專(zhuān)利名稱：種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)檢測(cè)裝置，具體涉及一種種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
就一粒種子而言其形狀是固定的，但一堆種子是一堆分散的籽粒，相互間的內(nèi)聚 力較小，其顆粒間的排列位置常會(huì)受外界力量影響而變動(dòng)，其間又存在一定的摩擦力。因 此，種子的群體具有一定程度的流動(dòng)性。當(dāng)種子從一定高處自然落下時(shí)，很容易向四周流 散，種子所具有的這種特性稱為散落性。自流角是表征種子散落性的重要指標(biāo)之一。在生產(chǎn)實(shí)踐中，根據(jù)種子堆的散落性， 可以測(cè)定種子貯藏狀態(tài)變化、測(cè)定種子堆對(duì)倉(cāng)壁的側(cè)壓力并且確定自流設(shè)備(傳送帶、輸 糧攪龍等)角度，使用較廣。種子散落性有兩個(gè)指標(biāo)，靜止角和自流角。將種子置于其他物體的平面上，把平面 的一邊向上慢慢提起使其形成一個(gè)斜面，此時(shí)斜面與水平面所成的夾角(即斜面的坡度) 亦隨之逐漸增大，達(dá)到一定限度時(shí)，種子開(kāi)始在斜面上滾動(dòng)直到極大多數(shù)種子已經(jīng)滾落為 止，那么種子在斜面上開(kāi)始滾動(dòng)的角度(始角)和絕大多數(shù)種子滾動(dòng)時(shí)的角度(末角)即 為種子的自流角。種子自流角的大小在很大程度上因斜面的性質(zhì)不同而有差異。種子自流 角在一定程度上受種子含水率、凈度及完整度的影響。目前種子自流角測(cè)定方法主要依靠人工檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)步驟為將種子樣品攤放在木 板、玻璃、鐵皮等物體的平面上，將平面的一端緩慢提起形成一斜面，當(dāng)斜面達(dá)到一定斜度 時(shí)，種子便開(kāi)始向下流動(dòng)，可繼續(xù)將平面的一端抬高，通過(guò)人工判斷滑落情況，直到大多數(shù) 的種子滾落為止。種子開(kāi)始下落到絕大多數(shù)種子下落時(shí)，斜面與水平面之間的夾角即為該 批種子的自流角，一般用量角器測(cè)得?，F(xiàn)有的一種非散粒體材料摩擦角測(cè)定儀，采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，為單體測(cè)量。測(cè)量對(duì)象 屬性與種子區(qū)別較大，且種子散落性是判斷批量種子的特性，因此該裝置不能用于測(cè)量種 子自流角。雖然這個(gè)機(jī)構(gòu)只是將角度變化由人工動(dòng)作改為機(jī)械操作，雖然動(dòng)作穩(wěn)定性方面 有了改進(jìn)，但是依然存在人工判斷滾落和操作不方便等問(wèn)題，試驗(yàn)的重現(xiàn)性差。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何直接測(cè)定出不同種子在不同材質(zhì)下的摩擦角或 自流角(即種子滾落的臨界坡度)。( 二 )技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置，其中， 包括機(jī)械部分和單片機(jī)，所述機(jī)械部分包括傳動(dòng)裝置、攝像頭、實(shí)驗(yàn)平板和旋轉(zhuǎn)編碼器，所 述實(shí)驗(yàn)平板和旋轉(zhuǎn)編碼器分別與傳動(dòng)裝置連接，所述攝像頭與實(shí)驗(yàn)平板連接，所述單片機(jī) 用于控制傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述攝像頭用于采集傳動(dòng)裝置內(nèi)的種子面積圖像信號(hào)，所述單片機(jī)用于控制攝像頭工作、獲取所述面積圖像信號(hào)及計(jì)算面積變化，并同步采集所述旋轉(zhuǎn) 編碼器信號(hào)實(shí)現(xiàn)角度檢測(cè)。其中，所述機(jī)械部分還包括電機(jī)、傳動(dòng)軸，所述電機(jī)與傳動(dòng)軸連接。其中，所述機(jī)械部分還包括底座、軸承座和軸承，所述電機(jī)通過(guò)電機(jī)支座與底座連 接，所述軸承通過(guò)軸承座與底座連接，所述軸承連接傳動(dòng)軸，所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)編碼器支 座與底座連接，所述電機(jī)軸與傳動(dòng)軸之間，傳動(dòng)軸與旋轉(zhuǎn)編碼器之間分別通過(guò)聯(lián)軸器連接。其中，所述機(jī)械部分還包括攝像頭支架，所述攝像頭支架安裝在實(shí)驗(yàn)平板相對(duì)兩 側(cè)的末端，所述攝像頭固定在攝像頭支架上。其中，所述軸承內(nèi)側(cè)的傳動(dòng)軸上分別連接有環(huán)形連接件，所述實(shí)驗(yàn)平板通過(guò)所述 環(huán)形連接件與傳動(dòng)軸連接。(三)有益效果本發(fā)明提供了一種可以實(shí)現(xiàn)種子自流角自動(dòng)測(cè)量的自動(dòng)化檢測(cè)裝置，采用圖像方 式判斷種子自流角，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，可靠性高，并能重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。


