一种快速雌雄蚕蛹分选装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种快速雌雄蚕蛹分选装置，包括依次连接的上样单元、检测单元和分选单元，其中，所述上样单元包括依次连接的上料皮带和振动盘，所述检测单元包括与振动盘相连的检测皮带、设置于所述检测皮带上方的光源、光纤探头、光开关、光谱仪、电脑和PLC单元；所述分选单元根据检测单元的得到的蚕蛹的雌雄结果，在蚕蛹到达指定位置时吹入指定的收集箱。通过本实用新型专利技术装置，可以实现雌雄蚕蛹的快速识别，大量的节省了人力成本，同时改变劳动力短缺的困境。

A quick sorting device for male and female silkworm chrysalis

The utility model discloses a fast separating device for male and female silkworm pupae, which comprises a sampling unit, a detecting unit and a separating unit connected sequentially, wherein the sampling unit comprises a feeding belt and a vibrating disc connected sequentially, and the detecting unit comprises a detecting belt connected with a vibrating disc and arranged above the detecting belt. The light source, optical fiber probe, optical switch, spectrometer, computer and PLC unit blow into the designated collection box when the silkworm pupa reaches the designated position according to the male and female results obtained from the detection unit. The device of the utility model can realize the rapid identification of male and female silkworm pupae, save a large number of labor costs, and change the predicament of labor shortage.

【技术实现步骤摘要】
一种快速雌雄蚕蛹分选装置
本申请涉及一种基于近红外光谱分析的自动识别和分选的装置，尤其涉及一种利用短波近红外光谱识别家蚕雌雄蚕蛹的装置，用于雌雄蚕蛹自动分选。
技术介绍
我国是世界蚕桑业的起源国和传播国，同时也是最大的茧丝生产国和出口国。蚕桑产业包括蚕种培育、栽桑养蚕等多个环节。蚕桑业的大力发展，与蚕种业的稳定与可持续发展密不可分。目前，我国蚕桑生产上所用的蚕种都是杂交一代，是通过具有不同生物学性状和经济性状特性的品系亲本之间交配获得的，具有多种性状的杂交优势，因此蚕蛹雌雄的准确分选、确保杂交彻底是蚕种生产中的一个重要技术要求，杂交彻底率是蚕种品质检验的重要指标。目前，蚕种场通过肉眼观察雌雄蚕蛹的形状和外生殖器特征进行分选，这种方法需要熟练的技术经验积累、耗时耗力。蚕种生产有很强的季节性，短期内需要大量的熟练工人进行分选操作。随着我国工业化进程加速和老年化日趋严重，蚕蛹分选工人越来越缺乏，用工短缺的问题日趋突出，已经对蚕种生产品质保证造成越来越大的风险。充分研究发现雌雄蚕蛹的差异特征参数，开发分选机器，实现快速、高效的蚕蛹雌雄分选是解决问题的必由之路，对于蚕桑业的可持续发展具有重要意义。分选的核心在于鉴别，因此需要建立高效的蚕蛹雌雄鉴别方法。近红外光谱分析技术具有测试速度快、无损和绿色无污染等优点，在农产(食)品、医药等领域被广泛使用。迄今有学者开展蚕茧雌雄相关的研究，颜辉、李玉品等利用去蛹茧壳的近红外光谱鉴别蚕蛹的雌雄，正确率达到了94％以上。代芬等研究静态下3个品种蚕茧雌雄的近红外光谱鉴别方法，所建预测模型的正确率达到了92％。目前的研究都是静态的，鉴别速度慢。为提高鉴别速度，本技术提供动态在线检测装置及方法，达到高速识别和分选目的。
