种子电磁分级分选装置

1.本实用新型属于种子分选技术领域，具体涉及种子电磁分级分选装置。


背景技术：

2.种子包含子叶、胚芽、胚轴、胚根四个主要部分。种子的表面是由种皮包裹，具有保护种子不受外力机械损伤和防止病虫害入侵的作用。如果种子表面存在裂纹，会造成病虫害的入侵，从而破坏种子的内部结构，这是造成种子无法发芽的主要问题。
3.现在种子裂纹的检测主要通过人工进行筛选，周期长、劳动量大、成本高且无法实现批量化裂纹缺陷检测，并且市场上的种子筛选机器大多都针对某一特定种子研制，例如苎麻耐镉种质快速筛选方法，基于atr的玉米种子活力太赫兹特征波段筛选方法，这些筛种方法功能局限性较大，经济效益不高，无法满足现代种业生产供需。传统筛种法风选法和水选法都存在效率过低和分级效果不好的问题，故而目前还没有足够成熟和自动化的设备能通过识别种子表面的裂纹来筛选优、良、裂三级种子。本研究团队针对市场上此类技术的缺失进行了研究与创新。
4.现阶段急需一个精细化、智能化、标准化、多功能可调节化的种子加工处理技术设备和体系，以保障用种安全、实现机械化高效播种与作物增产。
5.当前我国种子品质分级精度低，分级效率慢，种子损伤检测手段不足的现状，通过探索不同种子表面裂纹形成规律及磁性材料吸附特性差异。由于种子表面的裂纹对种子的发芽率有较大的影响，本装置基于对种子表面裂纹的识别与筛选开发了一款多种类高通量精准种子分级分选装置。同时，由于种子表面裂纹细小、种子数目繁多，现有种子筛选机器和磁选设备存在单一性，低效率，磁选性能较差的问题。本装置实现了自动化、智能化，低成本、低消耗环保绿色筛选种子的基本原则，并且能够满足各种种子加工制造商以及小商户的需求。


技术实现要素：

6.有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供了种子电磁分级分选装置，突破了可变磁场应用、低机械损伤筛选、裂纹快速识别、定量分级四大关键技术，实现了种子表面裂纹损伤检测、种子批量精选，应用前景广泛。
7.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
8.种子电磁分级分选装置，包括送料机构、磁选机构和出料机构，所述送料机构、磁选机构、出料机构从上至下依次连接设在骨架上；
9.所述送料机构包括进料口、进料螺旋、外滚筒、反推螺旋、内筒、推进螺旋杆、内螺旋刷、第一挡板、第二挡板、筛网，所述外滚筒连通上方一侧的进料口且二者的连接处设有水平的进料螺旋，所述外滚筒的初端进料口设有呈阵列分布的第一挡板，外滚筒内设有反推螺旋，反推螺旋内相配合设有内筒，内筒内设有与进料螺旋相连的水平贯穿的推进螺旋杆，所述内螺旋刷环绕设在推进螺旋杆转轴上，内筒的中末端设有相配合的倾斜的筛网，内
筒的末端出料口设有呈阵列分布的第二挡板；
10.所述磁选机构包括上下相连通的一级永磁筛选组件、二级可变电磁组件；所述一级永磁筛选组件包括第一变频调速电机、强磁磁辊、滚筒和传送皮带，强磁磁辊与第一变频调速电机相连且固设在滚筒内，两个平行且间隔的滚筒上设置传送皮带，所述传送皮带的一端承接在内筒末端出料口的正下方，另一端位于二级可变电磁组件的正上方；所述二级可变电磁组件包括第二变频调速电机、可调电磁铁、矩形电磁吸盘，所述可调电磁铁与第二变频调速电机相连且设在矩形电磁吸盘内；
11.所述出料机构位于二级可变电磁组件的下方，出料机构包括优种出料口、良种出料口、劣种出料口，优种出料口与一级永磁筛选组件相连通，良种出料口、劣种出料口分别与二级可变电磁组件相连通。
12.进一步的，所述外滚筒、反推螺旋、内筒、内螺旋刷均与推进螺旋杆相连且以推进螺旋杆的中心轴为同一中心轴线。
13.进一步的，所述推进螺旋杆通过传动皮带与第三变频调速电机相连，通过齿轮啮合带动配合外滚筒转动的四个辅助边角齿轮转动，从而使得外滚筒、反推螺旋、进料螺旋、推进螺旋杆、内螺旋刷的转速均相同。
14.进一步的，所述进料口为矩形料斗，所述内筒的末端出料口呈喇叭形且与骨架固定连接。
15.进一步的，所述第一挡板位于进料螺旋的上方且承接设在反推螺旋的端部。
