基于机器视觉的大蒜定向播种装置及方法制造方法及图纸

本申请公开了一种基于机器视觉的大蒜定向播种装置及方法，包括：拨种排种装置，拨种排种装置的蒜种出口连接蒜种传输通道的第一端，蒜种传输通道的第二端设置在蒜种特征识别及定向播种机构的蒜种进口，对应蒜种特征识别及定向播种机构的正上方设置有图像采集器，图像采集器的图像采集端朝向蒜种特征识别及定向播种机构内，用于采集蒜种的姿态信息照片，蒜种特征识别及定向播种机构根据所述姿态信息照片对蒜种姿态进行识别和调整。可以一次性完成大蒜二次拨种排种，蒜种定向有序传输，图像识别以及定向播种，满足了蒜种鳞芽朝上的种植农艺要求，集约化的设计大幅度减少自身所占的空间和体积，整体性强，满足了大蒜机械化、智能化播种。化播种。化播种。

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的大蒜定向播种装置及方法


[0001]本申请涉及农业机械
，具体涉及一种基于机器视觉的大蒜定向播种装置及方法。

技术介绍

[0002]我国每年的大蒜年产量日益增加，常年种植面积为1000余万亩，超过世界大蒜栽植面积的60％以上，占世界大蒜种植面积的三分之二，大蒜已经成为我国重要的经济作物。我国种植的大蒜除供应本国的大众消费外，外贸出口量也占据重要地位，大部分的产品远销俄罗斯，日本等国外地区。大蒜播种时需要满足蒜种鳞芽朝上的种植农艺要求，研究资料表明，蒜种鳞芽朝下和水平播种后会对成熟大蒜的产量及品质产生不良影响。
[0003]目前国内市场存在一些大蒜播种机械，能够通过一定的机械结构对一些外形较为规则，鳞芽具有“直、长、硬”特征的“苍山”大蒜进行蒜种鳞芽定向播种，但是针对于蒜种鳞芽短、弯曲，形状不规则，且存在夹瓣导致重心位置不规则的“金乡”大蒜难以进行定向播种，“金乡”大蒜相对于“苍山”大蒜种植面积大，分布范围更广阔。
[0004]但是针对“金乡”大蒜不规则的外形以及缺少有效的大蒜鳞芽方向识别方法和定向播种装置，使得目前我国以“金乡”大蒜为特征的大蒜种植仍以人工种植为主，劳动强度大，作业效率低，严重制约和影响了大蒜机械化播种作业。

