CN110314860A - 一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于现代农业智能装备技术领域，涉及一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置及实现方法。所述装置包括交替顶升装置(1)、水平开合装置(2)、水平图像采集背景板(3)、垂直方向相机(4)、支架(5)、水平方向相机(6)、穴盘苗(7)、传送带(8)。利用传送带(8)将穴盘苗(7)移动到指定位置后，通过交替顶升装置(1)将穴盘苗顶起，水平开合装置(2)将顶起穴盘苗与下方密集穴盘苗隔离。通过垂直方向相机(4)和水平方向相机(6)对顶起的穴盘苗进行图像采集，通过图像处理，进而对穴盘苗进行分类识别。本发明可以实现对穴盘苗垂直方向和水平方向的无干扰图像采集，进而为穴盘苗分级识别提供保障。

Description

一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置及实现方法
技术领域
本发明涉及现代农业智能装备技术领域，具体说是一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置及实现方法。
背景技术
随着科学技术的发展，穴盘苗分级识别对实现农产品精细化生产、提高农产品附加经济价值具有重要意义。穴盘苗分级识别装置和实现方法是实现分级识别的首要任务。由于穴盘苗生长紧密，直接对穴盘苗进行图像采集将面临分割困难，采集信息量小等难题。
目前穴盘苗分拣技术有人工分拣和机械分级，人工分拣作业强度大，效率低。现有的机械分级装置识别方式单一，准确性不高。本发明基于机器视觉技术，设计了一种水平垂直双相机图像采集装置，并且通过机械结构对待采集图像的穴盘苗进行空间隔离，可以实现对穴盘苗的无干扰图像采集。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置及实现方法。本发明基于机器视觉技术，并且通过机械结构对待采集图像的穴盘苗进行空间隔离，可以实现对花盆基质的无干扰图像采集。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置，包括交替顶升装置1、水平开合装置2、水平图像采集背景板3、垂直方向相机4、支架5、水平方向相机6、传送带8；
所述水平开合装置2安装于支架5的中部，交替顶升装置1安装于水平开合装置2的下方，交替顶升装置1和水平开合装置2之间设有传送带8，水平开合装置2的一侧安装有水平图像采集背景板3；在支架5的顶端、与水平开合装置2的中心对应位置安装有垂直方向相机4，水平图像采集背景板3的对侧安装有水平方向相机6；
所述交替顶升装置1包括两个气缸101、若干气缸推杆102、两个顶杆固定板103、若干顶杆104；每个气缸101上设有若干个气缸推杆102，每个气缸101上的若干个气缸推杆102的上端固定有一个顶杆固定板103；两个顶杆固定板103均为锯齿状，顶杆固定板103的每个锯齿上安装有一个顶杆104；
所述传送带8由两组传送带组成，所述两组传送带之间具有一定缝隙，用于所述顶杆104穿过；
所述水平开合装置2包括舵机Ⅰ201、连杆Ⅰ202、下滑块Ⅰ203、上滑块Ⅰ204、导轨Ⅰ205、活动板Ⅰ206、对称上滑块Ⅰ207、固定板Ⅰ208、舵机Ⅱ、连杆Ⅱ、下滑块Ⅱ、上滑块Ⅱ、导轨Ⅱ、活动板Ⅱ、对称上滑块Ⅱ和固定板Ⅱ；
所述固定板Ⅰ208和固定板Ⅱ对称的固定在所述支架5的中部内侧，所述活动板Ⅰ206和活动板Ⅱ对称位于固定板Ⅰ208和固定板Ⅱ的下方；所述导轨Ⅰ205和导轨Ⅱ分别沿传送带8的长度方向安装于活动板Ⅰ206和活动板Ⅱ的两端下方；
