专利名称：油菜抗裂角性的碰撞检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及油菜抗裂角性的检测领域，一种油菜抗裂角性的碰撞检测装置及方法。
背景技术：
油菜是食用油的主要来源，同时也是重要的工业原料和未来可再生能源的主要来源，生产上应用的甘蓝型油菜在成熟时特别容易裂角。油菜角果易裂的特点极不利于机械化收获，限制了生产效率的进一步提高，选育耐裂角的油菜品种，研究油菜裂角的遗传、生理基础，对油菜生产显得尤为重要，这些工作的前提是能准确定量测定不同油菜品种角果的抗裂性。目前对油菜角果抗裂角性试验研究的主要方法有称重法、拉裂法、随机碰撞法等。拉裂法是通过弯曲油菜角果使其开裂，记录开裂时角果弯曲的角度，这种方法的重现性不高，弯曲的角度还受别的因素如角果长度，直径等的影响。随机碰撞法是把20个油菜角果放入直径20cm的垂直放置的圆柱体金属容器内，容器内放入6个直径12. 5mm的金属球，然后金属容器在水平位置以频率4. 9HZ运动，运动位移为51mm，经过不同的时间IOs、20s、40s、80s后，统计油菜角果开裂的比例，开裂比例越高，越不耐裂角，这两种方法虽能定量的测定油菜角果的开裂值，但测定结果重复性不理想，由于测定设备不是标准化仪器，不同单位的测定值难以对比。随机碰撞法采用的振荡摇床主要为恒温振荡器，由于试验仪器本身的局限以及不是标准化仪器，试验过程中存在很多缺点，主要表现在以下几个方面1、试验中，振动摇床只进行水平方向的左右振荡，在高频低幅的运动下，料盒中的钢球由于与料盒底部摩擦不够，钢球运动常呈现打滑的情况，在料盒中位移很小，碰撞效果不好。2、由于机构只做水平方向的左右简谐振动，加上地面不平整的影响，钢球在料盒中常跑偏向料盒的一边，不能运动到另一边，有时无法碰撞到角果，撞击效果差。3、试验中钢球撞击油菜角果幅度小，要多次测量油菜角果的破裂数目，计算繁琐，效率低下。针对随机碰撞法测油菜角果抗裂角性试验研究中存在的缺点，发明了一款专用于测油菜角果抗裂角性的试验装置及方法。目前，还没有检索到相关的专利。
发明内容
本发明提出了一种专用于油菜抗裂角性的碰撞检测装置及方法，是一种具有可组合性、参数可调且便于观察、测量的油菜抗裂角性的碰撞检测方法及装置。本发明采用的技术方案是
一种油菜抗裂角性的碰撞检测装置包括做上下摆动的一级振动机构和做左右振动的二级机构；所述一级振动机构包括主板、转动轴、轴承、轴承套、底座支架、弹簧、联轴器和步进电机，矩形主板装有转动轴，转动轴的两端上套有轴承，轴承分别用轴承套固定在底座支架上，固定支撑整个试验装置，步进电机通过联轴器与转动轴的一端连接，在主板的底部四角分别安装有4个弹簧；所述的二级振动机构包括变频电机、皮带轮装置、曲柄连杆机构、工字梁、摆动副和振动筛，变频电机固定在主板上，变频电机的输出轴通过皮带轮装置与曲柄连杆机构连接，曲柄连杆机构另一段连接在工字梁上，工字梁通过四个摆动副设置于主板的上方，振动筛固定在工字梁上方，变频电机通过皮带轮装置和曲柄连杆机构驱动振动筛做振幅为10 30mm的简谐振动。以上所述的油菜抗裂角性的碰撞检测装置上下摆动振动机构中的主板上安装有转动轴，在转动轴上装上轴承，两端依靠试验装置的底座支架支撑，通过轴承套固定在支架上，步进电机与一端的转动轴通过联轴器连接，上下摆动机构依靠步进电机提供动力，在步进电机的驱动下做一定角度的上下摆动；左右振动机构的振动筛固定在工字梁结构上，工字梁底部四个摆动副固定在上下摆动机构的主板上，左右振动机构通过一个变频电机驱动，做左右简谐振动，电机安装在上下摆动机构的主板上，通过皮带轮装置传递动力到工字梁部分，其传动比可通过更换皮带轮调整，工字梁与皮带轮减速装置之间通过曲柄连杆机构连接；曲柄连杆机构中曲柄的动力来自于变频电机皮带轮装置，通过曲柄和连杆机构驱动左右振动机构做简谐振动，振幅为10 30mm ;所述的控制系统中，驱动上下摆动机构的步进电机和驱动左右振动机构的变频电机，其控制部分都通过控制系统来调节，通过调频旋钮可改变振动频率，调节步进电机转速和角度可改变上下摆动机构过程中的频率和转动角度，调节变频电机的转速可改变左右振动机构过程中的频率，两个机构既可单独进行振动运动，也可组合进行振动运动。