技术实现思路

[0005]本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种基于机器视觉的大蒜定向播种装置，包括：拨种排种装置，所述拨种排种装置的蒜种出口连接蒜种传输通道的第一端，所述蒜种传输通道的第二端设置在蒜种特征识别及定向播种机构的蒜种进口，对应所述蒜种特征识别及定向播种机构的正上方设置有图像采集器，所述图像采集器的图像采集端朝向所述蒜种特征识别及定向播种机构内，用于采集蒜种的姿态信息照片，所述蒜种特征识别及定向播种机构根据所述姿态信息照片对蒜种姿态进行识别和调整。
[0007]采用上述实现方式，可以一次性完成大蒜二次拨种排种，蒜种定向有序传输，图像识别以及定向播种，满足了蒜种鳞芽朝上的种植农艺要求，集约化的设计大幅度减少自身所占的空间和体积，整体性强，满足了大蒜机械化、智能化播种。
[0008]结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述拨种排种装置包括拨种排种装置外壳和柔性播种轮，所述柔性播种轮通过电控系统传动轴活动设置在所述拨种排种装置外壳内。
[0009]结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述拨种排种装置外壳包括拨种排种装置内腔、开口通孔、弧形护种面和过渡连接弧面，其中拨种排种装置内腔中安装所述柔性拨种轮和电控系统传动轴，电控系统传动轴连接在开口通孔处，实现柔性拨种轮的转动控制；所述弧形护种面的尺寸范围大于所述柔性拨种轮整
体尺寸，实现柔性拨种轮在排出蒜种的过程中对蒜种的保护作用，避免蒜种在惯性力的作用下飞出界外。所所述过渡连接弧面为拨种排种装置与蒜种传输通道的连接过渡曲面，保证经过柔性拨种轮排出的蒜种顺利滑移至蒜种传输通道。
[0010]结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述柔性拨种轮包括中心连接轴和柔性拨种叶片，所述柔性拨种轮主要材料可以选择硅胶或橡胶，保证在拨种排种过程中减少对蒜种的损伤，实现柔性排种。所述柔性拨种叶片的边线由内凹形圆弧和外凸形圆弧组合而成，整体圆周形成弧形切斜分种曲线，以使得相邻两柔性拨种叶片间形成喇叭口状分种空间，充分利用柔性拨种轮投送分种作用，以二次投种方式减小或抵消蒜种落入蒜种传输通道瞬间的相对速度，调整缓冲下落过程中蒜种轨迹及速度，实现蒜种的平稳投送，将蒜种接引至蒜种传输通道内稳定滑移。所述电控系统传动轴通过中心连接轴装配在拨种排种装置外壳上。可以通过配套电控传动系统(包括电源适配器及自编程序控制器)独立驱动柔性拨种轮以固定转动比例实现从单粒取种装置中下落蒜种的同步传动。
[0011]结合第一方面第二或三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述蒜种传输通道为V型传输通道，包括：V型凹槽，所述过渡连接弧面与所述V型凹槽的第一端相连接，所述V型凹槽的第二端与所述蒜种特征识别及定向播种机构的进口相连接，所述V型凹槽的V型夹角为45
‑
60
°
；所述V型凹槽的V型夹角做圆角处理形成弧形圆角，所述V型凹槽侧壁上设置不对称圆形凸起。所述V型凹槽的设计可由其横截面沿蒜种下落路径扫描成型，经柔性拨种轮排出的蒜种顺利滑移至V型传输通道后，蒜种可以在V型传输通道内平稳滑移，减少蒜种弹跳、翻滚等现象；由于蒜种的头尾的质量有较为明显的差别、且充分考虑到蒜种质心分布特点，V型凹槽的V型夹角设计满足45
‑
60
°
最为适宜，同时为避免出现尖锐边角，将V型凹槽按照设计的V型夹角做相对应的圆角处理，形成上述弧形圆角。为了让沿V型凹槽下落的蒜种可以实现蒜种有序(纵向滑移)运动至蒜种特征识别及定向播种机构，V型传输通道需要设计一定的长度以及在V型凹槽侧壁上设置不对称圆形凸起，V型传输通道的长度设计保证蒜种有一定的自身调节的时间，因此确定V型传输通道长度满足5
‑
20cm的设计范围，不对称圆形凸起保证了蒜种接触后产生一个旋转力矩，蒜种由横向向下传输变为纵向向下传输，保证蒜种纵向有序滑移。所述V型凹槽的第二端设置有第一连接板和第二连接板，为防止蒜种在V型传输通道内出现卡滞现象，V型传输通道与蒜种特征识别及定向播种机构的安装夹角范围应满足大于V型传输通道与蒜种的摩擦角。所述第一连接板与安装架的安装支撑连接，用于确定最佳的传输角度，确定安装角度范围为60
‑
80
°
，第二连接板通过螺栓螺母与安装架固定连接。
[0012]结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述蒜种特征识别及定向播种机构包括Y型料斗、翻转安装支架、张紧弹簧、翻转驱动舵机、开合驱动舵机、连接圆盘、翻转驱动舵机固定轴、开合驱动舵机固定轴和开合挡板；所述Y型料斗包括第一Y型料斗和第二Y型料斗，所述第一Y型料斗和第二Y型料斗采用非对称组合活动安装，非对称组合的结构可有效保证大蒜进入Y型料斗后处于直立状态，从而确保了大蒜鳞芽识别的准确率和鳞芽调整的成功率。开合驱动舵机通过开合驱动舵机固定轴与翻转安装支架固定连接，开合驱动舵机的驱动轴与开合挡板固定连接，所述开合挡板设置在所述第一Y型料斗和第二Y型料斗之间的连接缝隙处，当舵机驱动时带动开合挡板旋转，从而完成Y
