種子精選自動化系統技術方案

本發明專利技術公開了一種種子精選自動化系統，包括種子送料機構、傳送機構、平種機構、圖像采集機構、分級卸料機構、數據處理控制機構，其中，所述的傳送機構依傳動方向順次為落種區、平種區、采集區、分級區，所述的種子送料機構將種子送到傳送機構上的落種區；所述的平種機構用于將種子平均分布在傳送機構上；所述的圖像采集機構位于傳送機構上的采集區正上方，實時采集種子圖像，并將該圖像傳送給數據處理控制機構，經數據處理控制機構對圖像實時分析處理，將分級控制信息發送給分級卸料機構；本發明專利技術通過對高速運動背景中種子群體目標的多視頻采集，自動獲得運動中每一粒種子位置，完成種子的逐粒精選、分級，檢測快速、自動化程度高，檢測精度高。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種應用計算機視覺技術的自動化控制系統，特別是一種用于農業的種子精選自動化系統。
技術介紹
隨著我國加入WTO和種子貿易全球化的發展，優良品種的優質種子是沖破種子貿易壁壘，在競爭中取勝，是中國種子走向世界的基本保證。《國際種子檢驗規程》序言中有這樣一段話“農業上最大的威脅之一是播下的種子沒有生產潛力，不能使所栽培的品種獲得豐收。種子檢驗工作是為了在播種前評定種子質量，使這種風險降低到最低程度”。快速、可靠、高自動化的種子精選裝置是我國種業發展中急需解決的關鍵問題之一。傳統的種子品質檢測主要以清選為主，通過篩筒方式可以有效去除雜渣、碎裂，但是該種方式不能有效地對種子精選與分級；傳統的以實驗室技術為主的生物學檢驗方法，雖然可以對種子精選與分級，但是不能滿足要對每一粒種子進行檢驗的要求，同時，該方法很難實現實時性的操作，而現代農業技術要求種子作為農業增收的第一關，應保品種、保大小、保形態、保出苗，這就需要對種子進行逐粒檢驗以達到農業增收的目的。傳統的對種子進行檢驗所采用的機器視覺主要是獲得種子的表面信息，而種子的內在品質、生物學特征是很難通過表層信息獲得的，在國家《農作物種子質量標準》(GB 4404.1-4407.1-16715.1-1996)中目前還沒有基于機器視覺的檢測規范與標準。以生化鑒定和遺傳標記鑒定為主的生物學檢測方法，一方面要求很高的實驗技能、精密的實驗設備，另一方面主要是接觸式的破壞性檢驗，只有少部分抽樣在實驗室進行品種鑒定，不能滿足每一粒種子的檢驗要求，很難實現實時性的操作。而計算機視覺是研究用計算機模擬生物外形或宏觀視覺功能的科學技術，通過計算機實現人的視覺功能，對客觀世界三維場景的感知、識別和理解。計算機視覺是多學科的交叉和結合，涉及到數學、光學、人工智能和信號處理等諸多學科，其應用于種子品質檢測的優勢在于計算機視覺技術具有人工智能的功能，最適于對壞損面積、色澤變化的識別；計算機硬件設備與圖像采集設備價格不斷下降。易于成果的轉化。
技術實現思路
本專利技術要解決的問題在于，提供一種種子精選自動化系統，對種子進行逐粒實時檢測，檢測快速，自動化程度高；另外，還可以完成種子的實時檢測與分級，無需人工操作，節省人力，成本低廉。上述要解決的技術問題通過以下的技術方案實現一種種子精選自動化系統，包括種子送料機構、傳送機構、平種機構、圖像采集機構、分級卸料機構、數據處理控制機構，其中，所述的傳送機構依傳動方向包括落種區、平種區、采集區、分級區，待精選的種子通過傳送機構的傳動，分別經過平種區、采集區、分級區；所述的種子送料機構通過其送料口將種子送到傳送機構上的落種區；所述的平種機構位于傳送機構上的平種區，用于將種子平均分布在傳送機構上；所述的圖像采集機構位于傳送機構上的采集區正上方，實時采集種子圖像，并將該圖像傳送給數據處理控制機構，經數據處理控制機構對圖像分割、轉換，實時分析處理，給出種子品質評價結果，確定分級信息，并將分級控制信息發送給分級卸料機構；所述的分級卸料機構與傳送機構上的分級區相對應，接收數據處理控制機構發送來的分級控制信息，將不同級別的種子分別卸料進入不同的接料箱。