16.进一步的，所述优种出料口、良种出料口、劣种出料口相互平行，所述优种出料口、良种出料口、劣种出料口均为v型出料口。
17.进一步的，所述第三变频调速电机设在外滚筒的一侧，所述第一变频调速电机、第二变频调速电机均设在矩形电磁吸盘的底端，第一变频调速电机、第二变频调速电机、第三变频调速电机均为变频三相异步电机。
18.进一步的，所述外滚筒的底端设有送料机构支撑轮。
19.进一步的，所述送料机构由不锈钢材料制成，骨架由型材与铰链连接组成。
20.进一步的，所述送料机构、磁选机构、出料机构的外壳均采用有机玻璃材质。
21.本实用新型的有益效果是：
22.本实用新型突破了可变磁场应用、低机械损伤筛选、裂纹快速识别、定量分级四大关键技术，实现了种子表面裂纹损伤检测、种子批量精选。机器裂纹识别准确率可达到98%，分级得到的高活性种子发芽率可达到99%，可实现单粒穴播。该方法已经应用到玉米、高粱、大豆等种子裂纹检测上，对提高农民收入具有重要意义，加快了农业的发展；具体表现在以下几个方面：
23.其一，批量识别种子表面缺陷，提高了商品化种子萌发率，满足机械化单粒精播需求。变革了机器视觉识别种子缺陷带来处理效率低、识别能力单一不可控的弊端，促使高品质种子商品化无损检测技术走向实用化；
24.其二，磁选机构包括圆形强磁磁辊和矩形电磁吸盘相结合的多级磁选组件，解决的空间磁场分布和调节问题，根据不同种子在磁场中受力特点调整磁场强度和分布，能够实现多类型种子的无损分级。完善了种子精细化、智能化、标准化加工处理技术装备和体系，为保障用种安全、机械化高效播种与作物增产提供支撑，推动了种子产业的发展，推动
了农业的发展；
25.其三，送料时，我们将种子和磁粉通过进料口倒入外滚筒，推进螺旋杆带动种子进入磁选机构，反推螺旋推动外滚筒与内筒之间通过筛网筛选出的未使用完的磁粉实现回收再利用。此送料机构不仅能让磁粉与种子均匀混合推进，也增大了磁粉的回收率，保证了机器送料部分的全自动化和完整合理的运动结构。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型的结构示意图；
28.图2为送料机构的结构示意图；
29.图3为送料机构的主视剖视图；
30.图中标记：1、进料口，2、第一挡板，3、反推螺旋，4、筛网，5、推进螺旋杆，6、外滚筒，7、内筒，8、进料螺旋，9、第二挡板，10、内螺旋刷，11、骨架，12、第一变频调速电机，13、强磁磁辊，14、传送皮带，15、第二变频调速电机，16、可调电磁铁，17、矩形电磁吸盘，18、优种出料口，19、良种出料口，20、劣种出料口，21、传动皮带，22、第三变频调速电机，23、送料机构支撑轮。
具体实施方式
31.下面给出具体实施例，对本实用新型的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本实用新型技术方案为前提的最佳实施例，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
32.种子电磁分级分选装置，包括送料机构、磁选机构和出料机构，所述送料机构、磁选机构、出料机构从上至下依次连接设在骨架11上；
33.所述送料机构包括进料口1、进料螺旋8、外滚筒6、反推螺旋3、内筒7、推进螺旋杆5、内螺旋刷10、第一挡板2、第二挡板9、筛网4，所述外滚筒6连通上方一侧的进料口1且二者的连接处设有水平的进料螺旋8，所述外滚筒6的初端进料口设有呈阵列分布的第一挡板2，外滚筒6内设有反推螺旋3，反推螺旋3内相配合设有内筒7，内筒7内设有与进料螺旋8相连的水平贯穿的推进螺旋杆5，所述内螺旋刷10环绕设在推进螺旋杆5转轴上，内筒7的中末端设有相配合的倾斜的筛网4，内筒7的末端出料口设有呈阵列分布的第二挡板9；而筛网4中被筛去多余磁粉的种子被推出内筒7后，通过第二挡板9的限位辅助落入传送带，为下一步分选做准备；
