CN111186220B - 一种育种材料袋自动分拣和编号装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种育种材料袋自动分拣和编号装置及方法，该装置包含：设备壳体；传送系统，其设置在设备壳体上；机械臂，其顶端转动设置在设备壳体的出口端；分拣通道，其顶端固定在设备壳体的出口端，且与机械臂的底端相接触，其底端与地面或放置平台相接触或相抵，其在设备壳体的出口端上下平行设置有两个；印刷喷头，其固定设置在设备壳体出口端的顶部；图像采集系统，其用于对育种材料袋上的图像信息进行采集，获得该育种材料袋上材料编号的原始图像，并将该图像信息传输给上位机；及上位机和主控单元。本发明的装置实现了自动化分拣和编号，提高了水稻育种材料分拣精确度和工作效率。

Description

一种育种材料袋自动分拣和编号装置及方法

技术领域

本发明涉及一种育种材料袋分拣和编号装置，具体涉及一种育种材料袋自动分拣和编号装置及方法。

背景技术

作物育种育种材料袋分拣和编号工作是水稻杂交育种过程的关键环节，水稻育种过程中有两次编号：一次筛选和一次排序。第一次编号是种子收获时，人工在田间依据父本和母本信息进行编号(材料编号)；第二次编号是收获的种子播种前要根据试验布局进行田间编号。完成田间收获后往往需要依据父本或者母本信息归类排序，而为了田间观察和记录的方便往往又需要根据田间布局进行田间编号。

目前，作物育种材料袋分拣和编号工作，还停留在人工阶段，传统的编号处理方法是：在完成田间收获后，人工分拣、排序；播种前依据田间布局编号，人工将田间编号誊抄到相应的育种材料袋上。这种传统方法存在的主要问题是工作看似简单重复、但长时间工作容易出错，准确性差，需反复检查，而且需要大量的人工，分拣效率低，人工成本昂贵，这难以满足育种材料袋分拣精度要求高的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种育种材料袋自动分拣和编号装置及方法，解决了传统人工分拣的问题，能够实现自动化分拣和编号，提高了水稻育种材料分拣精确度和工作效率，降低水稻育种人工成本。

为了达到上述目的，本发明提供了一种育种材料袋自动分拣和编号装置，该装置针对的育种材料袋上包含：书写区域和喷印区域，该书写区域上有：材料编号，其包含：设备壳体，其一端为入口端，另一端为出口端；传送系统，其设置在所述设备壳体上，用于带动所述育种材料袋在该设备壳体上移动；机械臂，其顶端转动设置在所述设备壳体的出口端；分拣通道，其顶端固定在所述设备壳体的出口端，且与所述机械臂的底端相接触，其底端与地面或放置平台相接触或相抵，其在所述设备壳体的出口端上下平行设置有两个；印刷喷头，其固定设置在所述设备壳体出口端的顶部；图像采集系统，其用于对所述育种材料袋上的图像信息进行采集，获得该育种材料袋上材料编号的原始图像，并将该图像信息传输给上位机；上位机，其用于接收所述图像采集系统传输的图像信息，对所述原始图像进行处理，提取原始图像中的文字并识别编号信息，用于计算机辅助决策并写入指定文件，分析分拣、排序和编号动作，并将动作信息发送主控单元；主控单元，其与所述图像采集系统、传送系统、机械臂、印刷喷头和上位机通过总线连接，接收所述上位机发送的动作信息，并对所述传送系统、机械臂和印刷喷头的参数进行配置，用于控制传送系统、机械臂、印刷喷头和图像采集系统，以完成分拣和编号。

优选地，所述传送系统包含：传动齿轮，其转动设置在所述设备壳体的侧壁上；从动齿轮，其转动设置在所述设备壳体的侧壁上，处于该设备壳体的进口端一侧，其轴穿设在该设备壳体的两侧侧壁之间，且与所述传动齿轮传动连接；减速电机，其固定在所述设备壳体的侧壁上，与所述传动齿轮同轴转动；转动轴，其处于所述设备壳体的出口端一侧，通过轴承穿设在该设备壳体的两侧侧壁之间且转动连接；以及传送带，其绕置在所述从动齿轮的轴和转动轴上。

