一种植物盆景光照塑形引导系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种植物盆景光照塑形引导系统及方法，该系统包括花盆位姿调整机构；环形光强检测阵列；图像采集装置，设于花盆位姿调整机构的上方，用于采集盆景的俯视图；盆景姿态评估软件模块，运行于控制微机上，用于通过对图像采集装置采集的俯视图进行分析，得到盆景当前状态与用户设定状态间的差异；视觉校正决策软件模块，运行于控制微机上，用于利用环形光强检测阵列得到的光照强度信息，结合盆景姿态评估软件模块得到差异信息，计算得到花盆位姿调整机构的水平旋转角度、仰起角度及停留时间。与现有技术相比，本发明专利技术通过花盆姿态调整使盆景的各部分受光不均，从而生成富有观赏效果的虬枝，特别在光线不足的室内也有助于盆中植物的生长。

【技术实现步骤摘要】
一种植物盆景光照塑形引导系统及方法
本专利技术涉及自适应控制领域，尤其是涉及一种植物盆景光照塑形引导系统及方法。
技术介绍
植物盆景是以植物和山石为基本材料在盆内表现自然景观的中国传统艺术品。制作盆景时，常通过施加定向光照或是牵拉等方式使植株产生偏向一侧或多侧的突出枝叶，以形成别具特色的景观艺术。而牵拉方式由于植株受力情况随生长不断发生变化难以准确估量，存在不确定因素，难以实施利用，因此，有必要提供一种植物盆景光照塑形引导系统，采用不断调整定向光照的方式诱导植株发生单侧或多侧倾斜，以致最终生成盆景景观。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种植物盆景光照塑形引导系统及方法，通过花盆姿态调整使盆景的各部分受光不均，从而生成富有观赏效果的虬枝，特别在光线不足的室内也有助于盆中植物的生长。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种植物盆景光照塑形引导系统包括：花盆位姿调整机构，用于固定盆景的位置，并带动盆景绕中心作360度旋转以及相对水平面作90度的仰起操作；环形光强检测阵列，呈环状，套设在花盆位姿调整机构上，用于采集以盆景为中心的水平面上360度空间内每个方向角的光照强度；图像采集装置，设于花盆位姿调整机构的上方，用于采集盆景的俯视图；盆景姿态评估软件模块，运行于控制微机上，用于通过对图像采集装置采集的俯视图进行分析，得到盆景当前状态与用户设定状态间的差异；视觉校正决策软件模块，运行于控制微机上，用于利用环形光强检测阵列得到的光照强度信息，结合盆景姿态评估软件模块得到差异信息，计算得到花盆位姿调整机构的水平旋转角度、仰起角度及停留时间。所述花盆位姿调整机构包括花盆夹具、上托盘、托盘连杆、第一伸缩连杆组件、第二伸缩连杆组件、下托盘、旋转电机和电机控制器，所述花盆夹具设于上托盘上，所述托盘连杆竖直设置，托盘连杆的顶端通过万向节连接上托盘的圆心，托盘连杆的底端连接下托盘的圆心，所述第一伸缩连杆组件和第二伸缩连杆组件分别设于下托盘上，并均连接上托盘，所述旋转电机设于下托盘上，所述电机控制器分别连接第一伸缩连杆组件、第二伸缩连杆组件、旋转电机和控制微机，电机控制器根据控制微机中的视觉校正决策软件模块的命令通过旋转电机调整下托盘的水平旋转角度，以及通过第一伸缩连杆组件、第二伸缩连杆组件调整上托盘的仰起角度。所述第一伸缩连杆组件和第二伸缩连杆组件均包括上连杆、下连杆、转盘和舵机，所述上连杆的一端与上托盘连接，上连杆的另一端与下连杆的一端转动连接，所述下连杆的另一端与转盘连接，所述转盘竖直设置，所述舵机的转动端连接转盘的圆心，舵机设于下托盘上。所述第一伸缩连杆组件顶端与上托盘圆心的连线跟第二伸缩连杆组件顶端与上托盘圆心的连线互成90度夹角。