待測種子通過送料機構送到傳送機構的落種區，落種區的種子在傳送機構的傳送下到達平種區，位于平種區的平種機構使種子按照一定的規律排列，符合采集的要求，當符合采集要求的種子隨傳送機構運行到采集區時，圖像采集機構采集種子圖像，并將該圖像信息送到數據處理控制機構，經過數據處理控制機構的處理，得到分級信息，當種子運行到分級區時，數據處理控制機構根據該分級信息控制分級卸料機構將不同級別的種子分別卸料到不同的接料箱內，完成種子的逐粒精選。本專利技術所述的系統可以按要求多行、多粒的檢測視場中的種子，通過對高速運動背景中種子群體目標的多視頻采集、分離，快速、自動的獲得運動中的每一粒種子位置，完成種子的逐粒精選、分級，檢測快速、自動化程度高，并且檢測精度高。附圖說明圖1為本專利技術一實施例的系統簡圖；圖2為本專利技術一實施例的總體結構示意圖；圖3為圖2所示總體結構示意圖的側視圖；圖4為傳送帶的結構示意圖；圖5為送料機構的結構示意圖；圖6為平種機構的主視圖；圖7為平種機構的俯視圖；圖8為平種機構的局部示意圖；圖9為分級卸料機構的結構示意圖；圖10為分級卸料機構的局部示意圖。具體實施例方式以下結合附圖和具體的實施例對本專利技術的技術方案進行詳細的說明。參見圖1，為本專利技術一實施例的系統簡圖，種子精選自動化系統包括傳送機構1、送料機構2、平種機構3、圖像采集機構4、分級卸料機構5、數據處理控制機構6，其具體的總體結構示意圖如圖2、圖3所示，其中，圖3為圖2的側視圖。所述的傳送機構1包括電機11、傳送帶12及傳送帶支架13；所述的傳送帶支架13為一梯形結構，位于系統的工作臺7上，該梯形傳送帶支架13的上、下底邊與工作臺7平行；所述電機11位于系統的工作臺7下，在該梯形傳送帶支架13的兩個底角上各有一個皮帶輪14，電機11與皮帶輪14通過皮帶傳動帶動傳送帶12運動。為了控制傳送帶12的速度，本實施例中的電機為調速電機，還包括調速控制裝置，該調速控制裝置可以為各種調速控制器，在本施例中，為變頻器，所述變頻器的輸入與供電線路連接，輸出與電機的供電端連接，通過人為設定，可以實現電機的無級調速，傳送帶12運行平穩。所述的傳送帶12如圖4所示，在傳送帶12上設置有分布均勻、用于逐粒嵌置待測種子的穴孔111，該穴孔111可以為多個，并按照一定的規律排列，在本實施例中，穴孔111在沿傳送帶12的寬度方向上均勻分布3行，多列，其中，每4列為一個采集機構，沿傳送帶運動方向的第一列為該采集機構的第一列，因此，對應于圖像采集機構，在傳送帶上的采集到的一幅圖像為3×4種子圖像區，同理，分級區也對應于一個采集機構。在傳送帶12的一側邊上與第一列穴孔111對應設有一個色標112，并且，在該側傳送帶支架13上對應采集區的第一列固定一用于拍攝傳感器630，在傳送帶12的對邊在兩列穴孔之間設有一色標1120，并且，在該側傳送帶支架13上對應采集區的第一列固定一起始拍攝傳感器631，對應分級區的前一列設置一分級傳感器632。傳感器630在每經過一列種子就觸發一次，即對種子位置進行實時跟蹤。并給出每圈從第二幅到最后一幅圖像的拍攝信息。傳感器631觸發的同時接通傳感器630，傳感器每計數到4就觸發一次攝像頭，計數工作由PLC完成。傳感器631在每圈只有一次觸發。當傳感器631接收到色標信號時，通過控制器PLC觸發攝像頭拍攝第一幅3×4種子圖像，即給出起始拍攝信號。傳感器632在每圈只有一次觸發。當傳感器632接收到色標信號時，標志著種子已經進入分級區，開始從微機里提取種子級別信息，并通過控制器PLC進行分級。