一种渔业生物精确检测计数与分级装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于渔业工程装备与技术领域，涉及一种用于渔业生物的数量统计与体长大小无损自动化精确检测的装备，并根据体长大小检测的结果实现渔业生物规格大小的自动化种群划分，从而可以很便捷地统计渔业生物种群数量，挑选和区分不同大小的渔业生物，提升渔业生产过程的效率和便捷性。
【背景技术】
[0002]在渔业生产过程中，对于生物数量统计与大小检测往往贯穿其整个过程，无论是其苗种的孵化培育、销售运输，还是幼体的养成以及成体的起捕与销售，都涉及到渔业生物数量统计与大小检测的需求。但向来没有什么简便的方便进行渔业生物数量的统计与大小的检测，往往是分开进行渔业生物数量的统计与大小的检测，或者抽样调查获得近似数据和信息。抽样调查是最为常见的渔业生物检测分析手段，但耗时费力，且对渔业生物往往造成一定的伤害。近年来，随着科学技术手段的发展和进步，关于渔业生物计数、等级区分的技术越来越多。大体上，除取样调查外，渔业生物的计数方法还包括电阻计数、光学计数、声学计数、计算机视觉计数等若干种类，各自具有不同的优缺点。其中以计算机视觉计数为代表的图像智能识别技术是发展的热点方向之一，且可以同时进行渔业生物大小的统计与分析，缺点是对于位置重叠、首尾相连、游动的渔业生物统计分析往往存在着相当大的误差。而关于渔业生物等级划分的技术一般是采用机械筛分的技术，效果不错，相关的专利技术很多，如申请号为 200410036135X、2004100623600、2010202918439、2012104756841、2012104756856、2012104757420、2013204915725等专利技术，都涉及到渔业生物的分级技术，多数是机械分级的技术手段，也不涉及渔业生物数量的统计与大小的精确测定，机械筛分的方式也多多少少会对渔业生物造成一定的损害。
[0003]当迫使渔业生物逐个地通过时，则可以很方便地实现对渔业生物逐个地数量统计和检测，当前的一些渔业生物计数技术多数基于这样的方案，通常以光电技术为主要的检测手段，也包括统计其数量、重量等，相关的专利技术也比较多。如申请号为851052657、871024101、882028367、882039210、2008101621761、2010105426549、2013203099202、2013204827264等专利技术，以及一些公开报道的文献资料，都有涉及到各种光电检测、计算机视觉检测、分批检测等多种鱼苗等渔业生物的计数方法。但是，目前各种渔业生物计数、分级的技术和方法中，还没有将渔业生物大小检测、数量统计、规格大小分级过程结合在一起的技术，相关过程通常是分开进行的，不是十分方便和快捷。本发明专利通过独特的设计，将前述过程结合在一起，一次性地快速实现渔业生物种群数量统计、大小检测、规格等级划分的工作，有利于渔业生产的进行。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于解决当前已有技术的缺陷和不足之处，填补渔业生物数量统计与规格检测以及等级划分方面的技术空白，建立渔业生物规格检测、数量统计、等级划分的系统化解决方案，可以实现渔业生物群体的快速检测与等级划分工作。详细的技术方案如下:
[0005]本发明设计的渔业生物精确检测计算与分级装置，主要包括渔业生物输入系统、检测系统、分级系统、控制系统四大部分组成，详细结构组成如说明书图附图所示，以下逐个说明各个系统的工作原理和方式。
[0006]渔业生物输入系统包括稳定水流输入水龙头、渔业生物输入容纳器、内衬筛网、直径可调内衬垫圈、第五号电动阀门、第六号光电检测器所组成，其功能是确保渔业生物由身体长轴方向生物一尾一尾地通过输入系统，然后进入检测系统部分。当渔业生物逐个地通过第五号电动阀门时，稳定水流输入水龙头保持一定流量的水流，防止因内衬筛网的渗漏下去流量，而导致渔业生物输入容纳器中的水位过低，同时维持整个系统中的水流畅通与连续。设待检测分级渔业生物种群的体长、体高、体厚平均值分别为dl、d2、d3，一般情况下dl>d2>d3。则，内衬筛网的网目孔径大小应当远小于d2，即待检测的渔业生物不可能通过内衬筛网漏下去。直径可调内衬垫圈是一个塑料弹性垫圈，保持圆形的形状，其直径可以在检测管道内径范围内进行任意地调节。
