基于机器视觉的双圆盘式棉花打顶装置设计与试验

作     者：韩长杰 燕长辉 仇世龙 徐阳 胡斌 毛罕平 HAN Changjie;YAN Changhui;QIU Shilong;XU Yang;HU Bin;MAO Hanping

作者机构：新疆农业大学机电工程学院乌鲁木齐830052 石河子大学机械电气工程学院石河子832003 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2023年第54卷第5期

页      面：36-46页

核心收录：

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 0901[农学-作物学] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFD2002401) 新疆维吾尔自治区天山创新团队项目(2021D14010) 

主　　题：棉花打顶 双圆盘 机器视觉 YOLO v3 识别定位 运动控制 

摘      要：为降低人工打顶的劳动强度,减少化学打顶的环境污染,改善“一刀切式打顶机构的过打顶情况,通过分析手工打顶过程,设计了一种双圆盘式打顶机构,并基于机器视觉,设计打顶装置单行样机,实现棉花打顶的全程自动化控制。该装置主要由打顶机构、视觉检测机构、运动机构和棉花顶尖识别及控制系统组成。基于棉田调研、结构计算和预试验,确定了打顶装置的整体结构和关键部件尺寸。结合视觉识别研究基础与实际应用,选用YOLO v3算法搭建棉花顶尖识别及控制系统,实现棉花顶尖的识别定位,完成打顶机构的运动控制。以打顶期棉花为研究对象,进行棉花顶尖识别试验、打顶机构性能试验和田间试验,结果表明:棉花顶尖识别试验平均识别率为93%;打顶机构性能试验平均打顶率为94.67%;田间试验平均识别率为85.33%,平均打顶率为78.22%。研究结果可为棉花精准化与智能化打顶的研究提供参考。