基于机器视觉的胚芽鞘切割装置研制

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 研究目的及意义
•     1.1.1 研究目的
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 农业机器人概述
•     1.2.1 农业机器人的概念
•     1.2.2 农业机器人的种类
•   1.3 国内外研究现状
•     1.3.1 国外研究现状
•     1.3.2 国内研究现状
•   1.4 研究内容与目标
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 研究目标
•   1.5 研究方案
•     1.5.1 研究方法
•     1.5.2 技术路线
•     1.5.3 关键技术
• 第2章 胚芽鞘切割装置总体方案
•   2.1 胚芽鞘形态特点和培养试验
•   2.2 胚芽鞘切割手工作业流程
•   2.3 胚芽鞘自动化切割方案
•   2.4 胚芽鞘切割装置系统总体结构
•   2.5 本章总结
• 第3章 胚芽鞘切割装置机械结构设计
•   3.1 胚芽鞘切割装置传送部分结构设计
•     3.1.1 皮带结构设计
•     3.1.2 传送带机架结构设计
•   3.2 胚芽鞘切割装置机械手结构设计
•     3.2.1 机械手设计基础
•     3.2.2 机械手材料选择
•     3.2.3 丝杠和导轨选择
•     3.2.4 减速装置选择
•   3.3 胚芽鞘切割装置末端执行器设计
•     3.3.1 切刀设计
•     3.3.2 缓冲装置结构选择
•   3.4 CCD相机安装支架选择及设计
•   3.5 胚芽鞘切割装置总体结构
•   3.6 本章总结
• 第4章 胚芽鞘切割装置视觉系统研究
•   4.1 胚芽鞘视觉系统的功能
•   4.2 胚芽鞘识别算法的研究
•     4.2.1 基于图像颜色特征的小麦胚芽鞘识别算法研究
•     4.2.2 基于图像颜色特征的高粱胚芽鞘识别算法研究
•   4.3 坐标系转换
•     4.3.1 世界坐标系到相机坐标系转换
•     4.3.2 相机坐标系到图像物理坐标系转换
•     4.3.3 图像物理坐标系到像素坐标系转换
•   4.4 胚芽鞘图像实时采集系统
•   4.5 本章总结
• 第5章 胚芽鞘切割装置控制系统及硬件搭建
•   5.1 胚芽鞘切割装置控制系统总体方案
•   5.2 控制系统硬件选型及设计
•     5.2.1 电机和驱动选型
•     5.2.2 PLC选型
•     5.2.3 外部电路设计
•     5.2.4 控制计算机
•     5.2.5 限位传感器
•     5.2.6 光电传感器
•     5.2.7 开关电源
•   5.3 胚芽鞘切割装置视觉系统硬件平台搭建
•     5.3.1 相机选型
•     5.3.2 镜头选型
•   5.4 胚芽鞘切割装置搭建
•     5.4.1 伺服电机试转与调机
•     5.4.2 视觉系统图像采集试验
•   5.5 本章总结
• 第6章 总结与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 论文研究的特色与创新之处
•   6.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 苏小东

导师: 闫建伟

关键词: 胚芽鞘,切割,图像识别,机械手

来源: 贵州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 生物学,计算机软件及计算机应用

单位: 贵州大学

分类号: Q94-337;TP391.41

总页数: 77

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