专利名称：基于视觉的砧木苗和穗木苗配对装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蔬菜嫁接机中的重要机构，尤其是砧木苗和穗木苗的配对机构； 该装置用于辅助各类型号嫁接机的嫁接操作，使砧木苗和穗木苗的茎的直径保持基本一 致，可提高嫁接作业效率和成活率。
背景技术：
我国南方省市蔬菜种植面积较大，但种植作业的机械化水平不高，尤其是嫁接作 业的机械化装备水平较低；不能满足人民群众日益增长的物质生活的需求。近年来，国内外科技人员对嫁接机械作了重点研究，也取得了阶段性成果。但还有 许多尚待解决的问题，特别是如何提高果蔬嫁接效率和嫁接成活率，需要人们予以研究解 决。
发明内容
本发明的目的是要提供一种蔬菜嫁接机的嫁接苗茎的直径配对机构，该机构应具 有自动化程度较高、性能可靠的特点，并且结构简单、操作方便、成本较低。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是基于视觉的砧木苗和穗木苗配对装 置，其特征在于该装置包括传动平台和设置在传动平台顶面的移动安装架；所述传动平台 顶面的左右两侧分别设有把砧木苗穴盘和穗木苗穴盘送至搬运位置的传送机构，传动平台 顶面的中间部位设有把第三穴盘送至搬运位置以放置经过配对的砧木苗和穗木苗的传输 机构，传动平台顶面的周边设有多个采集图像以分别确定砧木苗和穗木苗直径以及确定穴 盘位置的CCD摄像头；所述移动安装架上设有分别把砧木苗和穗木苗从两侧的穴盘搬运到 第三穴盘的第一机械手和第二机械手、驱动机械手水平移动的行走机构以及检测定位机械 手的至少两个限位传感器和至少两个复位传感器。所述传送机构和传输机构均是电机带动的带轮和由带轮驱动且水平设置的传动 带组成。所述行走机构包括一沿着移动安装架长度方向水平设置的导轨、设置在机械手上 且与导轨滑动配合的滑动部件、与导轨平行设置的同步带以及由电机驱动且与同步带啮合 的行走齿。所述机械手包括一对夹持砧木苗或穗木苗的气爪和一驱动气爪的气缸。所述限位传感器分别设置在移动安装架上部的左右两侧。所述复位传感器分别设置在移动安装架上部的中间部位。本发明的工作原理是(如图1和2所示)当传动平台11两侧的第一电机22和 第二电机21运行时，通过带轮带动两侧的第一传动带7和第二传动带10分别使传动带上 的砧木苗穴盘M和穗木苗穴盘25向前(即向移动安装架方向)运动；当砧木苗穴盘M和 穗木苗穴盘25上的第一行穴苗分别到达第一气爪6和第二气爪18的下方时就停止运动， 与此同时第三电机9带动第三传动带8向后运动(第三传动带的运动方向与第一传动带、
3第二传动带的运动方向相反)使传动带上的第三穴盘26也到达安装架1下方；然后移动安 装架1上的第四电机13旋转通过同步带14带动第一机械手5在滑动导杆2上移动，通过 传动平台上的第一 CCD摄像头23的采集的数据，第一气爪6提取砧木苗穴盘M中的砧木 苗放在第三穴盘沈的第一行穴位的左侧穴位；然后第五电机15旋转带动第二机械手17移 动，根据第一 C⑶摄像头23采集的砧木苗的茎的直径数据，又通过第二 CXD摄像头19的选 择，第二气爪18从穗木苗穴盘25中提取相配对的穗木苗放在第三穴盘沈的第一行穴位的 右侧穴位中，第三穴盘沈向后移动一行穴位距离，接着，根据第三CXD摄像头4和第四CXD 摄像头20采集的图像信息进行处理和判断，当第一行砧木和接穗还没有取完时，继续在第 一行进行配对，此时第一机械手和第二机械手分别根据第一复位传感器30和第二复位传 感器31的指令，相应进行抓完苗后的复位移动；当砧木和接穗苗盘的一行被取完后，两侧 的砧木苗穴盘及穗木苗穴盘分别向前移动一行穴位距离；而第一机械手和第二机械手分别 根据第一复位传感器30和第二复位传感器31的指令，相应进行抓完苗后的复位移动；这样 周而复始地运动下去，就连续进行砧木苗和穗木苗的配对。