圖1是本發(fā)明種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置的機(jī)械部分局部剖視圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是本發(fā)明種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置工作流程圖。圖中1 電機(jī)支座、2 第一聯(lián)軸器、3 軸承端蓋、4 攝像頭支架、5 攝像頭、6 套筒、7 第二聯(lián)軸器、8 編碼器支座、9 旋轉(zhuǎn)編碼器、10 環(huán)形連接件、11 實(shí)驗(yàn)平板、12 底座、13 傳動(dòng)軸、14 軸承座、15 軸承、16 電機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅 用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如附圖1所示，依照本發(fā)明一種實(shí)施方式的種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置，包括機(jī) 械部分和單片機(jī)，機(jī)械部分包括傳動(dòng)裝置、攝像頭5和旋轉(zhuǎn)編碼器9，單片機(jī)控制傳動(dòng)裝置 的轉(zhuǎn)動(dòng)，攝像頭5采集實(shí)驗(yàn)平板上的種子面積信號(hào)，單片機(jī)用于控制攝像頭工作、獲取面積 圖像信號(hào)及計(jì)算面積變化，并同步采集旋轉(zhuǎn)編碼器9信號(hào)實(shí)現(xiàn)角度檢測(cè)。軸承座14通過(guò)螺釘與底座12相連，軸承座14的內(nèi)孔放置軸承15，傳動(dòng)軸13上 安裝有實(shí)驗(yàn)平板11，實(shí)驗(yàn)平板11的材質(zhì)優(yōu)選有機(jī)玻璃。為了固定實(shí)驗(yàn)平板11，將實(shí)驗(yàn)平板 11通過(guò)螺釘與環(huán)形連接件10相連，然后通過(guò)緊定螺釘將環(huán)形連接件10與傳動(dòng)軸13相連， 從而保證實(shí)驗(yàn)平板11與傳動(dòng)軸13的可靠固結(jié)。實(shí)驗(yàn)平板11左端由軸肩定位，右端由套筒 6限位。傳動(dòng)軸13的兩端通過(guò)軸承15放置在軸承座14中。軸承端蓋3安裝在軸承座14 上。軸承座14通過(guò)螺釘與底座12固定。底座12的兩側(cè)分別裝有電機(jī)支座1和編碼器支 座8，直流電機(jī)16通過(guò)螺釘安裝在電機(jī)支座1上，并且通過(guò)第一聯(lián)軸器2與傳動(dòng)軸13可靠 連接。旋轉(zhuǎn)編碼器9通過(guò)螺釘安裝在編碼器支座8上，并且通過(guò)第二聯(lián)軸器7與傳動(dòng)軸可靠連接。如附圖2所示的A-A剖視圖，實(shí)驗(yàn)平板11的相對(duì)兩側(cè)的末端安裝有攝像頭支架 4，攝像頭5固定在攝像頭支架4上。圖3顯示了本發(fā)明種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖4為本發(fā)明的工 作流程圖，本發(fā)明的工作原理是在于1、本裝置以單片機(jī)為控制核心，單片機(jī)的功能是對(duì)攝 像頭5采集、角度控制、比例判斷。記錄面積(百分比)變化的過(guò)程和對(duì)應(yīng)的角度。通過(guò)播 放單片機(jī)存儲(chǔ)的測(cè)量過(guò)程，可再現(xiàn)測(cè)量過(guò)程。2、本裝置采用圖像面積識(shí)別的方法，以試驗(yàn)平 板11和種子的顏色差異作為種子識(shí)別的依據(jù)，對(duì)置于實(shí)驗(yàn)平板11 一端的種子進(jìn)行實(shí)時(shí)面 積監(jiān)測(cè)，當(dāng)種子發(fā)生滾落時(shí)，視野內(nèi)的種子面積隨之變化。因此，種子開(kāi)始滾落和極大多數(shù) 種子滾完為止的兩個(gè)時(shí)刻可以量化為種子實(shí)時(shí)面積占初始面積的百分比，范圍是100% 0 %。通過(guò)對(duì)面積的實(shí)時(shí)檢測(cè)，判斷面積發(fā)生變化的時(shí)刻，可近似為自流角的始角和末角?？?