Способ выявления выборки семенного материала и устройство для его реализации

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к агрономии, и может быть использовано при оценке качества семян в селекционной работе при выведении новых сортов и интродукции растений. Устройство для выявления выборки семенного материала содержит бункер, дозирующее устройство, наклонный лоток, цифровые видеокамеры с осветителями, накопители готовой продукции и отбракованных семян, шаговый двигатель, связанный посредством управляющего устройства с центральным процессором. При этом дозирующее устройство выполнено в виде дозатора для поштучной подачи семян. Наклонный лоток оборудован вибратором, а к его нижней части примыкает трубка квадратного сечения, выполненная из твердого прозрачного материала. Трубка ориентирована под углом около 45° к горизонту, а ее диагональный размер в сечении на 5…10% меньше средней длины рассматриваемых семян. Цифровые камеры установлены вокруг трубки так, что их оптические оси ориентированы нормально к граням трубки, причем у каждой грани трубки расположено по одной цифровой камере. Цифровые камеры сдвинуты относительно друг друга в осевом направлении трубки, на гранях которой диаметрально противоположно цифровым камерам закреплены экраны темного цвета. К нижней части трубки примыкает патрубок отбора отбракованных семян, в зоне расположения которого установлена поворотная заслонка, связанная с шаговым электродвигателем. Устройство реализует способ выявления выборки семенного материала, основанный на обработке центральным процессором полученных цифровых изображений семян. Процессором обрабатываются изображения каждого семени с четырех ракурсов и процессором формируется обобщенное изображение зародышевой части семени, сравнение которого с эталонными изображениями позволяет определить соответствие семени одному из восьми морфотипов. Семена с минорными морфотипами зародышей МТЗ 1, МТЗ 1а, МТЗ 6, МТЗ 7 выбраковывают так же, как и дефектные семена и примеси. Изобретение позволит обеспечить выявление выборки семенного материала, учитывающего дифференциацию морфотипов зародыша (МТЗ) семян. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к агрономии, и может быть использовано при оценке качества семян в селекционной работе при выведении новых сортов и интродукции растений.

Известен способ лазерной сортировки семян, для реализации которого используется оптоволоконный лазерный сортировщик, содержащий устройство лазерного освещения сортируемого материала, устройство развертки лазерного пучка, устройство считывания и обработки изображения [пат. РФ №2521215, МПК В07С 5/34, В07В 13/00, опубл. 27.06.2014].

Недостатком данного способа является сложность технической эксплуатации, заключающаяся в трудоемкости юстировки и калибровки оптической схемы и устройства считывания и сложности обработки изображения, а также низкое быстродействие.

Наиболее близким, по сути, к предложенному решению является способ очистки и сортировки семян зерновых культур, основанный на обработке центральным процессором полученных цифровых [изображений семян [патент РФ №2468872], для реализации которого используется устройство для сортировки зерна, содержащее бункер, дозирующее устройство, наклонный лоток, транспортерную ленту, оптическое средство детектирования (цифровые видеокамеры с осветителями), систему управления устройством, блоки которой подключены к центральному процессору, вакуумно-механическое устройство для отбраковки частиц зернового материала, накопители готовой продукции и отбракованных семян.

Недостатками данного способа очистки и сортировки семян зерновых культур является низкое качество отбраковки травмированных семян, а также то, что применяемое при его реализации устройство не позволяет анализировать генетический потенциал семян.

Задачей изобретения является разработка способа выявления выборки семенного материала, учитывающего дифференциацию | морфотипов зародыша (МТЗ) семян, и устройства для его реализации.

Поставленная задача достигается за счет того, что при реализации способа выявления выборки семенного материала, основанном на обработке центральным процессором полученных цифровых изображений семян, процессором обрабатываются изображения каждого семени с четырех ракурсов, при этом процессором формируется обобщенное изображение зародышевой части семени, сравнение которого с эталонными изображениями позволяет определить соответствие семени одному из восьми морфотипов. Семена с минорными морфотипами зародышей МТЗ 1, МТЗ 1а, МТЗ 6, МТЗ 7 выбраковываются также, как и дефектные семена и примеси.

