一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀

本发明涉及农业育种工具，具体是指一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀。

背景技术：

1、小麦是世界上最重要的粮食作物之一，对全球粮食安全至关重要。世界上接近一半的人口使用小麦作为主食。小麦杂交育种是培育小麦新品种的重要手段。为实现人工杂交，首先需要对母本小麦进行去雄处理，去雄的一种主要方式为“剪颖”操作——即将小麦颖壳的大概上三分之一剪去，以暴露内部的雄蕊并将其去除，之后再套袋等待授粉。

2、现有剪颖工具主要为经过改装的专用剪刀，例如一种小麦人工杂交育种整穗专用剪刀（cn204090703u），其采用将普通剪刀片向外弯折出月牙状弯刀的方式，一剪刀可剪去一个小穗上两个小花的上部。然而，此类剪刀在实际使用中存在以下不足：

3、第一，剪颖长度完全依赖操作者的手感和经验，剪多了容易伤及雌蕊，剪少了则无法有效去雄，尤其是育种规模较大时，难以保证每穗剪颖长度的一致性和精准性，影响杂交成功率和种子纯度。

4、第二，传统剪刀采用机械剪切原理，在挤压切割颖壳的过程中，不可避免地会对颖壳和内部雌蕊造成一定程度的机械损伤和挤压变形，影响雌蕊的活力和后续授粉结实率。

5、第三，剪刀刃口需要定期维护以保持锋利，且长期使用后刃口磨损会进一步降低切割质量。

6、现有技术（如cn214902194u）虽然公开了超声波割刀，但该设备所针对的技术问题是减少人力耗费、提升切割效率，完全不涉及精确控制剪颖长度和避免损伤内部组织的技术需求。本发明为解决小麦杂交育种剪颖过程中机械剪切损伤和长度控制不可靠两个并存的技术难题。采用了并非显而易见的系统性技术方案——选择超声波切割方式以实现低损伤，同时设计可调节定位模具以解决精确定位问题。

7、因此，本发明所涉及的一种能够精准控制剪颖长度、切割损伤小且操作简便、适合田间现场作业的新型剪颖工具，对于提高小麦杂交育种效率和成功率具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提供一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀。

2、本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀，包括超声振动壳体、固接在超声振动壳体前端的套杆管以及固接在套杆管前端的可调节切割定位模具，所述套杆管内穿设有刀片连接杆，所述超声振动壳体内设有超声波换能器，所述刀片连接杆的一端与超声波换能器固接，刀片连接杆的另一端固接有刀片，所述可调节切割定位模具包括与刀片平行的定位模具板以及调节定位模具板与刀片间距的间距调节机构。

3、本方案通过超声波换能器驱动刀片高频振动，实现对颖壳的微米级切割，大大减少了机械挤压和损伤；同时，利用可调节切割定位模具，能够精确控制刀片与定位模具板的间距，从而精准控制剪颖长度，解决了传统剪刀依赖经验和手感、切割长度不一致的问题。

4、作为优化，所述间距调节机构包括固接在套杆管前端的固定支撑板、穿过固定支撑板且与定位模具板固接的限位螺钉以及位于固定支撑板和定位模具板之间的弹簧，所述固定支撑板远离定位模具板一侧的限位螺钉上装有蝶形螺母。本方案中弹簧推动定位模具板向下移动，通过旋转蝶形螺母，通过限位螺钉拉动定位模具板向上移动，从而实现1-2mm间距调节。

5、作为优化，所述定位模具板的前端面为内凹的弧形面，弧形尺寸为半径1.5mm，前端面与刀片最小距离为3 mm。本方案中的弧形面能够与麦穗的中心杆形状良好贴合，在切割过程中起到稳定导向和定位作用。

6、作为优化，所述定位模具板上固接有位于刀片两侧的红外激光发射器。本方案中红外激光发射器在颖壳表面投射出可视的切割引导线，操作者可以直观地看到即将切割的位置，从而调节定位模具板的位置，进一步提高切割高度的精准度，尤其适用于大规模育种时保证每穗剪颖长度的一致性。

7、作为优化，所述刀片的前端刀刃为直线形。 直线形刀刃适用于对小穗进行平直切割，结构简单，切割整齐，便于将中间三个小花直接去除。

8、作为优化，所述刀片为贴合小穗曲线的拱状弧形。弧形刀刃能够更好地匹配小穗的轮廓，且切割面更贴合颖壳形状，便于将五个小花均剪颖1/3。

9、作为优化，还包括固接在超声振动壳体后端的手持壳体，所述手持壳体内装有电源模块。本方案中内置电源模块使得切割刀无需外接电源线，便于在田间地头随身携带和移动操作。

