基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置的製作方法

2023-10-28 11:22:52 2

專利名稱：基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種蔬果嫁接機的分類裝置，具體涉及一種基於視覺的蔬果嫁接機待 嫁接苗分類裝置。
背景技術：
不同嫁接幼苗的直徑在l_5mm不等，嫁接時，需要根據砧木苗和接穗苗的莖的直 徑進行配對；但各操作人員所掌握的嫁接技術要領、手法及熟練程度不同，加之幼苗脆嫩細 弱，所以嫁接起來很耗費精力，難以保證較高的嫁接質量和較高的成活率；而且效率低、勞 動強度大，已遠遠不能適應我國農業生產的要求。目前，我國正在積極調整種植結構，上海、廣州等城市已經建立起工廠化農業高效 示範園區。這些大規模的嫁接育苗場，只有通過機械化作業才能在短時間內完成優質的商 品化嫁接生產。因此，嫁接苗和接穗苗的自動配對問題，尚待解決。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服上述背景技術的不足，提供一種基於視覺的 蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置，該分類裝置應能根據莖的直逕自動地將待嫁接苗分類，實 現待嫁接苗和接穗苗的自動配對，而且具有結構簡單、準確度高的特點，以保證嫁接質量。本發明提供以下技術方案基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置，其特徵在於所述分類裝置包括機架、 水平布置在機架上部的苗盤傳送帶以及待嫁接苗傳送帶、取放待嫁接苗的搬運機構、用於 檢測苗盤位置的光電傳感器、拍攝待嫁接苗影像的CCD攝像頭、接收並處理所述光電傳感 器以及CCD攝像頭信號的計算機、對待嫁接苗進行導向的導向模塊；導向模塊安裝在待嫁 接苗傳送帶上表面的運動方向末端；所述搬運機構包括橫跨在所述苗盤傳送帶以及待嫁接 苗傳送帶上方的門字形橫架、安裝在該橫架上部的單軸驅動器以及安裝在單軸驅動器上的 用於夾取待嫁接苗的機械臂。所述橫架包括豎直固定在機架兩邊的立柱以及水平固定在兩立柱頂端之間的橫 梁，橫梁的軸線與所述苗盤傳送帶以及待嫁接苗傳送帶的運動方向垂直。所述單軸驅動器由步進電機驅動，包括水平布置在門字形橫架上部的絲杆以及可 在絲杆上橫嚮往復滑動的滑塊；絲杆的軸線與門字形橫架中橫梁的軸線平行，滑塊上部的 滑槽與橫梁下表面的滑軌配合以實現左右滑動。所述機械臂與前述計算機連接；機械臂包括豎直安裝在所述滑塊下端的支架、定 位在支架下部的雙聯氣缸、安裝在雙聯氣缸兩個活塞杆頂端的用於夾取待嫁接苗的機械 爪；所述雙聯氣缸的兩個活塞杆朝著苗盤方向斜向下伸。所述機械爪包括安裝在雙聯氣缸兩活塞杆頂端的CU氣缸、固定在CU氣缸的活塞 杆頂端的連接塊、沿該活塞杆的軸線方向對稱布置的兩個爪杆、分別與所述兩個爪杆的尾 端以及連接塊的兩側鉸接的兩個連杆；每個爪杆的中部均鉸接在⑶氣缸的導向板上，兩個爪杆的前部相互平行且保持l_5mm距離。所述苗盤傳送帶和待嫁接苗傳送帶並排布置在機架上部，兩條傳送帶分別由一個 步進電機驅動；所述步進電機與前述計算機連接。所述光電傳感器的光發射器和接收器相互對準安裝在苗盤傳送帶兩側的機架上。所述導向模塊包括導向架以及固定在導向架上的至少三條導向槽；導向架的兩側 固定在機架上，所有導向槽的軸線均沿待嫁接苗傳送帶的運動方向伸展，每條導向槽由兩 塊相向而對且保持20-40mm間距(依穴盤苗土塊大小而定)的導向板組成，每塊導向板的 下沿距離待嫁接苗傳送帶l_3mm。所述CXD攝像頭安裝在苗盤傳送帶和待嫁接苗傳送帶之間的機架上。本發明的工作原理是苗盤隨苗盤傳送帶運動，當傳感器檢測到第一排待嫁接苗時，發出信號至計算機， 計算機控制驅動苗盤傳送帶的步進電機停機，同時啟動單軸驅動器的步進電機，單軸驅動 器的滑塊帶動機械臂移動到待嫁接苗位置，計算機控制機械臂夾取待嫁接苗，然後向待嫁 接苗傳動帶運動；運動過程中，CCD攝像頭拍下待嫁接苗的照片並傳送至計算機，計算機處 理相關數據後得出莖的大小，並根據處理結果控制機械臂運動至不同的導向槽，計算機控 制機械臂鬆開待嫁接苗，待嫁接苗隨待嫁接苗傳送帶運動至不同的導向槽，實現待嫁接苗 的分類。傳感器檢測到第一排苗取完後，控制苗盤傳送帶的步進電機轉動，第二排苗運動至 預定位置，重複取苗、放苗工作。本發明的有益效果是本發明利用攝像頭採集影像，計算機處理相關影像數據後控制兩條傳送帶和機械 臂的動作，對待嫁接苗進行分類，結構簡單，準確度和自動化程度高，提高了工作效率，降低 了操作人員勞動強度，而且提高了蔬果嫁接的成活率，具有廣泛的市場前景。