Устройство для реализации данного способа выявления выборки семенного материала, содержит бункер, дозирующее устройство, наклонный лоток, цифровые видеокамеры с осветителями, накопители готовой продукции и отбракованных семян, шаговый двигатель, связанный посредством управляющего устройства с центральным процессором. При этом дозирующее устройство выполнено в виде дозатора для поштучной подачи семян, например, в виде аппарата точного высева, наклонный лоток оборудован вибратором, а к его нижней части примыкает трубка квадратного сечения, выполненная из твердого прозрачного материала, например, стекла. Трубка ориентирована под углом около 45° к горизонту, а ее диагональный размер в сечении на 5…10% меньше средней длины рассматриваемых семян. Цифровые камеры установлены вокруг трубки так, что их оптические оси ориентированы нормально к граням трубки, причем у каждой грани трубки расположено по одной цифровой камере. Цифровые камеры сдвинуты относительно друг друга в осевом направлении трубки, на гранях которой, диаметрально противоположно цифровым камерам закреплены экраны темного, например, черного цвета. В нижней части к трубке примыкает патрубок отбора отбракованных семян, в зоне расположения которого установлена поворотная заслонка, связанная с шаговым электродвигателем.

Предлагаемое изобретение поясняется иллюстрациями.

На фиг. 1 и 2 представлена установка для реализации способа, на фиг. 3 - один из возможных вариантов эталонного изображения морфотипов семян.

Устройство для выявления выборки семенного материала (фиг. 1) содержит загрузочный бункер 1, дозирующее устройство 2, соединенное с наклонным лотком 3. Причем дозирующее устройство 2 выполнено в виде дозатора, обеспечивающего поштучную подачу семян, например - в виде аппарата точного высева. Наклонный лоток 3 оборудован вибратором (на иллюстрациях не показан), а к его нижней части примыкает трубка 4 квадратного сечения, выполненная из твердого прозрачного материала, например, стекла, причем трубка ориентирована под углом около 45° к горизонту, а ее диагональный размер в сечении на 5…10% меньше средней длины рассматриваемых семян. Вокруг трубки 4 закреплены цифровые камеры 5 с осветителями 6, оптические оси которых ориентированы нормально к граням трубки 4 (фиг. 2). Причем у каждой грани трубки 4 расположено по одной цифровой камере 5. Цифровые камеры 5 сдвинуты относительно друг друга в осевом направлении трубки 4 (фиг. 1), на гранях которой, диаметрально противоположно цифровым камерам 5 закреплены экраны 7 темного, например, черного цвета. В нижней части к трубке 4 примыкает патрубок 8 отбора отбракованных семян, в зоне расположения которого установлена поворотная заслонка 9, связанная с шаговым электродвигателем 10, который, в свою очередь, через управляющее устройство 11 связан с процессором 12. Под нижним концом трубки 4 расположен накопитель готовой продукции 13, а под патрубком 8 отбора отбракованных семян - накопитель отбракованных семян 14.

Предложенный способ выявления выборки семенного материала реализуется следующим образом.

