基于气吸式排种器的视觉与光谱玉米种子检测分选设备

本技术属于分选，具体为一种基于气吸式排种器的视觉与光谱玉米种子检测分选设备。

背景技术：

1、玉米单倍体育种能大大缩短育种年限，但是玉米单倍体自然诱导率及低，人工诱导率也仅在10％左右，于是从大量籽粒中快速无损分选出单倍体籽粒是提高单倍体育种效率的关键一步。

2、单倍体籽粒的标记方法有颜色标记法与油分标记法，目前无损检测自动化分选技术主要为机器视觉技术、核磁共振技术、近红外光谱技术。机器视觉技术通过对籽粒胚面颜色标记的识别来进行分类，速度快，设备成本低，但需要对籽粒进行胚面向上放置；核磁共振技术鉴别油分标记的籽粒，其设备对玉米油分进行测量并称重，设备昂贵且耗时较长；近红外光谱技术对单倍体籽粒的检测尚未实现自动化分选，且由于玉米籽粒不同部位的物质。

技术实现思路

1、针对背景技术中存在的问题，本发明提出了一种基于机器视觉和近红外光谱技术的玉米单倍体自动化分选方法与系统，能够实现上料、检测、分选全过程自动化，通过对玉米籽粒的图像与近红外光谱的采集，提高分选效率与准确率，具体技术方案包括：台架、气吸式排种器、图像采集装置、光谱采集装置和分选装置；其中气吸式排种器固定在台架的上方，进料漏斗通入气吸式排种器的下方，作为充种区；气吸式排种器中安装有竖直旋转的排种盘，排种盘的盘面上开有一圈吸孔，吸孔的一侧设有凸起，排种盘在凸起的一侧设置有清种刮种构件，清种刮种构件固定在排种器前壳体内；吸种气室设置在排种盘不设有凸起的一侧，吸种气室通过管道与风机相连形成负压，光谱采集装置的光纤探头固定在气吸式排种器的壳体内侧，正对吸孔旋转的轨迹；用于驱动排种盘转动的驱动电机固定在排种器前壳体外；

2、清种刮种构件上依次设置有光电传感器、镜安装架、弧形刮板和种导轨；一对平面镜安装在镜安装架上，两面平面镜在吸孔旋转轨迹的侧面相对倾斜安装；弧形刮板使用弧线形接近吸孔的轨迹；种导轨位于弧形刮板的正下方；

3、气吸式排种器的落种口下方安装有分选装置的气嘴；

4、气吸式排种器的排种器前壳体上开有图像采集口，图像采集装置中的彩色工业相机的镜头延长线穿过图像采集口正对吸孔的旋转轨迹。

5、所述风机和所述台架均固定在地面上。

6、在凸起的两侧设计镜轨迹凹槽。

7、所述图像采集装置包括：彩色工业相机和相机支架，其中彩色工业相机通过相机支架夹持安装于排种器前壳体前侧；相机支架通过导轨滑块固定于台架上。

8、所述光谱采集装置包括：光纤探头、光谱仪光源和近红外光谱仪，其中光谱仪光源和近红外光谱仪均固定在台架上，光纤探头用于采集吸附于吸孔上的玉米籽粒的背面光谱；光纤探头通过光纤分别与光谱仪光源和近红外光谱仪相连。

9、所述光纤探头的壳体与吸种气室之间使用橡胶圈密封。

10、所述分选装置包括：气嘴、气嘴固定件、空气压缩机、被分选出的籽粒收集箱和正常籽粒收集箱，其中气嘴通过气嘴固定件固定在台架上；气嘴通过气嘴阀门和管道与空气压缩机相连；被分选出的籽粒收集箱和正常籽粒收集箱固定在地面上，正常籽粒收集箱位于落种口的正下方。

11、本实用新型的有益效果在于：

12、1.使用气吸式排种器传输籽粒进行检测与分选，无需人工将玉米籽粒单粒胚面向上放置，使检测流程更自动化。

13、2.在图像采集区域的两侧加装了两面平面镜，增加了玉米籽粒胚面图像被采集到的概率，且通过多面图像的综合判定，减小了籽粒胚部凹陷产生的阴影对胚部颜色标记的判定结果的干扰。

14、3.通过相机与光谱仪，分别获取籽粒的外部物理特性以及内部的化学特性，能更加精准的将籽粒进行分类，提高分类的准确性，通过不同的数据处理与融合的方法，得到所需的籽粒特性的分类模型，此设备能满足玉米籽粒的多种分类需求，

