【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及貝類表型測(cè)定及選擇育種領(lǐng)域，具體為一種高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、我國是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，海水養(yǎng)殖產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的三分之二，其中貝類養(yǎng)殖產(chǎn)量又約占我國海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的70%，是海水養(yǎng)殖的重要組成部分。選育生長速度快、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的貝類良種對(duì)于促進(jìn)貝類養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。大規(guī)模、高精度的表型測(cè)定及基因型分析是準(zhǔn)確確定候選親本的關(guān)鍵，也是選擇育種成功與否的前提。隨著下一代測(cè)序技術(shù)及基因分型技術(shù)的快速發(fā)展和成本的大幅降低，基因分型已變得更加經(jīng)濟(jì)和準(zhǔn)確，在水產(chǎn)育種領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，目前表型測(cè)定方法因勞動(dòng)強(qiáng)度大且準(zhǔn)確性不足，已成為制約精準(zhǔn)育種進(jìn)展的瓶頸。
2、部分表型測(cè)定技術(shù)已在植物和畜牧業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但在海水養(yǎng)殖方面仍處于起步階段，且這些技術(shù)往往針對(duì)不同物種和性狀的測(cè)定展現(xiàn)出較強(qiáng)的特異性，通用性較差。當(dāng)前，水產(chǎn)動(dòng)物的生長性狀等表型測(cè)定主要依賴于手工測(cè)量工具，例如游標(biāo)卡尺和電子秤。然而，該方法需投入較高的人力成本和時(shí)間成本，且易受主觀因素影響，導(dǎo)致測(cè)量準(zhǔn)確性較差。此外，根據(jù)表型測(cè)定數(shù)據(jù)對(duì)候選親本進(jìn)行分選和標(biāo)記也是選擇育種的重要環(huán)節(jié)，但這一過程同樣以手工操作為主，易受人為錯(cuò)誤干擾，從而降低選擇精度。
3、因此，亟需研發(fā)一種高通量精準(zhǔn)的表型測(cè)定系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)生長性狀的快速精確測(cè)定、候選親本的高效分選和個(gè)體信息采集，提升貝類選擇育種的精度和效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的兩個(gè)主要問題，即精度低、通量低，本專利技術(shù)的
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)所采用的具體技術(shù)方案如下：
3、一種高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，包括依次設(shè)置的體尺測(cè)定單元、動(dòng)態(tài)稱重單元、樣本信息采集單元、自動(dòng)分選單元，以及智能控制單元；所述體尺測(cè)定單元用于貝類體尺和體重的測(cè)定，所述動(dòng)態(tài)稱重單元用于貝類體重的測(cè)定，所述自動(dòng)分選單元依據(jù)所獲取的性狀測(cè)定值對(duì)貝類進(jìn)行分選收集，所述樣本信息采集單元用于捕獲并記錄候選親本的樣本信息，所述智能控制單元用于控制體尺測(cè)定單元、動(dòng)態(tài)稱重單元、自動(dòng)分選單元、樣本信息采集單元，實(shí)時(shí)收集表型數(shù)據(jù)、分選結(jié)果和樣本信息，并自動(dòng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、存儲(chǔ)與管理。
4、進(jìn)一步的，所述體尺測(cè)定單元、動(dòng)態(tài)稱重單元、自動(dòng)分選單元、樣本信息采集單元、智能控制單元均固定于底座支架上。
5、進(jìn)一步的，所述體尺測(cè)定單元包括第一傳送機(jī)、和位于該傳送機(jī)上方的三維激光掃描器，所述第一傳送機(jī)一側(cè)設(shè)有對(duì)射光電a和編碼器a，均與三維激光掃描器連接，所述三維激光掃描器通過tcp協(xié)議與智能控制單元連接。
