CN114405862B - 一种基于光谱成像进行种子分选的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及种子加工技术领域，公开了一种基于光谱成像进行种子分选的方法，该方法在种子分选装置中进行，该种子分选装置包括：框体、上料机构、传输机构、分选机构、分料机构、回料机构、控制机构和采集单元，该方法包括：将种子从上料机构引入至传输机构中，分选机构在接收工位从抛物线切线方向接收从传输机构滑落的种子，同时保持旋转使得种子从接收工位依次经过检测工位和分选工位，然后通过光透射对种子进行光谱检测，控制机构根据检测结果判定合格种子，并控制分选机构进行分选。本发明提供的种子分选方法具有准确、快速的优点。
Description
技术领域
本发明涉及种子加工技术领域，具体涉及一种基于光谱成像进行种子分选的方法。
背景技术
随着科技水平的提高和机械设备的提高，我国的农业生产各个环节的生产效率都得到了大大的提高，农民的劳动强度相应得到了降低。然而，在水稻种子的分选方面，采用色选机已经能够实现水稻颜色的高通量分选，但是根据种子的外观和颜色并不能实现种子活力的有效判断。
种子清选是种子加工的核心，其目的是按种子的物理特性除去种子中的夹杂物质，把发芽率高、种子活力旺盛的种子从不良种子及一般种子中分离出来，用以农业生产。
目前，就种子质量标准而言，我国农作物种子质量标准要求常规稻种子发芽率不低于85％，杂交稻种子发芽率不低于80％，这一标准远低于种子行业发展水平，难以满足现代农业发展需求。低质量标准的种子会造成生产浪费、田间管理难以实现精细化等问题。
通过光谱仪分析种子的吸收光谱特性，采用高速的光谱处理软件实现光谱特性的分析和特征识别判断，能够有效提高种子活力预测的成功率。但是由于水稻种子呈现较多的不规则形状，现有的水稻种子分选装置在使用过程中无法完成准确快速的分选，依旧需要依靠人工去进行分选，导致种子分选工作效率低下。并且，不良种子和品质优良的种子有时也并不能仅仅依靠人工观察区分出来。
因此，如何实现种子的自动上料、自动检测、以及自动分选过程是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的人工分选种子过程缓慢、效率低下的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于光谱成像进行种子分选的方法，该方法在种子分选装置中进行，该种子分选装置包括：
框体；
上料机构，设置在所述框体外侧上方，所述上料机构上形成有上料入口和上料出口，用于实现种子上料；所述上料机构包括上料筒、上料支撑架、出料调节板以及振动上料器，所述出料调节板用于控制所述上料出口的开口大小，所述出料调节板通过第一驱动电机调节，所述出料调节板打开的角度为5-20°；
传输机构，倾斜地设置在所述框体上方，且部分所述传输机构伸入所述框体内部，所述上料出口与所述传输机构的第一端连通，用于实现将来自所述上料机构的种子进行传输；
分选机构，包括旋转种槽部，所述旋转种槽部可旋转地设置在所述传输机构第二端的下方，用于从抛物线切线方向接收从所述传输机构滑落到半空中的种子，同时保持旋转使得接收到的种子从接收工位依次经过检测工位和分选工位，对其进行检测和分选；所述旋转种槽部包括滚筒、设置在所述滚筒的周壁上的种槽架以及用于驱动所述滚筒转动的第二驱动电机，所述滚筒可旋转地设置在所述传输机构第二端的下方；所述种槽架可拆卸地设置在所述滚筒的侧壁上，且所述种槽架上形成有多个用于接收种子的种槽；
分料机构，设置在所述分选机构靠近分选工位的一侧，用于实现种子分料；所述分料机构包括分料筒，所述分料筒上形成有相邻的第一料槽和第二料槽；
回料机构，设置在所述分选机构靠近接收工位的一侧，用于实现种子回料；所述回料机构包括回料筒和种子输送器；
控制机构，设置在所述框体外部，与所述上料机构和所述分选机构控制连接，用于控制所述上料机构和所述分选机构以实现种子的自动上料和分选；
采集单元，与所述控制机构信号连接，用于获取所述传输机构上的种子通过量，并根据种子通过量生成待进入所述分选机构的种子通过量信号；