优选地，所述图像采集系统包含：相机，其固定在所述设备壳体的上方，用于采集所述育种材料袋上的图像信息；辅助光源，其固定在所述设备壳体的上方；以及光电开关，其用于启动所述相机进行图像采集。所述光电开关内含有触发装置，触发装置为光电开关内部的接收信号部件，光电开关嵌置在所述设备壳体的内侧壁上且处于传送系统上方，并处于所述相机与设备壳体的入口端之间，该光电开关的信号输出线与所述主控单元和相机均电连接，通过所述光电开关控制相机的启动。

优选地，所述相机采用黑白工业相机。

优选地，所述主控单元包含：单片机和PLC控制器；其中，所述单片机与所述传送系统、机械臂、印刷喷头和上位机通过总线连接；所述PLC控制器与单片机、上位机和光电开关通过总线连接；所述上位机与相机通过总线连接。

优选地，所述机械臂其包含：摆动板，其转动设置在所述设备壳体出口端的两侧壁上；舵机，其固定在所述设备壳体上；以及转动副，其与所述舵机转动连接，与所述摆动板摆动相连。

本发明还提供了一种育种材料袋自动分拣和编号方法，该方法针对的育种材料袋上包含：书写区域和喷印区域，该书写区域上有：材料编号，其包含：

在分拣模式下，通过图像采集系统采集所述育种材料袋的图像信息并传输给上位机，上位机接收图像信息后对所述图像信息进行处理，提取图像中的文字并识别编号信息，并将得到的编号信息，用于计算机辅助决策并写入指定文件；上位机将辅助决策信息发送给主控单元，主控单元接收辅助决策信息并根据该辅助决策信息配置育种材料袋自动分拣和编号装置的传送系统的传送速度，并对所述装置的机械臂发送分拣指令，完成育种材料袋的分拣和排序；

完成分拣排序后，将所述装置切换进入重新编号模式；所述上位机调用分拣排序模式下得到的排序清单、育种进程规划和播种前田间分布信息，在所述上位机辅助决策下生成重新编号清单，将排序好的育种材料袋依次放到所述装置上，所述图像采集系统识别所述书写区域的材料编号，与所述上位机得到的育种材料袋信息匹配重新编号清单，主控单元对印刷喷头发送喷涂指令，在喷码区域喷印对应新编号，完成喷码。

优选地，所述分拣模式下，所述主控单元对所述机械臂发送分拣指令，当所述育种材料袋移动至所述传送带的末端时，所述机械臂根据决策进行分拣，分拣道口对应上下平行设置的两个倾斜分拣通道，所述机械臂根据指令移动到对应的分拣通道处，所述育种材料袋借助惯性和重力顺着所述机械臂滑入对应道口滑出，实现育种材料袋的分拣和排序。

优选地，所述上位机对所述图像信息进行处理，包含：对图像进行灰度化、平滑去噪、二值化、倾斜校正、文本定位、行字切分和归一化处理，然后进行笔段特征、外围特征和整体特征的提取，根据提取的参数进行相关系数拟合，得出识别结果。

优选地，所述上位机在识别完成后输出文本信息到指定文件中，并将编号转换为相应的分拣道口的道口号，根据所述传送带的移动速度计算出育种材料袋到达分拣道口的时间，设置定时器，定时将信号指令发送给控制单元的控制器，该控制器控制所述机械臂或印刷喷头完成指定动作。

