本發(fā)明涉及甘蔗處理領(lǐng)域，特別涉及一種智能化甘蔗切種系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

甘蔗作為我國(guó)制糖的主要原料，對(duì)國(guó)家糖業(yè)市場(chǎng)的供給安全起著至關(guān)重要的作用。對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，我國(guó)現(xiàn)階段研制的甘蔗種植機(jī)機(jī)型均為實(shí)時(shí)切種式甘蔗種植機(jī)，其需喂入工人多，喂入操作緊張，喂入不均，容易造成漏播。而美國(guó)、澳大利巴西等國(guó)家普遍采用預(yù)切種式甘蔗種植機(jī)，該型種植機(jī)所需人工少，機(jī)箱大，而且種植效率高，可預(yù)見預(yù)切種式甘蔗種植機(jī)為國(guó)產(chǎn)種植機(jī)將來的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。預(yù)切種式甘蔗種植機(jī)需要大量切好的蔗段，切種裝置作為切斷蔗種的關(guān)鍵部件，其裝置性能直接影響甘蔗種植效果，因此，研制一種符合國(guó)情且切種效率高，對(duì)芽損傷小，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)的切種裝置是非常有必要的。

甘蔗種苗的好壞很大程度上決定了甘蔗的產(chǎn)量，不合格的蔗種，即蔗節(jié)破損、種芽損壞或病蟲害甘蔗，不能生長(zhǎng)成甘蔗，腐爛在地里，影響正常甘蔗畝產(chǎn)量；不合格的蔗種也沒有作為糖蔗或果蔗出售轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益，而是種植在地里，造成極大的浪費(fèi)。據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，甘蔗平均畝產(chǎn)量約為4噸，作為蔗種來年種植的甘蔗平均每畝需1.3噸，而實(shí)時(shí)切種式甘蔗種植機(jī)的切種裝置切斷的蔗段中，不合格的蔗種占總蔗種的近兩成，即260千克。

目前的甘蔗切種方式為人工切種和人工操作切種機(jī)切種兩種，其人工成本高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，安全性可靠性不高。且當(dāng)前的甘蔗切種機(jī)自動(dòng)化程度低，也不能識(shí)別已切斷的蔗種是否符合種植標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致不合格的蔗種夾雜在種苗中。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種智能化甘蔗切種系統(tǒng)，其切種效率高，對(duì)芽損傷小，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種智能化甘蔗切種系統(tǒng)，包括：進(jìn)料導(dǎo)種槽；切種臺(tái)，其設(shè)于所述進(jìn)料導(dǎo)種槽后方；第一機(jī)械手，其用于將進(jìn)入所述進(jìn)料導(dǎo)種槽的甘蔗傳送至所述切種臺(tái)上；圖像識(shí)別裝置，其用于獲取進(jìn)入所述切種臺(tái)的甘蔗的莖節(jié)和種芽圖像；切割裝置，其設(shè)于所述切種臺(tái)的上方以用于切割位于所述切種臺(tái)上的甘蔗；第二機(jī)械手，其用于將位于所述切種臺(tái)上的甘蔗移動(dòng)到所述切割裝置的下方；導(dǎo)種臺(tái)，其設(shè)于所述切種臺(tái)的后方以用于接入切割后的甘蔗莖節(jié)；以及處理器，其分別與所述第一機(jī)械手、所述第二機(jī)械手、圖像識(shí)別裝置以及切割裝置連接，用于根據(jù)所述圖像識(shí)別裝置獲取的信息控制所述第二機(jī)械手移動(dòng)甘蔗并與所述切割裝置配合對(duì)甘蔗的莖節(jié)進(jìn)行切割。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述導(dǎo)種臺(tái)設(shè)有：第一導(dǎo)種槽通道；第二導(dǎo)種槽通道，其通道口位于所述第一導(dǎo)種槽通道的通道口的上方；擋板，其鉸接于兩個(gè)導(dǎo)種槽通道之間；以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其用于驅(qū)動(dòng)所述擋板，初始狀態(tài)時(shí)，所述擋板位于第一導(dǎo)種槽通道的通道口的下側(cè)以使其導(dǎo)通，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述擋板上升時(shí)，能夠遮擋所述第一導(dǎo)種槽通道的通道口。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述進(jìn)料導(dǎo)種槽由傾斜段和設(shè)于所述傾斜段尾部的平滑段組成。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述圖像識(shí)別裝置由三個(gè)攝像頭和圖像處理裝置組成，三個(gè)所述攝像頭分別沿所述進(jìn)料導(dǎo)種槽與所述切種臺(tái)之間的路徑的周向均勻分布，三個(gè)所述攝像頭分別與所述圖像處理裝置連接，所述圖像處理裝置與所述處理器連接。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述切割裝置包括：豎直導(dǎo)軌；刀座，其設(shè)于所述豎直導(dǎo)軌上；切刀，其設(shè)于所述刀座上；以及第一電機(jī)，其用于帶動(dòng)所述刀座沿豎直導(dǎo)軌移動(dòng)。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，還包括第二電機(jī)和第一橫移導(dǎo)軌；所述第一機(jī)械手設(shè)于所述第一橫移導(dǎo)軌上，第一橫移導(dǎo)軌以能夠來回滑動(dòng)地方式設(shè)置，所述第二電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述第一橫移導(dǎo)軌移動(dòng)。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，還包括第三電機(jī)和第二橫移導(dǎo)軌；所述第二機(jī)械手設(shè)于所述第二橫移導(dǎo)軌上，所述第二橫移導(dǎo)軌以能夠來回滑動(dòng)地方式設(shè)置，所述第三電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述第二橫移導(dǎo)軌移動(dòng)。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述切種臺(tái)上設(shè)有導(dǎo)蔗槽。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述處理器通過數(shù)控系統(tǒng)分別與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)、所述第一電機(jī)、所述第二電機(jī)以及所述第三電機(jī)連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明集甘蔗傳送、種芽識(shí)別、甘蔗莖節(jié)切割以及對(duì)切割后的種芽段進(jìn)行分類收集的功能，能夠高效率切種、省人力、保護(hù)種芽的同時(shí)，對(duì)合格蔗種和不合格的蔗種進(jìn)行識(shí)別并分類收集。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明智能化甘蔗切種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明導(dǎo)種臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明智能化甘蔗切種的單芽切種時(shí)切割位置和編號(hào)示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明智能化甘蔗切種的流程圖。

