本发明专利技术涉及一种基于机器视觉的大蒜自动调向控制播种机。所述播种机的行走轮将扭矩通过变速箱传递至取种机构和转盘式调向栽植机构。取种链顺时针转动，取种爪从种箱内舀取蒜种向上运动，运动至顶部时向下翻转，蒜种沿导种槽滑入接种凹槽内，接种凹槽限制蒜种以鳞芽与播种机前进方向平行姿态，图像采集装置采集蒜种图像，对图像处理得到蒜种鳞芽朝向并发送指令控制翻转调向电机带动接种凹槽顺时针或逆时针转动，接种凹槽向下翻转使蒜种保持鳞芽朝上姿态落入鸭嘴开合机构，鸭嘴开合机构在接近最低位置时接触鸭嘴开合控制轨道，鸭嘴开合板转动鸭嘴打开，将蒜种植入土壤，完成播种；最后镇压轮对播种后的土壤进行压实，保证蒜种与土壤的良好接触。
An Automatic Direction Control Planter for Garlic Based on Machine Vision
【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的大蒜自动调向控制播种机
本专利技术涉及一种基于机器视觉的大蒜自动调向控制播种机，具体的说是一种能识别和调整大蒜鳞芽朝向的播种机，属于农业机械
技术介绍
我国是大蒜种植和出口大国，如何高效地进行大蒜机械化播种一直是我国大蒜产业面临的难题。大蒜的种植农艺要求鳞芽朝上种植，传统大蒜种植多采用人工种植的方式，该方式可以较好地实现大蒜鳞芽朝上种植，但此种种植方式费时、费力，作业效率低下，严重制约着大蒜产业的发展；近年来随着农村劳动力的急剧减少和人工劳动成本的提升，第一类大蒜播种机应运而生，该类型播种机提高了大蒜播种效率，但不能对大蒜鳞芽朝向进行控制，严重影响大蒜的产量；第二类大蒜播种机增加了大蒜的定向种植功能，该类播种机借助大蒜的外形尺寸、摩擦特性、重心位置以及浮力等物理特性、通过机械结构对大蒜鳞芽朝向进行调整，由于大蒜外形及尺寸相差较大，该类播种机对大蒜鳞芽朝向的调整结果并不理想，而且复杂的机械结构增加了大蒜播种机的制造成本。针对以上问题，专利技术人开发了一种能够自动识别和调整大蒜鳞芽朝向的播种机，能够解决现有大蒜播种机鳞芽朝向调整效果差的问题，并提升大蒜播种机械的智能化水平。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于机器视觉的大蒜自动调向控制播种机，能够实现集蒜种单粒舀取，定点输送，鳞芽方向识别及实时调整，定向种植及镇压的大蒜自动调向播种机。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于机器视觉的大蒜自动调向控制播种机，包括机架1、三点悬挂2、种箱3、取种机构4、转盘式调向栽植机构5、图像采集装置6、控制器19、镇压轮7、行走轮8、变速箱11和控制器19；所述三点悬挂2安装在机架1的前端上部，变速箱11安装在机架1的前端中部，种箱3安装在机架1上，位于三点悬挂2和变速箱11之后；取种机构4固定在机架上、种箱3的后侧板处，并与种箱3的后侧板平行安装；所述转盘式调向栽植机构5安装于机架1上、取种机构4的后侧；所述行走轮8经行走轮支架16安装在机架1的前端下部；镇压轮7经镇压轮支架15安装在机架1的后端下部；所述取种机构4包括取种爪401、取种链402、取种被动链轮403、导种槽404、取种主动链轮405和取种链轮轴406；所述取种主动链轮405通过取种链轮轴406的一端固定在机架上，取种链轮轴406的另一端安装有中间双排链轮9；所述行走轮8与主动链轮10同轴安装；所述变速箱11中安装有同轴的动力输入链轮12和动力输出链轮13，动力输入链轮12与行走轮8上的主动链轮10通过链传动连接，动力输出链轮13与中间双排链轮9通过链传动连接；所述取种主动链轮405与取种被动链轮403通过取种链402连接；所述取种爪401均匀的排列在取种链402上；导种槽404位于取种机构4的上部；所述种箱3的下部及后侧板设有导槽，取种爪401通过种箱3下部的导槽从种箱3底部进入种箱3内部舀取蒜种，并沿种箱3的后侧板导槽向上运动，取种爪401运动至取种被动链轮403顶部时向下翻转，蒜种脱离取种爪401后经导种槽404输送至转盘式调向栽植机构5；所述转盘式调向栽植机构5包括前转盘501、后转盘502、偏心轴503、接种凹槽504、鸭嘴栽植机构505、翻转