专利名称：一种用于单株高精度考种的全自动谷粒分离系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型脱粒结构，振动筛分结构和全自动控制的谷粒分离系统，具 体涉及一种用于单株高精度考种的全自动谷粒分离系统。
背景技术：
将谷粒从稻穗上进行分离(脱粒)是农业考种研究中不可或缺的前期处理部分， 尤其是高精度考种研究中，如何自动、高效、高精度的将谷粒从稻穗上分离是一项值得研究 和解决的技术问题。首先，谷粒分离的完整性不仅能保证较好的脱粒效果，而且对后续粒 长、粒宽、实粒数、总粒数等谷粒参数测量具有很明显的实用意义。再者，谷粒分离的自动化 实现也为整个考种过程全自动化实现提供了一种可能。全自动谷粒分离系统使农业考种更 加快捷和方便，大大降低了人工因素带来的误差，推动了农业研究和作物高效考种。加快全 自动高精度谷粒分离系统的研究具有很大的科研价值和社会经济效益。在此背景前提下，国内外已有许多针对脱粒仪的研究，而适用于单株高精度考种， 且自动化要求较高的谷粒分离系统国内尚无成型的产品。为了给稻穗提供一个高精度、自 动化和美观的测量平台，就必须设计和制作一种适用于单株高精度考种的谷粒分离系统。 从设备的美观和稳定性考虑本全自动谷粒分离系统设计主要采用不锈钢加有机玻璃板构 成，控制采用工业控制常用的可编程逻辑控制器加以编程实现自动控制设计。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于单株高精度考种全自动的谷粒分离 系统，实现将稻穗放入稻穗输送线上即自动开始脱粒和筛分，提高脱粒效率，降低人工劳动 强度。为解决上述问题，本发明提出一种用于单株高精度考种的全自动谷粒分离系统， 其特征在于，包括稻穗入口、光电开关、脱粒装置、振动筛分机构、风吹装置、穗杆出口、谷粒 出口、控制器、带毛刷的实粒下落挡板、风向导向板、稻穗输送线、稻穗过渡装置；所述稻穗 输送线处安装光电开关，稻穗输送线上端紧接稻穗入口，稻穗入口后紧接安装脱粒装置，脱 粒装置包括饱粒脱粒机构和瘪粒脱粒机构，饱粒脱粒机构和瘪粒脱粒机构中间安装有稻穗 过渡装置；饱粒脱粒机构下方安装有带毛刷的实粒下落挡板，瘪粒脱粒机构下端安装有风 向导向板；脱粒装置下方为振动筛分机构；振动筛分机构的右上端为风吹装置，左下端为 穗杆出口，振动筛分机构下方为谷粒出口 ；控制器中载入预先编制好的程序，控制器根据所 接收光电开关感应输入信号，自动控制整个脱粒过程。进一步的，所述脱粒装置包括一排齿状滚筒(14)和其下的齿状输送皮带(15)，滚 筒和输送皮带通过锯齿耦合，齿状滚筒通过上下可调节的轴承固定；上下可调节的轴承从 上到下由螺母(16)、弹簧(17)、和轴承(18)连接构成，调节螺母可以改变中间弹簧的压力 使轴承中心上下移动，进而改变齿状滚筒和输送线皮带间的压力；其中，具有弹力相对较小 弹簧的轴承所固定的齿状滚筒及其下的齿状输送皮带构成饱粒脱粒机构，具有弹力相对较
3大弹簧的轴承所固定的齿状滚筒及其下的齿状输送皮带构成瘪粒脱粒机构。稻穗首先进入 饱粒脱粒机构，大部分饱粒脱下后由带毛刷的实粒下落挡板(10)落到振动筛分装置上，剩 下未脱净的稻穗经稻穗过渡装置(13)运行到瘪粒脱粒机构进行分离，最后分离的谷粒和 穗杆由瘪粒脱粒机构末端落到振动筛分装置上。针对不同的农作物，根据其谷粒和谷穗之 间连接力不同，调节相应的弹簧压力即可达到最适合的脱粒效果。更进一步的，所述振动筛分机构的面板为鱼鳞筛板；鱼鳞筛板的下面是一个斜槽 型的谷粒收集装置；收集装置下安装一个支杆(19)，支杆下为一滚轮(20)，滚轮下方连接 一个表面上下起伏的转动装置(21)，转动装置通过轴承(22)连接在电机上，电机转动时转 动装置转动，从而使整个振动筛分机构(5)上下振动。本发明的控制流程为启动设备后，当光电开关检测到稻穗输送线入口处有稻穗 时，光电开关将信号发给控制器，控制器启动脱粒部分和振动筛分机构，一段时间后脱粒和 筛分完毕，控制器启动风吹装置将筛板上的穗杆和杂质从穗杆出口吹出，并从谷粒出口得 到分离下来的谷粒，至此单株脱粒完毕。