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1、(10)申请公布号 CN 102353553 A (43)申请公布日 2012.02.15 CN 102353553 A *CN102353553A* (21)申请号 201110185318.8 (22)申请日 2011.07.01 G01M 99/00(2011.01) (71)申请人 中国农业大学 地址 100083 北京市海淀区清华东路 17 号 中国农业大学 555 室 (72)发明人 李伟 马锃宏 宋鹏 张东兴 (74)专利代理机构 北京同立钧成知识产权代理 有限公司 11205 代理人 刘芳 (54) 发明名称 排种器性能检测装置 (57) 摘要 本发明提供一种排种器性能检测装置。
2、。 包括 ： 设置在排种区域一侧、 向排种区域发送检测光线 的第一光源发射器 ； 设置在排种区域另一侧的第 一排种信息采集装置， 包括水平线性排列的多个 光敏二极管， 第一光源发射器发射出的检测光线 在第一排种信息采集装置上形成的投影与光敏二 极管的排列方向平行， 第一排种信息采集装置用 于若任一光敏二极管收到检测光线， 输出第一电 平信号， 若任一光敏二极管没有收到检测光线， 输 出第二电平信号 ； 性能参数获取装置， 根据第一 电平信号和第二电平信号， 计算种子下落的实际 时间间隔 ； 并根据时间间隔， 预先设定的理论粒 距和等效前进速度， 获取排种性能参数。 本发明实 现排种器的性能检测。
3、， 该装置体积小， 成本低， 操 作简单。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 CN 102353560 A1/1 页 2 1. 一种排种器性能检测装置， 其特征在于， 包括 设置在排种区域一侧的、 用于向所述排种区域发送检测光线的第一光源发射器 ； 设置在所述排种区域另一侧的第一排种信息采集装置， 包括水平线性排列的多个光敏 二极管， 所述第一光源发射器发射出的所述检测光线在所述第一排种信息采集装置上所形 成的投影与所多个述光敏二极管的排列方向平行 ； 所述第一排种信息采集装置用于若任一 所述光。
4、敏二极管接收到所述检测光线， 则输出第一电平信号， 若任一所述光敏二极管因排 放的所述排种区域内的种子遮挡而没有接收到所述检测光线， 则输出第二电平信号 ； 以及， 性能参数获取装置， 与所述第一排种信息采集装置连接， 用于根据所述第一排种信息 采集装置输出的所述第一电平信号和所述第二电平信号， 计算种子下落的实际时间间隔 ； 并根据所述实际时间间隔， 以及预先设定的理论粒距和等效前进速度， 获取排种性能参数。 2. 根据权利要求 1 所述的排种器性能检测装置， 其特征在于， 还包括 ： 第二光源发射器， 设置在所述排种区域的、 与所述第一排种信息采集装置同侧， 且位于 所述第一排种信息采集装。
5、置一端 ； 以及， 第二排种信息采集装置， 设置在所述排种区域的、 与所述第一光源发射器同侧 ； 所述第一排种信息采集装置与所述第二排种信息采集装置相对设置， 且所述第一光源 发射器位于所述第二排种信息采集装置的、 不同于所述第二光源发射器的一端。 3. 根据权利要求 2 所述的排种器性能检测装置， 其特征在于， 所述第一光源发射器和 所述第二光源发射器均为一字线性激光器。 4.根据权利要求1或2或3所述的排种器性能检测装置， 其特征在于， 所述性能参数获 取装置上设置有显示屏。 5.根据权利要求1或2或3所述的排种器性能检测装置， 其特征在于， 所述性能参数获 取装置上设置有， 用于对根据所。
6、述排种性能参数检测获知发生漏播和 / 或重播的检测结果 进行报警的示警模块。 6.根据权利要求1或2或3所述的排种器性能检测装置， 其特征在于， 所述性能参数获 取装置上设置有， 用于存储所述排种性能参数的存储模块。 7.根据权利要求1或2或3所述的排种器性能检测装置， 其特征在于， 所述性能参数获 取装置上设置有， 用于设置所述理论粒距和所述等效前进速度的按键输入模块。 8. 根据权利要求 6 所述的排种器性能检测装置， 其特征在于， 所述性能参数获取装置 上设置有， 用于将所述存储模块中存储的所述排种性能参数发送传输到 PC 机上的数据传 输模块。 9. 根据权利要求 8 所述的排种器性能。
