一种大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统及方法，属于智能化农业技术领域。本发明专利技术使用光电传感器检测落种情况，使用摄像头对种沟内蒜种拍照并传递至单片机进行数据分析，计算判断是否漏播以及确定漏播位置、漏播率、重播率，并将信号传输至电磁继电器，继电器驱使相应电磁阀或电机运转，控制漏斗喷洒器将标记物箱中的标记物白色草木灰撒播在漏播位置或控制击打装置快速锤击漏播位置地面形成凹坑，实现定位标记，方便补种。本发明专利技术结合光电传感器和机器视觉技术，进行与地面无接触的实时大蒜播种监测，避免了土壤对传感器的污染，提高了传感器的使用寿命，而且能够进行有效的数据实时处理，提升了监测和标记的精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统及方法


[0001]本专利技术属于智能化农业
，尤其涉及一种大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统及方法。

技术介绍

[0002]我国拥有2000多年的大蒜栽培种植历史，是世界上最大的大蒜种植和出口国。近年来，随着大蒜种植面积的不断扩大，我国的大蒜种植面积约为1100万亩，占全国种植面积的60%以上；产量占全球产量的75.9%，达2330.6万吨，出口量更是达到全球总量的80％。
[0003]研究大蒜精密播种不仅能够有助于降低劳动强度与劳动成本，还能提高播种质量，其关键在于播种机排种器的性能。目前常见的大蒜排种器有勺链式、指夹式和窝眼轮式等，无论哪种排种方式，都无法保证100%的单粒率；特别是勺链式取种，其漏播率较大，通常采用人工的方式，对空勺进行人工补放，蒜农需时刻紧盯勺链，随时补种，劳动强度较大；而指夹式和窝眼轮式在取种、排种过程中根本无法进行人工补种。此外，大蒜播种完成之后，需进行覆土操作，一旦完成覆土，后续补种的话，只能等待蒜种发芽后才能确定补种位置，这增加了后续的劳动力，晚播蒜种也会对产量带来影响。基于上述问题，本专利技术设计了一种大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统，能够对排种性能进行实时监测，计算出漏播率和重播率，同时对漏播位置进行标记，无需时刻紧盯勺链，同时也方便后续快速进行人工补种，不会影响产量。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统及方法，结合光电传感器和机器视觉技术，实现了与地面无接触的实时大蒜播种监测，使用光电传感器检测导种管内的落种情况，使用摄像头对落到种沟内种子进行拍照分析，当发生漏播时可计算漏播位置，并将信号传输至电磁继电器，电磁继电器驱使定位标记模块的电磁阀或电机运转，从而控制白色草木灰撒播在漏播位置或控制击打装置快速锤击漏播位置地面形成凹坑，进行定位标记，方便了下一步补种。
[0005]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]一种大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统，包括漏播智能检测模块、定位标记模块、显示模块，漏播智能检测模块包括红外光电传感器、单片机、视觉传感器、速度传感器、电源模块，红外光电传感器安装于大蒜播种机的导种管下端出口或排种器出口上侧，视觉传感器安装在红外光电传感器后方，速度传感器安装在播种机车轮上，红外光电传感器、视觉传感器、速度传感器均与单片机信号连接；定位标记模块安装在播种机机架后端，包括与单片机信号连接的电磁继电器，电磁继电器输出端与标记机构连接。
[0007]进一步地，所述标记机构包括两种形式，一种是草木灰撒播机构，另一种是击打机构。
[0008]进一步地，所述草木灰撒播机构包括安装于播种机机架后方且内部装载有标记物
草木灰的标记物箱，标记物箱与导料管连接，导料管另一端嵌入漏斗喷洒器中，漏斗喷洒器中顶部封闭，底部贴近地面且底部设置斜口，导料管靠近漏斗喷洒器的一侧设置有电磁阀；电磁继电器输出端与电磁阀连接，根据单片机输出的控制信号控制电磁阀的开合。
[0009]进一步地，所述击打机构包括安装在机架下方两根连接杆上的驱动电机和杠杆，驱动电机输出转轴上固定连接一拨片，杠杆一端安装有锤头，另一端靠近拨片，靠近拨片的杠杆一端与机架之间连接有张紧弹簧，且张紧弹簧处于拉伸状态之中；电磁继电器输出端与驱动电机连接，根据单片机输出的控制信号控制驱动电机的转动。
[0010]一种利用上述大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统的大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记方法，包括如下过程：单片机根据速度传感器传递信号，计算出播种机实时前进速度，同时，单片机根据红外光电传感器传递的信号计算出排种器历史落种平均时间间隔，并实时更新，播种机工作一段时间后，单片机根据红外光电传感器的信号计算当前蒜种落种的时间间隔，然后进一步计算相对时间差，基于相对时间差判断播种机是否漏播；当判断出播种机漏播时，单片机发送漏播信号至定位标记模块的电磁继电器，电磁继电器控制标记机构工作，对漏播位置进行标记。
[0011]进一步地，所述相对时间差的计算公式如下：其中，为相对时间差，为当前蒜种落种的时间间隔，为历史落种平均时间间隔；当时，为正常播种，反之则计为漏播。