[0007]为了确保不可能出现多尾待检测渔业生物同时通过或者拥堵的情况，直径可调内衬垫圈的直径应当调节在1.3-1.6倍d2之间，即一次只能容许一尾待检测的渔业生物按照其身体长轴方向通过，不能横着通过，也不能2尾以上的渔业生物同时通过。当系统启动工作时，稳定水流输入水龙头开始输入一定流量的水流，保持渔业生物输入容纳器中的一定的水位，维持整个系统中水流的畅通与连续，此时可以向渔业生物输入容纳器输入待检测的渔业生物。选择适宜的检测计数模式，系统开始计数工作时，第五号电动阀门首先开启，容许一尾待检测的渔业生物通过。而后，第五号电动阀门的开、闭由中央控制器控制。当渔业生物完全通过第六号光电检测器，对于其光线的遮断结束后，第六号光电检测器向中央控制器发出一个工作信号，并由中央控制器向第五号电动阀门发出关闭的工作信号，命令第五号电动阀门处于关闭状态，保证进入检测系统的渔业生物被检测分级完成前，检测系统中有且只有一尾渔业生物。当渔业生物检测完成后，由第十一号、第十四号、第十七号光电检测器中的一个，向中央控制器发出检测完成的信号，再由中央控制器向第五号电动阀门发出开启的控制命令信号，命令第五号电动阀门开启放入下一尾渔业生物，进入下一个计数检测流程。基于以上工作原理，第六号光电检测器与第五号电动阀门之间的距离应该尽量地小，远小于渔业生物的平均体长dl，以确保第六号光电检测器反馈给中央控制器信号并命令第五号电动阀门关闭的动作时间尽量短暂，在控制第五号电动阀门关闭之前，不会有第二条渔业生物出现在检测系统中。也就是说，第六号光电检测器检测到第五号电动阀门每放入一条渔业生物后，即通知中央控制器关闭第五号电动阀门，而第五号电动阀门的再次开启则由分级系统反馈的信号进行控制，或者暂停工作模式下，由中央控制器进行控制。
[0008]随后，渔业生物即进入本发明装置的检测系统，检测系统由第七号光电检测器、检测管道、第九号光电检测器、中央控制器共同组成，其功能是精确测定渔业生物的大小，也就是其体长，设其值为未知数D厘米。而渔业生物的体重可以根据经验公式，由其体长换算得到。检测管道由透明材质所制成，例如玻璃或者有机玻璃等透明材质。检测管道中所有安装光电检测器的位置，为平面结构，以保障光电检测器检测光线的有效通过与检测。检测管道其他位置为圆柱体结构，弯角处保持适宜的弧度，以保障渔业生物的顺利通过，且不受伤害。渔业生物体长的具体检测与计算过程详述如后。
[0009]被检测的渔业生物在透明检测管道中的运动过程受重力、浮力、摩擦力等各种作用力的综合作用，可近似视作为一种匀加速直线运动。根据说明书附图中图2的过程分析，当渔业生物头部、尾部分别通过第七号光电检测器、第九号光电检测器的时刻分别为tl、t2、t3、t4，可由第七、九号光电检测器检测得到。设渔业生物在tl、t2、t3、t4时刻的运动速度分别为vl、v2、v3、v4，渔业生物运动的加速度为a，第七、九光电检测器之间的距离为已知的L厘米，渔业生物的体长为未知的D厘米。渔业生物由tl时刻运动至t2时刻、t2时刻运动至t3时刻、tl时刻运动至t3时刻、tl时刻运动至t4时刻耗时分别为Tl、T2、T3、T4 毫秒，即:T1 = t2_tl、T2 = t3_t2、T3 = t3_tl、T4 = t4_tl。根据以上条件，由勾加速直线运动方程可以得到如下关系式:
[0010]L = vlXT3+0.5XaXT32
[0011]L+D = vlXT4+0.5XaXT42
[0012]L-D = v2X T2+0.5 X a X T22
[0013]v2 = vl+aX Tl
[0014]D = vlXTl+0.5XaXTl2
[0015]上述代数方程中，未知数有vl、v2、a、D，其他皆是可测量的已知数据，