CN114273252A - 蔬菜苗智能分级方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的蔬菜苗智能分级方法，包括以下步骤：a首先将分拣设备进行初始化操作；b在分拣设备的四条传送带上自右至依次放置未分拣的苗盘、小苗、中苗、大苗空苗盘；c四条传送带启动，由传感器判断苗盘到达工作位置后停止前进，取苗机构进行取苗；d取苗机构提取种苗后将种苗输送到拍照位置进行拍照，拍照完成后的数据由电脑传送给PLC，区分出大中小苗，取苗机构根据拍照结果将种苗放到指定的穴盘；e人工取走各个输送线末端分拣好的穴盘；f当一个穴盘分拣完后，重复步骤1动作，重新放入待分拣的种苗到种苗输送线。实现了种苗的自动分拣，降低了种苗分拣的劳动强度，提高了种苗分拣效率。

Description

蔬菜苗智能分级方法

技术领域

本发明涉及蔬菜苗培育分级技术领域，具体地说是一种蔬菜苗智能分级方 法。

背景技术

蔬菜苗是指蔬菜种子在穴盘中发芽后,生长发育一段时间后，以长到符合 移栽标准后，移植到其它地方继续生长种苗。

在对蔬菜苗进行移栽过程中，需要对蔬菜苗进行分级筛选。目前国内市场 上，不同等级的蔬菜苗的筛选分级主要通过人工来完成，非常费时费力。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种蔬菜苗智能分级方法，能够实 现蔬菜苗的自动分级，分出若干个不同等级的蔬菜苗，并根据结果分别装盘， 降低了劳动强度，提高工作效率，实现蔬菜苗培育标准化。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种蔬菜苗智能分级方法，包括以下步骤：

a首先将分级设备进行初始化操作；

b在分级设备的多条传送带上自右依次放置未分级的苗盘、若干等级的空苗 盘；

c多条传送带启动，由传感器判断苗盘到达工作位置后停止前进，取苗机构 进行取苗；

d取苗机构提取蔬菜苗后将蔬菜苗输送到拍照位置进行拍照，拍照完成后的 数据由电脑传送给PLC，区分出不同等级的蔬菜苗，取苗机构根据拍照结果将蔬 菜苗放到指定的穴盘；

e人工取走各个输送线末端分级好的穴盘；

f当一个穴盘分级完后，重复步骤c动作，重新放入待分级的蔬菜苗到蔬菜 苗输送线。

进一步地，步骤c中，取苗机构单次可取多株蔬菜苗，设备的取苗机构共 有若干只夹爪，分别对应苗盘一列的蔬菜苗数量，若干只夹爪分两次进行抓取 识别。

进一步地，步骤d中，若干条苗盘流道分级蔬菜苗的数量在设备触摸屏上 计算显示，未分级蔬菜苗盘共有若干排，分级机器人每次可同时取一排，同时 执行判断，蔬菜苗萃盘取料次数显示与苗盘排数一致时，则蔬菜苗盘被取空， 蔬菜苗输送线启动将空盘流出；

每个等级的苗放料次数显示为已分级后各苗盘当前种苗数量，每个苗盘共 有若干个空穴，各苗盘每放置一株种苗，PLC内部寄存器就将对应苗盘中种苗的 数量加1，数量与苗盘穴数一致后，则被判断为该苗盘已放满，对应输送线启动， 将盛满后的苗盘流出。

进一步地，当蔬菜苗分级机在执行分级任务时，设备自动运行，但当有分 级苗盘流出时，传送带末端传感器感应，由于工作位置苗盘缺失，设备会暂停 并蜂鸣报警，提醒操作者更换苗盘，苗盘更换后，继续按“启动”按钮即可继 续工作。

