專利名稱：種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，特別是一種用于農(nóng)業(yè)的種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國加入WTO和種子貿(mào)易全球化的發(fā)展，優(yōu)良品種的優(yōu)質(zhì)種子是沖破種子貿(mào)易壁壘，在競爭中取勝，是中國種子走向世界的基本保證。《國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》序言中有這樣一段話“農(nóng)業(yè)上最大的威脅之一是播下的種子沒有生產(chǎn)潛力，不能使所栽培的品種獲得豐收。種子檢驗(yàn)工作是為了在播種前評定種子質(zhì)量，使這種風(fēng)險(xiǎn)降低到最低程度”?？焖?、可靠、高自動(dòng)化的種子精選裝置是我國種業(yè)發(fā)展中急需解決的關(guān)鍵問題之一。
傳統(tǒng)的種子品質(zhì)檢測主要以清選為主，通過篩筒方式可以有效去除雜渣、碎裂，但是該種方式不能有效地對種子精選與分級；傳統(tǒng)的以實(shí)驗(yàn)室技術(shù)為主的生物學(xué)檢驗(yàn)方法，雖然可以對種子精選與分級，但是不能滿足要對每一粒種子進(jìn)行檢驗(yàn)的要求，同時(shí)，該方法很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的操作，而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)要求種子作為農(nóng)業(yè)增收的第一關(guān)，應(yīng)保品種、保大小、保形態(tài)、保出苗，這就需要對種子進(jìn)行逐粒檢驗(yàn)以達(dá)到農(nóng)業(yè)增收的目的。
傳統(tǒng)的對種子進(jìn)行檢驗(yàn)所采用的機(jī)器視覺主要是獲得種子的表面信息，而種子的內(nèi)在品質(zhì)、生物學(xué)特征是很難通過表層信息獲得的，在國家《農(nóng)作物種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4404.1-4407.1-16715.1-1996)中目前還沒有基于機(jī)器視覺的檢測規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。
以生化鑒定和遺傳標(biāo)記鑒定為主的生物學(xué)檢測方法，一方面要求很高的實(shí)驗(yàn)技能、精密的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，另一方面主要是接觸式的破壞性檢驗(yàn)，只有少部分抽樣在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行品種鑒定，不能滿足每一粒種子的檢驗(yàn)要求，很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的操作。
而計(jì)算機(jī)視覺是研究用計(jì)算機(jī)模擬生物外形或宏觀視覺功能的科學(xué)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人的視覺功能，對客觀世界三維場景的感知、識別和理解。計(jì)算機(jī)視覺是多學(xué)科的交叉和結(jié)合，涉及到數(shù)學(xué)、光學(xué)、人工智能和信號處理等諸多學(xué)科，其應(yīng)用于種子品質(zhì)檢測的優(yōu)勢在于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)具有人工智能的功能，最適于對壞損面積、色澤變化的識別；計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備與圖像采集設(shè)備價(jià)格不斷下降。易于成果的轉(zhuǎn)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在于，提供一種種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)，對種子進(jìn)行逐粒實(shí)時(shí)檢測，檢測快速，自動(dòng)化程度高；另外，還可以完成種子的實(shí)時(shí)檢測與分級，無需人工操作，節(jié)省人力，成本低廉。
