CN107186778A - 一种基于图像识别的横向甘蔗预切种机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于图像识别的横向甘蔗预切种机，其包括：输送装置，其包括输送台以及输送机构；图像识别装置，其用于识别甘蔗的蔗节的位置；切种机构，其包括：切种支架，其设置于输送台的前端；拨蔗轴，其设置于切种支架的上端的后侧，其左右两端各设置有一个弧形拨片；切刀组件，若干个切刀组件设置于切种支架的上端的前侧，每个切刀组件包括底座、滑块以及刀盘，底座设置于切种支架的上端的前侧，滑块设置于底座上且通过一滑块驱动机构驱动进行滑动；刀盘设置于滑块上且通过一刀盘驱动机构驱动进行转动。本发明能够避免切口落在蔗节或蔗芽附近，其在保证蔗种质量的同时大大提高了生产效率，减少了劳动强度。

Description

一种基于图像识别的横向甘蔗预切种机
技术领域
本发明涉及甘蔗切种的农用机械设备领域，特别涉及一种基于图像识别的横向甘蔗预切种机。
背景技术
糖蔗是我国重要的基础经济作物，由于我国甘蔗种植地地形复杂，甘蔗种植的机械化程度一直不高，政府每年为此都需要投入大量的资金补贴甘蔗种植的人工成本，而且我国现有的大面积使用的甘蔗种植机械的机械化程度不高，甘蔗种植者劳动强度依然非常大，从而令广大甘蔗种植者十分苦恼。我国现有的甘蔗种植机大多采用的是切种和布种一体式的种植机械，这种种植的方式很难保证蔗种质量，无序的切种方式破坏了蔗种的活性，造成了大量的浪费。而且，这种种植方式布种受人工喂入甘蔗速度的影响，分布不均匀，漏种现象会进一步影响产量。考虑到以上问题，工序上提出了先对甘蔗预切种，然后布种的种植的模式。目前，我国针对甘蔗预切种也生产了一些切种机械，但是这些预切种机大都只能将甘蔗等间距的切断，而由于甘蔗的蔗节长度是不同的，等间距切断时会导致部分切口落在了蔗节上或蔗芽附近，这样切出来的蔗种不能出苗，无法保证蔗种的良种率和出芽率。还有部分不适合做蔗种的病蔗和虫蔗夹杂其中，切种机械也无法自动区分出来，从而会为甘蔗种植造成了巨大浪费。切种和布种一体式种植机械也尚未解决上述提及的问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于图像识别的横向甘蔗预切种机，从而克服现有的对甘蔗进行切种的机械会导致部分切口落在了蔗节上的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于图像识别的横向甘蔗预切种机，其中，包括：输送装置，其包括输送台以及把甘蔗横向地从所述输送台的后端输送至前端的输送机构；图像识别装置，其用于识别在所述输送台上进行输送的甘蔗的蔗节的位置；以及切种机构，其包括：切种支架，其设置于所述输送台的前端；拨蔗轴，其以能够转动的方式设置于所述切种支架的上端的后侧，该拨蔗轴通过一拨蔗轴驱动机构驱动进行转动；该拨蔗轴的左右两端各设置有一个弧形拨片；以及切刀组件，若干个该切刀组件自左至右设置于所述切种支架的上端的前侧，每个该切刀组件包括底座、滑块以及刀盘，所述底座设置于所述切种支架的上端的前侧，所述滑块以能够左右滑动的方式设置于所述底座上，所述滑块通过一滑块驱动机构驱动进行滑动；所述刀盘以能够转动的方式设置于所述滑块上，所述刀盘通过一刀盘驱动机构驱动进行转动。
优选地，上述技术方案中，所述滑块驱动机构包括：丝杆，其以能够转动的方式设置于所述底座上；所述滑块通过一螺孔套设于该丝杆上；以及丝杆电机，其用于驱动所述丝杆进行转动。
优选地，上述技术方案中，所述刀盘驱动机构为一设置于所述滑块上的刀盘电机。