7、检测装置， 其特征在于， 所述性能参数获取装置 上设置有， 用于启动所述数据传输模块的启动模块。 权 利 要 求 书 CN 102353553 A CN 102353560 A1/5 页 3 排种器性能检测装置 技术领域 0001 本发明涉及现代农业装备技术， 尤其涉及一种排种器性能检测装置。 背景技术 0002 精密播种机是实现精密播种技术的主要手段， 其性能的好坏直接影响着播种质量 及农作物的生长和产量。而排种器是精密播种机的核心部件， 排种器质量直接制约着精密 播种机的性能。 因此准确检测排种器的排种性能是在排种器性能评价及排种器的研究开发 过程中必不可少的环节。 0003 现有技术中主。
8、要采用涂有油脂的传送带粘住种子后使用机器视觉方式进行检测， 具体步骤包括 ： 采用机器往传送带上涂油脂， 将排种器固定在处于运动状态的涂有油脂的 传送带上方， 排种器排出的种子落到传送带上后被粘到传送带上， 用摄像头对传送带拍下 图像， 将图像传入电脑进行机器视觉处理， 从而实现对排种器性能的检测。 在这种检测方式 中， 使用的设备结构庞大， 成本高昂， 操作复杂， 浪费种子并易造成污染。 发明内容 0004 针对现有技术的缺陷， 本发明提供一种排种器性能检测装置。 0005 本发明提供的排种器性能检测装置， 包括 ： 0006 设置在排种区域一侧的、 用于向所述排种区域发送检测光线的第一光源。
9、发射器 ； 0007 设置在所述排种区域另一侧的第一排种信息采集装置， 包括水平线性排列的多个 光敏二极管， 所述第一光源发射器发射出的所述检测光线在所述第一排种信息采集装置上 所形成的投影与所述多个光敏二极管的排列方向平行 ； 所述第一排种信息采集装置用于若 任一所述光敏二极管接收到所述检测光线， 则输出第一电平信号， 若任一所述光敏二极管 因排放的所述排种区域内的种子遮挡而没有接收到所述检测光线， 则输出第二电平信号 ； 以及， 性能参数获取装置， 与所述第一排种信息采集装置连接， 用于根据所述第一排种信息 采集装置输出的所述第一电平信号和所述第二电平信号， 计算种子下落的实际时间间隔 ；。
10、 并根据所述实际时间间隔， 以及预先设定的理论粒距和等效前进速度， 获取排种性能参数。 本发明提供的排种器性能检测装置中的排种信息光电采集装置通过光电效应将排种信息 转变为电信号传递给性能参数获取装置， 人机交互装置根据电信号、 理论粒距和等效前进 速度计算性能参数， 实现排种器的性能检测， 该监测装置体积小， 便于携带， 成本低， 操作简 单。 0008 本发明提供的排种器性能检测装置通过第一光源发射器、 第一排种信息采集装置 与性能参数获取装置的配合， 计算出排种器的性能参数， 实现排种器的性能检测， 该检测装 置体积小， 便于携带， 成本低， 操作简单。 附图说明 0009 图 1 为本。
11、发明排种器性能检测装置的结构示意图 ； 说 明 书 CN 102353553 A CN 102353560 A2/5 页 4 0010 图 2 为使用本发明排种器性能检测装置检测排种器性能的示意图 ； 0011 图 3 为本发明另一实施例第一光源发射器 1、 第二光源发射器 5、 第一排种信息采 集装置 2、 第二排种信息采集装置 6 和排种区域 4 的位置关系图。 具体实施方式 0012 下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明实施例的技术方案。 0013 图1为本发明排种器性能检测装置的结构示意图， 如图1所示， 该排种器性能检测 装置包括 ： 第一光源发射器 1、 第一排种信息采集装置 。
