專利名稱：谷物容重自動測量設備及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械設備，尤其涉及一種谷物容重自動測量設備及方法。
背景技術：
谷物如小麥、玉米以及水稻等在進行等級測定、育種考種等工作時，均需對谷物的容重(體積、重量)進行測定。傳統(tǒng)的容重測量方法為通過計量固定體積的谷物重量來實現(xiàn)。典型設備有谷物容重計等，但存在以下問題:I)現(xiàn)有的容重測量裝置多針對固定體積的谷物進行測量，且需人工輔助或其他設備輔助的振動或錘擊等操作，限制因素較大；2)人工操作繁瑣、工作量較大、工作效率低以及大批量測量時周期較長；3)操作過程中人力介入形成的人為誤差造成測量結果不夠準確。

發(fā)明內容
(一)發(fā)明目的針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種自動化程度高、操作簡單、使用方便的谷物容重自動測量設備及方法。(二)技術方案為達上述目的，本發(fā)明谷物容重自動測量設備，包括上下開口且中空的量筒、第一驅動單元、第二驅動單元、控制運算單元、推桿、壓盤、滑動擋板、稱重裝置以及位移傳感器；所述第一驅動單元與所述推桿傳動連接，用以驅動所述推桿以及固設在所述推桿底端的壓盤上下運動，以壓實量筒中的谷物；所述第二驅動單元與所述滑動擋板傳動連接，用以驅動所述滑動擋板水平運動，以打開或關閉所述量筒下端開口；所述控制運算單元用以控制第一驅動單元與第二驅動單元協(xié)同運作；其中，當所述滑動擋板關閉所述量筒下端開口時，向量筒內輸送谷物，所述推桿以及壓盤上下運動，壓實谷物；所述位移傳感器用以測量谷物壓實前后推桿在量筒中的位移差；當所述滑動擋板打開所述量筒下端開口時，谷物從量筒中位移至位于量筒下方的所述稱重裝置中，所述稱重裝置用以稱量谷物的重量。優(yōu)選地，還包括位于所述量筒上方的進料斗與溜槽；所述溜槽連通所述進料斗與所述量筒。優(yōu)選地，所述谷物容重自動測量設備還包括與所述控制運算單元相連的數(shù)據(jù)采集器；所述數(shù)據(jù)采集器與所述位移傳感器以及稱重裝置相連，用以讀取位移傳感器測量的位移差以及稱重裝置測量的重量；
所述控制運算單元，用以接收數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)并根據(jù)預設算法求出谷物的體積，記錄谷物的體積和重量。優(yōu)選地，所述第一驅動單元為電機驅動單元、液壓驅動單元或氣壓驅動單元；所述第二驅動單元為電機驅動單元、液壓驅動單元或氣壓驅動單元。優(yōu)選地，所述第一驅動單元與所述推桿之間通過齒輪齒帶傳動連接；所述第二驅動單元與所述滑動擋板通過齒輪齒帶傳動連接。優(yōu)選地，所述控制運算單元為DSP控制運算單元、MCU控制運算單元或微機控制運算單元。所述谷物容重自動測量設備還包括上滑動軸承與下滑動軸承；所述推桿穿過所述上滑動軸承以及下滑動軸承，沿所述量筒的軸線上下運動。為達上述目的，本發(fā)明谷物容重自動測量方法，采用要求上述的谷物容重自動測量設備對谷物的體積和重量進行測量。(三)本發(fā)明谷物容重自動測量設備及方法的有益效果:本發(fā)明谷物容重自動測量設備及方法，為全自動化設備，通過控制運算單元的控制，滑動擋板、推桿、壓盤、位移傳感器以及稱重裝置協(xié)同運作，自動將谷物壓實并測量谷物的體積與重量，從而大大的降低了谷物容重測量的繁瑣度、提高了測量的效率，且結構精巧，實現(xiàn)簡便。


圖1為本發(fā)明實施例所述的谷物容重自動測量設備。
