JP2006180862A - Seedling regulatory station - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a seedling regulatory station for enabling the automatization of a transplanting process of separating cultivated aseptic plants and transplanting them to rooting vessels in a place crowded with obstacles or in a narrow working space such as in vitro. <P>SOLUTION: The seedling regulatory station has a plurality of seedling regulatory systems. The system comprises a regulatory hand having a cutting blade and movable in the XYZ directions, a sensor unit capable of recognizing seedling shape, and a turnable separate chuck gripping a seedling with optimum grip force. The system works as follows: The shape of a seedling gripped by the separate chuck is measured by the sensor unit, a point of the seedling to be cut off is calculated based on the measurement data, and the unnecessary seedling point is cut off with the regulatory hand. For this station, different points are cut off in the respective regulatory stations. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、幼芽をインビトロで培養するに際し、幼芽の下葉等を機械的に調整することができる苗調整ステーションに関し、特に無菌クローン苗の移植において、培養した無菌の幼苗を分割し、下葉等を調整し、発根用容器に移し替えるといった作業の自動化を可能にする苗調整ステーションに関する。   The present invention relates to a seedling preparation station that can mechanically adjust the lower leaves and the like of the buds when cultivating the buds in vitro, and in particular, in transplanting sterile clonal seedlings, dividing the cultured sterile seedlings, The present invention relates to a seedling adjustment station that makes it possible to automate operations such as adjusting lower leaves and transferring to rooting containers.

近年園芸作物や樹木の苗の生産においてこれまで行われてきた実生苗や挿し木苗での生産以外にマイクロプロパゲーションで優秀個体の無菌化クローンを大量増殖し、発根させて苗製品にする手法が広く普及してきている。
一般的な手法としては、成長組織点を無菌環境内で植物個体から切出してインビトロ(無菌透明容器内)で培養環境を与え、多芽体に成長させ、さらに継体培養により大量増殖させ、そして大量増殖させたそれぞれの幼芽を最適な大きさまでインビトロで成長させた後に、再び無菌環境で幼芽を分離し、発根用の容器に移し替え、再びインビトロで培養し発根完了後に無菌クローン苗製品とするものがある。感染した苗であっても、植物体成長の元になる成長点組織にはウィルスが侵入しないことを利用した手法である。
In addition to the production of seedlings and cuttings seedlings that have been used so far in the production of horticultural crops and tree seedlings in recent years, micropropagation allows mass propagation of sterilized clones of excellent individuals and rooting them into seedling products Has become widespread.
As a general technique, a growing tissue point is cut out from a plant individual in a sterile environment, provided with a culture environment in vitro (in a sterile transparent container), grown into multi-buds, and further proliferated in large quantities by subculture. After each grown bud was grown to an optimal size in vitro, the shoot was again separated in a sterile environment, transferred to a container for rooting, cultured again in vitro, and germinated clonal seedlings after completion of rooting. There is something to be a product. This is a technique that utilizes the fact that an infected seedling does not invade the growth point tissue that is the source of plant growth.

このように植物工場での生産工程としては、主に分離した苗をインビトロへ植え込む移植工程とインビトロでの培養工程とがある。苗の培養工程についてはほぼ自動化されているが、移植工程については依然手作業で行われており、大量に優秀な作業者を繁忙期に確保する必要があることから機械化の要求が増大している。   As described above, the production process in the plant factory mainly includes a transplanting process for planting separated seedlings in vitro and a culture process in vitro. The seedling culture process is almost automated, but the transplanting process is still carried out by hand, and the need for mechanization has increased due to the need to secure a large number of excellent workers during the busy season. Yes.

しかしながら、自動化に際しては、不定形な形状をしている植物の幼芽を分割移植するために、茎のどの部分をどの位置で切るかといった高度で複雑な認識を行わねばならない。また、幼芽は柔らかく脆弱であり、過剰な把持力を与えた場合、茎の導管を破壊しその後の生育が順調にいかないという問題がある。このため幼芽の移植を自動的に行うためには高度な形状認識と微少な把持力制御が不可欠であった。   However, at the time of automation, in order to divide and transplant young shoots of an irregular shape, it is necessary to make a high-level and complicated recognition of which part of the stem is cut at which position. In addition, the young buds are soft and fragile, and when an excessive gripping force is applied, there is a problem that the stem duct is broken and the subsequent growth does not proceed smoothly. For this reason, advanced shape recognition and minute gripping force control are indispensable for the automatic transplantation of shoots.

苗の分割移植装置としては、レーザー光を利用した認識装置により苗の形状を認識し、認識結果に基づいて苗の所定の高さの位置に把持機構及び切断機構を導く装置が提言されている(特許文献1,2)。   As a seedling division transplantation device, a device that recognizes the shape of a seedling by a recognition device using laser light and guides a gripping mechanism and a cutting mechanism to a predetermined height position of the seedling based on the recognition result is proposed. (Patent Documents 1 and 2).

また、挿し木苗の移植システムとしては、オープントレイ上の苗に対してスリットレーザ光とPSD センサにより茎形状をスキャンし歪みセンサによるフィードバックによる把持力制御、マニピュレーターにより挿し木苗の自動生産をするものが提言されている(非特許文献1,2)。
特開平3−228607号公報 特開平5−3707号公報 M.Takatsuji, Handbook of Plant Factory,Tokai University Press, pp. 123{159, 1997. 東海大学出版会編:「植物工場ハンドブック」, 東海大学出版会(1997), pp123-159 高山眞策シーエムシー出版 種苗生産システム (1992 初版2002 普及版pp180)
In addition, the transplanted seedling transplanting system scans the stem shape of the seedlings on the open tray with a slit laser beam and PSD sensor, controls the gripping force by feedback with a strain sensor, and automatically produces the inserted seedlings with a manipulator. It has been proposed (Non-Patent Documents 1 and 2).
JP-A-3-228607 JP-A-5-3707 M. Takatsuji, Handbook of Plant Factory, Tokai University Press, pp. 123 {159, 1997. Tokai University Press: “Plant Factory Handbook”, Tokai University Press (1997), pp123-159 Takayama Kosaku CMC Publishing Seedling Production System (1992 First Edition 2002 Popular Edition pp180)

苗の育成に伴うコストの大半は人件費であり、機械化することにより、苗の生産コストを大幅に削減することができる。また、人手の作業では、ウィルス混入による収量低下が生じてしまうため、このことも生産コストの増加につながっていた。
上述のとおり、苗の培養工程については、ほぼ自動化されているため、本発明ではインビトロでの培養容器への移植工程を自動化することを解決すべき課題とする。図1は、クローン苗の育成工程の流れ図であるが、本発明はインビトロでの培養容器への移植工程であるSTEP13ないし15の工程を自動化することを課題とする。
Most of the costs associated with growing seedlings are labor costs, and mechanization can greatly reduce seedling production costs. In addition, in the manual work, the yield decreases due to virus contamination, which also leads to an increase in production cost.
As described above, since the seedling culture process is almost automated, the present invention has an object to be solved by automating the in vitro transplantation process to the culture container. FIG. 1 is a flow chart of a clonal seedling growing process. The present invention aims to automate the steps 13 to 15 which are in vitro transplantation processes to a culture vessel.