所述舵机Ⅰ201安装于导轨Ⅰ205的右端，导轨Ⅰ205与下滑块Ⅰ203活动连接，下滑块Ⅰ203的上表面与上滑块Ⅰ204的下表面固定连接，上滑块Ⅰ204的上表面与活动板Ⅰ206固定连接，连杆Ⅰ202的一端与下滑块Ⅰ203连接，另一端与舵机Ⅰ201连接；导轨Ⅰ205通过对称上滑块Ⅱ与活动板Ⅱ连接；
所述舵机Ⅱ安装于导轨Ⅱ的左端，导轨Ⅱ与下滑块Ⅱ活动连接，下滑块Ⅱ的上表面与上滑块Ⅱ的下表面固定连接，上滑块Ⅱ的上表面与活动板Ⅱ固定连接，连杆Ⅱ的一端与下滑块Ⅱ连接，另一端与舵机Ⅱ连接；导轨Ⅱ通过对称上滑块Ⅰ207与活动板Ⅰ206连接；
所述舵机Ⅰ201驱动连杆Ⅰ202动作，连杆Ⅰ202带动下滑块Ⅰ203在导轨Ⅰ205上往复运动，驱动活动板Ⅰ206进行开合动作；所述舵机Ⅱ驱动连杆Ⅱ动作，连杆Ⅱ带动下滑块Ⅱ在导轨Ⅱ上往复运动，驱动活动板Ⅱ进行开合动作，实现穴盘苗图像采集时与穴盘其他苗隔离。
在上述技术方案的基础上，所述两个顶杆固定板103的锯齿交错排列，使全部顶杆104在同一竖直平面上。
在上述技术方案的基础上，所述舵机Ⅰ201和舵机Ⅱ分别固定安装在支架5上。
在上述技术方案的基础上，所述活动板Ⅰ206包括舌块2061、弹簧2062、主板2063；所述主板2063的一侧设有卡槽，所述舌块2061通过弹簧2062安装在主板2063卡槽内。当舌块2061受到顶杆104挤压时，弹簧2062进行压缩，舌块2061将缩进主板2063卡槽内，当舌块2061未受到挤压时，保持伸出状态，保证了活动板Ⅰ206的外形完整。
在上述技术方案的基础上，所述活动板Ⅱ与活动板Ⅰ206的结构相同。
在上述技术方案的基础上，所述活动板Ⅰ206和活动板Ⅱ之间的中心线与所述两组传送带之间的缝隙相对应。
在上述技术方案的基础上，所述每个顶杆104与一个舌块2061的位置相对应。
所述一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置，其实现方法包括：
步骤一，所述基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置启动后，传动带8带动穴盘苗7移动，当到达指定位置后停止；所述水平开合装置2中的活动板Ⅰ206和活动板Ⅱ初始为打开状态；交替顶升装置1通过气缸101控制顶杆104将第一排中的第一组待顶升穴盘苗10顶起，水平开合装置通过舵机Ⅰ201和舵机Ⅱ控制活动板Ⅰ206和活动板Ⅱ闭合；水平方向相机6和垂直方向相机4对顶起的穴盘苗进行图像采集，通过图像处理后进行分类识别，以便分类移栽；处理完毕后，水平开合装置2中活动板Ⅰ206和活动板Ⅱ打开，交替顶升装置1控制顶杆104下降；
步骤二，交替顶升装置1将第一排中的第二组待顶升穴盘苗9顶起，重复步骤一，完成该组穴盘苗的识别工作，以便分类移栽；
步骤三，第一排穴盘苗分类识别结束后，传送带8前进一个穴格的距离，重复步骤一和步骤二，直至整盘穴盘苗7分类识别结束。
本发明所述的基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置及实现方法，具有以下有益效果：本发明基于机器视觉技术，设计了一种水平垂直双相机图像采集装置，并且通过机械结构对待采集图像的穴盘苗进行空间隔离，可以实现对穴盘苗的无干扰图像采集，识别准确性较高。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为本发明一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置的总体结构示意图；
图2为本发明一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置顶起第一组待顶升穴盘苗的结构示意图；
