專利名稱：一種用于單株高精度考種的全自動谷粒分離系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型脫粒結構，振動篩分結構和全自動控制的谷粒分離系統，具 體涉及一種用于單株高精度考種的全自動谷粒分離系統。
背景技術：
將谷粒從稻穗上進行分離(脫粒)是農業考種研究中不可或缺的前期處理部分， 尤其是高精度考種研究中，如何自動、高效、高精度的將谷粒從稻穗上分離是一項值得研究 和解決的技術問題。首先，谷粒分離的完整性不僅能保證較好的脫粒效果，而且對后續粒 長、粒寬、實粒數、總粒數等谷粒參數測量具有很明顯的實用意義。再者，谷粒分離的自動化 實現也為整個考種過程全自動化實現提供了一種可能。全自動谷粒分離系統使農業考種更 加快捷和方便，大大降低了人工因素帶來的誤差，推動了農業研究和作物高效考種。加快全 自動高精度谷粒分離系統的研究具有很大的科研價值和社會經濟效益。在此背景前提下，國內外已有許多針對脫粒儀的研究，而適用于單株高精度考種， 且自動化要求較高的谷粒分離系統國內尚無成型的產品。為了給稻穗提供一個高精度、自 動化和美觀的測量平臺，就必須設計和制作一種適用于單株高精度考種的谷粒分離系統。 從設備的美觀和穩定性考慮本全自動谷粒分離系統設計主要采用不銹鋼加有機玻璃板構 成，控制采用工業控制常用的可編程邏輯控制器加以編程實現自動控制設計。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種用于單株高精度考種全自動的谷粒分離 系統，實現將稻穗放入稻穗輸送線上即自動開始脫粒和篩分，提高脫粒效率，降低人工勞動 強度。為解決上述問題，本發明提出一種用于單株高精度考種的全自動谷粒分離系統， 其特征在于，包括稻穗入口、光電開關、脫粒裝置、振動篩分機構、風吹裝置、穗桿出口、谷粒 出口、控制器、帶毛刷的實粒下落擋板、風向導向板、稻穗輸送線、稻穗過渡裝置；所述稻穗 輸送線處安裝光電開關，稻穗輸送線上端緊接稻穗入口，稻穗入口后緊接安裝脫粒裝置，脫 粒裝置包括飽粒脫粒機構和癟粒脫粒機構，飽粒脫粒機構和癟粒脫粒機構中間安裝有稻穗 過渡裝置；飽粒脫粒機構下方安裝有帶毛刷的實粒下落擋板，癟粒脫粒機構下端安裝有風 向導向板；脫粒裝置下方為振動篩分機構；振動篩分機構的右上端為風吹裝置，左下端為 穗桿出口，振動篩分機構下方為谷粒出口 ；控制器中載入預先編制好的程序，控制器根據所 接收光電開關感應輸入信號，自動控制整個脫粒過程。進一步的，所述脫粒裝置包括一排齒狀滾筒(14)和其下的齒狀輸送皮帶(15)，滾 筒和輸送皮帶通過鋸齒耦合，齒狀滾筒通過上下可調節的軸承固定；上下可調節的軸承從 上到下由螺母(16)、彈簧(17)、和軸承(18)連接構成，調節螺母可以改變中間彈簧的壓力 使軸承中心上下移動，進而改變齒狀滾筒和輸送線皮帶間的壓力；其中，具有彈力相對較小 彈簧的軸承所固定的齒狀滾筒及其下的齒狀輸送皮帶構成飽粒脫粒機構，具有彈力相對較
3大彈簧的軸承所固定的齒狀滾筒及其下的齒狀輸送皮帶構成癟粒脫粒機構。稻穗首先進入 飽粒脫粒機構，大部分飽粒脫下后由帶毛刷的實粒下落擋板(10)落到振動篩分裝置上，剩 下未脫凈的稻穗經稻穗過渡裝置(13)運行到癟粒脫粒機構進行分離，最后分離的谷粒和 穗桿由癟粒脫粒機構末端落到振動篩分裝置上。針對不同的農作物，根據其谷粒和谷穗之 間連接力不同，調節相應的彈簧壓力即可達到最適合的脫粒效果。更進一步的，所述振動篩分機構的面板為魚鱗篩板；魚鱗篩板的下面是一個斜槽 型的谷粒收集裝置；收集裝置下安裝一個支桿(19)，支桿下為一滾輪(20)，滾輪下方連接 一個表面上下起伏的轉動裝置(21)，轉動裝置通過軸承(22)連接在電機上，電機轉動時轉 動裝置轉動，從而使整個振動篩分機構(5)上下振動。本發明的控制流程為啟動設備后，當光電開關檢測到稻穗輸送線入口處有稻穗 時，光電開關將信號發給控制器，控制器啟動脫粒部分和振動篩分機構，一段時間后脫粒和 篩分完畢，控制器啟動風吹裝置將篩板上的穗桿和雜質從穗桿出口吹出，并從谷粒出口得 到分離下來的谷粒，至此單株脫粒完畢。