CN102124906B - 基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗分类装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗分类装置。目的是提供的装置应能根据茎的直径自动地将待嫁接苗分类，实现待嫁接苗和接穗苗的自动配对，而且具有结构简单、准确度高的特点，以保证嫁接质量。技术方案是：基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗分类装置，所述分类装置包括机架、水平布置在机架上部的苗盘传送带以及待嫁接苗传送带、取放待嫁接苗的搬运机构、用于检测苗盘位置的光电传感器、拍摄待嫁接苗影像的CCD摄像头、接收并处理所述光电传感器以及CCD摄像头信号的计算机、对待嫁接苗进行导向的导向模块；所述搬运机构包括门字形横架、安装在该横架上部的单轴驱动器以及安装在单轴驱动器上的用于夹取待嫁接苗的机械臂。
Description
技术领域
本发明涉及一种蔬果嫁接机的分类装置，具体涉及一种基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗分类装置。
背景技术
不同嫁接幼苗的直径在1-5mm不等，嫁接时，需要根据砧木苗和接穗苗的茎的直径进行配对；但各操作人员所掌握的嫁接技术要领、手法及熟练程度不同，加之幼苗脆嫩细弱，所以嫁接起来很耗费精力，难以保证较高的嫁接质量和较高的成活率；而且效率低、劳动强度大，已远远不能适应我国农业生产的要求。
目前，我国正在积极调整种植结构，上海、广州等城市已经建立起工厂化农业高效示范园区。这些大规模的嫁接育苗场，只有通过机械化作业才能在短时间内完成优质的商品化嫁接生产。因此，嫁接苗和接穗苗的自动配对问题，尚待解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服上述背景技术的不足，提供一种基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗分类装置，该分类装置应能根据茎的直径自动地将待嫁接苗分类，实现待嫁接苗和接穗苗的自动配对，而且具有结构简单、准确度高的特点，以保证嫁接质量。
本发明提供以下技术方案：
基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗分类装置，其特征在于：所述分类装置包括机架、水平布置在机架上部的苗盘传送带以及待嫁接苗传送带、取放待嫁接苗的搬运机构、用于检测苗盘位置的光电传感器、拍摄待嫁接苗影像的CCD摄像头、接收并处理所述光电传感器以及CCD摄像头信号的计算机、对待嫁接苗进行导向的导向模块；导向模块安装在待嫁接苗传送带上表面的运动方向末端；所述搬运机构包括横跨在所述苗盘传送带以及待嫁接苗传送带上方的门字形横架、安装在该横架上部的单轴驱动器以及安装在单轴驱动器上的用于夹取待嫁接苗的机械臂。
所述横架包括竖直固定在机架两边的立柱以及水平固定在两立柱顶端之间的横梁，横梁的轴线与所述苗盘传送带以及待嫁接苗传送带的运动方向垂直。
所述单轴驱动器由步进电机驱动，包括水平布置在门字形横架上部的丝杆以及可在丝杆上横向往复滑动的滑块；丝杆的轴线与门字形横架中横梁的轴线平行，滑块上部的滑槽与横梁下表面的滑轨配合以实现左右滑动。
所述机械臂与前述计算机连接；机械臂包括竖直安装在所述滑块下端的支架、定位在支架下部的双联气缸、安装在双联气缸两个活塞杆顶端的用于夹取待嫁接苗的机械爪；所述双联气缸的两个活塞杆朝着苗盘方向斜向下伸。
所述机械爪包括安装在双联气缸两活塞杆顶端的CU气缸、固定在CU气缸的活塞杆顶端的连接块、沿该活塞杆的轴线方向对称布置的两个爪杆、分别与所述两个爪杆的尾端以及连接块的两侧铰接的两个连杆；每个爪杆的中部均铰接在CU气缸的导向板上，两个爪杆的前部相互平行且保持1-5mm距离。