图3为本发明一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置的水平开合装置结构示意图；
图4为本发明一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置的活动挡板结构示意图；
图5为本发明一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置的交替顶升装置结构示意图。
1.交替顶升装置，2.水平开合装置，3.水平图像采集背景板，4.垂直方向相机，5.支架，6.水平方向相机，7.穴盘苗，8.传送带，9.第二组待顶升穴盘苗，10.第一组待顶升穴盘苗，101.气缸，102.气缸推杆，103.顶杆固定板，104.顶杆，201.舵机Ⅰ，202.连杆Ⅰ，203.下滑块Ⅰ，204.上滑块Ⅰ，205.导轨Ⅰ，206.活动板Ⅰ，207.对称上滑块Ⅰ，208.固定板Ⅰ，2061.舌块，2062.弹簧，2063.主板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1～5所示，本发明所述的一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置，包括交替顶升装置1、水平开合装置2、水平图像采集背景板3、垂直方向相机4、支架5、水平方向相机6、传送带8；
所述水平开合装置2安装于支架5的中部，交替顶升装置1安装于水平开合装置2的下方，交替顶升装置1和水平开合装置2之间设有传送带8，水平开合装置2的一侧安装有水平图像采集背景板3；在支架5的顶端、与水平开合装置2的中心对应位置安装有垂直方向相机4，水平图像采集背景板3的对侧安装有水平方向相机6；
所述交替顶升装置1包括两个气缸101、若干气缸推杆102、两个顶杆固定板103、若干顶杆104；每个气缸101上设有若干个气缸推杆102，每个气缸101上的若干个气缸推杆102的上端固定有一个顶杆固定板103；两个顶杆固定板103均为锯齿状，顶杆固定板103的每个锯齿上安装有一个顶杆104；
所述传送带8由两组传送带组成，所述两组传送带之间具有一定缝隙，用于所述顶杆104穿过；
所述水平开合装置2包括舵机Ⅰ201、连杆Ⅰ202、下滑块Ⅰ203、上滑块Ⅰ204、导轨Ⅰ205、活动板Ⅰ206、对称上滑块Ⅰ207、固定板Ⅰ208、舵机Ⅱ、连杆Ⅱ、下滑块Ⅱ、上滑块Ⅱ、导轨Ⅱ、活动板Ⅱ、对称上滑块Ⅱ和固定板Ⅱ；
所述固定板Ⅰ208和固定板Ⅱ对称的固定在所述支架5的中部内侧，所述活动板Ⅰ206和活动板Ⅱ对称位于固定板Ⅰ208和固定板Ⅱ的下方；所述导轨Ⅰ205和导轨Ⅱ分别沿传送带8的长度方向安装于活动板Ⅰ206和活动板Ⅱ的两端下方；
所述舵机Ⅰ201安装于导轨Ⅰ205的右端，导轨Ⅰ205与下滑块Ⅰ203活动连接，下滑块Ⅰ203的上表面与上滑块Ⅰ204的下表面固定连接，上滑块Ⅰ204的上表面与活动板Ⅰ206固定连接，连杆Ⅰ202的一端与下滑块Ⅰ203连接，另一端与舵机Ⅰ201连接；导轨Ⅰ205通过对称上滑块Ⅱ与活动板Ⅱ连接；
所述舵机Ⅱ安装于导轨Ⅱ的左端，导轨Ⅱ与下滑块Ⅱ活动连接，下滑块Ⅱ的上表面与上滑块Ⅱ的下表面固定连接，上滑块Ⅱ的上表面与活动板Ⅱ固定连接，连杆Ⅱ的一端与下滑块Ⅱ连接，另一端与舵机Ⅱ连接；导轨Ⅱ通过对称上滑块Ⅰ207与活动板Ⅰ206连接；
所述舵机Ⅰ201驱动连杆Ⅰ202动作，连杆Ⅰ202带动下滑块Ⅰ203在导轨Ⅰ205上往复运动，驱动活动板Ⅰ206进行开合动作；所述舵机Ⅱ驱动连杆Ⅱ动作，连杆Ⅱ带动下滑块Ⅱ在导轨Ⅱ上往复运动，驱动活动板Ⅱ进行开合动作，实现穴盘苗图像采集时与穴盘其他苗隔离。
