CN106709810A - 小区育种收获测产***设计 - Google Patents
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Abstract
发明公开了小区育种收获测产***设计，包括上位机手持平板部分和下位机控制部分构成，所述上位机手持平板部分的平板外壳运用3D打印技术完成，所述平板外壳设置有STM32F407单片机、7寸触摸屏、无线串口、USB接口、CAN接口、无线串口、RS232接口和SD卡等主要部件，所述平板外壳的RS232接口可以外接条码枪，USB接口可外接鼠标、键盘和U盘，测量数据存放在平板中可以用SD卡或者U盘直接导出，再将所得数据导入到电脑中进行数据的处理，无线串口或者无线串口可连接下位机控制***部分。发明打破了育种过程中数据混乱的问题，克服了传统抽样法品量小、样品有制约性的缺点，使得样品测量效率提高，减轻了人工劳动的强度，也提高了测量数据的准确性。
Description
技术领域
发明涉及育种技术领域，尤其涉及小区育种收获测产***设计。
背景技术
中国是一个农业大国，对于农业大国来说很重要的一点就是要有优良的品种，所以中国很早之前就知道了育种的重要性，也在育种方面付出了很大的努力，但目前还是和国外的育种水平有很大的差距，中国现在播种的很多优良品种都是从国外引进的。落后的原因有很多的方面，不仅仅只是育种方法的原因，在育种的装备上也有很大的差距。在21世纪高新技术迅速的发展，影响了各行各业，很多的行业都大量的引进了高新技术去提高效率或者是提升产品的质量。在育种这个行业中国外很早的就引进了高新技术去提高育种的效率，育种是一件比较漫长的工作，往往都需要几年甚至数十年的时间，在育种的期间有大量的数据要记录并且要对记录的数据进行处理，在计算机没有出现之前完全要人工的进行处理计算，在有了计算机之后，就可以通过计算机软件对输入的数据进行处理和计算。在小区育种的试验中，育种的工作人员要对所育品种自交系的配合力和品质以及适应性进行验证，这就需要记录所育品种的籽粒的产量、含水量、容重、千粒重等各项的参数。
目前在我国当所育品种收获后有人工通过脱粒机进行脱粒，再用称重装置进行测重并记录，然后再使用手持式水分测量仪测出品种的含水量并记录，之后再由育种人员将数据录入到电脑中，然后再进行数据的处理。由此看来，这样的育种工作效率会很低，同时因为数据全靠人工的记录和输入这样也很容易造成数据出错，如何做到对品种数据采集的准确、快速、易于导入电脑，成为育种工作中面临的一项难题，为此我们设计出小区育种收获测产***设计，来解决上述问题。
发明内容
发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的小区育种收获测产***设计。
为了实现上述目的，发明采用了如下技术方案：
小区育种收获测产***设计，包括上位机手持平板部分和下位机控制部分构成，所述上位机手持平板部分的平板外壳运用3D打印技术完成，所述平板外壳设置有STM32F407单片机、7寸触摸屏、无线串口、USB接口、CAN接口、无线串口、RS232接口和SD卡等主要部件，所述平板外壳的RS232接口可以外接条码枪，USB接口可外接鼠标、键盘和U盘，测量数据存放在平板中可以用SD卡或者U盘直接导出，再将所得数据导入到电脑中进行数据的处理，无线串口或者无线串口可连接下位机控制***部分；
所述下位机控制部分包括电容式水分传感器、电阻应变式称重传感器、无线串口、电机驱动等主要部分，所述下位机控制部分的控制***安装盒内设置有STM32F407单片机，所述下位机控制部分控制有谷物取样采集装置、谷物样品称重料筒、谷物样品采集测量桶卸料装置和谷物落料收集装置；
所述谷物取样采集装置采用斜坡落料，由人工将种子导入斜坡料斗中，由于重力原因种子自由滑落，中间的圆口收集种子籽粒，其余种子随斜坡滑入称重料筒，中间的圆孔下是柱形结构的圆桶用于收集水分检测样品，在设计时采样料筒有两个圆筒组成，中间用挡板隔开，上部的圆筒带有斜口以适应斜坡料斗，用于收集种子籽粒，中的隔板连接气缸，下部的圆筒位于测量桶的正上方以保证所有籽粒可以落入测量桶中，当种子导入斜坡料斗之前，气缸伸出挡板使上下两个圆筒隔开，当种子导入之后，上部的圆筒完成取样，待斜坡料斗中的种子全部流出后，气缸收回挡板随之抽走，种子落入测量桶中；