[0012]进一步地，所述标记机构的工作时间通过下式计算：其中，为播种机实时前进速度；为红外光电传感器探测位置与标记机构标记点位置之间的距离；为标记机构的启动时间；为蒜种从红外光电传感器探测孔位置落到地面的时间。
[0013]进一步地，所述蒜种从红外光电传感器探测孔位置落到地面的时间由下式计算得到：其中，为红外光电传感器探测孔位置到地面的高度，为蒜种经过红外光电传感器探测位置时的速度，由自由落体模型计算得到，，为蒜种脱离排种器后从初速度为零的位置到红外光电传感器探测孔的高度。
[0014]进一步地，所述标记机构为草木灰撒播机构时，由下式计算得到：其中，为电磁阀距离地面的高度；所述标记机构为击打机构时，。
[0015]进一步地，所述单片机在判断漏播情况的同时，还基于播种机实时前进速度计算视觉传感器图像采集的时间间隔，，根据时间间隔控制视觉传感器工作，实时采集地面坑内的蒜种图像数据，采用卷积神经网络进行图像识别的训练，采用Canny边缘检测模型，勾勒出蒜种的边缘，从而识别蒜种的个数，计算出重播率和漏播率，并于显示模块可视化展示；其中，表示红外光电传感器探测位置与视觉传感器探测位置之间的距离。
[0016]本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术结合光电传感器和机器视觉技术对排种性能进行实时监测，计算出漏播率和重播率，同时能够对漏播位置进行标记，便于后续人工补种。
[0017]2、本专利技术构建了大蒜播种监测和标记的控制模型，能够基于各传感器采集的信号，进行有效的实时处理，提升监测的精度和标记的精度。
[0018]3、本专利技术采用白色草木灰或击打地面形成凹坑进行漏播标记，环保无污染，并通过实时速度检测和精确计算，确保标记位置的准确性。
[0019]4、本专利技术采用非接触检测，避免土壤对传感器的污染，提高了传感器的使用寿命。本专利技术的漏播标记结构简单，工作稳定，根据标记可及时补种，不影响大蒜产量。
附图说明
[0020]图1为本专利技术所述大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统安装示意图；图2为漏播智能检测模块和定位标记模块信号传递线路图；图3为草木灰撒播机构示意图；图4为击打机构示意图；图5为落种时间间隔分析示意图。
[0021]图中：1
‑
漏播智能检测模块；11
‑
红外光电传感器；12
‑
单片机；13
‑
视觉传感器；14
‑
速度传感器；15
‑
电源模块；2
‑
定位标记模块；21
‑
电磁继电器；231
‑
标记物箱；232
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统，其特征在于，包括漏播智能检测模块（1）、定位标记模块（2）、显示模块，漏播智能检测模块（1）包括红外光电传感器（11）、单片机（12）、视觉传感器（13）、速度传感器（14）、电源模块（15），红外光电传感器（11）安装于大蒜播种机的导种管下端出口或排种器（3）出口上侧，视觉传感器（13）安装在红外光电传感器（11）后方，速度传感器（14）安装在播种机车轮上，红外光电传感器（11）、视觉传感器（13）、速度传感器（14）均与单片机（12）信号连接；定位标记模块（2）安装在播种机机架（4）后端，包括与单片机（12）信号连接的电磁继电器（21），电磁继电器（21）输出端与标记机构连接。2.根据权利要求1所述的大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统，其特征在于，所述标记机构包括两种形式，一种是草木灰撒播机构，另一种是击打机构。3.根据权利要求2所述的大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统，其特征在于，所述草木灰撒播机构包括安装于播种机机架（4）后方且内部装载有标记物草木灰的标记物箱（231），标记物箱（231）与导料管（232）连接，导料管（232）另一端嵌入漏斗喷洒器（234）中，漏斗喷洒器（234）中顶部封闭，底部贴近地面且底部设置斜口，导料管（232）靠近漏斗喷洒器（234）的一侧设置有电磁阀（233）；电磁继电器（21）输出端与电磁阀（233）连接，根据单片机（12）输出的控制信号控制电磁阀（233）的开合。4.根据权利要求3所述的大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统，其特征在于，所述击打机构包括安装在机架（4）下方两根连接杆上的驱动电机（241）和杠杆（244），驱动电机（241）输出转轴上固定连接一拨片（242），杠杆（244）一端安装有锤头（245），另一端靠近拨片（242），靠近拨片（242）的杠杆（244）一端与机架（4）之间连接有张紧弹簧（243），且张紧弹簧（243）处于拉伸状态之中；电磁继电器（21）输出端与驱动电机（241）连接，根据单片机（12）输出的控制信号控制驱动电机（241）的转动。5.一种利用权利要求4所述大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记系统的大蒜播种机排种性能智能监测及定位标记方法，其特征在于，包括如下过程：单片机（12）根据速度传感器（14）传递信号，计算出播种...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛艳艳，刘丹妮，李骅，王永健，高机枫，周建旗，钟志堂，鲜洁宇，吴小伟，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：