该方法包括：所述控制机构控制所述上料机构自动上料，将种子从所述种子分选装置的所述上料机构引入至所述传输机构中，并通过所述传输机构向下游传输，所述分选机构的所述旋转种槽部在接收工位从抛物线切线方向接收从所述传输机构滑落到半空中的种子，同时保持旋转使得接收到的种子从接收工位依次经过检测工位和分选工位，然后通过光透射对种子在检测工位上进行光谱检测，并将获得的结果传输至所述控制机构，所述控制机构根据检测分析结果判定合格种子，并控制所述分选机构进行分选，将合格种子分选至所述第二料槽中，将其他种子分选至所述第一料槽中；另外，从所述传输机构中滑落而没有进入所述分选机构的种子落入所述回料筒中，并经过所述种子输送器重新输送到所述上料机构中，以实现种子的回收；
所述控制机构包括控制器，所述控制器被配置成：
获取所述采集单元发送的所述种子通过量信号；
根据所述种子通过量信号控制所述第一驱动电机以调节所述上料出口的开口大小；
根据所述种子通过量信号控制所述振动上料器以调节种子上料速率；所述种子上料速率为0.8-1.2cm/s；
根据所述种子通过量信号控制所述第二驱动电机以控制所述滚筒的转速；所述滚筒的转速为1.5-3r/min。
与现有技术相比，本发明提供的方案至少具有如下优势：
(1)本发明提供的种子分选方法具有准确、快速的优点，显著提高了分选种子的效率，对水稻种子的质量控制等工作具有重要的现实意义；
(2)应用了种子分选装置的本发明的方法能够在不破坏种子的前提下实现种子的自动上料、检测和分选，具有分选工作效率高的优点，有利于提高分选种子的准确度和效率。
本发明的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是种子分选装置结构示意图；
图2是种子分选装置局部结构示意图；
图3是传输机构和旋转种槽部配合示意图；
图4是种槽架结构示意图(立体图)；
图5是种槽架正视截面图；
图6是种槽架结构示意图(俯视图)；
图7是滚筒结构示意图(立体图)；
图8是滚筒结构示意图(正视图)；
图9是滚筒结构示意图(左视图)；
图10是控制器的执行步骤流程图；
图11是该种子分选装置中的组件与控制机构的连接示意图。
附图标记说明
1 上料机构 2 传输机构
3 分选机构 4 分料机构
5 回料机构 6 框体
7 控制机构 8 采集单元
101 上料筒 102 振动上料器
301 旋转种槽部 302 透射检测部
303 喷射部 304 吸嘴部
401 分料筒 501 回料筒
502 种子输送器
3011 滚筒 3012 种槽架
3021 照明镜头 3022 检测探头
4011 第一料槽 4012 第二料槽
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。
在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以下结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9对本发明的基于光谱成像进行种子分选的方法的优选的具体实施方式进行说明。
如前所述，本发明提供了一种基于光谱成像进行种子分选的方法，该方法在种子分选装置中进行，该种子分选装置包括：
框体6；
上料机构1，设置在所述框体6外侧上方，所述上料机构1上形成有上料入口和上料出口，用于实现种子上料；所述上料机构1包括上料筒101、上料支撑架、出料调节板以及振动上料器102，所述出料调节板用于控制所述上料出口的开口大小，所述出料调节板通过第一驱动电机调节，所述出料调节板打开的角度为5-20°；
传输机构2，倾斜地设置在所述框体6上方，且部分所述传输机构2伸入所述框体6内部，所述上料出口与所述传输机构2的第一端连通，用于实现将来自所述上料机构1的种子进行传输；
