瓜科嫁接机自动供苗系统关键技术的研究

发布时间：2020-05-18 10:48

【摘要】：设施园艺技术是进行植物高效生产的一种现代农业生产方式，工厂化种植则是设施园艺的高级形式。伴随着工厂化育苗技术的发展，蔬菜自动嫁接机在替代人工劳动，提高作业效率等方面发挥出越来越重要的作用。现有的多数瓜科嫁接机只能实现嫁接工序的自动化，其供苗工序仍需手动完成。所以实现自动为嫁接机供苗就成为急需解决的问题，，是实现嫁接机全程自动化的关键技术。 自动供苗系统的关键技术在于嫁接用苗自动供苗特征参数的识别和采用供苗末端执行器对幼苗进行自动柔性抓取和调向。本文以穴盘中培育的白籽南瓜砧木幼苗为研究对象。在自然光照条件下，采集瓜科砧木幼苗图像，采用图像方法识别幼苗供苗特征参数，并设计试制了自动供苗末端执行器，完成了其运动控制系统，最后进行自动供苗试验验证。主要研究内容和结论如下： （1）自动供苗系统总体方案确定。首先，分析了工厂化穴盘育苗方式的特点，明确了自动供苗的技术要求，确定了自动供苗的工作过程。其次，通过对供苗过程的分析，确定了自动供苗系统由穴盘输送装置、幼苗检测装置、末端执行器、机械臂和控制系统五部分组成，研究了各组成部分的功能和设计参数要求。最后，完成了自动供苗平台砧木供苗侧的加工装配。 （2）瓜科砧木供苗特征参数识别。对穴盘苗的生长特征进行了分析，通过试验对比确定了图像采集系统和方法；对常用颜色空间的不同颜色分量的图像及其组合运算的图像进行了对比，选取L*a*b*颜色空间a*通道分量进行后续图像处理；采用最大类间方差法（Ostu法）进行图像分割，然后通过形态学运算和面积阈值等方法去除残余噪声得到目标图像；对得到的目标图像采用两种方法识别，最小外接矩形法和Hough椭圆拟合法，确定了两种方法的不同应用场合。 （3）末端执行器硬件设计。依据南瓜砧木的几何特性参数和力学特性参数，确定了末端执行器的幼苗抓取方法和调向供苗方案；使用PRO/E软件完成了自动供苗末端执行器的三维建模和干涉检查，并对各机构的标准零件进行了选型采购，对非标准零件进行了设计加工，组装完成末端执行器。 （4）末端执行器控制系统设计和试验。依据设计的供苗流程，设计末端执行器控制系统的系统结构、完成相关硬件的选型和气路连接，编写控制软件。最后，进行自动供苗试验，结果表明该末端执行器可达到预期设计要求。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S223.9

【参考文献】

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本文编号：2669603