主要附圖標(biāo)記說明：

1-進(jìn)料導(dǎo)種槽，2-攝像頭，3-圖像處理裝置，4-第二電機(jī)，5-第一橫移導(dǎo)軌，6-第一機(jī)械手，7-第三電機(jī)，8-第二機(jī)械手，9-第二橫移導(dǎo)軌，10-第一電機(jī)，11-豎直導(dǎo)軌，12-刀座，13-切刀，14-切種臺(tái)，15-導(dǎo)種臺(tái)，16-擋板，17-驅(qū)動(dòng)電機(jī)，18-第一導(dǎo)種槽通道，19-第二導(dǎo)種槽通道，20-第一傳送帶，21-第二傳送帶，22-導(dǎo)蔗槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語(yǔ)“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

圖1和圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的智能化甘蔗切種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，智能化甘蔗切種系統(tǒng)包括：進(jìn)料導(dǎo)種槽1、切種臺(tái)14、第一機(jī)械手6、第二電機(jī)4、第一橫移導(dǎo)軌5、圖像識(shí)別裝置3、切割裝置、第二機(jī)械手8、處理器、導(dǎo)種臺(tái)14、第三電機(jī)7和第二橫移導(dǎo)軌9。處理器分別與第一機(jī)械手6、第二機(jī)械手8、圖像識(shí)別裝置以及切割裝置連接，處理器通過數(shù)控系統(tǒng)分別與驅(qū)動(dòng)電機(jī)17、第一電機(jī)10、第二電機(jī)4以及第三電機(jī)7連接，處理器用于控制上述部件配合進(jìn)行智能化甘蔗切種，其中，所使用的數(shù)控系統(tǒng)為開環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)，也可以是半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)甚至閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，所使用電機(jī)可為伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。

