采用磁力密封方式的谷穗吸附固定装置及使用方法

摘要

本发明提供了一种采用磁力密封方式的谷穗吸附固定装置及使用方法，包括磁力密封吸附模块、风道模块、磁力密封复位模块、吸附机底座；所述磁力密封吸附模块、风道模块、磁力密封复位模块安装在吸附机底座上；所述风道模块用于连接抽真空设备和磁力密封吸附模块；所述磁力密封吸附模块可实现密封和导通状态，在密封状态无气流通过吸附模块上的通孔，在导通状态下通过吸附模块上通孔的气流可对谷粒产生吸附力，实现对谷穗固定；所述磁力密封复位模块连接电源，使导通状态下的磁力密封吸附模块复位至密封状态。本发明提供的采用磁力密封方式的谷穗吸附固定装置及使用方法对谷粒吸附力强，谷穗易回收，不会对谷穗造成损伤或污染。

说明书

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体地，涉及一种采用磁力密封方式的谷穗吸附固定装置及使用方法。

背景技术

在对谷物进行植物表型组学研究中，谷物的穗型分析是重要的一部分工作。但是，由于谷穗紧密收拢的形态特征，直接对其进行拍照分析难以获得准确的穗型参数，而对谷穗进行手工测量和记录的低效率，低精度模式又难以满足表型组学中多样本，高通量的要求。因此需要一种可以对谷穗进行固定，防止收拢的装置，以满足高通量图像分析测量的要求。

目前检索并无对谷穗进行固定的相关装置，传统的谷穗固定方式有手工折弯法和胶粘法等。折弯法需要手工对谷穗上每支分支进行折弯使其变形防止收拢，操作时间较长；而胶粘法是在手工分开谷穗分支后，对分支用透明胶布或胶水进行固定，这种方法在改变谷穗分支位置时容易破坏谷穗，且容易在谷粒上留下化学药剂，影响后续育种或相关实验。

发明内容

为了克服上述方法和技术的不足，本发明提供一种采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置及方法。

本发明为解决上述方法和技术问题，通过以下技术方案实现：

根据本发明提供的一种采用磁力密封方式的谷穗吸附固定装置，主要包括磁力密封吸附模块、风道模块、磁力密封复位模块以及吸附机底座；

所述磁力密封吸附模块设置在风道模块上侧；所述磁力密封复位模块设置在风道模块下侧；

所述磁力密封吸附模块、风道模块、磁力密封复位模块安装在吸附机底座上；

所述磁力密封吸附模块可实现密封和导通状态，在密封状态无气流通过吸附模块上的通孔，在导通状态下通过吸附模块上通孔的气流可对谷粒产生吸附力，实现对谷穗固定。

优选地，所述磁力密封吸附模块包括上限位盖板，安装于上限位盖板上的阵列活动风口、阵列密封磁棒、磁棒支架、下限位板、磁棒复位架；

所述上限位盖板和下限位板可由软磁铁氧体、硅钢片、低碳钢或铁铝合金等软磁材料所制；

所述上限位盖板上有通孔，通孔直径在2～3mm，通孔上有倒角，倒角在20～45°；

所述下限位板有通孔，通孔直径在2～3mm，用于穿过磁棒复位架上的柱状突起和限制阵列密封磁棒向下运动；

所述阵列密封磁棒和磁棒支架位于上限位盖板和下限位盖板直接，阵列密封磁棒穿过磁棒支架上的通孔，可以通过磁力吸附在上限位盖板或者下限位板上；

所述阵列活动风口穿过上限位盖板上的通孔，阵列活动风口底板连接阵列密封磁棒，按下任意一个活动风口可以带动相应的密封磁棒向下运动，使其靠近并通过磁力吸附在下限位板，使上限位盖板上的通孔导通；

所述阵列密封磁棒通过磁力吸附在上限位盖板上时，推动阵列活动风口弹出上限位盖板上的通孔，并密封住该通孔；

所述阵列活动风口由多个活动风口组成，直径2～3mm，小于上限位盖板上的通孔直径，数量为100～200个；

所述阵列密封磁棒由多个密封磁棒组成，直径3～4mm，大于通孔直径，和阵列活动风口一一对应，每对活动风口和密封磁棒可以单独向下推动，不影响其磁棒或活动风口和上限位盖板上的通孔的状态；

