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全自动整排蔬菜嫁接机嫁接夹输送机构设计与试验

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农业机械学报 2017年第1期48卷 14-20页

作者：李军张铁中褚佳张立博张文波尹权北京联合大学机电学院北京100020 中国农业大学工学院北京100083

为了提高蔬菜嫁接机的工作效率,对穴盘苗全自动整排嫁接机加以研究,基于嫁接夹固定嫁接苗的方法,设计了适用于整排苗同时嫁接的嫁接夹输送机构。该机构由嫁接夹自动排序供夹机构、嫁接夹输送台、直线运动机构3部分组成,可在一个工作循... 详细信息

为了提高蔬菜嫁接机的工作效率,对穴盘苗全自动整排嫁接机加以研究,基于嫁接夹固定嫁接苗的方法,设计了适用于整排苗同时嫁接的嫁接夹输送机构。该机构由嫁接夹自动排序供夹机构、嫁接夹输送台、直线运动机构3部分组成,可在一个工作循环中输送5个嫁接夹以及同时固定一排嫁接苗。整个机构通过振动盘完成嫁接夹的自动定向排序;由气缸驱动实现自动供夹;利用步进电动机驱动的直线机构完成嫁接夹的自动输送;应用气缸和气爪驱动控制嫁接夹的夹口状态,并完成5株嫁接苗的同步固定。对机构进行试验研究,确定了其性能参数,试验结果表明,嫁接夹输送机构一个工作循环用时约12.5 s,供夹成功率达到94.7%,嫁接苗切口固定成功率为92%,可以满足整排嫁接技术的需要。

关键词：蔬菜嫁接机振动盘嫁接夹输送机构设计试验

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一种基于机器视觉的嫁接夹整理装置的研制

一种基于机器视觉的嫁接夹整理装置的研制

作者：赵晖浙江理工大学

学位级别：硕士

针对现有的自动化嫁接机整理供夹操作的自动化程度不高的现状。本文基于计算机视觉技术和机械臂研究了一种嫁接夹整理装置,为嫁接机的小型化和自动化提供基础。本文创新点有:(1)提出了一种嫁接夹位置和状态的识别方法。(2)为了实现柔性... 详细信息

针对现有的自动化嫁接机整理供夹操作的自动化程度不高的现状。本文基于计算机视觉技术和机械臂研究了一种嫁接夹整理装置,为嫁接机的小型化和自动化提供基础。本文创新点有:(1)提出了一种嫁接夹位置和状态的识别方法。(2)为了实现柔性抓取整理,设计了一种大运动范围的终端姿态自保持机械臂。本文的研究工作主要有以下几个方面:(1)基于计算机视觉的嫁接夹定位与识别方法研究。为实现作物嫁接自动化上夹过程中嫁接夹抓取点及旋转角度的精确定位,本文对机器视觉采集的目标图像进行处理,根据提取到的目标轮廓链,识别轮廓链角点及质心。结果显示基于机器视觉的嫁接夹定位识别方法的抓取点判断,平均误差为2.1个像素。其次,通过分析不同跨距下的连通域轮廓链角的方法,提取出待识别目标的角点,并利用角点判断旋转角度,提取到的角点的平均误差为1.6个像素。(2)基于SVM的目标对象姿态分类方法研究。针对目标识别对象在实际工作环境中可能产生的直立、翘起、和与其他目标对象粘连4种状态,本文采用基于SVM的分类方法对目标姿态进行分类,选择述质心和最远角点像素距离与轮廓链区域面积比值的特征k、描述轮廓链凸角点个数的特征m,描述轮廓链凹角点个数的特征n这3个特征参数作为SVM训练的输入参数进行模型训练。分类平均正确率为97.56%。对不同姿态多角度的分类效果实测表明,当摄象头工作高度为10cm到20cm,在以摄像头为中心的长轴半径为210个像素短轴半径为156个像素的椭圆型区域内时,各姿态分类效果都在93%以上,为最佳分类区域。(3)一种大运动范围终端姿态自保持机械臂设计。为了实现柔性抓取整理,针对目前小型机械臂大部分采用四连杆机构以实现终端自保持,但各关节的运动范围一般不超过180°的现状。为提供更加灵活多样的运动控制手段,本文通过同步带机构传动动力,实现了一种大运动范围的小型机械臂,该机械臂总臂长600mm,设计静力矩32N.m,小臂的运动范围可达320°,大臂的运动范围可达270°,在大小臂的运动范围内,终端姿态均自保持。(4)嫁接夹整理系统的运动控制与实现。本文采用D-H法对机械臂运动学进行分析,得到正逆运动学的解析解。基于正逆运动学开展机械臂重复定位精度分析,确定选择以90%的最高速度,并每5个工作周期进行一次误差清零操作的运行方式。针对瓜茄科平口与圆口的嫁接夹,设计了一种嫁接夹抓取终端,该终端最大开口43mm,并在取夹过程中均保持取夹高度恒定。最后本文结合前述研究内容以及步进电机控制系统等,实现一种基于机器视觉的嫁接夹主动整理装置。