そもそも、上記装置類は、幼芽の分離に主眼を置いた装置であり、幼芽の下葉等を切断してインビトロでの培養に適するよう調整するといった作業を行うことは難しかった。   In the first place, the devices described above are devices that focus on the separation of buds, and it has been difficult to perform operations such as cutting the lower leaves of the buds and adjusting them to be suitable for in vitro culture.

しかも、上記装置類では、ハンドの開閉をモータで直接制御する構造のため、茎を把持する力の微弱な調整を行うことは難しく、調整工程で利用した場合には、茎を傷つけてしまうおそれがあった。   Moreover, in the above devices, since the opening and closing of the hand is directly controlled by a motor, it is difficult to make a weak adjustment of the force to grip the stem, and if used in the adjustment process, the stem may be damaged. was there.

また、上記装置類では、植物のような把持部分の近傍に障害物(葉)がある場合、障害物を避けて対象物を把持することができなかった。
さらには、オープントレイでの作業を前提としており、容器の中での苗が密集した作業環境での作動はできなかった。すなわち、無菌クローン苗の生産を行う場合、インビトロでの作業はできないため、無菌状態とするためには、クリーンルームが必要であった。そのため、広い作業スペースと高価な設備が必要であり、多額のコストがかかるという問題があった。
Further, in the above devices, when there is an obstacle (leaf) in the vicinity of a gripping part such as a plant, the object cannot be gripped by avoiding the obstacle.
Furthermore, it was premised on work in an open tray and could not be operated in a work environment where seedlings in the container were dense. That is, when producing aseptic clone seedlings, since in vitro work is not possible, a clean room was required to achieve aseptic conditions. For this reason, there is a problem that a large work space and expensive equipment are required, and a large cost is required.

そこで、本発明は、上記課題を鑑み、障害物が密集した場所やインビトロ等の狭い作業空間において、培養した無菌の植物を分割し、発根用容器に移し替える移植工程の自動化を可能にする苗の調整ステーションを提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above problems, the present invention enables automation of a transplanting process in which a cultured aseptic plant is divided and transferred to a rooting container in a place where obstacles are concentrated or in a narrow work space such as in vitro. The aim is to provide a seedling adjustment station.

本発明は以下の(1)ないし(4)の苗の調整装置を要旨とする。
(1)切断刃を有し、XYZ方向に移動自在な調整用ハンドと、苗の形状を認識可能なセンサ部と、苗を最適把持力で把持する回動自在のセパレートチャックとを備え、センサ部によりセパレートチャックに把持された苗の形状を計測し、その計測データに基づいて切断箇所を算出し、調整用ハンドにより苗の不要箇所を切断する苗の調整装置。
(2)前記調整用ハンドは、切断刃の噛合点を中心軸に回転可能である(1)の苗の調整装置。
(3)前記調整用ハンドは、3軸直動スライダによりXYZ方向に移動自在である(1)または(2)の苗の調整装置。
(4)前記切断箇所の算出は、セパレートチャックを所定角度回転させた複数位置での計測データに基づいて行うことを特徴とする(1)ないし(3)のいずれかの苗の調整装置。
The gist of the present invention is the following seedling preparation apparatus (1) to (4).
(1) An adjustment hand having a cutting blade and movable in the XYZ directions, a sensor unit capable of recognizing the shape of the seedling, and a rotatable separate chuck for gripping the seedling with an optimum gripping force. An apparatus for adjusting a seedling that measures the shape of a seedling held by a separate chuck by a section, calculates a cutting location based on the measurement data, and cuts an unnecessary portion of the seedling with an adjusting hand.
(2) The seedling adjustment device according to (1), wherein the adjustment hand is rotatable about the engagement point of the cutting blade as a central axis.
(3) The seedling adjusting device according to (1) or (2), wherein the adjusting hand is movable in the XYZ directions by a three-axis linearly moving slider.
(4) The apparatus for adjusting a seedling according to any one of (1) to (3), wherein the calculation of the cut portion is performed based on measurement data at a plurality of positions obtained by rotating the separate chuck by a predetermined angle.

また、本発明は以下の(5)ないし(7)の苗の調整ステーションを要旨とする。
(5)(1)ないし(4)のいずれかの苗の調整装置を複数備え、各調整ステーションで異なる箇所の切断を行う苗の調整ステーション。
(6)前記1以上の苗の調整装置は、調整用ハンドに把持部を有することを特徴とする(5)の苗の調整ステーション。
(7)さらに、先端部に円筒形のブラシを有し、XYZ方向に移動自在な調整用ブラシと、苗を最適把持力で把持するセパレートチャックとを備える切断葉除去装置を備える(5)または(6)の苗の調整ステーション。
The gist of the present invention is the following seedling adjustment station (5) to (7).
(5) A seedling adjustment station including a plurality of seedling adjustment devices according to any one of (1) to (4), wherein each adjustment station cuts a different portion.
(6) The seedling adjustment station according to (5), wherein the one or more seedling adjustment devices have a grip portion in an adjustment hand.
(7) A cutting leaf removing device further comprising an adjustment brush having a cylindrical brush at the tip and movable in the XYZ directions, and a separate chuck for gripping the seedling with an optimum gripping force (5) or (6) Seedling adjustment station.

また、本発明は以下の(8)の苗の自動移植ステーションを要旨とする。
(8)(5)ないし(7)のいずれかの苗の調整ステーションの前工程に汎用的な苗の分離ステーションを、後工程に汎用的な苗の植込ステーションを配した苗の自動移植ステーション。
The gist of the present invention is the following (8) seedling automatic transplanting station.
(8) An automatic seedling transplanting station in which a general seedling separation station is provided in the preceding process of the seedling adjustment station in any one of (5) to (7) and a general seedling transplanting station is provided in the subsequent process .

本発明によれば、従来手作業で行っていたインビトロでの培養に適した苗とするために必要な下葉等の切断作業を自動化することが可能となる。
また、形状認識と切断刃の相対距離認識を行った上で下葉等の切断作業をするため、多様な形状の植物の調整を行うことが可能であり、ロゼット型植物(例えば、ほうれん草)にも対応することができる。
According to the present invention, it is possible to automate the cutting operation of a lower leaf or the like necessary for obtaining a seedling suitable for in vitro culture, which has been conventionally performed manually.
In addition, the plant can be adjusted in various shapes to cut the lower leaves after performing shape recognition and the relative distance recognition of the cutting blade. For rosette-type plants (for example, spinach) Can also respond.

また、障害物が密集した場所やインビトロ環境等の狭い作業空間において、作業を機械化することが可能となる。すなわち、クリーンルームを設ける必要がなく、クリーンベンチでの作業が可能となるため、設備面でもクローン苗の生産コストを削減することができる。   In addition, work can be mechanized in a narrow work space such as a place where obstacles are densely packed or an in vitro environment. That is, since it is not necessary to provide a clean room and work on a clean bench is possible, the production cost of cloned seedlings can be reduced in terms of equipment.