上述要解決的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)，包括種子送料機(jī)構(gòu)、傳送機(jī)構(gòu)、平種機(jī)構(gòu)、圖像采集機(jī)構(gòu)、分級卸料機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)，其中，所述的傳送機(jī)構(gòu)依傳動(dòng)方向包括落種區(qū)、平種區(qū)、采集區(qū)、分級區(qū)，待精選的種子通過傳送機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)，分別經(jīng)過平種區(qū)、采集區(qū)、分級區(qū)；所述的種子送料機(jī)構(gòu)通過其送料口將種子送到傳送機(jī)構(gòu)上的落種區(qū)；所述的平種機(jī)構(gòu)位于傳送機(jī)構(gòu)上的平種區(qū)，用于將種子平均分布在傳送機(jī)構(gòu)上；所述的圖像采集機(jī)構(gòu)位于傳送機(jī)構(gòu)上的采集區(qū)正上方，實(shí)時(shí)采集種子圖像，并將該圖像傳送給數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)對圖像分割、轉(zhuǎn)換，實(shí)時(shí)分析處理，給出種子品質(zhì)評價(jià)結(jié)果，確定分級信息，并將分級控制信息發(fā)送給分級卸料機(jī)構(gòu)；所述的分級卸料機(jī)構(gòu)與傳送機(jī)構(gòu)上的分級區(qū)相對應(yīng)，接收數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)發(fā)送來的分級控制信息，將不同級別的種子分別卸料進(jìn)入不同的接料箱。
待測種子通過送料機(jī)構(gòu)送到傳送機(jī)構(gòu)的落種區(qū)，落種區(qū)的種子在傳送機(jī)構(gòu)的傳送下到達(dá)平種區(qū)，位于平種區(qū)的平種機(jī)構(gòu)使種子按照一定的規(guī)律排列，符合采集的要求，當(dāng)符合采集要求的種子隨傳送機(jī)構(gòu)運(yùn)行到采集區(qū)時(shí)，圖像采集機(jī)構(gòu)采集種子圖像，并將該圖像信息送到數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)的處理，得到分級信息，當(dāng)種子運(yùn)行到分級區(qū)時(shí)，數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)根據(jù)該分級信息控制分級卸料機(jī)構(gòu)將不同級別的種子分別卸料到不同的接料箱內(nèi)，完成種子的逐粒精選。
本發(fā)明所述的系統(tǒng)可以按要求多行、多粒的檢測視場中的種子，通過對高速運(yùn)動(dòng)背景中種子群體目標(biāo)的多視頻采集、分離，快速、自動(dòng)的獲得運(yùn)動(dòng)中的每一粒種子位置，完成種子的逐粒精選、分級，檢測快速、自動(dòng)化程度高，并且檢測精度高。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)簡圖；圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示總體結(jié)構(gòu)示意圖的側(cè)視圖；圖4為傳送帶的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為平種機(jī)構(gòu)的主視圖；圖7為平種機(jī)構(gòu)的俯視圖；圖8為平種機(jī)構(gòu)的局部示意圖；圖9為分級卸料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為分級卸料機(jī)構(gòu)的局部示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。
參見圖1，為本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)簡圖，種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)包括傳送機(jī)構(gòu)1、送料機(jī)構(gòu)2、平種機(jī)構(gòu)3、圖像采集機(jī)構(gòu)4、分級卸料機(jī)構(gòu)5、數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)6，其具體的總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖2、圖3所示，其中，圖3為圖2的側(cè)視圖。