慮到種子堆中種子個(gè)體的特殊性和檢測(cè)的準(zhǔn)確性，百分比可以根據(jù)需要或?qū)嶋H情況設(shè)定， 例如可以設(shè)定百分比為90%時(shí)對(duì)應(yīng)的角度為始角，百分比為10%時(shí)對(duì)應(yīng)的角度為末角。3、 本裝置在實(shí)驗(yàn)平板11四個(gè)角上打孔，當(dāng)測(cè)量不同材質(zhì)下的自流角時(shí)，可以通過(guò)螺栓安裝在 實(shí)驗(yàn)平板11上。也可以通過(guò)更改調(diào)換不同顏色的實(shí)驗(yàn)平板11，提高種子和平板11的顏色 差異，實(shí)現(xiàn)不同種類(lèi)不同顏色種子的測(cè)量。4、本裝置采用旋轉(zhuǎn)編碼器9對(duì)角度進(jìn)行檢測(cè)，根 據(jù)輸出脈沖確定旋轉(zhuǎn)角度。5、本裝置采用直流電機(jī)16驅(qū)動(dòng)方式，對(duì)直流電機(jī)16的轉(zhuǎn)速、方 向控制均通過(guò)單片機(jī)完成。相關(guān)控制均由程序?qū)崿F(xiàn)。本發(fā)明采用了機(jī)械部件與自動(dòng)控制部件相結(jié)合，提供了一種測(cè)量種子自流角的硬 件。本裝置用圖像采集與處理的方式識(shí)別視域內(nèi)種子所占面積百分比變化，判斷種子是否 有滑落，及滑落的比例。對(duì)應(yīng)滑落過(guò)程，同步記錄種子面積比例和對(duì)應(yīng)的提升角度，依據(jù)絕 大多數(shù)種子滑落時(shí)刻作為自流角的判斷標(biāo)準(zhǔn)。本裝置可根據(jù)實(shí)際情況和需要，設(shè)定種子實(shí) 時(shí)面積與起始面積的百分比，對(duì)應(yīng)提升的角度，確定自流角的范圍，即種子自流角的始角 和末角；或在本裝置實(shí)驗(yàn)平板11四周打孔從而可安裝不同的材料的平板，因此可測(cè)得種子 在不同材質(zhì)下的自流角變化；通過(guò)更改調(diào)換不同顏色的實(shí)驗(yàn)平板11，實(shí)現(xiàn)不同種類(lèi)及不同 顏色種子的測(cè)量。本裝置可以根據(jù)實(shí)際情況和需要設(shè)定直流電機(jī)16轉(zhuǎn)速，可以檢測(cè)在不同 提升速度下的種子自流角變化；本裝置用旋轉(zhuǎn)編碼器9對(duì)角度進(jìn)行檢測(cè)；在檢測(cè)過(guò)程中自 動(dòng)設(shè)定實(shí)驗(yàn)平板在轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)停止，保證了檢測(cè)過(guò)程轉(zhuǎn)動(dòng)的均勻性，有效防止了微小抖動(dòng) 對(duì)種子滑落的影響；本裝置以單片機(jī)為核心，完成圖像的采集和識(shí)別、面積計(jì)算與判斷、角 度檢測(cè)、信號(hào)處理和控制及過(guò)程記錄、回放等功能。本發(fā)明的工作過(guò)程是在檢測(cè)某種種子的自流角時(shí)，首先根據(jù)要求安裝相應(yīng)的材 料到實(shí)驗(yàn)平板11，然后將一定量的種子放置在試驗(yàn)平板11的末端。在靜止?fàn)顟B(tài)下記錄初 始種子面積，再設(shè)定始角和末角對(duì)應(yīng)的百分比(例如可以設(shè)定百分比為90%時(shí)對(duì)應(yīng)的角度 為始角，百分比為10%時(shí)對(duì)應(yīng)的角度為末角)，并通過(guò)單片機(jī)控制可調(diào)節(jié)直流電機(jī)16轉(zhuǎn)速。 在按下開(kāi)始鍵后，在電機(jī)16的帶動(dòng)下，實(shí)驗(yàn)平板11開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，攝像頭5實(shí)時(shí)采集區(qū)域內(nèi)的 種子面積信息，當(dāng)種子實(shí)時(shí)面積與初始面積的百分比與設(shè)定的百分比90%相同時(shí)，發(fā)出信 號(hào)，此時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器9對(duì)角度進(jìn)行檢測(cè)并由單片機(jī)記錄此時(shí)的角度，通過(guò)液晶顯示器顯示 出來(lái)。電機(jī)16帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)平板11繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)種子實(shí)時(shí)面積與末角對(duì)應(yīng)面積的百分比與設(shè) 定的百分比10%相同時(shí)，發(fā)出信號(hào)，此時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器9對(duì)角度進(jìn)行檢測(cè)并由單片機(jī)記錄此 時(shí)的角度，通過(guò)液晶顯示器顯示出來(lái)。