基于机器视觉的胚芽鞘切割装置研制

发布时间：2020-10-09 22:17

　　胚芽鞘对于植物培养、育种、遗传等有着非常重要的作用,在进行相关研究时,通常要对胚芽鞘进行准确识别和切割,目前,暂无胚芽鞘相关自动化切割设备或者装置,胚芽鞘均需要人工识别和切割,但这种工作方式费时费力已经无法满足胚芽鞘产业快速发展的需求。本文根据这一现状和背景,拟利用机器视觉技术和直角坐标机器人技术,研制一种胚芽鞘自动识别、自动化切割装置,这对于降低劳动强度,提高胚芽鞘切割效率有着重要的意义。本文研究的胚芽鞘切割装置主要适用于禾本植物,具有胚芽鞘的植物,本课题主要研究内容如下:(1)查阅了解胚芽鞘的特性,采摘和切割等设备在农业生物工程方面的应用,设计一种适合胚芽鞘识别、胚芽鞘切割装置的研究方案和技术路线。(2)胚芽鞘切割装置总体方案和结构设计。根据功能需求确定胚芽鞘切割装置总体方案,确定各个部分功能模块,然后对装置传输结构、对切割装置机械手、末端执行器等每一个模块进行详细分析与结构设计。(3)胚芽鞘识别算法研究和视觉坐标系统转换研究。对小麦、高粱等胚芽鞘形状、颜色和长度进行统计学分析,研究胚芽鞘图像分割和定位等,研究开发出针对胚芽鞘图像识别的算法,并对该算法实验验证。(4)胚芽鞘切割装置系统搭建。结合前面研究,选择合适的CCD相机、镜头、以及若干电机、驱动器、PLC、传感器等系统所需硬件,搭建胚芽鞘切割装置视觉系统硬件平台和控制系统,并进行PLC控制器、伺服驱动器和电机的调试。
【学位单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q94-337;TP391.41
【部分图文】：

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1图 1-1 胚芽鞘示意图 2025”和贵州省“大扶贫、大数据、大生态”战略行、控制技术和计算机技术等技术提高装备自动化是十因其强大的感知能力和自适应能力被广泛应用在自动独特优势，同时直角坐标机器人由于其运动范围大、特点被应用在搬运、码垛、焊接等重要领域。但在胚关自动化切割设备或者装置，胚芽鞘对于植物培养、用，在进行相关研究时，通常要对胚芽鞘进行准确识和现状，拟利用机器视觉技术和直角坐标机器人技术标机器人的胚芽鞘切割装置。

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贵州大学硕士学位论文1.5 研究方案1.5.1 研究方法（1）通过对不同时期不同种类的胚芽鞘进行颜色、形状和纹理等生物学特征分析统计，确定区分胚芽鞘、种子和根的主要特征，最后根据区分特征确定图像处理方法。（2）通过大量阅读与本课题相关文献，在根据课题自身特点，初步确定整体方案，最后通过各方案之间的比较，确定最终方案。1.5.2 技术路线

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图 2-2 胚芽鞘切割过程图2.4 胚芽鞘切割装置系统总体结构根据2.3的分析和提出的方法。本研究设计的胚芽鞘切割装置的总体框架如图2-3所示。整个装置由机械手本体、视觉系统、控制系统和输送系统四个部分组成。切割装置系统的工作原理及各部分的功能如下：（1）CCD 相机拍摄胚芽鞘的图像并将图像信息传送给图像处理系统。（2）图像处理系统利用图像处理技术，计算胚芽鞘切割点位置信息和切割角度，并将位置信息传送给切割装置的控制系统。（3）控制系统根据目标点的位置信息，对电机进行位置控制。（4）伺服驱动器根据控制系统发来的信号驱动伺服电机运动，驱动机械本体运传送带拍摄区域切割区域传送带CCD Robot

【参考文献】