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
1.システム構成
図2に示すとおり、本発明の調整ステーション102は、その上流に分離ステーション101を、その下流に植込ステーション103を配して使用される。
分離ステーション101は調整ステーション102に分離した幼芽の受け渡しを行い、調整ステーション102により調整された幼芽は植込ステーション103に引き渡され、植込ステーション103にてインビトロへの植え込みが行われる。
各構成要素はイーサネット(登録商標)やRS-232Cケーブル等の汎用的な通信方式によ
り、統合コントローラと接続され、連携的に制御される。
以下では、調整ステーション102の各構成要素について説明する。
The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
1. System Configuration As shown in FIG. 2, the adjustment station 102 of the present invention is used with a separation station 101 disposed upstream thereof and an implantation station 103 disposed downstream thereof.
The separation station 101 delivers the shoots separated to the adjustment station 102, and the shoots adjusted by the adjustment station 102 are delivered to the implantation station 103, and are implanted in vitro at the implantation station 103.
Each component is connected to the integrated controller by a general-purpose communication method such as Ethernet (registered trademark) or RS-232C cable, and is controlled cooperatively.
Hereinafter, each component of the adjustment station 102 will be described.

調整ステーション102の構成は、セパレートチャック21と、三次元センサ22と、調整ハンド23を主たる構成要素とする(図3参照)。
(1)セパレートチャック21
セパレートチャック21は、時計回り、反時計回りに回転自在の把持チャックであり、苗の茎部分を把持する。セパレートチャック21には、苗の茎を中心に回転自在であり、これが回転することにより調整ハンド23の移動を最小限とすることが可能となる。
The configuration of the adjustment station 102 includes a separate chuck 21, a three-dimensional sensor 22, and an adjustment hand 23 as main components (see FIG. 3).
(1) Separate chuck 21
The separate chuck 21 is a gripping chuck that can rotate clockwise and counterclockwise, and grips a stem portion of a seedling. The separate chuck 21 is rotatable about the seedling stalk, and the rotation of the separate chuck 21 can minimize the movement of the adjusting hand 23.

(2)三次元センサ22
三次元センサ22は、一対のステレオカメラと、スリット投光器とから構成され、ステレオ撮像が可能である。遠近歪みをなくするためには、撮像光学系にあおり光学系を用いることが好ましい。すなわち、図4に示すように2台のカメラを相互に平行にしたままで、レンズ50a,50bの中心とCCD撮像素子51a,51bの中心をずらし、CCD撮像素子とレンズ中心を結んだ一対の撮像系の中心線の交点が計測対象物付近に有るようなあおり光学系を用いることによって、CCD撮像素子上に遠近ひずみのない結像画像を得ることも可能になる。あおり光学系は通常の光学系よりも左右のカメラで共通に撮像できる面積が広くなるため、ステレオ画像処理に有効な光学系である。これにより、カメラから近い位置にある対象物体であっても、正確な相対距離画像を得ることができる。
装置中央にはレーザーダイオード光源を斜めスリットパターンに発光するスリット投光器が設置してある。斜めスリットパターンは全部で4本あり、撮像範囲のどの位置に計測対象物体が位置してもスリット光が当たるように考慮されている。
なお、視覚センサ周辺部で照明光源からの光が容器に直接反射してカメラに入光しない位置に該照明用光源、好ましくはLEDを配置するのが好ましい。
(2) Three-dimensional sensor 22
The three-dimensional sensor 22 includes a pair of stereo cameras and a slit projector, and can perform stereo imaging. In order to eliminate perspective distortion, it is preferable to use an optical system in the imaging optical system. That is, as shown in FIG. 4, while the two cameras are kept parallel to each other, the centers of the lenses 50a and 50b and the centers of the CCD image sensors 51a and 51b are shifted, and a pair of the CCD image sensor and the lens center are connected. By using a tilt optical system in which the intersection of the center lines of the imaging system is in the vicinity of the object to be measured, it is also possible to obtain an imaging image without perspective distortion on the CCD imaging device. The tilt optical system is an effective optical system for stereo image processing because the area that can be imaged in common by the left and right cameras is larger than that of a normal optical system. As a result, an accurate relative distance image can be obtained even for a target object located near the camera.
A slit projector that emits a laser diode light source in an oblique slit pattern is installed in the center of the apparatus. There are four slant slit patterns in total, and it is considered that the slit light hits no matter where the measurement target object is located in the imaging range.
In addition, it is preferable to arrange | position this light source for illumination, Preferably LED in the position where the light from an illumination light source reflects directly on a container in the peripheral part of a visual sensor, and does not enter into a camera.

なお、センサ部は、上述のあおり光学系のものとしてもよいが、相対距離計測が不要な場合にはより汎用的なものとしてもよい。例えば、植込位置に目標位置をもって格子状に植えられた幼芽を容器から分離する場合には以下の手順で空間認識を行う。
すなわち、透明な容器の下に設置したCCDカメラの撮像による画像から透明な寒天培地に植えられた苗のカルスを適当な閾値で2値化し、縮小・膨張などの画像処理を加えることで画像上のノイズを除去し苗のカルス部のみを抽出し、それぞれのカルスの重心位置を認識し、CCD画像上での各苗のピクセル位置を計算し、全ての苗のカルス位置のXY座標を得る。それぞれの苗位置は、あらかじめ決められたエリアに対応してラベリングされる。ラベリングする順番はハンドが干渉しにくい移動経路によって決定すればよく、ラベリングの若い順に苗を取り出すようにする。
苗を取り出す際には茎の部分だけでなく、カルスの部分を把持しても良い。取り出した苗は、容器外の苗の仮置き場に載置し次の調整工程が容易に行えるようにしてもよいし、調整ステーションが次工程にある場合には受け渡し用ハンドに持ち替えてもよい。
Note that the sensor unit may be the above-described tilt optical system, but may be more versatile when relative distance measurement is unnecessary. For example, when separating buds planted in a lattice shape with a target position at the planting position, space recognition is performed according to the following procedure.
That is, the callus of seedlings planted in a transparent agar medium is binarized with an appropriate threshold from the image captured by a CCD camera placed under a transparent container, and image processing such as reduction / expansion is added to the image. The callus part of the seedling is extracted, the center of gravity of each callus is recognized, the pixel position of each seedling on the CCD image is calculated, and the XY coordinates of the callus positions of all the seedlings are obtained. Each seedling position is labeled according to a predetermined area. The order of labeling may be determined according to the movement path that the hand is unlikely to interfere with, and seedlings are taken out in ascending order of labeling.
When taking out the seedling, not only the stem portion but also the callus portion may be gripped. The taken out seedlings may be placed on a temporary storage place for seedlings outside the container so that the next adjustment process can be easily performed. If the adjustment station is in the next process, it may be transferred to a hand for delivery.