所述环形光强检测阵列包括光照分布数据处理器、模数转换器和多个沿圆周均布设置的光敏电阻线阵，每个光敏电阻线阵均包括多个沿径向依次排列的光敏电阻单元，多个光敏电阻线阵沿圆周均布设置，每个光敏电阻单元均通过模数转换器连接光照分布数据处理器，所述光照分布数据处理器连接控制微机，并将采集到的光照强度信息传输给控制微机中的视觉校正决策软件模块。一种植物盆景光照塑形引导方法，基于上述植物盆景光照塑形引导系统实现，该方法包括以下步骤：S1：初始设置需要塑形而成的目标植株俯视形状；S2：采集初始盆景的俯视图，根据初始盆景的俯视图得到当前植株俯视形状，并分析得到当前植株俯视形状与目标植株俯视形状的差异；S3：通过环形光强检测阵列获取盆景所处环境中的光照强度分布情况；S4：根据当前植株俯视形状与目标植株俯视形状的差异和光照强度分布情况，生成动作列表，并根据动作列表调整花盆位姿调整机构的水平旋转角度、仰起角度及停留时间；S5：实时采集当前盆景的俯视图，根据当前盆景的俯视图得到当前植株俯视形状，并分析得到当前植株俯视形状与目标植株俯视形状的差异，判断该差异是否小于预设的阈值，若是，则塑形结束，若否，则跳转至步骤S3。所述步骤S4中根据动作列表调整花盆位姿调整机构的水平旋转角度、仰起角度及停留时间，使得将当前植株俯视形状与目标植株俯视形状的差异对应区域移动到光照强度分布情况中最强光照区域内。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术采用不断调整定向光照的方式诱导植株发生单侧或多侧倾斜，设置花盆位姿调整机构、环形光强检测阵列、图像采集装置、盆景姿态评估软件模块和视觉校正决策软件模块，通过花盆姿态调整使盆景的各部分受光不均，从而生成富有观赏效果的虬枝，特别在光线不足的室内也有助于盆中植物的生长。2、花盆位姿调整机构不仅可以带动盆景绕中心作360度旋转，还可以带动盆景相对水平面作90度的仰起操作，通过改变盆景平面与水平面的倾角来调整入射光与植物叶面的夹角，当夹角为90度时受光效果最好，为植物塑形的实现提供保障。3、环形光强检测阵列可探测360度空间内每个方向角来光的强度，以反应盆景所处环境中的光照强度分布情况，为后续动作列表的决策提供数据支持。4、在植株塑形过程中，通过盆景姿态评估软件模块与视觉校正决策软件模块的闭环反馈，即通过盆景植株俯视图与用户设定形状之间的对比来对控制过程进行实时闭环反馈，以监督协助系统达到效果最佳的塑形目的。附图说明图1是本专利技术植物盆景光照塑形引导系统的结构示意图；图2是本专利技术下托盘上的舵机安装位置示意图；图3是本专利技术第一伸缩连杆组件、第二伸缩连杆组件的结构示意图；图4是本专利技术在单侧光照情况下的系统动作示意图；图5是本专利技术环形光强检测阵列的结构示意图；图6是本专利技术环形光强检测阵列获取的均匀光照强度示意图；图7是本专利技术环形光强检测阵列获取的单侧光照强度示意图；图8是本专利技术植物盆景光照塑形引导方法中盆景姿态评估示意图；图9是本专利技术植物盆景光照塑形引导方法的塑形引导流程示意图；图10为本专利技术植物盆景光照塑形引导系统的内部数据流向示意图。图中，1、盆景，2、环形光强检测阵列，3、图像采集装置，4、花盆夹具，5、上托盘，6、托盘连杆，7、第一伸缩连杆组件，8、第二伸缩连杆组件，9、下托盘，10、旋转电机，11、电机控制器，12、万向节，13、上连杆，14、下连杆，15、转盘，16、舵机，17、光敏电阻单元，18、控制微机。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1和图10所示，一种植物盆景光照塑形引导系统由花盆位姿调整机构、环形光强检测阵列2、图像采集装置3、盆景姿态评估软件模块和视觉校正决策软件模块五个部分构成，其中，盆景姿态评估软件模块和视觉校正决策软件模块由控制微机18实现，是运行于控制微机（18）上的软件。