具體實施例方式下面結合說明書附圖以及實施例對本發(fā)明谷物容重自動測量設備及方法做進一步的說明。實施例一:本實施例谷物容重自動測量設備，包括上下開口且中空的量筒、第一驅動單元、第二驅動單元、控制運算單元、推桿、壓盤、滑動擋板、稱重裝置以及位移傳感器；所述第一驅動單元與所述推桿傳動連接，用以驅動所述推桿以及固設在所述推桿底端的壓盤上下運動，以壓實量筒中的谷物；所述第二驅動單元與所述滑動擋板傳動連接，用以驅動所述滑動擋板水平運動，以打開或關閉所述量筒下端開口 ；所述水平運動包括前后運動、左右運動或以一個基點的旋轉運動，足以通過水平運動打開或關閉量筒下端開口即可；所述控制運算單元用以控制第一驅動單元與第二驅動單元協(xié)同運作；其中，當所述滑動擋板關閉所述量筒下端開口時，向量筒內輸送谷物，所述推桿以及壓盤上下運動，壓實谷物；所述位移傳感器用以測量谷物壓實前后推桿在量筒中的位移差；當所述滑動擋板打開所述量筒下端開口時，谷物從量筒中位移至位于量筒下方的所述稱重裝置中，所述稱重裝置用以稱量谷物的重量。
在具體的應用中，滑動擋板位于稱重裝置與量筒下端開口之間，并關閉量筒下端開口，向量筒中加入谷物如大麥、小麥、玉米等，控制運算單元控制第一驅動單元驅動推桿以及壓盤反復上下位移，從而壓實量筒內的谷物，推桿與壓盤在第一驅動單元的驅動下反復上下運動，直至谷物壓實，谷物壓實了，位移傳感器計量推桿在量筒中初始能到達的位置與谷物壓實后推桿位于量筒中的位置之間的位移差，通過量筒的面積與位移差的運算即可得出谷物的體積。所述量筒優(yōu)選規(guī)則的容器，如截面為規(guī)則的圓形、矩形等。再第二驅動單元驅動滑動擋板水平運動，量筒下端開口打開，谷物滑落到稱重裝置中，稱重裝置待量筒中的谷物全部放完，且谷物不再移動，對谷物進行計重，從而就完成了谷物的重量的測量。其中所述第一驅動單元以及第二驅動單元均可以是液壓驅動單元、氣壓驅動單元還可是電機驅動單元，根據(jù)具體的需求選用驅動方式，而在本實施例中優(yōu)選電機驅動單元，即所述第一驅動單元與所述第二驅動單元均為電機驅動單元。所述量筒優(yōu)選圓柱形的中空的上下開口的圓筒，材質優(yōu)選鋁合金；所述壓盤優(yōu)先招合金制的大小與所述圓筒相適配的圓盤，所述圓盤的厚度優(yōu)選10_。通過上述結構進行谷物的體積和重量的測量，僅需是谷物進入量筒內，在控制運算單元的控制下，第一驅動單元、第二驅動單元、推桿以及滑動擋板協(xié)同工作，自動完成谷物的容重測量，無需人工的參與，故而具有操作簡潔、自動化程度高，由自動化設備完成谷物的容重測量，沒有了人為接入帶來的誤差，從而準確度高。實施例二:如圖1所示，本實施例谷物容重自動測量設備，包括上下開口且中空的量筒2、第一驅動單元5、第二驅動單元11、控制運算單元、推桿3、壓盤31、滑動擋板12、稱重裝置以及位移傳感器7 ;所述第一驅動單元5與所述推桿3傳動連接，用以驅動所述推桿3以及固設在所述推桿3底端的壓盤31上下運動，以壓實量筒2中的谷物；所述第二驅動單元11與所述滑動擋板12傳動連接，用以驅動所述滑動擋板12水平運動，以打開或關閉所述量筒2下端開口所述控制運算單元用以控制第一驅動單元與第二驅動單元協(xié)同運作；其中，當所述滑動擋板12關閉所述量筒2下端開口時，向量筒2內輸送谷物，所述推桿3以及壓盤31上下運動，壓實谷物；所述位移傳感器7用以測量谷物壓實前后推桿在量筒中的位移差；位移差表征的是谷物壓實后的厚度，故可以用于谷物體積的計算；當所述滑動擋板12打開所述量筒2下端開口時，谷物從量筒中位移至位于量筒下方的所述稱重裝置中，所述稱重裝置用以稱量谷物的重量。在本實施例中，所述稱重裝置包括稱重托盤14以及重量傳感器15 ;所述控制運算單元為微機控制運算單元由微機16組成，所述位移傳感器7與所述重量傳感器15均通過數(shù)據(jù)采集器9與微機16相連；數(shù)據(jù)采集器9采集位移傳感器7和重量傳感器15的數(shù)據(jù)，所述微機16中包括計算單元根據(jù)采集的數(shù)據(jù)方便快捷的計算出谷物的容積并計量此次測量過程中谷物的體積和重量。所述微機16通過電動驅動控單元8控制第一驅動單元5與第二驅動單元11的運動。圖示中標號10為量筒的支架。