12、2、 性能参数获取装置 3， 第一排种信 息采集装置 2 与性能参数获取装置 3 连接。图 2 为使用本发明排种器性能检测装置检测 排种器性能的示意图， 结合图 1 和图 2， 本发明排种器性能检测装置的工作原理具体介绍如 下。 0014 第一光源发射器 1 设置在排种区域 4 的一侧、 用于向排种区域 4 发射检测光线， 检测光线为具有张角的可见光， 该具有张角的可见光的最左侧的一束光线 10 和最右侧的 一束光线 11 如图 1 所示 ； 第一排种信息采集装置 2 设置在排种区域 4 的另一侧， 包括水 平线性排列的多个光敏二极管， 第一光源发射器 1 发射出的检测光线照射在第一排种信息 。
13、采集装置 2 上， 由于检测光线是具有张角的可见光， 该具有张角的可见光在第一排种信息 采集装置 2 上所形成的投影为一条直线， 该直线与多个光敏二极管的排列方向平行， 第一 排种信息采集装置 2 用于若任一光敏二极管接收到检测光线， 则输出第一电平信号， 若任 一光敏二极管因排放的排种区域 4 内的种子遮挡而没有接收到检测光线， 则输出第二电平 信号， 如果排种器 7 排放的种子下落到排种区域 4 内， 种子就会挡住第一光源发射器 1 发 射出的检测光线， 则对应位置处的光敏二极管不能接收到检测光线， 该光敏二极管截止， 第 一排种信息采集装置 2 输出第二电平信号， 如果没有排种器 7 排。
14、放的种子下落到排种区 域 4 内， 则任一光敏二极管都能接收到检测光线， 任一光敏二极管都处于导通状态， 第一 排种信息采集装置 2 就输出第一电平信号 ； 性能参数获取装置 3 用于根据第一排种信息 采集装置 2 输出的第一电平信号和第二电平信号， 计算种子下落的实际时间间隔， 并根据 实际时间间隔， 以及预先设定的理论粒距和等效前进速度， 获取排种性能参数。种子下落 到排种区域 4， 第一排种信息采集装置 2 输出第二电平信号， 性能参数获取装置 3 记录此 时的时刻 t1， 播种量加 1， t2时刻， 排种器 7 排放的种子又下落， 同样地， 性能参数获取装置 3 接收到第一排种信息采集。
15、装置 2 输出的第二电平信号， 记录下此时的时刻 t2， 播种量再 加 1， 从而计算种子下落的实际时间间隔为 t t2-t1。性能参数获取装置 3 根据实际时 间间隔 t 和预先设定的等效前进速度 v 计算实际的粒距 Di(Di tv)， 判断实际的 粒距 Di和预先设定的理论粒距 Dr之间的关系， 若实际的粒距 Di和理论粒距 Dr满足公式 ： 0 Di 0.5Dr， 则出现重播现象， 重播数量 n2加 1 ； 若实际的粒距 Di和理论粒距 Dr满足公 式 ： 1.5Dr Di 2.5Dr， 则出现漏播现象， 漏播数量 n0加 1 ； 若实际的粒距 Di和理论粒距 Dr 满足公式 ： 2.。
16、5Dr Di 3.5Dr， 则出现漏播现象， 漏播数量 n0加 2 ； 若实际的粒距 Di和理论 粒距 Dr满足公式 ： Di 3.5Dr， 则出现漏播现象， 漏播数量 n0加 3。 0015 需要说明的是， 实际使用排种器7排种的时候， 排种器7是运动的， 地面是静止的， 而使用排种器 7 性能检测装置检测排种器 7 的性能时， 把排种器 7 固定在离地面某一任意 高度的位置上， 为了形象地说明排种器的种子的粒距， 假定地面是运动的， 就会有一个等效 说 明 书 CN 102353553 A CN 102353560 A3/5 页 5 前进速度的概念， 等效前进速度是预先设定的， 需要预先设。
17、定的参数还有理论粒距， 理论上 的种子下落时间间隔 t理论、 理论粒距 Dr、 等效前进速度 v 之间的关系为 ： Dr t理论v， 而 t理论和 w、 排种盘上的用于排种的孔的个数 n孔之间的关系为 ： t理论 1/(wn孔)， 故 w、 Dr、 n孔和 v 之间的关系为 ： Dr v/(wn孔)， 依据该关系预先设定理论粒距和等效前进速 度 ； 实际使用该排种器性能检测装置检测排种器7性能时， 可以将第一光源发射器1和第一 排种信息采集装置2封装在一起构成光电传感装置12(如图2所示)， 排种区域4位于排种 器 7 的下方。 0016 性能参数获取装置 3 还可以根据种子下落的实际时间间隔。
