同步带式玉米籽粒破碎率在线检测装置的制作方法

本实用新型涉及检测技术领域，具体的说是同步带式玉米籽粒破碎率在线检测装置。

背景技术：

玉米是世界三大粮食作物之一，我国玉米种植范围广泛，玉米不仅是重要的粮食资源，还是重要的化工及饲料原料，具有较高的经济价值，但是由于我国玉米联合收割机机械，易造成玉米籽粒的破碎，使得玉米平均破碎率增加，导致玉米品质降低1～2级，不能满足我国对于玉米产量与质量的总体需求。

玉米籽粒破碎率是衡量玉米联合收割机的重要考核指标之一，破碎率高低直接反映出农机的收获质量和性能，与此同时破碎率的高低对评估某一区域的玉米产量，具有重大的影响，因此玉米籽粒破碎率在线检测，目前依旧是我国农机领域研究的热点及难点。

造成玉米籽粒破碎的原因主要有一些几个方面：

(1)品种的影响,不同品种的玉米籽粒，其形态和内部组织具有很大的差别，胶质率高的玉米籽粒内部组织结构紧密，抗挤压力强，反之粉质率高的玉米则相反，受到外力的冲击很容易造成玉米籽粒的破碎；

(2)脱粒时引起的破碎，由于我国部分玉米产区，机械化水平不高仍使用人工脱粒的方法，如螺丝刀捅或老式手摇脱粒机脱粒，这些人工方式不仅费时费力，同时也容易造成玉米籽粒的破碎。虽然我国经济较发达地区，采用机械脱离的方法，但是由于机械工艺简单粗糙，设计脱粒机械时只考虑脱粒的速度，而不考虑脱粒后的质量，往往只是简单粗暴的提高机械高速旋转打击玉米棒进行脱粒，这样造成的后果就是玉米籽粒破碎率的增加，研究表明脱粒机械摘穗板样式、拉茎辊转速对玉米籽粒破碎有着直接影响，果穗从玉米芯脱粒之后，部分玉米籽粒看上去是完整的，但是在裂纹检测仪下观察，存在很多的惊纹，局部有内伤，在烘干时或较小的碰撞都内造成玉米籽粒的破碎。

(3)脱粒时玉米水分的影响，水分高的玉米籽粒较为柔软，硬度低，且与玉米芯结合牢固，需要较大的外力打击才能脱粒，所以高水分玉米脱粒时造成脱粒破碎机出现惊纹的现象较为严重。造成玉米籽粒破碎的其他影响还有，烘干引起的破碎、晾晒引起的破碎及输送过程中造成的破碎。

因此，降低玉米籽粒破碎率，提高玉米籽粒破碎率检测效率，对于我国农业的发展具有积极意义，对我国整体玉米联合收获机械的品质提升也有一定的贡献，所以设计并研发出一种有效的玉米籽粒破碎率的检测设备及相关方法，可以推动我国农业智能化的进一步发展，对提升我国的农机领域整体检测及制造具有重要意义。

技术实现要素：

针对玉米籽粒破碎率在线检测较难的问题，本实用新型结合同步带传动、图像处理及模式识别技术的优点，提出了同步带式玉米籽粒破碎率在线检测装置及方法，并且该装置具有检测效率高，可靠性强，便于安装、携带，精度较高的特点，同时本实用新型给我国玉米籽粒破碎率在线检测装置的研发提供了新的思路，为推动我国智能农机的发展，满足我国在农业领域的战略需求，推动我国农机及农业智能化的进一步发展具有积极意义。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：同步带式玉米籽粒破碎率在线检测装置，包括：

检测箱，包括箱体、箱盖；所述箱盖上部开口连接落料单元，所述箱体底部开口用于卸出玉米籽粒；

落料单元，包括落料槽、落料滑槽；所述落料槽设置在箱盖的内壁上；落料滑槽设置于落料槽下方且通过螺栓连接在箱盖的侧壁上；玉米籽粒经落料槽落在落料滑槽上，再滑向机构执行单元；

机构执行单元，包括：驱动电机、同步带机构；所述同步带机构设置于落料单元的下方且通过螺栓固定在箱体的侧壁，用于通过传送带承载落下的玉米籽粒并使玉米籽粒单层化排列；

检测单元，包括CCD工业相机、光源、处理芯片、车载控制及显示终端；所述CCD工业相机和光源均设置在箱盖的内壁上，处理芯片分别连接CCD工业相机和车载控制及显示终端；车载控制及显示终端还连接光源、驱动电机，控制其内部的传送带转动；CCD工业相机采集单层化后的玉米籽粒图像输出给处理芯片进行处理从而识别破碎玉米籽粒，车载控制及显示终端计算玉米籽粒破碎率。

所述落料滑槽包括：落料滑槽主体、右挡板、中间挡板，左挡板，中间挡板与落料滑槽主体通过连接螺栓连接；右挡板、左挡板用于防止玉米籽粒从落料滑槽主体两侧落下，中间挡板用于分流玉米籽粒。

所述中间挡板的位置可以通过连接螺栓进行调节从而分流玉米籽粒。

所述落料滑槽的倾斜角度可以通过其与箱盖的侧壁连接的螺栓进行调节。

所述同步带机构包括：同步带、均固定在箱体上的主动轮、从动轮、单层化轮、张紧轮；驱动电机与主动轮之间通过联轴器连接，主动轮与从动轮通过同步带连接，单层化轮设置在落料槽末端且位于同步带之上且距离同步带为一个籽粒的高度，张紧轮设置在同步带下方，用于张紧同步带；驱动电机带动主动轮转动，将落在同步带的主动轮一侧的玉米籽粒传送到从动轮一侧，并通过单层化轮使传送带上的玉米籽粒单层化排列。

