[发明专利]一种快速雌雄蚕蛹分选装置及方法

权利要求书

1.一种利用快速雌雄蚕蛹分选装置进行快速雌雄蚕蛹分选的方法，其特征在于，所述快速雌雄蚕蛹分选装置包括依次连接的上样单元、检测单元和分选单元，其中，

所述上样单元包括依次连接的上料皮带和振动盘；

所述检测单元包括与振动盘相连的检测皮带、设置于所述检测皮带上方的光源、光开关、光纤探头、光谱仪、电脑和PLC单元，所述检测皮带的内面呈齿状，由步进电机以齿轮传动方式带动转动，检测皮带的外面设置有楔形凹槽，检测皮带呈水平状态；所述光纤探头与光谱仪相连，所述光开关依次与PLC单元、电脑和光谱仪相连，当光开关中光被蚕蛹阻断时，光开关向PLC单元发出信号，PLC单元读取步进电机的步长数据，并储存于PLC单元的寄存器中，同时记录蚕蛹编号，PLC单元向电脑串行接口发送指令，指令为蚕蛹编号，电脑通过串口读取蚕蛹编号，并触发光谱仪采集光谱数据，采集的光谱数据根据计算模型判断出雌雄结果；

所述光谱仪为短波近红外光谱进行光谱仪；

所述凹槽的上宽0.4-0.7cm，下宽0-0.3cm，深0.2-0.4cm；所述光纤探头位于检测皮带上方1.3-1.8cm，所述光纤探头距离检测皮带的起始段端15~20cm；所述皮带的传输速度为5~25 cm/s；

所述分选单元根据检测单元的得到的蚕蛹的雌雄结果，在蚕蛹到达指定位置时吹入指定的收集箱，所述分选单元包括第一喷气嘴、第二喷气嘴、第一电子门控气阀、第二电子门控气阀、雌蚕蛹收集单元、雄蚕蛹收集单元和收集装置，所述第一喷气嘴和第二喷气嘴分别设置于检测皮带的上方并在光纤探头之后，所述第一电子门控气阀和第二电子门控气阀由PLC单元控制并分别用于控制第一喷气嘴和第二喷气嘴的喷气，所述PLC单元读取步进电机中的步进数据，并计算根据寄存器步进数据，计算出蚕蛹的移动距离，并根据光谱分析的雌雄判定结果分别对蚕蛹进行收集，具体的，如果目标蚕蛹的判定结果是不能判定性别，当该蚕蛹的移动距离到达第一喷气嘴时，打开第一电子门控气阀，使第一喷气嘴喷气将不能判定的蚕蛹吹入收集装置；如果判定结果是雄性，则在蚕蛹到达第二喷气嘴时，打开第二电子门控气阀，使第二喷气嘴喷气将雄性蚕蛹吹入雄蚕蛹收集单元；如果判定结果为雌性，则该蚕蛹将从皮带的最后端进入雌蚕蛹收集单元；所述第一喷气嘴距离光纤探头的距离为25~20 cm，第二喷气嘴距离光纤探头的距离为25~40cm；

所述分选方法包括如下步骤：

（1）将雌雄混合的蚕蛹通过上料皮带输入到振动盘，由振动盘将蚕蛹输入到蚕蛹的检测皮带；

（2）蚕蛹随皮带前行，当光路开关中光被蚕蛹阻断时，PLC设定蚕蛹编号1~i并储存到寄存器，其中，i为寄存器的个数，i个寄存器循环使用，同时也将此时步进电机的步长储存到相应的寄存器，并将蚕蛹编号发送到电脑的串口，电脑读取到串口中的数据编码，分析到蚕蛹编号和采谱指令，并启动光谱仪采集光谱；

（3）采集的光谱数据根据计算模型判断出雌雄结果，电脑向PLC单元发出指令，指令包括蚕蛹编号及判定的结果编码，所述PLC单元读取步进电机中的步进数据，并计算根据寄存器步进录值，计算出蚕蛹的移动距离，根据判定的结果编码，在蚕蛹到达指定收集位置时，将蚕蛹吹入到对应的收集单元，其中，蚕蛹的移动距离通过如下方法计算得到：

1）步进电机的每步移动距离LB1的计算：当光路开关中光被蚕蛹阻断时，读取步进电机中累积步径数B1，当传输皮带位移L时，停止步进电机，读取步进电机中累积步进数B2，计算出步进电机的每步位移距离LB1，其中，L为25~35cm：

；

2）在检测时，蚕蛹随皮带前行，当进入检测点，光路开关中光被蚕蛹阻断时，PLC设定蚕蛹编号i并储存到寄存器，同时将此时步进电机的步长Bi储存到相应的寄存器，当蚕蛹继续在传送皮带中移动时，PLC每间隔2-4 ms读取步进电机中的累积步数B_real，根据B_real和PLC寄存器中蚕蛹在检测点时的步长Bi，计算出当蚕蛹阻断光开关时对应蚕蛹的实际移动距离Li(i=1,2,3,…,32)，公式为：

。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述的计算模型通过如下方法得到：

（1）选取家蚕常用品种原种的新鲜蚕茧，削茧取蚕蛹，每个品种分别取雌、雄蚕蛹不少于30个，雌雄性别分别采集光谱，每天一次，直到蚕蛹化蛾，其中，光谱仪采谱范围813-1075nm，光谱积分时间8-50ms，光谱扫描次数3-20次；

（2）将雌蛹设定为2，雄蛹设定为1；

（3）对光谱进行预处理，方法为标准正态变量变换、多元散射校正；

（4）采用偏最小二乘方法建模型，通过随机块的方式进行交叉验证，采用交叉验证均方根误差最小时的因子数，存模型；将雌雄蚕蛹交叉验证结果分别进行正态分布拟合，根据概率分布曲线，获得雄蚕蛹概率分布为90%的值M90、雌蚕蛹概率分布为10%的值F10，计算结果小于M90的判定为雄，大于F10的判定为雌，介于中间的为不能判定。