Из загрузочного бункера 1 через дозирующее устройство 2 семена поштучно падают на наклонный лоток 3, откуда затем поступают в трубку 4. За счет вибраций наклонного лотка 3 поступление семян в трубку 4 происходит без заклинивания, а за счет оговоренных формы и размеров сечения трубки 4 семена располагаются в ней вдоль оси. За счет угла установки трубки 4, близкого к 45°, обеспечивается плавное скольжение семян вдоль нижней грани трубки без отрыва от нее и, в то же время, без остановок. По мере скольжения семени по трубке цифровые видеокамеры 5, через прозрачный материал трубки 4, формируют его цифровые изображения с четырех различных ракурсов, сдвинутых относительно друг друга на угловой шаг 90°. Применение осветителей 6 и экранов 7 позволяет повысить качество формируемых изображений. Программное обеспечение центрального процессора 12 обрабатывает полученные цифровые изображения. В результате чего определяются посторонние включения, семена, имеющие дефекты или не удовлетворяющие предъявляемым требованиям, причем, анализ четырех изображений каждого семени, полученных с различных ракурсов позволяет повысить качество обнаружение дефектных семян. Дополнительно процессором 12 формируется обобщенное изображение зародышевой части семени, сравнение которого с эталонными изображениями (фиг. 3) позволяет определить соответствие семени одному из восьми морфотипов. Семена с минорными морфотипами зародышей МТЗ 1, МТЗ 1а, МТЗ 6, МТЗ 7 отбраковываются также, как и дефектные семена и примеси. В зависимости от результатов анализа полученных изображений от процессора 12 на управляющее устройство 11 поступает сигнал. От управляющего устройства 11 питание подается на шаговый электродвигатель 10, управляющий поворотной заслонкой 9. Если семя признано отбракованным, поворотная заслонка 9 перекрывает сечение трубки 4, при этом семя по открывшемуся патрубку 8 отбора отбракованных семян падает в накопитель отбракованных семян 14. В противном случае поворотная заслонка 9 перекрывает патрубок 8 отбора отбракованных семян и семя подается в накопитель готовой продукции 13, где собираются полноценные, выполненные семена морфотипов МТЗ-2, МТЗ-3, МТЗ-4 и МТЗ-5 без видимых дефектов.

Уменьшение количества семян с минорными морфотипами зародышей позволяет обеспечить рост урожайности культуры вне зависимости от климатических условий возделывания и повысить качество получаемого семенного материала [Казакова А.С. Морфотипы зародыша семян твердых озимых пшениц как основа оценки эффективности агротехнологий. -Вестник аграрной науки Дона. 2017. №1-1 (37). С. 35-45].

1. Способ выявления выборки семенного материала, основанный на обработке центральным процессором полученных цифровых изображений семян, отличающийся тем, что процессором обрабатываются изображения каждого семени с четырех ракурсов, при этом формируется обобщенное изображение зародышевой части семени, сравнение которого с эталонными изображениями позволяет определить соответствие семени одному из восьми морфотипов, при этом семена с минорными морфотипами зародышей МТЗ 1, МТЗ 1а, МТЗ 6 и МТЗ 7 выбраковывают так же, как и дефектные семена и примеси.

2. Устройство для реализации способа выявления выборки семенного материала, содержащее бункер, дозирующее устройство, наклонный лоток, цифровые видеокамеры с осветителями, накопители готовой продукции и отбракованных семян, шаговый двигатель, связанный посредством управляющего устройства с центральным процессором, отличающееся тем, что дозирующее устройство выполнено в виде дозатора для поштучной подачи семян, при этом наклонный лоток оборудован вибратором, а к его нижней части примыкает трубка квадратного сечения, выполненная из твердого прозрачного материала, причем трубка ориентирована под углом около 45° к горизонту, а ее диагональный размер в сечении на 5…10% меньше средней длины рассматриваемых семян, при этом цифровые камеры установлены вокруг трубки так, что их оптические оси ориентированы нормально к граням трубки, причем у каждой грани трубки расположено по одной цифровой камере, при этом цифровые камеры сдвинуты относительно друг друга в осевом направлении трубки, а на гранях трубки диаметрально противоположно цифровым камерам закреплены экраны темного цвета, кроме того, к нижней части трубки примыкает патрубок отбора отбракованных семян, в зоне расположения которого установлена поворотная заслонка, связанная с шаговым электродвигателем.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что дозатор поштучной подачи семян выполнен в виде аппарата точного высева.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что трубка квадратного сечения выполнена из стекла.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что экраны выполнены черного цвета.