本发明的育种材料袋自动分拣和编号装置及方法，解决了传统人工分拣的问题，具有以下优点：

(1)本发明的装置，实现了分拣和编号自动化，从图像输入到信号输出间隔时间短，机械臂动作简单，克服了人工分拣效率低的问题；

(2)本发明的装置，采用机械替代人工分拣，克服了人工自身工作状态对分拣正确率和稳定性的影响，同时降低了水稻杂交育种的人工成本；

(3)本发明的装置，机器设计分拣排序和编号两种功能，可以完成水稻育种材料袋从分拣排序到田间编号的所有工序，简化了水稻育种材料袋整理程序；

(4)本发明的装置，在不改变水稻育种材料收获程序的前提下，引入手写文字识别技术和计算机辅助决策技术，通过对育种材料袋的重新设计，采用机械自动分拣排序和自动二次喷码的方法，实现了材料分拣、排序和播前编号的自动化，提高了工作效率，降低水稻育种成本，提高水稻育种材料分拣精确度。

附图说明

图1为本发明的育种材料袋自动分拣和编号装置针对的作物育种材料袋的结构示意图。

图2为本发明的育种材料袋自动分拣和编号装置的立体图。

图3为本发明的机械臂的结构示意图。

图4为本发明的机械臂的部分结构示意图。

图5为本发明的控制系统的结构示意图。

图6为本发明的传送系统的电路图。

图7为本发明的机械臂驱动电路图。

图8为本发明的喷头驱动电路图。

图9为本发明图8中A部分的放大图。

图10为本发明图8中B部分的放大图。

图11为本发明图8中C部分的放大图。

图12为本发明的图像采集系统电路图。

图13为本发明的图像采集系统与单片机接口电路示意图。

图14为本发明图像采集系统的示意图。

图15为本发明光电开关的连接电路图。

图16为本发明上位机进行文字识别和辅助决策的流程图。

图17为本发明育种材料袋自动分拣和重新编号流程图。

图18为本发明育种材料袋自动分拣流程图。

图19为本发明育种材料袋重新编号流程图。

具体实施方式

下面将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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种育种材料袋自动分拣和编号装置，该装置针对的育种材料袋上包含：书写区域1和喷印区域3，该书写区域1上有：材料编号，其包含：设备壳体10，其一端为入口端，另一端为出口端；传送系统，其设置在设备壳体10上，用于带动育种材料袋在该设备壳体10上移动；机械臂30，其顶端转动设置在设备壳体10的出口端；分拣通道40，其顶端固定(可采用螺钉连接)在设备壳体10的出口端，且与机械臂30的底端相接触，其底端与地面或放置平台相接触或相抵，其在设备壳体10的出口端上下平行设置有两个；印刷喷头50(可采用型号为BRL100的印刷喷头)，其固定设置(可采用螺钉连接)在设备壳体10出口端的顶部；图像采集系统，其用于对育种材料袋上的图像信息进行采集，获得该育种材料袋上材料编号的原始图像，并将该图像信息传输给上位机；上位机，其用于接收图像采集系统传输的图像信息，对原始图像进行处理(上位机接收图像后基于OPENCV3.3图像处理软件进行图像处理)，提取原始图像中的文字并识别编号信息，用于计算机辅助决策并写入指定文件，分析分拣、排序和编号动作，并将动作信息发送主控单元；主控单元，其与图像采集系统、传送系统、机械臂30、印刷喷头50和上位机通过总线连接，接收上位机发送的动作信息，并对传送系统、机械臂30和印刷喷头50的参数进行配置，用于控制传送系统、机械臂30、印刷喷头50和图像采集系统，以完成分拣和编号。

进一步地，传送系统包含：传动齿轮21，其转动设置在设备壳体10的侧壁上；从动齿轮22，其转动设置在设备壳体10的侧壁上，处于该设备壳体10的进口端一侧，其轴穿设在该设备壳体10的两侧侧壁之间，且与传动齿轮21传动连接；减速电机23，其固定在设备壳体10的侧壁上，与传动齿轮21同轴转动；转动轴24，其处于设备壳体10的出口端一侧，穿设在该设备壳体10的两侧侧壁之间且转动连接；以及传送带25，其绕置在从动齿轮22的轴和转动轴24上。