所述的送料機構2的結構如圖5所示，包括下料漏斗21、漏斗支撐架22；所述的下料漏斗21固定在漏斗支撐架22上，其出料口211將待測種子送到傳送機構1的落種區，漏斗支撐架22安裝在該系統的工作臺面上。為了控制送料的速度，將出料口211設計成可以大小可調的結構，具體的結構如下所述下料漏斗的出料口211的一側設有一個轉軸212，擋板213與轉軸212轉動連接，擋板213可以沿轉軸轉動，在漏斗支撐架22上本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種種子精選自動化系統，其特征在于，包括種子送料機構、傳送機構、平種機構、圖像采集機構、分級卸料機構、數據處理控制機構，其中，所述的傳送機構依傳動方向順次為落種區、平種區、采集區、分級區，待精選的種子通過傳送機構的傳動，分別經過平種 區、采集區、分級區；所述的種子送料機構通過其送料口將種子送到傳送機構上的落種區；所述的平種機構位于傳送機構上的平種區，用于將種子平均分布在傳送機構上；所述的圖像采集機構位于傳送機構上的采集區正上方，實時采集種子圖像， 并將該圖像傳送給數據處理控制機構，經數據處理控制機構對圖像分割、轉換，實時分析處理，給出種子品質評價結果，確定分級控制信息，并將分級控制信息發送給分級卸料機構；所述的分級卸料機構與傳送機構上的分級區相對應，接收數據處理控制機構發送來 的分級控制信息，在分級區將不同級別的種子分別卸料進入不同的接料箱。

【技術特征摘要】
1.一種種子精選自動化系統，其特征在于，包括種子送料機構、傳送機構、平種機構、圖像采集機構、分級卸料機構、數據處理控制機構，其中，所述的傳送機構依傳動方向順次為落種區、平種區、采集區、分級區，待精選的種子通過傳送機構的傳動，分別經過平種區、采集區、分級區；所述的種子送料機構通過其送料口將種子送到傳送機構上的落種區；所述的平種機構位于傳送機構上的平種區，用于將種子平均分布在傳送機構上；所述的圖像采集機構位于傳送機構上的采集區正上方，實時采集種子圖像，并將該圖像傳送給數據處理控制機構，經數據處理控制機構對圖像分割、轉換，實時分析處理，給出種子品質評價結果，確定分級控制信息，并將分級控制信息發送給分級卸料機構；所述的分級卸料機構與傳送機構上的分級區相對應，接收數據處理控制機構發送來的分級控制信息，在分級區將不同級別的種子分別卸料進入不同的接料箱。2.根據權利要求1所述的種子精選自動化系統，其特征在于，所述的種子送料機構包括下料漏斗、漏斗支撐架；所述的下料漏斗固定在漏斗支撐架上，其出料口與傳送機構上的落種區相對應，將待測種子送到傳送機構上的落種區。3.根據權利要求2所述的種子精選自動化系統，其特征在于，所述下料漏斗的出料口的一側通過轉軸與擋板連接，在出料口外對應擋板的擋面設置一擋板控制裝置，所述的擋板控制裝置包括一羅紋絲杠，所述的羅紋絲杠抵在出料口的擋板上，通過轉動羅紋絲杠可使擋板繞軸轉動，以此來改變出料口的大小。4.根據權利要求1所述的種子精選自動化系統，其特征在于，所述的傳送機構包括電機、傳送帶及傳送帶支架；所述的傳送帶支架為一梯形結構，位于系統的工作臺上，該梯形結構的傳送帶支架的上、下底邊與工作臺平行；所述電機位于系統的工作臺下，通過皮帶傳動帶動位于傳送帶支架上的傳送帶勻速運動；所述的傳送帶上設置有均勻分布的穴孔，該穴孔用于逐粒嵌置待測種子。5.根據權利要求4所述的種子精選自動化系統，其特征在于，所述的電機為調速電機，所述的傳送機構還包括電機調速控制機構，用于控制電機的轉...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李偉，袁立，蔡衛國，荀一，
申請(專利權)人：中國農業大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]