在上述技术方案的基础上，所述两个顶杆固定板103的锯齿交错排列，使全部顶杆104在同一竖直平面上。
在上述技术方案的基础上，所述舵机Ⅰ201和舵机Ⅱ分别固定安装在支架5上。
在上述技术方案的基础上，所述活动板Ⅰ206包括舌块2061、弹簧2062、主板2063；所述主板2063的一侧设有卡槽，所述舌块2061通过弹簧2062安装在主板2063卡槽内。当舌块2061受到顶杆104挤压时，弹簧2062进行压缩，舌块2061将缩进主板2063卡槽内，当舌块2061未受到挤压时，保持伸出状态，保证了活动板Ⅰ206的外形完整。
在上述技术方案的基础上，所述活动板Ⅱ与活动板Ⅰ206的结构相同。
在上述技术方案的基础上，所述活动板Ⅰ206和活动板Ⅱ之间的中心线与所述两组传送带之间的缝隙相对应。
在上述技术方案的基础上，所述每个顶杆104与一个舌块2061的位置相对应。
所述一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置，其实现方法包括：
步骤一，所述基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置启动后，传动带8带动穴盘苗7移动，当到达指定位置后停止；所述水平开合装置2中的活动板Ⅰ206和活动板Ⅱ初始为打开状态；交替顶升装置1通过气缸101控制顶杆104将第一组待顶升穴盘苗10顶起，即第一排的1、3、5号穴盘苗，水平开合装置通过舵机Ⅰ201和舵机Ⅱ控制活动板Ⅰ206和活动板Ⅱ闭合；水平方向相机6和垂直方向相机4对顶起的穴盘苗进行图像采集，通过图像处理后进行分类识别，以便分类移栽；处理完毕后，水平开合装置2中活动板Ⅰ206和活动板Ⅱ打开，交替顶升装置1控制顶杆104下降；
步骤二，交替顶升装置1将第二组待顶升穴盘苗9顶起，即第一排2、4、6号穴盘苗，重复步骤一，完成该组穴盘苗的识别工作，以便分类移栽；
步骤三，第一排穴盘苗分类识别结束后，传送带8前进一个穴格的距离，重复步骤一和步骤二，直至整盘穴盘苗7分类识别结束。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置，其特征在于，包括交替顶升装置(1)、水平开合装置(2)、水平图像采集背景板(3)、垂直方向相机(4)、支架(5)、水平方向相机(6)、传送带(8)；
所述水平开合装置(2)安装于支架(5)的中部，交替顶升装置(1)安装于水平开合装置(2)的下方，交替顶升装置(1)和水平开合装置(2)之间设有传送带(8)，水平开合装置(2)的一侧安装有水平图像采集背景板(3)；在支架(5)的顶端、与水平开合装置(2)的中心对应位置安装有垂直方向相机(4)，水平图像采集背景板(3)的对侧安装有水平方向相机(6)；
所述交替顶升装置(1)包括两个气缸(101)、若干气缸推杆(102)、两个顶杆固定板(103)、若干顶杆(104)；每个气缸(101)上设有若干个气缸推杆(102)，每个气缸(101)上的若干气缸推杆(102)的上端固定有一个顶杆固定板(103)；两个顶杆固定板(103)均为锯齿状，顶杆固定板(103)的每个锯齿上安装有一个顶杆(104)；
所述传送带(8)由两组传送带组成，所述两组传送带之间具有一定缝隙，用于所述顶杆(104)穿过；
所述水平开合装置(2)包括舵机Ⅰ(201)、连杆Ⅰ(202)、下滑块Ⅰ(203)、上滑块Ⅰ(204)、导轨Ⅰ(205)、活动板Ⅰ(206)、对称上滑块Ⅰ(207)、固定板Ⅰ(208)、舵机Ⅱ、连杆Ⅱ、下滑块Ⅱ、上滑块Ⅱ、导轨Ⅱ、活动板Ⅱ、对称上滑块Ⅱ和固定板Ⅱ；