所述谷物样品称重料筒的测量桶中安装有称重传感器和电容式水分传感器，称重料筒采用悬挂方式测重，称重传感器安装在料筒和角铁之间，称重料筒的落料方式为推拉式，料桶中装有气缸，当气缸伸出时料筒底部挡板打开种子落下完成卸料，卸料完成后气缸回收挡板关闭，等待下次测量；
所述谷物样品采集测量桶卸料装置主要有直流减速电机、联轴器、轴承座、直线光轴、测量筒固定板、落料挡板、行程开关等组成，直流减速电机通过联轴器连接直线光轴，直线光轴两端有两个轴承座进行固定，测量桶固定板焊接在直线光轴之上，测量筒通过螺丝固定在板上，两个行程开关通过测试分别安装在测量桶和落料挡板接触的位置和测量筒位于谷物取样采集装置正下方时测量桶固定板接触的位置，水分测量时测量筒所在位置为初始位置，当水分测量完成后，电机转动卸料开始，电机转动经联轴器传动，测量筒随着直线光轴转动，当测量筒触碰到行程开关时电机停止转动，此时测量筒到达卸料位置，在此位置停止一段时间让种子全部落出，停止时间过后，电机启动，测量桶开始复位运动，当测量筒到达谷物采集装置正下方是测量筒固定板触碰行程开关电机停止，此时测量筒复位，等待下次测量开始；
所述谷物落料收集装置采用了不锈钢材料，运用激光切割技术将钢板切割，然后折弯，最后进行焊接。
优选的，所述手持平板部分和下位机控制部分均安装有型号为STM32F407的主控芯片，所述手持平板采用的芯片是144引脚，下位机控制部分采用的芯片为100引脚，STM32F407拥有ARM最新的Cortex-M4内核，Cortex-M4是32位处理器内核，所以内部的数据路径为32位，寄存器为32位，储存器接口也为32位，同时采用了哈弗结构。
优选的，所述谷物样品称重料筒分为两部分进行称重，一部分是水分测量筒中的种子重量另一部分是落入称重料筒的种子重量，两部分因为设计不同选用了两种传感器，测量水分测量筒中的种子重量的传感器选用的是悬臂梁式称重传感器，称重料筒测重种子重量选用的是S型称重传感器。这两款传感器的原理相同，都是贴在弹性体上的电阻应变片在外力作用下发生形变，它的阻值将发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化装换成电信号，单片机读取电信号，处理成相对应的重量。
优选的，所述上位机手持平板部分和下位机控制部分通过有线通信和无线通信进行通信，有线通信为RS232通信和RS485通信，无线通信为无线串口通信，可以根据不同工作环境和要求去选择不同的通信方式。
与现有技术相比，发明的有益效果是：发明提高了育种的工作效率，降低育种人员的劳动强度、提高测量数据的精确度、打破了育种过程中数据混乱的问题，克服了传统抽样法品量小、样品有制约性的缺点，使得样品测量效率提高，减轻了人工劳动的强度，也提高了测量数据的准确性。
附图说明
图1为发明提出的小区育种收获测产***设计的框架示意图。
具体实施方式
下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，小区育种收获测产***设计，包括上位机手持平板部分和下位机控制部分构成，上位机手持平板部分的平板外壳运用3D打印技术完成，平板外壳设置有STM32F407单片机、7寸触摸屏、无线串口、USB接口、CAN接口、无线串口、RS232接口和SD卡等主要部件，平板外壳的RS232接口可以外接条码枪，USB接口可外接鼠标、键盘和U盘，测量数据存放在平板中可以用SD卡或者U盘直接导出，再将所得数据导入到电脑中进行数据的处理，无线串口或者无线串口可连接下位机控制***部分，手持平板部分和下位机控制部分均安装有型号为STM32F407的主控芯片，手持平板采用的芯片是144引脚，下位机控制部分采用的芯片为100引脚，STM32F407拥有ARM最新的Cortex-M4内核，Cortex-M4是32位处理器内核，所以内部的数据路径为32位，寄存器为32位，储存器接口也为32位，同时采用了哈弗结构，上位机手持平板部分和下位机控制部分通过有线通信和无线通信进行通信，有线通信为RS232通信和RS485通信，无线通信为无线串口通信，可以根据不同工作环境和要求去选择不同的通信方式；