进一步地，图像采集系统包含：相机61，其固定在设备壳体10的上方，用于采集育种材料袋上的图像信息；辅助光源62，其固定在设备壳体10的上方；以及光电开关63，其用于启动相机61进行图像采集。光电开关63内含有触发装置，触发装置为光电开关63内部的接收信号部件，光电开关63嵌置在设备壳体10的内侧壁上且处于传送系统上方，并处于相机61与设备壳体10的入口端之间，该光电开关63的信号输出线与主控单元和相机61均电连接，通过光电开关63控制相机61的启动。

进一步地，相机61采用黑白工业相机。

进一步地，主控单元包含：单片机(stm32f103zet6)和PLC。其中，所述单片机与所述传送系统、机械臂30、印刷喷头50和上位机通过总线连接；所述PLC控制器与单片机、上位机和光电开关63通过总线连接；所述上位机与相机61通过总线连接。

进一步地，机械臂30其包含：摆动板31，其转动设置(通过转轴转动连接)在设备壳体10出口端的两侧壁上；舵机33，其固定在设备壳体10上；以及转动副32，其与舵机33转动连接，与摆动板31摆动相连。

一种育种材料袋自动分拣和编号方法，参见图16-19，该方法针对的育种材料袋上包含：书写区域1和喷印区域3，该书写区域1上有：材料编号，其包含：

在分拣模式下，通过图像采集系统采集育种材料袋的图像信息并传输给上位机，上位机接收图像信息后对图像信息进行处理，提取图像中的文字并识别编号信息，并将得到的编号信息，用于计算机辅助决策并写入指定文件；上位机将辅助决策信息发送给主控单元，主控单元接收辅助决策信息并根据该辅助决策信息配置育种材料袋自动分拣和编号装置的传送系统的传送速度，并对装置的机械臂30发送分拣指令，完成育种材料袋的分拣和排序；

完成分拣排序后，将装置切换进入重新编号模式；上位机调用分拣排序模式下得到的排序清单、育种进程规划和播种前田间分布信息，在上位机辅助决策下生成重新编号清单，将排序好的育种材料袋依次放到装置上，图像采集系统识别书写区域1的材料编号，与上位机得到的育种材料袋信息匹配重新编号清单，主控单元对印刷喷头50发送喷涂指令，在喷码区域喷印对应新编号，完成喷码。

进一步地，分拣模式下，主控单元对机械臂30发送分拣指令，当育种材料袋移动至传送带25的末端时，机械臂30根据决策进行分拣，分拣道口对应上下平行设置的两个倾斜分拣通道40，机械臂30根据指令移动到对应的分拣通道40处，育种材料袋借助惯性和重力顺着机械臂30滑入对应道口滑出，实现育种材料袋的分拣和排序。

进一步地，上位机对图像信息进行处理，包含：对图像进行灰度化、平滑去噪、二值化、倾斜校正、文本定位、行字切分和归一化处理，然后进行笔段特征、外围特征和整体特征的提取，根据提取的参数进行相关系数拟合，得出识别结果。

进一步地，上位机在识别完成后输出文本信息到指定文件中，并将编号转换为相应的分拣道口的道口号，根据传送带25的移动速度计算出育种材料袋到达分拣道口的时间，设置定时器，定时将信号指令发送给控制单元的控制器，该控制器控制机械臂30或印刷喷头50完成指定动作。