此時(shí)，種子已經(jīng)全部滾落。最后，實(shí)驗(yàn)平板11會(huì)快速返回起始位置。檢測(cè)過(guò)程結(jié)束，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可通過(guò)液晶顯示器查詢。本實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)種子自流角的自動(dòng)化檢測(cè)；采用圖像方式判斷種子自流角；結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，包括機(jī)械部分和單片機(jī)，所述機(jī)械部 分包括傳動(dòng)裝置、攝像頭、實(shí)驗(yàn)平板和旋轉(zhuǎn)編碼器，所述實(shí)驗(yàn)平板和旋轉(zhuǎn)編碼器分別與傳動(dòng) 裝置連接，所述攝像頭與實(shí)驗(yàn)平板連接，所述單片機(jī)用于控制傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述攝像頭 用于采集實(shí)驗(yàn)平板上的種子面積圖像信號(hào)，所述單片機(jī)用于控制攝像頭工作、獲取所述面 積圖像信號(hào)及計(jì)算面積變化并采集所述旋轉(zhuǎn)編碼器的信號(hào)以實(shí)現(xiàn)角度檢測(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述機(jī)械部分還包 括電機(jī)和傳動(dòng)軸，所述電機(jī)與傳動(dòng)軸連接。
3.如權(quán)利要求2所述的種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述機(jī)械部分還包 括底座、軸承座和軸承，所述電機(jī)通過(guò)電機(jī)支座與底座連接，所述軸承通過(guò)軸承座與底座連 接，所述軸承連接傳動(dòng)軸，所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)編碼器支座與底座連接，所述電機(jī)軸與傳動(dòng) 軸之間、傳動(dòng)軸與旋轉(zhuǎn)編碼器之間分別通過(guò)聯(lián)軸器連接。
4.如權(quán)利要求3述的種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述機(jī)械部分還包括 攝像頭支架，所述攝像頭支架安裝在實(shí)驗(yàn)平板相對(duì)兩側(cè)的末端，所述攝像頭固定在攝像頭 支架上。
5.如權(quán)利要求4所述的種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述軸承內(nèi)側(cè)的傳 動(dòng)軸上連接有環(huán)形連接件，所述實(shí)驗(yàn)平板通過(guò)所述環(huán)形連接件與傳動(dòng)軸連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)檢測(cè)裝置。本發(fā)明一種種子自流角的自動(dòng)檢測(cè)裝置，包括機(jī)械部分和單片機(jī)，所述機(jī)械部分包括傳動(dòng)裝置、攝像頭、實(shí)驗(yàn)平板和旋轉(zhuǎn)編碼器，所述實(shí)驗(yàn)平板和旋轉(zhuǎn)編碼器分別與傳動(dòng)裝置連接，所述攝像頭與實(shí)驗(yàn)平板連接，所述單片機(jī)用于控制傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述攝像頭用于采集實(shí)驗(yàn)平板上的種子面積圖像，所述單片機(jī)用于控制攝像頭工作、獲取所述面積圖像信號(hào)及計(jì)算面積變化，并采集所述旋轉(zhuǎn)編碼器的信號(hào)以實(shí)現(xiàn)角度檢測(cè)。本發(fā)明提供了一種可以實(shí)現(xiàn)種子自流角自動(dòng)測(cè)量的自動(dòng)化檢測(cè)裝置，采用圖像方式判斷種子自流角，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，可靠性高，并能重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
文檔編號(hào)G01B11/26GK102052908SQ20101050469
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者吳剛, 段娜, 王書(shū)茂, 譚彧, 鄭永軍 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)