一种马铃薯自动化精量选种催芽系统的制作方法

本实用新型涉及农业自动化设备的技术领域，更具体地，涉及一种马铃薯自动化精量选种催芽系统。

背景技术：

马铃薯位居世界粮食作物产量第4名，排在玉米、水稻和小麦之后。中国是世界马铃薯种植面积最大的国家，2015年，我国启动马铃薯主粮化战略，增加马铃薯种植面积。然而我国马铃薯以小规模散户种植为主，机械化与自动化水平落后，造成种植生产过程的人力成本高、经济效益低的现状。马铃薯主要以块茎作为种子，其选种过程较为复杂，播种前剔除霉变、绿皮、畸形、损伤的薯粒，挑选外观体征完好的薯粒为种薯，切块时，需要对种薯、工具、环境消毒以减少种块交叉感染，要求每个块茎应有1至2个芽体，将切好的种块放置在催芽沟内，遮盖保温保湿进行催芽。现阶段，我国马铃薯选种、催芽主要依靠人工方式进行，需要花费大量人力，劳动强度大，生产效率低，整个过程缺乏标准化生产的体系结构，造成了马铃薯产业规模化、自动化的瓶颈。

技术实现要素：

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供了一种能够实现马铃薯选种、催芽自动化生产的设备，具体技术方案如下：

一种马铃薯自动化精量选种催芽系统，包括控制装置、备料装置、选种装置和催芽装置，所述备料装置、选种装置、催芽装置分别和控制装置电连接；所述控制装置用于控制备料装置、选种装置和催芽装置的工作；所述备料装置用于获取马铃薯、清洗马铃薯，并将清洗后的马铃薯送至选种装置；所述选种装置用于接收备料装置送来的马铃薯，选取符合育种条件的马铃薯种块，并将选取好的马铃薯种块送至催芽装置；所述催芽装置用于接收并储存选种装置选取好的马铃薯种块，监测并控制马铃薯种块的育种环境。

本实用新型利用控制装置来控制备料装置、选种装置、催芽装置的自动化工作，可以实现马铃薯在育种过程中的前期清洗、输送、外观检测、芽体识别、自动切块、环境监测及控制工作，整个过程可以无需人工参与，完全自动化运行。本实用新型中控制装置的功能通过电子计算机或者单片机即可实现。

作为优选，所述备料装置包括送料装置、储料箱和喷淋装置，储料箱设置在送料装置上方，喷淋装置设置在储料箱和送料装置之间，储料箱设有下料出口。本实用新型中储料箱用于存放马铃薯，工作时马铃薯从储料箱的开口释放，然后通过喷淋装置对马铃薯进行清洗后落到送料装置上，送料装置将清洗后的马铃薯送至选种装置。

作为优选，所述送料装置包括传送带，所述传送带上方沿传送方向依次设有挡板，光传感器和吸盘，光传感器与控制装置电连接，吸盘连接有第四电机，第四电机与控制装置电连接，所述挡板为软质板状结构，挡板与传送带接触。本实用新型工作时，马铃薯从储料箱上落到传送带上，挡板可避免马铃薯堆砌，确保马铃薯单排输送，光传感器可感知马铃薯的到来，并将信号传送给控制装置，控制装置启动第四电机，第四电机控制吸盘吸取马铃薯，然后将马铃薯送至选种装置。挡板可选用软质聚乙烯复合材料，设置为多层，经过试验，设置为三层，效果最好。光传感器可以设置为两个，对称的设置在传送带两侧，吸盘也可以设置为两个，对称地设置在传送带两侧，可以避免遗漏传送带上的马铃薯，根据需要还可以在传送带的下方设置原料回收箱，当吸盘没有将全部马铃薯送至选种装置时，马铃薯将落入原料回收箱，节约马铃薯。

作为优选，所述喷淋装置包括喷淋器、压力阀和第二电机，喷淋器通过水管与压力阀连接，第二电机与压力阀连接，第二电机与控制装置电连接，喷淋器包括至少两个环形喷水管，环形喷水管的内壁设有喷水孔和毛刷。

本实用新型中，根据需要，可以在传送带下设置水箱，压力阀再接一根水管至水箱，或者压力阀可以直接接通装置外的水源，工作时，通过第二电机控制启动压力阀，喷淋器喷水，马铃薯从储料箱落入传送带时将从喷淋器的环形喷水管中穿过，通过水流的冲击和毛刷的洗刷，马铃薯将得到充分清洗，水压根据需要通过压力阀调节，设置多层环形喷水管，可以达到对马铃薯进行短时高效冲洗的目的。

作为优选，所述选种装置包括选种箱、摄像头、光源和机械臂，选种箱设有进料口和出料口，摄像头、光源、机械臂设置在选种箱上，摄像头、光源、机械臂分别与控制装置电连接。本实用新型中，摄像头可采集马铃薯的图像，并发送给控制装置，控制装置对图像进行处理运算，然后控制机械臂选取符合育种条件的马铃薯种块，并送至催芽装置。

