基本信息
- 项目名称：
- 自动种子计数仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该作品使用机械装置分离种子，然后经过光电计数器计数，同时系统通过按键和显示器实现人机交互功能，结合现有的称重传感器和变送器，最终实现方便快捷的千粒重计量称重功能，实现机电一体化。
- 详细介绍：
- 自动种子计数仪分为机械筛种计数和称重两部分组成。种子放在倾角为30°的铁质容器中，种子掉入转盘的型孔中，电机带动转盘旋转，当种子到达下面的长孔时自由落下，由红外传感器产生脉冲，经过放大和滤波电路后给单片机计数。同时单片机负责键盘和LCD，用于人机交互。遇到不同的种子大小只需调整转盘的型孔大小和红外传感器的类型。称重部分是由称重传感器和变送器组成，遵循ModBus协议传输重量信号。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的：运用机械电子装置实现一千粒种子重量的自动计数，节省人力物力，提高工作效率，提高农业测量的自动化水平。 基本思路：种子放在倾角为30°的铁质容器中，种子掉入转盘的型孔中，电机带动转盘旋转，当种子到达下面的长孔时自由落下，由红外传感器产生脉冲，经过放大和滤波电路后给单片机计数。同时单片机负责键盘和LCD，用于人机交互。遇到不同的种子大小只需调整转盘的型孔大小。 创新点：1、我们采用木质转盘作为运动部件，加工方便，针对不同的种子可换用不同的转盘。提高适用范围。2、电机可以自动调速、手动调速，无论种子大小，保证一千粒在两分钟左右计数完毕。3、通过改进红外传感器，测量精度保证在5粒/千粒内。4、容器30°倾角的设计既可以保证自动清种，确保每次掉落一粒种子，也可以提高设备的美观性。 技术关键： 1、电机的功率、扭矩和过电流保护、失速保护等。 2、转盘的圆度、平整度的确定以及安装之后与容器的贴合程度。3、红外传感器结合单片机的精确计数，对于不同大小种子的合理区分，确保遇到小的杂质，计数不动，遇到小的种子，计数成功。4、确定转盘的大小、转速、容器底面通孔的大小，确保种子平安落下而不卡壳。5、针对不同的种子，确定合理的型孔大小，保证种子能正常掉落，而不会卡在型孔中，也要保证过大的杂质不会掉落，影响计数。 主要技术指标： 1、种子计数速率 2分钟/千粒； 2、计数精度5粒/千粒； 3、计数可调范围0~65535； 4、种子使用范围：绿豆、黄豆等多种 5、称重精度
科学性、先进性
- 千粒重是检验种子质量和作物考种的重要指标，也是田间预测产量时的重要依据。目前农业上测量千粒重的方法仍旧是手工计数称重，本作品集数粒称重计量、自动控制和信息处理等功能，实现机电一体化和千粒重计数测量的自动化，提高了生产效率，节省人力物力。该作品适用于农业生产和科研教学领域，可在各大农科院校、研究所及农业生产考核部门推广应用 。
获奖情况及鉴定结果
- 由于正在申请专利，不便于发表文章。 于2011年获得中国农业大学“双电杯”比赛一等奖
作品所处阶段
- 目前作品已经基本实现了千粒重的计量功能，实现了计数与称重的自动化，但可测量的种子种类还较少
技术转让方式
- 专利授权
作品可展示的形式
- 实物、产品 图纸 现场演示 图片 录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用方法：将种子放在容器中，设置好计数数量，开启电机，即开始自动筛种计数，将筛选完的种子放在电子秤上即显示重量和千粒重。若需测量不同的种子，只需更换不同型孔的转盘。 优势与前景：1、由于采用简单、实用的机械结构，计数速率可以更高更快，目前在2分钟/千粒左右，而且筛选为随机筛选，不因为种子大小、重量而有区别筛选。 2、计量精度与现有的最好产品相持平，目前的最好产品计数速度在大颗粒1000粒/3分钟和小颗粒500粒/3分钟，误差在±4‰左右。 3、使用AVR的atmega128单片机，LCD液晶显示，具有RISC架构，功耗低，执行效率高，机电一体化和装置自动化水平更高，人机交互友好。目前产品都是简单的数码管显示，以模拟电路为主，可靠性差。 4、根据校中文文献检索数据库显示，目前几乎尚无关于该方面的理论研究。 该作品具有简单方便、制作简单的特点，也具有很强的独创性，可以有效提高农业计量的自动化水平，可在各大农科院校、研究所及农业生产考核部门推广应用
同类课题研究水平概述
- 目前国内在千粒重计数方面研究较少，文献只有类似几篇，并且集中在图像处理方法上。在农业科研场所和粮食部门，由于种种原因，仍然处于人工计数、称重阶段。 目前国内外的种子颗粒计数共有三种方法，一是图像处理方法，其原理是使用图像腐蚀和膨胀的方式使得种子图像分离开来，进而计数。这样测量的误差很大，对于种子的质量、排布方式、形状大小、接触面积等要求很高。 另一个是种子数粒板，其原理类似于一个萝卜一个坑，机械打孔的板子针对不同的种子必须同步更换型孔，成本较高，自动化程度低，计数效率也很低。 还有一种是电子自动数粒仪，分为日本、澳大利亚等国进口设备和国产设备，机械结构复杂，容易损坏，成本也很高。计数速度在1000粒/3分钟和500粒/3分钟，误差在±4‰左右，效率和误差不及我们的设备。其颗粒分离原理为电磁振动盒，分离效果不好，针对饱和度不同的种子会产生“歧视”，给千粒重计量带来误差。振动盒后续的机械装置也很复杂，需要更高的加工工艺和成本。针对不同大小的种子，该仪器没有很好区分度。例如大小种子在一块的话，会都被计数而带来误差。