分选机构3，包括旋转种槽部301，所述旋转种槽部301可旋转地设置在所述传输机构2第二端的下方，用于从抛物线切线方向接收从所述传输机构2滑落到半空中的种子，同时保持旋转使得接收到的种子从接收工位依次经过检测工位和分选工位，对其进行检测和分选；所述旋转种槽部301包括滚筒3011、设置在所述滚筒3011的周壁上的种槽架3012以及用于驱动所述滚筒3011转动的第二驱动电机，所述滚筒3011可旋转地设置在所述传输机构2第二端的下方；所述种槽架3012可拆卸地设置在所述滚筒3011的侧壁上，且所述种槽架3012上形成有多个用于接收种子的种槽；
分料机构4，设置在所述分选机构3靠近分选工位的一侧，用于实现种子分料；所述分料机构4包括分料筒401，所述分料筒401上形成有相邻的第一料槽4011和第二料槽4012；
回料机构5，设置在所述分选机构3靠近接收工位的一侧，用于实现种子回料；所述回料机构5包括回料筒501和种子输送器502；
控制机构7，设置在所述框体6外部，与所述上料机构1和所述分选机构3控制连接，用于控制所述上料机构1和所述分选机构3以实现种子的自动上料和分选；
采集单元8，与所述控制机构7信号连接，用于获取所述传输机构2上的种子通过量，并根据种子通过量生成待进入所述分选机构3的种子通过量信号；
该方法包括：所述控制机构7控制所述上料机构1自动上料，将种子从所述种子分选装置的所述上料机构1引入至所述传输机构2中，并通过所述传输机构2向下游传输，所述分选机构3的所述旋转种槽部301在接收工位从抛物线切线方向接收从所述传输机构2滑落到半空中的种子，同时保持旋转使得接收到的种子从接收工位依次经过检测工位和分选工位，然后通过光透射对种子在检测工位上进行光谱检测，并将获得的结果传输至所述控制机构7，所述控制机构7根据检测分析结果判定合格种子，并控制所述分选机构3进行分选，将合格种子分选至所述第二料槽4012中，将其他种子分选至所述第一料槽4011中；另外，从所述传输机构2中滑落而没有进入所述分选机构3的种子落入所述回料筒501中，并经过所述种子输送器502重新输送到所述上料机构1中，以实现种子的回收；
所述控制机构7包括控制器，所述控制器被配置成：
获取所述采集单元8发送的所述种子通过量信号；
根据所述种子通过量信号控制所述第一驱动电机以调节所述上料出口的开口大小；
根据所述种子通过量信号控制所述振动上料器102以调节种子上料速率；所述种子上料速率为0.8-1.2cm/s；
根据所述种子通过量信号控制所述第二驱动电机以控制所述滚筒3011的转速；所述滚筒3011的转速为1.5-3r/min。
优选地，所述合格种子的判定条件如下：
首先，通过本发明所述的种子分选装置中的光谱检测装置获得20颗标准种子(形状完整、籽粒饱满、色泽金黄)的光谱信息，对光谱进行预处理，然后得到种子的活力信息，采用偏最小二乘法建立种子光谱信息和活力信息之间的回归关系模型；
然后通过本发明所述的种子分选装置获得待测种子的光谱信息，对光谱进行预处理，根据预处理后的光谱信息，通过上述方法建立的回归关系模型获得待测种子的活力信息，将有活力种子记作“1”，无活力种子记作“0”，标记为“1”的种子则为合格种子。
根据一种优选的具体实施方式，所述对光谱进行预处理的方法包括如下步骤：
(1)确定种子光谱的梯度信息；
(2)通过梯度信息确定时间调制函数T；
(3)根据时间调制函数对预设的非线性扩散函数进行调整；
所述非线性扩散函数的表达式为：
所述时间调制函数T的表达式为：
把代入到上述非线性扩散函数的T中，得到调整后的非线性扩散函数，通过调整后的非线性扩散函数对种子光谱进行去噪；
在上述表达式中，T代表时间调制函数，t代表时间坐标变量，x代表空间坐标变量，u代表种子光谱变量，代表沿着时间轴t的导数，/>代表光谱梯度谱，g代表任意的空间非线性去噪算子函数；
(4)获取迭代去噪后的种子光谱的光谱信息。
本发明中，根据一种特别优选的具体实施方式，以下结合附图对优选的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1至图9所示，本发明的方法中应用的种子分选装置，该种子分选装置包括：上料机构1、传输机构2、分选机构3、分料机构4、回料机构5、框体6、控制机构7以及采集单元8(图示未画出)；