为了对本发明提供的育种材料袋自动分拣和编号装置具体说明，以下通过实施例1进行详细阐述。

实施例1

一种育种材料袋自动分拣和编号装置，其针对的作物育种材料袋上包含：书写区域1、通气孔2和喷印区域3，如图1所示，为本发明的育种材料袋自动分拣和编号装置针对的作物育种材料袋的结构示意图；其中，作物育种材料袋的两侧可通过缝线4缝合，书写区域1和喷印区域3可分别设置在作物育种材料袋的两端，书写区域1设有方框(可为白底黑边方框)，用于文本定位和提取，喷印区域3用于新编号的喷印；通气孔2设有若干(可均匀设置9个)且可设置在书写区域1和喷印区域3之间，直径为2mm，用于育种催芽过程中透气滤水。作物育种材料袋可采用牛皮纸，材质轻便，抗拉伸性强，防潮效果好，有利于种子贮存，坚韧耐水(泡水后仍可保持强度)，不易破裂，适应于育种材料催芽需求，而且表面粗糙，适于油性笔、铅笔书写，吸墨性强，印刷效果好，油墨喷印、激光喷印皆可，此外其以针叶木浆为原料，在土壤中易腐解，不污染环境。

如图2所示，为本发明的育种材料袋自动分拣和编号装置的立体图，该自动分拣和编号装置包含：设备壳体10、传送系统、机械臂30、分拣通道40、印刷喷头50、图像采集系统、上位机和主控单元。其中，机械臂30固定在设备壳体10的出口端的两侧侧壁上，与分拣通道40相接触，该机械臂30为刮板式分拣机械臂。分拣通道40与设备壳体10呈一角度，其顶端转动设置在设备壳体10的出口端的两侧侧壁上，其底端均与地面或放置的平台接触或相抵，而且其在设备壳体10的出口端上下平行设置两个。印刷喷头50设置在设备壳体10的出口端的顶部。传送系统设置在设备壳体10上，用于带动育种材料袋在设备壳体10上移动。图像采集系统用于对育种材料袋上的图像信息进行采集，获得育种材料袋上编号的原始图像，并将该图像信息传输给上位机。上位机用于接收图像采集系统传输的图像信息，对育种材料袋图像进行处理，提取图像中的文字并识别编号信息，并用于计算机辅助决策并写入指定文件，分析分拣、排序和编号动作，并将动作信息发送给主控单元。主控单元与传送系统、机械臂30、印刷喷头50和上位机通过总线连接，接收上位机发送的动作信息，并对传送系统、机械臂30和印刷喷头50的参数进行配置，用于控制传送系统、机械臂30、印刷喷头50和图像采集系统，以完成分拣和编号。

具体地，如图3所示，为本发明的机械臂的结构示意图，如图4所示，为本发明的机械臂的部分结构示意图，机械臂30包含：摆动板31，其通过转轴转动设置在设备壳体10出口端；舵机33，其固定在设备壳体10上；及转动副32，其与舵机33转动连接，与摆动板31摆动相连。舵机33根据指令带动转动副转动，转动副带动摆动板31在设备壳体10出口端实现上下一定角度的转动，当摆动板31上升与上方的分拣通道40接近时，育种材料袋顺势滑入上方的分拣通道40，当摆动板31下降与下方的分拣通道40接近时，材料袋顺势滑入下方的分拣通道40实现分拣。

如图5所示，为本发明的控制系统的结构示意图，上述主控单元包含：单片机和PLC控制器，单片机采用stm32f103zet6型号的单片机。上位机和主控单元通过usb串口连接，通过pc端上位机软件进行数据交互。单片机通过控制继电器状态来控制线路开合达到控制传送系统的目的(参见图6，DIO输出3.3V高电平电压，上拉VCC＝3.3V输出，经ULN2803A驱动后，15～18-ULN2803A输出低电平，1-VDD与2-RE20～23连接继电器线圈，导通后5-RELINO与6-RELICOM吸合，传送带通电运行)，通过输送不同占空比的pwm波达到控制舵机角度的作用(参见图7，单片机I/O口对舵机信号线输出指定占空比的pwm波，让舵机旋转指定角度)。在上位机将数据传输给主控单元时，主控单元将数据转化为十进制数并进行格式整理，控制喷头打印(参见图8)。