所述磁棒复位架位于下限位板下方，有多个柱状突起，柱状突起可穿过下限位盖板上的通孔，磁棒复位架向上运动时柱状突起推动对应的密封磁棒和阵列活动风口向上运动完成吸附模块的复位状态，密封上限位盖板上的通孔。

优选地，所述风道模块包括锥型收缩管和直角弯管；

所述锥型收缩管用于引导通过吸附模块的气流，降低气流流动阻力；

所述锥型收缩管上有通孔，用于穿过复位推杆；

所述直角弯管一端连接锥型收缩管，另一端伸出吸附机底座外壁，连接抽真空设备。

优选地，磁力密封复位模块包括复位架推杆电机、复位推杆、推杆电机复位开 关、推杆电机驱动模块和电源线；

所述复位架推杆电机安装在吸附机底座上，设置在锥型收缩管下方；

所述复位推杆用于连接复位架推杆电机和磁棒复位架；

所述推杆电机电源模块用于连接电源，驱动复位架推杆电机运动，完成吸附模块的复位状态。

根据本发明提供的一种采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置的使用方法，包括以下使用步骤：

步骤S1：首先连接并开启电源，按下推杆电机复位开关，保证阵列活动风口都在复位突起状态；

步骤S2：在上限位盖板上放上谷穗后，通过人手工移动分开穗株的分支，再将分支上部分谷粒对准突出上限位盖板表面的活动风口的中心通孔，此时按下突起的活动风口，谷粒会贴合到上限位盖板的通孔上，此时由于谷粒上下表面的压强差，谷粒会被吸附在上限位盖板的通孔顶部；

步骤S3：对分开的谷物穗株进行图像采集工作，图像采集工作完成后，按下推杆电机复位开关，让所有阵列活动风口都在复位突起状态，盖板表面的活动风口的中心通孔处于密封状态，原本被吸附住的谷粒失去上下表面的压强差，可以直接取下穗株。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置和方法，所述装置对谷穗分支固定的效率高，移动分支到不同的位置，谷粒被吸附后分支可立即被固定，满足高通量拍摄分析需求，且无化学药剂的残留影响，无损且无污染。

2、本发明提供的采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置，阵列活动风口，阵列密封磁棒可以使每个活动风口独立开启或关闭，不影响其他活动风口，可对需要操作的部分谷粒产生吸附力，减少通风面积，降低对抽真空设备的流量需求，并且降低对谷粒的操作次数。

3、本发明提供的采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置，所述装置整体结构轻巧，模块化设计，零部件组装拆卸简易，易于老化失效部件的单独更换，降低使用成本。

4、本发明提供的采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置，对所述风道模块进行优化，降低抽吸风阻损耗，便于连接不同的抽吸设备和真空装置进行使用， 普通的家用吸尘器也可以满足使用要求，提高了推广可能性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的一种采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置的整体安装示意图；

图2为本发明提供的一种采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置的爆炸结构示意图；

图3为本发明提供的一种采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置中磁力密封吸附模块的爆炸结构示意图；

图4为本发明提供的一种采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置中磁力密封吸附模块工作流程及状态对比示意图；其中，