所述苗盘传送带和待嫁接苗传送带并排布置在机架上部，两条传送带分别由一个步进电机驱动；所述步进电机与前述计算机连接。
所述光电传感器的光发射器和接收器相互对准安装在苗盘传送带两侧的机架上。
所述导向模块包括导向架以及固定在导向架上的至少三条导向槽；导向架的两侧固定在机架上，所有导向槽的轴线均沿待嫁接苗传送带的运动方向伸展，每条导向槽由两块相向而对且保持20-40mm间距(依穴盘苗土块大小而定)的导向板组成，每块导向板的下沿距离待嫁接苗传送带1-3mm。
所述CCD摄像头安装在苗盘传送带和待嫁接苗传送带之间的机架上。
本发明的工作原理是：
苗盘随苗盘传送带运动，当传感器检测到第一排待嫁接苗时，发出信号至计算机，计算机控制驱动苗盘传送带的步进电机停机，同时启动单轴驱动器的步进电机，单轴驱动器的滑块带动机械臂移动到待嫁接苗位置，计算机控制机械臂夹取待嫁接苗，然后向待嫁接苗传动带运动；运动过程中，CCD摄像头拍下待嫁接苗的照片并传送至计算机，计算机处理相关数据后得出茎的大小，并根据处理结果控制机械臂运动至不同的导向槽，计算机控制机械臂松开待嫁接苗，待嫁接苗随待嫁接苗传送带运动至不同的导向槽，实现待嫁接苗的分类。传感器检测到第一排苗取完后，控制苗盘传送带的步进电机转动，第二排苗运动至预定位置，重复取苗、放苗工作。
本发明的有益效果是：
本发明利用摄像头采集影像，计算机处理相关影像数据后控制两条传送带和机械臂的动作，对待嫁接苗进行分类，结构简单，准确度和自动化程度高，提高了工作效率，降低了操作人员劳动强度，而且提高了蔬果嫁接的成活率，具有广泛的市场前景。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明中搬运机构的立体结构放大图。
图3是本发明中机械爪的立体结构放大图。
图4是本发明中导向模块的立体结构放大图。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明所述的基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗分类装置，包括一个机架1、水平布置在机架上部的苗盘传送带13以及待嫁接苗传送带6、夹取待嫁接苗的搬运机构、用于检测苗盘位置的光电传感器、拍摄待嫁接苗影像的CCD摄像头4、对待嫁接苗进行导向的导向模块3、接收并处理所述光电传感器以及CCD摄像头信号的计算机(为使图面整洁，图中予以省略不画)；所述CCD摄像头安装在苗盘传送带和待嫁接苗传送带之间的机架上；导向模块安装在待嫁接苗传送带上表面，位于待嫁接苗传动带运动方向的末端，导向模块中所有导向槽的轴线均沿待嫁接苗传送带的运动方向伸展。
所述搬运机构包括横跨在所述苗盘传送带以及待嫁接苗传送带上方的门字形横架5，所述横架包括竖直固定在机架两边的立柱5-1以及水平固定在两立柱顶端之间的横梁5-2，横梁的轴线与所述苗盘传送带以及待嫁接苗传送带的运动方向垂直，门字形横架的上部安装有一个由步进电机驱动的单轴驱动器8。
所述单轴驱动器由水平布置在门字形横架上部的丝杆8-1以及与丝杆配合的所述滑块8-2组成，丝杆的轴线与门字形横架的横梁的轴线平行；滑块的上部制有轴线与丝杆平行的滑槽，该滑槽与位于横梁下表面的滑轨相配合以实现横向往复运动。
所述滑块的下表面安装有一用于取放待嫁接苗的机械臂7，包括竖直安装在所述滑块下表面的支架14、定位在支架下部的双联气缸15、安装在双联气缸两个活塞杆顶端的用于夹取待嫁接苗的机械爪A；双联气缸的两个活塞杆朝着苗盘方向斜向下伸，双联气缸活塞杆的伸缩，可带动机械爪上提或者下降。
所述机械爪A包括安装在双联气缸两活塞杆顶端的CU气缸16、固定在CU气缸的活塞杆顶端的连接块17-1、沿该活塞杆的轴线方向对称布置的两个爪杆17-3、分别与所述两个爪杆的尾端以及连接块的两侧铰接的两个连杆17-2；每个爪杆的中部均铰接在CU气缸的导向板16-1上，两个爪杆的前部相互平行且保持1-5mm距离(具体根据待嫁接苗的茎的直径确定)，CU气缸的活塞杆伸缩可带动机械爪松开或夹紧。