图像采集系统电路(参见图12)采用24MHz有源晶振为OV7670提供系统时钟，为了解决微处理器与摄像头间的数据传输速率不一致问题，在二者之间加入一片AL422B帧缓存器，将摄像头采集的图像数据缓存后再送给微处理器。为实现将OV7670输出的图像信号自动地存入AL422B芯片，电路采用了一片与非门芯片74HC00，以便产生符合AL422B要求的写时序。需要注意的是，由于AL422B芯片正常工作需要3.3V供电，如果STM32 F417使用3V电压供电时，需要在两芯片接口之间增加一个74HC573 D锁存器，以满足高/低电平的要求。图像采集模块与单片机STM32F417的接口电路示意图(参见图13)。

上述传送系统包含：传动齿轮21、从动齿轮22、减速电机23、转动轴24和传送带25。其中，传动齿轮21和从动齿轮22均转动设置在设备壳体10的外侧侧壁上，并通过齿轮传送带211传动连接，而且从动齿轮22处于设备壳体10的进口端一侧。减速电机23固定在设备壳体10的外侧侧壁上，并与传动齿轮21同轴转动，可将减速电机23的输出轴与传动齿轮21的轴固定连接。从动齿轮22的轴穿设在设备壳体10的两侧侧壁之间，且传送带25的绕置在其轴和转动轴24上。转动轴24处于设备壳体10的出口端一侧，其穿设在设备壳体10的两侧侧壁之间且转动连接(可通过轴承)。

如图14所示，为本发明图像采集系统的示意图，上述图像采集系统包含：相机61、辅助光源62和光电开关63(采用的型号为E18-D80NK)，该光电开关63内含有触发装置，触发装置为光电开关内部的接收信号部件，光电开关63嵌置在设备壳体10的内侧壁上且处于传送带上方、相机61与设备壳体10的入口端之间，如图15所示，为本发明光电开关的连接电路图，光电开关63的电源线与信号输出线均直接与PLC控制器电连接，光电开关与PLC控制器通过IO口连接，材料袋通过时，光电开关常开状态改变，向PLC控制器发送外部中断信号。其中，相机61固定在设备壳体10的上方，可在设备壳体10的顶端固定支撑架11，相机61固定在支撑架11上，且与传送带25相对。相机61可选用黑白工业相机。辅助光源62选用以磨砂玻璃为外罩的发光二极管组，相机61和辅助光源62前一段距离安装光电开关63，当育种材料袋经过触发装置时触发光电开关63以启动相机61进行图像采集，相机61将采集的图像信息通过USB数据线发送到上位机。

上述上位机能够进行文字识别和辅助决策，其可以为PC机。作物育种育种材料袋编号通常采用字母、数字和符号，文字识别类型为脱机手写汉字识别。如图16所示，为本发明上位机进行文字识别和辅助决策的流程图，上位机接收到相机61发送的图像信息后，对图像进行预处理(通过OPENCV3.3图像处理软件完成)，包括：灰度化、平滑去噪、二值化、倾斜校正、文本定位、行字切分、归一化，然后进行笔段特征、外围特征和整体特征的提取，根据提取的参数进行相关系数拟合得出识别结果，识别完成后输出文本信息到指定文件中，并将编号转换为相应的分拣道口的道口号，根据传送带25的速度计算出育种材料袋到达设备壳体10出口端的分拣道口的时间，设置定时器(定时器可通过PLC编程实现，整合传送带速度及传送带上相机的位置与机械臂或印刷喷头位置的距离确定定时时长)，定时将信号指令发送给PLC控制器，PLC控制器控制机械臂30或印刷喷头50完成指定动作。

本发明的育种材料袋自动分拣和编号装置的工作原理，具体如下：

育种材料袋由设备壳体10上的入口端进入传送带25，在传送系统的作用下移动，经过相机61时由相机61采集图像信息并由上位机进行识别。

该装置能够实现两个操作模式：分拣排序模式和重新编号模式，两种模式可手动进行切换：

若处于分拣模式，图像采集系统和上位机联动进行育种材料袋编号提取，图像采集系统将采集的图像信息传输给上位机，上位机接收图像信息后对育种材料袋图像进行处理，提取图像中的文字并识别编号信息，并将得到的编号信息，用于计算机辅助决策并写入指定文件，上位机将辅助决策信息发送给主控单元，主控单元接收辅助决策信息并根据该辅助决策信息配置传送带25的速度，并对机械臂30发送分拣指令，完成育种材料袋的分拣和排序。具体地，当育种材料袋移动至传送带25的末端时，机械臂30根据决策进行分拣，分拣道口为平行分布的两个倾斜道口，位于传送带的斜下方，机械臂30根据指令移动到对应道口处，育种材料袋借助惯性和重力顺着分拣通道40滑入对应道口；

