一种小麦种子表型精细化获取装置及其使用方法

本发明涉及小麦种子表型获取，特别是涉及一种小麦种子表型精细化获取装置及其使用方法。

背景技术：

1、小麦种子表型是评价小麦品种优劣的关键信息，对小麦育种工作有重要指导意义，传统表型参数获取方式主要是通过人工使用游标卡尺测量小麦种子粒长、粒宽，然后使用称重天平获取千粒重信息，整个流程较为繁琐，且容易受人为主观性影响；在现有的小麦种子表型参数获取装置中，如专利号为cn115385287a的专利，提供了一种基于采集瓶存储的小麦种子高通量自动化考种装置，该装置由开盖模块、瓶盖传输模块、上料模块、图像采集模块、称重模块和关盖模块组成，可实现小麦种子计数和千粒重测定。

2、但是，现有小麦种子表型获取装置大部分存在动作冗余、占用场地面积大、获取表型信息有限等问题，且采购费用十分昂贵，无法很好满足科研工作的高通量需求。

3、为此，提出一种小麦种子表型精细化获取装置及其使用方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种小麦种子表型精细化获取装置及其使用方法，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种小麦种子表型精细化获取装置，包括：

3、底座，所述底座上安装有控制系统、扫码器、种子称重机构、种子收集机构和入料滑道；所述入料滑道的排料端朝向所述种子称重机构的称重端；

4、图像采集机构，所述图像采集机构包括振动平台、相机和光源组件；所述振动平台、所述相机和所述光源组件均通过连接架安装在所述底座上；所述振动平台的顶部一侧设为敞口，所述振动平台内安装有若干振动部件；

5、推板组件，所述推板组件安装在所述种子收集机构的进料端，并且所述推板组件的伸缩端安装有挡板，所述挡板与所述振动平台的敞口处可拆卸连接；

6、机械臂，所述机械臂安装在所述底座上，用于将所述种子称重机构上的种子夹取至所述振动平台上；

7、其中，所述相机和所述光源组件均朝向所述振动平台，所述种子称重机构、所述相机、所述光源组件、所述振动部件、所述扫码器、所述推板组件和所述机械臂均与所述控制系统电性连接。

8、根据本发明提供的一种小麦种子表型精细化获取装置，所述种子称重机构包括：

9、称重天平，所述称重天平通过天平支架安装在所述底座上；

10、定位槽，所述定位槽固定安装在所述称重天平的顶面上；

11、料盒，所述料盒放置在所述称重天平的顶面上，并且与所述定位槽滑动连接；

12、推杆组件，所述推杆组件安装在所述底座上，所述推杆组件的伸缩端朝向所述定位槽；

13、其中，所述入料滑道的排料端朝向所述称重天平的顶面；所述机械臂用于夹持所述料盒，并且将所述料盒内的种子夹取至所述振动平台上；所述称重天平和所述推杆组件均与所述控制系统电性连接。

14、根据本发明提供的一种小麦种子表型精细化获取装置，所述推杆组件包括：

15、推杆支架，所述推杆支架安装在所述底座上；

16、步进电机推杆，所述步进电机推杆通过固定块安装在所述推杆支架上；

17、推板，所述推板安装在所述步进电机推杆的伸缩端，并且所述推板与所述定位槽正对设置；

18、其中，所述步进电机推杆与所述控制系统电性连接。

19、根据本发明提供的一种小麦种子表型精细化获取装置，所述连接架包括支架底板、光源支架、平台支架和立杆；

20、所述支架底板安装在所述底座上，所述立杆和所述平台支架均固定安装在所述支架底板上；所述平台支架上安装有所述控制系统，所述相机和所述光源支架均可拆卸连接在所述立杆上；所述机械臂和所述振动平台均通过所述平台支架安装在所述底座上；

