马铃薯种薯自动切块机的研究与设计

发布时间：2023-03-12 03:22

　　采用薯块播种既有益于马铃薯早出苗,又可节约种薯数量,降低购种成本。传统的手工切块方式效率低,生产成本高,已不能满足现代化的种薯切块需求。本文通过对种薯切块过程中的技术要点进行研究,依据智能系统的设计思想,设计出一种马铃薯种薯自动切块机,并对基于图像处理技术及BP神经网络的种薯芽眼识别算法进行了研究,以期在后续改进型切块机中加入芽眼识别的功能。切块机自动控制系统包括主控制器、步进电机驱动单元、直流电机驱动单元、传感器检测单元、喷药单元、键盘及显示单元六个组成部分。控制器采用Altera公司的FGPA芯片EP1C3T100C8N作为主控芯片。各单元的驱动程序使用Verilog HDL硬件描述语言编写,并对其进行了功能和时序仿真。控制器的任务是控制各电机的启停、转速以及喷药单元的启停时刻和持续时间。传感器检测单元的任务是检测切缸中有无待切种薯。喷药单元的任务是对刀具进行消毒,避免切块过程中病菌对薯块造成感染。键盘单元的任务是操作控制器对各电机实现控制,显示单元的任务是实时显示已加工种薯数量。在通过种薯图像识别种薯芽眼时首先对种薯图像进行了阈值分割、标记等处理,在此基础上提取出芽眼区域的面积等...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 序言
    1.1 研究课题的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 课题研究的主要内容
第二章 系统功能要求及设计方案
    2.1 系统功能要求
    2.2 自动切块机的设计思想
    2.3 整体设计方案
        2.3.1 机械系统设计方案
        2.3.2 自动控制系统方案的确定
        2.3.3 喷药单元方案的设计
    2.4 马铃薯种薯切块机的主要技术参数
    2.5 本章小结
第三章 控制系统的研究和设计
    3.1 控制系统的总体结构
    3.2 基于FPGA的控制器的研究和设计
        3.2.1 主控芯片简介
        3.2.2 电源模块的选用
        3.2.3 复位模块的设计
        3.2.4 晶振模块的设计
        3.2.5 JTAG调试模块电路的设计
        3.2.6 AS调试模块电路的设计
    3.3 步进电机驱动单元的设计
        3.3.1 步进电机及直流电机驱动芯片简介
        3.3.2 驱动单元的设计
        3.3.3 步进电机的控制策略
        3.3.4 步进电机及喷雾单元的工作流程
        3.3.5 功能及时序仿真
    3.4 直流电机驱动单元的设计
        3.4.1 驱动单元电路的设计
        3.4.2 直流电机的控制策略
        3.4.3 直流电机的工作流程
        3.4.4 功能及时序仿真
    3.5 键盘及显示单元电路的设计
        3.5.1 键盘电路的设计
        3.5.2 显示屏电路的设计
    3.6 传感器单元的设计
    3.7 喷药单元的设计
    3.8 DS1302实时时钟模块的设计
    3.9 扩展外设端口的引出
    3.10 本章小结
第四章 种薯芽眼的图像识别算法的研究
    4.1 引言
    4.2 种薯图像处理
        4.2.1 种薯的提取
        4.2.2 种薯芽眼区域的提取
    4.3 基于BP神经网络的芽眼识别
        4.3.1 BP网络算法
        4.3.2 隐层神经元及BP网络隐层个数的选择
    4.4 仿真实验
    4.5 本章小结
第五章 曲柄连杆机构的受力分析及设计
    5.1 曲柄连杆机构的运动
    5.2 曲柄连杆机构内部的作用力
        5.2.1 滑块上的作用力
        5.2.2 机构的惯性力
    5.3 曲柄连杆机构的设计
        5.3.1 曲轴的设计
        5.3.2 连杆的设计
    5.4 本章小结
第六章 总结及展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的论文



本文编号：3760841