[发明专利]一种基于机器视觉的气吸式垂直双圆盘玉米种子分选装置

摘要

本发明旨在提供一种基于机器视觉的气吸式垂直双圆盘玉米种子分选装置，该玉米种子分选装置主要由机架及其连接模块、气泵及其连接模块、电机及其传动模块、气吸吸附模块、分选和刮种模块、CCD摄像头、控制模块和种箱组成。该玉米种子分选装置是以图像处理为基础，将智能控制系统、推拉电磁铁分选系统集于一体，能快速完成批量分选，整体结构紧凑简单，吸种性能好，种子分选率高，种子损伤率低，可以获得高品质、规格统一的玉米种子。

主权项

1.一种基于机器视觉的气吸式垂直双圆盘玉米种子分选装置，该玉米种子分选装置主要由机架(4)及其连接模块、气泵(2)及其连接模块、电机及其传动模块、气吸吸附模块、分选和刮种模块、CCD摄像头(8)、控制模块和种箱组成；机架(4)及其连接模块由机架(4)和连接件组成；机架(4)由轻质铝合金型材搭建而成并放置在水平地面上，用以支撑和固连各部分机构；连接件为用以连接直角件转角的角码、T型螺栓和法兰螺母，通过连接件将铝合金型材搭建成整个机架(4)；气泵(2)及其连接模块由气泵(2)、真空连接管(6)、三通阀(5)和快拧气动接头(3)组成；气泵(2)作为气源放置在铝合金型材搭建的平台上；气泵(2)通过真空连接管(6)与三通阀(5)相连后实现气流分流，三通阀(5)分流后的两个出气口通过真空连接管(6)分别与两个真空室壳体(12)上端面的快拧气动接头(3)连接，实现整个气流管路的连通；电机及其传动模块由双出轴步进电机(10)、电机支架(11)、梅花联轴器(9)和转动轴(1)组成；双出轴步进电机(10)由两个电机支架(11)通过螺栓固定在机架(4)上，双出轴步进电机(10)可以实现双向对称动力输出，电机两端输出轴分别与转动轴(1)通过梅花联轴器(9)连接，动力从电机输出轴传递到转动轴(1)上，转动轴(1)与垂直圆盘(14)的凸缘(25)通过顶丝固定在一起实现垂直圆盘(14)与转动轴(1)的同步转动；为提高玉米种子分选效率，以双出轴步进电机(10)为对称中心设置了两个气吸吸附模块；单个气吸吸附模块由真空室壳体(12)、垂直圆盘(14)、过滤器(23)和真空室环形气腔(21)组成；真空室壳体(12)整体外型是一个下端切除60°的实体，真空室壳体(12)上端以及左右端都设有吊耳(22)，每一个吊耳(22)上间隔一定距离开有两个M10的通孔，真空室壳体(12)通过螺栓与三个吊耳(22)上的M10通孔锁紧固定在机架(4)上；在左右两个吊耳(22)上的M10通孔之间开有三个M5的盲孔，在上端吊耳(22)的上端面上开有直径为8mm的螺纹孔，快拧气动接头(3)与螺纹孔连接后再与真空连接管(6)连接，将气泵(2)管路与真空室环形气腔(21)连通；真空室壳体(12)内部开有环状凹槽形成环形气腔(21)，真空室壳体(12)下端切除60°范围的实体，故形成的环状气腔(21)范围为300°；过滤器(23)的上端面上开有大量圆形细孔，过滤器(23)放置在真空室环状气腔(21)中；垂直圆盘(14)上等间距地开有8个符合玉米种子大小的直径为6mm的圆形吸种孔(24)，垂直圆盘(14) 上设计有凸缘(25)，凸缘(25)通过顶丝与转动轴(1)固定使得垂直圆盘(14)可以随着转动轴(1)转动；垂直圆盘(14)与转动轴(1)固定的同时，垂直圆盘(14)将环形气腔(21)封闭，环形气腔(21)内形成负压，切除60°范围的实体由于连通大气处于正压；在环形气腔(21)负压的作用下，垂直圆盘(14)两侧形成压力差，此压力差在垂直圆盘(14)的吸种孔(24)上产生吸力，喂料种箱末端出种口(26)处的玉米种子在此吸力的作用下被吸附在吸种孔(24)上，使吸种孔(24)上的种子与喂料种箱(13)内的种子分离；随着垂直圆盘(14)的转动，种子就被转到了喂料种箱末端出种口(26)外，实现了精量分种；分选和刮种模块由推拉电磁铁(17)、刮种器(20)、拨片(18)和推拉电磁铁支架(19)组成；推拉电磁铁(17)末端与拨片(18)固连，推拉电磁铁(17)通过螺栓固定在推拉电磁铁支架(19)上，推拉电磁铁支架(19)又通过螺栓水平固定在真空室壳体(12)左端吊耳(22)M5的盲孔上，推拉电磁铁(17)在控制模块的控制下可以处于断开或闭合状态，当其处于闭合状态时推拉电磁铁(17)工作，推拉电磁铁(17)中的推拉杆执行一次推行程，随后由于复位弹簧的作用执行拉行程从而复位；刮种器(20)固定在真空室壳体(12)右端吊耳(22)M5的盲孔上；CCD摄像头(8)固定在铝合金型材搭建的机架(4) 上，其作为图像采集设备，能够实时提取玉米种子形态学参数；图像识别区域为上端吊耳(22)正下方对应的垂直圆盘(14)区域；控制模块即控制箱(7)，控制箱(7)中集成控制元件，可以实现对分选装置的智能控制，控制箱(7)放置在机架(4)上端；种箱由喂料种箱(13)、次种箱(16)和优种箱(15)组成；喂料种箱(13)放置在角码搭建的平台上，次种箱(16)和优种箱(15)分别放置在水平地面上；喂料种箱(13)中是有待分选的玉米种子，次种箱(16)是玉米种子经分选后储放次种的箱子，以视觉系统获得的评判依据为准则，若评定一粒种子为次种，当该次种转动到水平时推拉电磁铁(17)闭合实现推行程将次种强行从垂直圆盘(14)上拨落，拨落后的次种将掉入次种箱(16)内；优种箱(15)是玉米种子经分选后储放优种的箱子，以视觉系统获得的评判依据为准则，若评定一粒种子为优种，当该优种转动到水平时推拉电磁铁(17)仍处于断开状态，种子将不被拨落而是仍然随着垂直圆盘(14)转动，当种子转动到正压区域时，由于吸力消失种子在自身重力作用下垂直下落，下落的优种将进入优种箱(15) 内。