轴506、联轴器507、翻转调向电机508、电机支架509、轴承510、开合控制摇臂511、回位扭簧512、前转盘固定座513、前转盘轴514、后转盘支撑座515、后转盘支撑轴516、鸭嘴开合板517和铰接轴518；所述后转盘502通过后转盘支撑座515和后转盘支撑轴516固定安装在机架1上；后转盘502的外侧安装有前转盘501，前转盘501和后转盘502之间通过均匀布置的若干组偏心轴503连接；所述前转盘501的中心位置安装有前转盘固定座513和前转盘轴514；所述前转盘轴514的端部安装有被动链轮14，中间双排链轮9与被动链轮14传动连接；所述前转盘501的外侧面上均匀安装有若干鸭嘴栽植机构505；所述鸭嘴栽植机构505内部靠上位置通过翻转轴506装有接种凹槽504，接种凹槽504能够绕翻转轴506在鸭嘴栽植机构505内部转动；翻转轴506的另一端伸出鸭嘴栽植机构505的侧壁，通过联轴器507与翻转调向电机508相连；所述鸭嘴栽植机构505下部设有鸭嘴型开合机构，所述鸭嘴型开合机构包括鸭嘴开合板517和铰接轴518；所述鸭嘴开合板517的一端与鸭嘴栽植机构505下端一侧固定连接，另一端通过铰接轴518铰接在鸭嘴栽植机构505下端另一侧；鸭嘴开合板517外侧连接有开合控制摇臂511；开合控制摇臂511右端部装有轴承510，开合控制摇臂511与鸭嘴栽植机构505间安装有回位扭簧512；所述转盘式调向栽植机构5的正下方安装有鸭嘴开合控制轨道17，所述鸭嘴开合控制轨道17与机架1固定连接；当前转盘501从最高点向下运动时，轴承510逐渐与鸭嘴开合控制轨道17接触，在鸭嘴开合控制轨道17限制下开合控制摇臂511带动鸭嘴开合板517绕铰接轴518转动，实现鸭嘴打开动作；当前转盘501从最低点向上运动时，鸭嘴开合板517在回位扭簧512作用下闭合；所述图像采集装置6通过图像采集装置支架18与机架1固定连接，位于转盘式调向栽植机构5正上方，用于获取蒜种在接种凹槽504中的姿态图像；所述控制器19安装于机架1后方；所述图像采集装置6与控制器19连接，所述控制器19与翻转调向电机508连接。在上述技术方案的基础上，所述种箱3为漏斗形。在上述技术方案的基础上，所述导种槽404内部的凹槽能够使蒜种鳞芽以与播种机平行姿态进入接种凹槽504。在上述技术方案的基础上，所述鸭嘴栽植机构505和偏心轴503的数量相同；所述每个偏心轴503的端部固定安装一个鸭嘴栽植机构505，鸭嘴栽植机构505能够随转盘式调向栽植机构5转动并时刻保持与地面垂直姿态。在上述技术方案的基础上，所述鸭嘴栽植机构505的上部呈喇叭口状，沿所述播种机前进方向长度较大，垂直于播种机前进方向尺寸较小，有利于蒜种落入；中部为圆管状，内部直径小于蒜种的最小长度尺寸，防止大蒜鳞芽朝向发生改变。在上述技术方案的基础上，所述翻转调向电机508通过电机支架509固定在鸭嘴栽植机构505的外部，能够随鸭嘴栽植机构505转动。在上述技术方案的基础上，所述图像采集装置6为摄像头。在上述技术方案的基础上，所述前转盘501和后转盘502均为正多边形结构，其棱角处安装有偏心轴503。在上述技术方案的基础上，所述接种凹槽504的深度尺寸大于大蒜的宽度尺寸，与所述播种机前进方向垂直尺寸大于大蒜宽度尺寸、小于大蒜长度尺寸，使蒜种在接种凹槽504中只能以鳞芽方向与所述播种机前进方向平行姿态横躺。在上述技术方案的基础上，所述鸭嘴开合控制轨道17为向上弯曲的弧形，控制鸭嘴栽植机构505向最低点运动过程中打开，打开方向与机器运动方向一致。本专利技术与现有技术相比，其优点是：(1)本专利技术所述播种机的取种机构能够舀取单粒蒜种，并通过导种槽，将蒜种鳞芽以平行播种机前进方向的姿态准确送入转盘式调向栽植机构中的接种凹槽中。