(3)調整ハンド23
調整ハンド23は、切断刃26とその切断刃26を開閉動するモータ25と、それらが取り付けられたプレート28とから構成される。調整ハンド23は、プレート28により多関節ロボットに連結され、XYZ軸方向に移動自在であり、三次元センサ22の計測情報に基づき、XYZ軸方向に移動しながら苗の下葉等の切断処理を行う。切断刃26をY軸を中心に回動(θ軸と言う)することが好ましく、これにより、重い調整ハンド23そのもののXYZ軸方向移動を最小限とすることで、処理速度を高めることができる。
また、調整ハンドの切断刃の上方または下方に把持用ハンドを設けた構成のものを別途設け、把持用ハンドがない調整ハンドと連携させることにより、より細かな調整作業を行うことができる。
なお、切断刃は、植物の形状認識の際に反射が生じない素材で構成するのがよく、好ましい材料としてはセラミックスが挙げられる。
(3) Adjustment hand 23
The adjustment hand 23 includes a cutting blade 26, a motor 25 that opens and closes the cutting blade 26, and a plate 28 to which they are attached. The adjusting hand 23 is connected to the articulated robot by a plate 28 and is movable in the XYZ axis directions. Based on the measurement information of the three-dimensional sensor 22, the adjusting hand 23 performs cutting processing of the lower leaves of the seedlings while moving in the XYZ axis directions. Do. It is preferable to rotate the cutting blade 26 around the Y axis (referred to as the θ axis), and thereby the processing speed can be increased by minimizing the movement of the heavy adjustment hand 23 itself in the XYZ axes. .
Further, a finer adjustment operation can be performed by separately providing a gripping hand provided above or below the cutting blade of the adjusting hand and linking it with an adjusting hand without a gripping hand.
Note that the cutting blade is preferably made of a material that does not reflect when the shape of the plant is recognized, and a preferable material is ceramics.

2.植物の空間位置及び形状の計測
本発明では、光切断法と相対ステレオ法の組み合わせにより植物の形状や空間位置の計測を行う。
光切断法とは、計測物体に平面状のレーザー光(スリット光)を照射し、三角測量の原理を利用して距離を計測する手法である。相対ステレオ法とは、基本的には複数のカメラを使用したステレオ視を距離計測の手法とするが、ステレオ視以外の方法で得られる画面内の基準点までの距離情報を利用し、ステレオ画像処理を行うことにより、基準点からの相対高さを計測する手法である。高速な画像処理が可能であり、カメラ間隔や取り付け角度等の外部パラメータを必要としない利点がある。
2. Measurement of the spatial position and shape of a plant In the present invention, the shape and spatial position of a plant are measured by a combination of a light cutting method and a relative stereo method.
The light cutting method is a method of irradiating a measurement object with a planar laser beam (slit light) and measuring the distance using the principle of triangulation. The relative stereo method basically uses stereo vision with multiple cameras as a method of distance measurement, but it uses the distance information to the reference point in the screen obtained by a method other than stereo vision to create a stereo image. This is a method of measuring the relative height from the reference point by performing processing. High-speed image processing is possible, and there is an advantage that external parameters such as camera interval and mounting angle are not required.

作業空間内に茎があるかの判定する際には、設定した範囲の太さの茎が、設定した立体空間範囲の中にあるかをスリット光が茎上で反射している特徴を識別し、光切断法により位置計測をすることで判定を行う。作業空間範囲の中に茎が検出されると、その茎のどの位置が把持位置として適しているかを検出する。具体的には、茎の光点位置から追跡して分岐点を判断し、その上部で葉が存在しない部分を切り出し点とする。
切り出し点が分かった後に、複合作業ハンドを近傍まで移動させることで、相対ステレオ方法により切断または把持位置とハンドとの間の相対距離を算出することができる。これにより、ハンドの残移動量がわかることになる。
When determining whether there is a stalk in the work space, identify the feature that the slit light reflects on the stalk to determine whether the stalk with the thickness of the set range is within the set three-dimensional space range. The determination is made by measuring the position by the light cutting method. When a stem is detected in the work space range, it is detected which position of the stem is suitable as a gripping position. Specifically, the branch point is determined by tracking from the light spot position of the stem, and a portion where no leaf exists at the upper part is set as a cutout point.
After the cut point is known, the relative distance between the cutting or gripping position and the hand can be calculated by moving the combined work hand to the vicinity by the relative stereo method. As a result, the remaining movement amount of the hand can be known.

3.不要箇所の切断処理
下葉等の切断処理は、図5に示す手順で行われる。まず、三次元センサ22により、分離した苗の切断箇所を確定するために分離した苗の撮像を行う(STEP21)。撮像により得られたデータを画像処理し、切断対象となる箇所(例えば、ユーカリの場合は下葉、シンビジウムの場合は根っこの部分)を認識する(STEP23)。この際、撮像した角度によって、切断箇所とも非切断箇所とも判断できない箇所もあるが、グレーポイントとして取り扱う。分離苗の撮像は、予め指定した角度に達するまで複数回行う(STEP23)。指定角度に達していない場合には、分離苗を回転し(STEP24)、異なる角度から撮像を行う。一定精度が得られ、且つ作業効率の良い撮像パターンとしては、60〜90度の範囲を3箇所撮像することが、好ましい態様として例示される。指定した角度での撮像が終了すると、全ての撮像データに基づき、切断箇所を算出し、重ね合わせ等行うことで切断箇所を確定する(STEP25)。不要な根っこ等を切断し(STEP26)、植え込みを行うか植え込みステーションへの受け渡しを行う(STEP27)。なお、ハサミの揺動角度を茎の傾きに並行するようにすると葉を切断しやすい。
3. Unnecessary part cutting process The cutting process of the lower leaf or the like is performed in the procedure shown in FIG. First, an image of the separated seedling is taken by the three-dimensional sensor 22 in order to determine the cut location of the separated seedling (STEP 21). Data obtained by imaging is subjected to image processing, and a portion to be cut (for example, a lower leaf in the case of eucalyptus and a root portion in the case of cymbidium) is recognized (STEP 23). At this time, although there is a part that cannot be determined as a cut part or a non-cut part depending on the imaged angle, it is treated as a gray point. The separated seedlings are imaged a plurality of times until a predetermined angle is reached (STEP 23). If the specified angle is not reached, the separated seedling is rotated (STEP 24), and imaging is performed from a different angle. As a preferable aspect, an imaging pattern with a constant accuracy and good working efficiency is exemplified by imaging three places in the range of 60 to 90 degrees. When the imaging at the designated angle is completed, the cutting location is calculated based on all the imaging data, and the cutting location is determined by performing superposition or the like (STEP 25). Cut unnecessary roots etc. (STEP26) and plant or deliver to planting station (STEP27). It should be noted that the leaves can be easily cut by making the swing angle of the scissors parallel to the inclination of the stem.