6、更進(jìn)一步的，所述三維激光掃描器位于第一傳送機(jī)的中線上方，豎直朝下對(duì)準(zhǔn)第一傳送機(jī)的傳送帶。
7、進(jìn)一步的，所述動(dòng)態(tài)稱重單元包括第二傳送機(jī)、位于該傳送機(jī)下方的壓力傳感器，所述第二傳送機(jī)的一側(cè)設(shè)有與壓力傳感器連接的對(duì)射光電b，所述壓力傳感器通過tcp協(xié)議與智能控制單元連接。
8、更進(jìn)一步的，所述壓力傳感器四周設(shè)置有防護(hù)板，安裝于底座支架上。
9、進(jìn)一步的，所述自動(dòng)分選單元包括推桿a、推桿b和推桿c，分別與氣泵a、氣泵b和氣泵c連接；氣泵a、氣泵b、氣泵c均安裝在底座支架上，并通過tcp協(xié)議與智能控制單元連接，智能控制單元能夠控制推桿a、推桿b和推桿c完成相應(yīng)的伸縮運(yùn)動(dòng)，推桿將分級(jí)的貝類推至出料滑梯中。
10、進(jìn)一步的，所述樣本信息采集單元包括第三傳送機(jī)、位于該傳送機(jī)上方的條碼掃描器，所述第三傳送機(jī)的一側(cè)設(shè)有對(duì)射光電c和編碼器c，均與條碼掃描器連接，所述條碼掃描器通過tcp協(xié)議與智能控制單元連接。
11、更進(jìn)一步的，所述條碼掃描器位于第三傳送機(jī)的中線上方，朝下左傾15°對(duì)準(zhǔn)第三傳送機(jī)。
12、進(jìn)一步的，所述貝類表面貼設(shè)二維碼，所述二維碼記錄有貝類編號(hào)等個(gè)體信息，被印刷在pvc標(biāo)簽上，并固定于貝殼表面，在海上環(huán)境中能穩(wěn)定保持超過一年；所述樣本信息采集單元掃描的二維碼的最小邊長可低至8毫米，樣本信息采集單元除讀取個(gè)體信息外，還能將體尺測(cè)定單元和動(dòng)態(tài)稱重單元所獲取的貝類體尺及體重?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)錄入到對(duì)應(yīng)的二維碼中，并與個(gè)體信息關(guān)聯(lián)綁定，并且系統(tǒng)支持定期重復(fù)測(cè)量，自動(dòng)讀取歷史數(shù)據(jù)并記錄新的測(cè)定數(shù)據(jù)，從而首次實(shí)現(xiàn)了貝類單個(gè)樣本生長性狀的持續(xù)追蹤、測(cè)量與記錄。
13、進(jìn)一步的，所述第一傳送機(jī)、第二傳送機(jī)和第三傳送機(jī)包括電機(jī)、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、承重板及傳送帶。
14、進(jìn)一步地，為保證貝類表型測(cè)定的高精度，所述第一傳送機(jī)、第二傳送機(jī)和第三傳送機(jī)下方安裝有減震裝置，由橡膠墊片、彈簧及緩沖器組成，過濾傳送機(jī)運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)，并設(shè)計(jì)無縫焊接傳送帶增加傳送平順性，減少貝類個(gè)體晃動(dòng)對(duì)測(cè)定的影響，提高表型數(shù)據(jù)采集的精確度。
15、一種高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)的生長性狀測(cè)定、親本分選及樣本信息采集方法，包括如下步驟：
16、步驟1：貝類個(gè)體置于第一傳送機(jī)的左端，通過傳送帶傳送至體尺測(cè)定單元，對(duì)射光電a和編碼器a檢測(cè)貝類個(gè)體的位置和速度信息發(fā)送給三維激光掃描器，三維激光掃描器啟動(dòng)對(duì)貝類個(gè)體的掃描，并將獲取的彩色點(diǎn)云圖和深度亮度圖等圖像數(shù)據(jù)傳遞給智能控制單元，計(jì)算得到貝類的殼高、殼長、殼寬、殼面積及殼周長等性狀值。
17、步驟2：尺寸測(cè)量完成后，貝類個(gè)體被傳送到動(dòng)態(tài)稱重單元，當(dāng)經(jīng)過第二傳送機(jī)時(shí)，動(dòng)態(tài)稱重單元將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為高電平信號(hào)傳遞到智能控制單元，計(jì)算出貝類的重量信息；
18、步驟3：貝類個(gè)體經(jīng)第三傳送機(jī)傳送至樣本信息采集單元，條碼掃描器掃描并識(shí)別粘附于貝殼表面的條形碼，轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以接受的編碼信息，讀取樣本信息，同時(shí)將步驟2-3獲取的貝類體尺及體重信息自動(dòng)錄入到對(duì)應(yīng)的二維碼中。
