CN114026992B - 一种种子活力无损检测分级系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于种子无损检测技术领域，公开了一种种子活力无损检测分级系统，所述种子活力无损检测分级系统设置有：第一种子通道；第一种子通道与第二种子通道连接，第一种子通道与第二种子通道接触位置设置有光电检测器，第二种子通道端部设置有转动拨板；第一种子通道设置有侧板，侧板设置有光电检测器安装槽，光电检测器安装槽安装有光电检测器；第二种子通道上设置有定位槽，定位槽底侧设置有检测孔；检测孔底侧安装有光谱采集探头，光谱采集探头位置与检测孔同轴布置。本发明实现了种子的逐粒定位活力检测，操作简便错误率低，实现高效分级，节省人力与物力。本发明还可以及时对玻璃罩上的灰尘进行去除，避免灰尘集满玻璃罩影响检测的结果。
Description
技术领域
本发明属于种子无损检测技术领域，尤其涉及一种种子活力无损检测分级系统。
背景技术
目前，在农业生产过程中，种子作为农业生产的关键基础，种子活力对种子发芽与出苗能力和行为特性起到了决定性的作用。对种子进行活力检测、分级，将对粮食产量、农业经济效益有极其重要的意义。
现阶段对于种子的检测仅仅通过传统手段，例如发芽试验等。这种方法试验周期长并且有损害种子的风险，并且需要专业的操作人员进行操作，耗费大量的人工成本与资金成本。而现在有光谱技术等现代化种子检测技术，可以达到无损、高效、快速地对种子进行质量检测。但是现有的相应的逐粒实时活力检测装置以及对应的分级装置在检测过程中，存在高的错误率，不能高效分级，浪费了人力和物力。因此，亟需一种新的种子活力无损检测分级系统。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的相应的逐粒实时活力检测装置以及对应的分级装置在检测过程中，存在高的错误率，不能高效分级，浪费了人力和物力。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种种子活力无损检测分级系统。
本发明是这样实现的，一种种子活力无损检测分级系统，所述种子活力无损检测分级系统设置有：
第一种子通道；
所述第一种子通道与第二种子通道连接，所述第一种子通道与所述第二种子通道接触位置设置有光电检测器，所述第二种子通道端部设置有转动拨板；
所述第一种子通道设置有侧板，所述侧板设置有光电检测器安装槽，所述光电检测器安装槽安装有光电检测器；
所述第二种子通道上设置有定位槽，所述定位槽底侧设置有检测孔；
所述检测孔底侧安装有光谱采集探头，所述光谱采集探头位置与所述检测孔同轴布置；所述光电检测器和所述光谱采集探头分别与所述控制器连接；
其中，所述控制器设置有：
通过所述光谱采集探头获取待检测种子的光谱信号，并通过所述光电检测器将光谱信号转换为电信号在接收到光电检测器发送的电信号后，将电信号发送至光谱无损检测机构的近红外光谱仪的控制单元；所述控制单元将获取到的电信号进行下变频分析，获取种子的活力信息，包括：
对I个待检测种子的电信号x(t)+ε0wi(t)，i＝1,2,...I，分别进行EMD分解，并计算得到第一个本征模态函数：
计算第一个残余项：
对电信号r1(t)+ε1E1(wi(t))进行EMD分解，计算得到第二个本征模态分量：
计算第k个残余项：
对电信号rk(t)+εkEk(wi(t))进行EMD分解，计算得到第k+1个本征模态分量：
直至残余项不能被分解为止，最终的残余项满足：
驱动器驱动所述转动拨板将种子转动至有活力种子区域或无活力种子区域的判定单元。
进一步，所述种子活力无损检测分级系统，还包括：
所述转动拨板设置有侧挡板，所述侧挡板之间设置有上挡板；
所述转动拨板中间位置安装有安装座，所述安装座与旋转轴连接，所述旋转轴的一端与驱动器的动力输出端相连接；
