种子分选装置结构设计

潘 兵 ，李 露

（1.常州先进制造技术研究所，江苏 常州 213164；2.中国科学院合肥物质科学研究院先进制造技术研究所，安徽 合肥230031）

随着全球经济一体化进程不断加快和生物技术迅猛发展，农作物种业国际竞争异常激烈[1-2]。杜邦、孟山都等国际领先的种业公司都利用自动化、高通量育种设备，极大地提高了品种选择效率，加快了品种选育的进程，通过自动化设备对新的优良品种进行分选。而我国育种方法、技术和模式落后，还停留在传统的靠经验田间育种以及品种定型来选择品质性状，在种子品质形状确定后，现有设备又无法进行准确而快速有效的分选[3]。为了解决现有技术存在的问题，设计了一种种子分选装置，可以对种子进行快速而有效的分选，极大地提高了品种选择效率，加快了种子选育的进程。

1 总体结构与工作原理

1.1 总体结构

种子分选装置主要包括装置本体、落料导向机构和种子分选机构三大系统组成，其原理图如图1所示。

如图1所示，种子分选装置，包括箱体1，箱体1上设有落料斗2，箱体1底部设有下安装板9，下安装板9上设有上安装板8，上安装板8上设有落料槽3，落料槽3入口位于落料斗2正下方，下安装板9上设有左通道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之间设有传感器10，左通道4进口左侧设有喷嘴11，喷嘴11位于传感器10下方。

图1 种子分选装置结构示意图

1.2 工作原理

检测装置测定种子性状后，上位机得到需要分选的种子的信息，判断该种子进入左通道4还是右通道5，然后交由此种子分选装置进行分选：首先种子由落料斗2进入落料槽3，沿着落料槽3下滑，经过导向座7落入分选区域，当种子通过传感器10时，给出是否触发喷嘴11工作的信号，如果种子需要进入左通道4，喷嘴11不工作，种子在重力作用下落入正下方的左通道4，如果种子需要进入右通道5，则喷嘴11工作，种子经过喷嘴11时，在喷嘴11吹出的气流带动下，进入右通道5，完成分选。

2 主要结构设计

2.1 装置本体

种子分选装置的本体设计成箱体式结构，体积小、重量轻、结构紧凑，箱体1顶部中间设有喇叭口性形状的落料斗2，方便种子落入分选装置；箱体1顶部两侧设有把手16，方便装置的搬运，如图2所示。

图2 种子分选装置本体示意图

2.2 落料导向机构

种子进入落料斗2后，在重力作用下通过落料导向机构，然后进入下方的种子分选机构。如果落料导向机构设计成垂直结构，种子在下落过程中，会在重力作用下不断加速，这对传感器检测和喷嘴的要求较高，加大了种子分选的难度，影响分选的成功率。

如图1和图2所示，落料导向机构主要由上安装板8、下安装板9、落料槽3和导向座7等组成，下安装板9垂直设置，上安装板8倾斜固定在下安装板9上，上安装板8上设置落料槽3，倾斜设置的落料槽3可减小种子的下落速度及增大相邻两个种子之间的距离，以增加种子分选的成功率。如图1和图2所示，上安装板8上设有导向板组合6，导向板组合6上设有上盖板17，导向板组合6和上盖板17构成落料槽3，上盖板17上设有导向座7，导向座7起导向作用，确保种子从落料槽3通过后进入下方的分选区域。落料槽3的尺寸可以通过改变导向板组合6和上盖板17的尺寸及安装位置进行调节，以适应不同大小的种子。

2.3 种子分选机构

种子分选机构主要包括喷嘴11、左通道4和右通道5等，如图1所示，左通道4和右通道5设置在下安装板9上，下安装板9上从左至右依次设有左导向板12、中导向板13和右导向板14，左导向板12、中导向板13和右导向板14上设有下盖板18，左导向板12、中导向板13和下盖板18构成左通道4，中导向板13、右导向板14和下盖板18构成右通道5.

左导向板12上设有若干螺纹通孔19，如图3所示，喷嘴11安装在螺纹通孔19上，调节喷嘴11的流量及改变喷嘴11在左导向板12上的安装位置，可以使得该装置适应不同种子的分选需求及保证种子分选的成功率；右导向板14上设有若干排气孔20，如图4所示，右通道5上方还设有圆弧导向板15，排气孔20可以改变空气的流场，增加进入右通道5的气流量，使得分选顺利进行；圆弧导向板15可以改变进入右通道5种子的运动方向，使得碰撞到圆弧导向板15的种子垂直向下运动，确保进入右通道5的种子不会因为反弹而落至左通道4，进一步保证了分选的成功率。

图3 左导向板结构示意图

图4 右导向板结构示意图

3 分选实验

分选装置实物如图5所示，使用本装置分别对水稻、小麦、大豆及玉米进行了分选试验，每种作物种子各选取1 000粒种子。

图5 种子分选装置实物图

实验时，设置所有种子皆需要分选（此为极端条件），即所有种子经过喷嘴11时，喷嘴11都会工作，使种子进入右通道5，然后得到落入左通道4的种子数量，再计算得到落入右通道5的数量，然后计算出成功分选的种子的百分比。实验结果为：水稻、小麦、大豆及玉米分选成功率分别达到了98.2%、98.6%、99.6%及99.3%.由于实际工作时，不是所有种子经过喷嘴11时都要进行分选，所以本装置种子分选的成功率会高于现有实验得到的结果。

4 结束语

此种子分选装置，设计合理，结构简单，携带方便，不仅可以根据待分选种子类型调整落料槽和左右通道大小，还可以调节喷嘴流量、喷嘴安装位置、上安装板角度等一系列参数，满足不同种子（已试验的种子有水稻、小麦、大豆及玉米）的要求，使用本装置可以对种子进行快速而有效的分选，与排种计数装置、种子性状检测装置等配合使用可极大提高品种选择效率，加快种子选育的进程。