19、步驟4：貝類個(gè)體進(jìn)入自動(dòng)分選單元，自動(dòng)分選單元根據(jù)貝類尺寸或重量信息，對(duì)比預(yù)設(shè)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，控制氣泵a、氣泵b和氣泵c帶動(dòng)推桿a、推桿b和推桿c伸縮，將目標(biāo)個(gè)體推到相應(yīng)等級(jí)的出料滑梯中，完成候選親本的分選。
20、步驟5：智能控制單元實(shí)時(shí)收集各單元的數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、整合、記錄、計(jì)算和存儲(chǔ)。
21、本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
22、本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)貝類生長性狀的高精度測(cè)量，同時(shí)可依據(jù)性狀值對(duì)貝類候選親本進(jìn)行自動(dòng)準(zhǔn)確分選，并且能夠自動(dòng)采集貝類的個(gè)體信息，每小時(shí)可處理數(shù)千個(gè)個(gè)體。本專利技術(shù)解決了當(dāng)前貝類表型測(cè)定依賴手工、勞動(dòng)強(qiáng)度大且準(zhǔn)確性差的問題，打破了制約精準(zhǔn)育種進(jìn)展的瓶頸，顯著提升了貝類選擇育種的精度與效率。
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1.一種高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括依次設(shè)置的體尺測(cè)定單元（1）、動(dòng)態(tài)稱重單元（2）、樣本信息采集單元（4）、自動(dòng)分選單元（3），以及智能控制單元（5）；所述體尺測(cè)定單元（1）用于貝類體尺和體重的測(cè)定，所述動(dòng)態(tài)稱重單元（2）用于貝類體重的測(cè)定，所述自動(dòng)分選單元（3）依據(jù)所獲取的性狀測(cè)定值對(duì)貝類進(jìn)行分選收集，所述樣本信息采集單元（4）用于捕獲并記錄候選親本的樣本信息，所述智能控制單元（5）用于控制體尺測(cè)定單元（1）、動(dòng)態(tài)稱重單元（2）、自動(dòng)分選單元（3）、樣本信息采集單元（4）。
2.如權(quán)利要求1所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述體尺測(cè)定單元（1）、動(dòng)態(tài)稱重單元（2）、自動(dòng)分選單元（3）、樣本信息采集單元（4）、智能控制單元（5）均固定于底座支架（6）上。
3.如權(quán)利要求1所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述體尺測(cè)定單元（1）包括第一傳送機(jī)（12）、和位于該傳送機(jī)上方的三維激光掃描器（13），所述第一傳送機(jī)（12）一側(cè)設(shè)有對(duì)射光電A（14）和編碼器A（15），兩者均與三維激光掃描器（13）連接，所述三維激光
4.如權(quán)利要求3所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述三維激光掃描器（13）位于第一傳送機(jī)（12）的中線上方，豎直朝下對(duì)準(zhǔn)第一傳送機(jī)的傳送帶。
5.如權(quán)利要求1所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)稱重單元（2）包括第二傳送機(jī)（23）、位于該傳送機(jī)下方的壓力傳感器（24），所述第二傳送機(jī)（23）的一側(cè)設(shè)有與壓力傳感器（24）連接的對(duì)射光電B（26），所述壓力傳感器（24）通過TCP協(xié)議與智能控制單元（5）連接。
6.如權(quán)利要求1所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)分選單元（3）包括推桿A（31）、推桿B（32）和推桿C（33），分別與氣泵A（34）、氣泵B（35）和氣泵C（36）連接；氣泵A（34）、氣泵B（35）、氣泵C（36）均安裝在底座支架（6）上，并通過TCP協(xié)議與智能控制單元（5）連接，智能控制單元（5）能夠控制推桿A（31）、推桿B（32）和推桿C（33）完成相應(yīng)的伸縮運(yùn)動(dòng)，推桿將分級(jí)的貝類推至出料滑梯（37）中。
7.如權(quán)利要求1所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述樣本信息采集單元（4）包括第三傳送機(jī)（42）、位于該傳送機(jī)上方的條碼掃描器（43），所述第三傳送機(jī)（42）的一側(cè)設(shè)有對(duì)射光電C（44）和編碼器C（45），均與條碼掃描器（43）連接，所述條碼掃描器（43）通過TCP協(xié)議與智能控制單元（5）連接。