若处于重新编号模式，上位机先提取分拣模式下生成的排序清单，结合田间分布和育种规划等信息，对育种材料袋进行重新编号，生成重新编号清单，将图像采集系统和上位机得到的育种材料袋信息匹配重新编号清单，并将新编号信息发送给主控单元，主控单元对印刷喷头50发送喷涂指令，完成育种材料袋的重新编号与喷码。具体地，当育种材料袋移动至传送带25的末端时，机械臂30不工作，印刷喷头50工作，印刷喷头50在育种材料袋的喷印区域3上喷涂新编号。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种育种材料袋自动分拣和编号装置，其特征在于，该装置针对的育种材料袋上包含：书写区域（1）和喷印区域（3），该书写区域（1）上有：材料编号，该装置包含：

设备壳体（10），其一端为入口端，另一端为出口端；

传送系统，其设置在所述设备壳体（10）上，用于带动所述育种材料袋在该设备壳体（10）上移动；

机械臂（30），其顶端转动设置在所述设备壳体（10）的出口端；

分拣通道（40），其顶端固定在所述设备壳体（10）的出口端，且与所述机械臂（30）的底端相接触，该分拣通道（40）的底端与地面或放置平台相接触或相抵，该分拣通道（40）在所述设备壳体（10）的出口端上下平行设置有两个；

印刷喷头（50），其固定设置在所述设备壳体（10）出口端的顶部；

图像采集系统，其用于对所述育种材料袋上的图像信息进行采集，获得该育种材料袋上材料编号的原始图像，并将该图像信息传输给上位机；

上位机，其用于接收所述图像采集系统传输的图像信息，对所述原始图像进行处理，提取原始图像中的文字并识别编号信息，用于计算机辅助决策并写入指定文件，分析分拣、排序和编号动作，并将动作信息发送主控单元；

主控单元，其与所述图像采集系统、传送系统、机械臂（30）、印刷喷头（50）和上位机通过总线连接，接收所述上位机发送的动作信息，并对所述传送系统、机械臂（30）和印刷喷头（50）的参数进行配置，用于控制传送系统、机械臂（30）、印刷喷头（50）和图像采集系统，以完成分拣和编号。

2.根据权利要求1所述的育种材料袋自动分拣和编号装置，其特征在于，所述传送系统包含：

传动齿轮（21），其转动设置在所述设备壳体（10）的侧壁上；

从动齿轮（22），其转动设置在所述设备壳体（10）的侧壁上，处于该设备壳体（10）的进口端一侧，该从动齿轮（22）的轴穿设在该设备壳体（10）的两侧侧壁之间，且该从动齿轮（22）与所述传动齿轮（21）传动连接；

减速电机（23），其固定在所述设备壳体（10）的侧壁上，与所述传动齿轮（21）同轴转动；

转动轴（24），其处于所述设备壳体（10）的出口端一侧，通过轴承穿设在该设备壳体（10）的两侧侧壁之间；以及

传送带（25），其绕置在所述从动齿轮（22）的轴和转动轴（24）上。

3.根据权利要求1所述的育种材料袋自动分拣和编号装置，其特征在于，所述图像采集系统包含：

相机（61），其固定在所述设备壳体（10）的上方，用于采集所述育种材料袋上的图像信息；

辅助光源（62），其固定在所述设备壳体（10）的上方；以及

光电开关（63），其用于启动所述相机（61）进行图像采集；

所述光电开关（63）内含有触发装置，触发装置为光电开关（63）内部的接收信号部件，光电开关（63）嵌置在所述设备壳体（10）的内侧壁上且处于传送系统上方，并处于所述相机（61）与设备壳体（10）的入口端之间，该光电开关（63）的信号输出线与所述主控单元和相机（61）均电连接，通过所述光电开关（63）控制相机（61）的启动。