所述检测孔上侧安装有玻璃罩，所述定位槽侧面设置有喷气孔，喷气孔通过气管与气泵连接，所述气泵固定在所述第二种子通道底侧；
所述检测孔中通过固定架安装有所述光谱采集探头，所述固定架内部左右两侧设置有所述侧板块。
进一步，所述第一种子通道设置有两个侧板，两个侧板分别与底板连接，所述侧板与底板的夹角为锐角；所述底板与侧板之间构成一块U形区域，所述U形区域上设有盖板；所述底板与水平面的夹角为锐角，角度为30°～60°。
进一步，所述定位槽为圆形，所述定位槽的两侧分别设置有接种箱。
进一步，所述光电检测器将检测到的电信号发送至控制单元，控制单元将发送指令到近红外光谱仪，近红外光谱仪则通过光谱采集探头获取种子光谱信号，将获取的种子的光谱信号发送至判定单元，判定单元将分析光谱信号获取种子的活力信息，将种子分为有活力种子与无活力种子。
进一步，所述判定单元进行判定的过程，包括：
根据平滑度、积分时间以及平均次数获取种子的活力信息，设置了预设平滑度阈值、预设积分时间阈值以及预设平均次数阈值；
当预设积分时间的阈值大于获取的种子的积分时间，或当获取的种子的积分时间小于预设积分时间阈值及预设平滑度大于平滑度阈值时，该种子将被判定为无活力种子；
当获取种子的积分是假小于预设积分时间阈值、预设平滑度大于平滑度阈值、预设平局次数大于平均次数阈值时，该颗种子将被判定为无活力种子。
进一步，所述上挡板为弹性体，所述侧挡板和和上挡板构成分级室，三个侧挡板构成一个U形区域，所述上挡板则倾斜设置于U形区域的内部；
其中，所述三个侧挡板分别为第一侧挡板、第二侧挡板、第三侧挡板；
所述第一侧挡板安装在安装座上，所述第二侧挡板安装在所述第一侧挡板的一个侧面；
所述第三侧挡板安装在所述第一侧挡板的另外一侧，所述第二侧挡板与所述第三侧挡板平行且正对布置，所述上挡板呈倾斜状态安装在所述第一侧挡板上面。
进一步，所述侧板块上设置有螺纹孔，所述螺纹孔旋接有螺纹杆；所述螺纹杆内部安装有橡胶圆盘，所述螺纹杆外侧设置有拧柄，所述拧柄上通过销轴固定有拨动杆。
本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以应用所述种子活力无损检测分级系统。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用所述种子活力无损检测分级系统。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的种子活力无损检测分级系统，根据种子的活力大小把种子分为有活力种子和无活力种子，转动拨板的驱动器则根据种子的活力信息控制旋转轴旋转，有活力种子将通过分级室驱动进入有活力种子接种箱，无活力种子通过另外一个分级室驱动进入无活力种子接种箱。该种子活力无损检测分级系统可以实现种子的逐粒定位活力检测，操作简便错误率低，可以实现高效分级，大大节省了人力与物力。本发明在定位槽侧面设置有喷气孔，喷气孔通过气管与气泵连接，可以及时对玻璃罩上的灰尘进行去除，避免灰尘集满玻璃罩影响检测的结果。同时本发明中固定架的设计，便于对光谱采集探头进行拆卸和安装。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的种子活力无损检测分级系统结构示意图。
图2是本发明实施例提供的第一种子通道结构示意图。
图3是本发明实施例提供的转动拨板结构示意图。
图4是本发明实施例提供的定位槽内部结构示意图。
图5是本发明实施例提供的光谱采集探头固定架结构示意图。
图中：1、第一种子通道；2、光电检测器；3、转动拨板；4、第二种子通道；5、侧板；6、光电检测器安装槽；7、定位槽；8、检测孔；9、光谱采集探头；10、侧挡板；11、上挡板；12、玻璃罩；13、喷气孔；14、螺纹杆；15、侧板块；16、固定架；17、拧柄。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种种子活力无损检测分级系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的种子活力无损检测分级系统中第一种子通道1与第二种子通道4连接，在第一种子通道1与第二种子通道4接触位置设置有光电检测器2，第二种子通道4端部设置有转动拨板3。
