基于机器视觉的大蒜定向播种装置及方法

文档序号:25362735发布日期:2021-06-08 15:49阅读:来源:国知局

技术特征:
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接孔设置第一弹簧连接通孔。8.根据权利要求7所述的机器视觉的大蒜定向播种装置,其特征在于,所述第二y型料斗包括:第二支撑挡板和第二料斗舱体,所述第二翻转支撑挡板上设置第二张紧弹簧连接孔,所述第二张紧弹簧连接孔与所述张紧弹簧的第二端固定连接;所述第二料斗舱体上设置第二翻转轴,所述第二y型料斗通过所述第二翻转轴与所述翻转安装支架转动连接;所述第二料斗舱体设置有引导凹槽,所述引导凹槽的两端设置有滑移面,所述引导凹槽连接第二圆柱形通道,所述第二圆柱形通道连接第二锥形通道;所述第二料斗舱体一侧设置第二翻转支撑挡板,所述第二翻转支撑挡板设置第二弹簧连接通孔。9.根据权利要求1

8任一项所述的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固定在安装支架上,所述安装支架用于连接农机设备,所述图像采集器通过图像采集器安装架固定在所述安装支架上,所述蒜种特征识别及定向播种机构的蒜种出口连接蒜种汇集传输料斗,用于实现定向调整后蒜种的汇集传输,完成蒜种定向播种。10.一种基于机器视觉的大蒜定向播种方法,其特征在于,采用权利要求1

9任一项所述的基于机器视觉的大蒜定向播种装置,所述方法包括:s101,蒜种从单粒取种装置下落时,进入拨种排种装置,通过自编控制器,独立驱动柔性拨种轮以固定比例与排种器同步转动,所排出的蒜种经拨种轮反向分种,调整缓冲下落过程中蒜种轨迹及速度,将蒜种接引至v型传输通道轨道内稳定滑移,依据蒜种重心位置分布特点和v型传输通道的不对称圆形凸起,蒜种会呈现有序纵向滑移状态,直至有序落入蒜种特征识别及定向播种机构;s102,硬件系统以边缘计算处理器jetson nano为控制核心,由电源模块、摄像头、pca9685模块、翻转驱动舵机,开合驱动舵机成控制系统硬件;边缘计算处理器jetson nano用于边缘计算,进行图像分类、目标检测、分割和语音处理等领域,并且可并行运行多个神经网络;s103,当蒜种落入蒜种特征识别及定向播种机构,控制系统初始化后控制图像采集器对图像进行采集,然后利用利用大蒜检测网络模型对采集的图像进行推理,判断是背景图像还是大蒜图像,如果是背景图像则进行下一帧图像采集并继续判断;如果是大蒜图像,则将图像输入到鳞芽判断网络模型通过推理判断鳞芽的朝向,大蒜检测网络模型和鳞芽判断网络模型相互配合最终完成蒜种特征识别;大蒜检测模型主要对采集的图像进行实时处理,判断是否有蒜种喂入,是对背景图像和大蒜图像进行二分类问题,由于两种图像特征差异显著,采用5层卷积神经网络模型,前四层为四个由卷积层、relu层和池化层构成的卷积块,第5层为全连接层;大蒜鳞芽判断模型通过对大蒜图像进行推理,对大蒜鳞芽朝上或朝下进行而分类;大蒜鳞芽判断模型采用resnet

18网络结构,通过迁移学习对网络参数进行训练;s104,经过图像识别后,根据蒜种特征的判别结果分别控制翻转驱动舵机,开合驱动舵机工作,驱动舵机的转动角度可以在0

180
°
内调节,当判别蒜种鳞芽朝上,开合驱动舵机工作,带动开合挡板实现第一y型料斗和第二y型料打开,蒜种自然下落,种体方向未变,落入蒜种汇集传输料斗,开合驱动舵机复位后,在复位弹簧的张紧作用下,第一y型料斗和第二y
型料斗闭合;或者,当判别蒜种鳞芽朝下,翻转驱动舵机工作,带动整体做翻转运动,蒜种种体方向改变,落入蒜种汇集传输料斗,实现鳞芽调整。
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