CN109164034B - 一种小麦种子质量检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
针对现有技术中小麦种子质量检测设备不适合农民使用的问题，本发明提供一种小麦种子质量检测装置及其检测方法，包括用于承装废弃种子的废种箱、倾斜设置在废种箱上表面上的用于筛选种子的筛选单元、用于接收在筛选单元上滚落的待测种子的料斗、设置在料斗出种端的排种器、设置在排种器输出端的用于仅通过单颗种子的出种管、设置在出种管出种端的种子收纳箱以及包括中央处理器的控制组件；出种管上还设置有用于对出种管中下落种子进行计数的计数组件且该计数组件电连接至控制组件；其特征在于：还包括设置在出种管上的用于对种子颗粒遮挡面积进行检测的超声波传感器。本发明结构简单，原理可靠性高，成本不高，适合一般农户使用。
Description
技术领域
本发明属于农业机械领域，具体地说，本发明涉及一种简易小麦种子质量检测装置及其检测方法。
背景技术
种子是农业生产必不可少的生产资料。种子质量的优劣直接关系到农业生产与经济的发展。种子质量的好坏还决定着发芽率等问题，为了保证种子质量的达标及种子质量的不断提高，使农民种植过程中保证发芽率，需要对种子进行质量检测。而大型种子质量检测设备，所花费成本较贵，而且不符合农民的经济利益；农民经常用簸箕抖动筛选出相对优良的小麦种子，但是这种方式，不仅仅效率低下，还耗费大量人力和时间。
发明内容
针对现有技术中小麦种子质量检测设备不适合农民使用的问题，本发明提供一种小麦种子质量检测装置及其检测方法，其结构简单，可以快速的对小麦种子质量进行检测。
为实现上述的目的，本发明所采用的技术方案是：一种小麦种子质量检测装置，包括用于承装废弃种子的废种箱、倾斜设置在废种箱上表面上的用于筛选种子的筛选单元、用于接收在筛选单元上滚落的待测种子的料斗、设置在料斗出种端的排种器、设置在排种器输出端的用于仅通过单颗种子的出种管、设置在出种管出种端的种子收纳箱以及包括中央处理器的控制组件；出种管上还设置有用于对出种管中下落种子进行计数的计数组件且该计数组件电连接至控制组件；
其特征在于：还包括设置在出种管上的用于对种子颗粒遮挡面积进行检测的超声波传感装置；
该超声波传感装置包括环形的壳体、依次径向设置在壳体内的石英谐振环以及金属环且石英谐振环靠近壳体的轴线设置；
其中，石英谐振环上设置有与外界交变电场连接的接线端子；石英谐振环远离其轴线的外圆环面上设置有导线与金属环连接；金属环上设置有输出端子；输出端子电连接至控制组件。
所述的超声波传感装置中还包括保护膜环；该保护膜环设置在壳体内出种管外侧壁与石英谐振环之间。
所述的壳体的内部设置有用于隔离保护膜环与石英谐振环的隔离凸起。
所述的超声波传感装置中还包括吸收块；该吸收块设置在壳体内壁与金属环之间。
所述的壳体的内部设置有用于隔离石英谐振环与金属环的隔离凸起。
所述的吸收块上设置有用于通过导线的通孔。
所述的壳体上设置有用于通过导线的通孔。
所述的壳体轴向上设置有用于连接不同直径排种器的锥形连接件；该锥形连接件的外表面上设置有防脱凸起。
一种利用上述小麦种子质量检测装置进行小麦种子质量检测的方法，其特征在于：包括以下步骤：a.待检测种子颗粒通过筛选单元筛选后，颗粒较大的认为符合要求，颗粒细长的通过筛选单元落入废种箱中，作为初步筛选过程；
b.初步筛选后的待检测种子落入料斗中，通过排种器单颗排出，并落入出种管中；
c.种子颗粒在出种管落下的过程中，计数组件对下落的种子颗粒总数进行统计并将该数据发送至控制组件中保存；超声波传感装置通过种子颗粒轴向经过超声波传感装置内部时，种子颗粒会遮挡超声波传感装置中的超声波传输，种子颗粒的体积越饱满，遮挡的超声波越多，输出端子输出的电压越低；
d. 超声波传感装置的输出端连接放大电路和比较电路后，将数字信号发送给控制组件中的中央处理器；设置比较电路中的基准电压，当超声波传感装置输出的电压值小于比较电路中的基准电压，则认定该种子颗粒为合格种子，并在中央处理器的存储区将合格种子数量加一；如果超声波传感装置输出的电压值大于比较电路中的基准电压，则认定该种子颗粒为不合格种子，不记录在中央处理器的存储区中；
e.在控制组件中读取种子颗粒总数与合格种子数量进行比较，得到种子质量百分比。