将第一种子通道1倾斜放置是为保证种子可以顺利从种子分离装置出来，进入第一种子通道1后，种子将顺利进入第二种子通道4的定位槽。第一种子通道1由两个侧板和底板构成，侧板与底板的夹角为锐角。底板与侧板之间构成了一块U形区域，在该区域上设有盖板，通过侧板与底板之间的夹角，可以使种子快速准确地到达第一种子通道4的定位槽。底板1与水平面的夹角为锐角，角度为30°～60°。底板与水平面之间的夹角大于种子与底板之间的最大静摩擦角，这样的设计可以使种子顺利滑下。
如图2所示，第一种子通道1设置有侧板5，侧板5上设置有光电检测器安装槽6，光电检测器安装槽6安装有光电检测器2。第二种子通道4上设置有定位槽7，定位槽7底侧设置有检测孔8，检测孔8底侧安装有光谱采集探头9；用于分析种子光谱信号、获取种子活力信息的光谱无损检测机构控制器，进而转动拨板的驱动器将驱动转动拨板进行转动，达到种子分级的目的。其中，定位槽7的形状可以根据种子的品种、形状外观进行设计，例如：当对大豆种子进行定位时，定位槽7的形状将可以被设计为圆形。检测孔8的大小需要保证当种子位于定位槽7时不会在检测孔8处漏掉。此外还需要保证第一种子通道4的宽度要大于种子的最大外直径。光谱采集探头9位置与检测孔8同轴布置。
定位槽7的两侧分别设置有接种箱，其中一个接种箱用于放置有活力种子，另外一个接种箱用于放置无活力种子。
光电检测器2和光谱采集探头9分别与控制器连接，控制器由控制单元与判定单元构成；控制单元：在接收到光电检测器发送的电信号后，将电信号发送至光谱无损检测机构的近红外光谱仪。判定单元：将获取到的光谱信号进行分析，从而获取种子的活力信息，进而驱动器将驱动所述转动拨板将种子转动至有活力种子区域或无活力种子区域。
当第一种子通道4与第二种子通道1相连接处有种子通过时，光电检测器2将检测到的电信号发送至控制单元，控制单元将发送指令到近红外光谱仪，近红外光谱仪则通过光谱采集探头获取种子光谱信号，将获取的种子的光谱信号发送至判定单元，判定单元将分析光谱信号获取种子的活力信息，将种子分为有活力种子与无活力种子；判定单元将根据种子的活力信息控制转动拨板3的驱动器将有活力种子通过转动拨板3驱动进入有活力种子区域，将无活力种子通过转动拨板3驱动进入无活力种子区域。其中近红外光谱仪的分辨率为4nm，扫描范围为980～1700nm。判定单元是根据平滑度、积分时间以及平均次数获取种子的活力信息。判定单元中设置了预设平滑度阈值、预设积分时间阈值以及预设平均次数阈值。当预设积分时间的阈值大于获取的种子的积分时间，或当获取的种子的积分时间小于预设积分时间阈值及预设平滑度大于平滑度阈值时，该种子将被判定为无活力种子。或当获取种子的积分是假小于预设积分时间阈值、预设平滑度大于平滑度阈值、预设平局次数大于平均次数阈值时，该颗种子将被判定为无活力种子。
其中，通过所述光谱采集探头获取待检测种子的光谱信号，并通过所述光电检测器将光谱信号转换为电信号在接收到光电检测器发送的电信号后，将电信号发送至光谱无损检测机构的近红外光谱仪的控制单元；所述控制单元将获取到的电信号进行下变频分析，获取种子的活力信息，包括：
对I个待检测种子的电信号x(t)+ε0wi(t)，i＝1,2,...I，分别进行EMD分解，并计算得到第一个本征模态函数：
计算第一个残余项：
对电信号r1(t)+ε1E1(wi(t))进行EMD分解，计算得到第二个本征模态分量：
计算第k个残余项：
对电信号rk(t)+εkEk(wi(t))进行EMD分解，计算得到第k+1个本征模态分量：
直至残余项不能被分解为止，最终的残余项满足：
