本发明属于农业工程播种机械领域，涉及一种单粒排种检测报警装置。
背景技术：
近年来，随着自动化技术的发展和精密播种技术的发展，播种效率和人力成本得到了很大程度的改善，播种机作业时排种状态的好坏对播种合格率有着直接的影响。在播种机工作过程中，当受到种箱缺种、排种管堵塞、排种器故障影响时会造成漏播和重播现象的发生，这对农作物产量有着很大的影响。因此，对工作中的播种机排种状态进行实时检测报警尤为重要。
目前对排种性能的检测报警主要有传统采样法、图像法和光电法。传统采样法通过对下落的种子流进行分布采样，可以较为直观、准确地对排种状态进行检测报警，但是存在采样不方便和效率低的问题；图像法是通过高速摄像机对下落的种子流进行实时获取，经分析后直观准确地得到种子下落状态信息，但是存在光学元件易受环境污染以及成本过高的问题；光电法利用电容式传感器、电感式传感器等装置提取种子下落时产生的脉冲信号经分析后得到播种机实时排种状态，该方法结构简单、成本较低，但是因为不同种类的种子电特性不一样，这种方法只适合于检测报警特定种类的种子，并且由于检测报警盲区的存在导致检测报警结果不够精确。
针对目前排种检测报警方法存在的不足，本发明提出一种利用光栅传感器实现播种机排种性能的实时检测报警，具有成本低廉、检测报警精度高以及适应性好的优点。
技术实现要素：
本发明提供一种全新的、灵敏度高的排种检测报警方法和装置，通过两个在空间内交叉布置的光栅传感器实现对排种管内种子流的检测报警。
本发明是通过如下技术方案得以实现的：
一种单粒排种检测报警装置，包括排种检测报警装置、信号接收芯片、单片机和报警装置；排种检测报警装置连接在上、下播种机排种管的中间位置；所述排种检测报警装置包括套筒、上下交叉布置的光栅传感器、调节螺栓和无线发射芯片；所述光栅传感器设置在套筒内；通过上下交叉的光栅传感器对种子流信号进行检测，信号经无线发射芯片发送给信号接收芯片，然后将信号传递到单片机，单片机对信号进行处理后得到播种机实时排种性能。
进一步的，所述光栅传感器的光栅传感器发射端与光栅传感器反射端的一端均通过铰链与刚性杆件连接；光栅传感器发射端与光栅传感器反射端的另一端均固定设置在刚性杆件上。
进一步的，所述刚性杆件的一端与调节螺栓固定连接；所述调节螺栓端置于套筒外侧，且可沿套筒上下移动。
进一步的，所述刚性杆件固定在套筒内壁上。
进一步的，所述套筒上下可拆卸，通过检测通道固定螺栓固定。
进一步的，所述单片机在对种子流信号进行处理后得到单位时间内排种管内下落的种子数量，并预设定数量的正常区间作对比，若种子实时下落量不在正常范围内，则通过报警装置报警，防止排种机漏播和重播。
与现有技术相比，本发明有益效果是：
1.在排种管上安装排种检测报警装置，在其内部布置两套在空间内相互交叉的光栅传感器，两套光栅传感器发射的红外线在空间内形成一网状检测报警通道，由此实现对下落的种子流进行检测报警，通过无线发射装置将信号实时发射给单片机，单片机通过一定的算法实时得出单位时间内的种子流量，若处于正常区间外则通过报警装置报警，避免由于各种原因导致的漏播或重播现象的发生，提高农作物产量。
2.本发明将传感器发射端和反射端之间形成的平面和水平面间的角度设计为可调，通过调节光栅传感器平面和水平面内之间的夹角，来改变光栅传感器光束间的水平间距，间接改变光束的疏密度，以防止漏检情况的出现，适应对不同尺寸的种子进行检测报警。
3.本发明采用铰链机构以及和外筒连接的可调螺栓来实现调节光栅传感器平面和水平面间的角度，通过在竖直方向调节可调螺栓，来改变光栅传感器平面和水平面间的夹角，进而改变光束在水平面内投影间距，适应对不同尺寸种子的检测。
4.具有较强的抗干扰能力，对环境条件的要求较低，适用于排种检测报警；由于采用两套空间内交叉分布的光栅传感器，本发明检测报警精度高；该检测报警装置采用非接触式检测报警，对种子下落状态无影响；本发明装置结构简单，成本较低。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图。
图2为排种检测报警装置右视示意图。
图3为光栅传感器调节原理图。
图4为排种管与套筒连接示意图。
附图标记如下：
1-套筒；3、6-光栅传感器反射端；5、7-光栅传感器发射端；2、4、8、9-刚性杆件；10、11-调节螺栓；12、13-检测通道固定螺栓；14-无线发射芯片；15-信号接收芯片；16-单片机；17-报警装置；18-排种管。
具体实施方式
为对本发明做进一步的了解，现结合附图做进一步的说明：