(2)本专利技术所述播种机的转盘式调向栽植机构运用图像处理技术对大蒜的鳞芽朝向进行识别，设计了鸭嘴栽植机构，将鸭嘴开合机构与鸭嘴栽本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的大蒜自动调向控制播种机，其特征在于：包括机架(1)、三点悬挂(2)、种箱(3)、取种机构(4)、转盘式调向栽植机构(5)、图像采集装置(6)、镇压轮(7)、行走轮(8)、变速箱(11)和控制器(19)；所述三点悬挂(2)安装在机架(1)的前端上部，变速箱(11)安装在机架(1)的前端中部，种箱(3)安装在机架(1)上，位于三点悬挂(2)和变速箱(11)之后；取种机构(4)固定在机架上、种箱(3)的后侧板处，并与种箱(3)的后侧板平行安装；所述转盘式调向栽植机构(5)安装于机架(1)上、取种机构(4)的后侧；所述行走轮(8)经行走轮支架(16)安装在机架(1)的前端下部；镇压轮(7)经镇压轮支架(15)安装在机架(1)的后端下部；所述取种机构(4)包括取种爪(401)、取种链(402)、取种被动链轮(403)、导种槽(404)、取种主动链轮(405)和取种链轮轴(406)；所述取种主动链轮(405)通过取种链轮轴(406)的一端固定在机架(1)上，取种链轮轴(406)的另一端安装有中间双排链轮(9)；所述行走轮(8)与主动链轮(10)同轴安装；所述变速箱(11)中安装有同轴的动力输入链轮(12)和动力输出链轮(13)，动力输入链轮(12)与行走轮(8)上的主动链轮(10)通过链传动连接，动力输出链轮(13)与中间双排链轮(9)通过链传动连接；所述取种主动链轮(405)与取种被动链轮(403)通过取种链(402)连接；所述取种爪(401)均匀地排列在取种链(402)上；导种槽(404)位于取种机构(4)的上部；所述种箱(3)的下部及后侧板设有导槽，取种爪(401)通过种箱(3)下部的导槽从种箱(3)底部进入种箱(3)内舀取蒜种，并沿种箱(3)的后侧板导槽向上运动，取种爪(401)运动至取种被动链轮(403)顶部时向下翻转，蒜种脱离取种爪(401)后经导种槽(404)输送至转盘式调向栽植机构(5)；所述转盘式调向栽植机构(5)包括前转盘(501)、后转盘(502)、偏心轴(503)、接种凹槽(504)、鸭嘴栽植机构(505)、翻转轴(506)、联轴器(507)、翻转调向电机(508)、电机支架(509)、轴承(510)、开合控制摇臂(511)、回位扭簧(512)、前转盘固定座(513)、前转盘轴(514)、后转盘支撑座(515)、后转盘支撑轴(516)、鸭嘴开合板(517)和铰接轴(518)；所述后转盘(502)通过后转盘支撑座(515)和后转盘支撑轴(516)固定安装在机架(1)上；后转盘(502)的外侧安装有前转盘(501)，前转盘(501)和后转盘(502)之间通过均匀布置的若干组偏心轴(503)连接；所述前转盘(501)的中心位置安装有前转盘固定座(513)和前转盘轴(514)；所述前转盘轴(514)的端部安装有被动链轮(14)，中间双排链轮(9)与被动链轮(14)传动连接；所述前转盘(501)的外侧面上均匀安装有若干鸭嘴栽植机构(505)；所述鸭嘴栽植机构(505)内部靠上位置通过翻转轴(506)装有接种凹槽(504)，接种凹槽(504)能够绕翻转轴(506)在鸭嘴栽植机构(505)内部转动；翻转轴(506)的另一端伸出鸭嘴栽植机构(505)的侧壁，通过联轴器(507)与翻转调向电机(508)相连；所述鸭嘴栽植机构(505)下部设有鸭嘴型开合机构，所述鸭嘴型开合机构包括鸭嘴开合板(517)和铰接轴(518)；所述鸭嘴开合板(517)的一端与鸭嘴栽植机构(505)下端一侧固定连接，另一端通过铰接轴(518)铰接在鸭嘴栽植机构(505)下端另一侧；鸭嘴开合板(517)外侧连接有开合控制摇臂(511)；开合控制摇臂(511)右端部装有轴承(510)，开合控制摇臂(511)与鸭嘴栽植机构(505)间安装有回位扭簧(512)；所述转盘式调向栽植机构(5)的正下方安装有鸭嘴开合控制轨道(17)，所述鸭嘴开合控制轨道(17)与机架(1)固定连接；当前转盘(501)从最高点向下运动时，轴承(510)逐渐与鸭嘴开合控制轨道(17)接触，在鸭嘴开合控制轨道(17)限制下开合控制摇臂(511)带动鸭嘴开合板(517)绕铰接轴(518)转动，实现鸭嘴打开动作；当前转盘(501)从最低点向上运动时，鸭嘴开合板(517)在回位扭簧(512)作用下闭合；所述图像采集装置(6)通过图像采集装置支架(18)与机架(1)固定连接，位于转盘式调向栽植机构(5)正上方，用于获取蒜种在接种凹槽(504)中的姿态图像；所述控制器(19)安装于机架(1)后方；所述图像采集装置(6)与控制器(19)连接，所述控制器(19)与翻转调向电机(508)连接。...