脱粒过程控制器对光电开关的输入信号不作响应， 脱粒完全后控制器自动恢复对光电开关输入信号的响应，可以进行下一株实验，依次不断 循环往复。本发明具有脱粒效果好，自适应性好，易调节控制的优点。在谷粒考种工作中采用 本发明，大大提高了考种精度，降低工人脱粒的劳动强度和人工误差。并且本发明安装、维 护方便，运行故障率低。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步具体说明。图1是本发明的结构示意图；图2是本发明脱粒部分结构示意图；图3是本发明振动结构示意图；图4是本发明的工作控制流程图。
具体实施例方式如图1所示，本发明主要包括稻穗输送线12、饱粒脱粒机构3、瘪粒脱粒机构4、振 动筛分机构5，风吹装置6、控制器9。饱粒脱粒机构3和瘪粒脱粒机构4构成全自动谷粒分 离系统的脱粒装置。稻穗输送线12入口处安装一个光电开关2、光电开关2信号线接控制 器9输入端。稻穗输送线12、饱粒脱粒机构3、瘪粒脱粒机构4、振动筛分机构5和风吹装置 6信号线接控制器9输出端。稻穗经稻穗输送线12首先进入饱粒脱粒机构3，大部分饱粒 脱下后由带毛刷的实粒下落挡板10落到振动筛分机构5上，剩下未脱净的稻穗经稻穗过渡 装置13运行到瘪粒脱粒机构4进行分离，最后分离的瘪粒和穗杆在瘪粒脱粒机构4末端落 到振动筛分机构5上。振动筛分机构5将落到筛板上面的谷粒通过鱼鳞筛孔筛下，并在谷 粒出口获得分离的谷粒，筛分完毕后风吹装置将残留在筛板上的穗杆和杂质从穗杆出口吹 出ο如图2所示，脱粒装置包括一排齿状滚筒14和其下的齿状输送皮带15，滚筒和输 送皮带通过锯齿耦合，齿状滚筒通过上下可调节的轴承固定；上下可调节的轴承从上到下
4由螺母16、弹簧17、和轴承18连接构成，调节螺母可以改变中间弹簧的压力使轴承中心上 下移动，进而改变齿状滚筒和输送线皮带间的压力；其中，具有弹力相对较小弹簧的轴承所 固定的齿状滚筒及其下的齿状输送皮带构成饱粒脱粒机构，具有弹力相对较大弹簧的轴承 所固定的齿状滚筒及其下的齿状输送皮带构成瘪粒脱粒机构。稻穗首先进入饱粒脱粒机 构，大部分饱粒脱下后由带毛刷的实粒下落挡板10落到振动筛分装置上，剩下未脱净的稻 穗经稻穗过渡装置13运行到瘪粒脱粒机构进行分离，最后分离的谷粒和穗杆由瘪粒脱粒 机构末端落到振动筛分装置上。如图3所示，所述振动筛分机构面板为鱼鳞筛板；鱼鳞筛板的下面是一个斜槽型 的谷粒收集装置；收集装置下安装一个支杆19，支杆下为一滚轮20，滚轮下方连接一个表 面上下起伏的转动装置21，转动装置通过轴承22连接在电机上，电机转动时转动装置转 动，从而使整个振动筛分机构5上下振动。如图4所示的工作控制流程，首先启动全自动谷粒分离系统的总电源，将前期处 理好的单株水稻一穗穗依次放入全自动谷粒分离系统的稻穗提升输送线上，此时光电开 关感应到输送线上有稻穗并将信号传输给控制器，控制器控制脱粒部分和振动筛分机构启 动，40秒后控制风吹装置启动，10秒钟后关闭风吹装置，振动筛分装置继续保持运动10秒 以确保该株谷粒无残留于装置内，完成该株水稻脱粒。控制器恢复对光电开关信号的响应， 可以进行下一株水稻脱粒。利用接收装置可从稻穗出口得到该株稻穗分离的穗杆，从谷粒 出口得到分离的谷粒，工人只需将每株稻穗剪下依次放入稻穗输送线上即可实现单株稻穗的自动脱粒。 对设备进行大批量测试结果表明本设备的故障概率小于0. 01%，控制设计流程见图4。最后所应说明的是，以上具体实施方式
仅用以说明本发明的技术方案而非限制。 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对 本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均 应涵盖在本发明的权利要求范围当中。实施例实验生物材料10株成熟的稻穗；首先将10株剪下稻穗正常日照下烘干预处理，再将每株稻穗依次一穗穗放入全 自动谷粒分离系统的稻穗提升输送线上自动进行谷粒分离，分别收集穗杆出口的杂质和谷 粒出口谷粒。通过每株穗杆出口和谷粒出口收集的谷粒情况可分析得处该系统谷粒脱粒误 差，以下是该系统测试的结果表1测试结果
