一种活植物体编码艺术画生产系统及其生产方法与流程

本发明涉及立体艺术绿化产品领域，具体涉及一种活植物体编码艺术画生产系统及其生产方法。

背景技术：

当前垂直绿化墙、壁挂盆景等立体绿化技术，将艺术欣赏和立体功能绿化结合起来，将观赏植物的平面生长和观赏方式变为立体种植和观赏，充分利用了立体空间，并配备维持植物生长必备的灌溉施肥、光照、监控系统等，起到了良好的美观和绿化效果。

但是，随着社会对绿化产品和艺术欣赏水平的逐步提高，现有立体绿化技术难以满足进一步的社会需求，产业也面临发展瓶颈。具体来说，传统立体绿化的不足之处在于：

(1)产品的生产以人工为主，没有实现标准化、规模化、工业智能化，特别是对彩色植物的种类的选择、分色、检测、培育、修剪，没有实现标准化和智能化，生产成本高，效率低，市场发展受限；

(2)受产品结构、体积非标准化限制，产品往往以现场工程形式提供，特别是绿化墙，需要一定量的现场测绘、现场安装工作，无法实现客户自主摆放和安装，人力成本高；

(3)产品对物流运输要求高，无法采用普通物流快递方式；

(4)产品难以表现复杂的图片、照片和场景，只能拼接实现简单图案，难以满足更高的欣赏要求；例如不能实现在对经典名画、作品、照片、图案等的精确分色、植物活体色块处理和复制；

(5)没有实现整体生产和服务的平台化管理，与客户的交互，例如需求、订单、售后服务等流程，不能实现移动客户端(app)支持。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供解决前述现有技术的不足，提供一种全新的活植物体编码艺术画生产系统。

实现本发明第一个目的的技术方案是一种活植物体编码艺术画生产系统，包括单位活植物体色块、活植物体调色板模组、画框模组、绘画机器人和管理系统；所述单位活植物体色块为标准尺寸的单色植物，设置于活植物体调色板模组中；所述活植物体调色板模组和画框模组上均阵列排布设置多个标准尺寸的容纳单位活植物体色块的空间；所述绘画机器人具有视觉传感器，与管理系统通信连接，接受管理系统的指令从活植物体调色板模组中选择符合要求的颜色的单位活植物体色块，取出，准确放置到画框模组中指定位置。

具体来说，所述单位活植物体色块包括单色植物和容置单色植物的色块容器；所述色块容器尺寸标准，且与活植物体调色板模组和画框模组上设置的容纳单位活植物体色块的空间匹配。

所述活植物体调色板模组包括机架、调色板格栅、调色板植物生养机构和调色板管理机构；所述调色板格栅设置在机架上，每个单元格栅用于放置一个单位活植物体色块；所述调色板植物生养机构为放置于调色板格栅内的植物供水和提供辅助光照；所述调色板管理机构包括传感器，根据传感器采集数据，智能控制调色板植物生养机构；所述单位活植物体色块按照色差分色编码放置于调色板格栅中。

所述画框模组包括边框、画框格栅、画框植物生养机构和画框管理机构；所述画框格栅的单元格栅成阵列排布设置在边框上，每个单元格栅用于放置一个单位活植物体色块；所述画框植物生养机构为放置于画框格栅内的植物供水和提供辅助光照；所述画框管理机构包括传感器，根据传感器采集数据，智能控制画框植物生养机构。

所述活植物体调色板模组的机架上设置至少一层调色板格栅；每层调色板格栅的单元格栅成阵列排布，且每个单元格栅与一个单位活植物体色块的尺寸匹配；所述调色板管理机构包括调色板传感器、mcu和电源，调色板传感器至少包括湿度传感器和温度传感器，其输出端连接mcu的输入端，电源为mcu和调色板传感器供电；所述画框模组的画框管理机构包括画框传感器、mcu和电源，画框传感器至少包括湿度传感器和温度传感器，其输出端连接mcu的输入端，电源为mcu和画框传感器供电。

