玉米单倍体籽粒分选的自动检测与控制系统

发布时间：2020-06-10 18:45

【摘要】：玉米作为我国产量最高的粮食作物,需求在逐年快速增长。在实际生产中,单倍体育种是玉米产量增长的最有效的育种方式之一,一直受到育种工作者的广泛关注。利用单倍体进行育种,必须先解决如何从混合的种子中分选出单倍体的问题,而目前市面上尚未出现成熟的对单倍体进行快速分选的成套自动化设备。因此,研究并设计玉米单倍体籽粒的自动化快速分选设备,对加快育种进程,提高玉米产量具有重要的意义。本文对玉米单倍体籽粒分选的自动检测与控制系统进行了设计。该系统由计算机为主的上位机平台与PLC控制的下位机平台两部分组成,其中计算机与PLC通信采用RS232实现。以FX2n-14MR三菱PLC为核心的控制器对下位机的样品进样模块、样品传送模块、步进电机模块予以控制,将种子传送至图像采集模块的有效采集范围内,由图像采集模块将图像传输到上位机进行图像处理与识别,上位机根据检测识别结果将分选信号传至下位机,下位机控制气流分选模块,完成种子分选工作。上位机软件基于Visual Studio 2010的MFC工程平台设计完成,包括人机交互界面、图像采集软件、图像处理软件、与PLC通信软件。下位机控制软件以PLC梯形图实现。本文运用MATLAB对基于颜色特征的检测识别方法和基于纹理特征的检测识别方法进行了系统仿真。经比较,确定颜色特征分选方法为最优解决方案,并通过OpenCV使方案予以实现。系统通过软硬件调试后,对单倍体籽粒分选进行了试验测试。系统测试结果表明,单倍体正确分选率为87.7%,二倍体正确分选率为92.6%;与系统仿真结果中的单倍体正确分选率为90.2%,二倍体正确分选率为91.8%相近。证明此系统满足生产可行性,能够实现自动、准确的分选工作,为玉米单倍体籽粒快速分选提供了有效的解决办法。
【图文】：

系统的总体方案设计逡逑籽粒的检测结果。上位机通过串口通信将检测结果传送至分选装置并通过执行逡逑机构对玉米籽粒进行自动分选。分选控制系统的整体结构设计如图２．１所示。逡逑下位机分选控制平台逡逑图像采集逦上样逦样品彳专送逦分选逡逑逦邋逦逦逦控制器逦逦逦逡逑八逦＼逦…邋八逦—逡逑Ｉｆｉｏｎｒ逡逑——－——＿逡逑＇邋图像处理邋模型判定邋通讯逡逑！逦逦逦逡逑Ｉ逦逡逑图２．１玉米单倍体籽粒分选系统控制框图逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｏｍ邋ｈａｐｌｏｉｄ邋ｓｅｅｄ邋ｓｏｒｔｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑２．２系统硬件总体设计逡逑１逦２逦３逦４逦５邋６逦７逦８９逦１０逦ｉｉ逡逑Ｉ邋＼邋｜ｌｉｉＮ邋１，逡逑｜１逦Ｉ；逦Ｔ＾（＼逦逦逦逡逑（ｔ0Ｆ邋（0）邋（0）邋（0）邋（0）邋（（0Ｊ）逦＼逡逑［Ｉ邋｜邋ｆｌ邋ｆ〕逡逑ｕｒｗｉｊｎｒ逡逑１２逦１８逦１３逦１４邋１５逦１６逦１７逡逑图２．２总体结构图逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｇｅｎｅｒａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑本文的主要任务是对玉米单倍体籽粒分选的自动检测与控制系统进行设计，逡逑最终实现玉米单倍体和二倍体的分离。本文首先对玉米单倍体籽粒分选的自动逡逑检测与控制系统进行模块化划分，，主要分为上位机模块、样品进样模块、样品逡逑９逡逑

系统的总体方案设计逡逑籽粒的检测结果。上位机通过串口通信将检测结果传送至分选装置并通过执行逡逑机构对玉米籽粒进行自动分选。分选控制系统的整体结构设计如图２．１所示。逡逑下位机分选控制平台逡逑图像采集逦上样逦样品彳专送逦分选逡逑逦邋逦逦逦控制器逦逦逦逡逑八逦＼逦…邋八逦—逡逑Ｉｆｉｏｎｒ逡逑——－——＿逡逑＇邋图像处理邋模型判定邋通讯逡逑！逦逦逦逡逑Ｉ逦逡逑图２．１玉米单倍体籽粒分选系统控制框图逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｏｍ邋ｈａｐｌｏｉｄ邋ｓｅｅｄ邋ｓｏｒｔｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑２．２系统硬件总体设计逡逑１逦２逦３逦４逦５邋６逦７逦８９逦１０逦ｉｉ逡逑Ｉ邋＼邋｜ｌｉｉＮ邋１，逡逑｜１逦Ｉ；逦Ｔ＾（＼逦逦逦逡逑（ｔ0Ｆ邋（0）邋（0）邋（0）邋（0）邋（（0Ｊ）逦＼逡逑［Ｉ邋｜邋ｆｌ邋ｆ〕逡逑ｕｒｗｉｊｎｒ逡逑１２逦１８逦１３逦１４邋１５逦１６逦１７逡逑图２．２总体结构图逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｇｅｎｅｒａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑本文的主要任务是对玉米单倍体籽粒分选的自动检测与控制系统进行设计，逡逑最终实现玉米单倍体和二倍体的分离。本文首先对玉米单倍体籽粒分选的自动逡逑检测与控制系统进行模块化划分，主要分为上位机模块、样品进样模块、样品逡逑９逡逑
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;TP311.52;S223.12

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本文编号：2706702