一种多株幼苗外观特征连续检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多株幼苗外观特征连续检测装置，包括封闭式育苗箱、三维机械臂机构、摄像检测机构、穴盘移动机构以及控制箱等。本装置通过三维机械臂机构、摄像检测机构、穴盘移动机构、育苗箱环境控制系统与控制箱内的控制系统连接，实现摄像检测机构连续采集多株幼苗图像信息；通过控制箱内的控制系统外接内部装有图像处理软件的计算机得到多株幼苗外观特征信息。本装置用于长势均匀一致幼苗外观检测与培育，实现多株幼苗外观特征的连续自动无损检测，属于精密农业机械技术领域，具有检测速率高，操作方便等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开一种多株幼苗外观特征连续检测装置，尤其涉及一种为自动嫁接机提供均一化幼苗的幼苗外观特征无损检测装置，属于精密农业机械

技术介绍
机械嫁接可提高嫁接效率，减轻人工劳动强度，有着广泛的应用前景。但是机械嫁接对于嫁接苗的外观特征有一定的要求，目前培育的幼苗存在子叶方向不一致、弯曲苗、矮化苗、高脚苗等问题，难以满足嫁接机自动供苗的要求。因此，大多数嫁接机仍然采用人工供苗的方式，效率非常低。生产外观特征均匀一致的幼苗是实现嫁接机自动供苗的关键前提条件。近年来，研究工厂化育苗机械快速发展，针对日光温室工厂化幼苗培育技术的研究已经很成熟，外观特征均匀一致的嫁接苗的培育的研究较少。密闭式植物工厂培育幼苗，幼苗长势相对比较均匀，但一致性较差。植物外观特征检测的研究多针对单株植株的单个外观特征参数，如叶面积检测，株高检测等，效率较低，缺乏灵活性和可操作性，不能实现多株幼苗外观特征的连续检测。因而，针对一种多株幼苗外观特征连续检测装置的研制是有必要的。
技术实现思路
针对现有技术中，幼苗长势不均一，幼苗外观特征检测缺乏灵活性，效率低等问题，本专利技术的目的在于提供一种多株幼苗外观特征连续检测装置，相对现有幼苗图像检测装置更为方便，实现了多株幼苗的连续检测，大大提高了检测效率，使得多株幼苗外观特征的连续检测有了可操作性，为实现农业育苗嫁接的机械化，自动化和智能化提供了条件。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种多株幼苗外观特征连续检测装置，其特征在于：包括工作箱、三维机械臂机构、摄像检测机构、穴盘移动机构以及控制箱，所述工作箱内从上到下安装有三维机械臂机构、摄像检测机构、穴盘移动机构；所述LED补光灯安装在箱体四周，所述工作箱下方设有控制箱；所述三维机械臂机构与摄像检测机构连接，所述穴盘移动机构与摄像检测机构配合移动穴盘；所述三维机械臂机构、摄像检测机构、穴盘移动机构与控制箱内的控制系统连接。上述三维机械臂机构包括机架、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第一导轨、第二导轨、第一滑块、第二滑块、第三滑块、控制系统控制它们互相移动配合形成可在X，Y，Z三个方向自动移动的三维机械臂机构；所述机架在全封闭育苗箱内侧；所述第一导轨与上方机架通过螺栓平行安装、左端与第一伺服电机连接、实现摄像检测机构在X轴方向移动，第二导轨与第一导轨通过滑块垂直安装、通过螺栓紧固、一端与第二伺服电机连接、实现摄像检测机构在Z轴方向移动，第三导轨与第二导轨通过滑块垂直安装、通过螺栓紧固、一端与第三伺服电机连接、实现摄像检测机构在Y轴方向移动；所述第三滑块与摄像检测机构通过 L形连接块连接。上述摄像检测机构包括H型连接架、光电传感器、白板、穴盘推杆套、摄像头固定支架和摄像头；所述H型连接架上方与第三滑块通过L形连接块连接、下方一端与白板固连、另一端连接摄像头固定支架；所述白板两侧安装有穴盘推杆套与穴盘推杆配合移动穴盘；所述摄像头固定支架上安装有摄像头、通过螺栓紧固；所述白板及摄像头上安装有光电传感器；所述光电传感器检测到幼苗茎秆的位置信息时，便通过控制系统控制工业相机采集幼苗图像信息，同时借助Matlab编写的程序对图像进行处理，得出幼苗外观特征的信息。上述穴盘移动机构包括直线导轨、穴盘托盘、穴盘推杆、限位套以及穴盘等机构；所述直线导轨对称安装在工作台两侧、其上安装有滑块；所述穴盘托盘左侧设有穴盘推杆两个、嵌入穴盘托盘左侧直槽中与穴盘托盘紧固连接、与摄像检测机构上的穴盘推杆套配合移动穴盘，穴盘托盘与轴心式直线导轨通过滑块连接、滑块与穴盘托盘、滑块与直线导轨通过螺栓紧固；为防止推动穴盘时相机碰到后排植株，穴盘推杆高度设置为200毫米，穴盘托盘与直线导轨通过滑块连接；穴盘托盘上方放置可拆卸穴盘；直线滑轨上装有限位套，对穴盘之间的最小距离进行限制。上述封闭式育苗箱箱体右上方有显示屏，内侧四周装有条状LED补光灯，其光照强度可调节。上述幼苗外观特征无损检测装置，所述控制箱内的控制系统为PLC；所述计算机通过串口和PLC进行通信。上述幼苗外观特征检测装置，其特征在于：所述摄像头利用工业相机进行图像采集。本专利技术的有益效果是：本装置采用PLC进行整体控制，利用三维机械臂带动工业相机进行多株幼苗图像采集，计算机图像处理技术得到幼苗的外观特征，同时通过与弯曲度模型比较判别弯曲度，控制补光系统。