所述的控制台包括调频旋钮、计时器、、启动开关、数字仪表和显不器。基于上述装置的测试方法具体步骤如下
I)根据试验要求，把规定大小的圆柱形料盒固定在振动筛中，放入规定数量的油菜角果和小钢球。2)根据试验要求，把试验装置摆放在平整的地面上，根据试验参数要求依次调节上下摆动机构的振动频率和摆动角度、左右振动机构的振动频率，打开步进电机和变频电机的启动开关。3)启动计时器开关，计时器旋钮设定为I分钟，最后启动仪器总控制开关，试验装置开始做简谐振动，一分钟后试验装置自动停止运动，记录料盒中油菜角果破裂个数。4)将计时器开关再次设定为I分钟，再次启动总控制开关，重复试验。5)比较每次试验中不同品种油菜角果开裂比例，进行角果抗裂角性试验研究。本发明成本低、使用安全、控制全面、操作简便，能消除现有随机碰撞法测油菜角果抗裂角性试验中存在的缺陷。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是本发明装置主体结构示意图。图2是图1中一级振动系统结构示意图。图3是图1中二级振动系统结构示意图。图4是图1中控制台的面板主视图。
图中1料盒，2振动筛，3工字梁，4摆动副，5主板，6曲柄连杆机构，7减震弹簧，8底座支架，9轴承套，10轴承，11控制台，12转动轴，13联轴器，14步进电机，15变频电机，16皮带轮减速装置，17 一级机构调频旋钮，18 一级机构调幅旋钮，19计时器，20步进电机启动开关，21 二级机构调频旋钮，22变频电机启动开关，23机构总控制开关，24电子显示屏
具体实施例方式 试验装置结构示意图如图1所示，料盒I放置在振动筛2中，通过振动筛2中的弹簧将其固定，振动筛2通过螺栓固定在工字梁3结构上，根据试验要求，在料盒I中放入一定数量的油菜角果和一定数目的小钢球，试验装置放入水平地面上，依次打开机构总启动开关23以及上下摆动机构和左右振动机构的启动开关20、22，在设定的试验参数下让小钢球在料盒中均匀撞击油菜角果，测油菜角果抗裂角性。上下摆动机构结构如图2所示，在装有转动轴的主板5两端，套上轴承10，轴承10分别用轴承套9固定在底座支架8上，对整个试验装置起固定支撑作用，步进电机14通过联轴器13与主板一端的转动轴12连接在一起，步进电机14提供驱动力，在主板5的底部分别安装有4个弹簧7，其减震缓冲作用。步进电机的转速和转动角度通过控制台11来调节。左右振动机构机构如图3所示，变频电机15固定在主板5上，电机输出轴通过皮带轮装置16与曲柄连杆机构6连接，传递驱动力，曲柄连杆机构6另一段连接在工字梁3上，振动筛2固定在工字梁3上，变频电机15通过皮带轮减速装置16和曲柄连杆机构6驱动振动筛2做左右简谐振动。左右振动机构的运动在上下摆动机构的运动基础上布置，单独启动上下摆动机构时，试验装置做上下摆动的简谐运动，单独启动左右振动机构时，试验装置做左右简谐运动。同时启动两级机构运动时，二级机构在一级机构的基础上，整个试验装置做简谐振动。控制系统机构如图4所示，控制旋钮17、18、21控制变频电机15和步进电机14的转速和振幅，开关按钮20、21、22控制两个电机的启动和暂停。振动过程中各种参数通过电子显示屏24显示出来。试验时，首先将料盒I固定在振动筛2中，将试验装置置于水平地面，按照试验要求，在料盒I中放入试验材料，依次按下上下摆动机构的启动按钮20和左右振动机构的启动按钮22，再启动总控制开关23，试验装置启动运转，按照试验要求，设定步进电机14和变频电机15的运动参数，使其达到试验要求，调节完成后，试验装置在电机的驱动下做简谐振动，按照试验方法进行油菜角果抗裂角性试验研究。