优选地，上述技术方案中，所述切种支架的上端的前侧设置有一切刀箱体，若干个所述切刀组件交错分布地设置于所述切刀箱体的底板和前侧板上，设置于所述切刀箱体的前侧板上的所述切刀组件的所述底座与设置于所述切刀箱体的底板上的所述切刀组件的所述底座交替重叠。
优选地，上述技术方案中，所述拨蔗轴驱动机构为一设置于所述切种支架上的拨蔗轴电机。
优选地，上述技术方案中，所述输送台包括前后两个输送支架，两个所述输送支架上各设置有一个所述输送机构，两个所述输送支架的前上方各设置有一个所述图像识别装置，所述图像识别装置还用于识别甘蔗表面是否完好；所述输送机构包括：输送带，至少两个该输送带左右平行地设置于所述输送支架上；两个所述输送机构的该输送带错开分布；以及夹持手，所述输送带上设置有若干个该夹持手，每个该夹持手包括前夹块和后夹块，所述前夹块和所述后夹块的下端均以能够前后摆动的方式设置于所述输送带上，且所述前夹块和所述后夹块通过摆动机构驱动进行前后摆动；所述前夹块和所述后夹块的上端均设置有一弧形夹持槽。
优选地，上述技术方案中，所述切种支架于每个所述切刀组件的下方设置有一个筛选机构，所述筛选机构包括：进料漏斗，其位于所述切刀组件的下方；两个筛选通道，两个该筛选通道呈倒“V”状与所述进料漏斗的下端连接；以及筛选门，其用于控制两个所述筛选通道的上端的开闭。
优选地，上述技术方案中，所述输送支架于所述输送带的下方设置有背景板。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明能利用图像识别来识别出甘蔗的蔗节和蔗芽所在的位置，各个切刀组件再以此来通过滑块调整刀盘的位置，使各个切口落在甘蔗的合理位置上，避免切口落在到蔗节或蔗芽附近，以保证蔗种出芽率。且本发明在保证蔗种质量的同时大大提高了生产效率，减少了劳动强度。
2、本发明的切刀组件交错分布地设置于所述切刀箱体的底板和前侧板上，相邻的切刀组件的刀盘的调整范围交替重叠，从而提高调整刀盘位置的灵活性。
3、本发明通过两个输送支架和两个输送机构来对甘蔗进行输送，能够在输送过程中实现对甘蔗的翻转，从而能够通过两个图像识别装置识别出甘蔗表面是否完好，以把甘蔗上的病害、虫害的位置识别出来，从而便于后续及时进行处理，整体上提高蔗种的质量。
4、本发明通过在每个切刀组件的下方设置一个筛选机构，从而可以自动地把切割后存在问题的不合格的蔗种筛选出来。
附图说明
图1是根据本发明基于图像识别的横向甘蔗预切种机的结构示意图。
图2是根据本发明的切刀组件的结构示意图。
图3是根据本发明的若干个切刀组件交错分布地设置于切刀箱体的底板和前侧板上的结构示意图。
图4是根据本发明对甘蔗进行翻转过程的结构示意图。
图5是根据本发明的夹持手的摆动机构的结构示意图。
图6是根据本发明的筛选机构的结构示意图。
主要附图标记说明：
1-输送装置，11-输送支架，12-输送带，13-夹持手，14-前夹块，15-后夹块，16-环形引导板，17-第一铰柱，18-连杆，19-第二铰柱；2-图像识别装置，21-背景板；3-切种机构，31-切种支架，32-拨蔗轴，33-弧形拨片，34-切刀组件，35-切刀箱体，36-底座，37-滑块，38-刀盘，39-丝杆，310-丝杆电机，311-刀盘电机；4-筛选机构，41-进料漏斗，42-筛选通道，43-筛选门；5-甘蔗。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
图1至图6显示了根据本发明优选实施方式的一种基于图像识别的横向甘蔗预切种机的结构示意图，该基于图像识别的横向甘蔗预切种机包括输送装置1、图像识别装置2以及切种机构，输送装置1包括输送台以及把甘蔗5横向地从输送台的后端输送至前端的输送机构，甘蔗5在输送台上横向输送时其轴线沿左右方向分布。图像识别装置2用于识别在输送台上进行输送的甘蔗5的蔗节的位置。图像识别装置2通过工业相机或工业相机矩阵来对在输送台上输送的甘蔗5进行拍摄获取图像，然后输送到计算机的图像识别系统中，由图像识别系统对甘蔗5的各个蔗节进行识别，并计算出蔗节的位置，计算机再把获得的蔗节的位置信息变换成数字信号，图像识别系统可以根据甘蔗5的蔗节相对于其他表面是突变的来识别蔗节。最后通过PLC控制切种机构3完成指定动作。
