CN101940096A - 玉米种子单倍体分拣系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于现代农业装备技术领域，涉及一种对玉米种子单倍体进行检测及分拣的系统。该系统主要由分拣机械臂、传送带、图像采集系统三部分组成，其中分拣机械臂与图像采集系统均安装在传送带的正上方；传送带由伺服电机驱动，且传送带上有直径为10mm用以盛放待分选种子的小孔。种子置于传送带上小孔内，随着传送带的运动，摄像机获取种子图像并进行处理，并分别判断玉米籽粒是否为单倍体籽粒，并将该结果发送给分拣机械臂控制器，分拣机械臂根据这一返回结果进行分选。本发明能够自动快速实现玉米单倍体籽粒的准确分选，极大的提高育种效率。

Description

玉米种子单倍体分拣系统

技术领域

本发明属于现代农业装备技术领域，涉及一种对玉米种子单倍体进行检测及分拣的系统。

背景技术

单倍体是由具有配子体染色体数目的个体、组织或细胞分化、生长出的植株，其植株体细胞染色体数目为亲本细胞染色体数目的一半。利用单倍体技术获得纯系进而选育自交系，可加快选育进程、提高选育效率，是现代植物育种中快速、高效的方法之一。由于单倍体自然发生的几率很低，造成单倍体种子数量极少。每年有80万自交系，即需要从800万粒中选择80万粒的单倍体，但目前检查量仅为1000粒/小时，且主要通过人工方式实现。因此有必要发明一种玉米单倍体自动分选装置，自动快速实现玉米单倍体籽粒的准确分选，对提高育种效率具有重大意义。

目前国内外主要依靠形态学、细胞学和解剖学、遗传标记、分子标记等方法对玉米单倍体进行鉴定，但真正能进行玉米单倍体籽粒自动分选的装置未见报导。

发明内容

本发明提出了一种基于计算机视觉的玉米单倍体籽粒自动分选系统。

本发明的技术方案为：该系统主要由分拣机械臂、传送带、图像采集系统三部分组成。分拣机械臂与图像采集系统均安装在传送带的正上方，且在传送带的运动方向上，图像采集系统位于分拣机械臂的前方；传送带由伺服电机驱动，且传送带上有直径为10mm用以盛放待分选种子的小孔。

所述传送带上的小孔每行均匀分布7个，孔间距为40mm，在传送带运动方向上间距为40mm。

所述传送带采用同步带方式。

所述图像采集系统由摄像头及图像采集卡组成，采用外触发方式采集图片。

将玉米种子置于带有孔穴的传送带上不断向前运动，摄像头获取种子信息后立即进行识别，判断是否为单倍体籽粒，并通过机械臂末端的真空吸嘴进行分选。

所述分拣机械臂结构采用专利CN1589191所记载的结构。

种子置于传送带上小孔内，每个孔一颗种子。随着传送带的运动，传送带上种子依次进入图像采集区域，摄像机获取该区域内的种子图像并进行处理。传送带采用同步带方式，以保证分拣过程中传送带向前运动时，机械臂的分拣吸嘴都能与各行小孔位置准确对应。传送带每运动过3行孔穴就产生一个触发电平信号，摄像头在接收到触发信号时才会进行图像采集。每次摄像头采集传送带上3行5列小孔区域。采集图像后进行处理分别判断15个玉米籽粒是否为单倍体籽粒，并将该结果发送给分拣机械臂控制器，分拣机械臂根据这一返回结果进行分选。

本发明的有益效果为：能够自动快速实现玉米单倍体籽粒的准确分选，极大的提高育种效率；结构简单，易于推广，且分拣准确率高。

附图说明

图1为本发明所述系统的结构示意图；

图2为分拣机械臂的结构示意图；

图3为传送带表面孔排列示意图；

图中标号：

1-分选机械臂；2-种子收集容器；3-传送带；4-图像采集系统；5-控制面板；11-主动臂；2-从动臂；3-动平台；4-分拣吸嘴。

具体实施方式

本发明提供了一种玉米种子单倍体分拣系统，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，该系统主要由分拣机械臂1、传送带3、图像采集系统4三部分组成。分拣机械臂1与图像采集系统4均安装在传送带3的正上方，且在传送带3的运动方向上，图像采集系统4位于分拣机械臂1的前方；传送带3由伺服电机驱动，且传送带3上有直径为10mm用以盛放待分选种子的小孔。传送带3采用同步带方式，小孔每行均匀分布7个，孔间距为40mm，在传送带运动方向上间距为40mm。所述图像采集系统4由摄像头及图像采集卡组成，采用外触发方式采集图片。

如图2所示，分拣机械臂采用专利CN1589191所记载的结构。该机械臂由两个伺服电机驱动主动臂11，主动臂11带动从动臂12，使与从动臂12末端连接的动平台13能在XOY平面内运动，动平台13下方装有分拣吸嘴14。分拣吸嘴14通过电磁阀与真空发生器相连。工作时，外接气泵产生的气体通过真空发生器的作用形成负压，在分拣吸嘴14处形成真空，吸取种子。分拣过程，在机械臂带动下，5个分拣吸嘴运动至与传送带上各行中间5个小孔对应位置处，根据各小孔内的种子信息，开启与之对应吸嘴的电磁阀，吸取该小孔内玉米种子后放入种子收集容器2中，完成分拣。

系统上电后，启动控制系统程序，使系统复位，与此同时启动图像采集及处理系统程序。此时工作在外触发采集方式下的摄像头未接收到触发信号，与传送带3及分拣机械臂1都处于静止状态。按下控制面板5上的“启动”按钮，系统会产生一个脉冲信号，触发摄像头采集图片，摄像头每次采集传送带上3行5列小孔区域。采集完一副图片后马上处理并判断是否为玉米单倍体种子，并将处理结果以动态数据交换(DDE)方式发送至控制系统，以行为单位，每次发送3组数据，每组中有5个数。控制系统每收到3组数据后便会驱动传送带向前运动3次，每次运动1行的距离(40mm)，与此同时分拣机械臂1也会同时运动，并根据所接收到的数据，将判断为单倍体的籽粒所对应吸嘴的电磁阀接通，在真空发生器产生的负压作用下该籽粒被吸附在吸嘴上，并被分拣机械臂1移至种子收集容器2，实现单倍体的分选。传送带运动过3行孔穴之后，控制系统再次给摄像机发送触发信号，触发其采集图片，图像采集系统采集完后马上处理并再次将处理结果发送至控制系统，如此往复循环，使系统连续运行。检测完成后，关闭图像采集程序，此时没有数据发送至控制系统，传送带及分拣机械臂会停止运动。

Claims (4)

1.玉米种子单倍体分拣系统，该系统主要由分拣机械臂(1)、传送带(3)、图像采集系统(4)三部分组成，其特征在于，分拣机械臂(1)与图像采集系统(4)均安装在传送带(3)的正上方，且在传送带(3)的运动方向上，图像采集系统(4)位于分拣机械臂(1)的前方；传送带(3)由伺服电机驱动，且传送带(3)上有直径为10mm用以盛放待分选种子的小孔。

2.根据权利要求1所述的玉米种子单倍体分拣系统，其特征在于，所述传送带(3)上的小孔每行均匀分布7个，孔间距为40mm，在传送带运动方向上间距为40mm。

3.根据权利要求1所述的玉米种子单倍体分拣系统，其特征在于，所述传送带(3)采用同步带方式。

4.根据权利要求1所述的玉米种子单倍体分拣系统，其特征在于，所述图像采集系统(4)由摄像头及图像采集卡组成，采用外触发方式采集图片。

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