在具體的實施過程中，所述微機16還可以用DSP控制運算單元以及MCU控制運算單元代替作為控制運算單元控制第一驅動單元與第二驅動的單元的工作時序。其中，所述量筒2上方的進料斗I與溜槽32 ;所述溜槽32連通所述進料斗I與所述量筒2。在本實施例中第一驅動單元與第二驅動單元均是電機驅動單元。在具體的實施過程中，所述溜槽為與量筒連通的方式至少有兩種:第一種:在量筒2的側面設有物料孔，所述溜槽32通過所述物料孔與所述量筒2的相連，需要輸送谷物時，谷物從漏斗I經溜槽32，通過在量筒2上的物料孔進入量筒內；第二種:如圖1所示，溜槽32的開口與所述量筒上端開口側壁平齊，這種設計既可以方便的將物料傳輸?shù)搅客?內，又不干擾壓盤31與推桿3的運動。實施例三:如圖1所示，本實施例谷物容重自動測量設備，包括豎直設置且中空的量筒2、第一驅動單元5、與第一驅動單元5傳動連接的推桿3、連接在推桿3底端的壓盤31、第二驅動單元11、位于所述量筒2下方且與所述量筒2下端開口間隙設置的稱重裝置、在所述第二驅動單元11驅動下出入所述量筒與所述稱重裝置之間打開或關閉量筒2下端開口的滑動擋板12、位移傳感器7以及控制所述第一驅動單元5以及第二驅動單元11協(xié)同運作的控制運算單元；當所述滑動擋板12關閉所述量筒2下端開口時，進料斗I向量筒2內輸送谷物，所述第一驅動單元5驅動所述推桿2以及壓盤31上下運動壓實所述量筒2內的谷物13，所述位移傳感器7用以測量谷物壓實前后推桿在量筒中的位移差；在量筒是空的時候，推桿2可運動到量筒底部，當量筒2裝有谷物時，推桿2的可下降的距離縮短了，縮短的距離部分即表現(xiàn)為位移差，同樣也表征了谷物的厚度；當所述滑動擋板12打開所述量筒2下端開口時，谷物13從所述量筒2中位移至所述稱重裝置中，所述稱重裝置用以稱量谷物的重量。所述谷物容重自動測量設備還包括與所述控制運算單元相連的數(shù)據(jù)采集器9 ；所述數(shù)據(jù)采集器9與所述位移傳感器7以及稱重裝置相連，用以讀取位移傳感器7測量的位移差以及稱重裝置測量的重量；所述控制運算單元，用以接收數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)并根據(jù)預設算法求出谷物的體積，記錄谷物的體積和重量。所示預設的算法可以使預先量測的量筒2的截面積乘上位移傳感器7測量的位移差即谷物的厚度則為谷物的體積。所述第一驅動單元5與所述推桿2之間通過齒輪齒帶傳動連接；所述第二驅動單元11與所述滑動擋板12通過齒輪齒帶傳動連接。在具體的實施過程中，所述傳動連接的部件可以是皮帶輪傳動、齒輪傳動等傳動裝置，但在本實施例中以齒輪齒帶作為傳動部件，具有結構簡單，實現(xiàn)簡便的特點。作為本實施例進一步的改進，所述谷物容重自動測量設備還包括上滑動軸承4與下滑動軸承6 ；所述推桿2穿過所述上滑動軸承4以及下滑動軸承6，沿所述量筒的軸線上下運動。通過上滑動軸承4以及下滑動軸承6的設置，保證了推桿2沿所述量筒的軸線上下運動。在具體的實施過程中，所述壓盤31的大小與所述量筒的側面積的大小相適配，既能壓實谷物，又能防止壓實后的谷物中間密度大，兩邊密度小的現(xiàn)象。綜合上述，本發(fā)明所述的谷物容重自動測量設備，具有結構簡單、使用快捷，大大的提高了谷物容重測量的效率以及準確度。實施例四:為了解決現(xiàn)有谷物容重測量過程中，操作繁瑣、效率低等問題，本實施例所述的谷物容重自動測量方法為采用上述任一實施例所述的谷物容重自動測量設備進行谷物的容重的測量，首先向量筒內添加谷物，在開啟設備，第一驅動單元、第二驅動單元分別驅動推桿以及壓盤運動、滑動擋板運動，簡易的實現(xiàn)了谷物的容重的測量。使用傳統(tǒng)的谷物容重計進行谷物容重的測量，只能測量固定體積的谷物的重量，如所述谷物容重計的容積為I立方米，則每次測量的時候必須是測量I立方米的谷物的重量，對于少于I立方米的谷物的容重就無法測量了。而采用本實施例所述的谷物容重自動測量方法以及谷物容重自動測量設備可以測量小于量筒量程的任意體積的谷物的體積和重量，具有使用方便，實現(xiàn)簡便的特點。