一种穴盘苗取苗终端与寻苗方法技术

本发明专利技术涉及嫁接装置技术领域。目的是提供一种穴盘苗取苗终端与寻苗方法，以解决高密度撒播方式培植接穗苗的自动上苗问题，为农业嫁接机器人的全自动发展提供了技术方案。技术方案是：一种穴盘苗取苗终端，其特征在于：该终端包括机架、设有刀片的夹爪、驱动器、传递驱动器动力带动夹爪运动的传动机构、光线投射器、图像采集器；所述图像采集器设置在机架的顶部，夹爪与光线投射器设置在机架的底部。

【技术实现步骤摘要】
一种穴盘苗取苗终端与寻苗方法
本专利技术涉及嫁接装置
，特别是涉及一种穴盘苗取苗终端与寻苗方法。
技术介绍
目前的嫁接终端上苗装置都是针对固定间隔播种的穴盘苗。固定间隔播种的穴盘苗依靠盘穴之间的间隔作为分隔，减少了穴苗间营养争夺，使得穴苗根系发育充分，也正因为有盘穴间的固定间隔，较为容易实现对固定间隔播种穴盘苗的自动上苗。但是对于众多接穗苗的育苗而言，如西瓜等葫芦科作物的接穗苗，因嫁接时只需要其苗径上部，不需要其根部，通常采用高密度的撒播方式培植，既可以大大提高农业设施的利用率，降低能耗，也可以方便育苗基地节约化管理。针对高密度撒播方式培植的穴盘苗，现有的自动上苗装置面临极其严峻的挑战。一是撒播方式培植的接穗苗无固定位置区间而言，也就是说不知道苗在什么位置；二是高密度培植下接穗苗之间的间隔较窄且不固定，不能依靠张大夹口来实现夹取。目前还没有可用的自动上苗装置实现对高密度撒播接穗苗的上苗作业，都是采用人工剪苗及上苗，采取人工作业的方式难以提升作业效率，极大地影响了自动嫁接作业的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种穴盘苗取苗终端与寻苗方法，以解决高密度撒播方式培植接穗苗的自动上苗问题，为农业嫁接机器人的全自动发展提供了技术方案。本专利技术的技术方案是：一种穴盘苗取苗终端，其特征在于：该终端包括机架、设有刀片的夹爪、驱动器、传递驱动器动力带动夹爪运动的传动机构、光线投射器、图像采集器；所述图像采集器设置在机架的顶部，夹爪与光线投射器设置在机架的底部。r>所述传动机构包括可绕竖直轴线转动地定位在机架上且互相啮合的一对齿轮，每个齿轮上固定一条夹爪的爪臂，爪臂的夹持面上设有弹性层。所述刀片水平布置并且刀片的的刀刃凸出于爪臂夹持面一定的距离。所述图像采集器倾斜布置；所述光线投射器水平布置。所述光线投射器的中心线与图像采集器的中心线之间的夹角在0-85度。所述驱动器为步进电机；所述图像采集器为微型摄像头；所述光线投射器为一字线发生器。穴盘苗取苗终端的寻苗方法，包括以下步骤：1)光线投射器水平照射穴盘苗并在穴盘苗苗茎上形成一道光斑，图像采集器捕光斑图像；2)根据公式计算穴盘苗取苗终端到穴盘苗的距离y：y＝p1*x5+p2*x4+p3*x3+p4*x2+p5*x+p6X为图像中光斑最低点像素的高度p1＝5.0919*10-11,p2＝-5.9735*10-8,p3＝2.4582*10-5p4＝-0.0044169,p5＝0.46939,p6＝48.3083)计算穴盘苗取苗终端需要移动的水平距离D:D＝(y–L*cos(α/2)+d)L为夹爪的水平长度，α为夹爪的张角，d为苗茎的外径；穴盘苗取苗终端根据计算结果D向穴盘苗移动，对目标苗茎进行剪切夹持。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用光线投射器在苗茎上形成一道光斑，图像采集器捕获光斑图像后通过分析光斑尺寸可得到穴盘苗与穴盘苗取苗终端的距离，穴盘苗取苗终端再进行移动并剪切夹住穴盘苗，这样就能解决高密度撒播方式培植接穗苗的自动上苗问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图时本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术员来讲，在不付出创造新劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的立体结构示意图。图2是本专利技术的主视结构示意图。图3是本专利技术的右视结构示意图。图4是本专利技术的工作范围示意图。图5是本专利技术的工作示意图。图6是本专利技术的拟合图之一。图7是本专利技术的拟合图之二。图8是本专利技术的拟合图之三。