所述的傳送機(jī)構(gòu)1包括電機(jī)11、傳送帶12及傳送帶支架13；所述的傳送帶支架13為一梯形結(jié)構(gòu)，位于系統(tǒng)的工作臺7上，該梯形傳送帶支架13的上、下底邊與工作臺7平行；所述電機(jī)11位于系統(tǒng)的工作臺7下，在該梯形傳送帶支架13的兩個(gè)底角上各有一個(gè)皮帶輪14，電機(jī)11與皮帶輪14通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)傳送帶12運(yùn)動(dòng)。
為了控制傳送帶12的速度，本實(shí)施例中的電機(jī)為調(diào)速電機(jī)，還包括調(diào)速控制裝置，該調(diào)速控制裝置可以為各種調(diào)速控制器，在本施例中，為變頻器，所述變頻器的輸入與供電線路連接，輸出與電機(jī)的供電端連接，通過人為設(shè)定，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速，傳送帶12運(yùn)行平穩(wěn)。
所述的傳送帶12如圖4所示，在傳送帶12上設(shè)置有分布均勻、用于逐粒嵌置待測種子的穴孔111，該穴孔111可以為多個(gè)，并按照一定的規(guī)律排列，在本實(shí)施例中，穴孔111在沿傳送帶12的寬度方向上均勻分布3行，多列，其中，每4列為一個(gè)采集機(jī)構(gòu)，沿傳送帶運(yùn)動(dòng)方向的第一列為該采集機(jī)構(gòu)的第一列，因此，對應(yīng)于圖像采集機(jī)構(gòu)，在傳送帶上的采集到的一幅圖像為3×4種子圖像區(qū)，同理，分級區(qū)也對應(yīng)于一個(gè)采集機(jī)構(gòu)。在傳送帶12的一側(cè)邊上與第一列穴孔111對應(yīng)設(shè)有一個(gè)色標(biāo)112，并且，在該側(cè)傳送帶支架13上對應(yīng)采集區(qū)的第一列固定一用于拍攝傳感器630，在傳送帶12的對邊在兩列穴孔之間設(shè)有一色標(biāo)1120，并且，在該側(cè)傳送帶支架13上對應(yīng)采集區(qū)的第一列固定一起始拍攝傳感器631，對應(yīng)分級區(qū)的前一列設(shè)置一分級傳感器632。
傳感器630在每經(jīng)過一列種子就觸發(fā)一次，即對種子位置進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。并給出每圈從第二幅到最后一幅圖像的拍攝信息。傳感器631觸發(fā)的同時(shí)接通傳感器630，傳感器每計(jì)數(shù)到4就觸發(fā)一次攝像頭，計(jì)數(shù)工作由PLC完成。
傳感器631在每圈只有一次觸發(fā)。當(dāng)傳感器631接收到色標(biāo)信號時(shí)，通過控制器PLC觸發(fā)攝像頭拍攝第一幅3×4種子圖像，即給出起始拍攝信號。
傳感器632在每圈只有一次觸發(fā)。當(dāng)傳感器632接收到色標(biāo)信號時(shí)，標(biāo)志著種子已經(jīng)進(jìn)入分級區(qū)，開始從微機(jī)里提取種子級別信息，并通過控制器PLC進(jìn)行分級。
所述的送料機(jī)構(gòu)2的結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括下料漏斗21、漏斗支撐架22；所述的下料漏斗21固定在漏斗支撐架22上，其出料口211將待測種子送到傳送機(jī)構(gòu)1的落種區(qū)，漏斗支撐架22安裝在該系統(tǒng)的工作臺面上。
為了控制送料的速度，將出料口211設(shè)計(jì)成可以大小可調(diào)的結(jié)構(gòu)，具體的結(jié)構(gòu)如下所述下料漏斗的出料口211的一側(cè)設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)軸212，擋板213與轉(zhuǎn)軸212轉(zhuǎn)動(dòng)連接，擋板213可以沿轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在漏斗支撐架22上固定一擋板控制裝置，用于控制擋板213的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以此來改變出料口211的大小。所述的擋板控制裝置包括一羅紋絲杠214，所述的羅紋絲杠214抵在出料口211的擋板213上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)羅紋絲杠214可使擋板213繞軸212轉(zhuǎn)動(dòng)，以此來改變出料口211的大小，達(dá)到控制送料速度的目的。