进一步地，步骤d中，蔬菜苗区分过程包括以下步骤：

1)触发拍照；

夹爪夹取一排蔬菜苗到达指定拍照位置后，视觉软件通过读取寄存器信号， 触发相机设置曝光和拍照；

2)算法识别；

蔬菜苗分级算法通过计算每一株蔬菜苗的相对高度来区分蔬菜苗的等级；

3)反馈结果；

通过设置算法参数计算识别出种类后，通过检测区域对应PLC上的所有夹 爪编号，将检测结果发送到指定PLC地址寄存器上，由于大蔬菜苗枝叶比较大， 容易彼此间干扰视觉检测，所以分两次抓取检测，第一次抓取并检测单数编号 夹爪上的蔬菜苗,第二次抓取并检测双数编号夹爪上的蔬菜苗。

进一步地，步骤1)中夹爪机构的背景不能有绿色的物体，否则会干扰识别 结果。

进一步地，步骤2)中蔬菜苗分级算法参数说明如下：

1)蔬菜苗高度判断参数分为：小苗最大高度，中苗最大高度，大于中苗最 大高度的均为大苗，单位是像素；

2)是否是绝对高度：绝对高度是指蔬菜苗顶部到基准点的高度值，相对高 度是指蔬菜苗顶部和蔬菜苗底部的距离长度；

3)蔬菜苗颜色提取参数：蔬菜苗真叶和茎区域的提取，是通过提取绿色所 在的HSI颜色空间，从而得到蔬菜苗的真叶和茎面积区域，其中绿色的色调范 围是50到120，饱和度的最小值是25，亮度不做判断即0-255；

4)检测区域：通过预先设置的6个检测区域，每个检测区域对应一个蔬菜 苗位置区域。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过取苗机构抓取待筛选蔬菜苗，经过相机拍照，由相机通过特 定的算法对其归类，分为不同等级的苗，并根据结果分别装盘，提高了蔬菜苗 分级效率，降低了蔬菜苗分级的劳动强度。

2、本发明中取苗机构单次可取若干株蔬菜苗，设备的取苗机构共有若干只 夹爪，夹爪数量分别对应苗盘的列数，但由于其分布过密，同时取出进行识别 则误判几率较大，故夹爪分两次进行抓取识别，可同时进行判断、移动、放置 动作，效率较高，更加节省时间。

3、本发明中当蔬菜苗分级机在执行分级任务时，设备自动运行，但当有分 级苗盘流出时，传送带末端传感器感应，由于工作位置苗盘缺失，设备会暂停 并蜂鸣报警，提醒操作者更换苗盘，苗盘更换后，继续按“启动”按钮即可继 续工作，防止因为人的操作失误导致在装满蔬菜苗的苗盘中继续安放蔬菜苗， 设备运行可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领 域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明内部结构示意图一；

图3为本发明结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本 发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1所示，一蔬菜苗智能分级装置，包括以下步骤：

a首先将分级设备进行初始化操作；在手动状态下，在设备自动画面中， 左下角有初始化按键，点击设备则自动执行初始化动作，初始化完成后该按键 则显示为“初始化完成”，如图2所示。

b在分级设备的四条传送带上自右至依次放置未分级的苗盘、小苗、中 苗、大苗空苗盘；在设备初始化完成后，在设备四条传送带上，最右侧蔬菜苗 输送线上放置未分级的苗盘，另外三条小苗、中苗、大苗输送线上各放置用以 盛放分级后蔬菜苗的空苗盘，如图3所示。

c传送带启动，由传感器判断苗盘到达工作位置后停止前进，取苗机构进 行取苗；在准备工作完成后进行，将设备调至自动模式，绿色启动按钮闪烁则 表示设备可以进行自动运行，按下后设备运行，四条传送带启动，由传感器判 断苗盘到达工作位置后停止前进。

