CN110972626A - 一种基于漏播检测的补种装置和一种穴盘播种装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于漏播检测的补种装置和一种穴盘播种装置，该漏播检测的补种装置包括机架、漏播检测装置、补种装置、输送装置、控制系统。穴盘前端进入漏播检测装置，输送装置停止工作，安装于机架上的红外摄像机进行检测，机架上安装有补光灯，以保证获取的图像质量；穴盘检测完成后，漏播检测装置将图像传至控制系统，判断每个穴孔内的播种状况；穴盘由输送装置输送至补种装置，输送装置停止工作，补种末端执行器由直角坐标机械臂驱动至补种箱内取种后，根据漏播检测作业时获取的空穴位置信息，运动至空穴处，实现补种作业；穴盘播种装置包括上述漏播检测补种装置。本发明可提高作业效率，降低生产成本，减少漏播率，保证育苗质量。

Description

一种基于漏播检测的补种装置和一种穴盘播种装置
技术领域
本发明涉及育苗精密播种技术领域，具体涉及一种基于漏播检测的补种装置和一种穴盘播种装置。
背景技术
中国是世界上最大的蔬菜生产国和消费国。近年来，我国蔬菜产业呈现规模化种植的态势。2015年，设施蔬菜播种面积已达400万hm2以上，产值约9800亿元，约占农业总产值的17.9%。设施蔬菜产业相对于露地蔬菜，技术装备水平高、集约化程度高，每667m2净产值比露地生产高3-5倍。穴盘育苗技术具有用种量少、育苗周期短、效率高，减少土传病害的发生，便于规模化管理，不受外界条件干扰，秧苗成苗率高等优点，广泛应用于蔬菜生产。但是，单纯依靠人工进行穴盘育苗作业，效率低、成本高，且主观经验无法保证育苗生产管理的标准化、精细化实施，不利于培育高品质的蔬菜秧苗。因此，进行设施蔬菜标准化育苗自动化装备的研究具有重要意义。
中国专利CN209710871 U一种新型蔬菜穴盘育苗装置，包括输送组件、覆土组件、播种组件、压实组件和下料组件，所述输送组件包括第一传送带和限位件，所述限位件安装于第一传送带上且第一传送带上设有支撑架，所述播种组件位于第一覆土部件和第二覆土部件之间。该发明通过第一传送带用以带动穴盘依次通过第一覆土部件工作区域、播种组件工作区域、第二覆土部件工作区域和压实组件工作区域，完成播种。该装置能够完成自动播种作业，提高了穴盘育苗的机械化程度，但未进行漏播检测以及相关补种作业。
有鉴于此，需要一种基于漏播检测的精密播种装置，在实现对穴盘洒土、打穴、播种、覆土、洒水等一系列流程的基础上，对播种状态进行实时监测并对空穴进行自动补种作业。而且目前市场上没有可对空穴进行实时监测的漏播补种装置，因此用于基于漏播检测的精密播种装置研究对于提高穴盘育苗播种工作效率和减轻劳动强度具有重要意义。
发明内容
针对穴盘育苗过程中播种作业自动化程度低和费时费力等问题，本发明提出一种基于漏播检测的补种装置和一种穴盘播种装置。
本发明通过下列技术方案实现：该漏播检测的补种装置包括机架、漏播检测装置、补种装置、输送装置、控制系统。穴盘前端进入漏播检测装置，输送装置停止工作，安装于机架上的红外摄像机进行检测，机架上安装有补光灯，以保证获取的图像质量；穴盘检测完成后，漏播检测装置将图像传至控制系统，判断每个穴孔内的播种状况；穴盘由输送装置输送至补种装置，输送装置停止工作，补种末端执行器由直角坐标机械臂驱动至补种箱内取种后，根据漏播检测作业时获取的空穴位置信息，运动至空穴处，实现补种作业；穴盘播种装置包括上述漏播检测补种装置，可提高作业效率，降低生产成本，减少漏播率，保证育苗质量。
一种基于漏播检测的补种装置，其特征在于，漏播检测的补种装置包括机架1、漏播检测装置5、补种装置6、输送装置9、控制系统10，其中：所述漏播检测装置5主要包括光电开关501、红外摄像机502和补光灯503，光电开关501位于漏播检测装置5的最右端；穴盘前端经过光电开关501时，输送装置9停止工作，安装于机架1上的红外摄像机502进行漏播检测，检测过程中，机架1上安装有补光灯503，以保证获取的原始图像质量；控制系统10主要包括传感器1001、电机驱动器1002、单片机1003、上位机1004、继电器1005，工作时传感器1001通过I/O口将