所述的平種機(jī)構(gòu)如圖6、圖7、圖8所示，平種機(jī)構(gòu)包括平種器32和刷種器33，所述的平種器32包括轉(zhuǎn)軸321、套設(shè)在轉(zhuǎn)軸321上的海綿滾輪322及固定在轉(zhuǎn)軸321一端的皮帶輪323，所述的刷種器33包括轉(zhuǎn)軸331、套設(shè)在轉(zhuǎn)軸331上的帶毛刷滾輪332及固定在轉(zhuǎn)軸一端的皮帶輪333；所述的刷種器33和平種器33沿傳送機(jī)構(gòu)1的傳動(dòng)方向依次設(shè)置在平種區(qū)，并通過皮帶34帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，為了防止從送料機(jī)構(gòu)2送到傳送單1上的種子從傳送機(jī)構(gòu)1的傳送帶上滑落，在傳送帶支架上設(shè)置一裝料盒31，所述的裝料盒31為沒有上、下底的立方體結(jié)構(gòu)，其將落種區(qū)和平種區(qū)圍設(shè)在其中，所述的海綿滾輪半徑比海綿滾輪軸心到傳送帶表面距離大4mm，這樣才能使海綿滾輪在滾動(dòng)中壓迫傳送帶表面以起到平整作用；所述的帶毛刷滾輪的毛刷與傳送帶的上表面距離1-2mm，用于刷去多余的種子。
其中，種子落入空穴一是靠種子自身重力在下滑過程中滾入穴中(前面所說的梯形結(jié)構(gòu)中送料機(jī)構(gòu)2與水平方向有傾角，此傾角剛好使種子在重力下滾動(dòng))；二是毛刷滾輪在工作中也有助于種子下滑，落入穴孔。海綿滾輪的作用是將落入孔穴的種子撫平，使種子達(dá)到最佳拍照姿態(tài)，為下一機(jī)構(gòu)圖像攝取做準(zhǔn)備。
所述的圖像采集機(jī)構(gòu)5垂直固定在梯形傳送帶的上方，包括CCD彩色攝像頭41及其支架42，所述的CCD彩色攝像頭41垂直固定在梯形傳送帶12采集區(qū)的上方，用來實(shí)時(shí)拍攝種子圖像。另外，為了止拍攝過程中出現(xiàn)陰影還包括照明裝置，如照明燈43。
分級卸料機(jī)構(gòu)5的結(jié)構(gòu)如圖9、圖10所示，包括固定在傳送帶支架13上表面的上壓板51與下表面的下壓板52，在上壓板51上設(shè)有一個(gè)以上的收料孔511(3行4列共計(jì)12個(gè))，每一個(gè)收料孔511與收料管53的一端連接，收料管53的另一端與接料箱(見圖2)連接；下壓板52上設(shè)有一個(gè)以上的噴氣孔521，所述的每一噴氣孔521通過吹嘴54與一氣管55連接，所述的氣管55通過電磁閥56與壓縮氣筒(圖中未示出)連接，所述的收料孔511、傳送帶上的穴孔111、噴氣孔521中心相對。其中，上壓板51與機(jī)構(gòu)支架通過四個(gè)邊角的孔用螺栓連接，螺栓中間有彈簧，用以調(diào)節(jié)上壓板和傳送帶之間的距離，傳送帶在上、下壓板之間穿行。另外，為了防止個(gè)別小的種子在經(jīng)過下分級區(qū)時(shí)落入噴氣孔中，將所述的下壓板52分為兩層，在這兩層之間加上一層鋼絲網(wǎng)57，網(wǎng)格的大小以不影響氣流通過為準(zhǔn)。
PLC控制電磁閥56的開啟，當(dāng)傳感器632接通時(shí)，標(biāo)志著種子進(jìn)入分級區(qū)，這時(shí)傳感器630每經(jīng)過一次色標(biāo)就提取3個(gè)種子級別數(shù)，到其相應(yīng)級別時(shí)實(shí)施吹離。開啟的時(shí)間由色標(biāo)的寬度決定，因此電磁閥開啟時(shí)間可以調(diào)節(jié)。由色標(biāo)的位置可知，當(dāng)傳感劇630接收到色標(biāo)信號的過程就是傳送帶孔通過上、下壓板孔的時(shí)刻。
上壓板51每一列的種子有3個(gè)，每一次讀取的3個(gè)級別數(shù)分別對應(yīng)此排的3個(gè)種子。對于同一列中的3粒種子，因其處于3個(gè)不同的行中，可以通過程序設(shè)定，以行為標(biāo)志，不同行的種子在吹離過程中互不干涉，每一行的種子都要經(jīng)過4個(gè)級別的吹離區(qū)，不會漏掉。
在本實(shí)施例中，所述的數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)6包括計(jì)算機(jī)61、PLC 62、傳感器63，所述的傳感器63為用于拍攝傳感器630，用于表示起始拍攝的傳感器631，用于表示分級的傳感器632。
傳感器的信號傳遞給PLC，再由PLC實(shí)施對電磁閥、攝像頭等的控制。計(jì)算機(jī)與PLC之間通過串口通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，即由計(jì)算機(jī)將種子級別信息傳遞給PLC。
計(jì)算機(jī)61接收圖像采集機(jī)構(gòu)4發(fā)送來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖像的分割、轉(zhuǎn)換，實(shí)時(shí)分析處理，給出種子品質(zhì)評價(jià)結(jié)果，確定分級信息，并根據(jù)分級信息向PLC62發(fā)出分級控制信息。