本发明的有益效果是：本发明通过筛选单元将待检测种子颗粒中的杂质筛除，通过重力将种子颗粒与杂质进行清选。在进行过重力清选后，在排种器的作用下，每次仅排出一颗种子颗粒，该排出的种子颗粒通过出种管排出。在排出的过程中，首先经过计数组件对种子颗粒的总数进行统计，然后再通过超声波传感装置对种子的体积进行检测，体积越大，说明种子的饱满度越高，质量越好。在控制组件中设定阈值，对满足要求的种子颗粒数量进行统计，最后，计算种子质量百分比。本发明结构简单，原理可靠性高，成本不高，适合一般农户使用。
附图说明
图1为本发明示意图。
图2为超声波传感装置的主视图。
图3为图2的A-A向视图。
图4为本发明超声波传感装置原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1~3，所述的一种小麦种子质量检测装置，包括用于承装废弃种子的废种箱1、倾斜设置在废种箱1上表面上的用于筛选种子的筛选单元2、用于接收在筛选单元2上滚落的待测种子的料斗3、设置在料斗3出种端的排种器7、设置在排种器7输出端的用于仅通过单颗种子的出种管4、设置在出种管4出种端的种子收纳箱以及包括中央处理器501的控制组件5；出种管4上还设置有用于对出种管4中下落种子进行计数的计数组件8且该计数组件8电连接至控制组件5；
其特征在于：还包括设置在出种管4上的用于对种子颗粒遮挡面积进行检测的超声波传感装置6；
该超声波传感装置6包括环形的壳体601、依次径向设置在壳体601内的石英谐振环603以及金属环604且石英谐振环603靠近壳体601的轴线设置；
其中，石英谐振环603上设置有与外界交变电场连接的接线端子6A，6B；石英谐振环603远离其轴线的外圆环面上设置有导线与金属环604连接；金属环604上设置有输出端子6C；输出端子6C电连接至控制组件5。
需要明确的是：所述的筛选单元2倾斜设置在废种箱1的落种表面上，一般位于废种箱1的上表面。料斗3设置在筛选单元2较低的一侧下方，用于接收在筛选单元2表面滚落的种子颗粒。
可以考虑的，为了增加种子下落的流畅度以及筛选的精度，可以将筛选单元2设置为振动筛。筛选单元2的孔径为：10*10mm，倾斜的角度为30度。
需要明确的是：如图4，超声波传感装置6的工作原理是：在出种管4靠近料斗3的一侧设置有计数组件8，计数组件8下方设超声波传感装置6。超声波传感装置6是一个具有频率高稳定度的石英谐振器，其基本部分为石英谐振环603做成的石英机械振子。超声波传感装置6包括石英谐振环603固有频率大于30KHz，表面镀有纯金膜电极，连接高频交变电场的接线端子6A，6B。当交变电场通过接线端子6A，6B作用于石英谐振环603时，由于逆压电效应，将高频电振动转换成石英谐振环603的高频机械振动，从而产生超声波。当外加交变电压的频率等于石英谐振环603材料的固有频率时会产生共振，此时产生的超声波最强。由于正压电效应，当超声波作用到石英谐振环603上引起晶片伸缩，在石英谐振环603的两个圆柱形表面上便产生极性相反的电荷。当种子颗粒经过超声波传感装置6时，超声波传感装置6中的一部分超声波会被种子颗粒阻挡，使超声波传感装置6产生不同程度的电压等级。当种子颗粒是饱满无损状态时，被遮挡的超声波面积比较大，使超声波传感装置6产生电压等级比较低；当种子颗粒是燕麦种子或受损的小麦种子，因为燕麦种子颗粒细长，与受损小麦种子颗粒外形相似，则被遮挡的超声波面积比较小，使超声波传感装置6产生电压等级比较高。这些电压模拟信号经放大电路1A放大和比较电路1B，将数字信号发送给控制组件5中的中央处理器501，完成超声波传感装置6对种子颗粒质量的检测。其中，比较电路1B中的基准电压可以根据情况进行调整，从而满足本发明较宽的测量范围。
进一步的，超声波传感装置6中还包括保护膜环602；该保护膜环602设置在壳体601内出种管4外侧壁与石英谐振环603之间。
需要明确的是：保护膜环602的材质可以是高分子减震吸音材料，如聚乙烯交联，可以减少振动与声音对超声波传感装置6的影响，保证超声波传感装置6的可靠性。
进一步的，壳体601的内部设置有用于隔离保护膜环602与石英谐振环603的隔离凸起。
需要明确的是：石英谐振环603在交变电场的作用下发生高频振动，增加隔离凸起有助于提高检测的精度，防止出种管4也发生高频振动，影响落种。