获取的信号传递给单片机1003，单片机1003与上位机1004之间通过串口进行实时通信，穴盘检测完成后，漏播检测装置5将图像传至控制系统，判断每个穴孔内的播种状况；补种装置6主要包括光电开关601、补种末端执行器602、直角坐标机械臂603、固定板604、补种箱605，穴盘由输送装置9输送至光电开关601检测位置时，输送装置9停止工作，补种末端执行器602个数与穴盘每列穴孔个数一致，以提高补种效率，补种末端执行器602由直角坐标机械臂603驱动至补种箱605内取种后，根据漏播检测作业时获取的空穴位置信息，运动至空穴处；补种末端执行器602与电磁阀、空气压缩机连接，为其提供动力，通过电磁阀开合一对一控制补种末端执行器602实现取种和排种，实现补种作业。
优选的，所述漏播检测装置的红外摄像机位于穴盘的正上方，补光灯位于红外摄像机两侧，进行补光作业，机架上的补光灯位于红外摄像机两侧，并与竖直平面呈30°夹角，通过调节光源种类、光照强度，以保证获取的待补种穴盘图像质量。
优选的，所述控制系统对原始图像经由降噪等预处理后，采用轮廓提取方法，判断每个穴内的播种状况。若无种子即存在漏播，获得空穴的位置信息，为后续补种作业提供位置依据；若无漏播现象，无需补种，可直接进行后续作业。
优选的，所述补种末端执行器主要包括接口、螺纹、支撑板和弹性吸嘴；补种末端执行器等间距排列若干，与穴盘单列穴孔数一致，弹性吸嘴安装于补种末端执行器前端，通过使用柔性材料有效降低种子机械损伤。
优选的，所述直角坐标机械臂沿输送带方向并排布置，补种末端执行器通过螺母与固定板连接布置。
优选的，所述补种装置作业过程中，控制系统根据漏播检测结果，进行掩模、矩阵转换获取位置信息，然后通过控制直角坐标机械臂和补种末端执行器位置的移动和工作的间歇时间，实现执行机构的协调运动，达到取种和补种的目的。
优选的，所述控制系统监控补种末端执行器进行取种与排种作业时的气压变化，确保成功进行补种作业，补种作业失败时，控制系统将失败作业信号反馈于补种装置，进行二次补种。
优选的，本发明还提供一种穴盘播种装置，包括上述基于漏播检测的补种装置。
优选的，所述的穴盘播种装置，主要包括机架、洒土装置、打穴装置、播种装置、漏播检测装置、补种装置、覆土装置、洒水装置、输送装置以及控制系统，输送带通过输送辊旋转作用带动穴盘匀速进入。
优选的，所述穴盘播种装置作业过程中，穴盘匀速进入洒土装置，将预先配置好的基质均匀洒在穴孔内；打孔装置匀速转动，按列在穴孔内进行打孔作业；播种装置进行播种作业后，对穴盘进行漏播检测和精密补种作业，补种后的穴盘依次进入覆土装置、洒水装置，完成后续作业流程。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果，本发明提供了一种基于漏播检测的补种装置和一种穴盘播种装置，能够实现播种作业性能的实时监测，并基于穴盘漏播检测的数量及位置信息，对空穴进行自动补种作业；可一次性完成洒土、打穴、播种、漏播检测、播种、覆土和洒水等一系列作业流程，提高作业效率，减少人工需求，保证穴盘育苗的播种质量。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1为一种穴盘播种装置的整体结构示意图；
图2为一种穴盘播种装置的整体结构侧视图；
图3为漏播检测装置5的结构示意图；
图4为补种装置6的结构示意图；
图5为补种末端执行器602的结构示意图。
以下是图中各部件标号：机架1、洒土装置2、打穴装置3、播种装置4、漏播检测装置5、补种装置6、覆土装置7、洒水装置8、输送装置9以及控制系统10、光电开关501、红外摄像机502、补光灯503、光电开关601、补种末端执行器602、直角坐标机械臂603、固定板604、补种箱605、接口602a、螺纹602b、支撑板602c、弹性吸嘴602d。
具体实施方式
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、 “外”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。