图9是本专利技术的拟合图之四。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一、如图1所示，本专利技术提供了一种穴盘苗取苗终端，包括：机架1、刀片2、夹爪3、驱动器4、传动机构、光线投射器5、图像采集器6。所述机架的下部设有上下水平布置的上安装板1.1与下安装板1.2。所述图像采集器设置在机架的顶部，夹爪与光线投射器设置在机架的底部(上安装板与下安装板之间)。所述支架上留有足够孔位，用于连接外部的法兰联轴器，以便与上苗机械手末端相结合。所述驱动器固定在上安装板的顶部。所述传动机构用于传递驱动器动力并且带动夹爪运动，传动机构设置在上安装板与下安装板之间。所述传动机构包括可绕竖直轴线转动地定位在机架上且互相啮合的一对齿轮7，每个齿轮上固定一条夹爪的爪臂。所述每个夹爪的爪臂上设有一个刀片，刀片水平固定在爪臂的底部，刀片的刀刃凸出于爪臂的夹持面一定的距离(大于苗茎的外径)。所述爪臂的夹持面上设有弹性层(图中省略)，防止夹持苗茎时对苗茎造成损伤。所述光线投射器用于照射夹爪的正前方，光线投射器水平布置在齿轮的上方(并且略高于夹爪)。所述的光线投射器为一字线发生器。所述图像采集器倾斜布置并且面向光线投射器的照射方向，图像采集器的中心线与图像采集器的中心线之间存在一定的夹角，该夹角为0-85度。所述图像采集器为微型摄像头。所述驱动器通过传动机构带动夹爪与刀片的开合，来实现对单颗幼苗的剪切夹持。所述驱动器为步进电机，步进电机的电机轴与其中一个齿轮的转轴同轴连接。二、在穴盘苗取苗终端工作前，需要进行准备工作，包括以下步骤：1、确定视觉检测范围如图4所示，图像采集器的镜头与水平面夹角为θ，图像采集器的视角范围为2β，图像采集器中心点到光线投射器中心点的高度为h1，则有以下几何关系：根据上述关系，可求得d1与d2的值，d1与d2之间的距离表示光线投射器的激光束照射在被测目标苗茎上时，图像采集器可以捕获到此激光线条的物理范围。设图像采集器的视角为60度，h1＝113.85mm，计算可得：d1＝1308.62mm，d2＝53.10mm，因此被采集的对象位置需在53.10mm到1308.62mm之间。除了对于工作距离有一定的要求之外，穴盘苗取苗终端对于工作的最佳范围也有一定的要求，此工作范围分别可从图像采集器的景深、光线投射器的可用光斑范围以及工作的垂直高度进行考虑分析，确定取苗终端的最佳范围。穴盘苗取苗终端所采用的图像采集器为树莓派可调焦摄像头，摄像头分辨率为640*480，景深为63mm到94mm之间，采用的一字型光线投射器在距离小于58mm和大于91mm时，照射在被测物体上的线条会明显加粗，从而会影响采集光斑轮廓的准确性。获取最佳范围距离时：从54mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种穴盘苗取苗终端，其特征在于：该终端包括机架(1)、设有刀片(2)的夹爪(3)、驱动器(4)、传递驱动器动力带动夹爪运动的传动机构、光线投射器(5)、图像采集器(6)；所述图像采集器设置在机架的顶部，夹爪与光线投射器设置在机架的底部。/n

【技术特征摘要】
1.一种穴盘苗取苗终端，其特征在于：该终端包括机架(1)、设有刀片(2)的夹爪(3)、驱动器(4)、传递驱动器动力带动夹爪运动的传动机构、光线投射器(5)、图像采集器(6)；所述图像采集器设置在机架的顶部，夹爪与光线投射器设置在机架的底部。


2.根据权利要求1所述的一种穴盘苗取苗终端，其特征在于：所述传动机构包括可绕竖直轴线转动地定位在机架上且互相啮合的一对齿轮(7)，每个齿轮上固定一条夹爪的爪臂，爪臂的夹持面上设有弹性层。


3.根据权利要求2所述的一种穴盘苗取苗终端，其特征在于：所述刀片水平布置并且刀片的的刀刃凸出于爪臂夹持面一定的距离。


4.根据权利要求3所述的一种穴盘苗取苗终端，其特征在于：所述图像采集器倾斜布置；所述光线投射器水平布置。


5.根据权利要求4所述的一种穴盘苗取苗终端，其特征在于：所述光线投射器的中心线与图像采集器的中心线之间的夹角在0-85度。

【专利技术属性】
技术研发人员：喻依茗，喻擎苍，费焕强，
申请(专利权)人：杭州捷铭智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33