上料机构1设置在所述框体6外侧上方，所述上料机构1上形成有上料入口和上料出口，用于实现种子上料；所述上料机构1包括上料筒101、上料支撑架、出料调节板以及振动上料器102，所述出料调节板用于控制所述上料出口的开口大小，所述出料调节板通过第一驱动电机调节，所述出料调节板打开的角度为5-20°；
传输机构2倾斜地设置在所述框体6上方，且部分所述传输机构2伸入所述框体6内部，所述上料出口与所述传输机构2的第一端连通，用于实现将来自所述上料机构1的种子进行传输；
分选机构3包括旋转种槽部301，所述旋转种槽部301可旋转地设置在所述传输机构2第二端的下方，用于从抛物线切线方向接收从所述传输机构2滑落到半空中的种子，同时保持旋转使得接收到的种子从接收工位依次经过检测工位和分选工位，对其进行检测和分选；所述旋转种槽部301包括滚筒3011、设置在所述滚筒3011的周壁上的种槽架3012以及用于驱动所述滚筒3011转动的第二驱动电机，所述滚筒3011可旋转地设置在所述传输机构2第二端的下方；所述种槽架3012可拆卸地设置在所述滚筒3011的侧壁上，且所述种槽架3012上形成有多个用于接收种子的种槽；
分料机构4设置在所述分选机构3靠近分选工位的一侧，用于实现种子分料；所述分料机构4包括分料筒401，所述分料筒401上形成有相邻的第一料槽4011和第二料槽4012；
回料机构5设置在所述分选机构3靠近接收工位的一侧，用于实现种子回料；所述回料机构5包括回料筒501和种子输送器502；
控制机构7设置在所述框体6外部，与所述上料机构1和所述分选机构3控制连接，用于控制所述上料机构1和所述分选机构3以实现种子的自动上料和分选；
采集单元8与所述控制机构7信号连接，用于获取所述传输机构2上的种子通过量，并根据种子通过量生成待进入所述分选机构3的种子通过量信号；
所述控制机构7包括控制器，所述控制器被配置成：
获取所述采集单元8发送的所述种子通过量信号；
根据所述种子通过量信号控制所述第一驱动电机以调节所述上料出口的开口大小；
根据所述种子通过量信号控制所述振动上料器102以调节种子上料速率；所述种子上料速率为0.8-1.2cm/s；
根据所述种子通过量信号控制所述第二驱动电机以控制所述滚筒3011的转速；所述滚筒3011的转速为1.5-3r/min。
发明人发现，本发明提供的种子分选方法在控制种子上料速率为上述速度和旋转种槽部的滚筒的转速为上述转速的情况下，能够进一步地提高分选种子的效率。
在本发明中，采集单元包括称重设备、图像采集设备以及体积测量设备中的任意一种。例如，采集单元为设置在上料筒上的称重设备，通过获取上料筒内种子重量的变化来计算种子通过量以得到种子通过量信号。
可选地，在采集单元为体积测量设备的情况下，体积测量设备能够设置在种子流通的管路上以测量得到进入传输机构的种子体积，根据种子体积计算种子通过量以得到种子通过量信号。
可选地，在采集单元为图像采集设备的情况下，图像采集设备采集经过传输机构的种子的图像，并根据采集到的图像计算种子通过量，生成种子通过量信号。
优选地，如图1和图2所示，在所述种子分选装置中，所述第一料槽4011设置在靠近所述分选机构3的一侧，所述第二料槽4012设置在远离所述分选机构3的一侧。
优选地，如图1所示，在所述种子分选装置中，所述回料筒501的顶部形成有种子回收入口，所述回料筒501的底部和所述种子输送器502的第一端连通，所述种子输送器502的第二端形成有种子回收出口，所述种子回收出口由所述框体6内部向上、向外延伸出去并朝向上料机构1的上料入口。
优选地，在所述采集单元8获取所述传输机构2上的种子通过量为0的条件下，所述控制器被配置成：
控制所述振动上料器102作业第一预设时间；
在所述振动上料器102作业第一预设时间后，所述采集单元8获取所述传输机构2上的种子通过量仍为0的条件下，控制所述第一驱动电机使得所述出料调节板关闭所述上料出口，并控制所述振动上料器102停止作业；
在所述振动上料器102停止作业后，控制所述第二驱动电机作业第二预设时间后停止；
所述第一预设时间为1-2min，所述第二预设时间为20-40s。