所述活植物体调色板模组还包括视觉传感器；所述视觉传感器的输出端连接调色板管理机构的mcu的输入端。

所述活植物体调色板模组的调色板植物生养机构包括调色板补水纤维基底、调色板毛细水管、调色板照明机构和带电磁阀的水箱；每层调色板格栅的单元格栅底部连通，所述调色板补水纤维基底设置于调色板格栅底部；所述调色板毛细水管一端设置于调色板补水纤维基底内部，另一端连接水箱；所述调色板照明机构设置在机架上，发光面朝向植物设置；所述调色板传感器设置于补水纤维基底内部；所述水箱的电磁阀由调色板管理机构的mcu控制；所述画框模组的画框植物生养机构包括画框补水纤维基底、画框毛细水管、画框照明机构和带电磁阀的水箱；所述画框格栅的单元格栅底部连通，所述画框补水纤维基底设置于画框格栅底部；所述画框毛细水管一端设置于画框补水纤维基底内部，另一端连接水箱；所述画框照明机构设置在边框上，发光面朝向植物设置；所述画框传感器设置于补水纤维基底内部；所述画框照明机构和水箱的电磁阀由画框管理机构的mcu控制。

作为优选，生产系统还包括生产流水线；所述画框模组放置于生产流水线上；所述活植物体调色板模组的调色板管理机构、所述画框模组的画框管理机构、绘画机器人以及生产流水线均包括用于与管理系统通信的无线通信模块。

所述管理系统包括云端服务器和移动客户端；所述云端服务器响应移动客户端的请求，接收调色板管理机构和画框管理机构采集的数据，控制绘画机器人以及生产流水线，并管理活植物体调色板模组和画框模组；所述移动客户端响应用户请求，进行源画数字转化，并进行物流和售后管理。

本发明的第二个目的是提供一种基于前述生产系统的活植物体编码艺术画生产方法。

实现本发明第二个目的的技术方案是活植物体编码艺术画生产方法，包括以下步骤：

步骤一、构建活植物体编码艺术画生产系统；

步骤二、客户通过移动客户端提交活植物体艺术画需求；

步骤三、管理系统处理客户选择的源图，将其转换成由单位活植物体色块组成的色块图像，对单位活植物体色块进行编码，得到源图的编码色块图像，根据单位活植物体色块数量计算出合适的画框模块尺寸，向生产流水线下达画框生产指令；

步骤四、绘画机器人接受管理系统的指令，从活植物体调色板模组中准确查找并匹配管理系统要求的单位活植物体色块，取出，准确放置到画框模组中指定的位置，完成活植物体编码艺术画生产。

本发明的原理为：将单色植物尺寸标准化，作为组成艺术画的最小像素单元。将各种颜色的单色植物根据色差编码管理。采用视觉匹配技术，由机器人取拿正确的单色植物色块来形成艺术画。同时结合科学养植的理念，设置传感器系统、照明装置、供水系统，来维持植物健康的生长环境。

采用了上述技术方案后，本发明的具有以下的有益效果：(1)本发明将单色植物标准化，作为艺术画的最小单元像素，结合视觉识别、智能机器人和立体绿化技术，驱动绘画机器人借助调色板模块完成对源艺术画的活植物体复制，植物生长和展示过程中，通过传感等人工智能管理画框的补水、照明，针对不同的植物生长要求提供适宜的生长条件，并在需要时提醒对活植物体进行替换、修剪。本发明充分利用人工智能技术和立体绿化技术，实现了绘画艺术与工业化绿化产品生产技术的结合，可通过网络在线定制，生产效率高，对物流运输条件要求低，维护方便，具有很高的艺术欣赏价值和绿化功能。

(2)本发明为保证对植物颜色、生长状况、位置的精确管理，活植物体调色板模组设置了视觉传感器，及时采集视觉数据，并与管理系统实现交互，对色块进行处理和维护，实现了对彩色或植物体色块的智能化优选、分色、检测、培育、修剪。

(3)本发明实现了活植物体艺术画的标准化、规模化、智能化工业生产，特别是实现了对彩色植物的种类的智能化优选、分色、检测、培育、修剪，具有生产高效，成本低的优势，而且由于产品结构、体积标准化，为客户的安装带来了极大的方便，不需要现场测绘、现场安装，实现客户根据喜好和供电条件，自主摆放和安装。

(4)本发明可以表现复杂的绘画作品、照片和场景，实现在对经典名画作品、客户照片，自画作精确分色、植物活体色块处理和复制，具有很高的艺术欣赏价值。

(5)本发明的生产系统基于人工智能技术，从整体上实现了对生产、服务的平台化全流程管理，实现了客户的个性化定制，与客户的交互实现移动客户端支持。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的生产系统的原理框图。

