CN109275376A - 一种视觉识别甘蔗切种机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视觉识别甘蔗切种机，属于农业种植机械领域。一种视觉识别甘蔗切种机包括预供种机构、输送机构、识别机构、切种箱；所述预供种机构与输送机构相连；输送机构设置有标定滑板及挡板；识别机构设置有滚刷。种盘从种箱内对甘蔗取种后，甘蔗从下端掉落，经导向槽、标定滑板进入输送通道，滚刷转动带动甘蔗转动，相机采集整周图像，主动辊转动带动甘蔗横向运动，甘蔗进入切种箱实现切割作业。增加挡板及滚刷，滚刷带动甘蔗转动实现整周图像的采集，挡板避免滚刷带动甘蔗转动时，甘蔗位置发生改变，导致位置标定结果失效。本发明实现甘蔗整周图像采集，含病虫害甘蔗段的清除，提高甘蔗段合格率，增加甘蔗产量。

Description

一种视觉识别甘蔗切种机

技术领域

本发明涉及一种视觉识别甘蔗切种机，属于农业种植机械领域。

背景技术

食糖作为国家的重要战略物资，其90％以上来源于蔗糖。甘蔗生产直接关系到中国食糖的基本供给能力。近几年，随着国外食糖市场的冲击、农业劳动力成本的上升，中国糖业面临行业性亏损，严重影响到中国食糖的安全供给和社会稳定。传统的甘蔗植过程全部由人工来完成，需要人工较多，劳动强度较大，效率低。由于近些年劳动力紧缺，人工成本大幅度提高。因此，加快发展甘蔗植机械化，对解决蔗区劳力紧缺，降低甘蔗生产本成，提高我国蔗糖市场竞争力具有重要意义。

甘蔗切种必须要求切出的单段蔗种上有茎节，这样才会长出甘蔗，同时蔗种易受病虫害干扰，若将含有病虫害的蔗种播种后，甘蔗会出现病虫害，导致种植的蔗种的质量较差，甘蔗产量下降，影响蔗农的收入。

目前市场上有研制的相关视觉识别的甘蔗切种机，均采用实时监测，实时切割的方法，当茎节之间距离较小时，无法保证切割合格质量。而且目前的甘蔗切种机无法识别病虫害，导致蔗种质量差。

因此，亟需开发一种切种时单根蔗种上必须含有茎节，而且需将含有病虫害的一段蔗种清除掉，新型的稳定、高效、整杆基于视觉识别的甘蔗切种装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明通过增加预供种机构、标定滑板、滚刷等解决了目前甘蔗切种机的弊病。

本发明提供的一种视觉识别甘蔗切种机，包括：预供种机构、输送机构、识别机构、切种箱；所述预供种机构与输送机构相连；输送机构设置有标定滑板及挡板；识别机构设置有滚刷。

在一种实施方式中，所述预供种机构包括种箱、种盘电机、种盘、红外传感器、护罩；所述种盘为类圆柱部件，种盘柱面沿轴线圆周分布有取种槽，红外传感器靠近种盘底部，种盘与种盘电机相连，护罩为半圆柱壳体，内径比种盘直径大2mm；种盘电机带动种盘转动，甘蔗进入种盘取种槽内，种盘转动带动甘蔗沿顺时针转动，护罩防止其他甘蔗进入取种槽及防止甘蔗提前下落，当甘蔗旋转至下部时，甘蔗由于自身重力会下落，红外传感器检测到甘蔗进入导向槽后，种盘电机停止转动，无甘蔗时，即红外传感器未检测到甘蔗，种盘电机继续转动，避免出现甘蔗为进入取种槽导致的漏甘蔗现象。

在一种实施方式中，所述输送机构包括导向槽、标定滑板、主动辊、底板、从动辊、输送辊电机、挡板、挡板电机、凹槽；输送辊电机与主动辊相连；甘蔗从导向槽基于重力进入标定滑板，标定滑板为多方位倾斜，甘蔗从标定滑板滑落至主动辊与从动辊处，输送辊电机带动主动辊转动，主动辊输送甘蔗。

在一种实施方式中，所述导向槽位于种盘正下方，标定滑板与导向槽相连，标定滑板为多方位倾斜，底板中部开有方形通孔，中心线左侧开有凹槽，凹槽厚度与挡板一致，挡板与底板铰接，挡板与挡板电机相连，挡板与标定滑板一侧平行；甘蔗从标定滑板滑落，一端实现位置固定，甘蔗进入底板，一端位置与标定滑板平行的挡板接触，当甘蔗需横向运动时，挡板电机带动挡板转动，放置于凹槽内。

在一种实施方式中，所述主动辊及从动辊均为异型长轴类零件，上部为圆台、下部为圆柱，主动辊沿底板轴线对称设置两个，从动辊沿底板轴线对称设置两个，两个主动辊及两个从动辊中间间隙相同；两个主动辊底部各装有齿轮，且两齿轮为啮合状态；输送辊电机与单个主动辊连接，通过齿轮啮合，两个主动辊实现对转，圆台形状可保证不同直径甘蔗均能被输送。