本发明的有益效果由于本发明可以对不同直径的砧木苗和穗木苗进行直径数据 的采集，然后根据采集的图像数据对砧木和穗木的自动配对(可用于蔬菜嫁接机作业时， 辅助嫁接苗的茎的直径实时配对)，为辅助各种嫁接机的嫁接做好准备工作；而且定位精 准，性能可靠，自动化程度高，操作方便，因而能够大幅度提高作业质量和工作效率，提高果 蔬嫁接效率和嫁接成活率，减轻操作人员劳动强度；此外，由于结构简单，成本较低，具有广 阔的推广前景。
图1是本发明的立体结构示意图。图2是本发明的主视结构示意图。图3是本发明中的机械手的立体结构示意图。图4是机械手的主视结构示意图。图5是机械手的左视结构示意图。图6是本发明的行走机构中的同步带与带轮的配合结构示意图。图7是本发明中的砧木苗穴盘或穗木苗穴盘的立体结构示意图。图8是本发明中的第三穴盘的立体结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图，对本发明作进一步说明。基于视觉的砧木苗和穗木苗配对装置，该装置包括传动平台11和设置在传动平 台顶端的移动安装架1。所述传动平台顶面的左右两侧以及中间部位分别设有一传送机构，该传送机构和 传输机构均是电机带动的带轮和由带轮驱动且水平设置的传动带；由图1、图2可知左侧 传送机构中，第一传动带7由第一电机22通过带轮驱动；右侧传送机构中，第二传动带10 由第二电机21通过带轮驱动；可分别将把砧木苗穴盘24(通常选用6x7穴盘；即纵向6排 穴，横向7排穴)和穗木苗穴盘25 (通常也选用6x7穴盘)向前运送至搬运位置(即机械手下方部位)。而中间部位的传输机构中，第三传动带8由第三电机9通过带轮驱动，将第 三穴盘沈(通常选用6x2穴盘；即纵向6排穴，横向2排穴)向后运送至搬运位置(即机械 手下方部位)。传动平台顶面上还设置有多个图像采集CCD摄像头；其中，确定砧木苗直径的第 三摄像头4安装在传动平台顶面的左侧，确定穗木苗直径的第四摄像头20安装在传动平台 顶面的右侧；确定穗木苗穴盘位置的第二摄像头19安装在传动平台顶面的右后侧，确定砧 木苗穴盘位置的第一摄像头23安装在传动平台顶面的左后侧。所述移动安装架上，第一机械手5负责把砧木苗从左侧的砧木苗穴盘24(第一传 动带7上的穴盘)搬运到中间部位的第三穴盘沈的左边穴位，第二机械手17负责把穗木 苗从右侧的穗木苗穴盘25搬运到第三穴盘沈的右边穴位；由于中间部位的第三穴盘的穴 位采用2行竖排，所以中间穴盘横向每一排的2个穴位分别用于放入经过图像采集信息配 对后的砧木苗和穗木苗。所述机械手包括一对夹持砧木苗或穗木苗的气爪和一驱动气爪的气缸。其中，第 一机械手5配有气爪6，第二机械手17配有气爪18 ；第一机械手和第二机械手分别由一行 走机构驱动着水平移动(机械手的结构由图4可知气爪53通过铰轴M铰接在机械手臂 体上，气爪的尾端与气缸52的活塞杆52-1的顶端通过一连杆55依次铰接；这样，气缸活塞 杆的直线运动就可带动气爪53张开或闭合)。