传感器对工作过程进行精确检测反馈，检测速度通过伺服电机调频实现，整个过程将三维机械臂移动、幼苗图像采集、穴盘移动等机构整合，实现了多株幼苗外观特征连续无损检测的机械化、自动化和智能化。该幼苗外观特征检测装置有利于长势均匀一致嫁接苗的生产及管理，为嫁接机自动供苗及育苗机械化提供了条件。附图说明图1为本专利技术提供的多株幼苗外观特征连续检测装置的整体结构示意图；图2为本专利技术提供的多株幼苗外观特征连续检测装置的三维机械臂机构与图像检测机构示意图；图3为本专利技术提供的多株幼苗外观特征连续检测装置的穴盘移动机构示意图；图4为本专利技术提供的多株幼苗外观特征连续检测装置穴盘移动工作状态示意图。附图标号说明：1—封闭育苗箱、2—三维机械臂机构、3—显示屏、4—LED补光灯、5—控制箱、6—摄像检测机构、7—穴盘移动机构、8—机架一、9—机架二、10—第一伺服电机、11—第一滑块、12—第一导轨、13—第二导轨、14—第二滑块、15—第二伺服电机、16—摄像头固定支架、17—摄像头、18—光电传感器、19—穴盘推杆套、20—白板、21—第三伺服电机、22—第三滑块、23—第三导轨、24—角钢、25—穴盘推杆、26—限位套、27—直线导轨、28—穴盘、29—滑块、30—穴盘托盘。具体实施方式参见图1，一种多株幼苗外观特征连续检测装置，由封闭式育苗箱1、三维机械臂机构2、摄像检测机构6、穴盘移动机构7、机架一8以及控制箱5等组成，其特征是：所述全封闭育苗箱1分为工作区、控制区两部分；工作区内按工作流程从上到下有三维机械臂机构2、摄像检测机构6、穴盘移动机构7；所述控制区内设有控制箱5；所述三维机械臂机构与摄像检测机构连接，带动摄像检测机构连续检测多株幼苗；所述穴盘移动机构与摄像检测机构配合移动穴盘，实现在有限的空间里检测更多的幼苗；参见图2，三维机械臂机构2中，第一导轨12与上方机架二9平行安装，与机架9通过螺栓连接，机架二9与机架一8通过角钢24连接，左端与第一伺服电机10通过螺栓连接，实现摄像检测机构在X轴方向移动，第一导轨上12有第一滑块11；第二导轨13与第一导轨12通过第一滑块11垂直安装、通过螺栓紧固，与第二伺服电机15通过螺栓连接，实现摄像检测机构在Z轴方向移动，第二导轨13上有第二滑块14；第三导轨23与第二导轨13通过第二滑块14垂直安装，通过螺栓紧固，与第三伺服电机21通过螺栓连接，实现摄像检测机构在Y轴方向移动，第三导轨上23安装有第三滑块22。第三滑块22与摄像检测机构6通过 L形连接块连接，L形连接块与第三滑块22与摄像检测机构分别通过螺栓紧固。所述摄像检测机构包括H形连接架16、光电传感器18、白板20、穴盘推杆套19、摄像头固定支架16和摄像头17；所述H形连接架16上方与第三滑块22通过L形连接块连接，下方一端与10厘米宽白板20固连，另一端连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多株幼苗外观特征连续检测装置，其特征在于：包括工作箱、三维机械臂机构、摄像检测机构、穴盘移动机构以及控制箱，所述工作箱内从上到下安装有三维机械臂机构、摄像检测机构、穴盘移动机构；所述LED补光灯安装在箱体四周，所述工作箱下方设有控制箱；所述三维机械臂机构与摄像检测机构连接，所述穴盘移动机构与摄像检测机构配合移动穴盘；所述三维机械臂机构、摄像检测机构、穴盘移动机构与控制箱内的控制系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种多株幼苗外观特征连续检测装置，其特征在于：包括工作箱、三维机械臂机构、摄像检测机构、穴盘移动机构以及控制箱，所述工作箱内从上到下安装有三维机械臂机构、摄像检测机构、穴盘移动机构；所述LED补光灯安装在箱体四周，所述工作箱下方设有控制箱；所述三维机械臂机构与摄像检测机构连接，所述穴盘移动机构与摄像检测机构配合移动穴盘；所述三维机械臂机构、摄像检测机构、穴盘移动机构与控制箱内的控制系统连接。2.根据权利要求1所述的多株幼苗外观特征连续检测装置，其特征在于：所述三维机械臂机构包括机架、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第一导轨、第二导轨、第一滑块、第二滑块、第三滑块、控制系统控制它们互相移动配合形成可在X，Y，Z三个方向自动移动的三维机械臂机构；所述机架在全封闭育苗箱内侧；所述第一导轨与上方机架通过螺栓平行安装、左端与第一伺服电机连接、实现摄像检测机构在X轴方向移动，第二导轨与第一导轨通过滑块垂直安装、一端与第二伺服电机连接、实现摄像检测机构在Z轴方向移动，第三导轨与第二导轨通过滑块垂直安装、一端与第三伺服电机连接、实现摄像检测机构在Y轴方向移动。3.根据权利要求1所述的多株幼苗外观...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔永杰，高建敏，屈婷，徐立青，刘亚东，隽杰，张莎莎，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61