具体地，在采集单元8检测到传输机构2的种子通过量为0时，说明上料筒101内可能没有种子了，为了确保上料筒101内没有种子，应当控制振动上料器102继续作业第一预设时间，在运行第一预设时间后仍然没有种子通过，则确保上料筒101内没有种子。
当然，振动上料器102关闭后，还有部分种子从传输机构2上落料，为了保证剩余在传输机构2上的种子能够继续被分选，应当继续使得第二驱动电机作业第二时间以保证剩余种子分选成功。换言之，在上料筒101内没有种子后，先关闭上料出口以及振动上料器102后再让滚筒3011停止。
优选地，在所述种子分选装置上电开机时，所述控制器被配置成：
控制所述第二驱动电机作业第三预设时间；
在所述第二驱动电机作业第三预设时间后，控制所述振动上料器102作业第四预设时间；
在所述振动上料器102作业第四预设时间后，控制所述第一驱动电机使得所述出料调节板打开所述上料出口；
所述第三预设时间为20-40s，所述第四预设时间为10-20s。
具体地，在该分选装置上电时，控制各组件先后动作以保证种子分选。可以理解地，在种子落料之前，滚筒3011应该先要转动，其次，振动上料器102开始作业后才能打开上料筒101。如此使得上电后各组件有序动作以保证种子分选。
优选地，如图2所示，在所述种子分选装置中，所述分选机构3还包括透射检测部302和喷射部303，所述透射检测部302设置在所述检测工位，用于通过光透射对种子进行光谱检测；所述喷射部303设置在所述分选工位，用于根据检测分析结果对种子进行分选。
优选地，如图2所示，在所述种子分选装置中，所述透射检测部302包括设置在所述检测工位的照明镜头3021和检测探头3022，且所述照明镜头3021设置在所述旋转种槽部301的外侧，所述检测探头3022对应地设置在所述旋转种槽部301的环形腔中。此外，所述照明镜头3021和所述检测探头3022均相对于所述旋转种槽部301静止。
优选地，如图2所示，所述喷射部303包括与气源连接的喷嘴，所述喷嘴设置在所述旋转种槽部301的环形腔中，且所述喷嘴上形成有喷气口，所述喷气口朝向所述分选工位处的所述通光孔。此外，所述喷射部303相对于所述旋转种槽部301静止。
优选地，如图2所示，在所述种子分选装置中，所述分选机构3还包括与负压设备连接的吸嘴部304，所述旋转种槽部301形成有环形腔，所述吸嘴部304设置在所述环形腔中，且所述吸嘴部304上形成有负压开口，所述负压开口朝向所述接收工位的所述通光孔。此外，所述吸嘴部304相对于所述旋转种槽部301静止。
优选地，如图2所示，所述吸嘴部304的负压开口产生负压，通过通光孔吸引做抛物线运动的种子到所述种槽架3012的种槽中，所述负压的吸气速率不低于0.2m3/min。
发明人发现，本发明提供的种子分选方法在控制吸嘴部的负压达到上述吸气速率的情况下，能够进一步地提高分选种子的效率。
优选地，如图3至图9所示，在所述种子分选装置中，所述旋转种槽部301的所述种槽一端形成封闭结构，另一端形成开口结构，当所述种槽架3012处于种子下落抛物线切线方向时，所述开口结构朝向所述传输机构2的第二端。
优选地，所述种槽靠近所述封闭结构一端的底部形成有通光孔，且所述通光孔贯穿所述种槽架3012和所述滚筒3011侧壁。
优选地，所述种槽的截面形状为梯形。种槽截面的底边为梯形的短边，种槽截面的顶边为梯形的长边，该种槽结构形状使得种子易于落入种槽底部。
进一步地，所述种槽的大小只能容纳一粒种子，使得种子在种槽底部的位置固定，降低种子在所述滚筒3011旋转时随意晃动的可能性，提高种子分选的准确性。
优选地，所述通光孔的直径范围为0.5mm-2mm。在该优选的情况下，既能避免种子从通光孔中落下，也能避免光束不能充足地照射到种子上，导致种子不能被充分照射而影响光谱检测结果。
优选地，所述照明镜头3021将光源照射到种子上，所述检测探头3022通过接收经过种子透射的光信号进行光谱检测，并将获得的结果传输至所述控制机构7，所述照明镜头3021的所述光源为200W卤素灯。
优选地，所述透射检测部302还包括光谱仪，所述检测探头3022通过将接收到的所述光信号发送给所述光谱仪进行光谱检测。
