種子分選裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

潘 兵 ，李 露

（1.常州先進制造技術(shù)研究所，江蘇 常州 213164；2.中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院先進制造技術(shù)研究所，安徽 合肥230031）

隨著全球經(jīng)濟一體化進程不斷加快和生物技術(shù)迅猛發(fā)展，農(nóng)作物種業(yè)國際競爭異常激烈[1-2]。杜邦、孟山都等國際領(lǐng)先的種業(yè)公司都利用自動化、高通量育種設(shè)備，極大地提高了品種選擇效率，加快了品種選育的進程，通過自動化設(shè)備對新的優(yōu)良品種進行分選。而我國育種方法、技術(shù)和模式落后，還停留在傳統(tǒng)的靠經(jīng)驗田間育種以及品種定型來選擇品質(zhì)性狀，在種子品質(zhì)形狀確定后，現(xiàn)有設(shè)備又無法進行準(zhǔn)確而快速有效的分選[3]。為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，設(shè)計了一種種子分選裝置，可以對種子進行快速而有效的分選，極大地提高了品種選擇效率，加快了種子選育的進程。

1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)

種子分選裝置主要包括裝置本體、落料導(dǎo)向機構(gòu)和種子分選機構(gòu)三大系統(tǒng)組成，其原理圖如圖1所示。

如圖1所示，種子分選裝置，包括箱體1，箱體1上設(shè)有落料斗2，箱體1底部設(shè)有下安裝板9，下安裝板9上設(shè)有上安裝板8，上安裝板8上設(shè)有落料槽3，落料槽3入口位于落料斗2正下方，下安裝板9上設(shè)有左通道4和右通道5，左通道4位于落料槽3出口的正下方，落料槽3和左通道4之間設(shè)有傳感器10，左通道4進口左側(cè)設(shè)有噴嘴11，噴嘴11位于傳感器10下方。

圖1 種子分選裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 工作原理

檢測裝置測定種子性狀后，上位機得到需要分選的種子的信息，判斷該種子進入左通道4還是右通道5，然后交由此種子分選裝置進行分選：首先種子由落料斗2進入落料槽3，沿著落料槽3下滑，經(jīng)過導(dǎo)向座7落入分選區(qū)域，當(dāng)種子通過傳感器10時，給出是否觸發(fā)噴嘴11工作的信號，如果種子需要進入左通道4，噴嘴11不工作，種子在重力作用下落入正下方的左通道4，如果種子需要進入右通道5，則噴嘴11工作，種子經(jīng)過噴嘴11時，在噴嘴11吹出的氣流帶動下，進入右通道5，完成分選。

2 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 裝置本體

種子分選裝置的本體設(shè)計成箱體式結(jié)構(gòu)，體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，箱體1頂部中間設(shè)有喇叭口性形狀的落料斗2，方便種子落入分選裝置；箱體1頂部兩側(cè)設(shè)有把手16，方便裝置的搬運，如圖2所示。

圖2 種子分選裝置本體示意圖

2.2 落料導(dǎo)向機構(gòu)

種子進入落料斗2后，在重力作用下通過落料導(dǎo)向機構(gòu)，然后進入下方的種子分選機構(gòu)。如果落料導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計成垂直結(jié)構(gòu)，種子在下落過程中，會在重力作用下不斷加速，這對傳感器檢測和噴嘴的要求較高，加大了種子分選的難度，影響分選的成功率。

如圖1和圖2所示，落料導(dǎo)向機構(gòu)主要由上安裝板8、下安裝板9、落料槽3和導(dǎo)向座7等組成，下安裝板9垂直設(shè)置，上安裝板8傾斜固定在下安裝板9上，上安裝板8上設(shè)置落料槽3，傾斜設(shè)置的落料槽3可減小種子的下落速度及增大相鄰兩個種子之間的距離，以增加種子分選的成功率。如圖1和圖2所示，上安裝板8上設(shè)有導(dǎo)向板組合6，導(dǎo)向板組合6上設(shè)有上蓋板17，導(dǎo)向板組合6和上蓋板17構(gòu)成落料槽3，上蓋板17上設(shè)有導(dǎo)向座7，導(dǎo)向座7起導(dǎo)向作用，確保種子從落料槽3通過后進入下方的分選區(qū)域。落料槽3的尺寸可以通過改變導(dǎo)向板組合6和上蓋板17的尺寸及安裝位置進行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同大小的種子。

2.3 種子分選機構(gòu)

種子分選機構(gòu)主要包括噴嘴11、左通道4和右通道5等，如圖1所示，左通道4和右通道5設(shè)置在下安裝板9上，下安裝板9上從左至右依次設(shè)有左導(dǎo)向板12、中導(dǎo)向板13和右導(dǎo)向板14，左導(dǎo)向板12、中導(dǎo)向板13和右導(dǎo)向板14上設(shè)有下蓋板18，左導(dǎo)向板12、中導(dǎo)向板13和下蓋板18構(gòu)成左通道4，中導(dǎo)向板13、右導(dǎo)向板14和下蓋板18構(gòu)成右通道5.

左導(dǎo)向板12上設(shè)有若干螺紋通孔19，如圖3所示，噴嘴11安裝在螺紋通孔19上，調(diào)節(jié)噴嘴11的流量及改變噴嘴11在左導(dǎo)向板12上的安裝位置，可以使得該裝置適應(yīng)不同種子的分選需求及保證種子分選的成功率；右導(dǎo)向板14上設(shè)有若干排氣孔20，如圖4所示，右通道5上方還設(shè)有圓弧導(dǎo)向板15，排氣孔20可以改變空氣的流場，增加進入右通道5的氣流量，使得分選順利進行；圓弧導(dǎo)向板15可以改變進入右通道5種子的運動方向，使得碰撞到圓弧導(dǎo)向板15的種子垂直向下運動，確保進入右通道5的種子不會因為反彈而落至左通道4，進一步保證了分選的成功率。

圖3 左導(dǎo)向板結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 右導(dǎo)向板結(jié)構(gòu)示意圖

3 分選實驗

分選裝置實物如圖5所示，使用本裝置分別對水稻、小麥、大豆及玉米進行了分選試驗，每種作物種子各選取1 000粒種子。

圖5 種子分選裝置實物圖

實驗時，設(shè)置所有種子皆需要分選（此為極端條件），即所有種子經(jīng)過噴嘴11時，噴嘴11都會工作，使種子進入右通道5，然后得到落入左通道4的種子數(shù)量，再計算得到落入右通道5的數(shù)量，然后計算出成功分選的種子的百分比。實驗結(jié)果為：水稻、小麥、大豆及玉米分選成功率分別達到了98.2%、98.6%、99.6%及99.3%.由于實際工作時，不是所有種子經(jīng)過噴嘴11時都要進行分選，所以本裝置種子分選的成功率會高于現(xiàn)有實驗得到的結(jié)果。

4 結(jié)束語

此種子分選裝置，設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，攜帶方便，不僅可以根據(jù)待分選種子類型調(diào)整落料槽和左右通道大小，還可以調(diào)節(jié)噴嘴流量、噴嘴安裝位置、上安裝板角度等一系列參數(shù)，滿足不同種子（已試驗的種子有水稻、小麥、大豆及玉米）的要求，使用本裝置可以對種子進行快速而有效的分選，與排種計數(shù)裝置、種子性狀檢測裝置等配合使用可極大提高品種選擇效率，加快種子選育的進程。