形料斗的开合。同时开合挡板尾端固定连接在开合驱动舵机的输出端，由开合驱动舵机带动开合挡板做旋转运动，同时施加给第一Y型料斗，第二Y型料向外打开的力，完成料斗的打开。所述张紧弹簧两端分别连接所述第一Y型料斗和第二Y型料斗，所述张紧弹簧用于连接第一Y型料斗和第二Y型料斗的支撑连接板，主要用于实现Y型料斗自然状态下的拉紧作用以及在开合挡板作用打开后Y型料斗的复位作用。翻转驱动舵机通过与螺栓螺母与安装架固定连接，翻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的大蒜定向播种装置，其特征在于，包括：拨种排种装置，所述拨种排种装置的蒜种出口连接蒜种传输通道的第一端，所述蒜种传输通道的第二端设置在蒜种特征识别及定向播种机构的蒜种进口，对应所述蒜种特征识别及定向播种机构的正上方设置有图像采集器，所述图像采集器的图像采集端朝向所述蒜种特征识别及定向播种机构内，用于采集蒜种的姿态信息照片，所述蒜种特征识别及定向播种机构根据所述姿态信息照片对蒜种姿态进行识别和调整。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的大蒜定向播种装置，其特征在于，所述拨种排种装置包括拨种排种装置外壳和柔性播种轮，所述柔性播种轮通过电控系统传动轴活动设置在所述拨种排种装置外壳内。3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的大蒜定向播种装置，其特征在于，所述拨种排种装置外壳包括拨种排种装置内腔、开口通孔、弧形护种面和过渡连接弧面，其中拨种排种装置内腔中安装所述柔性拨种轮和电控系统传动轴，电控系统传动轴连接在开口通孔处，实现柔性拨种轮的转动控制；所述弧形护种面的尺寸范围大于所述柔性拨种轮整体尺寸，所述过渡连接弧面为拨种排种装置与蒜种传输通道的连接过渡曲面。4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的大蒜定向播种装置，其特征在于，所述柔性拨种轮包括中心连接轴和柔性拨种叶片，所述柔性拨种叶片的边线由内凹形圆弧和外凸形圆弧组合而成，整体圆周形成弧形切斜分种曲线，以使得相邻两柔性拨种叶片间形成喇叭口状分种空间，所述电控系统传动轴通过中心连接轴装配在拨种排种装置外壳上。5.根据权利要求3或4所述的基于机器视觉的大蒜定向播种装置，其特征在于，所述蒜种传输通道为V型传输通道，包括：V型凹槽，所述过渡连接弧面与所述V型凹槽的第一端相连接，所述V型凹槽的第二端与所述蒜种特征识别及定向播种机构的进口相连接，所述V型凹槽的V型夹角为45
‑
60
°
；所述V型凹槽的V型夹角做圆角处理形成弧形圆角，所述V型凹槽侧壁上设置不对称圆形凸起；所述V型凹槽的第二端设置有第一连接板和第二连接板，所述第一与安装架的安装支撑连接，用于确定最佳的传输角度，第二连接板通过螺栓螺母与安装架固定连接。6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的大蒜定向播种装置，其特征在于，所述蒜种特征识别及定向播种机构包括Y型料斗、翻转安装支架、张紧弹簧、翻转驱动舵机、开合驱动舵机、连接圆盘、翻转驱动舵机固定轴、开合驱动舵机固定轴和开合挡板；所述Y型料斗包括第一Y型料斗和第二Y型料斗，所述第一Y型料斗和第二Y型料斗采用非对称组合活动安装，开合驱动舵机通过开合驱动舵机固定轴与翻转安装支架固定连接，开合驱动舵机的驱动轴与开合挡板固定连接，所述开合挡板设置在所述第一Y型料斗和第二Y型料斗之间，所述张紧弹簧两端分别连接所述第一Y型料斗和第二Y型料斗；翻转驱动舵机通过与螺栓螺母与安装架固定连接，翻转舵机驱动轴与连接圆盘固定连接并由翻转驱动舵机固定轴与翻转安装支架固定连接。7.根据权利要求6所述的机器视觉的大蒜定向播种装置，其特征在于，第一Y型料斗包括：第一支撑挡板和第一料斗舱体，所述第一翻转支撑挡板上设置有第一翻转轴和第一张紧弹簧连接孔，所述第一Y型料斗通过所述第一翻转轴与所述翻转安装支架转动连接，所述第一张紧弹簧连接孔与所述张紧弹簧的第一端固定连接；所述第一料斗舱体包括一锥形弧面，所述锥形弧面设置有弧面挡板所述锥形弧面连接第一圆柱形通道，所述第一圆柱形通
道连接第一锥形通道；所述锥形通道一侧设置第一翻转支撑挡板，对应所述第一张紧弹簧连...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯加林，李玉华，刘全程，李天华，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：