d取苗机构提取蔬菜苗后将蔬菜苗输送到拍照位置进行拍照，拍照完成后 的数据由电脑传送给PLC，区分出大中小苗，取苗机构的龙门机械手根据拍照 结果将蔬菜苗放到指定的穴盘；机械手开始动作，分别顺序执行“取苗避让位 置—取苗位置—***—取苗—提取—拍照”的位置与动作，拍照完成后的数据 由电脑传送给PLC，PLC判断位置后机械手则按照夹爪顺序依次将分辨后的蔬 菜苗放置在苗盘中。设备运行主要通过PLC进行控制整体运行。相机拍照后数 据传输到上位机(工业PC)中，上位机中通过逻辑算法后，与预设蔬菜苗参数 进行数据对比，分成小苗、中苗、大苗三类，再将数据传回下位机(PLC)，由 PLC控制整机运行。

e人工取走各个输送线末端分级好的穴盘；

f当一个穴盘分级完后，重复步骤1动作，重新放入待分级的蔬菜苗到蔬菜 苗输送线。

步骤c中，取苗机构单次可取三株蔬菜苗，设备的取苗机构共有六只夹 爪，分别对应苗盘六列，但由于其分布过密，同时取出进行识别则误判几率较 大，故六只夹爪分两次进行抓取识别，可同时进行判断、移动、放置动作，效 率较高，更加节省时间。

步骤d中，四条苗盘流道分级蔬菜苗的数量在设备触摸屏上计算显示，帮 助操作者更直观查看蔬菜苗数量：未分级蔬菜苗盘共有若干排，分级机器人每 次可同时取一排，同时执行判断，如图2所示，蔬菜苗萃盘取料次数显示为12 时，则蔬菜苗盘被取空，蔬菜苗输送线启动将空盘流出；小苗、中苗、大苗放 料次数显示为已分级后各苗盘当前蔬菜苗数量，每个苗盘共有72个格子，各苗 盘每放置一株蔬菜苗，PLC内部寄存器就将对应苗盘中蔬菜苗的数量加1，数 量为72后，则被判断为该苗盘已放满，对应输送线启动，将盛满后的苗盘流 出。

当蔬菜苗分级机在执行分级任务时，设备自动运行，但当有分级苗盘流出 时，传送带末端传感器感应，由于工作位置苗盘缺失，设备会暂停并蜂鸣报 警，提醒操作者更换苗盘，苗盘更换后，继续按“启动”按钮即可继续工作。

步骤d中，蔬菜苗区分过程包括以下步骤：

1)触发拍照；

夹爪夹取一排蔬菜苗到达指定拍照位置后，视觉软件通过读取寄存器信 号，触发相机设置曝光和拍照；

2)算法识别；

蔬菜苗分级算法通过计算每一株蔬菜苗的相对高度来区分蔬菜苗的大、 中、小；

3)反馈结果；

通过设置算法参数计算识别出不同等级后，通过检测区域对应PLC上的夹 爪编号，将检测结果发送到指定PLC地址寄存器上；由于大蔬菜苗枝叶比较 大，容易彼此间干扰视觉检测，所以分两次抓取检测，第一次抓取并检测单号 夹爪上的蔬菜苗,第二次抓取并检测双号夹爪上的蔬菜苗。

步骤1)中夹爪机构的背景不能有绿色的物体，否则会干扰识别结果。

步骤2)中蔬菜苗分级算法参数说明如下：

1)蔬菜苗高度判断参数分为：小苗最大高度，中苗最大高度，大于中苗最 大高度的均为大苗，单位是像素；

2)是否是绝对高度：绝对高度是指蔬菜苗顶部到基准点的高度值，相对高 度是指蔬菜苗顶部和蔬菜苗底部的距离长度；

3)蔬菜苗颜色提取参数：蔬菜苗叶子和茎区域的提取，是通过提取绿色所 在的HSI颜色空间，从而得到蔬菜苗的叶子和茎面积区域，其中绿色的色调范 围是50到120，饱和度的最小值是25，亮度不做判断即0-255；HSI是指一个 数字图像的模型，是美国色彩学家孟塞尔(H.A.Munsell)于1915年提出的，它 反映了人的视觉***感知彩色的方式，以色调、饱和度和亮度三种基本特征量 来感知颜色，此为现有技术，在此不做过多赘述。