所述行走机构中，一导轨(图中采用的导轨 是两根平行设置的导杆2、沿着移动安装架的长度方向水平设置，机械手上设置有与导轨 滑动配合的滑动部件(图中显示的是与导杆2的直径相适合的滑孔40)；另外，还设置一与 导轨平行的同步带14以及由电机47驱动且与同步带啮合的行走齿43(图中可知行走齿 43直接装在电机47的输出轴上，行走齿43的两侧分别设有绷紧同步带1的左张紧轮45和 右张紧轮46)。移动安装架上还安装着用于检测定位机械手的至少两个限位传感器和至少两个 复位传感器。其中，第一限位传感器四和第二限位传感器32分别设置在移动安装架上部的 左右两侧，第一复位传感器30和第二复位传感器31分别设置在移动安装架上部的中间部 位。第一限位传感器四和第一复位传感器30用于监视和限定第一机械手5的移动区间， 第二限位传感器32和第二复位传感器31用于监视和限定第二机械手17的移动区间。以上所述电机均为步进电机。本发明中，砧木苗的苗茎或穗木苗的苗茎的配对，由计算机及相应软件对上述摄 像头采集的图像信息进行比较、选择后实现。
权利要求
1.基于视觉的砧木苗和穗木苗配对装置，其特征在于该装置包括传动平台(11)和设 置在传动平台顶面的移动安装架(1)；所述传动平台顶面的左右两侧分别设有把砧木苗穴 盘04)和穗木苗穴盘0 送至搬运位置的传送机构，传动平台顶面的中间部位设有把第 三穴盘06)送至搬运位置以放置经过配对的砧木苗和穗木苗的传输机构，传动平台顶面 的周边设有多个采集图像以分别确定砧木苗和穗木苗直径以及确定穴盘位置的CCD摄像 头；所述移动安装架上设有分别把砧木苗和穗木苗从两侧的穴盘搬运到中间穴盘的第一机 械手( 和第二机械手(17)、驱动机械手水平移动的行走机构以及检测定位机械手的至少 两个限位传感器和至少两个复位传感器。
2.根据权利要求1所述的基于视觉的砧木苗和穗木苗配对装置，其特征在于所述传 送机构和传输机构均是电机带动的带轮和由带轮驱动且水平设置的传动带。
3.根据权利要求1或2所述的基于视觉的砧木苗和穗木苗配对装置，其特征在于所 述行走机构包括一沿着移动安装架长度方向水平设置的导轨、设置在机械手上且与导轨滑 动配合的滑动部件、与导轨平行设置的同步带以及由电机驱动且与同步带啮合的行走齿 03)。
4.根据权利要求3所述的基于视觉的砧木苗和穗木苗配对装置，其特征在于所述机 械手包括一对夹持砧木苗或穗木苗的气爪和一驱动气爪的气缸(52)。
5.根据权利要求4所述的基于视觉的砧木苗和穗木苗配对装置，其特征在于所述限 位传感器分别设置在移动安装架上部的左右两侧。
6.根据权利要求5所述的基于视觉的砧木苗和穗木苗配对装置，其特征在于所述复 位传感器分别设置在移动安装架上部的中间部位。
全文摘要
本发明涉及一种蔬菜嫁接机中的砧木苗和穗木苗的配对机构。目的是提供的机构应具有自动化程度较高、性能可靠的特点，并且结构简单、操作方便、成本较低。技术方案是基于视觉的砧木苗和穗木苗配对装置，包括传动平台和设在传动平台顶面的移动安装架；传动平台顶面的左右两侧分别设有把砧木苗穴盘和穗木苗穴盘送至搬运位置的传送机构，传动平台顶面的中间部位设有把第三穴盘送至搬运位置的传输机构，传动平台顶面的周边设有多个采集图像的CCD摄像头；移动安装架上设有分别把砧木苗和穗木苗从两侧的穴盘搬运到第三穴盘的第一机械手和第二机械手、驱动机械手水平移动的行走机构以及检测定位机械手的至少两个限位传感器和至少两个复位传感器。
文档编号A01G1/06GK102124907SQ20101057839
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者张路, 徐世福, 徐永康, 武传宇, 王哲禄 申请人:浙江理工大学