参考图1，切种机构3包括切种支架31、拨蔗轴32、弧形片33以及切刀组件34，切种支架31设置在输送台的前端，拨蔗轴32以能够转动的方式设置于切种支架31的上端的后侧，拨蔗轴32通过一拨蔗轴驱动机构驱动进行转动。优选地，拨蔗轴驱动机构为一设置于切种支架31上的拨蔗轴电机。拨蔗轴32的左右两端各设置有一个弧形拨片33，弧形拨片33向前下方弯曲，当输送装置1把甘蔗5输送至输送台的前端时，拨蔗轴32转动，便弧形拨片33从上方向前下方摆动，从而把甘蔗5拨向切刀组件34。若干个切刀组件34自左至右设置于切种支架31的上端的前侧，若干个切刀组件34位于拨蔗轴32的前面。参考图2，每个切刀组件包括底座36、滑块37以及刀盘38，底座36设置于切种支架31的上端的前侧，其位于拨蔗轴32的前面。滑块37以能够左右滑动的方式设置于底座36上，滑块37通过一滑块驱动机构驱动进行滑动。优选地，滑块驱动机构包括丝杆39以及丝杆电机310，丝杆39以能够转动的方式设置于底座36上，滑块37通过一螺孔套设于丝杆39上，丝杆电机310用于驱动丝杆39进行转动，丝杆电机310可以设置于底座36或切种支架31上，其为步进电机。刀盘38以能够转动的方式设置于滑块37上，刀盘38通过一刀盘驱动机构驱动进行转动。优选地，刀盘驱动机构为一设置于滑块37上的刀盘电机311，刀盘电机311为直流电机。刀盘38转动便能对由拨蔗轴32和弧形拨片33推送过来的甘蔗5进行切断。通过滑块37的左右移动能够调整刀盘38的左右位置，从而可以根据图像识别装置识别出的蔗节的位置来调整每个切刀组件34的刀盘38的位置，使得每个切刀组件34的刀盘38对甘蔗5进行切断的地方避开蔗节，各个切口落在甘蔗5的合理位置上，避免切口落在到蔗节或蔗芽附近，以保证蔗种出芽率。而且，本发明的甘蔗5是横向输送，再由若干个切刀组件34同时对甘蔗5进行一次性切断取种，其在保证蔗种质量的同时，大大提高了生产效率，减少了劳动强度。
参考图3，优选地，切种支架31的上端的前侧设置有一切刀箱体35，若干个切刀组件34交错分布地设置于切刀箱体35的底板和前侧板上，即部分切刀组件34设置于切刀箱体35的前侧板上，另一部分切刀组件34设置于切刀箱体35的底板上，这两部分切刀组件34相互错开。设置于切刀箱体35的前侧板上的切刀组件34的底座36与设置于切刀箱体34的底板上的切刀组件34的底座36交替重叠，从而使得左右相邻的切刀组件34的刀盘38的调整范围交替重叠，避免出现死角，提高调整刀盘38位置的灵活性。
继续参考图1，进一步地，输送装置1的输送台包括前后两个输送支架11，两个输送支架11上各设置有一个输送机构，两个输送支架11的前上方各设置有一个图像识别装置2，图像识别装置2除了用于识别甘蔗5的蔗节和蔗节的位置之外，还用于识别甘蔗5表面是否完好，当甘蔗5上的某个位置出现虫害或病害时，甘蔗5的这个位置的表面会具有裂缝，图像识别装置2以此为依据便能判断甘蔗5中出现虫害或病害的位置。输送机构包括输送带12以及夹持手13，至少两个输送带12左右平行地设置于输送支架11上，且前后两个输送支架11上的两个输送机构的输送带12错开分布。输送带12为常规的输送带结构，由皮带绕设于设置在输送支架11上的多个滚轮或齿轮上组成，其中一个滚轮或齿轮由电机驱动转动，便能使皮带在输送支架11上循环移动。