4.葉と茎境界の認識
上記STEP22の処理について詳述する。
葉と茎境界の認識は、撮像した画像データを2値化したものに輪郭線追跡(チェインコード)を適用することで輪郭を抽出し、葉のエッジ探索を行って葉の端部を検出するというものである。これらを、複数の角度からの画像データに対して行うことで、認識精度を高めている。
4). Recognition of leaf / stem boundary The processing of STEP22 will be described in detail.
To recognize the boundary between leaves and stems, the contour is extracted by applying contour tracking (chain code) to the binarized image data, and the edge of the leaf is searched to detect the end of the leaf. That's it. Recognition accuracy is enhanced by performing these operations on image data from a plurality of angles.

(1)輪郭線の抽出
2値化した処理対象データの最下最左の点を検出し、この点を追跡開始点P1とする。次にP1を中心にP1の8近傍を図12(a)で示すように、時計回りに調べ背景画素から処理対象画素に変化した最初の点P2を図12(b)で示すように検出する。注目画素をP1からP2に移し、P2についても同様な探索を行うことでP3を得る。この処理を、Pn=P1となるか、Pnが探索有効範囲から外れるまで繰り返す。また、PnとPn-1のベクトル関係を図12(c)で示すコードで記述したものをチェインコードという。
上記処理に用いた2値化画像と上記処理により得られたエッジ画像を図13に示す。
(2)葉認識アルゴリズム
細線化された苗のエッジ画像からある画素間の方向ベクトルを求め、その傾きにより葉と茎を区別するアルゴリズムを作成し、葉の切断点を抽出する。ここで、苗の茎はx軸に対してある程度鉛直方向に伸びていると仮定して作業を行うものとする。
(1) Extraction of contour line The bottom leftmost point of the binarized processing target data is detected, and this point is set as a tracking start point P1. Next, as shown in FIG. 12A, the vicinity of P1 around P1 is detected clockwise as shown in FIG. 12A, and the first point P2 changed from the background pixel to the processing target pixel is detected as shown in FIG. 12B. . The pixel of interest is moved from P1 to P2, and P3 is obtained by performing a similar search for P2. This process is repeated until Pn = P1 or Pn is out of the effective search range. Also, the vector relationship between Pn and Pn-1 described by the code shown in FIG. 12C is called a chain code.
FIG. 13 shows the binarized image used in the above processing and the edge image obtained by the above processing.
(2) Leaf recognition algorithm A direction vector between certain pixels is obtained from the thinned edge image of the seedling, an algorithm for distinguishing leaves and stems from the inclination is created, and leaf cutting points are extracted. Here, it is assumed that the work is performed on the assumption that the seedling stalk extends to some degree in the vertical direction with respect to the x-axis.

イ)茎のエッジと探索領域
エッジ画像下側からx軸正方向に茎のエッジ探索を行い、その茎の存在するエッジ座標値を「茎初期位置点」とする(図14(a)参照)。得られる二つの茎初期位置点からエッジ探索を開始する。すなわち、エッジ探索は苗の右側エッジ、左側エッジ別々に行う。また、エッジ探索はある範囲の探索領域を定め行う。例えば、探索領域を3×3画素とする。
B) Stem edge and search area Edge edge search is performed in the x-axis positive direction from the lower side of the image, and the edge coordinate value of the stem is set as the “stem initial position point” (see FIG. 14A). . The edge search is started from the obtained two stem initial position points. That is, the edge search is performed separately for the right edge and the left edge of the seedling. Further, the edge search is performed by determining a search area within a certain range. For example, the search area is 3 × 3 pixels.

ロ)隣接エッジ検出
イ)で得られる茎初期位置点に隣接するエッジ点検出を行い、順次エッジ点探索を繰り返し行っていく。このとき、探索領域内のエッジ点の数を数え、4個以上になったときはエッジが分岐しているとし、探索領域の中心を分岐点として記憶する。それから、ある一方のエッジ点を探索し、エッジの端が任意の高さまで来なければ、輪郭のエッジではないと判断し、分岐点に戻りもうひとつのエッジ点追跡を行う。例えば、図14(b)に示すように検出したい次のエッジ点は現在得られているi-1番目のエッジ点を中心とした探索領域内で過去に検出済みのエッジ点、すなわちi-1番目とi-2番目のエッジ点位置以外の画素に現れる。ここでは、i番目のエッジ点が検出されるエッジ点となる。図14(c)は探索内にエッジ点が複数存在した場合を示している。
B) The edge point adjacent to the initial stem position point obtained in the adjacent edge detection a) is detected, and the edge point search is sequentially repeated. At this time, the number of edge points in the search area is counted, and when the number is 4 or more, it is assumed that the edge is branched, and the center of the search area is stored as a branch point. Then, one edge point is searched. If the end of the edge does not reach an arbitrary height, it is determined that the edge is not an edge of the contour, and the process returns to the branch point to perform another edge point tracking. For example, as shown in FIG. 14B, the next edge point to be detected is an edge point that has been detected in the past in the search region centered on the i−1th edge point that is currently obtained, ie, i−1. Appears in pixels other than the i-th and i-2th edge point positions. Here, the i-th edge point is the detected edge point. FIG. 14C shows a case where there are a plurality of edge points in the search.

ハ)方向ベクトル算出
茎のエッジ方向ベクトルを求める。i番目のエッジ点での方向ベクトルをi番目のエッジ点座標値と二つ前に検出されたi-2番目のエッジ点座標値との差分を取り求める(図14(d)参照)。ここで、ベクトルの傾きはx軸とベクトルの成す角度とする。図14(e)に方向ベクトルを示す。
C) Direction vector calculation Obtain the edge direction vector of the stem. The direction vector at the i-th edge point is obtained as a difference between the i-th edge point coordinate value and the i-2th edge point coordinate value detected two times before (see FIG. 14D). Here, the inclination of the vector is an angle formed by the x axis and the vector. FIG. 14 (e) shows the direction vector.

ニ)方向ベクトルの傾きを用いた葉検出
茎がx軸方向に対してある程度鉛直方向に向いているという仮定条件において、方向ベクトルの傾きが50°〜120°の範囲内であるとき、茎の方向ベクトルを表しているものとし、それ以外の傾きを持つ場合は葉の方向ベクトルと定める。ここで、葉も50°〜120°の傾きを持つ部分が存在するため、その部分を茎と認識してしまう場合(図14(f)の「葉候補」参照)がある。しかし、葉候補の位置は茎から大きく離れているため、葉候補の前に茎と認識されたエッジ点の最終点(図14(f)の点p)と葉候補のエッジ点の開始点(図14(f)の点q)のx座標の値を比較し、設定したある閾値以外なら葉候補のエッジ点は葉のエッジ点として認識するようにする。こうして得られた葉と茎の切断点を図14(g)に示す。
D) When the inclination of the direction vector is within the range of 50 ° to 120 ° under the assumption that the leaf detection stem using the inclination of the direction vector is oriented to a certain degree of vertical with respect to the x-axis direction, It is assumed that it represents a direction vector, and if it has any other inclination, it is determined as a leaf direction vector. Here, since the leaf has a portion having an inclination of 50 ° to 120 °, the portion may be recognized as a stem (see “leaf candidate” in FIG. 14F). However, since the position of the leaf candidate is far away from the stem, the final point of the edge point recognized as the stem before the leaf candidate (point p in FIG. 14 (f)) and the starting point of the edge point of the leaf candidate ( The x-coordinate values of the point q) in FIG. 14 (f) are compared, and the edge point of the leaf candidate is recognized as the leaf edge point if it is other than a set threshold value. FIG. 14 (g) shows the cut points of the leaves and stems thus obtained.

