农作物育种效率的提高是保障我国粮食安全的一个重要途径，育种样片自动制取装备研制成为了育种技术发展的一大障碍。本文针对育种用玉米种子切片自动制取装备研制过程中玉米籽粒单粒分离和自动定向问题进行了深入研究，设计了完整的解决方案，对关键部件进行了基于ANSYS的仿真分析以优化设计，搭建了实验平台并进行了验证实验。　　玉米籽粒分离和定向的准确度直接影响到切片切削位置和切片大小，是制约分析样品制取效率的关键环节，而玉米籽粒质量轻，体积小，形态、尺寸上一致性较差，常规分离和定向方法难以满足需求，本文采用机械装置与机器视觉相结合的方法，通过玉米籽粒单粒分离装置和玉米籽粒自动定向装置实现玉米籽粒分离与定向过程。　　玉米籽粒自动分离包括初步分离和精确分离两个过程，分离装置设计的核心内容是通过直线送料器和单粒分离器实现玉米籽粒精确、可控的单粒分离，单粒分离器安装在直线送料器料道末端，使用ANSYS仿真软件对料道结构和安装位置进行优化设计，实现玉米籽粒在料道入口附近分布集中而出口附近玉米籽粒分散的分离效果，以便单粒分离器有效分离，料道仿真优化结果与实验结果一致。　　使用一种计算机视觉与姿态调整装置相结合的定向方法，在图像采集器进行图像采集前进行一次机械对中，将玉米籽粒姿态限制在4种已知姿态以内，以弥补姿态识别中使用的神经网络分类有限性的缺陷。姿态调整完成后进行第二次机械对中，对玉米籽粒姿态进行修正，进一步减小了定向误差。视觉识别过程中使用MATLAB神经网络模式识别工具箱，通过训练神经网络将玉米籽粒不规则的形态特征与实际形态建立起一种模糊对应关系，识别过程中机械对中装置的参与起到了增强识别准确率，减小误差的作用，实现了机械装置与机器视觉的灵活交互。对497组样本进行训练，得到形态识别准确率97.8％，姿态识别准确率99.8％，识别速度1.3s/幅，能满足设备的设计要求，验证了姿态识别方法的准确性和姿态调整装置设计的合理性。