18、 t、 预先设定的理论 粒距 Dr和等效前进速度 v 计算下列排种性能参数 ： 合格播种数量、 重播指数、 漏播指数以及 粒距合格指数。具体计算方法如表 1 所示 ： 0017 表 1 0018 0019 0020 需要说明的是， 上述判断是否出现重播现象和漏播现象时依据的 Di的区间范围， 以及出现漏播现象时漏播数量增加的个数和 Di的区间范围的关系都是本发明的申请人实 际操作时设定的， 当然可以根据实际的需求做其他的规定 ； 当然， 也可以采用除表 1 所示的 方法之外的方法计算区间数、 粒距合格指数、 重播指数、 漏播指数。 说 明 书 CN 102353553 A CN 1023535。
19、60 A4/5 页 6 0021 由上述的技术方案可知， 本发明提供的排种器性能检测装置通过第一光源发射 器、 第一排种信息采集装置与性能参数获取装置的配合， 计算出排种器的性能参数， 实现排 种器的性能检测， 该检测装置体积小， 便于携带， 成本低， 操作简单。 0022 图 3 为本发明另一实施例第一光源发射器 1、 第二光源发射器 5、 第一排种信息采 集装置 2、 第二排种信息采集装置 6 和排种区域 4 的位置关系图， 如图 3 所示， 该检测装置 还包括第二光源发射器 5， 设置在排种区域 4 的、 与第一排种信息采集装置 2 同侧， 且位于 第一排种信息采集装置 2 一端 ； 第。
20、二排种信息采集装置 6， 设置在排种区域 4 的、 与第一光 源发射器1同侧 ； 第一排种信息采集装置2与第二排种信息采集装置6相对设置， 且第一光 源发射器 1 位于第二排种信息采集装置 6 的、 不同于第二光源发射器 5 的一端， 以如上所述 的位置关系设置第一光源发射器 1、 第二光源发射器 5、 第一排种信息采集装置 2、 第二排种 信息采集装置 6， 可以达到如下的效果 ： 第一光源发射器 1 发射出的检测光线覆盖排种区域 4 的左半个三角区域， 其中最左侧的一束可见光 7、 最右侧的一束可见光 8 可参见图 3 所示， 并且第一光源发射器 1 发射出的检测光线都照射在第一排种信息采。
21、集装置 2 上， 第二光源 发射器 5 发射的检测光线覆盖排种区域 4 的右半个三角区域， 其中最左侧的一束可见光 8、 最右侧的一束可见光 9 可参见图 3 所示， 并且第二光源发射器 5 发射出的检测光线都照射 在第二排种信息采集装置 6 上。这样， 既可以保证排种区域 4 的无盲区检测， 又可以减小第 一光源发射器 1 和第一排种信息采集装置 2 之间的距离、 第二光源发射器 5 和第二排种信 息采集装置 6 之间的距离从而减小排种器性能检测装置的体积， 还可以减少需要的光源发 射器和排种信息采集装置的个数从而降低排种器性能检测装置的成本。 0023 其中， 优选的方案是， 第一光源发射。
22、器 1 和第二光源发射器 5 均为一字线性激光 器。 0024 需要说明的是， 申请人实际设计第一排种信息采集装置 2 和第二排种信息采集装 置 6 时， 光敏二极管之间的间距为 2mm， 此时， 当直径小于 2mm 的种子落下时， 如果种子落在 光敏二极管的间距里， 则任一光敏二极管都能接收到检测光线， 排种器 7 性能检测装置就 不能检测到有种子落下， 所以， 此时本发明的检测装置适用于排种直径大于 2mm 的排种器 7 的性能检测， 如玉米、 大豆等。 0025 在上述实施例的基础上， 进一步地， 性能参数获取装置 3 上设置有显示屏， 用于显 示排种性能参数、 理论粒距和等效前进速度，。
23、 其中， 性能参数包括 ： 漏播数量、 重播数量、 漏 播指数、 重播指数、 粒距合格指数、 合格播种数量， 该显示屏还可以实时地显示播种量。 其中 漏播数量和重播数量可以实时地显示 ； 由于需要一段时间的统计才可以计算出漏播指数、 重播指数、 粒距合格指数、 合格播种数量， 所以只能经过一定的时间后才能显示这些性能参 数， 不能实时地显示。 本发明的申请人采用的是液晶显示屏， 当然也可以采用其他类型的显 示屏。 0026 在上述实施例的基础上， 进一步地， 性能参数获取装置 3 上设置有用于对根据排 种性能参数检测获知发生漏播和 / 或重播的检测结果进行报警的示警模块。当排种器 7 漏 播时。