优选地，所述检测探头3022为光纤探头，该光纤探头采用芯径范围为20μm-1000μm的多模光纤。
优选地，所述光谱仪的超连续光源的光谱范围为400nm-2400nm。
优选地，所述光谱仪采用光栅分光或傅里叶变换分光的方式探测种子的透射光谱，光谱范围覆盖900nm-2200nm，光谱分辨率小于10nm。
优选地，所述控制机构7根据检测分析结果判定合格种子，控制所述喷射部303的喷嘴喷出气流将合格种子冲击到所述第二料槽4012中，其他种子随着所述旋转种槽部301旋转，在重力作用下掉落进所述第一料槽4011中，所述喷嘴喷出气流的流速为0.2m3/min。
发明人发现，本发明提供的种子分选方法在控制喷嘴喷出气流的流速达到上述流速的情况下，能够进一步地提高分选种子的效率。
优选地，所述喷嘴的气源为压缩气源。
图10为控制器的执行步骤流程图，具体地，所述控制器所需执行的步骤如图中S110、S120、S130和S140所示。
图11为该种子分选装置中的组件与控制机构的连接示意图，具体地，所述控制机构分别与所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述采集单元8、所述喷射部以及所述光谱仪保持电连接。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。
以下实例中，种子分选的准确率由以下公式计算得到：
准确率％＝(经人工验证为合格种子的重量/本发明装置分选得到的合格种子的重量)×100％。
实施例1
本实施例的方法中应用的种子分选装置如图1所示，上文中已进行详细说明，此处不再赘述。
在所述种子分选装置中，所述出料调节板打开10°角度；所述种子上料速率为1cm/s；所述滚筒的转速为2r/min；所述吸嘴部的负压的吸气速率为0.2m3/min；所述喷射部喷出气流的流速为0.2m3/min。
种子品种：玖两优黄华占；审定编号：湘审稻2016020；种子重量：千粒重25g；栽培时间和地点：长沙地区作晚稻种植，2018年6月播种，10月收获。
将上述种子500g通过本实施例的方法进行分选，结果准确率为97.3％，分选时间为183min。
实施例2
本实施例的方法中应用的种子分选装置如图1所示，上文中已进行详细说明，此处不再赘述。
在所述种子分选装置中，所述出料调节板打开20°角度；所述种子上料速率为0.8cm/s；所述滚筒的转速为2r/min；所述吸嘴部的负压的吸气速率为0.4m3/min；所述喷射部喷出气流的流速为0.4m3/min。
种子品种：玖两优黄华占；审定编号：湘审稻2016020；种子重量：千粒重25g；栽培时间和地点：长沙地区作晚稻种植，2018年6月播种，10月收获。
将上述种子500g通过本实施例的方法进行分选，结果准确率为96.4％，分选时间为195min。
根据以上结果可以看出，本发明提供的种子分选方法均具有准确、快速的优点，在实施例1的操作条件下能够得到更高的准确率和工作效率。
综上，本发明提供的种子分选方法具有准确、快速的优点，显著提高了分选种子的效率，同时，本发明的方法中应用的种子分选装置能够在不破坏种子的前提下实现种子的自动上料、检测和分选，具有分选工作效率高的优点，有利于提高本发明的方法分选种子的准确度和效率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于光谱成像进行种子分选的方法，该方法在种子分选装置中进行，其特征在于，该种子分选装置包括：
框体（6）；
上料机构（1），设置在所述框体（6）外侧上方，所述上料机构（1）上形成有上料入口和上料出口，用于实现种子上料；所述上料机构（1）包括上料筒（101）、上料支撑架、出料调节板以及振动上料器（102），所述出料调节板用于控制所述上料出口的开口大小，所述出料调节板通过第一驱动电机调节，所述出料调节板打开的角度为5-20°；
传输机构（2），倾斜地设置在所述框体（6）上方，且部分所述传输机构（2）伸入所述框体（6）内部，所述上料出口与所述传输机构（2）的第一端连通，用于实现将来自所述上料机构（1）的种子进行传输；
