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“细说”种子数粒机的原理及系统设计

   “细说”种子数粒机的原理及系统设计
  农业生产中为提高农业产量,需进行培育、选种;作物成熟时,也常会进行产量预测。这两者都涉及千粒重这个重要指标。人工数种是一件繁琐而枯燥的工作,不仅费时而且易产生误差。种子数粒机的诞生大大方便了我们的工作,仪器基本上都是光电式的,在机械结构上保证种子排队单粒下落。也有利用图像处理技术对种子进行数粒,准确率也很高,但易受环境影响,还处于试验阶段。为监测水稻直播机排种性能,排种器上装有排种状态红外监测数粒系统,但限于光电式结构,多粒种子重叠时,易出现漏检现象。国内对于基于光电式的排种检测系统做了不少研究,改善了漏检、重播的情况,采用压电声电传感器将下落籽粒机械碰撞产生的声脉冲转换为电脉冲,利用单片机处理,可以但也只限于检测单粒排种器排种性能参数。图像处理技术应用在排种性能检测中的可得到很高的精度,但图像法存在振动和环境噪音干扰等问题,安装困难,且成本高昂,使其应用受到限制,在本应用中不适宜。对此提出了利用压电陶瓷片检测种子撞击悬臂梁后产生的振动,将振动波形转化为电压信号,经放大整形后变成脉冲信号,进而对种子进行数粒。此系统分为机械、电路和单片机部分。
  机械部分有悬臂梁和落种导管,悬臂梁重点考虑阻尼结构设计,让种子的冲击能量迅速衰减,使振动波形只有单个波峰,落种导管则是把种子引至悬臂梁且压电陶瓷片能够响应的区域;电路部分主要是对压电陶瓷片输出的信号进行电压放大,减小失真现象;而单片机部分是对放大后的波形进行电压比较,对种子粒数进行统计并显示在数码管上方便观察。此系统对多粒重叠,种子之间有很小间距(十分之几毫米即可)的情况也能很好地检测,改善了数粒速度,无需要求下落的种子之间有很大的距离间隔,适用性更为广泛。
  种子数粒机的基本工作原理:
  首先将要待测的种子放置在电磁震动工作台上,经震动后使种子较均匀平铺,为了提高准确率,应尽量避免种子之间的重叠。固定在电磁震动工作台上的摄像头在良好的LED光源的光照条件下对平铺后的种子进行图像拍摄,模拟信号的图像数据经图像采集卡进行模数转成数字图像数据后传递给PC机。在在PC机上基于虚拟仪器软件开发平台及其强大的图像处理功能软件包进行机器视觉数种系统软件开发,数字图像数据通过该软件进行图像处理、分析等操作后得出测量结果,并在显示器上显示出来。

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