进一步的，超声波传感装置6中还包括吸收块605；该吸收块605设置在壳体601内壁与金属环604之间。
需要明确的是：吸收块605的材质是是高分子减震吸音材料，如聚乙烯交联，可以防止壳体601发生振动，而造成超声波传感装置6从出种管4上脱落。
进一步的，壳体601的内部设置有用于隔离石英谐振环603与金属环604的隔离凸起。
需要明确的是：石英谐振环603在交变电场的作用下发生高频振动，增加隔离凸起防止金属环604同样振动而造成导线的折损，影响使用寿命。
进一步的，吸收块605上设置有用于通过导线的通孔605A。
进一步的，壳体601轴向上设置有用于连接不同直径排种器7的锥形连接件6011；该锥形连接件6011的外表面上设置有防脱凸起。
进一步的，壳体601上设置有用于通过导线的通孔601A。
一种小麦种子质量检测的方法，其特征在于：包括以下步骤：a.待检测种子颗粒通过筛选单元2筛选后，颗粒较大的认为符合要求，颗粒细长的通过筛选单元2落入废种箱1中，作为初步筛选过程；
b.初步筛选后的待检测种子落入料斗3中，通过排种器7单颗排出，并落入出种管4中；
c.种子颗粒在出种管4落下的过程中，计数组件8对下落的种子颗粒总数进行统计并将该数据发送至控制组件5中保存；超声波传感装置6通过种子颗粒轴向经过超声波传感装置6内部时，种子颗粒会遮挡超声波传感装置6中的超声波传输，种子颗粒的体积越饱满，遮挡的超声波越多，输出端子6C输出的电压越低；
d. 超声波传感装置6的输出端连接放大电路1A和比较电路1B后，将数字信号发送给控制组件5中的中央处理器501；设置比较电路1B中的基准电压，当超声波传感装置6输出的电压值小于比较电路1B中的基准电压，则认定该种子颗粒为合格种子，并在中央处理器501的存储区将合格种子数量加一；如果超声波传感装置6输出的电压值大于比较电路1B中的基准电压，则认定该种子颗粒为不合格种子，不记录在中央处理器501的存储区中；
e.在控制组件5中读取种子颗粒总数与合格种子数量进行比较，得到种子质量百分比。
种子质量=合格种子数量÷种子颗粒总数╳100%。
具体的，比较电路1B中的基准电压可以通过将比较电路1B中的基准电压端连接稳压电源输出端。根据不同的测量情况进行灵活调整。
具体的，在出种管4外壁装有计数组件8，计数组件8包括光电传感器；控制组件5包括显示装置、报警器、A/D转换模块和中央处理器501。出种管4内部设置有一个光电传感器，特性为面检测，可检测物体0.5mm以上不透明物体，红外线LED投光形成无死角面检测区域，每通过一个种子，光电传感器将信号发给A/D转换模块，如ADS8364芯片，A/D转换模块再将数据发给中央处理器501，如TMS320F2812芯片，中央处理器501使显示装置种子数目加一，记录种子通过总数，并将总数存储在中央处理器501的存储区。当中央处理器501长时间，如1~2秒，没有光电传感器发出的信号，则发出控制信号，控制报警器，如蜂鸣器，报警。
具体的，如排种器7，每次仅排出一颗种子，可采用气吸式精密播种器。
以上所述仅为发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种小麦种子质量检测装置，包括用于承装废弃种子的废种箱（1）、倾斜设置在废种箱（1）上表面上的用于筛选种子的筛选单元（2）、用于接收在筛选单元（2）上滚落的待测种子的料斗（3）、设置在料斗（3）出种端的排种器（7）、设置在排种器（7）输出端的用于仅通过单颗种子的出种管（4）、设置在出种管（4）出种端的种子收纳箱以及包括中央处理器（501）的控制组件（5）；出种管（4）上还设置有用于对出种管（4）中下落种子进行计数的计数组件（8）且该计数组件（8）电连接至控制组件（5）；其特征在于：还包括设置在出种管（4）外部用于对种子颗粒遮挡面积进行检测的超声波传感装置（6）；
该超声波传感装置（6）包括环形的壳体（601）、依次径向设置在壳体（601）内的石英谐振环（603）以及金属环（604）且石英谐振环（603）靠近壳体（601）的轴线设置；种子颗粒能够沿超声波传感装置（6）轴向经过超声波传感装置（6）内部；
其中，石英谐振环（603）上设置有与外界交变电场连接的接线端子（6A，6B）；石英谐振环（603）远离其轴线的外圆环面上设置有导线与金属环（604）连接；金属环（604）上设置有输出端子（6C）；输出端子（6C）电连接至控制组件（5）。