8.如權(quán)利要求7所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述條碼掃描器（43）位于第三傳送機(jī)（42）的中線上方，朝下左傾15°對(duì)準(zhǔn)第三傳送機(jī)（42）。
9.如權(quán)利要求1所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述貝類表面貼設(shè)二維碼，所述二維碼記錄有貝類個(gè)體信息，所述樣本信息采集單元（4）除讀取貝類個(gè)體信息外，還能將體尺測(cè)定單元（1）和動(dòng)態(tài)稱重單元（2）所獲取的貝類體尺及體重?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)錄入到對(duì)應(yīng)的二維碼中，并與個(gè)體信息關(guān)聯(lián)綁定，自動(dòng)讀取歷史數(shù)據(jù)并記錄新的測(cè)定數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)貝類單個(gè)樣本生長性狀的持續(xù)追蹤、測(cè)量與記錄。
10.如權(quán)利要求1所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述第一傳送機(jī)、第二傳送機(jī)和第三傳送機(jī)下方安裝有減震裝置，由橡膠墊片（71）、彈簧（72）及緩沖器（73）組成。
11.一種基于權(quán)利要求1-10任一所述高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)的貝類生長性狀測(cè)定、親本分選及樣本信息采集方法，其特征在于，包括如下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括依次設(shè)置的體尺測(cè)定單元（1）、動(dòng)態(tài)稱重單元（2）、樣本信息采集單元（4）、自動(dòng)分選單元（3），以及智能控制單元（5）；所述體尺測(cè)定單元（1）用于貝類體尺和體重的測(cè)定，所述動(dòng)態(tài)稱重單元（2）用于貝類體重的測(cè)定，所述自動(dòng)分選單元（3）依據(jù)所獲取的性狀測(cè)定值對(duì)貝類進(jìn)行分選收集，所述樣本信息采集單元（4）用于捕獲并記錄候選親本的樣本信息，所述智能控制單元（5）用于控制體尺測(cè)定單元（1）、動(dòng)態(tài)稱重單元（2）、自動(dòng)分選單元（3）、樣本信息采集單元（4）。
2.如權(quán)利要求1所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述體尺測(cè)定單元（1）、動(dòng)態(tài)稱重單元（2）、自動(dòng)分選單元（3）、樣本信息采集單元（4）、智能控制單元（5）均固定于底座支架（6）上。
3.如權(quán)利要求1所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述體尺測(cè)定單元（1）包括第一傳送機(jī)（12）、和位于該傳送機(jī)上方的三維激光掃描器（13），所述第一傳送機(jī)（12）一側(cè)設(shè)有對(duì)射光電a（14）和編碼器a（15），兩者均與三維激光掃描器（13）連接，所述三維激光掃描器（13）通過tcp協(xié)議與智能控制單元（5）連接。
4.如權(quán)利要求3所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述三維激光掃描器（13）位于第一傳送機(jī)（12）的中線上方，豎直朝下對(duì)準(zhǔn)第一傳送機(jī)的傳送帶。
5.如權(quán)利要求1所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)稱重單元（2）包括第二傳送機(jī)（23）、位于該傳送機(jī)下方的壓力傳感器（24），所述第二傳送機(jī)（23）的一側(cè)設(shè)有與壓力傳感器（24）連接的對(duì)射光電b（26），所述壓力傳感器（24）通過tcp協(xié)議與智能控制單元（5）連接。
6.如權(quán)利要求1所述的高通量精準(zhǔn)貝類表型測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡曉麗，孔祥福，王玉玨，黃山桓，梁浩穎，胡晨，包振民，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國海洋大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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