在一种实施方式中，所述标定滑板一端有挡边，呈多方位倾斜状态；使甘蔗即可以从上往下滑动，有可以实现纵向的滑动，使甘蔗一端到达挡边，实现位置的标定，标定此值为甘蔗参考标准点。

在一种实施方式中，所述识别机构包括视觉处理设备、滚刷、滚刷电机；所述视觉处理设备包括相机、光源、主机、控制器，视觉处理设备位于底板正上方，滚刷位于底板上，滚刷与滚刷电机相连，滚刷轴线甘蔗轴线平行，挡板挡住蔗杆横向运动，滚刷的逆时针转动带动甘蔗沿轴向转动，相机采集甘蔗整周图像后，挡板电机带动挡板平躺入凹槽回升，主动辊的转动带动甘蔗横向运动。

在一种实施方式中，所述红外传感器、相机、种盘电机、输送辊电机、滚刷电机、切种箱、挡板电机均与控制器相连，控制器分析甘蔗各茎节及病虫害所处位置，确定坐标，决定切割位置，对各机构输出控制指令。

在一种实施方式中，所述预供种机构、输送机构、识别机构、切种箱依次设置，大幅优化机器连接次序，提高生产效率。

本发明工作原理：

种盘电机带动种盘转动，转动的种盘在种箱内取种，将甘蔗携带至下部当甘蔗旋转至下部时，甘蔗由于自身重力会下落，红外传感器检测到甘蔗进入导向槽后，种盘电机停止转动，无甘蔗时，即红外传感器未检测到甘蔗，种盘电机继续转动，直至有甘蔗掉落，甘蔗经导向槽进入标定滑板，实现位置的标定，甘蔗进入主动辊及从动辊组成的输送通道，挡板首先升起，滚刷电机带动滚刷转动，甘蔗跟随转动，相机对甘蔗进行整周图像采集后，控制器根据采集的图像分析茎节坐标及病虫害坐标，挡板回落至凹槽，控制器根据茎节坐标及病虫害坐标通过调控输送辊电机的转动量决定甘蔗的横向进给量，输送辊电机带动主动辊转动，主动辊实现甘蔗的横向输送，甘蔗进入切种箱实现切割作业。

本发明的优点和效果：

本发明的优点如下：

1.增加标定滑板，使甘蔗实现一端位置的标定，减小控制器的决策难度。

2.增加挡板及滚刷，滚刷带动甘蔗转动实现整周图像的采集，挡板避免滚刷带动甘蔗转动时，甘蔗位置发生改变，导致位置标定结果失效。

3.基于视觉识别技术对对整根甘蔗进行识别，分析各茎节及病虫害的位置，提前计算出电机的转动量，实现整杆的精准切割；

附图说明

图1为一种视觉识别甘蔗切种机的结构示意图；

图2为一种视觉识别甘蔗切种机局部结构的主视图；

图3为一种视觉识别甘蔗切种机局部结构的俯视图；

图中标号：1-预供种机构、2-输送机构、3-识别机构、4-切种箱、5-种箱、6-种盘电机、7-种盘、8红外传感器、9-护罩、10-甘蔗、11-导向槽、12-标定滑板、13-主动辊、14-底板、15-从动辊、16-输送辊电机、17-挡板、18-挡板电机、19-凹槽、20-视觉处理设备、21-滚刷、22-滚刷电机。

具体实施方式

实施例1

如图1-3所示，一种视觉识别甘蔗切种机，包括：预供种机构1、输送机构2、识别机构3、切种箱4；所述预供种机构1与输送机构2相连；输送机构2设置有标定滑板12及挡板17；识别机构3设置有滚刷21。

在一种实施方式中，所述预供种机构1包括种箱5、种盘电机6、种盘7、红外传感器8、护罩9；所述种盘7为类圆柱部件，种盘7柱面沿轴线圆周分布有取种槽，红外传感器8靠近种盘7底部，种盘7与种盘电机6相连，护罩9为半圆柱壳体，内径比种盘7直径大2mm；种盘电机6带动种盘7转动，甘蔗10进入种盘7取种槽内，种盘7转动带动甘蔗10沿顺时针转动，护罩9防止其他甘蔗10进入取种槽及防止甘蔗10提前下落，当甘蔗10旋转至下部时，甘蔗10由于自身重力会下落，红外传感器8检测到甘蔗进入导向槽11后，种盘电机6停止转动，无甘蔗10时，即红外传感器8未检测到甘蔗10，种盘电机6继续转动，避免出现甘蔗10为进入取种槽导致的漏甘蔗10现象。

在一种实施方式中，所述输送机构2包括导向槽11、标定滑板12、主动辊13、底板14、从动辊15、输送辊电机16、挡板17、挡板电机18、凹槽19；输送辊电机16与主动辊13相连；甘蔗10从导向槽基于重力进入标定滑板12，标定滑板12为多方位倾斜，甘蔗10从标定滑板12滑落至主动辊13与从动辊15处，输送辊电机16带动主动辊13转动，主动辊13输送甘蔗10。

