一种智能化甘蔗切种方法与流程

本发明涉及自动化甘蔗切种领域，特别涉及一种智能化甘蔗切种方法。

背景技术：

甘蔗作为我国制糖的主要原料，对国家糖业市场的供给安全起着至关重要的作用。对现有文献检索发现，我国现阶段研制的甘蔗种植机机型均为实时切种式甘蔗种植机，其需喂入工人多，喂入操作紧张，喂入不均，容易造成漏播。而美国、澳大利巴西等国家普遍采用预切种式甘蔗种植机，该型种植机所需人工少，机箱大，而且种植效率高，可预见预切种式甘蔗种植机为国产种植机将来的重点发展方向之一。预切种式甘蔗种植机需要大量切好的蔗段，切种装置作为切断蔗种的关键部件，其装置性能直接影响甘蔗种植效果，因此，研制一种符合国情且切种效率高，对芽损伤小，性能稳定，结构简单等特点的切种装置是非常有必要的。

甘蔗种苗的好坏很大程度上决定了甘蔗的产量，不合格的蔗种，即蔗节破损、种芽损坏或病虫害甘蔗，不能生长成甘蔗，腐烂在地里，影响正常甘蔗亩产量；不合格的蔗种也没有作为糖蔗或果蔗出售转化为经济效益，而是种植在地里，造成极大的浪费。据调研发现，甘蔗平均亩产量约为4吨，作为蔗种来年种植的甘蔗平均每亩需1.3吨，而实时切种式甘蔗种植机的切种装置切断的蔗段中，不合格的蔗种占总蔗种的近两成，即260千克。

目前的甘蔗切种方式为人工切种和人工操作切种机切种两种，其人工成本高，劳动强度大，生产效率低，安全性可靠性不高。且当前的甘蔗切种机自动化程度低，也不能识别已切断的蔗种是否符合种植标准，导致不合格的蔗种夹杂在种苗中。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能化甘蔗切种方法，从而克服自动化甘蔗切种不能识别已切断的蔗种是否符合种植标准的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能化甘蔗切种方法，具体包括：

S1：将甘蔗由进料导种槽送入；

S2：由第一机械手抓取送入所述进料导种槽的甘蔗传送至切种台，并通过图像摄像装置获取甘蔗的茎节和种芽图像；

S3：图像处理装置根据获取的甘蔗的茎节和种芽图像提取甘蔗图像边缘，获取甘蔗的病虫害区域边缘的突变灰度值，种芽的种芽面积、周长和圆形度以及甘蔗茎节的长度；

S4：处理器根据甘蔗的病虫害区域边缘的突变灰度值和种芽的种芽面积、周长和圆形度获取甘蔗的多个合格段和不合格段，并结合甘蔗茎节的长度确定多个待切割位置；

S5：处理器控制第二机械手抓取甘蔗依次将待切割位置传送至切割装置的下方，并由切割装置依次切断待切割位置；及

S6：将合格段传送至第一导种槽通道进行收集，将不合格段传送至第二导种槽通道进行收集。

优选地，上述技术方案中，所述图像摄像装置由三个所述摄像头组成，三个所述摄像头分别沿所述进料导种槽与所述切种台之间的路径的周向均匀分布。

优选地，上述技术方案中，所述摄像头的像素为200～500万，分辨率为1920*1080。

优选地，上述技术方案中，步骤S4中处理器根据甘蔗的病虫害区域边缘的突变灰度值和种芽的种芽面积、周长和圆形度获取甘蔗的多个合格段和不合格段具体包括：

将甘蔗的种芽的面积、周长和圆形度的实际测量值的与标准值相比，若两者误差在设定范围内；且同时将甘蔗的病虫害区域边缘的突变灰度值的变化率与标准变化率相比，若两者误差也在设定范围内，则为合格段，反之，为不合格段。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明中的方法，能够自动完成甘蔗传送、种芽识别、甘蔗茎节切割以及对切割后的种芽段进行分类收集的功能，能够高效率切种、省人力、保护种芽的同时，对合格蔗种和不合格的蔗种进行识别并分类收集。