图4(a)为密封磁棒通过磁力吸附在上限位盖板下方；

图4(b)为推动活动风口下移，密封磁棒通过磁力吸附在下限位板上方，谷粒堵住通孔107；

图4(c)为复位支架推动密封磁棒上移，完成吸附机复位。

图5为本发明提供的一种采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置中风道模块剖面示意图；

图6为本发明提供的一种采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置中磁力密封复位模块示意图；

图7为本发明提供的一种采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置中吸附机底座外部示意图；

图8为本发明提供的一种采用磁性密封方式对谷穗进行吸附固定的装置中吸附机底座剖面示意图；

图中：

1-磁力密封吸附模块；

2-风道模块；

3-磁力密封复位模块；

4-吸附机底座；

5-谷穗；

101-上限位盖板；

102-阵列活动风口；

103-阵列密封磁棒；

104-磁棒支架；

105-下限位板；

106-磁棒复位架；

107-上限位盖板的通孔；

108-下限位板的通孔；

109-活动风口管壁上的通孔；

1010-柱状突起；

201-锥型收缩管；

202-直角弯管；

203-通孔；

301-复位架推杆电机；

302-复位推杆；

303-推杆电机复位开关；

304-推杆电机驱动模块；

305-电源线；

401-限位台阶；

402-复位架推杆电机安装孔；

403-直角弯管限位台阶；

404-直角弯管通孔；

405-开关通孔；

406-电源线通孔；

501-谷粒。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种采用磁力密封方式的谷穗吸附固定装置，包括磁力密封吸附模块1、风道模块2、磁力密封复位模块3以及吸附机底座4；

所述磁力密封吸附模块1设置在风道模块2上侧；所述磁力密封复位模块3设置在风道模块2下侧；所述磁力密封吸附模块1、风道模块2、磁力密封复位模块3安装在吸附机底座4上；

磁力密封吸附模块1能够实现密封状态和导通状态，在密封状态时无气流通过磁力密封吸附模块1的通孔，在导通状态下通过磁力密封吸附模块1的通孔107的气流能够对谷粒产生吸附力，实现对谷穗保持固定。

所述磁力密封吸附模块1包括上限位盖板101、安装于上限位盖板101上的阵列活动风口102、阵列密封磁棒103、磁棒支架104、下限位板105、磁棒复位架106；

所述上限位盖板101和下限位板105由软磁铁氧体、硅钢片、低碳钢或铁铝合金这样的软磁材料所制；

所述上限位盖板101上设置有上限位盖板的通孔107，上限位盖板的通孔107的通孔直径在2～3mm之间，上限位盖板的通孔107上有倒角，倒角在20～45°之间；

所述下限位盖板105上设置有下限位板的通孔108，下限位板的通孔108的通孔直径在2～3mm之间，用于穿过磁棒复位架106上的柱状突起和限制阵列密封磁棒103向下运动；

所述阵列密封磁棒103和磁棒支架104设置在上限位盖板101和下限位盖板105之间，阵列密封磁棒103穿过磁棒支架104上的通孔，能够通过磁力吸附在上限位盖板101上或者下限位板105上；

所述阵列活动风口102穿过上限位盖板上的通孔107，阵列活动风口102底板连接阵列密封磁棒103，按下任意一个活动风口102能够带动相应的阵列密封磁棒103中的密封磁棒向下运动，使密封磁棒靠近并通过磁力吸附在下限位板105上，使上限位盖板上的通孔107导通；

所述阵列密封磁棒103通过磁力吸附在上限位盖板101上时，推动阵列活动风口102弹出上限位盖板上的通孔107，并密封住上限位盖板上的通孔107；

所述阵列活动风口102由多个活动风口组成，数量为100～200个，为空心管状，外径2～3mm，小于上限位盖板上的通孔107的直径，活动风口管壁上的通孔109用以通过 气流；

所述阵列密封磁棒103由多个密封磁棒组成，直径3～4mm，大于上限位盖板的通孔107的直径，和阵列活动风口102一一对应，每对活动风口和密封磁棒能够单独向下推动；

所述磁棒复位架106设置在下限位板105下方，有多个柱状突起1010，磁棒复位架106向上运动时，柱状突起1010能够穿过通孔108并推动对应的密封磁棒103和阵列活动风口102向上运动完成吸附模块1的复位状态，密封上限位盖板的通孔107。