2.根据权利要求1所述的一种小麦种子质量检测装置，其特征在于：超声波传感装置（6）中还包括保护膜环（602）；该保护膜环（602）设置在壳体（601）内出种管（4）外侧壁与石英谐振环（603）之间。
3.根据权利要求2所述的一种小麦种子质量检测装置，其特征在于：壳体（601）的内部设置有用于隔离保护膜环（602）与石英谐振环（603）的隔离凸起。
4.根据权利要求1或2所述的一种小麦种子质量检测装置，其特征在于：超声波传感装置（6）中还包括吸收块（605）；该吸收块（605）设置在壳体（601）内壁与金属环（604）之间。
5.根据权利要求4所述的一种小麦种子质量检测装置，其特征在于：壳体（601）的内部设置有用于隔离石英谐振环（603）与金属环（604）的隔离凸起。
6.根据权利要求4所述的一种小麦种子质量检测装置，其特征在于：吸收块（605）上设置有用于通过导线的通孔（605A）。
7.根据权利要求1所述的一种小麦种子质量检测装置，其特征在于：壳体（601）上设置有用于通过导线的通孔（601A）。
8.根据权利要求1所述的一种小麦种子质量检测装置，其特征在于：壳体（601）轴向上设置有用于连接不同直径排种器（7）的锥形连接件（6011）；该锥形连接件（6011）的外表面上设置有防脱凸起。
9.利用权利要求1所述的一种小麦种子质量检测装置进行小麦种子质量检测的方法，其特征在于：包括以下步骤：a.待检测种子颗粒通过筛选单元（2）筛选后，颗粒较大的认为符合要求，颗粒细长的通过筛选单元（2）落入废种箱（1）中，作为初步筛选过程；
b.初步筛选后的待检测种子落入料斗（3）中，通过排种器（7）单颗排出，并落入出种管（4）中；
c.种子颗粒在出种管（4）落下的过程中，计数组件（8）对下落的种子颗粒总数进行统计并将统计的下落种子颗粒总数数据发送至控制组件（5）中保存；种子颗粒沿超声波传感装置（6）轴向经过超声波传感装置（6）内部时，种子颗粒会遮挡超声波传感装置（6）中的超声波传输，种子颗粒的体积越饱满，遮挡的超声波越多，输出端子（6C）输出的电压越低；
d. 超声波传感装置（6）的输出端连接放大电路（1A）和比较电路（1B）后，将数字信号发送给控制组件（5）中的中央处理器（501）；设置比较电路（1B）中的基准电压，当超声波传感装置（6）输出的电压值小于比较电路（1B）中的基准电压，则认定该种子颗粒为合格种子，并在中央处理器（501）的存储区将合格种子数量加一；如果超声波传感装置（6）输出的电压值大于比较电路（1B）中的基准电压，则认定该种子颗粒为不合格种子，不记录在中央处理器（501）的存储区中；
e.在控制组件（5）中读取种子颗粒总数与合格种子数量进行比较，得到种子质量百分比。
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2018
- 2018-08-28 CN CN201810989304.3A patent/CN109164034B/zh active Active
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Application publication date: 20190108 Assignee: Luoyang dianniu New Power Technology Co.,Ltd. Assignor: HENAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Contract record no.: X2023980047753 Denomination of invention: A wheat seed quality detection device and its detection method Granted publication date: 20210108 License type: Common License Record date: 20231124 |
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