一种小型数字化水稻考种机的制作方法

本实用新型涉及一种适用于农业科研人员在水稻中自动测量并记录单株或单批次水稻的总粒数、饱粒数、结实率、粒长、粒宽以及长宽比的在线无损检测方法，具体特指一种利用风选装置分离饱粒和空瘪粒，并利用机器视觉技术动态获取谷物参数的一种数字化水稻考种机。

背景技术：

水稻品种的考种调查是水稻品种试验、示范、推广以及高产栽培试验中的必经步骤。总粒数、饱粒数、结实率、粒长、粒宽以及长宽比是水稻考种中的几个关键参数。

在自动化考种方面，在中国专利网上检索“考种机”，发现已经出现了数字考种机和数字化水稻考种机。但是这两个考种机体积都较庞大，安装拆卸麻烦，而且材料成本和运输成本较高。本实用新型重新设计了考种机的内部结构和外观，使得考种机变得更为轻便小巧，空间利用更为合理且不会影响以前的精度。

技术实现要素：

鉴于现有的考种机体积过于庞大，安装拆卸过于麻烦且材料成本和运输成本较高。

本实用新型所采用的技术方案是：重新设计了考种机的内部结构和外观，节省了大量的材料以及空间，使得考种机体积更小，对空间的利用更为合理，在不影响考种的前提下缩小了制造成本和空间。首先将脱粒完毕的一株水稻所有谷粒，包括饱粒和空瘪粒，倒入输入料斗中，输送线将所有谷粒送至风选装置处。风选装置吹落空瘪谷粒，达到只保留饱满谷粒的目的，期间线阵列CCD将采集到的图像通过网线传到图像采集卡及计算机，软件会测出谷粒的总粒数，将风选后留下的饱满谷粒再次倒入输入料斗中，继而测出饱粒的粒数、结实率、粒长、粒宽以及长宽比。本实用新型主要由谷粒传送装置、风选装置、图像采集装置、PLC控制器以及计算机系统5个功能集成部件组成。

1)谷粒传送装置：完成谷粒的分散与传输，并实现与图像采集装置的采集速度匹配。主要包括谷粒输入料斗和一级输送线，输送线包括提供动力的伺服电机及控制器、输送带、皮带轮、同步带。谷粒输入料斗的下方安装输送线，输送线给线阵列CCD提供拍摄平台，输送线末端加以风选装置，用于将空瘪粒和饱粒分离开来。伺服电机驱动器产生驱动电流控制伺服电机旋转带动输送线运动，驱动器的驱动信号由PLC控制输出，使输送带做稳定的匀速运动，配合线阵列CCD得到不失真的图像。

2)风选装置：用来筛分饱粒和空瘪粒。谷粒在输送线上运行并通过总粒数图像采集装置后到达输送线末端后掉落到风选装置，通过风选装置经风选筛选后的饱粒落在谷物收集装置中，瘪粒则被吹入空瘪粒回收装置。风选装置通过伺服电机带动，可以最大限度的提高风叶转动的精度，进而保证风选精度和风选可调节精度。。

3)图像采集装置：用于获取谷粒的图像。主要由一个线阵列CCD、光源系统以及图像采集卡组成。线阵列CCD安装于传送带上方的安置架顶部，用于对谷粒成像；光源系统为线阵列光源，为线阵列CCD提供照明。采集得到的图像通过图像采集卡传入计算机，通过软件处理程序提取谷粒的各项参数。

4)PLC控制器分别与所述输送线的伺服电机以及风选装置的伺服电机相连，用于分别控制输送线以及风选装置的启动停止和速度变化；PLC控制器同时和计算机系统相连，通过串口实现通信。

5)计算机系统：分别连接所述线阵列CCD、PLC控制器：所述计算机系统向PLC控制器、线阵列CCD控制发出控制命令，接收线阵列CCD采集到的图像，并进行图像处理、显示和存储测量结果。

本实用新型的有益效果是，本实用新型只用了一级输送线和一个线阵列CCD，重新设计了考种机的尺寸，缩小了考种机的体积，节省了原材料成本以及运输成本，方便安装拆卸以及后期的维护。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型主视结构示意图；

图2为本实用新型的工作流程图；

图中1.输入料斗，2.线阵列CCD及镜头，3.线阵列光源，4.图像采集卡及计算机，5.同步带，6.平带，7.伺服电机及控制器，8.输送带，9.空瘪粒回收装置，10.饱粒收集装置，11.风选出风口，12.风选入风口，13.伺服电机及控制器，14.PLC控制器。

具体实施方式

实施例

系统的具体硬件结构如图1：谷粒输入料斗1，输送线用于将谷粒传输至成像装置下方进行成像。输送线结构主要包括同步带5、平带6、伺服电机及控制器7、输送带8。输送带的动力由伺服电机及控制器7提供，实现输送带的匀速运行。在输送带8正上方安装有线阵列CCD及镜头2，由线阵列光源3提供照明，用于获取谷粒的图像。输送线8末端安装有风选装置，用于实现对空瘪粒和饱粒的筛分。风选装置主要包括风选出风口11、风选入风口12、伺服电机及控制器13，PLC控制器14和输送线的伺服电机以及风选装置的伺服电机相连，实现对伺服电机的自动化控制，进一步控制输送线的动作包括启动停止和速度的自动化控制。PLC控制器同时和计算机系统4相连，通过串口实现通信。线阵列CCD采集到的图像通过网线传送到图像采集卡和计算机系统4.

本实用新型的工作流程如下：操作人员先用鼠标在电脑显示屏上点击“开始测量总粒数”，此时线阵列CCD及镜头、输送线、风选装置会开始运行。将脱粒完毕的一株水稻的所有谷粒，包括饱粒和空瘪粒，倒入输入料斗中。当谷粒通过线阵列CCD正下方时，线阵列CCD拍摄谷粒图像，包括空瘪粒和饱粒，并传送至计算机系统提取总粒数。谷粒到达输送线末端后，风选装置将瘪粒和空粒吹进空瘪粒回收装置，筛选出的饱粒则掉落到饱粒回收装置中。此时操作人员要在电脑屏幕上依次点击“结束测量总粒数”和“开始测量饱粒数”，然后将饱粒回收装置里的饱粒重新倒入输入料斗，饱粒经线阵列CCD正下方时由相机拍摄饱粒图像并传送至电脑计算测量饱粒数、粒长、粒宽及长宽比等，测量结束后，在电脑屏幕上点击“结束测量饱粒数”。要测量新的一株水稻谷粒，根据以上步骤循环。