所述风道模块2包括锥型收缩管201和直角弯管202；

所述锥型收缩管201用于引导通过磁力密封吸附模块1的气流，降低气流流动阻力；

所述锥型收缩管201上有通孔203，用于穿过复位推杆302；

所述直角弯管202一端连接锥型收缩管201，另一端伸出吸附机底座4外壁，能够连接抽真空设备。

磁力密封复位模块3包括复位架推杆电机301、复位推杆302、推杆电机复位开关303、推杆电机驱动模块304以及电源线305；

所述复位架推杆电机301安装在吸附机底座4上，设置在锥型收缩管201下方；

所述复位推杆302用于连接复位架推杆电机301和磁棒复位架106；

所述推杆电机电源模块304用于连接电源，驱动复位架推杆电机301运动，完成磁力密封吸附模块1的复位状态；

推杆电机复位开关303连接复位架推杆电机301。

根据本发明提供的一种采用磁力密封方式的谷穗吸附固定装置的使用方法，包括以下使用步骤：

步骤S1：首先连接电源，按下推杆电机复位开关303，保证阵列活动风口102都在复位突起状态；

步骤S2：在上限位盖板101上放上谷穗5后，通过人手工移动分开穗株5的分支，再将分支上部分谷粒501对准突出上限位盖板101表面的阵列活动风口102，按下突起的阵列活动风口102，谷粒会贴合到上限位盖板的通孔107上，由于谷粒上下表面的压强差，谷粒会被吸附在上限位盖板的通孔107顶部；

步骤S3：对分开的谷穗5进行图像采集工作，图像采集工作完成后，按下推杆电机复位开关303，让所有阵列活动风口102都在复位突起状态，上限位盖板的通孔107处于密封状态，原本被吸附住的谷粒501失去上下表面的压强差，能够直接取下穗株。

下面对本发明进一步进行介绍。

如图2，本发明主要由磁力密封吸附模块1、风道模块2、磁力密封复位模块3、吸附机底座4组成。

以下将介绍该装置实现吸附功能的具体实施步骤。

具体的，首先在直角弯管202的延伸段接上抽真空设备，如真空泵或者家用吸尘器进行抽真空，可在磁力密封吸附模块1和风道模块2中形成低压环境。

上限位盖板101和磁棒下限位板105均为软铁磁性材料。如图4(a)，若阵列密封磁棒103靠近上限位盖板101，则可以通过磁力吸附在上限位盖板101下表面，并且堵住上限位盖板上的通孔107。此时阵列活动风口102上半部分圆柱顶端微高于上限位盖板101上表面，为了防止阵列活动风口102向上脱离上限位盖板的通孔107，阵列活动风口102的底部可以粘接在阵列密封磁棒103的顶部。

如图1，在上限位盖板101上放上谷物穗株后，通过人手工移动分开穗株的分支。如图4(b)，将分支上部分谷粒对准突出上限位盖板101上表面的阵列活动风口102，此时按下突起的阵列活动风口102，阵列密封磁棒103向下运动，靠近下限位板105时会通过磁力吸附到下限位板105上，阵列活动风口102不再弹起，谷粒会贴合到上限位盖板上的通孔107上，此时气流从谷粒周围流入上限位盖板的通孔107，并从阵列活动风口102管壁上的活动风口管壁上的通孔109流入磁力密封吸附模块1内部。但谷粒和上限位盖板的通孔107之间的间隙较小，因此气流不会对磁力密封吸附模块1内低压环境造成明显影响，此时由于谷粒上下表面的压强差，谷粒会被吸附在上限位盖板101的上限位盖板的通孔107的顶部。

在对谷物穗株进行拍照采样完成后，按下推杆电机复位开关303，复位架推杆电机301会推动复位推杆302和磁棒复位架106，如图4(c)，磁棒复位架106上的柱状突起1010会穿过磁棒下限位板105上的活动风口管壁上的通孔109，顶起阵列密封磁棒103向上运动，靠近并通过磁力吸附在上限位盖板101下方，堵住上限位盖板上的通孔107，此时谷粒上下表面无压力差后即无吸附力，此时可以将穗株取走。复位架推杆电机301向上运动至最高位置后带动磁棒复位架106向下运动至最低位置。

如图1和图2，锥型收缩管201和磁力密封吸附模块1安装在吸附机底座上，由限位台阶401进行限位和固定。直角弯管202安装在吸附机底座上，由直角弯管限位台阶403进行限位和固定，外伸端穿过直角弯管通孔404。

如图1和图2，磁力密封复位模块3整体安装在吸附机底座4底部的安装槽上。为 了防止磁棒复位架106变形，使用三个微型复位架推杆电机301推动磁棒复位架106，三个微型复位架推杆电机301呈120°夹角分布在吸附机底座4底部靠近外壁处，推杆电机驱动模块304安装在吸附机底座4上，电源线从吸附机底座4外壁上的电源孔导出。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。