如图1、2、3、4、5所示，本发明的一种基于漏播检测的补种装置和一种穴盘播种装置，包括机架1、洒土装置2、打穴装置3、播种装置4、漏播检测装置5、补种装置6、覆土装置7、洒水装置8、输送装置9、控制系统10、光电开关501、红外摄像机502、补光灯503、光电开关601、补种末端执行器602、直角坐标机械臂603、固定板604、补种箱605、接口602a、螺纹602b、支撑板602c、弹性吸嘴602d。其中：所述漏播检测装置5主要包括光电开关501、红外摄像机502和补光灯503，光电开关501位于漏播检测装置5的最右端；穴盘前端经过光电开关501时，输送装置9停止工作，安装于机架1上的红外摄像机502进行漏播检测，检测过程中，机架1上安装有补光灯503，以保证获取的原始图像质量；穴盘检测完成后，漏播检测装置5将图像传至控制系统10，判断每个穴孔内的播种状况；补种装置6主要包括光电开关601、补种末端执行器602、直角坐标机械臂603、固定板604、补种箱605，穴盘由输送装置9输送至光电开关601检测位置时，输送装置9停止工作，补种末端执行器602个数与穴盘每列穴孔个数一致，以提高补种效率，补种末端执行器602由直角坐标机械臂603驱动至补种箱605内取种后，根据漏播检测作业时获取的空穴位置信息，运动至空穴处；补种末端执行器602与电磁阀、空气压缩机连接，为其提供动力，通过电磁阀开合一对一控制补种末端执行器602实现取种和排种，实现补种作业；穴盘播种装置包括上述基于漏播检测的补种装置，穴盘匀速进入洒土装置2，将预先配置好的基质均匀洒在穴孔内；打孔装置3匀速转动，按列在穴孔内进行打孔作业；播种装置4进行播种作业后，对穴盘进行漏播检测和精密补种作业，补种后的穴盘依次进入覆土装置7、洒水装置8，完成后续作业流程。
具体工作过程：
工作时，穴盘在输送带901上依次排列，通过输送辊902旋转作用带动穴盘匀速进入洒土装置2，将预先配置好的基质均匀洒在穴孔内。穴盘进入打孔装置3，在打孔装置3匀速转动下，按列在穴孔内进行打孔作业。播种装置4进行播种作业后，穴盘进入漏播检测装置5，经过光电开关501时，输送装置9停止工作，安装于机架上的红外摄像机502进行检测，机架1上安装有补光灯503，以保证获取的图像质量。穴盘检测完成后，漏播检测装置5将图像传至控制系统10，判断每个穴孔内的播种状况。穴盘由输送装置9输送至补种装置6，经过光电开关601时，输送装置9停止工作，补种末端执行器602由直角坐标机械臂603驱动至补种箱605内取种后，根据漏播检测作业时获取的空穴位置信息，运动至空穴处，实现补种作业。补种后的穴盘依次进入覆土装置7、洒水装置8，完成后续作业流程。
所述漏播检测装置的红外摄像机位于穴盘的正上方，补光灯位于红外摄像机两侧，进行补光作业，机架上的补光灯位于红外摄像机两侧，并与竖直平面呈30°夹角，通过调节光源种类、光照强度，以保证获取的待补种穴盘图像质量。
所述控制系统对原始图像经由降噪等预处理后，采用轮廓提取方法，判断每个穴内的播种状况。若无种子即存在漏播，获得空穴的位置信息，为后续补种作业提供位置依据；若无漏播现象，无需补种，可直接进行后续作业。
所述补种末端执行器主要包括接口、螺纹、支撑板和弹性吸嘴；补种末端执行器等间距排列若干，与穴盘一致，弹性吸嘴安装于补种末端执行器前端，通过使用柔性材料有效降低种子机械损伤。
所述直角坐标机械臂沿输送带方向并排布置，补种末端执行器通过螺母与固定板连接布置。
所述补种装置作业过程中，控制系统根据漏播检测结果，进行掩模、矩阵转换获取位置信息，然后通过控制直角坐标机械臂和补种末端执行器位置的移动和工作的间歇时间，实现执行机构的协调运动，达到取种和补种的目的。