【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的大蒜自动调向控制播种机，其特征在于：包括机架(1)、三点悬挂(2)、种箱(3)、取种机构(4)、转盘式调向栽植机构(5)、图像采集装置(6)、镇压轮(7)、行走轮(8)、变速箱(11)和控制器(19)；所述三点悬挂(2)安装在机架(1)的前端上部，变速箱(11)安装在机架(1)的前端中部，种箱(3)安装在机架(1)上，位于三点悬挂(2)和变速箱(11)之后；取种机构(4)固定在机架上、种箱(3)的后侧板处，并与种箱(3)的后侧板平行安装；所述转盘式调向栽植机构(5)安装于机架(1)上、取种机构(4)的后侧；所述行走轮(8)经行走轮支架(16)安装在机架(1)的前端下部；镇压轮(7)经镇压轮支架(15)安装在机架(1)的后端下部；所述取种机构(4)包括取种爪(401)、取种链(402)、取种被动链轮(403)、导种槽(404)、取种主动链轮(405)和取种链轮轴(406)；所述取种主动链轮(405)通过取种链轮轴(406)的一端固定在机架(1)上，取种链轮轴(406)的另一端安装有中间双排链轮(9)；所述行走轮(8)与主动链轮(10)同轴安装；所述变速箱(11)中安装有同轴的动力输入链轮(12)和动力输出链轮(13)，动力输入链轮(12)与行走轮(8)上的主动链轮(10)通过链传动连接，动力输出链轮(13)与中间双排链轮(9)通过链传动连接；所述取种主动链轮(405)与取种被动链轮(403)通过取种链(402)连接；所述取种爪(401)均匀地排列在取种链(402)上；导种槽(404)位于取种机构(4)的上部；所述种箱(3)的下部及后侧板设有导槽，取种爪(401)通过种箱(3)下部的导槽从种箱(3)底部进入种箱(3)内舀取蒜种，并沿种箱(3)的后侧板导槽向上运动，取种爪(401)运动至取种被动链轮(403)顶部时向下翻转，蒜种脱离取种爪(401)后经导种槽(404)输送至转盘式调向栽植机构(5)；所述转盘式调向栽植机构(5)包括前转盘(501)、后转盘(502)、偏心轴(503)、接种凹槽(504)、鸭嘴栽植机构(505)、翻转轴(506)、联轴器(507)、翻转调向电机(508)、电机支架(509)、轴承(510)、开合控制摇臂(511)、回位扭簧(512)、前转盘固定座(513)、前转盘轴(514)、后转盘支撑座(515)、后转盘支撑轴(516)、鸭嘴开合板(517)和铰接轴(518)；所述后转盘(502)通过后转盘支撑座(515)和后转盘支撑轴(516)固定安装在机架(1)上；后转盘(502)的外侧安装有前转盘(501)，前转盘(501)和后转盘(502)之间通过均匀布置的若干组偏心轴(503)连接；所述前转盘(501)的中心位置安装有前转盘固定座(513)和前转盘轴(514)；所述前转盘轴(514)的端部安装有被动链轮(14)，中间双排链轮(9)与被动链轮(14)传动连接；所述前转盘(501)的外侧面上均匀安装有若干鸭嘴栽植机构(505)；所述鸭嘴栽植机构(505)内部靠上位置通过翻转轴(506)装有接种凹槽(504)，接种凹槽(504)能够绕翻转轴(506)在鸭嘴栽植机构(505)内部转动；翻转轴(506)的另一端伸出鸭嘴栽植机构(505)的侧壁，通过联轴器(507)与翻转调向电机(508)相连；所述鸭嘴栽植机构(505)下部设...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘彩玲，姜萌，蔡培原，覃荣义，张福印，都鑫，袁昊，杨洪雪，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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