34.本实用新型的送料机构主要实现了在不同位置种子和磁粉的推进搅拌作用，可以有效防止磁粉在外滚筒表面堆积，影响磁粉的回收再利用，导致下一批种子无法完全包裹磁粉影响分级效果；同时，其可以使种子在滚筒表面单层分布，保证种子在同一等势面上。筛网，反推螺旋和第一挡板三部分实现了多余磁粉的筛出，反向推进和回收再利用，突破了现有进料机构高成本、高消耗、低效率的固有问题；
35.考虑到一次进料无法实现精准筛选裂种，因此本装置还永磁磁辊和可变电磁相结合的一、二级磁选组件，可大大提高高活性种子在良种出口的百分比；本实用新型中，所述磁选机构包括上下相连通的一级永磁筛选组件、二级可变电磁组件；所述一级永磁筛选组件包括第一变频调速电机12、强磁磁辊13、滚筒和传送皮带14，本实施例中，传送皮带14的两侧均设有导条，可防止抛落的种子滚落其他地方；强磁磁辊13与第一变频调速电机12相连且固设在滚筒内，两个平行且间隔的滚筒上设置传送皮带14，所述传送皮带14的一端承接在内筒7末端出料口的正下方，另一端位于二级可变电磁组件的正上方；所述二级可变电磁组件包括第二变频调速电机15、可调电磁铁16、矩形电磁吸盘17，所述可调电磁铁16与第二变频调速电机15相连且设在矩形电磁吸盘17内；
36.所述出料机构位于二级可变电磁组件的下方，出料机构包括优种出料口18、良种出料口19、劣种出料口20，优种出料口18与一级永磁筛选组件相连通，良种出料口19、劣种出料口20分别与二级可变电磁组件相连通。
37.进一步的，所述优种出料口18、良种出料口19、劣种出料口20相互平行，所述优种出料口18、良种出料口19、劣种出料口20均为v型出料口。可避免种子在收集时的机械损伤。出料口与生产种子包装分类设备相连，使分级出的种子直接打包，方便销售。
38.进一步的，所述第三变频调速电机22设在外滚筒6的一侧，所述第一变频调速电机12、第二变频调速电机15均设在矩形电磁吸盘17的底端，第一变频调速电机12、第二变频调速电机15、第三变频调速电机22均为变频三相异步电机。
39.本实施例中，在确定好设备磁选所需要的磁粉目数、滚筒、强磁磁辊和矩形电磁吸盘中的可调电磁铁的磁场强度之后，选取减速三相异步电机的第一变频调速电机12作为一级永磁筛选组件区域的动力源，以满足滚筒转速较低且扭矩和受力较大的特殊要求。选取变频三相异步电机的第二变频调速电机15作为二级可变电磁组件区域的动力源，此电机可通过调节强磁磁辊的转速来影响不同种子在磁场的受力时间，满足不同农作物种子重量、裂纹位置和大小不同，在磁场中的受力情况不同的设备可调性需求。设备启动时，两个三相异步电机同时运转，二者不存在并行关系，皆为独立运转，防止机器某机构出现故障导致整个机器瘫痪。通过强磁磁辊13和两个滚筒的转动带动传送皮带14运动运送种子进入二级可变电磁组件区域，其中三角结构的设计保证了三级磁选的分类更加清晰。
40.进一步的，所述外滚筒6的底端设有送料机构支撑轮23。
41.进一步的，所述送料机构由不锈钢材料制成，骨架11由型材与铰链连接组成。
42.进一步的，所述送料机构9、磁选机构、出料机构的外壳均采用有机玻璃材质。
43.进一步的，所述外滚筒6、反推螺旋3、内筒7、内螺旋刷10均与推进螺旋杆5相连且以推进螺旋杆5的中心轴为同一中心轴线。
44.进一步的，所述推进螺旋杆5通过传动皮带21与第三变频调速电机22相连，通过齿轮啮合带动配合外滚筒6转动的四个辅助边角齿轮转动，从而使得外滚筒6、反推螺旋3、进料螺旋8、推进螺旋杆5、内螺旋刷10的转速均相同。在应对不同送料情况时，可通过改变第三变频调速电机22运动功率的方式来控制进料速度。
45.进一步的，所述进料口1为矩形料斗，所述内筒7的末端出料口呈喇叭形且与骨架11固定连接。
46.进一步的，所述第一挡板2位于进料螺旋8的上方且承接设在反推螺旋3的端部。