21、所述光源组件包括安装在所述光源支架上的平行led光源，所述平行led光源朝向所述振动平台的顶面。

22、根据本发明提供的一种小麦种子表型精细化获取装置，所述种子收集机构包括：

23、漏斗安装架，所述漏斗安装架固定安装在所述底座上；

24、收集漏斗，所述收集漏斗安装在所述漏斗安装架上，所述收集漏斗的顶面与所述振动平台的顶面敞口端之间设有导料斜板；

25、小麦种子收集桶，所述小麦种子收集桶安装在所述漏斗安装架上，并且所述小麦种子收集桶位于所述收集漏斗的正下方；

26、其中，所述推板组件安装在所述漏斗安装架上。

27、根据本发明提供的一种小麦种子表型精细化获取装置，所述推板组件包括安装在所述漏斗安装架顶部的推板安装架，所述推板安装架上安装有直流电机推杆，所述直流电机推杆的伸缩端安装有所述挡板；所述直流电机推杆与所述控制系统电性连接。

28、根据本发明提供的一种小麦种子表型精细化获取装置，所述底座的顶面上固定安装有铝型材框架，所述扫码器、所述入料滑道、所述推杆支架均通过所述铝型材框架安装在所述底座上。

29、根据本发明提供的一种小麦种子表型精细化获取装置，所述相机采用ccd相机。

30、根据本发明提供的一种小麦种子表型精细化获取装置，所述入料滑道倾斜设置，所述入料滑道的两端分别设为入料口和出料口，所述入料口和所述出料口均与所述底座垂直设置。

31、本发明还提供一种小麦种子表型参数精细化获取装置的使用方法，包括：

32、步骤101：利用扫码器扫描小麦种子纸袋上的二维码标签信息，获取小麦品种；

33、步骤102：将小麦种子倒入入料滑道，自由掉落到种子称重机构中，通过种子称重机构自带的rs485转usb接口传输到控制系统，实现种子重量获取；

34、步骤103：完成小麦种子的重量采集后，利用机械臂将所述种子称重机构上的种子夹取至所述振动平台上；全部倒入振动平台后，控制振动平台执行振散指令；

35、步骤104：待振散指令执行完毕后，由相机采集在光源组件下的小麦种子图像信息；

36、步骤105：将小麦种子图像信息传输至控制系统，基于opencv视觉算法库，依次完成灰度化、二值化、图像去噪操作后，使用经过改进的分水岭算法对种子轮廓进行分割，并采用opencv库函数中的bound i ngrect()函数，获得分割后轮廓的最小边界矩形框，计算小麦种子粒长、粒宽、粒面积和总粒数，得到总粒数后，结合称重操作获取的种子重量计算小麦种子千粒重；

37、步骤106：基于改进yolov8网络对小麦种子进行品质检测，得到小麦种子表型参数；所述改进yolov8网络是在传统yolov8网络中加入注意力模块构建的；

38、步骤107：待小麦种子品质检测完毕后，控制振动平台将小麦种子集中振动至振动平台一端，此时控制推板组件缩回，同时振动平台将小麦种子振落到种子收集机构中；

39、步骤108：待相机中的画面检测不到小麦种子时，控制推板组件推出至初始位置，完成整体小麦种子表型多参数获取操作流程。

40、本发明公开了以下技术效果：

41、本发明通过将扫码器、种子称重机构、种子收集机构、入料滑道、图像采集机构、推板组件和机械臂集成在底座上，可大大减小装置占地面积，提高系统稳定性，同时获取小麦种子表型信息丰富；

42、本发明通过种子称重机构得出的小麦重量结合图像采集机构中的小麦粒数进行计算得出，进而可实现小麦种子千粒重等参数采集，通过相机和振动平台可实现小麦种子的粒数、粒长、粒宽、破损、霉变、虫蛀、发芽病害情况进行检测，获取表型参数丰富，进而可实现小麦种子表型的快速精细化获取，且占地面积小，成本较市面上现有的种子表型参数获取装置大大降低；通过扫码器可以用于获取小麦种子品种信息，通过光源组件可以提高检测精度；

43、本发明通过在振动平台内安装有若干振动部件，实现对振动平台上小麦种子的振动操作，一方面可以便于将小麦种子进行平铺，降低小麦种子之间的粘连情况；另一方面可以在检测完成后将振动平台上小麦种子的振动至靠近挡板一侧，同时通过控制系统将推板组件回缩，实现将检测后的小麦种子导入至种子收集机构中进行收集，便于回收利用。