繼續(xù)參考圖1，進(jìn)料導(dǎo)種槽1可與傳送帶連接，也可與喂入斗連接，也可同時(shí)與傳送帶、喂入斗連接，其中，進(jìn)料導(dǎo)種槽1由傾斜段和設(shè)于傾斜段尾部的平滑段組成，平滑段使甘蔗滑下時(shí)不會(huì)因速度過快滑出導(dǎo)種槽，但會(huì)有一部分懸空，使得機(jī)械手較好抓取，蔗種放入進(jìn)料導(dǎo)種槽1之前進(jìn)行預(yù)處理，將蔗種剝?nèi)~，將彎曲較大的蔗種從中間切斷；切種臺(tái)14設(shè)于進(jìn)料導(dǎo)種槽1后方，在切種臺(tái)14上設(shè)有導(dǎo)蔗槽22對(duì)蔗種定位，使得甘蔗傳送不容易跑偏，其中，第一機(jī)械手6直至將蔗種尾部與切種臺(tái)14對(duì)齊后，松開，往回運(yùn)動(dòng)，夾持下一根蔗種運(yùn)往切種臺(tái)14，切種臺(tái)14長(zhǎng)度大于蔗種長(zhǎng)度。

再一步參考圖1，第一機(jī)械手6設(shè)于第一橫移導(dǎo)軌5上，第一橫移導(dǎo)軌5以能夠來回滑動(dòng)地方式設(shè)置，第二電機(jī)4用于驅(qū)動(dòng)第一橫移導(dǎo)軌5水平移動(dòng)，蔗種滑下進(jìn)料導(dǎo)種槽1后，第一機(jī)械手6夾持蔗種，第一橫移導(dǎo)軌5往切種臺(tái)14方向移動(dòng)，從而將進(jìn)入進(jìn)料導(dǎo)種槽1的甘蔗傳送至切種臺(tái)14上；圖像識(shí)別裝置用于獲取進(jìn)入切種臺(tái)14的甘蔗的莖節(jié)和種芽圖像，優(yōu)選地，圖像識(shí)別裝置由三個(gè)攝像頭2和圖像處理裝置3組成，三個(gè)攝像頭2分別沿進(jìn)料導(dǎo)種槽1與切種臺(tái)14之間的路徑的周向均勻分布，優(yōu)選三個(gè)攝像頭2呈120°的方式安裝，第一機(jī)械手6在夾持蔗種移動(dòng)時(shí)經(jīng)過三個(gè)攝像頭2；三個(gè)攝像頭2分別與圖像處理裝置3連接，將拍攝到的圖像傳輸給圖像處理裝置3，圖像處理裝置3與處理器連接，圖像處理裝置3將拍攝到的甘蔗的莖節(jié)和種芽圖像將其黑色背景轉(zhuǎn)換為白色，接著對(duì)圖像灰度化、閥值化處理，濾波降噪，然后提取圖像邊緣，病蟲害區(qū)域邊緣灰度值會(huì)突變，強(qiáng)化蔗種輪廓和莖節(jié)交線特征，提取蔗種的種芽面積、周長(zhǎng)、圓形度等特征參數(shù)，并計(jì)算出甘蔗莖節(jié)的長(zhǎng)度，以便在切種臺(tái)14上對(duì)蔗種放置定位，圖像處理裝置3將各參數(shù)數(shù)字化后通過串口將信號(hào)輸入處理器。

其中，處理器接收到圖像處理裝置3的信號(hào)后，以甘蔗莖節(jié)交線的中點(diǎn)為基點(diǎn)計(jì)算確定蔗種各節(jié)尺寸，且將種芽特征參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)對(duì)比，誤差在一定范圍內(nèi)即為合格蔗段；將病蟲害區(qū)域邊緣灰度值的變化率與用戶輸入的標(biāo)準(zhǔn)變化率對(duì)比，誤差范圍超出用戶范圍則為病蟲害蔗段，提取所識(shí)別的特征，包括(1)蔗種輪廓、交線，(2)各蔗節(jié)尺寸，(3)無(wú)種芽、病蟲害蔗節(jié)。接著以用戶對(duì)單芽切種或雙芽切種的設(shè)定，來確定各節(jié)切割尺寸，并從蔗頭開始對(duì)蔗段進(jìn)行預(yù)編號(hào)，記錄合格或不合格蔗段的編號(hào)，具體編號(hào)見圖3。