为方便机械臂夹取待嫁接苗，所述苗盘传送带和待嫁接苗传送带并排布置在机架上部，两条传送带分别由一个步进电机驱动2；所述步进电机与前述计算机连接。
所述光电传感器的光发射器11-1和接收器11-2相互对准安装在苗盘传送带两侧的机架上。所述导向模块包括导向架3-1以及固定在导向架上的至少三条导向槽3-3；导向架的两侧固定在机架上，每条导向槽由两块相向而对且保持20-40mm间距的导向板3-2组成(具体间距根据实际情况确定)，每块导向板的下沿距离待嫁接苗传送带1-3mm。
本发明中所述的步进电机、计算机、光电传感器、CCD摄像头、双联气缸、CU气缸、单轴驱动器均可外购获得。
图中还有，苗盘10。
Claims (4)
1.基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗分类装置，其特征在于：所述分类装置包括机架(1)、水平布置在机架上部的苗盘传送带(13)以及待嫁接苗传送带(6)、取放待嫁接苗的搬运机构、用于检测苗盘位置的光电传感器、拍摄待嫁接苗影像的CCD摄像头(4)、接收并处理所述光电传感器以及CCD摄像头信号的计算机、对待嫁接苗进行导向的导向模块(3)；导向模块安装在待嫁接苗传送带上表面的运动方向末端；所述搬运机构包括横跨在所述苗盘传送带以及待嫁接苗传送带上方的门字形横架(5)、安装在该横架上部的单轴驱动器(8)以及安装在单轴驱动器上的用于夹取待嫁接苗的机械臂(7)；
所述横架包括竖直固定在机架两边的立柱(5-1)以及水平固定在两立柱顶端之间的横梁(5-2)，横梁的轴线与所述苗盘传送带以及待嫁接苗传送带的运动方向垂直；
所述单轴驱动器由步进电机(2)驱动，包括水平布置在门字形横架上部的丝杆(8-1)以及可在丝杆上横向往复滑动的所述滑块(8-2)；丝杆的轴线与门字形横架中横梁的轴线平行，滑块上部的滑槽与横梁下表面的滑轨配合以实现左右滑动；
所述机械臂包括竖直安装在所述滑块下端的支架(14)、定位在支架下部的双联气缸(15)、安装在双联气缸两个顶杆顶端的用于夹取待嫁接苗的机械爪(A)；所述双联气缸的两个顶杆朝着苗盘方向斜向下伸；
所述机械爪(A)包括安装在双联气缸两顶杆顶端的CU气缸(16)、固定在CU气缸的顶杆顶端的连接块(17-1)、沿该顶杆的轴线方向对称布置的两个爪杆(17-3)、分别与所述两个爪杆的尾端以及连接块的两侧铰接的两个连杆(17-2)；每个爪杆的中部均铰接在CU气缸的导向板(16-1)上，两个爪杆的前部相互平行且保持1-5mm距离；
所述导向模块包括导向架(3-1)以及固定在导向架上的至少三条导向槽(3-3)；导向架的两侧固定在机架上，所有导向槽的轴线均沿待嫁接苗传送带的运动方向伸展，每条导向槽由两块相向而对且保持20-40mm间距的导向板(3-2)组成，每块导向板的下沿距离待嫁接苗传送带1-3mm。
2.根据权利要求1所述的基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗分类装置，其特征在于：所述苗盘传送带和待嫁接苗传送带并排布置在机架上部，两条传送带分别由一个步进电机(2)驱动；所述步进电机与前述计算机连接。
3.根据权利要求2所述的基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗分类装置，其特征在于：所述光电传感器包括光发射器(11-1)和接收器(11-2)，该光发射器和接收器相互对准安装在苗盘传送带两侧的机架上。
4.根据权利要求3所述的基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗分类装置，其特征在于：所述CCD摄像头安装在苗盘传送带和待嫁接苗传送带之间的机架上。
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