24、， 示警模块上用于指示漏播现象的指示灯闪烁 ； 当排种器 7 重播时， 示警模块上用于指 示重播现象的指示灯闪烁。便于工作人员及时得知漏播、 重播信息。 0027 在上述实施例的基础上， 进一步地， 性能参数获取装置 3 上设置有用于存储排种 性能参数的存储模块。该模块还可以存储播种量。 说 明 书 CN 102353553 A CN 102353560 A5/5 页 7 0028 在上述实施例的基础上， 进一步地， 性能参数获取装置 3 上设置有用于设置理论 粒距和等效前进速度的按键输入模块。通过该按键输入模块， 依据前述的理论粒距和等效 前进速度需要满足的关系设置这两个参数。 0029 在。
25、上述实施例的基础上， 进一步地， 性能参数获取装置 3 上设置有用于将存储模 块中存储的排种性能参数发送传输到 PC 机上的数据传输模块。该模块也可以将播种量发 送传输到 PC 机上。 0030 在上述实施例的基础上， 进一步地， 性能参数获取装置 3 上设置有用于启动数据 传输模块的启动模块。 0031 实际使用本发明的排种器性能检测装置对排种器 7 的性能进行检测时， 具体的操 作过程如下 ： 将排种器性能检测装置安装在排种器 7 下方， 按下按键输入模块中的复位按 钮， 检测装置处于复位状态， 按下按键输入模块中的确定按钮和上调按钮、 下调按钮设置理 论粒距和等效前进速度， 理论粒距的初。
26、始值为 280mm， 等效前进速度的初始值为 1m/s， 采用 上调按钮和下调按钮调节理论粒距时的幅度为 5mm， 采用上调按钮和下调按钮调节等效前 进速度时的幅度为 0.05m/s， 设置完参数后， 再次按下按键输入模块上的确定按钮， 保存设 置的参数， 设置完理论粒距这个参数后， 按下确定按钮， 检测装置处于检测状态， 等待第一 颗种子下落。在检测装置运行过程中， 如需要暂停检测装置， 可按下按键输入模块的启 / 停 按钮， 工作人员空闲之后通过按下启 / 停按钮重启暂停后的检测装置， 在暂停之前数据的 基础上继续对排种器 7 的性能进行检测。需要将排种器 7 的性能参数值传输到 PC 机。
27、上时， 将性能参数获取装置 3 和 PC 机连接， 再按下启动模块上的功能按钮即可。 0032 通过以上的描述， 可将本发明的优点总结如下 ： 0033 1)便于携带、 操作简单。 检测装置用于排种器排种性能的检测， 使用时只需将排种 器性能检测装置固定在排种器下方即可， 体积小， 便于携带， 且检测过程只需按相关按钮， 操作简单方便。 0034 2)检测原理科学， 测量结果准确。 检测装置记录相邻种子下落的时间间隔， 根据等 效前进速度计算粒距信息， 并据此计算排种器的性能参数。 0035 3)产品成本低， 市场前景广。 本发明的结构加工较方便， 安装容易， 批量生产时， 硬 件成本低， 从。
28、而大大降低了仪器的整体成本， 本发明的检测装置能取代现有复杂昂贵的排 种器检测装置， 具有广阔的市场前景。 0036 最后应说明的是 ： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制 ； 尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解 ： 其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替 换 ； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。 说 明 书 CN 102353553 A CN 102353560 A1/2 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102353553 A CN 102353560 A2/2 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 102353553 A 。