再一步參考圖1，切割裝置包括：豎直導(dǎo)軌11、刀座12以及切刀13；刀座12位于切種臺(tái)14上方，并設(shè)于豎直導(dǎo)軌11上；切刀13設(shè)于刀座12上，切刀13寬度大于蔗種直徑兩倍，防止有過彎的蔗種；第一電機(jī)10用于帶動(dòng)刀座12沿豎直導(dǎo)軌11快速移動(dòng)，以達(dá)到切斷蔗種時(shí)切口平滑的目的；第二機(jī)械手8設(shè)于第二橫移導(dǎo)軌9上，第二橫移導(dǎo)軌9以能夠來回水平滑動(dòng)地方式設(shè)置，第三電機(jī)7用于驅(qū)動(dòng)第二橫移導(dǎo)軌9移動(dòng)，第二機(jī)械手8與蔗種尾部對(duì)齊后夾持，以蔗根為基準(zhǔn)夾持蔗種往切刀13方向運(yùn)動(dòng)以將第一切斷位置置于切刀13正下方，切刀13快速切下將蔗種切斷，切好的蔗段落入導(dǎo)種臺(tái)15；第二機(jī)械手8夾持蔗種繼續(xù)向切刀13運(yùn)動(dòng)，根據(jù)計(jì)算得出的切割尺寸，處理器控第三電機(jī)使第二機(jī)械手8運(yùn)動(dòng)和切割尺寸對(duì)應(yīng)的位移，將下個(gè)切割位置置于切刀13正下方，切刀13快速切下將蔗種切斷，第二機(jī)械手8繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，直至切完最后一個(gè)切割位置，將蔗尾移至導(dǎo)種臺(tái)15后松開，往切種臺(tái)14移動(dòng)，夾持下根蔗種進(jìn)行切割。

進(jìn)一步參考圖1和圖2，在導(dǎo)種臺(tái)14設(shè)有：第一導(dǎo)種槽通道18、第二導(dǎo)種槽通道19、擋板16以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)17；第二導(dǎo)種槽通道19的通道口位于第一導(dǎo)種槽通道18的通道口的上方；擋板16鉸接于兩個(gè)導(dǎo)種槽通道之間；驅(qū)動(dòng)電機(jī)17用于驅(qū)動(dòng)擋板16，初始狀態(tài)時(shí)，擋板16位于第一導(dǎo)種槽通道18的通道口的下側(cè)以使其導(dǎo)通，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)17驅(qū)動(dòng)擋板16上升時(shí)，能夠遮擋第一導(dǎo)種槽通道18的通道口；在該實(shí)施例中，如圖2所示，導(dǎo)種臺(tái)15優(yōu)選是傾斜的，擋板16鉸接在導(dǎo)種臺(tái)15上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)17通過螺栓與導(dǎo)種臺(tái)連接，切好的蔗段由于重力原因向低處滾動(dòng)，電機(jī)17關(guān)閉時(shí)，擋板16由于重力原因是向下倒伏的，此時(shí)蔗種會(huì)經(jīng)過不會(huì)經(jīng)過擋板16直接落入第一導(dǎo)種槽通道18；驅(qū)動(dòng)電機(jī)17開啟時(shí)，擋板15提升，開啟另一通道，蔗種經(jīng)過擋板16后電機(jī)關(guān)閉，擋板16往下運(yùn)動(dòng)，蔗種繼續(xù)滾動(dòng)落入第二導(dǎo)種槽通道19。若切好的蔗段編號(hào)為合格，則電機(jī)17保持關(guān)閉狀態(tài)，蔗段直接落入第一導(dǎo)種槽通道18，由一號(hào)傳送帶20運(yùn)走，若切好的蔗段編號(hào)不合格，則電機(jī)17開啟，擋板16提升，蔗段落入第一導(dǎo)種槽通道19，由二號(hào)傳送帶21運(yùn)走。其中，整個(gè)智能化甘蔗切種見圖4。

綜上，本發(fā)明集甘蔗傳送、種芽識(shí)別、甘蔗莖節(jié)切割以及對(duì)切割后的種芽段進(jìn)行分類收集的功能，能夠高效率切種、省人力、保護(hù)種芽的同時(shí)，對(duì)合格蔗種和不合格的蔗種進(jìn)行識(shí)別并分類收集。

前述對(duì)本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。