下位机控制部分包括电容式水分传感器、电阻应变式称重传感器、无线串口、电机驱动等主要部分，下位机控制部分的控制***安装盒内设置有STM32F407单片机，下位机控制部分控制有谷物取样采集装置、谷物样品称重料筒、谷物样品采集测量桶卸料装置和谷物落料收集装置；
谷物取样采集装置采用斜坡落料，由人工将种子导入斜坡料斗中，由于重力原因种子自由滑落，中间的圆口收集种子籽粒，其余种子随斜坡滑入称重料筒，中间的圆孔下是柱形结构的圆桶用于收集水分检测样品，在设计时采样料筒有两个圆筒组成，中间用挡板隔开，上部的圆筒带有斜口以适应斜坡料斗，用于收集种子籽粒，中的隔板连接气缸，下部的圆筒位于测量桶的正上方以保证所有籽粒可以落入测量桶中，当种子导入斜坡料斗之前，气缸伸出挡板使上下两个圆筒隔开，当种子导入之后，上部的圆筒完成取样，待斜坡料斗中的种子全部流出后，气缸收回挡板随之抽走，种子落入测量桶中；
谷物样品称重料筒的测量桶中安装有称重传感器和电容式水分传感器，称重料筒采用悬挂方式测重，称重传感器安装在料筒和角铁之间，称重料筒的落料方式为推拉式，料桶中装有气缸，当气缸伸出时料筒底部挡板打开种子落下完成卸料，卸料完成后气缸回收挡板关闭，等待下次测量，谷物样品称重料筒分为两部分进行称重，一部分是水分测量筒中的种子重量另一部分是落入称重料筒的种子重量，两部分因为设计不同选用了两种传感器，测量水分测量筒中的种子重量的传感器选用的是悬臂梁式称重传感器，称重料筒测重种子重量选用的是S型称重传感器。这两款传感器的原理相同，都是贴在弹性体上的电阻应变片在外力作用下发生形变，它的阻值将发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化装换成电信号，单片机读取电信号，处理成相对应的重量；
谷物样品采集测量桶卸料装置主要有直流减速电机、联轴器、轴承座、直线光轴、测量筒固定板、落料挡板、行程开关等组成，直流减速电机通过联轴器连接直线光轴，直线光轴两端有两个轴承座进行固定，测量桶固定板焊接在直线光轴之上，测量筒通过螺丝固定在板上，两个行程开关通过测试分别安装在测量桶和落料挡板接触的位置和测量筒位于谷物取样采集装置正下方时测量桶固定板接触的位置，水分测量时测量筒所在位置为初始位置，当水分测量完成后，电机转动卸料开始，电机转动经联轴器传动，测量筒随着直线光轴转动，当测量筒触碰到行程开关时电机停止转动，此时测量筒到达卸料位置，在此位置停止一段时间让种子全部落出，停止时间过后，电机启动，测量桶开始复位运动，当测量筒到达谷物采集装置正下方是测量筒固定板触碰行程开关电机停止，此时测量筒复位，等待下次测量开始；
谷物落料收集装置采用了不锈钢材料，运用激光切割技术将钢板切割，然后折弯，最后进行焊接。
本发明工作过程如下：手持平板的RS232接口可以外接条码枪，用条码枪去扫描装有种子的袋子上的条码信息或者手动在平板上输入该种子的信息，然后将待测种子倒入测量仪器中，下位机的STM32F407单片机、电容式水分传感器和称重模块将种子的含水量和重量测出，再通过无线串口或者RS485接口传送到上位机的手持平板，手持平板将下位机的上传的数据进行显示和保存，这就完成了一个品种的测量，测量数据已经存放在平板中可以用SD卡或者U盘直接导出，再将所得数据导入到电脑中进行数据的处理。
以上所述，仅为发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在发明揭露的技术范围内，根据发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.小区育种收获测产***设计，包括上位机手持平板部分和下位机控制部分构成，其特征在于，所述上位机手持平板部分的平板外壳运用3D打印技术完成，所述平板外壳设置有STM32F407单片机、7寸触摸屏、无线串口、USB接口、CAN接口、无线串口、RS232接口和SD卡等主要部件，所述平板外壳的RS232接口可以外接条码枪，USB接口可外接鼠标、键盘和U盘，测量数据存放在平板中可以用SD卡或者U盘直接导出，再将所得数据导入到电脑中进行数据的处理，无线串口或者无线串口可连接下位机控制***部分；
所述下位机控制部分包括电容式水分传感器、电阻应变式称重传感器、无线串口、电机驱动等主要部分，所述下位机控制部分的控制***安装盒内设置有STM32F407单片机，所述下位机控制部分控制有谷物取样采集装置、谷物样品称重料筒、谷物样品采集测量桶卸料装置和谷物落料收集装置；