所述控制系统监控补种末端执行器进行取种与排种作业时的气压变化，确保成功进行补种作业，补种作业失败时，控制系统将失败作业信号反馈于补种装置，进行二次补种。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种基于漏播检测的补种装置，其特征在于，漏播检测的补种装置包括机架（1）、漏播检测装置（5）、补种装置（6）、输送装置（9）、控制系统（10），其中：所述漏播检测装置（5）主要包括光电开关（501）、红外摄像机（502）和补光灯（503），光电开关（501）位于漏播检测装置（5）的最右端；穴盘前端经过光电开关（501）时，输送装置（9）停止工作，安装于机架（1）上的红外摄像机（502）进行漏播检测，检测过程中，机架（1）上安装有补光灯（503），以保证获取的原始图像质量；控制系统（10）主要包括传感器（1001）、电机驱动器（1002）、单片机（1003）、上位机（1004）、继电器（1005），工作时传感器（1001）通过I/O口将获取的信号传递给单片机（1003），单片机（1003）与上位机（1004）之间通过串口进行实时通信，穴盘检测完成后，漏播检测装置（5）将图像传至控制系统，判断每个穴孔内的播种状况；补种装置（6）主要包括光电开关（601）、补种末端执行器（602）、直角坐标机械臂（603）、固定板（604）、补种箱（605），穴盘由输送装置（9）输送至光电开关（601）检测位置时，输送装置（9）停止工作，补种末端执行器（602）个数与穴盘每列穴孔个数一致，以提高补种效率，补种末端执行器（602）由直角坐标机械臂（603）驱动至补种箱（605）内取种后，根据漏播检测作业时获取的空穴位置信息，运动至空穴处；补种末端执行器（602）与电磁阀、空气压缩机连接，为其提供动力，通过电磁阀开合一对一控制补种末端执行器（602）实现取种和排种，实现补种作业。
2.根据权利要求1所述的一种基于漏播检测的补种装置，其特征在于，所述漏播检测装置（5）的红外摄像机（502）位于穴盘的正上方，补光灯（503）位于红外摄像机（502）两侧，进行补光作业，机架上的补光灯（503）位于红外摄像机（502）两侧，并与竖直平面呈30°夹角，通过调节光源种类、光照强度，以保证获取的待补种穴盘图像质量。
3.根据权利要求1所述的一种基于漏播检测的补种装置，其特征在于，所述控制系统（10）对原始图像经由降噪等预处理后，采用轮廓提取方法，判断每个穴内的播种状况；无种子即存在漏播，获得空穴的位置信息，为后续补种作业提供位置依据；若无漏播现象，无需补种，可直接进行后续作业。
4.根据权利要求1所述的一种基于漏播检测的补种装置，其特征在于，所述补种末端执行器（602）主要包括接口（602a）、螺纹（602b）、支撑板（602c）和弹性吸嘴（602d）；补种末端执行器（602）等间距排列若干，与穴盘一致，弹性吸嘴（602d）安装于补种末端执行器（602）前端，通过使用柔性材料有效降低种子机械损伤。
5.根据权利要求1所述的基于漏播检测的补种装置，其特征在于，直角坐标机械臂（603）沿输送带方向并排布置，补种末端执行器（602）通过螺母与固定板（605）连接布置。
6.根据权利要求1所述的基于漏播检测的补种装置，其特征在于，所述补种装置（6）作业过程中，控制系统根据漏播检测结果，进行掩模、矩阵转换获取位置信息，然后通过控制直角坐标机械臂（603）和补种末端执行器（602）位置的移动和工作的间歇时间，实现执行机构的协调运动，达到取种和补种的目的。
7.根据权利要求1所述的基于漏播检测的补种装置，其特征在于，控制系统（10）监控补种末端执行器（602）进行取种与排种作业时的气压变化，确保成功进行补种作业，补种作业失败时，控制系统将失败作业信号反馈于补种装置，进行二次补种。
8.一种穴盘播种装置，其特征在于，包括权利要求1所述的基于漏播检测的补种装置。
9.根据权利要求8所述的穴盘播种装置，其特征在于，主要包括机架（1）、洒土装置（2）、打穴装置（3）、播种装置（4）、漏播检测装置（5）、补种装置（6）、覆土装置（7）、洒水装置（8）、输送装置（9）以及控制系统（10），输送带（901）通过输送辊（902）旋转作用带动穴盘匀速进入。
10.根据权利要求8所述的穴盘播种装置，其特征在于，穴盘匀速进入洒土装置（2），将预先配置好的基质均匀洒在穴孔内；打孔装置（3）匀速转动，按列在穴孔内进行打孔作业；播种装置（4）进行播种作业后，对穴盘进行漏播检测和精密补种作业，补种后的穴盘依次进入覆土装置（7）、洒水装置（8），完成后续作业流程。
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