技术特征：

1.一种基于气吸式排种器的视觉与光谱玉米种子检测分选设备，其特征在于，包括：台架(1)、气吸式排种器(2)、图像采集装置(3)、光谱采集装置(4)和分选装置(5)；其中气吸式排种器(2)固定在台架(1)的上方，进料漏斗(201)通入气吸式排种器(2)的下方，作为充种区；气吸式排种器(2)中安装有竖直旋转的排种盘(208)，排种盘(208)的盘面上开有一圈吸孔(211)，吸孔(211)的一侧设有凸起(212)，排种盘(208)在凸起(212)的一侧设置有清种刮种构件(207)，清种刮种构件(207)固定在排种器前壳体(202)内；吸种气室(205)设置在排种盘(208)不设有凸起(212)的一侧，吸种气室(205)通过管道与风机(210)相连形成负压，光谱采集装置(4)的光纤探头(401)固定在气吸式排种器(2)的壳体内侧，正对吸孔(211)旋转的轨迹；用于驱动排种盘(208)转动的驱动电机(206)固定在排种器前壳体(202)外；

2.根据权利要求1所述的一种基于气吸式排种器的视觉与光谱玉米种子检测分选设备，其特征在于，所述风机(210)和所述台架(1)均固定在地面上。

3.根据权利要求1所述的一种基于气吸式排种器的视觉与光谱玉米种子检测分选设备，其特征在于，在凸起(212)的两侧设计镜轨迹凹槽(217)。

4.根据权利要求1或3之一所述的一种基于气吸式排种器的视觉与光谱玉米种子检测分选设备，其特征在于，所述图像采集装置(3)包括：彩色工业相机(302)和相机支架(301)，其中彩色工业相机(302)通过相机支架(301)夹持安装于排种器前壳体前侧；相机支架(301)通过导轨滑块固定于台架上。

5.根据权利要求1所述的一种基于气吸式排种器的视觉与光谱玉米种子检测分选设备，其特征在于，所述光谱采集装置(4)包括：光纤探头(401)、光谱仪光源(402)和近红外光谱仪(403)，其中光谱仪光源(402)和近红外光谱仪(403)均固定在台架(1)上，光纤探头(401)用于采集吸附于吸孔上的玉米籽粒的背面光谱；光纤探头(401)通过光纤分别与光谱仪光源(402)和近红外光谱仪(403)相连。

6.根据权利要求5所述的一种基于气吸式排种器的视觉与光谱玉米种子检测分选设备，其特征在于，所述光纤探头(401)的壳体与吸种气室之间使用橡胶圈密封。

7.根据权利要求1所述的一种基于气吸式排种器的视觉与光谱玉米种子检测分选设备，其特征在于，所述分选装置(5)包括：气嘴(501)、气嘴固定件(502)、空气压缩机(503)、被分选出的籽粒收集箱(504)和正常籽粒收集箱(505)，其中气嘴(501)通过气嘴固定件(502)固定在台架(1)上；气嘴(501)通过气嘴阀门和管道与空气压缩机(503)相连；被分选出的籽粒收集箱(504)和正常籽粒收集箱(505)固定在地面上，正常籽粒收集箱(505)位于落种口(209)的正下方。

技术总结本技术公开了一种基于气吸式排种器的视觉与光谱玉米种子检测分选设备；其中气吸式排种器固定在台架的上方，进料漏斗通入气吸式排种器的下方，作为充种区；气吸式排种器中安装有竖直旋转的排种盘，排种盘的盘面上开有一圈吸孔，吸孔的一侧设有凸起，排种盘在凸起的一侧设置有清种刮种构件，吸种气室设置在排种盘不设有凸起的一侧，清种刮种构件上依次设置有光电传感器、镜安装架、弧形刮板和种导轨；光谱采集装置的光纤探头正对吸孔旋转的轨迹；用于驱动排种盘转动的驱动电机固定在排种器前壳体外。本技术使用气吸式排种器传输籽粒进行检测与分选，无需人工将玉米籽粒单粒胚面向上放置，使检测流程更自动化。技术研发人员：和贤桃,朱晋葶,杨丽,张东兴,崔涛,张凯良受保护的技术使用者：中国农业大学技术研发日：20231130技术公布日：2024/8/5