脫粒過程控制器對光電開關的輸入信號不作響應， 脫粒完全后控制器自動恢復對光電開關輸入信號的響應，可以進行下一株實驗，依次不斷 循環往復。本發明具有脫粒效果好，自適應性好，易調節控制的優點。在谷?？挤N工作中采用 本發明，大大提高了考種精度，降低工人脫粒的勞動強度和人工誤差。并且本發明安裝、維 護方便，運行故障率低。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的技術方案作進一步具體說明。圖1是本發明的結構示意圖；圖2是本發明脫粒部分結構示意圖；圖3是本發明振動結構示意圖；圖4是本發明的工作控制流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明主要包括稻穗輸送線12、飽粒脫粒機構3、癟粒脫粒機構4、振 動篩分機構5，風吹裝置6、控制器9。飽粒脫粒機構3和癟粒脫粒機構4構成全自動谷粒分 離系統的脫粒裝置。稻穗輸送線12入口處安裝一個光電開關2、光電開關2信號線接控制 器9輸入端。稻穗輸送線12、飽粒脫粒機構3、癟粒脫粒機構4、振動篩分機構5和風吹裝置 6信號線接控制器9輸出端。稻穗經稻穗輸送線12首先進入飽粒脫粒機構3，大部分飽粒 脫下后由帶毛刷的實粒下落擋板10落到振動篩分機構5上，剩下未脫凈的稻穗經稻穗過渡 裝置13運行到癟粒脫粒機構4進行分離，最后分離的癟粒和穗桿在癟粒脫粒機構4末端落 到振動篩分機構5上。振動篩分機構5將落到篩板上面的谷粒通過魚鱗篩孔篩下，并在谷 粒出口獲得分離的谷粒，篩分完畢后風吹裝置將殘留在篩板上的穗桿和雜質從穗桿出口吹 出ο如圖2所示，脫粒裝置包括一排齒狀滾筒14和其下的齒狀輸送皮帶15，滾筒和輸 送皮帶通過鋸齒耦合，齒狀滾筒通過上下可調節的軸承固定；上下可調節的軸承從上到下
4由螺母16、彈簧17、和軸承18連接構成，調節螺母可以改變中間彈簧的壓力使軸承中心上 下移動，進而改變齒狀滾筒和輸送線皮帶間的壓力；其中，具有彈力相對較小彈簧的軸承所 固定的齒狀滾筒及其下的齒狀輸送皮帶構成飽粒脫粒機構，具有彈力相對較大彈簧的軸承 所固定的齒狀滾筒及其下的齒狀輸送皮帶構成癟粒脫粒機構。稻穗首先進入飽粒脫粒機 構，大部分飽粒脫下后由帶毛刷的實粒下落擋板10落到振動篩分裝置上，剩下未脫凈的稻 穗經稻穗過渡裝置13運行到癟粒脫粒機構進行分離，最后分離的谷粒和穗桿由癟粒脫粒 機構末端落到振動篩分裝置上。如圖3所示，所述振動篩分機構面板為魚鱗篩板；魚鱗篩板的下面是一個斜槽型 的谷粒收集裝置；收集裝置下安裝一個支桿19，支桿下為一滾輪20，滾輪下方連接一個表 面上下起伏的轉動裝置21，轉動裝置通過軸承22連接在電機上，電機轉動時轉動裝置轉 動，從而使整個振動篩分機構5上下振動。如圖4所示的工作控制流程，首先啟動全自動谷粒分離系統的總電源，將前期處 理好的單株水稻一穗穗依次放入全自動谷粒分離系統的稻穗提升輸送線上，此時光電開 關感應到輸送線上有稻穗并將信號傳輸給控制器，控制器控制脫粒部分和振動篩分機構啟 動，40秒后控制風吹裝置啟動，10秒鐘后關閉風吹裝置，振動篩分裝置繼續保持運動10秒 以確保該株谷粒無殘留于裝置內，完成該株水稻脫粒?？刂破骰謴蛯怆婇_關信號的響應， 可以進行下一株水稻脫粒。利用接收裝置可從稻穗出口得到該株稻穗分離的穗桿，從谷粒 出口得到分離的谷粒，工人只需將每株稻穗剪下依次放入稻穗輸送線上即可實現單株稻穗的自動脫粒。 對設備進行大批量測試結果表明本設備的故障概率小于0. 01%，控制設計流程見圖4。最后所應說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本發明的技術方案而非限制。 盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對 本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均 應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。實施例實驗生物材料10株成熟的稻穗；首先將10株剪下稻穗正常日照下烘干預處理，再將每株稻穗依次一穗穗放入全 自動谷粒分離系統的稻穗提升輸送線上自動進行谷粒分離，分別收集穗桿出口的雜質和谷 粒出口谷粒。通過每株穗桿出口和谷粒出口收集的谷粒情況可分析得處該系統谷粒脫粒誤 差，以下是該系統測試的結果表1測試結果