输送带12上设置有若干个夹持手13，参考图4，每个夹持手13包括前夹块14和后夹块15，前夹块14和后夹块15的下端均以能够前后摆动的方式设置于输送带12上，且前夹块14和后夹块15通过摆动机构驱动进行前后摆动。前夹块14和后夹块15的上端均设置有一弧形夹持槽，两个夹块上的弧形夹持槽相对分布，前夹块14和后夹块15相对摆动到平行时，两个弧形夹持槽闭合在一起，能够用于支撑和夹持甘蔗5；前夹块14和后夹块15相背摆动以张开时，便会松开甘蔗5。优选地，参考图5，每个输送带12之外围设有一环形引导板16，环形引导板16的弯曲处的高度由上下两侧向中间逐渐变大；每个夹持手13的摆动机构包括第一铰柱17、连杆18以及第二铰柱19，第一铰柱17设置于输送带12上，两个连杆18的一端均铰接于第一铰柱17上，两个连杆18呈V字分布。前夹块14和后夹块15各通过一个第二铰柱19与一个连杆18的另一端进行铰接，且第二铰柱19托设于环形引导板16上。输送带12通过第一铰柱17带动两个连杆18以及前夹块14和后夹块15沿环形引导板16进行移动，当移动到弯曲处向弯曲处的中间移动时，由于环形引导板16的高度增大，从而会拉着两个连杆18进行收拢，前夹块14和后夹块15便会打开；当越过中间位置时，前夹块14和后夹块15便会重新恢复到闭合状态，以此便能自动控制前夹块14和后夹块15的张开和闭合。当然也可以对每个夹持手13的前夹块14和后夹块15通过常规的微型电机来控制张开和闭合。
本发明通过在两个输送支架11上分别设置两个输送机构来对甘蔗5进行输送，输送时甘蔗5横向托设于输送机构上的沿左右方向在同一直线上的一排夹持手13上。继续参考图5，当后侧的输送机构通过一排夹持手3把一个甘蔗5输送至前端且这排夹持手13的两个夹块的弧形夹持槽16处于水平位置时，前侧的输送机构的后端也对应地具有一排夹持手13的两个夹块的弧形夹持槽16处于水平位置，且前侧的这排夹持手13的两个夹块处于打开状态；接着前侧的输送机构的后端的这排夹持手13由打开转变为闭合以夹持甘蔗5，而后侧的输送机构的前端的这排夹持手13由闭合转变为打开以松开甘蔗5，便可实现甘蔗5从后侧的输送机构交接到前侧的输送机构进行继续向前输送。而且，甘蔗5在后侧的输送机构进行输送时由夹持手13进行托设的底面被翻转为在前侧的输送机构进行输送时的顶面，便能够实现对甘蔗5在输送过程中进行一次翻转，这样再由两个输送支架11的前上方的图像识别装置2分别对甘蔗5的上下两部分采集图像进行识别，便可得到甘蔗5的整个圆周表面上的图像特征，以能够完全判断出甘蔗5中出现虫害或病害的位置。本发明通过两个输送支架11和两个输送机构来对甘蔗5进行输送，能够在输送过程中实现对甘蔗5的翻转，从而能够通过两个图像识别装置2识别出甘蔗5表面是否完好，以把甘蔗5上的病害、虫害的位置识别出来，从而便于后续及时进行处理，整体上提高蔗种的质量。参考图1，优选地，输送支架11于输送带12的下方设置有背景板21，从而减少外界因素的干扰，保证图像采集质量，提高图像识别装置2对甘蔗特征进行识别的准确性。
继续参考图1，优选地，切种支架31于每个切刀组件34的下方设置有一个筛选机构4，参考图6，筛选机构包括进料漏斗41、筛选通道42以及筛选门43，进料漏斗41位于切刀组件34的下方，进料漏斗41由上至下逐渐减小。两个筛选通道42呈倒“V”状与进料漏斗41的下端连接，进料漏斗41内的蔗种可以从任意一个筛选通道42向下排出。筛选门43用于控制两个筛选通道42的上端的开闭。筛选门43可以包括两个各设置于一个筛选通道42的上端的子门，其也可以是如图6所示的中部以能够转动的方式设置于进料漏斗41的下端的转动门，转动门由转动门驱动机构控制转动。转动门转动到与任意一个筛选通道42平行时，其便能封盖住另一个筛选通道42的上端。