权利要求
1.一种油菜抗裂角性的碰撞检测装置，其特征在于包括做上下摆动的一级振动机构和做左右振动的二级机构；所述一级振动机构包括主板(5)、转动轴(12)、轴承(10)、轴承套(9)、底座支架(8)、弹簧(7)、联轴器(13)和步进电机(14)，矩形主板(5)装有转动轴(12 )，转动轴(12 )的两端上套有轴承(10 )，轴承(10 )分别用轴承套(9 )固定在底座支架(8 )上，固定支撑整个试验装置，步进电机(14)通过联轴器(13)与转动轴(12)的一端连接，在主板(5)的底部四角分别安装有4个弹簧(7);所述的二级振动机构包括变频电机(15)、皮带轮装置(16)、曲柄连杆机构(6)、工字梁(3)、摆动副(4)和振动筛(2)，变频电机(15)固定在主板(5 )上，变频电机(15 )的输出轴通过皮带轮装置(16 )与曲柄连杆机构(6 )连接，曲柄连杆机构(6)另一段连接在工字梁(3)上，工字梁(3)通过四个摆动副(4)设置于主板(5 )的上方，振动筛(2 )固定在工字梁(3 )上方，变频电机(15 )通过皮带轮装置(16 )和曲柄连杆机构(6)驱动振动筛(2)做振幅为10 30mm的简谐振动。
2.根据权利要求1所述的油菜抗裂角性的碰撞检测装置，其特征在于还包括控制台(11)，控制台(11)分别连接步进电机(14)和变频电机(15)，控制台(11)通过调节步进电机(14)的转速和转动角度来调节一级振动机构的频率和转动角度，控制台(11)通过调节变频电机(15)的转速来调节二级机构的振动频率；所述控制台(11)设有计时器(19)。
3.一种实施权利要求1所述的油菜抗裂角性的碰撞检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤 A.根据试验要求，把规定大小的圆柱形料盒固定在振动筛中，放入规定数量的油菜角果和小钢球； B.根据试验要求，把试验装置摆放在平整的地面上，根据试验参数要求依次调节一级机构的振动频率和摆动角度、二级机构的振动频率，并打开步进电机和变频电机的启动开关; C.启动计时器开关，计时器旋钮设定为I分钟，最后启动仪器总控制开关，试验装置开始做简谐振动，一分钟后试验装置自动停止运动，记录料盒中油菜角果破裂个数， D.将计时器开关再次设定为I分钟，再次启动总控制开关，重复试验； E.比较每次试验中不同品种油菜角果开裂数目，根据开裂比例的大小作为油菜角果抗裂角性评价指标。
全文摘要
本发明公开了一种油菜抗裂角性的碰撞检测装置及方法，涉及油菜抗裂角性的检测领域，包括做上下摆动的一级机构和做左右振动的二级机构。一级振动机构采用一个步进电机独立驱动，各种参数可通过控制器进行调节；二级振动机构采用一个变频驱动电机独立驱动；通过调整两级机构的运动参数可进行不同要求下的试验研究。该试验装置既可单独进行一级机构的上下摆动，也可单独进行二级机构的左右简谐振动，同时还可以进行两级机构复合运行下的简谐振动试验。本发明使用安全，结构新颖，操作简便，能消除现有随机碰撞法测油菜角果抗裂角性试验中存在的缺陷，获取更加精确、科学的信息。
文档编号G01N19/00GK103063567SQ20121042954
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者李耀明, 徐立章, 乔金平, 朱俊奇, 赵湛 申请人:江苏大学