ホ)葉の検出
ニ)で検出した葉領域と検出された領域とその葉の切断点を用い、葉の端点の検出を行う。1つの葉領域には2つの切断点が出力される。y方向に大きいものを基準点(図14(h)の点p)とし、基準点から葉部の各エッジ点までの距離を計算し、その後最も距離の長いエッジ点を葉の葉端点(図14(h)の点r)として出力する。
E) Leaf detection The leaf end point is detected using the leaf region detected in step d), the detected region and the cut point of the leaf. Two cut points are output in one leaf region. The distance from the reference point to each edge point of the leaf is calculated from the reference point (point p in FIG. 14 (h)) that is large in the y direction, and then the edge point with the longest distance is the leaf end point (figure 14 (h) is output as point r).

ヘ)シミュレーション結果
上記画像処理を行ったシミュレーション結果を図14に示す。
なお、図14においては、鮮明な画像を入力画像としているため、好ましい結果が得られたが、実際の撮像画像には2値化すると不鮮明な部分が現れる。そこで、苗を複数角度から撮像(例えば、120°毎に回転)した画像データについて、それぞれ前処理と葉認識プログラムを実行しそれぞれの画像について、茎と葉の境界を求めることで精度を高めている。さらに、奥行き方向の形状データ計測を行う場合は、葉の位置を認識し、さらに相対距離計測を用いた茎位置のトレースによる相対距離計測を茎の輪郭の各点をステレオカメラの画像上での視差を計測する。好ましい手法としては、発明者の提言している特願2004-228743に記載の方法がある。このデータと前記葉の切り出し点位置とを統合した上で、セパレートチャックの割り出し角度に対応するXYZ直交軸上での切出座標位置を認識する。
F) Simulation results FIG. 14 shows the simulation results of the above image processing.
In FIG. 14, since a clear image is used as an input image, a preferable result is obtained. However, when binarized in an actual captured image, a blurred portion appears. Therefore, for image data obtained by imaging seedlings from multiple angles (for example, rotated every 120 °), pre-processing and leaf recognition programs are executed, and the accuracy of each image is improved by obtaining the border between stems and leaves. Yes. Furthermore, when measuring the shape data in the depth direction, the position of the leaf is recognized, and the relative distance measurement by tracing the stem position using the relative distance measurement is performed on each point of the outline of the stem on the stereo camera image. Measure the parallax. As a preferred method, there is a method described in Japanese Patent Application No. 2004-228743 proposed by the inventor. After integrating this data and the leaf cut-out point position, the cut-out coordinate position on the XYZ orthogonal axis corresponding to the index angle of the separate chuck is recognized.

以下では、本発明の詳細を実施例で説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.

(構成)
図6および7に示すように、本実施例の調整ステーションは、調整ハンド23aおよびそれをXYZ軸方向に移動可能とする三軸直動スライダ31と、調整ハンド23bおよびそれをXYZ軸方向に移動可能とする三軸直動スライダ32と、調整ブラシ34およびそれをXYZ軸方向に移動可能とする三軸直動スライダ33と、セパレートチャック21a〜21cとから構成される。
(Constitution)
As shown in FIGS. 6 and 7, the adjustment station of the present embodiment moves the adjustment hand 23 a and the three-axis linear motion slider 31 that allows the adjustment hand 23 a to move in the XYZ axis direction, and the adjustment hand 23 b and the XYZ axis direction. A triaxial linear motion slider 32 that can be moved, an adjustment brush 34, a triaxial linear motion slider 33 that can move the adjustment brush 34 in the XYZ axial directions, and separate chucks 21a to 21c are configured.

調整ハンド23aは、セパレートチャック21aの対向位置に配され、図8および9に示すように、切断刃26の上方に把持ハンド29を有しており、把持ハンド29により茎を把持した状態で苗の下部を切断することができる。調整ハンド23aは、X軸を中心に回動(θ軸作動)可能であり、三軸直動スライダ31による作動を最小限とすることで、処理速度を高めている。
調整ハンド23bは、セパレートチャック21bの対向位置に配され、切断刃26のみを有するハンドである。調整ハンド23bも、X軸を中心に回動(θ軸作動)可能であり、三軸直動スライダ32による作動を最小限とすることで、処理速度を高めている。
セパレートチャック21aおよび21bは、茎を中心に回転可能なロータリーテーブル上に固定されたL型の把持用チャックであり、把持幅約3mm、把持力は約20gである。L型の把持用チャックは取り外しが可能であり、取り外して高温の滅菌処理を施すことができる。セパレートチャック21aおよび21bは、一対の把持爪を撓ませることで苗の茎を最適な把持力で把持することが可能である。
セパレートチャック22cは、調整ブラシ34により切断した苗の下葉等を排除する際に、苗の上部を把持するものである。本実施例においては、セパレートチャック22cを別構成としたが、セパレートチャック22bにて兼用としてもよい。
三次元センサ22aおよび22bは、苗の形状認識を行い、苗の姿勢や切断点を算出すると共に調整作業に必要なハンドの移動量を算出する。
なお、本実施例の構成は、ユーカリの幼芽を調整することを前提とするものであるが、把持幅や把持力は可変であり、他の植物にも適用可能であることは言うまでもない。
The adjustment hand 23a is disposed at a position opposite to the separate chuck 21a, and has a gripping hand 29 above the cutting blade 26 as shown in FIGS. 8 and 9, and the seedling is gripped by the gripping hand 29. The lower part of can be cut. The adjustment hand 23a can be rotated about the X axis (θ axis operation), and the processing speed is increased by minimizing the operation by the triaxial linear motion slider 31.
The adjusting hand 23b is a hand that is disposed at a position facing the separate chuck 21b and has only the cutting blade 26. The adjustment hand 23b can also be rotated about the X axis (θ axis operation), and the processing speed is increased by minimizing the operation by the triaxial linear motion slider 32.
The separate chucks 21a and 21b are L-shaped gripping chucks fixed on a rotary table that can rotate around a stem, and have a gripping width of about 3 mm and a gripping force of about 20 g. The L-shaped gripping chuck can be removed, and can be removed for high-temperature sterilization. The separate chucks 21a and 21b can grip a seedling stalk with an optimum gripping force by bending a pair of gripping claws.
The separate chuck 22c grips the upper part of the seedling when the lower leaf of the seedling cut by the adjustment brush 34 is excluded. In the present embodiment, the separate chuck 22c is configured separately, but the separate chuck 22b may also be used.
The three-dimensional sensors 22a and 22b recognize the shape of the seedling, calculate the posture and cutting point of the seedling, and calculate the amount of hand movement necessary for the adjustment work.
In addition, although the structure of a present Example presupposes adjusting the bud of Eucalyptus, it cannot be overemphasized that holding | grip width and holding | grip force are variable and it can apply also to another plant.