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由测试结果我们分析该系统的误差，如表2所示表2误差分析
一、 实粒 总脱结实率
序号 ，脱粒粒误破,壳绝对误 ^妖差误差 差率差
13.46%1.05%2.09%2.98%0.66%1.16%210.19%4.93%7.27%4.76%1.40%2.52%36.39%0.95%2.57%5.40%1.17%1.66%44.20%1.42%2.65%3.32%0.70%1.26%55.22%0.6752.38%4.92%1.09%1.75%64.64%1.41%2.69%7.66%1.52%2.55%73.63%0.26%2.06%6.51%0.86%1.84%86.11%2.52%4.18%5.88%0.93%1.73%94.88%3.80%4.27%3.80%1.33%2.42%108.96%1.51%5.15%6.37%1.96%3.84%平均值5.77%1.85%3.53%5.16%1,.16%2.07%
其中，各个误差参数计算公式如下
穗杆出口处混杂实粒数
权利要求
一种用于单株高精度考种的全自动谷粒分离系统，其特征在于，包括稻穗入口(1)、光电开关(2)、脱粒装置、振动筛分机构(5)、风吹装置(6)、穗杆出口(7)、谷粒出口(8)、控制器(9)、带毛刷的实粒下落挡板(10)、风向导向板(11)、稻穗输送线(12)、稻穗过渡装置(13)；所述稻穗输送线(12)处安装光电开关(2)，稻穗输送线(12)上端紧接稻穗入口(1)，稻穗入口后紧接安装脱粒装置，脱粒装置包括饱粒脱粒机构(3)和瘪粒脱粒机构(4)，饱粒脱粒机构和瘪粒脱粒机构中间安装有稻穗过渡装置(13)；饱粒脱粒机构下方安装有带毛刷的实粒下落挡板(10)，瘪粒脱粒机构下端安装有风向导向板(11)；脱粒装置下方为振动筛分机构(5)；振动筛分机构的右上端为风吹装置(6)，左下端为穗杆出口(7)，振动筛分机构下方为谷粒出口(8)；控制器(9)中载入预先编制好的程序，控制器根据所接收光电开关感应输入信号，自动控制整个脱粒过程。
2.根据权利要求1所述的用于单株高精度考种的全自动谷粒分离系统，其特征在于， 所述脱粒装置包括一排齿状滚筒(14)和其下的齿状输送皮带(15)，滚筒和输送皮带通 过锯齿耦合，齿状滚筒通过上下可调节的轴承固定；上下可调节的轴承从上到下由螺母 (16)、弹簧(17)、和轴承(18)连接构成，调节螺母可以改变中间弹簧的压力使轴承中心上 下移动，进而改变齿状滚筒和输送线皮带间的压力；其中，具有弹力相对较小弹簧的轴承所 固定的齿状滚筒及其下的齿状输送皮带构成饱粒脱粒机构，具有弹力相对较大弹簧的轴承 所固定的齿状滚筒及其下的齿状输送皮带构成瘪粒脱粒机构。
3.根据权利要求1或2所述的用于单株高精度考种的全自动谷粒分离系统，其特征在 于，所述振动筛分机构的面板为鱼鳞筛板；鱼鳞筛板的下面是一个斜槽型的谷粒收集装置； 收集装置下安装一个支杆(19)，支杆下为一滚轮(20)，滚轮下方连接一个表面上下起伏的 转动装置(21)，转动装置通过轴承(22)连接在电机上，电机转动时转动装置转动，从而使 整个振动筛分机构(5)上下振动。
全文摘要
本发明涉及一种用于单株高精度考种的全自动谷粒分离系统，包括稻穗输送线、饱粒脱粒机构、瘪粒脱粒机构、振动筛分机构、风吹装置、控制器。饱粒脱粒机构和瘪粒脱粒机构构成全自动谷粒分离系统的脱粒部分。稻穗输送线入口处安装一个光电开关、光电开关信号线接控制器输入端。稻穗输送线、饱粒脱粒机构、瘪粒脱粒机构、振动筛分机构和风吹装置信号线接控制器输出端。该全自动谷粒分离系统具有脱粒误差小、自动化程度高，适用于单株高精度考种前期稻穗自动处理，为精细农业研究和农业数字化研究提供有力的技术支持。
文档编号A01F7/04GK101933436SQ20101024160
公开日2011年1月5日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者刘谦, 杨万能, 陈尚宾, 骆清铭, 黄成龙 申请人:华中科技大学