驱动器驱动所述转动拨板将种子转动至有活力种子区域或无活力种子区域的判定单元。
如图3所示，转动拨板3设置有侧挡板10，侧挡板10之间设置有上挡板11；转动拨板3中间位置安装有安装座，安装座与旋转轴连接，旋转轴的一端与驱动器的动力输出端相连接。上挡板11为弹性体，其材料的选择为软胶材料。上挡板11用于给运动至定位槽的种子一个向下的作用力，防止种子被弹回管道，影响到检测时间与检测精度。
当第一种子通道4与第二种子通道1的相连接处有种子通过时，光电检测器2则会检测到电信号，并将电信号发送至控制单元，控制单元便会发送指令给近红外光谱仪，近红外光谱仪则可以通过光谱采集探头获取光谱信号并将获取的种子光谱信号发送至判定单元，判定单元则会对光谱信号进行分析，从而获取种子的活力信息，将种子分为有活力种子与无活力种子。从而驱动转动拨板3的驱动器控制旋转轴进行旋转，并将有活力种子通过其中的一个分级室驱动进入有活力种子区域，无活力种子将通过另外一个分级室驱动进入无活力区域。
侧挡板10和和上挡板11构成分级室，三个侧挡板10构成一个U形区域，上挡板11则倾斜设置于U形区域的内部。安装座上安装有三个侧挡板10，三个侧挡板10分别为第一侧挡板、第二侧挡板、第三侧挡板；第一侧挡板直接安装在安装座上，第二侧挡板安装在第一侧挡板的一个侧面，第三侧挡板安装在第一侧挡板的另外一侧，第二侧挡板与第三侧挡板平行且正对布置；上挡板11呈倾斜状态安装在第一侧挡板上面。
如图4所示，检测孔8上侧安装有玻璃罩12，定位槽7侧面设置有喷气孔13，喷气孔13通过气管与气泵连接，气泵固定在第二种子通道4底侧。
如图5所示，检测孔8中通过固定架16安装有光谱采集探头9，固定架16内部左右两侧设置有侧板块15，侧板块15上设置有螺纹孔，螺纹孔旋接有螺纹杆14，螺纹杆14内部安装有橡胶圆盘，螺纹杆14外侧设置有拧柄17，拧柄17上通过销轴固定有拨动杆。通过上述结构设计，便于拆卸和安装光谱采集探头9。
本发明的工作原理为：当种子通过种子分离装置出来以后种子将从第一种子通道1进入到第二种子通道4中，当种子通过第二种子通道4与第一种子通道1的连接处时，光电检测器2将会把检测电信号送给控制单元，控制单元再将接收到的信号发送至近红外光谱仪，近红外光谱仪则通过光谱采集探头来获取种子的光谱信号，被获取的种子光谱信号将发送至判定单元，判定单元则开始对光谱信号进行分析判定种子的活力信息，根据种子的活力度把种子分为有活力种子和无活力种子；转动拨板3的驱动器则根据种子的活力信息控制旋转轴旋转，有活力种子将通过分级室驱动进入有活力种子接种箱，无活力种子通过另外一个分级室驱动进入无活力种子接种箱。该种子活力无损检测分级系统可以实现种子的逐粒定位活力检测，操作简便错误率低，可以实现高效分级大大节省了人力与物力。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种种子活力无损检测分级系统，其特征在于，所述种子活力无损检测分级系统设置有：
第一种子通道；
所述第一种子通道与第二种子通道连接，所述第一种子通道与所述第二种子通道接触位置设置有光电检测器，所述第二种子通道端部设置有转动拨板；
所述第一种子通道设置有侧板，所述侧板设置有光电检测器安装槽，所述光电检测器安装槽安装有光电检测器；
所述第二种子通道上设置有定位槽，所述定位槽底侧设置有检测孔；
所述检测孔底侧安装有光谱采集探头，所述光谱采集探头位置与所述检测孔同轴布置；所述光电检测器和所述光谱采集探头分别与控制器连接；
其中，所述控制器设置有：
通过所述光谱采集探头获取待检测种子的光谱信号，并通过所述光电检测器将光谱信号转换为电信号在接收到光电检测器发送的电信号后，将电信号发送至光谱无损检测机构的近红外光谱仪的控制单元；所述控制单元将获取到的电信号进行下变频分析，获取种子的活力信息，包括：
对I个待检测种子的电信号x(t)+ε0wi(t)，i＝1,2,...I，分别进行EMD分解，并计算得到第一个本征模态函数：