在一种实施方式中，所述导向槽位于种盘7正下方，标定滑板12与导向槽11相连，标定滑板12为多方位倾斜，底板14中部开有方形通孔，中心线左侧开有凹槽19，凹槽19厚度与挡板17一致，挡板17与底板14铰接，挡板17与挡板电机18相连，挡板17与标定滑板12一侧平行；甘蔗10从标定滑板12滑落，一端实现位置固定，甘蔗进入底板14，一端位置与标定滑板12平行的挡板17接触，当甘蔗10横向运动时，挡板电机18带动挡板17转动，放置于凹槽19内。

在一种实施方式中，所述主动辊13及从动辊15均为异型长轴类零件，上部为圆台、下部为圆柱，主动辊13沿底板14轴线对称设置两个，从动辊15沿底板14轴线对称设置两个，两个主动辊13及两个从动辊15中间间隙相同；两个主动辊13底部各装有齿轮，且两齿轮为啮合状态；输送辊电机16与主动辊13连接，通过齿轮啮合，两个主动辊13实现对转，输送辊及从动辊的异型形状可保证不同直径甘蔗10均能被输送。

在一种实施方式中，所述标定滑板12一端有挡边，呈多方位倾斜状态；使甘蔗10既可以从上往下滑动，又可以实现纵向的滑动，使甘蔗一端到达挡边，实现位置的标定，标定此值为甘蔗10参考标准点。

在一种实施方式中，所述识别机构3包括视觉处理设备20、滚刷21、滚刷电机22；所述视觉处理设备20包括相机、光源、主机、控制器，视觉处理设备20位于底板14正上方，滚刷21位于底板14上，滚刷21与滚刷电机22相连，滚刷21轴线甘蔗10轴线平行，挡板17挡住蔗杆10横向运动，滚刷21的逆时针转动带动甘蔗10沿轴向转动，相机采集甘蔗10整周图像后，挡板电机18带动挡板17平躺入凹槽19回升，主动辊13的转动带动甘蔗10横向运动。

在一种实施方式中，所述红外传感器8、相机、种盘电机6、输送辊电机16、滚刷电机22、切种箱4、挡板电机18均与控制器相连，控制器分析甘蔗10各茎节及病虫害所处位置，确定坐标，决定切割位置，对各机构输出控制指令。

在一种实施方式中，所述预供种机构1、输送机构2、识别机构3、切种箱4依次设置，大幅优化机器连接次序，提高生产效率。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种视觉识别甘蔗切种机，其特征在于，包括：预供种机构、输送机构、识别机构、切种箱；所述预供种机构与输送机构相连；输送机构设置有标定滑板及挡板；识别机构设置有滚刷。

2.如权利要求1所述的一种视觉识别甘蔗切种机，其特征在于，所述预供种机构包括种箱、种盘电机、种盘、红外传感器、护罩；所述种盘为类圆柱部件，种盘柱面沿轴线圆周分布有取种槽，红外传感器靠近种盘底部，种盘与种盘电机相连，护罩为半圆柱壳体，内径比种盘直径大2mm。

3.如权利要求1所述的一种视觉识别甘蔗切种机，其特征在于，所述输送机构包括导向槽、标定滑板、主动辊、底板、从动辊、输送辊电机、挡板、挡板电机、凹槽；输送辊电机与主动辊相连。

4.如权利要求1或3所述的一种视觉识别甘蔗切种机，其特征在于，所述导向槽位于种盘正下方，标定滑板与导向槽相连，标定滑板为多方位倾斜，底板中部开有方形通孔，中心线左侧开有凹槽，凹槽厚度与挡板一致，挡板与底板铰接，挡板与挡板电机相连，挡板与标定滑板一侧平行。

5.如权利要求1或3所述的一种视觉识别甘蔗切种机，其特征在于，所述主动辊及从动辊均为异型长轴类零件，上部为圆台、下部为圆柱，主动辊沿底板轴线对称设置两个，从动辊沿底板轴线对称设置两个，两个主动辊及两个从动辊中间间隙相同；两个主动辊底部各装有齿轮，且两齿轮为啮合状态；输送辊电机与单个主动辊连接，通过齿轮啮合。

6.如权利要求1或3所述的一种视觉识别甘蔗切种机，其特征在于，所述标定滑板一端有挡边，呈多方位倾斜状态。

7.如权利要求1或3所述的一种视觉识别甘蔗切种机，其特征在于，所述识别机构包括视觉处理设备、滚刷、滚刷电机；所述视觉处理设备包括相机、光源、主机、控制器，视觉处理设备位于底板正上方，滚刷位于底板上，滚刷与滚刷电机相连，滚刷轴线甘蔗轴线平行。

8.如权利要求1-7任一所述的一种视觉识别甘蔗切种机，其特征在于，所述红外传感器、相机、种盘电机、输送辊电机、滚刷电机、切种箱、挡板电机均与控制器相连。

9.如权利要求1所述的一种视觉识别甘蔗切种机，其特征在于，所述预供种机构、输送机构、识别机构、切种箱依次设置。