分选机构（3），包括旋转种槽部（301），所述旋转种槽部（301）可旋转地设置在所述传输机构（2）第二端的下方，用于从抛物线切线方向接收从所述传输机构（2）滑落到半空中的种子，同时保持旋转使得接收到的种子从接收工位依次经过检测工位和分选工位，对其进行检测和分选；所述旋转种槽部（301）包括滚筒（3011）、设置在所述滚筒（3011）的周壁上的种槽架（3012）以及用于驱动所述滚筒（3011）转动的第二驱动电机，所述滚筒（3011）可旋转地设置在所述传输机构（2）第二端的下方；所述种槽架（3012）可拆卸地设置在所述滚筒（3011）的侧壁上，且所述种槽架（3012）上形成有多个用于接收种子的种槽，所述旋转种槽部（301）的所述种槽一端形成封闭结构，另一端形成开口结构，所述种槽靠近所述封闭结构一端的底部形成有通光孔；
分料机构（4），设置在所述分选机构（3）靠近分选工位的一侧，用于实现种子分料；所述分料机构（4）包括分料筒（401），所述分料筒（401）上形成有相邻的第一料槽（4011）和第二料槽（4012）；
回料机构（5），设置在所述分选机构（3）靠近接收工位的一侧，用于实现种子回料；所述回料机构（5）包括回料筒（501）和种子输送器（502）；
控制机构（7），设置在所述框体（6）外部，与所述上料机构（1）和所述分选机构（3）控制连接，用于控制所述上料机构（1）和所述分选机构（3）以实现种子的自动上料和分选；
采集单元（8），与所述控制机构（7）信号连接，用于获取所述传输机构（2）上的种子通过量，并根据种子通过量生成待进入所述分选机构（3）的种子通过量信号；
该方法包括：所述控制机构（7）控制所述上料机构（1）自动上料，将种子从所述种子分选装置的所述上料机构（1）引入至所述传输机构（2）中，并通过所述传输机构（2）向下游传输，所述分选机构（3）的所述旋转种槽部（301）在接收工位从抛物线切线方向接收从所述传输机构（2）滑落到半空中的种子，同时保持旋转使得接收到的种子从接收工位依次经过检测工位和分选工位，然后通过光透射对种子在检测工位上进行光谱检测，并将获得的结果传输至所述控制机构（7），所述控制机构（7）根据检测分析结果判定合格种子，并控制所述分选机构（3）进行分选，将合格种子分选至所述第二料槽（4012）中，将其他种子分选至所述第一料槽（4011）中；另外，从所述传输机构（2）中滑落而没有进入所述分选机构（3）的种子落入所述回料筒（501）中，并经过所述种子输送器（502）重新输送到所述上料机构（1）中，以实现种子的回收；
所述控制机构（7）包括控制器，所述控制器被配置成：
获取所述采集单元（8）发送的所述种子通过量信号；
根据所述种子通过量信号控制所述第一驱动电机以调节所述上料出口的开口大小；
根据所述种子通过量信号控制所述振动上料器（102）以调节种子上料速率；所述种子上料速率为0.8-1.2cm/s；
根据所述种子通过量信号控制所述第二驱动电机以控制所述滚筒（3011）的转速；所述滚筒（3011）的转速为1.5-3r/min；
在所述采集单元（8）获取所述传输机构（2）上的种子通过量为0的条件下，所述控制器被配置成：
控制所述振动上料器（102）作业第一预设时间；
在所述振动上料器（102）作业第一预设时间后，所述采集单元（8）获取所述传输机构（2）上的种子通过量仍为0的条件下，控制所述第一驱动电机使得所述出料调节板关闭所述上料出口，并控制所述振动上料器（102）停止作业；
在所述振动上料器（102）停止作业后，控制所述第二驱动电机作业第二预设时间后停止；
所述第一预设时间为1-2min，所述第二预设时间为20-40s。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述种子分选装置中，所述第一料槽（4011）设置在靠近所述分选机构（3）的一侧，所述第二料槽（4012）设置在远离所述分选机构（3）的一侧。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述种子分选装置中，所述回料筒（501）的顶部形成有种子回收入口，所述回料筒（501）的底部和所述种子输送器（502）的第一端连通，所述种子输送器（502）的第二端形成有种子回收出口，所述种子回收出口由所述框体（6）内部向上、向外延伸出去并朝向上料机构（1）的上料入口。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述种子分选装置上电开机时，所述控制器被配置成：