图2为本发明的管理系统的原理图。

图3为本发明的生产系统的硬件结构部分的结构示意图。

图4为本发明的单位活植物体色块的结构示意图。

图5为本发明的活植物体调色板模组的结构示意图。

图6为本发明的画框模组的结构示意图。

附图中标号为：

单位活植物体色块1、单色植物11、色块容器12、固定卡具12-1、微孔12-2、活植物体调色板模组2、机架21、基板21-1、调色板格栅22、调色板植物生养机构23、调色板补水纤维基底23-1、调色板毛细水管23-2、调色板照明机构23-3、调色板管理机构24、调色板传感器24-1、视觉传感器25、画框模组3、边框31、画框格栅32、画框植物生养机构33、画框补水纤维基底33-1、画框毛细水管33-2、画框照明机构33-3、水箱33-4、画框管理机构34、画框传感器34-1、mcu和电源34-2、绘画机器人4、管理系统5、生产流水线6。

具体实施方式

(实施例1)

见图1、图2和图3，本实施例的一种活植物体编码艺术画生产系统，包括单位活植物体色块1、活植物体调色板模组2、画框模组3、绘画机器人4、管理系统5和生产流水线6，系统充分利用人工智能技术，实现了活植物体艺术画的标准化、规模化、智能化工业生产。从生产系统的结构上，可以分为管理平台软件和硬件系统组成。具体来说，硬件系统包括单位活植物体色块1、活植物体调色板模组2、画框模组3、绘画机器人4和生产流水线6。单位活植物体色块1为标准尺寸的单色植物，设置于活植物体调色板模组2中；活植物体调色板模组2和画框模组3上均阵列排布设置多个标准尺寸的容纳单位活植物体色块1的空格栅；画框模组3放置于生产流水线6上；活植物体调色板模组2的调色板管理机构24、画框模组3的画框管理机构34、绘画机器人4以及生产流水线6均包括用于与管理系统5通信的无线通信模块。管理系统5包括云端服务器51和移动客户端52；云端服务器51对生产、物流、服务进行管理和控制，而订单、需求、售后服务请求业务则通过移动客户端52的app进行支持。移动客户端52响应用户请求，进行源画数字转化，并进行物流和售后管理。云端服务器51响应移动客户端52的请求，接收调色板管理机构24和画框管理机构34采集的数据，控制绘画机器人4以及生产流水线6，并管理活植物体调色板模组2和画框模组3；绘画机器人4具有视觉传感器，接受管理系统5的指令从活植物体调色板模组2中选择符合要求的颜色的单位活植物体色块1，取出，准确放置到画框模组3中指定位置。绘画机器人4选用圆柱坐标机器人，可以兼顾经济性和操作精度，适应高密度、多层、格栅密度高的调色板模块结构，和画框的高密度格栅结构。

如图4所示，单位活植物体色块1包括单色植物11和容置单色植物11的色块容器12，是构成艺术画的最小色素单元。单色植物11选用色彩丰富的小、微型单色植物，例如小型多肉植物，苔藓，具有成株微小，无杂色的特点，适合作为艺术画的基本像素，包括成株植物和非成株的种子。单色植物11种植在营养生长基内，保障植物的供水、营养和固定，并防止向外滴水或渗漏，营养生长基具有可塑性、持水性、透气性，可固定植物根系，内含植物生长所需的营养成分。营养生长基放置在色块容器12内。色块容器12尺寸标准，且与活植物体调色板模组2和画框模组3上设置的容纳单位活植物体色块1的格栅匹配。单位活植物体色块1的色块容器12的外壁上设有固定卡具12-1和微孔12-2，固定卡具12-1用于与活植物体调色板模组2和画框模组3的格栅配合，可实现高效、牢靠的固定，适应生产和物流过程中的恶劣振动环境，微孔12-2用于通过营养液、水和透气。