计算第一个残余项：
对电信号r1(t)+ε1E1(wi(t))进行EMD分解，计算得到第二个本征模态分量：
计算第k个残余项：
对电信号rk(t)+εkEk(wi(t))进行EMD分解，计算得到第k+1个本征模态分量：
直至残余项不能被分解为止，最终的残余项满足：
驱动器驱动所述转动拨板将种子转动至有活力种子区域或无活力种子区域的判定单元；
所述种子活力无损检测分级系统，还包括：
所述转动拨板设置有侧挡板，所述侧挡板之间设置有上挡板；
所述转动拨板中间位置安装有安装座，所述安装座与旋转轴连接，所述旋转轴的一端与驱动器的动力输出端相连接；
所述检测孔上侧安装有玻璃罩，所述定位槽侧面设置有喷气孔，喷气孔通过气管与气泵连接，所述气泵固定在所述第二种子通道底侧；
所述检测孔中通过固定架安装有所述光谱采集探头，所述固定架内部左右两侧设置有所述侧板块。
2.如权利要求1所述种子活力无损检测分级系统，其特征在于，所述第一种子通道设置有两个侧板，两个侧板分别与底板连接，所述侧板与底板的夹角为锐角；所述底板与侧板之间构成一块U形区域，所述U形区域上设有盖板；所述底板与水平面的夹角为锐角，角度为30°～60°。
3.如权利要求1所述种子活力无损检测分级系统，其特征在于，所述定位槽为圆形，所述定位槽的两侧分别设置有接种箱。
4.如权利要求1所述种子活力无损检测分级系统，其特征在于，所述光电检测器将检测到的电信号发送至控制单元，控制单元将发送指令到近红外光谱仪，近红外光谱仪则通过光谱采集探头获取种子光谱信号，将获取的种子的光谱信号发送至判定单元，判定单元将分析光谱信号获取种子的活力信息，将种子分为有活力种子与无活力种子。
5.如权利要求4所述种子活力无损检测分级系统，其特征在于，所述判定单元进行判定的过程，包括：
根据平滑度、积分时间以及平均次数获取种子的活力信息，设置了预设平滑度阈值、预设积分时间阈值以及预设平均次数阈值；
当预设积分时间的阈值大于获取的种子的积分时间，或当获取的种子的积分时间小于预设积分时间阈值及预设平滑度大于平滑度阈值时，该种子将被判定为无活力种子；
当获取种子的积分是假小于预设积分时间阈值、预设平滑度大于平滑度阈值、预设平局次数大于平均次数阈值时，该颗种子将被判定为无活力种子。
6.如权利要求1所述种子活力无损检测分级系统，其特征在于，所述上挡板为弹性体，所述侧挡板和和上挡板构成分级室，三个侧挡板构成一个U形区域，所述上挡板则倾斜设置于U形区域的内部；
其中，所述三个侧挡板分别为第一侧挡板、第二侧挡板、第三侧挡板；
所述第一侧挡板安装在安装座上，所述第二侧挡板安装在所述第一侧挡板的一个侧面；
所述第三侧挡板安装在所述第一侧挡板的另外一侧，所述第二侧挡板与所述第三侧挡板平行且正对布置，所述上挡板呈倾斜状态安装在所述第一侧挡板上面。
7.如权利要求1所述种子活力无损检测分级系统，其特征在于，所述侧板块上设置有螺纹孔，所述螺纹孔旋接有螺纹杆；所述螺纹杆内部安装有橡胶圆盘，所述螺纹杆外侧设置有拧柄，所述拧柄上通过销轴固定有拨动杆。
8.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以应用如权利要求1～7任意一项所述种子活力无损检测分级系统。
9.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用如权利要求1～7任意一项所述种子活力无损检测分级系统。
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2021
- 2021-10-12 CN CN202111187255.XA patent/CN114026992B/zh active Active
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