技术实现思路
技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本技术提供一种动态高速采集蚕蛹近红外光谱的装置，建立基于蚕蛹近红外光谱的识别方法，最终达到雌雄蚕蛹分选的目的。技术方案：为实现上述目的，本技术提出了一种快速雌雄蚕蛹分选装置，包括依次连接的上样单元、检测单元和分选单元，其中，所述上样单元包括依次连接的上料皮带和振动盘；所述检测单元包括与振动盘相连的检测皮带、设置于所述检测皮带上方的光源、光开关、光纤探头、光谱仪、电脑和PLC单元，所述检测皮带的内面呈齿状，由步进电机以齿轮传动方式带动转动，检测皮带的外面设置有楔形凹槽，检测皮带呈水平状态；所述光纤探头与光谱仪相连，所述光开关依次与PLC单元、电脑和光谱仪相连，当光开关中光被蚕蛹阻断时，光开关向PLC单元发出信号，PLC单元读取步进电机的步长数据，并储存于PLC单元的寄存器中，同时记录蚕蛹编号，PLC单元向电脑串行接口发送指令，指令为蚕蛹编号，电脑通过串口读取蚕蛹编号，并触发光谱仪采集光谱数据，采集的光谱数据根据计算模型判断出雌雄结果；所述分选单元根据检测单元的得到的蚕蛹的雌雄结果，在蚕蛹到达指定位置时吹入指定的收集箱。优选地，所述光谱仪为短波近红外光谱仪。所述凹槽的上宽0.4-0.7cm，下宽0-0.3cm，深0.2-0.4cm。该凹槽的设计使得蚕蛹可以稳定的在传送带上传输。所述光纤探头位于检测皮带上方1.3-1.8cm。所述皮带的传输速度为5～25cm/s，优选地，皮带传输速度为10～20cm/s。所述分选单元包括第一喷气嘴、第二喷气嘴、第一电子门控气阀、第二电子门控气阀、雌蚕蛹收集单元、雄蚕蛹收集单元和收集装置，所述第一喷气嘴和第二喷气嘴分别设置于检测皮带的上方并在光纤探头之后，所述第一电子门控气阀和第二电子门控气阀由PLC单元控制并分别用于控制第一喷气嘴和第二喷气嘴的喷气，所述PLC单元读取步进电机中的步进数据，并计算根据寄存器步进数据，计算出蚕蛹的移动距离，并根据光谱分析的雌雄判定结果分别对蚕蛹进行收集，具体的，如果目标蚕蛹的判定结果是不能判定性别，当该该蚕蛹的移动距离到达第一喷气嘴时，打开第一电子门控气阀，使第一喷气嘴喷气将不能判定的蚕蛹吹入收集装置；如果判定结果是雄性，则在蚕蛹到达第二喷气嘴是，打开第二电子门控气阀，使第二喷气嘴喷气将雄性蚕蛹吹入雄蚕蛹收集单元；如果判定结果为雌性，则该蚕蛹将从皮带的最后端进入雌蚕蛹收集单元。所述第一第一喷气嘴距离光纤探头的距离为25～20cm，第二喷气嘴距离光纤探头的距离为25～40cm。本技术进一步提出了利用上述装置进行快速雌雄蚕蛹分选的方法，包括如下步骤：(1)将雌雄混合的蚕蛹通过上料皮带输入到振动盘，由振动盘将蚕蛹输入到蚕蛹的检测皮带；(2)蚕蛹随皮带前行，当光路开关中光被蚕蛹阻断时，PLC设定蚕蛹编号1～i并储存到寄存器，其中，i为寄存器的个数，i个寄存器循环使用，优选地，使用32个寄存器，同时也将此时步进电机的步长储存到相应的寄存器，并将蚕蛹编号发送到电脑的串口，电脑读取到串口中的数据编码，分析到蚕蛹编号和采谱指令，并启动光谱仪采集光谱；(3)采集的光谱数据根据计算模型判断出雌雄结果，电脑向PLC单元发出指令，指令包括蚕蛹编号及判定的结果编码，所述PLC单元读取步进电机中的步进数据，并计算根据寄存器步进录值，计算出蚕蛹的移动距离，根据判定的结果编码，在蚕蛹到达指定收集位置时，将蚕蛹吹入到对应的收集单元。具体地，蚕蛹的移动距离通过如下方法计算得到：蚕蛹的移动距离通过如下方法计算得到：当光路开关中光被蚕蛹阻断时，读取步进电机中累积步径数B1，当传输皮带位移L时时，停止步进电机，读取步进电机中累积步进数B2，计算出步进电机的每步位移距离LB1，其中，L为25～35cm：当蚕蛹在传送皮带中移动时，PLC每间隔3ms读取步进电机中的累积步数Breal，根据Breal和PLC寄存器中蚕蛹的编号Bi，其中，i为蚕蛹的编号，该值与PLC寄存器的个数对应，计算出当蚕蛹阻断光开关时对应蚕蛹的实际移动距离Li(i＝1,2,3,…,32)，公式为：Li＝LB1×(Breal-Bi)。