所述CCD工业相机通过GigE网口连接处理芯片；

处理芯片采用Nvidia Jetson TX1开发板；

处理芯片与车载控制及显示终端之间采用CAN总线连接；

车载控制及显示终端采用STM32开发板；

所述光源可调节亮度。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1、本实用新型采用视觉图像技术及模式识别技术，对破碎玉米籽粒进行识别，将破碎的玉米籽粒通过形态特征信息，使其从完整玉米籽粒中分离出来，同时CCD工业相机分辨率较高，同步带移动速度较快，保证了检测的精度及速度，实现了玉米籽粒破碎率的实时检测。

2、本实用新型结构，能够在线检测玉米籽粒，并且视觉图像技术已经日臻完善，可以保证检测的稳定性、可靠性及鲁棒性，并且工业相机成本相对低廉，满足经济性需求。

3、本实用新型装置结构简单，体积小巧，便于携带、安装，内部有落料单元，实现玉米籽粒的引流，减弱对同步带的冲击，同时使玉米籽粒在同步带上均匀性增强，便于籽粒单层化的实现；机构执行单元，可以保证对玉米籽粒实时动态检测；亮度单元，可以补充采集亮度信息，易于CCD工业相机采集到清晰的图像，便于图像的后续处理。

4、本实用新型具有易维护、易实施，检测效率高、可靠性强及精度较高的优点。

附图说明

图1为本实用新型的检测装置中的平台硬件结构原理示意图；

图2为本实用新型的落料单元中落料滑槽结构图；

图3为本实用新型的同步带式玉米籽粒破碎率在线检测装置结构图；

其中，100为检测箱、200为落料单元、300为机构执行单元、400为检测单元、101为箱体、102为箱盖、201为落料槽、202为落料滑槽、203为落料滑槽主体、204为右挡板、205为中间挡板、206为左挡板、207为连接螺栓、301为驱动电机、302为同步带机构、303为主动轮、304为从动轮、305为单层化轮、306为张紧轮、307为同步带、401为CCD工业相机、402为光源、403为处理芯片。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

本实用新型提供的同步带式玉米籽粒破碎率在线检测装置，主要利用同步带传动、视觉图像技术、模式识别技术及CAN总线技术，对玉米籽粒破碎率实现动态检测。由于所采用上述的技术，使该装置具有快速、高精度、稳定、全自动测量等几大优势，通过对玉米籽粒破碎率在线检测，可以保证联合收割及的工作质量，有效提升玉米籽粒的收获质量。本装置具有较好的通用性，可以安装在不同的玉米联合收割机的粮箱中，同时该装置可以帮助我国收割机智能化水平的提升，提升我国农机产品在国际市场中的竞争力。

如图1所示，为本实用新型的检测装置分为检测箱100、落料单元200、机构执行单元300、检测单元400，检测箱100分为箱体101、箱盖102，落料单元200分为落料槽201和落料滑槽202，机构执行单元300分为302同步带机构和301步进电机；检测单元400分为CCD工业相机401、光源402、处理芯片403。

如图2所示，为本实用新型的落料单元中落料滑槽结构图，经落料槽201下落的玉米籽粒会率先掉落到落料滑槽主体203上，目的是防止玉米籽粒流无规则进入检测装置内部，对内部元器件造成冲击，使内部元器件的损坏，落料滑槽主体203通过螺栓207与箱盖102连接，通过螺栓207连接可以在一定角度调节玉米籽粒下落到同步带307的高度，同时经落料滑槽202可确保籽粒不会从主动轮303侧下落，且减小玉米籽粒对同步带307的冲击。玉米籽粒落入到落料滑槽主体203后，在重力作用下向下滑落，经过右挡板204，中间挡板205，左206挡板，分为右、中、左三流，可以很好的分散玉米籽粒流，使玉米籽粒可以更加均匀的分布在同步带307上，便于籽粒单层化的实现。通过螺栓207连接，可以依据实际情况，调节中间及两侧位置的流量，寻找最佳流量位置，便于后续图像采集。

如图3所示，为本实用新型的同步带式玉米籽粒破碎率在线检测装置结构图，整个装置的具体工作流程如下，箱盖102上固定落料槽201和落料滑槽202，Basler CCD工业相机401，光源402；箱体101上主要安装主动轮303、张紧轮306、509同步带307、从动轮304及单层化轮305。101箱盖开口处是用于将联合收割机收获的玉米籽粒经引流，流入到落料槽201和落料滑槽202。

通过车载控制显示终端404控制驱动电机301转动，驱动电机301与主动轮303通过联轴器相连，从而主动轮303在驱动电机301带动下开始转动，同步带307传动带动从动轮304转动。玉米籽粒从落料滑槽202落入同步带307后，在向从动轮304移动时会经过单层化轮305，由于单层化轮305与同步带307之间的间隙，只许可单个玉米籽粒通过，所以通过单层化轮305可以很好的防止玉米籽粒产生堆叠。张紧轮306使同步带张紧，防止同步带307打滑，保证同步带307的正常工作。同步带307传动的目的是将经落料滑槽202落入到同步带307上的玉米籽粒，运送到CCD工业相机401的视场区域，从而使CCD相机401可以采集玉米籽粒的信息，且由处理芯片403可以实现玉米籽粒破碎率的动态检测；光源402为可调控调温摄像补偿灯，通过调节补偿灯的温度、光强等参数，找到最佳补偿亮度，便于CCD工业相机401能够采集到清晰的玉米籽粒图像，便于后续信处理模块分析与计算。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰应视为本实用新型的保护范围。