现象。导致野大豆硬实的主要原因是种皮的渗透性差,种皮厚度对硬实的影响相对较小。
如图2至图4所示，底座1为本发明的基础部件，底座1为矩形的金属件，在底座顶部的前端设有条形的收集槽21，用于收集从野大豆上切下来的大豆种子切块。在底座的顶部设有一对左右设置的第一滑槽22和一对左右设置的第二滑槽23，第一滑槽位于两第二滑槽之间。在两第一滑槽之间设有方槽25，在方槽内放置种托3。当需要取出种托时，可以采用磁铁吸附种托进而取出。还可以在种托中心设置螺纹孔，当需要取出种托时，将螺杆旋入该螺纹孔内，进而便于种托取出。
如图5所示，种托3为矩形金属板，在种托的上表面内设有若干以矩阵形式排列的种槽31，种槽内设有柔性的垫片32，使用时将野大豆竖向放置在种槽内，此时野大豆与垫片直接接触，垫片的设置对野大豆起到保护作用。当对野大豆进行横切或者钻孔时，垫片的设置可以保护野大豆的种皮。使用时，将种托放置在方槽内，此时种托上表面与底座上表面平齐，然后在种托放置野大豆。
如图2、图6和图7所示，在底座的顶部设有切割单元，切割单元的作用是对露出种槽的野大豆部分切除，即对野大豆进行横切。切刀4为长条形结构，其横截面为直角梯形，切刀前端底部设置刀刃，在切刀的底部固定有一对左右设置的滑板41，滑板为矩形金属板，滑板滑动设置在第一滑槽内。在底座内侧设有第一安装槽24，在第一安装槽内通过若干支座44转动安装有转轴45，在转轴两端固定有驱动齿轮43，在滑板的底部固定有齿条42，齿条也与底座滑动连接，齿条与驱动齿轮啮合。在底座中部设有切割电机46，在切割电机输出端固定有第一齿轮47，在转轴中部固定有第二齿轮48，第一齿轮与第二齿轮啮合。切割电机工作时，通过第一齿轮、第二齿轮和驱动齿轮驱动齿条的前后移动，进而驱使切刀的前后移动，切刀向前移动时，切刀对野大豆执行切割处理，如图12所示，切刀可以将野大豆露出种槽的部分切除，在野大豆上留下断面12，且切除部分小于野大豆种子的一半。
齿条、驱动齿轮、第一齿轮、第二齿轮、转轴和切割电机构成了往复移动机构，往复移动机构驱使切刀的前后往复移动，切刀、滑板和往复移动机构构成了切割单元，通过切割单元对野大豆进行切断处理。切割单元的切刀向前移动至最前端时，切刀实现对野大豆的切断，切刀向后移动回到初始位置时，切刀从种托上方移开置于种托后侧。
在底座上方设有钻孔单元，如图8至图10所示，钻孔单元包括支架5、滑动设置在支架上的升降板6、固定在支架上驱动升降板上下移动的气缸51、转动安装在升降板底部的钻杆61、固定在钻杆底部的钻头62、驱动若干钻杆同步动作的联动组件。如图8所示，支架5为龙门式结构，在支架两端的底部固定有T字形的滑块52，滑块滑动安装在第二滑槽内，进而实现支架与底座之间的滑动连接。升降板设置在支架的内侧，升降板的两端与支架的对应端之间上下滑动连接。气缸工作时，驱动升降板的上下移动。在升降板内设有第二安装槽60，在第二安装槽内通过轴承65转动安装有若干以矩阵形式排列的钻杆61，钻杆底部设置钻头62，钻头一边旋转一边下移进而伸入野大豆内对野大豆的种胚进行钻孔。在每一钻杆的顶部固定有位于第二安装槽内的第三齿轮63，对于位于同一行上的若干钻杆，在每相邻的两根钻杆之间通过轴承和轮轴转动安装有第四齿轮64，这样在每相邻的两个第三齿轮之间设有一个第四齿轮，第三齿轮与第四齿轮啮合，进而同行设置的第三齿轮转向相同且同步动作。第三齿轮和第四齿轮构成了第一联动机构。
为实现不同行设置的钻杆之间的同步转动，如图9、图10所示，在第二安装槽内固定有钻孔电机66，在钻孔电机输出端固定有第五齿轮67，在每一行位于中间位置的第四齿轮上固定有第六齿轮68，当设置有五排钻杆时，第六齿轮共设有五个，在每相邻的两个第六齿轮之间设有一个第七齿轮69，第七齿轮共设置有三个，且第五齿轮与位于中间位置的第七齿轮啮合。第五齿轮、钻孔电机、第六齿轮和第七齿轮构成了第二联动机构，在第二联动机构的作用下不同行的钻杆同步动作且转向相同，第一、第二联动机构构成了联动组件，在联动组件的作用下所有钻杆同步动作。第一联动机构用于实现同行设置的钻杆的同步旋转，第二联动机构用于实现不同行的钻杆的同步动作。这样，通过一个钻孔电机，便可以驱使若干钻杆同步动作。