4)检测区域：通过预先设置的若干个检测区域，每个检测区域对应一个蔬 菜苗位置区域。

在对本发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“上”、 “下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了 便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特 定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语 “安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可 以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以 是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对 于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体 含义。

Claims (7)

1.蔬菜苗智能分级方法，其特征在于，包括以下步骤：

a首先将分级设备进行初始化操作；

b在分级设备的若干条传送带上自右至依次放置未分级的苗盘、若干等级的空苗盘；

c传送带启动，由传感器判断苗盘到达工作位置后停止前进，取苗机构进行取苗；

d取苗机构提取种苗后将种苗输送到拍照位置进行拍照，拍照完成后的数据由电脑传送给PLC，区分出不同等级的苗，取苗机构根据拍照结果将种苗放到指定的穴盘；

e人工取走各个输送线末端分级好的穴盘；

f当一个穴盘分级完后，重复步骤c动作，重新放入待分级的种苗到种苗输送线。

2.如权利要求1所述的蔬菜苗智能分级方法，其特征在于，步骤c中，取苗机构单次可取若干株种苗，设备的取苗机构共有若干只夹爪，分别对应苗盘的列，所有夹爪分两次进行抓取识别。

3.如权利要求1所述的蔬菜苗智能分级方法，其特征在于，步骤d中，所有苗盘流道分级种苗的数量在设备触摸屏上计算显示，未分级种苗盘共有若干排，分级机器人每次可同时取一排，同时执行判断，如图2所示，种苗穴盘取料次数显示与苗盘行数一致时，则种苗盘被取空，种苗输送线启动将空盘流出；

每个等级的苗放料次数显示为已分级后各苗盘当前种苗数量，每个苗盘共有若干个空穴，各苗盘每放置一株种苗，PLC内部寄存器就将对应苗盘中种苗的数量加1，数量与苗盘穴数一致后，则被判断为该苗盘已放满，对应输送线启动，将盛满后的苗盘流出。

4.如权利要求1所述的蔬菜苗智能分级方法，其特征在于，当种苗分级机在执行分级任务时，设备自动运行，但当有分级苗盘流出时，传送带末端传感器感应，由于工作位置苗盘缺失，设备会暂停并蜂鸣报警，提醒操作者更换苗盘，苗盘更换后，继续按“启动”按钮即可继续工作。

5.如权利要求1所述的蔬菜苗智能分级方法，其特征在于，步骤d中，种苗区分过程包括以下步骤：

1)触发拍照；

夹爪夹取一排种苗到达指定拍照位置后，视觉软件通过读取寄存器信号，触发相机设置曝光和拍照；

2)算法识别；

种苗分级算法通过计算每一株种苗的外观特征来区分种苗的等级，包括但不限于株度、叶展宽度、茎粗等外观特征；

3)反馈结果；

通过设置算法参数计算识别出种类后，通过检测区域对应PLC上的每个夹爪编号，将检测结果发送到指定PLC地址寄存器上；第一次抓取并检测单数夹爪上的种苗,第二次抓取并检测双数夹爪上的种苗。

6.如权利要求5所述的蔬菜苗智能分级方法，其特征在于，步骤1)中夹爪机构的背景不能有绿色的物体，否则会干扰识别结果。

7.如权利要求5所述的蔬菜苗智能分级方法，其特征在于，步骤2)中种苗分级算法参数说明如下：

1)种苗高度判断参数分为：小苗最大高度，中苗最大高度，大于中苗最大高度的均为大苗，单位是像素；

2)是否是绝对高度：绝对高度是指种苗顶部到基准点的高度值，相对高度是指种苗顶部和种苗底部的距离长度；

3)种苗颜色提取参数：种苗叶子和茎区域的提取，是通过提取绿色所在的HSI颜色空间，从而得到种苗的叶子和茎面积区域，其中绿色的色调范围是50到120，饱和度的最小值是25，亮度不做判断即0-255；

4)检测区域：通过预先设置的6个检测区域，每个检测区域对应一个种苗位置区域。

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