所述谷物取样采集装置采用斜坡落料，由人工将种子导入斜坡料斗中，由于重力原因种子自由滑落，中间的圆口收集种子籽粒，其余种子随斜坡滑入称重料筒，中间的圆孔下是柱形结构的圆桶用于收集水分检测样品，在设计时采样料筒有两个圆筒组成，中间用挡板隔开，上部的圆筒带有斜口以适应斜坡料斗，用于收集种子籽粒，中的隔板连接气缸，下部的圆筒位于测量桶的正上方以保证所有籽粒可以落入测量桶中，当种子导入斜坡料斗之前，气缸伸出挡板使上下两个圆筒隔开，当种子导入之后，上部的圆筒完成取样，待斜坡料斗中的种子全部流出后，气缸收回挡板随之抽走，种子落入测量桶中；
所述谷物样品称重料筒的测量桶中安装有称重传感器和电容式水分传感器，称重料筒采用悬挂方式测重，称重传感器安装在料筒和角铁之间，称重料筒的落料方式为推拉式，料桶中装有气缸，当气缸伸出时料筒底部挡板打开种子落下完成卸料，卸料完成后气缸回收挡板关闭，等待下次测量；
所述谷物样品采集测量桶卸料装置主要有直流减速电机、联轴器、轴承座、直线光轴、测量筒固定板、落料挡板、行程开关等组成，直流减速电机通过联轴器连接直线光轴，直线光轴两端有两个轴承座进行固定，测量桶固定板焊接在直线光轴之上，测量筒通过螺丝固定在板上，两个行程开关通过测试分别安装在测量桶和落料挡板接触的位置和测量筒位于谷物取样采集装置正下方时测量桶固定板接触的位置，水分测量时测量筒所在位置为初始位置，当水分测量完成后，电机转动卸料开始，电机转动经联轴器传动，测量筒随着直线光轴转动，当测量筒触碰到行程开关时电机停止转动，此时测量筒到达卸料位置，在此位置停止一段时间让种子全部落出，停止时间过后，电机启动，测量桶开始复位运动，当测量筒到达谷物采集装置正下方是测量筒固定板触碰行程开关电机停止，此时测量筒复位，等待下次测量开始；
所述谷物落料收集装置采用了不锈钢材料，运用激光切割技术将钢板切割，然后折弯，最后进行焊接。
2.根据权利要求1所述的小区育种收获测产***设计，其特征在于，所述手持平板部分和下位机控制部分均安装有型号为STM32F407的主控芯片，所述手持平板采用的芯片是144引脚，下位机控制部分采用的芯片为100引脚，STM32F407拥有ARM最新的Cortex-M4内核，Cortex-M4是32位处理器内核，所以内部的数据路径为32位，寄存器为32位，储存器接口也为32位，同时采用了哈弗结构。
3.根据权利要求1所述的小区育种收获测产***设计，其特征在于，所述谷物样品称重料筒分为两部分进行称重，一部分是水分测量筒中的种子重量另一部分是落入称重料筒的种子重量，两部分因为设计不同选用了两种传感器，测量水分测量筒中的种子重量的传感器选用的是悬臂梁式称重传感器，称重料筒测重种子重量选用的是S型称重传感器。这两款传感器的原理相同，都是贴在弹性体上的电阻应变片在外力作用下发生形变，它的阻值将发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化装换成电信号，单片机读取电信号，处理成相对应的重量。
4.根据权利要求1所述的小区育种收获测产***设计，其特征在于，所述上位机手持平板部分和下位机控制部分通过有线通信和无线通信进行通信，有线通信为RS232通信和RS485通信，无线通信为无线串口通信，可以根据不同工作环境和要求去选择不同的通信方式。
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| 王荃 主编: "《嵌入式技术实验教程》", 31 January 2015, 中国铁道出版社 * |
| 胡修慧，赵丽清，龚丽农，邵连维: "智能花生收获机实时测产***的研究", 《农机化研究》 * |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109655589A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-04-19 | 河南农业大学 | 试验小区谷物产量测量装置及测量方法 |
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