圖1是本發明的立體結構示意圖。圖2是本發明中搬運機構的立體結構放大圖。圖3是本發明中機械爪的立體結構放大圖。圖4是本發明中導向模塊的立體結構放大圖。
具體實施例方式以下結合說明書附圖，對本發明作進一步說明。如圖1所示，本發明所述的基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置，包括一個 機架1、水平布置在機架上部的苗盤傳送帶13以及待嫁接苗傳送帶6、夾取待嫁接苗的搬運 機構、用於檢測苗盤位置的光電傳感器、拍攝待嫁接苗影像的CCD攝像頭4、對待嫁接苗進 行導向的導向模塊3、接收並處理所述光電傳感器以及CCD攝像頭信號的計算機(為使圖面 整潔，圖中予以省略不畫)；所述CCD攝像頭安裝在苗盤傳送帶和待嫁接苗傳送帶之間的機 架上；導向模塊安裝在待嫁接苗傳送帶上表面，位於待嫁接苗傳動帶運動方向的末端，導向 模塊中所有導向槽的軸線均沿待嫁接苗傳送帶的運動方向伸展。所述搬運機構包括橫跨在所述苗盤傳送帶以及待嫁接苗傳送帶上方的門字形橫
4架5，所述橫架包括豎直固定在機架兩邊的立柱5-1以及水平固定在兩立柱頂端之間的橫 梁5-2，橫梁的軸線與所述苗盤傳送帶以及待嫁接苗傳送帶的運動方向垂直，門字形橫架的 上部安裝有一個由步進電機驅動的單軸驅動器8。所述單軸驅動器由水平布置在門字形橫架上部的絲杆8-1以及與絲杆配合的所 述滑塊8-2組成，絲杆的軸線與門字形橫架的橫梁的軸線平行；滑塊的上部制有軸線與絲 杆平行的滑槽，該滑槽與位於橫梁下表面的滑軌相配合以實現橫嚮往復運動。所述滑塊的下表面安裝有一用於取放待嫁接苗的機械臂7，包括豎直安裝在所述 滑塊下表面的支架14、定位在支架下部的雙聯氣缸15、安裝在雙聯氣缸兩個活塞杆頂端的 用於夾取待嫁接苗的機械爪A ；雙聯氣缸的兩個活塞杆朝著苗盤方向斜向下伸，雙聯氣缸 活塞杆的伸縮，可帶動機械爪上提或者下降。所述機械爪A包括安裝在雙聯氣缸兩活塞杆頂端的CU氣缸16、固定在CU氣缸的 活塞杆頂端的連接塊17-1、沿該活塞杆的軸線方向對稱布置的兩個爪杆17-3、分別與所述 兩個爪杆的尾端以及連接塊的兩側鉸接的兩個連杆17-2 ；每個爪杆的中部均鉸接在CU氣 缸的導向板16-1上，兩個爪杆的前部相互平行且保持l_5mm距離(具體根據待嫁接苗的莖 的直徑確定)，⑶氣缸的活塞杆伸縮可帶動機械爪鬆開或夾緊。為方便機械臂夾取待嫁接苗，所述苗盤傳送帶和待嫁接苗傳送帶並排布置在機架 上部，兩條傳送帶分別由一個步進電機驅動2 ；所述步進電機與前述計算機連接。所述光電傳感器的光發射器11-1和接收器11-2相互對準安裝在苗盤傳送帶兩側 的機架上。所述導向模塊包括導向架3-1以及固定在導向架上的至少三條導向槽3-3;導向 架的兩側固定在機架上，每條導向槽由兩塊相向而對且保持20-40mm間距的導向板3_2組 成(具體間距根據實際情況確定)，每塊導向板的下沿距離待嫁接苗傳送帶l_3mm。本發明中所述的步進電機、計算機、光電傳感器、CXD攝像頭、雙聯氣缸、⑶氣缸、 單軸驅動器均可外購獲得。圖中還有，苗盤10。
權利要求
1.基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置，其特徵在於所述分類裝置包括機架(1)、水平布置在機架上部的苗盤傳送帶(1 以及待嫁接苗傳送帶(6)、取放待嫁接苗的搬 運機構、用於檢測苗盤位置的光電傳感器、拍攝待嫁接苗影像的C⑶攝像頭0)、接收並處 理所述光電傳感器以及CCD攝像頭信號的計算機、對待嫁接苗進行導向的導向模塊(3) 』導 向模塊安裝在待嫁接苗傳送帶上表面的運動方向末端；所述搬運機構包括橫跨在所述苗盤 傳送帶以及待嫁接苗傳送帶上方的門字形橫架(5)、安裝在該橫架上部的單軸驅動器(8) 以及安裝在單軸驅動器上的用於夾取待嫁接苗的機械臂(7)。