如图5所示，活植物体调色板模组2采用多层立体结构，是单位活植物体色块1在安装到画框模组3前的放置、管理平台，多层结构间距可满足绘画机器人4机械臂伸入取放色块操作。包括机架21、调色板格栅22、调色板植物生养机构23、调色板管理机构24和视觉传感器25。活植物体调色板模组2的机架21上设置多层基板21-1，调色板格栅22固定在基板21-1上，基板21-1采用中空结构，可以容置补水、传感器等器件。每层调色板格栅23的单元格栅成阵列排布，且每个单元格栅与一个单位活植物体色块1的尺寸匹配，单位活植物体色块1按照色差分色编码放置于调色板格栅22中，单元格栅设置与固定卡具12-1配合的卡具接口，以确保单位活植物体色块1的快速稳定固定。调色板植物生养机构23为放置于调色板格栅22内的植物供水和提供辅助光照；调色板植物生养机构23包括调色板补水纤维基底23-1、调色板毛细水管23-2、调色板照明机构23-3和带电磁阀的水箱；每层调色板格栅23的单元格栅底部连通，调色板补水纤维基底23-1设置于调色板格栅22底部；调色板毛细水管23-2一端设置于调色板补水纤维基底23-1内部，另一端连接水箱；调色板照明机构23-3采用led照明，包括多颗led灯珠，可以调节光照强度，调色板照明机构23-3设置在机架21上，发光面朝向植物设置。调色板管理机构24包括调色板传感器24-1、mcu和电源，调色板传感器24-1包括湿度传感器、温度传感器以及ph值传感器等，各传感器设置于补水纤维基底23-1内部，输出端连接mcu的输入端。电源为mcu和调色板传感器24-1供电。视觉传感器25的输出端连接调色板管理机构24的mcu的输入端，mcu根据传感器采集数据，智能控制调色板植物生养机构23根据植物的不同种类和其生长状况，动态调整光照、供水和养料，以达到适宜的生长要求，并适控制生长速度。视觉传感器25及时采集视觉数据，并通过mcu与管理系统5实现交互，对色块进行处理和维护，可准确识别植物成株颜色，并由管理系统5驱动绘画机器人4对枯萎植物成株进行剔除，对尺寸进行修剪、取放等管理操作。

如图6所示，画框模组3包括边框31、画框格栅32、画框植物生养机构33和画框管理机构34；画框模组3是活植物体艺术画产品的基本载体，其本身也必须具有艺术欣赏价值和功能，因此边框31为艺术边框，由仿自然材质的高分子材料加工而成，兼顾强度和弹性，起到保护内部设备和艺术美观的综合功能。画框模组3各组成部分形成了一个完整的植物生长微环境。画框格栅32的单元格栅成阵列排布设置在边框31上，每个单元格栅用于放置一个单位活植物体色块1，格栅具有卡具接口，可快速固定色块容器；画框植物生养机构23为放置于画框格栅22内的植物供水和提供辅助光照；画框管理机构34包括传感器，根据传感器采集数据，智能控制画框植物生养机构33。画框模组3的画框管理机构34包括画框传感器34-1、mcu和电源34-2，画框传感器34-1至少包括湿度传感器和温度传感器，其输出端连接mcu的输入端，电源34-2为mcu和画框传感器34-1供电。画框模组3的画框植物生养机构33包括画框补水纤维基底33-1、画框毛细水管33-2、画框照明机构33-3和带电磁阀的水箱33-4；画框格栅33的单元格栅底部连通，画框补水纤维基底33-1设置于画框格栅32底部；画框毛细水管33-2一端设置于画框补水纤维基底33-1内部，另一端连接水箱33-4；画框照明机构33-3设置在边框31上，发光面朝向植物设置；画框传感器34-1设置于补水纤维基底33-1内部；画框照明机构33-3和水箱33-4的电磁阀由画框管理机构34的mcu控制，根据传感器数据，驱动画框照明机构33-3和水箱33-4的阀门打开进行自动照明和补水，创造植物生长的适宜环境。画框模组3内部器件和部件均考虑抗震设计，可采用垂直和水平放置方式，结合专门设计的外包装和警告标志，便于采用普通物流运输方式。

前述生产系统设计好后，即可进行活植物体编码艺术画生产，因此艺术画的生产方法包括以下步骤：

步骤一、构建活植物体编码艺术画生产系统；

步骤二、客户通过移动客户端提交活植物体艺术画需求；

步骤三、管理系统处理客户选择的源图，将其转换成由单位活植物体色块组成的色块图像，对单位活植物体色块进行编码，得到源图的编码色块图像，根据单位活植物体色块数量计算出合适的画框模块尺寸，向生产流水线下达画框生产指令；

步骤四、绘画机器人接受管理系统的指令，从活植物体调色板模组中准确查找并匹配管理系统要求的单位活植物体色块，取出，准确放置到画框模组中指定的位置，完成活植物体编码艺术画生产。

步骤五、检验、包装、物流，并根据移动客户端的维护需求对画框模组3进行管理和维护。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。