当切割单元对野大豆进行切断处理后，使用钻孔单元对野大豆进行钻孔处理，将野大豆内部由子叶、胚芽、胚根和胚轴构成的胚挖出。由于野大豆种子大小不一、形状也有所差异，使用时将支架移动至种托上方，使得钻头与野大豆对正后，野大豆在一边旋转一边下移的过程中，钻头的大小以及下移的距离以不破坏野大豆的种皮为准，此时钻头在野大豆的胚上钻孔后，仍留下一部分种胚，该部分挖空的种胚可以徒手或使用镊子将其与种皮分离开来。如图13所示，此时得到野大豆的种皮11，种皮内部形成一个腔体，在该腔体内加入水7，如图14所示，将加满水的野大豆种皮置于低温环境(目的是避免水的蒸发对实验造成影响)下静置一段时间，观察种皮内水的余量，以及种皮外侧有无水的渗透。当种皮内水的余量较多，且种皮外侧水分渗透很少或没有渗透时，表明野大豆较为硬实；当种皮内水的余量较少，且种皮外侧水分渗透较多时，表明野大豆硬实性较差。为精确的显示种皮渗透能力，可以将种皮放置在无水硫酸铜粉末上，当有水从种皮内侧渗透出来时，白色的无水硫酸铜粉末遇水变为蓝色，根据各个野大豆种皮周围硫酸铜变蓝的量的多少，可以了解各野大豆的硬实性。即：无水硫酸铜粉末变蓝的量较多时，对应的野大豆种皮渗透性好，硬实性差，播种后发芽率高；反之，对应的野大豆种皮渗透性差，硬实性强，播种后发芽率低。
野大豆种子硬实性检测方法，包括以下步骤：
(1)对野大豆种子进行横切处理，得到切除部分和保留部分，切除部分要小于整粒野大豆种子的一半；
(2)将保留部分内的种胚取出，得到完好无损的野大豆种皮；
(3)在野大豆种皮内加满水，放置于低温环境下静置一段时间后检测种皮内水的余量，根据水的余量判断野大豆的硬实性。
为便于了解经种皮渗透出来的水量多少，即种皮渗透性，在野大豆种皮内加满水后，将种皮放置在无水硫酸铜粉末上静置。
本发明，通过野大豆种子的切断、钻孔取胚，获得野大豆的种皮，且该种皮围成一个腔体，在该腔体内加入水，根据种皮内水的余量多少分析种皮硬实性；特别是将种皮放置在白色的无水硫酸铜粉末上，根据白色的无水硫酸铜粉末变蓝的多少进行对比，进而了解各野大豆(来自于不同产地、不同采集之间)的硬实性，进而实现对各野大豆硬实性的检测。为减小水分蒸发对实验数据精确性的影响，可以设计与野大豆大小相近、形状相近的水槽(不透水、不漏水)，将水槽与野大豆放置在相同环境下，作为对照。一段时间后，水槽内水分蒸发量为野大豆种皮内水分蒸发提供参照，野大豆内水分的损耗等于蒸发量与渗透量的总和。本发明可以精确的实现对野大豆种皮硬实性的检测，且结构简单，便于使用。
Claims (8)
1.野大豆种子硬实性检测装置，其特征在于，它包括：
底座，在底座的上表面内设有方槽，在方槽内放置有种托，在种托的上表面内设有以矩阵形式排列的种槽，在种槽内设有柔性的垫片，将野大豆放入种槽内后，野大豆的上端伸出种槽；
切割单元，所述切割单元设置在底座上，用于对露出种槽的野大豆进行切除；所述切割单元包括刮刀、往复移动机构，所述刮刀滑动设置在底座上表面，在底座内设有驱动刮刀前后移动的往复移动机构；
钻孔单元，所述钻孔单元设置在底座上方，所述钻孔单元包括位于底座上方且与底座前后滑动连接的支架、滑动设置在支架上的升降板、驱使升降板上下移动的气缸、转动安装在升降板上的以矩阵形式排列的钻杆，钻杆底部设置钻头，用于对位于种槽内的野大豆种胚进行钻孔，将野大豆内部由子叶、胚芽、胚根和胚轴构成的胚挖出，得到野大豆的种皮，种皮内部形成一个腔体，在腔体内加入水，将加满水的野大豆种皮置于低温环境下静置一段时间，观察种皮内水的余量，根据水的余量判断种子硬实性。
2.根据权利要求1所述的野大豆种子硬实性检测装置，其特征在于，所述往复移动机构包括固定在底座内的切割电机、固定在切割电机输出端的第一齿轮、转动安装在底座内的转轴、固定在转轴上与第一齿轮啮合的第二齿轮、固定在转轴两端的驱动齿轮、滑动安装在底座上且与驱动齿轮啮合的齿条，所述齿条与刮刀相对固定连接。
3.根据权利要求2所述的野大豆种子硬实性检测装置，其特征在于，在底座上表面内设有一对左右设置的第一滑槽，在刮刀底部固定有置于第一滑槽内且与之滑动连接的滑板，滑板与齿条固定连接。
4.根据权利要求1所述的野大豆种子硬实性检测装置，其特征在于，在所述钻杆之间设有第一、第二联动机构，在第一、第二联动机构作用下所有钻杆同步动作。
5.根据权利要求4所述的野大豆种子硬实性检测装置，其特征在于，第一联动机构包括与钻杆固定连接的第三齿轮、位于同一行上相邻的两个第三齿轮之间的第四齿轮。
6.根据权利要求5所述的野大豆种子硬实性检测装置，其特征在于，第二联动机构包括固定在升降板上的钻孔电机、固定在钻孔电机输出端的第五齿轮、与每一行位于中间位置的第四齿轮共轴设置的第六齿轮、设置在每相邻的两个第六齿轮之间的第七齿轮。
7.野大豆种子硬实性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
对野大豆种子进行横切处理，得到切除部分和保留部分，切除部分要小于整粒野大豆种子的一半；
将保留部分内的种胚取出，得到完好无损的野大豆种皮；
在野大豆种皮内加满水，放置于低温环境下静置一段时间后检测种皮内水的余量，根据水的余量判断野大豆的硬实性。
8.根据权利要求7所述的野大豆种子硬实性检测方法，其特征在于，在野大豆种皮内加满水后，将种皮放置在无水硫酸铜粉末上静置。
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