為了對本系統(tǒng)的工作進(jìn)行控制，還設(shè)有總控開關(guān)，用于控制系統(tǒng)的起動(dòng)、停止。
本實(shí)施例的工作過程如下當(dāng)按下總控開關(guān)，調(diào)速電機(jī)起動(dòng)，并按照設(shè)定速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)速電機(jī)拖動(dòng)固定在梯形支撐架上的傳送帶作勻速運(yùn)動(dòng)。如要檢測時(shí)，種子經(jīng)送料機(jī)構(gòu)的漏斗輸送到平種機(jī)構(gòu)的裝料盒內(nèi)，落到傳送帶上，根據(jù)傳送帶的速度，調(diào)整羅紋絲杠可使出料口的擋板繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以此來改變出料口的大小，達(dá)到控制送料速度的目的。
位于裝料盒內(nèi)的一個(gè)皮帶輪與傳送帶的皮帶輪、海綿滾輪和帶毛刷滾輪構(gòu)成一個(gè)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)傳送帶的皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)該皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，則海綿滾輪和帶毛刷滾輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)種子從送料機(jī)構(gòu)落下時(shí)，種子靠自身重力在下滑過程中滾入穴中，毛刷滾輪在工作中也有助于種子下滑，落入穴孔。海綿滾輪在滾動(dòng)過程中將落入孔穴的種子撫平，使種子達(dá)到最佳拍照姿態(tài)，為下一機(jī)構(gòu)圖像攝取做準(zhǔn)備。
當(dāng)帶有種子的穴孔通過采集區(qū)時(shí)，傳感器631接收到色標(biāo)信號時(shí)，將該信號發(fā)送給控制器PLC，PLC觸發(fā)攝像頭拍攝第一幅3×4種子圖像，即給出起始拍攝信號。傳感器630在每經(jīng)過一列種子就向PLC發(fā)送一次信號，即對種子位置進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，當(dāng)PLC計(jì)數(shù)到4時(shí)就觸發(fā)一次攝像頭，開始第二幅種子圖像的拍攝。
計(jì)算機(jī)接受攝像頭發(fā)送來的圖像信息，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像分割、轉(zhuǎn)換，實(shí)時(shí)分析處理，通過種子的形狀、大小、色澤及損傷程度等品質(zhì)特征給出種子品質(zhì)評價(jià)結(jié)果。當(dāng)傳感器632接收到色標(biāo)信號時(shí)，標(biāo)志著種子已經(jīng)進(jìn)入分級區(qū)，計(jì)算機(jī)將該分級控制信息發(fā)送給PLC，PLC根據(jù)該信息控制與該分級信息相符合的電磁閥，啟動(dòng)氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過高速氣動(dòng)噴頭將種子噴入收料口。
其中，精選分級的控制算法原理如下給每一個(gè)電磁閥都分配一個(gè)單字節(jié)地址，則本課題12個(gè)電磁閥對應(yīng)于12個(gè)地址，電磁閥輸出與地址對應(yīng)圖如表1將12個(gè)電磁閥按順序分為4個(gè)級別，與種子級別相對應(yīng)，則每一個(gè)級別有3個(gè)電磁閥，分別將電磁閥與相應(yīng)地址置1位相連接，則當(dāng)?shù)刂肺惠斎霝楦唠娖?時(shí)，電磁閥接通，將種子吹離。
表1

以第一行的四個(gè)級別為例若取出的種子級別為一級，則一級電磁閥地址首位置1，其余級別首位置0；若取出的種子級別為二級，則二級電磁閥地址首位置1，其余級別首位置0；若取出的種子級別為三級，則三級電磁閥地址首位置1，其余級別首位置0；若取出的種子級別為四級，則四級電磁閥地址首位置1，其余級別首位置0。第二行、第三行電磁閥同理。
取數(shù)脈沖信號由色標(biāo)傳感器630發(fā)出，每過一排種子，就產(chǎn)生一個(gè)脈沖，取出三個(gè)級別數(shù)，同時(shí)電磁閥的地址位向左移動(dòng)一位，當(dāng)電磁閥的地址位變?yōu)楦唠娖?時(shí)，電磁閥接通，則種子一定是被其相應(yīng)級別電磁閥吹離的。