所述固定板Ⅰ(208)和固定板Ⅱ对称的固定在所述支架(5)的中部内侧，所述活动板Ⅰ(206)和活动板Ⅱ对称位于固定板Ⅰ(208)和固定板Ⅱ的下方；所述导轨Ⅰ(205)和导轨Ⅱ分别沿传送带(8)的长度方向安装于活动板Ⅰ(206)和活动板Ⅱ的两端下方；
所述舵机Ⅰ(201)安装于导轨Ⅰ(205)的右端，导轨Ⅰ(205)与下滑块Ⅰ(203)活动连接，下滑块Ⅰ(203)的上表面与上滑块Ⅰ(204)的下表面固定连接，上滑块Ⅰ(204)的上表面与活动板Ⅰ(206)固定连接，连杆Ⅰ(202)的一端与下滑块Ⅰ(203)连接，另一端与舵机Ⅰ(201)连接；导轨Ⅰ(205)通过对称上滑块Ⅱ与活动板Ⅱ连接；
所述舵机Ⅱ安装于导轨Ⅱ的左端，导轨Ⅱ与下滑块Ⅱ活动连接，下滑块Ⅱ的上表面与上滑块Ⅱ的下表面固定连接，上滑块Ⅱ的上表面与活动板Ⅱ固定连接，连杆Ⅱ的一端与下滑块Ⅱ连接，另一端与舵机Ⅱ连接；导轨Ⅱ通过对称上滑块Ⅰ(207)与活动板Ⅰ(206)连接。
2.如权利要求1所述的基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置，其特征在于，所述两个顶杆固定板(103)的锯齿交错排列，使全部顶杆(104)在同一竖直平面上。
3.如权利要求1所述的基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置，其特征在于，所述舵机Ⅰ(201)和舵机Ⅱ分别固定安装在支架(5)上。
4.如权利要求1所述的基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置，其特征在于，所述活动板Ⅰ(206)包括舌块(2061)、弹簧(2062)、主板(2063)；所述主板(2063)的一侧设有卡槽，所述舌块(2061)通过弹簧(2062)安装在主板(2063)卡槽内。
5.如权利要求4所述的基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置，其特征在于，所述每个顶杆(104)与一个舌块(2061)的位置相对应。
6.如权利要求5所述的基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置，其特征在于，所述活动板Ⅱ与活动板Ⅰ(206)的结构相同。
7.如权利要求6所述的基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置，其特征在于，所述活动板Ⅰ(206)和活动板Ⅱ之间的中心线与所述两组传送带之间的缝隙相对应。
8.如权利要求1～7任一权利要求所述的基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，所述基于机器视觉的穴盘苗分级识别装置启动后，传动带(8)带动穴盘苗(7)移动，当到达指定位置后停止；所述水平开合装置(2)中的活动板Ⅰ(206)和活动板Ⅱ初始为打开状态；交替顶升装置(1)通过气缸(101)控制顶杆(104)将第一排中的第一组待顶升穴盘苗(10)顶起，水平开合装置通过舵机Ⅰ(201)和舵机Ⅱ控制活动板Ⅰ(206)和活动板Ⅱ闭合；水平方向相机(6)和垂直方向相机(4)对顶起的穴盘苗进行图像采集，通过图像处理后进行分类识别，以便分类移栽；处理完毕后，水平开合装置(2)中活动板Ⅰ(206)和活动板Ⅱ打开，交替顶升装置(1)控制顶杆(104)下降；
步骤二，交替顶升装置(1)将第一排中的第二组待顶升穴盘苗(9)顶起，重复步骤一，完成该组穴盘苗的识别工作，以便分类移栽；
步骤三，第一排穴盘苗分类识别结束后，传送带(8)前进一个穴格的距离，重复步骤一和步骤二，直至整盘穴盘苗(7)分类识别结束。
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