5
由測試結果我們分析該系統的誤差，如表2所示表2誤差分析
一、 實粒 總脫結實率
序號 ，脫粒粒誤破,殼絕對誤 ^妖差誤差 差率差
13.46%1.05%2.09%2.98%0.66%1.16%210.19%4.93%7.27%4.76%1.40%2.52%36.39%0.95%2.57%5.40%1.17%1.66%44.20%1.42%2.65%3.32%0.70%1.26%55.22%0.6752.38%4.92%1.09%1.75%64.64%1.41%2.69%7.66%1.52%2.55%73.63%0.26%2.06%6.51%0.86%1.84%86.11%2.52%4.18%5.88%0.93%1.73%94.88%3.80%4.27%3.80%1.33%2.42%108.96%1.51%5.15%6.37%1.96%3.84%平均值5.77%1.85%3.53%5.16%1,.16%2.07%
其中，各個誤差參數計算公式如下
穗桿出口處混雜實粒數
權利要求
一種用于單株高精度考種的全自動谷粒分離系統，其特征在于，包括稻穗入口(1)、光電開關(2)、脫粒裝置、振動篩分機構(5)、風吹裝置(6)、穗桿出口(7)、谷粒出口(8)、控制器(9)、帶毛刷的實粒下落擋板(10)、風向導向板(11)、稻穗輸送線(12)、稻穗過渡裝置(13)；所述稻穗輸送線(12)處安裝光電開關(2)，稻穗輸送線(12)上端緊接稻穗入口(1)，稻穗入口后緊接安裝脫粒裝置，脫粒裝置包括飽粒脫粒機構(3)和癟粒脫粒機構(4)，飽粒脫粒機構和癟粒脫粒機構中間安裝有稻穗過渡裝置(13)；飽粒脫粒機構下方安裝有帶毛刷的實粒下落擋板(10)，癟粒脫粒機構下端安裝有風向導向板(11)；脫粒裝置下方為振動篩分機構(5)；振動篩分機構的右上端為風吹裝置(6)，左下端為穗桿出口(7)，振動篩分機構下方為谷粒出口(8)；控制器(9)中載入預先編制好的程序，控制器根據所接收光電開關感應輸入信號，自動控制整個脫粒過程。
2.根據權利要求1所述的用于單株高精度考種的全自動谷粒分離系統，其特征在于， 所述脫粒裝置包括一排齒狀滾筒(14)和其下的齒狀輸送皮帶(15)，滾筒和輸送皮帶通 過鋸齒耦合，齒狀滾筒通過上下可調節的軸承固定；上下可調節的軸承從上到下由螺母 (16)、彈簧(17)、和軸承(18)連接構成，調節螺母可以改變中間彈簧的壓力使軸承中心上 下移動，進而改變齒狀滾筒和輸送線皮帶間的壓力；其中，具有彈力相對較小彈簧的軸承所 固定的齒狀滾筒及其下的齒狀輸送皮帶構成飽粒脫粒機構，具有彈力相對較大彈簧的軸承 所固定的齒狀滾筒及其下的齒狀輸送皮帶構成癟粒脫粒機構。
3.根據權利要求1或2所述的用于單株高精度考種的全自動谷粒分離系統，其特征在 于，所述振動篩分機構的面板為魚鱗篩板；魚鱗篩板的下面是一個斜槽型的谷粒收集裝置； 收集裝置下安裝一個支桿(19)，支桿下為一滾輪(20)，滾輪下方連接一個表面上下起伏的 轉動裝置(21)，轉動裝置通過軸承(22)連接在電機上，電機轉動時轉動裝置轉動，從而使 整個振動篩分機構(5)上下振動。
全文摘要
本發明涉及一種用于單株高精度考種的全自動谷粒分離系統，包括稻穗輸送線、飽粒脫粒機構、癟粒脫粒機構、振動篩分機構、風吹裝置、控制器。飽粒脫粒機構和癟粒脫粒機構構成全自動谷粒分離系統的脫粒部分。稻穗輸送線入口處安裝一個光電開關、光電開關信號線接控制器輸入端。稻穗輸送線、飽粒脫粒機構、癟粒脫粒機構、振動篩分機構和風吹裝置信號線接控制器輸出端。該全自動谷粒分離系統具有脫粒誤差小、自動化程度高，適用于單株高精度考種前期稻穗自動處理，為精細農業研究和農業數字化研究提供有力的技術支持。
文檔編號A01F7/04GK101933436SQ20101024160
公開日2011年1月5日 申請日期2010年7月30日 優先權日2010年7月30日
發明者劉謙, 楊萬能, 陳尚賓, 駱清銘, 黃成龍 申請人:華中科技大學