其中，步骤(3)所述的计算模型通过如下方法得到：(1)选取家蚕常用品种原种的新鲜蚕茧，削茧取蚕蛹，每个品种分别取雌、雄蚕蛹不少于30个，雌雄性别分别采集光谱，每天一次，直到蚕蛹化蛾，其中，光谱仪采谱范围813-1075nm，光谱积分时间8-50ms，光谱扫描次数3-20次；(2)将雌蛹设定为2，雄蛹设定为1；(3)对光谱进行预处理，方法为标准正态变量变换、多元散射校正；(4)采用偏最小二乘方法建模型，通过随机块的方式进行交叉验证，采用交叉验证均方根误差最小时的因子数，通常因子数最多为7，存模型；将雌雄蚕蛹交叉验证结果分别进行正态分布拟合，根据概率分布曲线，获得雄蚕蛹概率分布为90％的值M90、雌蚕蛹概率分布为10％的值F10，计算结果小于M90的判定为雄，大于F10的判定为雌，介于中间的为不能判定。有益效果：与现有技术相比，本技术具有如下优点：(1)通过光开关给予蚕蛹编号，通过步进电机步长信息，实时掌握所有光谱采集后的蚕蛹的移动距离。这种方法比在吹嘴口用光开关识别蚕蛹到来的方法好，不会由于第一吹嘴偶尔未能把蚕蛹吹走或吹走两个，引起蚕蛹错位导致后续分选的严重错误；(2)吹嘴采用多吹孔，比单吹孔稳定，不会发生单吹孔导致的蚕蛹旋转，影响其他蚕蛹的位置状态，或未吹离的现象；(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速雌雄蚕蛹分选装置，其特征在于，包括依次连接的上样单元、检测单元和分选单元，其中，所述上样单元包括依次连接的上料皮带和振动盘；所述检测单元包括与振动盘相连的检测皮带、设置于所述检测皮带上方的光源、光开关、光纤探头、光谱仪、电脑和PLC单元，所述检测皮带的内面呈齿状，由步进电机以齿轮传动方式带动转动，检测皮带的外面设置有楔形凹槽，检测皮带呈水平状态；所述光纤探头与光谱仪相连，所述光开关依次与PLC单元、电脑和光谱仪相连，当光开关中光被蚕蛹阻断时，光开关向PLC单元发出信号，PLC单元读取步进电机的步长数据，并储存于PLC单元的寄存器中，同时记录蚕蛹编号，PLC单元向电脑串行接口发送指令，指令为蚕蛹编号，电脑通过串口读取蚕蛹编号，并触发光谱仪采集光谱数据，采集的光谱数据根据计算模型判断出雌雄结果；所述分选单元根据检测单元的得到的蚕蛹的雌雄结果，在蚕蛹到达指定位置时吹入指定的收集箱。

【技术特征摘要】
1.一种快速雌雄蚕蛹分选装置，其特征在于，包括依次连接的上样单元、检测单元和分选单元，其中，所述上样单元包括依次连接的上料皮带和振动盘；所述检测单元包括与振动盘相连的检测皮带、设置于所述检测皮带上方的光源、光开关、光纤探头、光谱仪、电脑和PLC单元，所述检测皮带的内面呈齿状，由步进电机以齿轮传动方式带动转动，检测皮带的外面设置有楔形凹槽，检测皮带呈水平状态；所述光纤探头与光谱仪相连，所述光开关依次与PLC单元、电脑和光谱仪相连，当光开关中光被蚕蛹阻断时，光开关向PLC单元发出信号，PLC单元读取步进电机的步长数据，并储存于PLC单元的寄存器中，同时记录蚕蛹编号，PLC单元向电脑串行接口发送指令，指令为蚕蛹编号，电脑通过串口读取蚕蛹编号，并触发光谱仪采集光谱数据，采集的光谱数据根据计算模型判断出雌雄结果；所述分选单元根据检测单元的得到的蚕蛹的雌雄结果，在蚕蛹到达指定位置时吹入指定的收集箱。2.根据权利要求1所述的快速雌雄蚕蛹分选装置，其特征在于，所述光谱仪为短波近红外光谱进行光谱仪。3.根据权利要求1所述的快速雌雄蚕蛹分选装置，其特征在于，所述凹槽的上宽0.4-0.7cm，下宽0-0.3cm，深0.2-0.4cm。4.根据权利要求1所述的快速雌雄蚕蛹分选装置，其特征在于，所述光纤探头位于检测皮带上方1.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国政，颜辉，林伟建，谭荣军，张业顺，梁培生，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32