本发明通过在每个切刀组件34的下方设置一个筛选机构4，筛选机构4的其中一个筛选通道42用于向下输送正常的蔗种，另一个筛选通道42用于向下输送具有虫害或病害等问题的蔗种，可以在每个筛选通道42的下端放置一个蔗种箱来存放蔗种。当图像识装置2把甘蔗5上的虫害或病害位置识别出来后，控制系统便控制对应位置的筛选机构4的筛选门43使用于输送问题蔗种的筛选通道42的上端打开，用于输送正常蔗种的筛选通道42的上端关闭，这样便把正常的蔗种与问题蔗种进行分开输送，从而可以自动地把切割后存在问题的不合格的蔗种筛选出来。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种基于图像识别的横向甘蔗预切种机，其特征在于，包括：
输送装置，其包括输送台以及把甘蔗横向地从所述输送台的后端输送至前端的输送机构；
图像识别装置，其用于识别在所述输送台上进行输送的甘蔗的蔗节的位置；以及
切种机构，其包括：
切种支架，其设置于所述输送台的前端；
拨蔗轴，其以能够转动的方式设置于所述切种支架的上端的后侧，该拨蔗轴通过一拨蔗轴驱动机构驱动进行转动；该拨蔗轴的左右两端各设置有一个弧形拨片；以及
切刀组件，若干个该切刀组件自左至右设置于所述切种支架的上端的前侧，每个该切刀组件包括底座、滑块以及刀盘，所述底座设置于所述切种支架的上端的前侧，所述滑块以能够左右滑动的方式设置于所述底座上，所述滑块通过一滑块驱动机构驱动进行滑动；所述刀盘以能够转动的方式设置于所述滑块上，所述刀盘通过一刀盘驱动机构驱动进行转动。
2.根据权利要求1所述的基于图像识别的横向甘蔗预切种机，其特征在于，所述滑块驱动机构包括：
丝杆，其以能够转动的方式设置于所述底座上；所述滑块通过一螺孔套设于该丝杆上；以及
丝杆电机，其用于驱动所述丝杆进行转动。
3.根据权利要求1所述的基于图像识别的横向甘蔗预切种机，其特征在于，所述刀盘驱动机构为一设置于所述滑块上的刀盘电机。
4.根据权利要求1所述的基于图像识别的横向甘蔗预切种机，其特征在于，所述切种支架的上端的前侧设置有一切刀箱体，若干个所述切刀组件交错分布地设置于所述切刀箱体的底板和前侧板上，设置于所述切刀箱体的前侧板上的所述切刀组件的所述底座与设置于所述切刀箱体的底板上的所述切刀组件的所述底座交替重叠。
5.根据权利要求1所述的基于图像识别的横向甘蔗预切种机，其特征在于，所述拨蔗轴驱动机构为一设置于所述切种支架上的拨蔗轴电机。
6.根据权利要求1所述的基于图像识别的横向甘蔗预切种机，其特征在于，所述输送台包括前后两个输送支架，两个所述输送支架上各设置有一个所述输送机构，两个所述输送支架的前上方各设置有一个所述图像识别装置，所述图像识别装置还用于识别甘蔗表面是否完好；所述输送机构包括：
输送带，至少两个该输送带左右平行地设置于所述输送支架上；两个所述输送机构的该输送带错开分布；以及
夹持手，所述输送带上设置有若干个该夹持手，每个该夹持手包括前夹块和后夹块，所述前夹块和所述后夹块的下端均以能够前后摆动的方式设置于所述输送带上，且所述前夹块和所述后夹块通过摆动机构驱动进行前后摆动；所述前夹块和所述后夹块的上端均设置有一弧形夹持槽。
7.根据权利要求6所述的基于图像识别的横向甘蔗预切种机，其特征在于，所述切种支架于每个所述切刀组件的下方设置有一个筛选机构，所述筛选机构包括：
进料漏斗，其位于所述切刀组件的下方；
两个筛选通道，两个该筛选通道呈倒“V”状与所述进料漏斗的下端连接；以及
筛选门，其用于控制两个所述筛选通道的上端的开闭。
8.根据权利要求6所述的基于图像识别的横向甘蔗预切种机，其特征在于，所述输送支架于所述输送带的下方设置有背景板。
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