2.根據權利要求1所述的基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置，其特徵在於 所述橫架包括豎直固定在機架兩邊的立柱(5-1)以及水平固定在兩立柱頂端之間的橫梁 (5-2)，橫梁的軸線與所述苗盤傳送帶以及待嫁接苗傳送帶的運動方向垂直。
3.根據權利要求1或2所述的基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置，其特徵在 於所述單軸驅動器由步進電機( 驅動，包括水平布置在門字形橫架上部的絲杆(8-1)以 及可在絲杆上橫嚮往復滑動的所述滑塊(8-2)；絲杆的軸線與門字形橫架中橫梁的軸線平 行，滑塊上部的滑槽與橫梁下表面的滑軌配合以實現左右滑動。
4.根據權利要求3所述的基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置，其特徵在於所 述機械臂包括豎直安裝在所述滑塊下端的支架(14)、定位在支架下部的雙聯氣缸(15)、安 裝在雙聯氣缸兩個頂杆頂端的用於夾取待嫁接苗的機械爪(A)；所述雙聯氣缸的兩個頂杆 朝著苗盤方向斜向下伸。
5.根據權利要求4所述的基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置，其特徵在於所 述機械爪(A)包括安裝在雙聯氣缸兩頂杆頂端的CU氣缸(16)、固定在CU氣缸的頂杆頂端 的連接塊(17-1)、沿該頂杆的軸線方向對稱布置的兩個爪杆(17-3)、分別與所述兩個爪杆 的尾端以及連接塊的兩側鉸接的兩個連杆(17- ；每個爪杆的中部均鉸接在⑶氣缸的導 向板(16-1)上，兩個爪杆的前部相互平行且保持l_5mm距離。
6.根據權利要求5所述的基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置，其特徵在於所 述苗盤傳送帶和待嫁接苗傳送帶並排布置在機架上部，兩條傳送帶分別由一個步進電機(2)驅動；所述步進電機與前述計算機連接。
7.根據權利要求6所述的基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置，其特徵在於所 述光電傳感器的光發射器(11-1)和接收器(11- 相互對準安裝在苗盤傳送帶兩側的機架 上。
8.根據權利要求7所述的基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置，其特徵在於所 述導向模塊包括導向架(3-1)以及固定在導向架上的至少三條導向槽(3-3)；導向架的兩 側固定在機架上，所有導向槽的軸線均沿待嫁接苗傳送帶的運動方向伸展，每條導向槽由 兩塊相向而對且保持20-40mm間距的導向板(3- 組成，每塊導向板的下沿距離待嫁接苗 傳送帶卜3mm。
9.根據權利要求8所述的基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置，其特徵在於所 述CCD攝像頭安裝在苗盤傳送帶和待嫁接苗傳送帶之間的機架上。
全文摘要
本發明涉及一種基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置。目的是提供的裝置應能根據莖的直逕自動地將待嫁接苗分類，實現待嫁接苗和接穗苗的自動配對，而且具有結構簡單、準確度高的特點，以保證嫁接質量。技術方案是基於視覺的蔬果嫁接機待嫁接苗分類裝置，所述分類裝置包括機架、水平布置在機架上部的苗盤傳送帶以及待嫁接苗傳送帶、取放待嫁接苗的搬運機構、用於檢測苗盤位置的光電傳感器、拍攝待嫁接苗影像的CCD攝像頭、接收並處理所述光電傳感器以及CCD攝像頭信號的計算機、對待嫁接苗進行導向的導向模塊；所述搬運機構包括門字形橫架、安裝在該橫架上部的單軸驅動器以及安裝在單軸驅動器上的用於夾取待嫁接苗的機械臂。
文檔編號A01G1/06GK102124906SQ20101057835
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者張路, 楊西偉, 武傳宇, 潘孝業, 王哲祿 申請人:浙江理工大學