4.根据权利要求3所述的育种材料袋自动分拣和编号装置，其特征在于，所述相机（61）采用黑白工业相机。

5.根据权利要求3所述的育种材料袋自动分拣和编号装置，其特征在于，所述主控单元包含：单片机和PLC控制器；其中，所述单片机与所述传送系统、机械臂（30）、印刷喷头（50）和上位机通过总线连接；所述PLC控制器与单片机、上位机和光电开关（63）通过总线连接；所述上位机与相机（61）通过总线连接；所述单片机与上位机通过uart进行串口通信。

6.根据权利要求1所述的育种材料袋自动分拣和编号装置，其特征在于，所述机械臂（30）包含：

摆动板（31），其转动设置在所述设备壳体（10）出口端的两侧壁上；

舵机（33），其固定在所述设备壳体（10）上；

转动副（32），其与所述舵机（33）转动连接，与所述摆动板（31）摆动相连。

7.一种育种材料袋自动分拣和编号方法，其特征在于，该方法针对的育种材料袋上包含：书写区域（1）和喷印区域（3），该书写区域（1）上有：材料编号，该方法包含：

在分拣模式下，通过图像采集系统采集所述育种材料袋的图像信息并传输给上位机，上位机接收图像信息后对所述图像信息进行处理，提取图像中的文字并识别编号信息，并将得到的编号信息，用于计算机辅助决策并写入指定文件；上位机将辅助决策信息发送给主控单元，主控单元接收辅助决策信息并根据该辅助决策信息配置育种材料袋自动分拣和编号装置的传送系统的传送速度，并对所述装置的机械臂（30）发送分拣指令，完成育种材料袋的分拣和排序；

完成分拣排序后，将所述装置切换进入重新编号模式；所述上位机调用分拣排序模式下得到的排序清单、育种进程规划和播种前田间分布信息，在上位机辅助决策下生成重新编号清单，将排序好的育种材料袋依次放到所述装置上，所述图像采集系统识别所述书写区域（1）的材料编号，与所述上位机得到的育种材料袋信息匹配重新编号清单，主控单元对印刷喷头（50）发送喷涂指令，在喷码区域喷印对应新编号，完成喷码。

8.根据权利要求7所述的育种材料袋自动分拣和编号方法，其特征在于，所述分拣模式下，所述主控单元对所述机械臂（30）发送分拣指令，当所述育种材料袋移动至传送带（25）的末端时，所述机械臂（30）根据决策进行分拣，分拣道口对应上下平行设置的两个倾斜分拣通道（40），所述机械臂（30）根据指令移动到对应的分拣通道（40）处，所述育种材料袋借助惯性和重力顺着所述机械臂（30）滑入对应道口滑出，实现育种材料袋的分拣和排序。

9.根据权利要求7所述的育种材料袋自动分拣和编号方法，其特征在于，所述上位机对所述图像信息进行处理，包含：对图像进行灰度化、平滑去噪、二值化、倾斜校正、文本定位、行字切分和归一化处理，然后进行笔段特征、外围特征和整体特征的提取，根据提取的参数进行相关系数拟合，得出识别结果。

10.根据权利要求9所述的育种材料袋自动分拣和编号方法，其特征在于，所述上位机在识别完成后输出文本信息到指定文件中，并将编号转换为相应的分拣道口的道口号，根据传送带（25）的移动速度计算出育种材料袋到达分拣道口的时间，设置定时器，定时将信号指令发送给控制单元的控制器，该控制器控制所述机械臂（30）或印刷喷头（50）完成指定动作。

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