10、作为优化，所述超声振动壳体后端开有内螺纹，所述手持壳体前端螺纹连接在内螺纹上。螺纹连接方式便于拆装和维护，当需要更换电池时，可以快速分离手持壳体和超声振动壳体。

11、作为优化，所述超声波换能器前后两端分别固接有变幅杆和法盖，所述刀片连接杆后端与变幅杆螺纹连接。本方案中的变幅杆用于传递机械振动，螺纹连接保证振动能量高效传递至刀片，同时便于刀片连接杆和刀片的更换。

12、作为优化，所述超声振动壳体外圈固接有散热铜块，所述散热铜块和超声振动壳体上均开有相连通的散热孔。超声波换能器在高频振动下会产生热量，散热铜块和散热孔的设计能够快速将热量导出和散发，避免设备过热影响性能和寿命。

13、本发明的有益效果为：本发明的一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀，所涉及的各部件均可以采用现有的成熟工艺和材料加工制造。手持壳体可采用注塑或金属cnc加工成型；超声波换能器和变幅杆可采用压电陶瓷和金属材料经常规工艺制备；限位块可采用不锈钢、铝合金或高强度工程塑料制成。整机结构紧凑、体积小巧，方便育种人员在田间地头随身携带和操作。

14、与现有技术相比，本发明通过超声波振动切割代替机械剪切，显著减少了对颖壳和雌蕊的损伤，保护了雌蕊活力；通过可调节切割定位模具和红外激光引导，实现了剪颖长度的精确控制和一致化操作，降低了对操作者经验的依赖；同时，内置电源和便携设计使其非常适合田间现场作业。本发明不仅适用于小麦杂交育种剪颖操作，还可进行简单改装后应用于其他禾本科作物（如水稻、大麦、燕麦等）的杂交育种剪颖操作，具有广泛的推广价值。

1.一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀，其特征在于：包括超声振动壳体（2）、固接在超声振动壳体（2）前端的套杆管（17）以及固接在套杆管（17）前端的可调节切割定位模具（3），所述套杆管（17）内穿设有刀片连接杆（5），所述超声振动壳体（2）内设有超声波换能器（16），所述刀片连接杆（5）的一端与超声波换能器（16）固接，刀片连接杆（5）的另一端固接有刀片（4），所述可调节切割定位模具（3）包括与刀片（4）平行的定位模具板（32）以及调节定位模具板（32）与刀片（4）间距的间距调节机构。

2.根据权利要求1所述的一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀，其特征在于：所述间距调节机构包括固接在套杆管（17）前端的固定支撑板（35）、穿过固定支撑板（35）且与定位模具板（32）固接的限位螺钉（31）以及位于固定支撑板（35）和定位模具板（32）之间的弹簧（36），所述固定支撑板（35）远离定位模具板（32）一侧的限位螺钉（31）上装有蝶形螺母（34）。

3.根据权利要求1所述的一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀，其特征在于：所述定位模具板（32）的前端面为内凹的弧形面，前端面与刀片最小距离为3 mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀，其特征在于：所述定位模具板（32）上固接有位于刀片（4）两侧的红外激光发射器（33）。

5.根据权利要求1所述的一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀，其特征在于：所述刀片（4）的前端刀刃为直线形。

6.根据权利要求1所述的一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀，其特征在于：所述刀片（4）的前端刀刃为贴合小穗曲线的拱状弧形。

7.根据权利要求1所述的一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀，其特征在于：还包括固接在超声振动壳体（2）后端的手持壳体（1），所述手持壳体（1）内装有电源模块（13）。

8.根据权利要求7所述的一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀，其特征在于：所述超声振动壳体（2）后端开有内螺纹，所述手持壳体（1）前端螺纹连接在内螺纹上。

9.根据权利要求1所述的一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀，其特征在于：所述超声波换能器（16）前后两端分别固接有变幅杆（18）和法盖（21），所述刀片连接杆（5）后端与变幅杆（18）螺纹连接。

10.根据权利要求1所述的一种用于小麦杂交育种剪颖的便携式超声波切割刀，其特征在于：所述超声振动壳体（2）外圈固接有散热铜块（19），所述散热铜块（19）和超声振动壳体（2）上均开有相连通的散热孔（20）。