作为优选，所述摄像头为双目摄像头，所述光源为无影光源，所述机械臂末端设有筒状切刀，所述筒状切刀内设有收缩气囊。

本实用新型中，双目摄像头可以采集马铃薯的三维图像，并获取马铃薯的三维坐标数据。无影光源保证双目摄像头采集图像时不受阴影影响，可以采集高质量的图像。筒状切刀能够保证马铃薯芽体的完整性，通过内置气囊收缩使切割的同时将切割后带有马铃薯芽体的种块吸附至切筒内，随机械臂移动至出料口，再通过气囊膨胀将种块推出至催芽装置。

作为优选，所述选种箱底部为锥形结构，选种箱上设有清洁刷和废料口，清洁刷连接有第五电机，第五电机与控制装置电连接。

本实用新型中，选种箱底部为锥形结构，可保证马铃薯处于箱体底部固定位置，不随意滚动。设置清洁刷，可摩擦清理箱体底面，当控制装置识别马铃薯不符合育种条件时，或者对马铃薯芽体切割完成后，通过移动清洁刷将不符合条件的马铃薯或者切割后的残留清除出选种箱。根据需要，可以在废料口下面设置废料回收箱，保证环境整洁。

作为优选，所述催芽装置包括育种箱、温湿度传感器、加湿器、风扇和加热器，温湿度传感器、加湿器、风扇和加热器设置育种箱周围，温湿度传感器、加湿器、风扇、加热器分别与控制装置电连接。

本实用新型中，用于接收选种装置送来的带有芽体的马铃薯种块，并作为催芽的容器，温湿度传感器可以感知催芽装置的温度和湿度，并将信号传送给控制装置，控制装置进行分析处理，若温度高于设定值，启动风扇，若温度低于设定值，启动加热器；若湿度高于设定值，启动风扇，若湿度低于设定值，启动加湿器。

作为优选，所述催芽装置还包括环形滑轨，滑轨上均匀设置有至少一个育种箱，育种箱上设有重力传感器，重力传感器与控制装置连接，滑轨上还设置有第六电机，第六电机与控制装置电连接，第六电机用于控制滑轨转动。

本实用新型中滑轨上设有多个育种箱，育种箱可以跟随滑轨转动，育种箱内的重力传感器可感知育种箱内的马铃薯重量，当育种箱内的马铃薯种块重量达到设定值后，控制装置控制下个育种箱转至选种装置的出料口，依次循环，直至所有育种箱内马铃薯种块的重量都达到设定值。

作为优选，所述育种箱由至少一个育种盘叠置组成，育种盘连接有伸缩绳，伸缩绳连接有第七电机，第七电机与控制装置电连接，第七电机和伸缩绳用于控制育种盘上下移动，所述重力传感器设置在育种盘上，育种盘上设置有第八电机，第八电机与控制装置电连接，第八电机用于控制育种盘自转和振动。

本实用新型中育种箱由育种盘组成，育种盘中心贯穿伸缩绳，育种盘由第八电机控制震动且自转保证种块均匀分布在育种盘上，育种盘内的重力传感器可感知育种盘内马铃薯种块的重量，当重量达到设定值后，控制装置控制上一层育种盘至选种装置出料口，依次循环，直至最上一层的育种盘内马铃薯种块达到设定值，然后控制装置控制下一个育种箱转至选种装置的出料口，依次循环，直至所有育种箱内马铃薯种块的重量都达到设定值。

与现有技术相比，有益效果是：

本实用新型提供了一种视觉识别的马铃薯自动化精量选种催芽装置，可以实现马铃薯的前期清洗、输送，选种环节的外观检测、芽体识别、自动切块，催芽环节的重量预置、环境监测、环境控制等工作的协调衔接，整个过程无需人工参与，实现了真正意义的自动化精量选种催芽，能够促进中规模或大规模标准化马铃薯生产。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型备料装置的结构示意图。

图3是本实用新型选种装置的结构示意图。

图4是本实用新型催芽装置的结构示意图。

图5是本实用新型模块化框图。

图6是本实用新型备料装置的控制流程图。

图7是本实用新型选种装置的控制流程图。

图8是本实用新型催芽装置的控制流程图。

图中：100-控制装置；200-备料装置；300-选种装置；400-催芽装置；1-喷淋器；2-料斗；3-第一电机；4-环形喷水管；5-压力阀；6-第二电机；7-水箱；8-传送带；9-第三电机；10-挡板；11-光传感器；12吸盘；13-第四电机；14原料回收箱；15-双目摄像头；16-光源；17-清洁刷；18-第五电机；19-机械臂；20-筒状切刀；21-气囊；22-进料口；23-出料口；24-选种箱；25-环形滑轨；26-第六电机；27-育种箱；28-育种盘；29-第七电机；30-伸缩绳；32-温湿度传感器；33-加热器；34-加湿器；35-风扇；36-废料回收箱。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1

如图1、图5所示，一种马铃薯自动化精量选种催芽系统，包括控制装置100、备料装置200、选种装置300和催芽装置400，所述备料装置200、选种装置300、催芽装置400分别和控制装置100电连接。本实施例控制装置100的功能由单片机实现，控制装置200的外表设置屏幕和键盘，可以实现和用户的交互。