控制所述第二驱动电机作业第三预设时间；
在所述第二驱动电机作业第三预设时间后，控制所述振动上料器（102）作业第四预设时间；
在所述振动上料器（102）作业第四预设时间后，控制所述第一驱动电机使得所述出料调节板打开所述上料出口；
所述第三预设时间为20-40s，所述第四预设时间为10-20s。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述种子分选装置中，所述分选机构（3）还包括透射检测部（302）和喷射部（303），所述透射检测部（302）设置在所述检测工位，用于通过光透射对种子进行光谱检测；所述喷射部（303）设置在所述分选工位，用于根据检测分析结果对种子进行分选；
所述透射检测部（302）包括设置在所述检测工位的照明镜头（3021）和检测探头（3022），且所述照明镜头（3021）设置在所述旋转种槽部（301）的外侧，所述检测探头（3022）对应地设置在所述旋转种槽部（301）的环形腔中；
所述喷射部（303）包括与气源连接的喷嘴，所述喷嘴设置在所述旋转种槽部（301）的环形腔中，且所述喷嘴上形成有喷气口，所述喷气口朝向所述分选工位处的通光孔。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述种子分选装置中，所述分选机构（3）还包括与负压设备连接的吸嘴部（304），所述旋转种槽部（301）形成有环形腔，所述吸嘴部（304）设置在所述环形腔中，且所述吸嘴部（304）上形成有负压开口，所述负压开口朝向所述接收工位的通光孔；
所述吸嘴部（304）的负压开口产生负压，吸引做抛物线运动的种子到所述种槽架（3012）的种槽中，所述负压的吸气速率不低于0.2m3/min。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述种子分选装置中，所述旋转种槽部（301）的所述种槽一端形成封闭结构，另一端形成开口结构，当所述种槽架（3012）处于种子下落抛物线切线方向时，所述开口结构朝向所述传输机构（2）的第二端；
所述种槽靠近所述封闭结构一端的底部形成有通光孔，且所述通光孔贯穿所述种槽架（3012）和所述滚筒（3011）侧壁；
所述种槽的截面形状为梯形；
所述通光孔的直径范围为0.5mm-2mm。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述种子分选装置中，所述透射检测部（302）还包括光谱仪，所述检测探头（3022）通过将接收到的光信号发送给所述光谱仪进行光谱检测；
所述检测探头（3022）为光纤探头，该光纤探头采用芯径范围为20μm-1000μm的多模光纤；
所述光谱仪的超连续光源的光谱范围为400nm-2400nm；
所述光谱仪采用光栅分光或傅里叶变换分光的方式探测种子的透射光谱，光谱范围覆盖900nm-2200nm，光谱分辨率小于10nm。
9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述控制机构（7）根据检测分析结果判定合格种子，控制所述喷射部（303）的喷嘴喷出气流将合格种子冲击到所述第二料槽（4012）中，其他种子随着所述旋转种槽部（301）旋转，在重力作用下掉落进所述第一料槽（4011）中，所述喷嘴喷出气流的流速为0.2m3/min；
所述喷嘴的气源为压缩气源。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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