附图说明

图1是根据本发明智能化甘蔗切种装置的结构图。

图2是根据本发明导种台的结构图。

图3是根据本发明智能化甘蔗切种的单芽切种时切割位置和编号示意图。

图4是根据本发明智能化甘蔗切种的流程图。

主要附图标记说明：

1-进料导种槽，2-图像摄像装置，3-图像处理装置，4-第一电机，5-第一横移导轨，6-第一机械手，7-第二电机，8-第二机械手，9-第二横移导轨，10-第三电机，11-竖直导轨，12-刀座，13-切刀，14-切种台，15-导种台，16-挡板，17-驱动电机，18-第一导种槽通道，19-第二导种槽通道，20-第一传送带，21-第二传送带。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，示出了一种能够配合该实施例中方法进行实施的智能化甘蔗切种装置，包括：进料导种槽1、切种台14、第一机械手6、第一电机4、第一横移导轨5、图像摄像装置2、图像处理装置3、切割装置、第二机械手8、导种台15、第二电机7和第二横移导轨9，切种台14位于进料导种槽1的后方，第一机械手6设于第一横移导轨5上，并由第一电机4带动第一横移导轨5使得第一机械手6能够在进料导种槽1和切种台14之间移动，图像摄像装置2位于进料导种槽1和切种台14之间，切割装置位于切种台14的上方，第二机械手8设于第二横移导轨9上，并由第二电机7带动第二横移导轨9使得第二机械手8能够在导种台15的长度方向来回移动，切割装置位于切种台14的上方，具体由竖直导轨11、刀座12、切刀13和第三电机10组成，导种台15位于切种台的后方，用于接入切割后的甘蔗茎节，其中，导种台上设有两个导种槽通道。

图2显示了根据本发明优选实施方式的智能化甘蔗切种方法，具体包括：

S1：将甘蔗由进料导种槽送入；

蔗种放入进料导种槽之前进行预处理，将蔗种剥叶，将弯曲较大的蔗种从中间切断。

S2：由第一机械手抓取送入所述进料导种槽的甘蔗传送至切种台，并通过图像摄像装置获取甘蔗的茎节和种芽图像；

图像摄像装置由三个摄像头组成，三个摄像头分别沿进料导种槽与切种台之间的路径的周向均匀分布，优选三个摄像头呈120°设置；摄像头的像素为200～500万，分辨率为1920*1080。

S3：图像处理装置根据获取的甘蔗的茎节和种芽图像提取甘蔗图像边缘，获取甘蔗的病虫害区域边缘的突变灰度值，种芽的种芽面积、周长和圆形度以及甘蔗茎节的长度；

图像处理装置3将拍摄到的甘蔗的茎节和种芽图像将其黑色背景转换为白色，接着对图像灰度化、阀值化处理，滤波降噪，然后提取图像边缘，病虫害区域边缘灰度值会突变，强化蔗种轮廓和茎节交线特征，提取蔗种的种芽面积、周长、圆形度等特征参数，并计算出甘蔗茎节的长度。

S4：处理器根据甘蔗的病虫害区域边缘的突变灰度值和种芽的种芽面积、周长和圆形度获取甘蔗的多个合格段和不合格段，并结合甘蔗茎节的长度确定多个待切割位置；

S5：处理器控制第二机械手抓取甘蔗依次将待切割位置传送至切割装置的下方，并由切割装置依次切断待切割位置；及

S6：将合格段传送至第一导种槽通道进行收集，将不合格段传送至第二导种槽通道进行收集。

步骤S4中处理器根据甘蔗的病虫害区域边缘的突变灰度值和种芽的种芽面积、周长和圆形度获取甘蔗的多个合格段和不合格段具体包括：

处理器接收到图像处理装置3的信号后，以甘蔗茎节交线的中点为基点计算确定蔗种各节尺寸，且将种芽特征参数与标准参数对比，误差在一定范围内即为合格蔗段；将病虫害区域边缘灰度值的变化率与用户输入的标准变化率对比，误差范围超出用户范围则为病虫害蔗段，当同时满足无病虫害蔗段的合格蔗段定为合格，接着以用户对单芽切种或双芽切种的设定，来确定各节切割尺寸，并从蔗头开始对蔗段进行预编号，记录不合格和合格蔗段的编号，如图3所示。

步骤S6将合格段传送至第一导种槽通道进行收集，将不合格段传送至第二导种槽通道进行收集具体实现方式见图2，导种台15优选是倾斜的，第一导种槽通道位于倾斜面上，第二导种槽通道位于第一导种槽通道的上方，挡板16铰接在导种台15上，驱动电机17通过螺栓与导种台连接，切好的蔗段由于重力原因向低处滚动，电机17关闭时，挡板16由于重力原因是向下倒伏的，此时蔗种会经过不会经过挡板16直接落入第一导种槽通道18；驱动电机17开启时，挡板15提升，开启另一通道，蔗种经过挡板16后电机关闭，挡板16往下运动，蔗种继续滚动落入第二导种槽通道19。若切好的蔗段编号为合格，则电机17保持关闭状态，蔗段直接落入第一导种槽通道18，由一号传送带20运走，若切好的蔗段编号不合格，则电机17开启，挡板16提升，蔗段落入第一导种槽通道19，由二号传送带21运走。

综上，本发明中的方法，能够自动完成甘蔗传送、种芽识别、甘蔗茎节切割以及对切割后的种芽段进行分类收集的功能，能够高效率切种、省人力、保护种芽的同时，对合格蔗种和不合格的蔗种进行识别并分类收集。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。