具体的，如图2所示，本实施例的备料装置200包括料斗2、喷淋器1和传送带8，料斗2设置在传送带8右端的上方，底部设有下料出口，喷淋器1设置在料斗2和传送带8之间，传送带8的上方从左至右依次设置有挡板10、光传感器11和吸盘12。

料斗2连接有第一电机3，第一电机3与控制装置100电连接。传送带8连接有第三电机9，第三电机9与控制装置100电连接。传送带8右端的下方设置有水箱7，喷淋器1通过水管连接有压力阀5，压力阀5通过另一根水管从水箱7中吸水。喷淋器1为包括两层环形喷水管4，喷水管4内壁设有高压喷水孔和硬质毛刷。压力阀5连接有第二电机6，第二电机6与控制装置100电连接。挡板10为软质的聚乙烯符合材料，由三层组成，每层间距10CM。光传感器11为两个，对称的设置在传送带8两侧，吸盘12为两个，对称的设置在传送带8左端的两侧，吸盘12通过导管连接有第四电机13，第四电机13和控制装置100电连接。传送带8左端的下方设置有废料回收箱14。

具体的，如图3所示，选种装置300包括选种箱24、双目摄像头15、光源16和机械臂19，选种箱24为密闭箱体，对称的开设有进料口22和出料口23，进料口22对着传送带8的左端，选种箱24底部为锥形结构，底部的中心为一个圆形平面。双目摄像头15和机械臂19设置在选种箱24的顶部，双目摄像头15、机械臂19分别与控制装置100电连接，机械臂19为三自由度的机械臂，末端设置有筒状切刀20，筒状切刀20的筒内设有收缩气囊21。光源16为两个，对称的设置在双目摄像头15的两侧。选种箱24的底部还设有清洁刷17，清洁刷17连接有第五电机18，第五电机18和控制装置100电连接。选种箱24还设有废料口，废料口下方设置有废料回收箱36。选种箱24的出料口23处还设有出料板。

具体的，如图4所示，催芽装置400包括有环形滑轨25，环形滑轨25上均匀的设置有四个育种箱27，环形滑轨25上还设置有第六电机26，第六电机26与控制装置100电连接。育种箱27由五个育种盘28叠置组成，育种盘28连接有伸缩绳30，伸缩绳30从育种盘28的中部穿过，伸缩绳30连接有第七电机29，第七电机29与控制装置100连接，育种盘28内部设有第八电机（图示未标出）和重力传感器（图示未标出），重力传感器和第八电机与控制装置100电连接。环形滑轨25的中间设有温湿度传感器32、加湿器33和风扇35，育种箱27的下方设置有加热器34，温湿度传感32器、加湿器33、风扇35、加热器34和控制装置100电连接。

本实施例工作过程如下：

系统开始运行前由人工预先在控制装置100上设置喷淋水压与催芽温度、湿度范围，并将马铃薯放入料斗2。

如图6~8所示，启动电源，控制装置100发出启动指令，系统运行，第一电机3驱动料斗2震动，第二电机6驱动压力阀5开启，水箱7中的水压入喷淋器1，第三电机9驱动传送带8运行，马铃薯从料斗2中下落经过喷淋器1，清洗后的马铃薯由传送带8输送，经过挡板10排除掉堆砌于上层的马铃薯，使得马铃薯在传送带8上呈单排输送，光传感器11检测到马铃薯通过，发送信号给控制装置100，控制装置100发出指令，吸盘12由第四电机13驱动吸取马铃薯送至选种装置200的进料口22，遗漏的马铃薯随传送带8运送至原料回收箱14，双目摄像头15同时接收指令采集马铃薯图像。

双目摄像头15接收指令后将采集的马铃薯图像发送至控制装置100，控制装置100对图像进行处理运算，判断是否为绿皮、畸形、腐烂马铃薯，通过第五电机18驱动清洁刷17清除不合格马铃薯至废料回收箱14，合格的马铃薯图像由控制装置100运算得出芽体位置数据，机械臂19获取位置数据由其肩关节电机驱动移动筒状切刀20至芽体位置，由腕关节电机驱动切入马铃薯，同时筒状切刀20内置气囊21收缩辅助吸附马铃薯种块，切割结束后再由肩关节电机驱动机械臂19移动至出料口23，气囊21膨胀推出马铃薯种块。

催芽装置400接收到控制装置100指令，第六电机26驱动环形滑轨25转动，空载育种箱27移动至选种装置300的出料口23，由第七电机29驱动伸缩绳30释放空载育种盘28至选种装置300的出料口23，并由第八电机（图示未标出）驱动育种盘28自转且震动，待当前育种盘28载重达到上限，伸缩绳30释放上一层育种盘28，直至当前育种箱27所有育种盘28满载，环形滑轨25转动下一育种箱27至选种装置300的出料口23，依次循环，直至所有育种箱27满载，温湿度传感器32实时监测催芽装置400整体的温度与湿度信息，超出设定限制范围时，启动加热器33加热、加湿器34加湿、风扇35降温排湿。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。