另外，PLC通過改變變頻器的參數(shù)來改變傳送帶的速度，目的是為了通過試驗(yàn)得出傳送帶在不同的速度下種子孔穴的填充率，由經(jīng)驗(yàn)可知，傳動(dòng)帶速度越快，則填充率越低。另外，在不考慮填充率的情況下，提高傳送帶的速度可以提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。由于攝像頭的采集速度非常快，每秒鐘50次左右，因此，改變傳送帶的速度不會影響圖像的采集速度，不用改變圖像采集的速度。
最后所應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)，其特征在于，包括種子送料機(jī)構(gòu)、傳送機(jī)構(gòu)、平種機(jī)構(gòu)、圖像采集機(jī)構(gòu)、分級卸料機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)，其中，所述的傳送機(jī)構(gòu)依傳動(dòng)方向順次為落種區(qū)、平種區(qū)、采集區(qū)、分級區(qū)，待精選的種子通過傳送機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)，分別經(jīng)過平種區(qū)、采集區(qū)、分級區(qū)；所述的種子送料機(jī)構(gòu)通過其送料口將種子送到傳送機(jī)構(gòu)上的落種區(qū)；所述的平種機(jī)構(gòu)位于傳送機(jī)構(gòu)上的平種區(qū)，用于將種子平均分布在傳送機(jī)構(gòu)上；所述的圖像采集機(jī)構(gòu)位于傳送機(jī)構(gòu)上的采集區(qū)正上方，實(shí)時(shí)采集種子圖像，并將該圖像傳送給數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)對圖像分割、轉(zhuǎn)換，實(shí)時(shí)分析處理，給出種子品質(zhì)評價(jià)結(jié)果，確定分級控制信息，并將分級控制信息發(fā)送給分級卸料機(jī)構(gòu)；所述的分級卸料機(jī)構(gòu)與傳送機(jī)構(gòu)上的分級區(qū)相對應(yīng)，接收數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)發(fā)送來的分級控制信息，在分級區(qū)將不同級別的種子分別卸料進(jìn)入不同的接料箱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)，其特征在于，所述的種子送料機(jī)構(gòu)包括下料漏斗、漏斗支撐架；所述的下料漏斗固定在漏斗支撐架上，其出料口與傳送機(jī)構(gòu)上的落種區(qū)相對應(yīng)，將待測種子送到傳送機(jī)構(gòu)上的落種區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)，其特征在于，所述下料漏斗的出料口的一側(cè)通過轉(zhuǎn)軸與擋板連接，在出料口外對應(yīng)擋板的擋面設(shè)置一擋板控制裝置，所述的擋板控制裝置包括一羅紋絲杠，所述的羅紋絲杠抵在出料口的擋板上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)羅紋絲杠可使擋板繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以此來改變出料口的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳送機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、傳送帶及傳送帶支架；所述的傳送帶支架為一梯形結(jié)構(gòu)，位于系統(tǒng)的工作臺上，該梯形結(jié)構(gòu)的傳送帶支架的上、下底邊與工作臺平行；所述電機(jī)位于系統(tǒng)的工作臺下，通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)位于傳送帶支架上的傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)；所述的傳送帶上設(shè)置有均勻分布的穴孔，該穴孔用于逐粒嵌置待測種子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)，其特征在于，所述的電機(jī)為調(diào)速電機(jī)，所述的傳送機(jī)構(gòu)還包括電機(jī)調(diào)速控制機(jī)構(gòu)，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)，其特征在于，所述的電機(jī)調(diào)速控制機(jī)構(gòu)為變頻器，所述變頻器的輸入與供電線路連接，輸出與電機(jī)的供電端連接，用于電機(jī)的無級調(diào)速。