结合附图1和4，一种单粒排种检测报警装置，包括排种检测报警装置、信号接收芯片15、单片机16和报警装置17；排种检测报警装置连接在上、下播种机排种管18的中间位置；所述排种检测报警装置包括套筒1、上下交叉布置的光栅传感器、调节螺栓10、11和无线发射芯片14；通过上下交叉的光栅传感器对种子流信号进行检测，信号经无线发射芯片14发送给信号接收芯片15，然后将信号传递到单片机16，单片机16对信号进行处理后得到播种机实时排种性能。所述光栅传感器的光栅传感器发射端5、7与光栅传感器反射端3、6的一端均通过铰链与刚性杆件2、8连接；光栅传感器发射端5、7与光栅传感器反射端3、6的另一端均固定设置在刚性杆件4、9上。所述刚性杆件4、9的一端与调节螺栓10、11固定连接；所述调节螺栓10、11端置于套筒1外侧，且可沿套筒1上下移动。所述刚性杆件2、8固定在套筒1内壁上。所述套筒1上下可拆卸，通过检测通道固定螺栓12、13固定。所述单片机16在对种子流信号进行处理后得到单位时间内排种管内下落的种子数量，并预设定数量的正常区间作对比，若种子实时下落量不在正常范围内，则通过报警装置17报警，防止排种机漏播和重播。
结合附图1所示的播种机排种检测报警装置，将其连接在上、下播种机排种管的中间位置，本发明的核心在于利用两套空间内交叉分布的光栅传感器对排种管内下落的种子流信号进行检测报警，并将信号实时通过无线发射芯片14传输给单片机16，单片机16通过合适的算法得出单位时间内的种子流量，若其值不在正常范围内则通过报警装置17报警，以此来避免在播种机作业过程中由于排种器故障等问题造成的重播、漏播现象的发生，提高播种机作业质量和作业效率，减少资源浪费，节约生产成本。
结合附图1所示的播种机排种检测报警装置，在排种检测报警装置内部布置两套光栅传感器，并在空间内交叉分布，两传感器发射的红外线在空间内形成网状的信号检测报警通道，种子流在下落的过程中经检测报警通道被识别。为了提高该发明装置的适应性，实现对不同种类、不同尺寸的种子进行流量检测报警，本发明将光栅传感器平面和水平面间的角度α设计为可调。对光栅传感器的倾斜角度调节可通过改变其发射端和反射端的相对位置来实现，将每一套光栅传感器中的刚性杆件和套筒1固连，光栅传感器发射端和反射端通过球铰链和此刚性杆件连接，光栅传感器另一端固连并外接和外筒连接的可调螺栓。通过调节光栅传感器平面和水平面内之间的夹角α，来改变光栅传感器光束间的水平间距d2，间接改变光束的疏密度，以防止漏检情况的出现，适应对不同尺寸的种子进行检测报警。
为了进一步提高排种检测精度，本发明装置在排种检测通道内布置两套光栅传感器，光栅传感器发射的红外光束形成一检测网络。每一套传感器都会先后得到谷粒下落初始信号并实时通过无线发射芯片14传输给单片机16，单片机16进行实时统计计数，并对两组初始信号进行对比分析，取其平均数，得到单位时间内排种管内下落的种子精确数值。
以排种检测通道内上半部分检测单元为例来说明光束间距调节原理：如图2所示，排种检测通道设有沟槽，调节螺栓10可在沟槽内竖直调节，调节螺栓10固连刚性杆件4，通过调节螺栓10，可改变光栅传感器相对于水平面的倾斜角度，实现光栅传感器光束的水平投影间距。针对调节螺栓11起的作用和调节螺栓10作用一样。
结合附图3所示，光栅传感器平面相对于水平面xoy有一倾斜角度α，d1为光栅传感器实际光束间距，d2为光束在水平面内的投影间距，且满足d2＝d1·cosα。种子在排种检测通道落下时，碰到光栅传感器发射的红外线产生初始信号，每粒种子接触到一条红外线时就会产生一个初始信号，单片机实时进行统计计数。由于不同类型的谷物种子其尺寸一般也存在差异，为了精确的得到单位时间内的种子流量，本发明将光束水平投影间距d2设计为可调，且水平投影间距d2和种子直径d的关系满足：d2＜d＜2d2。
当调节螺栓10时，光栅传感器发射端5和光栅传感器反射端3以及刚性杆件4可绕固定的刚性杆件2转动，光栅传感器平面和水平面之间的夹角α也随之变化，在光栅传感器发射的实际光束间距d1不变的前提下，当光栅传感器平面和水平面xoy之间的夹角α变化时，光束在水平内的投影间距d2也会随之改变。夹角α越大，光束在水平面内的投影间距d2越小。无需改变光栅传感器类型以改变光束间距，即可通过简单的机械机构实现对光束间距间接调节，以此来间接改变光栅传感器发射光束的疏密度，使光束水平投影间距处在和种子尺寸相匹配的合适区间内，适应对不同类型、不同尺寸种子的检测，防止漏检情况的出现，提高检测精度。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。