(作動)
まず、分離ステーションにより分離された苗がセパレートチャック21aにより把持される。三次元センサ22aにより把持された苗の茎の形状を認識し、調整ハンド23aにより茎を把持した状態で先端から所定長さの位置を切断する。この際、切断位置に下葉等がある場合には、必要に応じてセパレートチャック21aを回転させる。
所定長の苗を把持した調整ハンド23aは、三軸直動スライダ31により水平移動し、セパレートチャック21bに苗を受け渡す。三次元センサ22bにより形状認識された苗は、セパレートチャック21bを回転させながら、調整ハンド23bにより下葉等の切断処理がなされる。
下葉等の調整が済んだ苗は植込ハンドと直交する形で受け渡しをおこない調整が完了する。この際、最終的な苗の高さを植込ハンドが把持した後に規定の長さに切断すると、新しい切り口が形成されて発根が良くなることが期待できる。下葉等の切断が済んだ苗は調整ハンド23aによりセパレートチャック21cに移動され、調整ブラシ34により下葉等が完全に取り除かれると、再び調整ハンド23aにより把持され植込ステーションに受け渡される。
(Operation)
First, the seedling separated by the separation station is gripped by the separate chuck 21a. The shape of the stem of the seedling grasped by the three-dimensional sensor 22a is recognized, and a position of a predetermined length is cut from the tip while the stem is grasped by the adjusting hand 23a. At this time, if there is a lower leaf or the like at the cutting position, the separate chuck 21a is rotated as necessary.
The adjusting hand 23a holding the seedling of a predetermined length moves horizontally by the triaxial linearly moving slider 31, and delivers the seedling to the separate chuck 21b. The seedling whose shape has been recognized by the three-dimensional sensor 22b is subjected to cutting processing such as lower leaves by the adjusting hand 23b while rotating the separate chuck 21b.
The seedlings that have been adjusted, such as the lower leaves, are handed over in a form perpendicular to the implantation hand, and the adjustment is completed. At this time, if the final height of the seedling is grasped by the transplanting hand and then cut to a specified length, it can be expected that a new cut end is formed and rooting is improved. The seedling that has been cut off the lower leaves and the like is moved to the separate chuck 21c by the adjusting hand 23a, and when the lower leaves and the like are completely removed by the adjusting brush 34, it is again gripped by the adjusting hand 23a and delivered to the implantation station.

葉と茎の接合が弱い植物品種においては、下葉が残った苗の上部をセパレートチャック21cで把持し、規定位置を調整ブラシ34の左右のブラシで挟み(図16参照)、これを下方に移動することで葉を落とす構成とすると生産性を向上できる。この際、調整ブラシ34による処理後も、そのまま左右のブラシで苗を把持してセパレートチャック21bに苗を受け渡し、形状検査をセンサ部22bで実施し、植込ハンドに受けわたすようにしてもよい。なお、ブラシの開閉にはハンドの開閉に用いるのと同様のアクチュエータを用いることができる。   In plant varieties with weak joints between leaves and stems, the upper part of the seedling where the lower leaves remain is gripped by the separate chuck 21c, the specified position is sandwiched between the left and right brushes of the adjustment brush 34 (see FIG. 16), Productivity can be improved if it is configured to drop leaves by moving. At this time, even after the processing by the adjustment brush 34, the seedlings may be gripped with the left and right brushes as they are, and the seedlings may be delivered to the separate chuck 21b, and the shape inspection may be performed by the sensor unit 22b and received by the implantation hand. . For opening and closing the brush, an actuator similar to that used for opening and closing the hand can be used.

図10に示すとおり、本発明の苗の移植補助ステーションは、ロータリーテーブル41と、三次元センサ22と、ロボットハンド部を主たる構成要素とする。各構成要素はイーサネット(登録商標)やRS-232Cケーブル等の汎用的な通信方式により、統合コントローラ6と接続され、連携的に制御される。
図10の構成では、分離から植え込みまで一連の作業を行うことができるが、別途に設けた分離ステーションおよび植込ステーションと連携してもよいし、その一部を手動で行ってもよい。
以下では、苗の移植補助ステーションの各構成要素について説明する。
As shown in FIG. 10, the seedling transplantation assisting station of the present invention includes a rotary table 41, a three-dimensional sensor 22, and a robot hand unit as main components. Each component is connected to the integrated controller 6 and controlled cooperatively by a general-purpose communication method such as Ethernet (registered trademark) or RS-232C cable.
In the configuration shown in FIG. 10, a series of operations can be performed from separation to planting. However, the separation station and the implantation station separately provided may be linked or a part thereof may be manually performed.
Below, each component of the seedling transplantation assistance station will be described.

(1)ロータリーテーブル41
ロータリーテーブル41は、時計回り、反時計回りに回転自在の円形回転テーブルであり、大型ロータリーテーブルと、小型ロータリーテーブルとから構成される。ロータリーテーブル41には、植え込み用容器と、分離用容器と、消毒容器と、切断ゴミシャーレとが載置され、各作業段階では大型ロータリーテーブルを回転して各容器類の位置を調整する。ロータリーテーブル41の上に設けられた小型ロータリーテーブルにより、各容器が個別に回転自在であり、各作業段階において各容器を個別に回転させることで、作業範囲を広げ、作業精度を向上することを可能としている(図11参照)。
(1) Rotary table 41
The rotary table 41 is a circular rotary table that can rotate clockwise and counterclockwise, and includes a large rotary table and a small rotary table. On the rotary table 41, an implantation container, a separation container, a sterilization container, and a cutting waste petri dish are placed. In each operation stage, the large rotary table is rotated to adjust the position of each container. Each container can be individually rotated by a small rotary table provided on the rotary table 41. By rotating each container individually in each work stage, the work range can be expanded and work accuracy can be improved. This is possible (see FIG. 11).

(2)三次元センサ22
三次元センサ22は、一対のステレオカメラと、スリット投光器とから構成され、ステレオ撮像が可能である。遠近歪みをなくするために、撮像光学系にあおり光学系を用いており、図4に示す構成と同様のものである。
(2) Three-dimensional sensor 22
The three-dimensional sensor 22 includes a pair of stereo cameras and a slit projector, and can perform stereo imaging. In order to eliminate the perspective distortion, the imaging optical system uses an optical system, which is the same as the configuration shown in FIG.