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)，其特征在于，所述的平種機(jī)構(gòu)包括平種器和刷種器，所述的平種器包括轉(zhuǎn)軸、套設(shè)在轉(zhuǎn)軸上的海綿滾輪及固定在轉(zhuǎn)軸一端的皮帶輪，所述的刷種器包括轉(zhuǎn)軸、套設(shè)在轉(zhuǎn)軸上的帶毛刷滾輪及固定在轉(zhuǎn)軸一端的皮帶輪；所述的刷種器和平種器沿傳送機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方向依次設(shè)置，并通過皮帶帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖像采集機(jī)構(gòu)垂直固定在梯形傳送帶的上方，包括CCD攝像頭及其支架，所述的CCD彩色攝像頭垂直固定在梯形傳送帶采集區(qū)的上方，用來實(shí)時(shí)拍攝種子圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)，其特征在于，所述的分級卸料機(jī)構(gòu)包括位于傳送帶上表面、設(shè)有一個(gè)以上的收料孔的上壓板，位于傳送帶下表面、設(shè)有一個(gè)以上的噴氣孔的下壓板，上壓板與傳送帶支架通過孔用螺栓連接，螺栓中間設(shè)有彈簧，用以調(diào)節(jié)上壓板和傳送帶之間的距離，傳送帶在上、下壓板之間穿行，每一個(gè)收料孔與收料管的一端連接，收料管的另一端與接料箱連接；在下壓板上對應(yīng)每一噴氣孔處設(shè)有網(wǎng)，且每一噴氣孔與一氣管連接，所述的氣管通過電磁閥與壓縮氣筒連接，所述的收料孔、傳送帶上的孔穴、噴氣孔中心相對。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)包括計(jì)算機(jī)、PLC、一個(gè)以上傳感器，所述的計(jì)算機(jī)通過RS232與PLC實(shí)時(shí)通信，所述的PLC的輸入分別與一個(gè)以上的傳感器的數(shù)據(jù)端連接，輸出端分別與圖像采集機(jī)構(gòu)、傳送機(jī)構(gòu)、分級卸料機(jī)構(gòu)連接，PLC接收傳感器發(fā)送的信號，控制圖像采集機(jī)構(gòu)進(jìn)行圖像采集，計(jì)算機(jī)接收圖像采集機(jī)構(gòu)發(fā)送來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖像的分割、轉(zhuǎn)換，實(shí)時(shí)分析處理，給出種子品質(zhì)評價(jià)結(jié)果，確定分級控控制信息，并向PLC發(fā)出分級控制信息；PLC根據(jù)該分級控制信息控制分級卸料機(jī)構(gòu)進(jìn)行分級卸料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種種子精選自動(dòng)化系統(tǒng)，包括種子送料機(jī)構(gòu)、傳送機(jī)構(gòu)、平種機(jī)構(gòu)、圖像采集機(jī)構(gòu)、分級卸料機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)，其中，所述的傳送機(jī)構(gòu)依傳動(dòng)方向順次為落種區(qū)、平種區(qū)、采集區(qū)、分級區(qū)，所述的種子送料機(jī)構(gòu)將種子送到傳送機(jī)構(gòu)上的落種區(qū)；所述的平種機(jī)構(gòu)用于將種子平均分布在傳送機(jī)構(gòu)上；所述的圖像采集機(jī)構(gòu)位于傳送機(jī)構(gòu)上的采集區(qū)正上方，實(shí)時(shí)采集種子圖像，并將該圖像傳送給數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理控制機(jī)構(gòu)對圖像實(shí)時(shí)分析處理，將分級控制信息發(fā)送給分級卸料機(jī)構(gòu)；本發(fā)明通過對高速運(yùn)動(dòng)背景中種子群體目標(biāo)的多視頻采集，自動(dòng)獲得運(yùn)動(dòng)中每一粒種子位置，完成種子的逐粒精選、分級，檢測快速、自動(dòng)化程度高，檢測精度高。
文檔編號A01C1/00GK1586136SQ20041007803
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月20日
發(fā)明者李偉, 袁立, 蔡衛(wèi)國, 荀一 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)