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種谷物容重自動測量設備，其特征在于，包括上下開口且中空的量筒、第一驅動單元、第二驅動單元、控制運算單元、推桿、壓盤、滑動擋板、稱重裝置以及位移傳感器； 所述第一驅動單元與所述推桿傳動連接，用以驅動所述推桿以及固設在所述推桿底端的壓盤上下運動，以壓實量筒中的谷物； 所述第二驅動單元與所述滑動擋板傳動連接，用以驅動所述滑動擋板水平運動，以打開或關閉所述量筒下端開口； 所述控制運算單元用以控制第一驅動單元與第二驅動單元協(xié)同運作； 其中， 當所述滑動擋板關閉所述量筒下端開口時，向量筒內輸送谷物，所述推桿以及壓盤上下運動，壓實谷物；所述位移傳感器用以測量谷物壓實前后推桿在量筒中的位移差； 當所述滑動擋板打開所述量筒下端開口時，谷物從量筒中位移至位于量筒下方的所述稱重裝置中，所述稱重裝置用以稱量谷物的重量。
2.根據(jù)權利要求1所述的谷物容重自動測量設備，其特征在于，還包括位于所述量筒上方的進料斗與溜槽；所述溜槽連通所述進料斗與所述量筒。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的谷物容重自動測量設備，其特征在于，所述谷物容重自動測量設備還包括與所述控制運算單元相連的數(shù)據(jù)采集器； 所述數(shù)據(jù)采集器與所述位移傳感器以及稱重裝置相連，用以讀取位移傳感器測量的位移差以及稱重裝置測量的重量； 所述控制運算單元，用以接收數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)并根據(jù)預設算法求出谷物的體積，記錄谷物的體積和重量。
4.根據(jù)權利要求3所述的谷物容重自動測量設備，其特征在于， 所述第一驅動單元為電機驅動單元、液壓驅動單元或氣壓驅動單元； 所述第二驅動單元為電機驅動單元、液壓驅動單元或氣壓驅動單元。
5.根據(jù)權利要求4所述的谷物容重自動測量設備，其特征在于， 所述第一驅動單元與所述推桿之間通過齒輪齒帶傳動連接； 所述第二驅動單元與所述滑動擋板通過齒輪齒帶傳動連接。
6.根據(jù)權利要求3所述谷物容重自動測量設備，其特征在于，所述控制運算單元為DSP控制運算單元、MCU控制運算單元或微機控制運算單元。
7.根據(jù)權利要求1或2所述谷物容重自動測量設備，其特征在于，所述谷物容重自動測量設備還包括上滑動軸承與下滑動軸承； 所述推桿穿過所述上滑動軸承以及下滑動軸承，沿所述量筒的軸線上下運動。
8.一種谷物容重自動測量方法，其特征在于，采用要求1-7任一所述的谷物容重自動測量設備對谷物的體積和重量進行測量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種谷物容重自動測量設備及方法。所述設備包括上下開口且中空的量筒、第一驅動單元、第二驅動單元、控制運算單元、推桿、壓盤、滑動擋板、稱重裝置以及位移傳感器；第一驅動單元，用以驅動推桿與推桿底端的壓盤上下運動，以壓實量筒中的谷物；第二驅動單元，用以驅動滑動擋板水平運動，以打開或關閉量筒下端開口；控制運算單元用以控制第一驅動單元與第二驅動單元協(xié)同運作；當滑動擋板關閉量筒下端開口時，向量筒內輸送谷物，推桿以及壓盤上下運動，壓實谷物；位移傳感器用以測量谷物壓實前后推桿在量筒中的位移差；當滑動擋板打開量筒下端開口時，谷物從量筒中位移至位于量筒下方的所述稱重裝置中，稱重裝置用以稱量谷物的重量。
文檔編號G01N9/00GK103196790SQ20131011888
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月8日 優(yōu)先權日2013年4月8日
發(fā)明者肖伯祥, 郭新宇, 王傳宇, 杜建軍, 吳升 申請人:北京農業(yè)信息技術研究中心