花盆位姿调整机构，用于固定盆景1的位置，并带动盆景1绕中心作360度旋转以及相对水平面作90度的仰起操作；花盆位姿调整机构包括花盆夹具4、上托盘5、托盘连杆6、第一伸缩连杆组件7、第二伸缩连杆组件8、下托盘9、旋转电机10和电机控制器11，花盆夹具4设于上托盘5上，托盘连杆6竖直设置，托盘连杆6的顶端通过万向节12连接上托盘5的圆心，托盘连杆6的底端连接下托盘9的圆心，第一伸缩连杆组件7和第二伸缩连杆组件8分别设于下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物盆景光照塑形引导系统，其特征在于，包括：花盆位姿调整机构，用于固定盆景（1）的位置，并带动盆景（1）绕中心作360度旋转以及相对水平面作90度的仰起操作；环形光强检测阵列（2），呈环状，套设在花盆位姿调整机构上，用于采集以盆景（1）为中心的水平面上360度空间内每个方向角的光照强度；图像采集装置（3），设于花盆位姿调整机构的上方，用于采集盆景（1）的俯视图；盆景姿态评估软件模块，运行于控制微机（18）上，用于通过对图像采集装置（3）采集的俯视图进行分析，得到盆景当前状态与用户设定状态间的差异；视觉校正决策软件模块，运行于控制微机（18）上，用于利用环形光强检测阵列（2）得到的光照强度信息，结合盆景姿态评估软件模块得到差异信息，计算得到花盆位姿调整机构的水平旋转角度、仰起角度及停留时间。

【技术特征摘要】
1.一种植物盆景光照塑形引导系统，其特征在于，包括：花盆位姿调整机构，用于固定盆景（1）的位置，并带动盆景（1）绕中心作360度旋转以及相对水平面作90度的仰起操作；环形光强检测阵列（2），呈环状，套设在花盆位姿调整机构上，用于采集以盆景（1）为中心的水平面上360度空间内每个方向角的光照强度；图像采集装置（3），设于花盆位姿调整机构的上方，用于采集盆景（1）的俯视图；盆景姿态评估软件模块，运行于控制微机（18）上，用于通过对图像采集装置（3）采集的俯视图进行分析，得到盆景当前状态与用户设定状态间的差异；视觉校正决策软件模块，运行于控制微机（18）上，用于利用环形光强检测阵列（2）得到的光照强度信息，结合盆景姿态评估软件模块得到差异信息，计算得到花盆位姿调整机构的水平旋转角度、仰起角度及停留时间。2.根据权利要求1所述的一种植物盆景光照塑形引导系统，其特征在于，所述花盆位姿调整机构包括花盆夹具（4）、上托盘（5）、托盘连杆（6）、第一伸缩连杆组件（7）、第二伸缩连杆组件（8）、下托盘（9）、旋转电机（10）和电机控制器（11），所述花盆夹具（4）设于上托盘（5）上，所述托盘连杆（6）竖直设置，托盘连杆（6）的顶端通过万向节（12）连接上托盘（5）的圆心，托盘连杆（6）的底端连接下托盘（9）的圆心，所述第一伸缩连杆组件（7）和第二伸缩连杆组件（8）分别设于下托盘（9）上，并均连接上托盘（5），所述旋转电机（10）设于下托盘（9）上，所述电机控制器（11）分别连接第一伸缩连杆组件（7）、第二伸缩连杆组件（8）、旋转电机（10）和控制微机（18），电机控制器（11）根据控制微机（18）中的视觉校正决策软件模块的命令通过旋转电机（10）调整下托盘（9）的水平旋转角度，以及通过第一伸缩连杆组件（7）、第二伸缩连杆组件（8）调整上托盘（5）的仰起角度。3.根据权利要求2所述的一种植物盆景光照塑形引导系统，其特征在于，所述第一伸缩连杆组件（7）和第二伸缩连杆组件（8）均包括上连杆（13）、下连杆（14）、转盘（15）和舵机（16），所述上连杆（13）的一端与上托盘（5）连接，上连杆（...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹腾跃，葛龙，王梦依，林寿英，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建,35