47.进一步的，在送料机构中，进料口1的作用：用于投入种子和磁粉；进料螺旋8的作用：用于控制种子和磁粉进入内筒7的速度，保证种子和磁粉能够更加均匀的混合，避免因大批量投入种子发生的堵塞现象；第一挡板2的作用：风车形阵列分布在外滚筒6内部，用于将外滚筒6底部被反推螺旋3回收的多余磁粉重新运至外滚筒6上方重新与新种子均匀混合；内筒7的作用：固定于机架，控制种子推进搅拌区域。外滚筒6的作用：控制磁粉回收再利用区域，固定反推螺旋3和第一挡板2、第二挡板9；筛网4的作用：长度约250mm，在内筒原有材料上均匀分布有2mm圆孔以筛出多余磁粉；筛去包裹种子后剩余的磁粉，经过筛选分离出多余的磁粉，最后滑入外滚筒6中由反推螺旋3送回进料初端被收集起来重复利用；变频调速电机的作用：固定于外滚筒6右侧机架上，变频调速电机的运动通过皮带以及连轴器的作用来调节推进螺旋杆5、外滚筒6、反推螺旋3、内螺旋刷10、进料螺旋8的运动，来控制搅拌速度和磁粉回收再利用的同步进行，为了搅拌均匀，一般控制转速在55r/min,可以根据不同种子的筛选，来调节转速；推进螺旋杆5的作用：用于固定内螺旋刷10，变频调速电机通过传动皮带与其相连带动其转动以搅拌和推进种子；反推螺旋3的作用：不锈钢螺旋刷，固定于外滚筒6内部。推进从筛网4筛出的多余磁粉回到送料初端被重新利用。
48.本实用新型的工作流程为：
49.首先，根据种子类型将第三变频调速电机22调至合适的转速。再将种子和磁粉一同倒入进料口1，送料机构将磁粉与种子充分混合并均匀落到传送皮带14上。然后落到传送皮带14上的种子随之运动。种子运动至强磁磁辊13处时，无裂纹的良种由于重力作用直接落入优种出料口18中，完成一级永磁筛选。有裂纹的种子，在强磁磁辊13的磁场作用下，附着在传送皮带14上继续向可调电磁铁16传送，经过可调电磁铁16的二级可变电磁筛选；裂纹较小的种子由于磁场强度较小进而主要受到重力作用，因此落入良种出料口19中；剩余裂纹较大缺陷严重的种子受到的磁场强度较大继续随着传送皮带14运动。在经过可调电磁铁16之后由于电磁的衰减剩下的裂纹较大缺陷严重的种子随重力落入劣种出料口20。本实施例中，通过改变电压电流改变磁场场强进而达到多级分选的目的。具体根据种子类型来选择调试出本实用新型的一级永磁筛选组件、二级可变电磁组件模拟的临界磁场强度范围。
50.一级永磁筛选组件、二级可变电磁组件的设置来实现种子电磁分级分选：通过改变电压电流改变磁场场强进而达到多级分选的目的。进一步的，本实施例中，机器研制前期通过理论计算研究磁
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电
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重力多物理场耦合对多类种子运动轨迹的影响，得到永磁电磁的可作用磁场强度范围，在此基础之上，通过comsol软件仿真验证了种子在多个物理场受力和运动特点，以及同批种子在永磁区域、电磁区域时，无裂纹种子、小裂纹种子，大裂纹种子的临界磁场强度。
51.临界磁场强度的选择根据实际情况中种子类型进行调整。其中，不同种子根据其平均百粒重不同，在磁场仿真的过程中，改变球形结构的质量大小，调试相应的模拟磁场强度。对于不同的种子，在具体实施过程中，最后实际的磁场强度的确定，是在磁场仿真得到的数据参数上，根据多次实验调试得到。
52.送料机构：将种子与磁粉倒入进料口1，通过进料螺旋8的推动，在重力的作用下进入内筒7中，在内筒7中通过推进螺旋杆5使磁粉与种子完全混合，推进到内筒7末端的筛网4处，多余的磁粉通过筛网4落到外滚筒6，并在反推螺旋3的作用下被送回进料口1并由第一
挡板2将其送至进料螺旋8上方，达到磁粉自动回收再利用的效果。而筛网4中被筛去多余磁粉的种子被推出内筒7后，通过第二挡板9的限位辅助落入传送带，为下一步分选做准备。
53.综上所述，本实用新型突破了可变磁场应用、低机械损伤筛选、裂纹快速识别、定量分级四大关键技术，实现了种子表面裂纹损伤检测、种子批量精选。机器裂纹识别准确率可达到98%，分级得到的高活性种子发芽率可达到99%，可实现单粒穴播。该方法已经应用到玉米、高粱、大豆等种子裂纹检测上，对提高农民收入具有重要意义，加快了农业的发展。
54.以上显示和描述了本实用新型的主要特征、基本原理以及本实用新型的优点。本行业技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。