(3)ロボットハンド部
ロボットハンド部は、調整用ハンド23と、分離用ハンド42と、植込用ハンド43により構成される。ロボットハンド部は、これら全てを備える必然性はなく、いくつかのハンドについては別構成とすることもできる。
多関節ロボット1の先端に設けられた分離用ハンド42により幼芽が分離されると、調整用ハンド23は分離用ハンド42の対向位置に移動して不要な下葉等の切断処理を行う。植込用ハンド43は下葉等の調整が終わった幼芽を茎の導管を傷つけないように把持し、植え込みを行う。
(3) Robot Hand Unit The robot hand unit includes an adjustment hand 23, a separation hand 42, and an implantation hand 43. The robot hand unit does not necessarily include all of these, and some hands may be configured separately.
When the buds are separated by the separation hand 42 provided at the tip of the multi-joint robot 1, the adjustment hand 23 moves to a position opposite to the separation hand 42 and performs an unnecessary lower leaf cutting process. The transplanting hand 43 holds the young buds after the adjustment of the lower leaves and the like so as not to damage the conduit of the stem and performs the implantation.

クローン苗の育成工程の流れ図である。It is a flowchart of the growth process of a clone seedling. クローン苗を移植するためのシステム(分離ステーション、調整ステーション、植込ステーション)の平面図である。It is a top view of the system (separation station, adjustment station, implantation station) for transplanting a clone seedling. 調整ステーションのシステム構成図である。It is a system block diagram of an adjustment station. あおり光学系の説明図である。It is explanatory drawing of a tilt optical system. 本発明の調整ステーションによる不要箇所切断作業の流れ図である。It is a flowchart of the unnecessary part cutting operation | work by the adjustment station of this invention. 実施例1の調整ステーションの構成斜視図である。FIG. 3 is a configuration perspective view of an adjustment station according to the first embodiment. 実施例1の調整ステーションの構成平面図である。FIG. 3 is a configuration plan view of an adjustment station according to the first embodiment. 実施例1の把持ハンド付き調整ハンドの構成平面図である。3 is a configuration plan view of an adjustment hand with a gripping hand according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の把持ハンド付き調整ハンドの構成側面図である。It is a structure side view of the adjustment hand with a holding hand of Example 1. 実施例2の調整ステーションの構成平面図である。It is a structure top view of the adjustment station of Example 2. FIG. ロータリーテーブルの説明図である。It is explanatory drawing of a rotary table. エッジ画像作成手順の説明図である。It is explanatory drawing of an edge image creation procedure. 撮像2値化データとエッジ画像の出力である。It is the output of imaging binarized data and an edge image. 葉認識アルゴリズムの説明図である。It is explanatory drawing of a leaf recognition algorithm. 葉認識シミュレーションの出力結果である。It is an output result of leaf recognition simulation. 調整ブラシによる下葉の除去作業の説明図である。It is explanatory drawing of the removal operation | work of the lower leaf by an adjustment brush.

符号の説明Explanation of symbols

1 多関節ロボット
2 ロボットコントローラ
3 センサコントローラ
6 統合コントローラ
21 セパレートチャック
22 三次元センサ
23 調整用ハンド
25 切断刃駆動モータ
26 切断刃
27 シュート
28 プレート
29 把持ハンド
31,32,33 直動スライダ
34 調整ブラシ
41 ロータリーテーブル
42 分離用ハンド
43 植込用ハンド
50 レンズ
51 CCD撮像素子
91,95 搬入コンベア
92,96 セパレートチャック
93,97 搬出コンベア
101 分離ステーション
102 調整ステーション
103 植込ステーション
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Articulated robot 2 Robot controller 3 Sensor controller 6 Integrated controller 21 Separate chuck 22 Three-dimensional sensor 23 Adjustment hand 25 Cutting blade drive motor 26 Cutting blade 27 Chute 28 Plate 29 Gripping hands 31, 32, 33 Linear motion slider 34 Adjustment brush 41 Rotary Table 42 Separation Hand 43 Implantation Hand 50 Lens 51 CCD Image Sensor 91, 95 Carry-in Conveyor 92, 96 Separate Chuck 93, 97 Carry-out Conveyor 101 Separation Station 102 Adjustment Station 103 Implantation Station

Claims (8)

切断刃を有し、XYZ方向に移動自在な調整用ハンドと、苗の形状を認識可能なセンサ部と、苗を最適把持力で把持する回動自在のセパレートチャックとを備え、
センサ部によりセパレートチャックに把持された苗の形状を計測し、その計測データに基づいて切断箇所を算出し、調整用ハンドにより苗の不要箇所を切断する苗の調整装置。
An adjustment hand having a cutting blade and movable in the XYZ directions, a sensor unit capable of recognizing the shape of the seedling, and a rotatable separate chuck for gripping the seedling with an optimum gripping force,
An apparatus for adjusting a seedling that measures the shape of a seedling held by a separate chuck by a sensor unit, calculates a cutting location based on the measurement data, and cuts an unnecessary portion of the seedling by an adjusting hand.
前記調整用ハンドは、切断刃の噛合点を中心軸に回転可能である請求項1の苗の調整装置。   The seedling adjustment device according to claim 1, wherein the adjustment hand is rotatable about a meshing point of the cutting blade as a central axis. 前記調整用ハンドは、3軸直動スライダによりXYZ方向に移動自在である請求項1または2の苗の調整装置。   The seedling adjustment device according to claim 1 or 2, wherein the adjustment hand is movable in the XYZ directions by a three-axis linear motion slider. 前記切断箇所の算出は、セパレートチャックを所定角度回転させた複数位置での計測データに基づいて行うことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかの苗の調整装置。   4. The seedling adjustment device according to claim 1, wherein the cutting location is calculated based on measurement data at a plurality of positions obtained by rotating the separate chuck by a predetermined angle. 請求項項1ないし4のいずれかの苗の調整装置を複数備え、
各調整ステーションで異なる箇所の切断を行う苗の調整ステーション。
A plurality of seedling adjusting devices according to any one of claims 1 to 4,
A seedling adjustment station that cuts different points at each adjustment station.
前記1以上の苗の調整装置は、調整用ハンドに把持部を有することを特徴とする請求項5の苗の調整ステーション。   6. The seedling adjustment station according to claim 5, wherein the one or more seedling adjustment devices have a grip portion in an adjustment hand. さらに、先端部に円筒形のブラシを有し、XYZ方向に移動自在な調整用ブラシと、苗を最適把持力で把持するセパレートチャックとを備える切断葉除去装置を備える請求項5または6の苗の調整ステーション。   The seedling according to claim 5 or 6, further comprising a cutting leaf removing device having a cylindrical brush at the tip, and an adjustment brush movable in XYZ directions, and a separate chuck for gripping the seedling with an optimum gripping force. Adjustment station. 請求項5ないし7のいずれかの苗の調整ステーションの前工程に汎用的な苗の分離ステーションを、後工程に汎用的な苗の植込ステーションを配した苗の自動移植ステーション。





An automatic seedling transplanting station in which a general seedling separation station is arranged in a pre-process of the seedling adjustment station according to claim 5 and a general seedling transplanting station is arranged in a post-process.





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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112106499A (en) * 2020-10-29 2020-12-22 石河子大学 Double-cylinder driving type pot seedling transplanting and clamping device based on vision

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