关键词：机器视觉嫁接夹识别整理机械臂

基于机器视觉的嫁接夹抓取点定位与朝向角度检测

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计算机测量与控制 2023年第8期31卷 51-57页

作者：黄铮吴尧赖一波周杰赵明朗喻擎苍浙江理工大学计算机科学与技术学院杭州310000

针对现代农业自动化嫁接机的嫁接过程中,嫁接夹的分拣整理仍然需要使用刚性振动盘或人工参与,整体自动化程度有待提高的问题,提出基于机器视觉的嫁接夹轮廓链特征点定位方法与朝向检测;设计了一种自动化嫁接专用的嫁接夹,采用背光源打... 详细信息

针对现代农业自动化嫁接机的嫁接过程中,嫁接夹的分拣整理仍然需要使用刚性振动盘或人工参与,整体自动化程度有待提高的问题,提出基于机器视觉的嫁接夹轮廓链特征点定位方法与朝向检测;设计了一种自动化嫁接专用的嫁接夹,采用背光源打光方式,对每个阴影轮廓计算Hu矩,根据Hu矩匹配值进行分类以获得正确的嫁接夹个体轮廓;对每个嫁接夹个体轮廓采用轮廓链角分析方法,获得嫁接夹抓取点的像素位置;根据抓取点位置信息计算朝向角度;实验结果表明,嫁接夹抓取点平均定位误差为2.16个像素,嫁接夹朝向角度检测误差为0.40°;该方法可以准确地对嫁接夹进行视觉检测,对嫁接机的嫁接过程中,嫁接夹的自动分拣方面,具有机器视觉方面的价值。

关键词：机器视觉嫁接夹轮廓特征 Hu矩图像处理

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无序嫁接管夹分拣整理与自动上夹方法研究

无序嫁接管夹分拣整理与自动上夹方法研究

作者：黄铮浙江理工大学

学位级别：硕士

在农业嫁接种植过程中,西瓜、茄子等作物每株均需要使用1枚嫁接夹,嫁接夹的使用量非常大,现代农业自动化嫁接机中,嫁接夹的分拣整理仍然需要使用刚性振动盘或人工参与,嫁接机整体自动化水平有待提高。针对上述问题,设计了一种具有管状... 详细信息

在农业嫁接种植过程中,西瓜、茄子等作物每株均需要使用1枚嫁接夹,嫁接夹的使用量非常大,现代农业自动化嫁接机中,嫁接夹的分拣整理仍然需要使用刚性振动盘或人工参与,嫁接机整体自动化水平有待提高。针对上述问题,设计了一种具有管状结构的适用于自动化抓取场景的新型嫁接夹,利用二维图像分析以及三维点云建模、分析计算嫁接夹位于三维空间中的位姿,根据嫁接夹位姿参数控制机械臂对嫁接夹进行抓取上夹,实现了零散独立状态的嫁接夹以及无序堆积状态的嫁接夹自动抓取上夹操作,有利于推进嫁接机实现柔性自动化,有利于提高嫁接机的整体自动化水平。本文的研究工作主要有以下几个方面:(1)视觉采集装置搭建以及标定。设计了一种适用于自动化场景的具有管状结构的嫁接夹。设计了基于直线滚珠导轨的线激光与RGB相机图像采集装置,该装置可以进行二维图像采集和三维点云建模。使用张正友标定法对该装置的相机参数进行标定,使用RANSAC法和最小二乘法对线激光器的光平面进行标定。实验结果显示,导轨滑块重复定位平均误差小于0.016mm,均方差小于0.039mm,滑块平均移动速度为27.7cm/s,均方差为1.03cm/s,满足导轨精度和速度要求;相机标定重投影误差小于0.185个像素,激光平面标定误差小于0.27mm,满足标定精度要求。(2)嫁接夹二维图像分析。在物料台上,嫁接夹大部分情况下处于零散独立状态,少部分情况下处于无序堆积状态,为了能够快速计算出零散独立状态的嫁接夹位置以及朝向角度,首先对物料台进行二维图像拍摄并进行分析。背光源环境下,提取嫁接夹轮廓,根据轮廓Hu矩匹配值分类出零散独立状态下的嫁接夹,根据嫁接夹轮廓角度特征分析嫁接夹抓取点所在像素集合,使用非极值抑制的方法获得嫁接夹抓取点所在像素坐标,根据嫁接夹轮廓质心与抓取点组成的向量叉乘关系计算嫁接夹朝向角度。实验结果显示,与人工标注对比,零散独立状态的嫁接夹抓取点像素定位平均误差为2.17个像素,均方差为1.05个像素,嫁接夹朝向角度平均误差为0.96°,均方差为0.62°,满足精度要求。(3)无序堆积嫁接夹的三维点云建模以及分析。提出基于连通域的激光条纹中心提取方法。基于空间线面交点原理对物料进行三维点云建模。使用高度阈值分割法对点云进行物料台平面去除。利用嫁接夹点云的法向量特征,使用条件欧氏聚类方法分割出点云中多个独立的嫁接夹点云。使用FPFH描述子结合RANSAC方法将分割得到的嫁接夹点云与模板嫁接夹点云进行配准,根据点云配准得到的旋转矩阵以及平移向量计算点云中多个无序堆积的嫁接夹的位姿。实验结果显示,点云配准平均偏差值为0.587mm,均方差为0.352mm,满足精度要求。(4)夹爪终端设计以及机械臂运动控制。设计了一种基于丝杆滑块结构的夹爪终端,对6自由度机械臂进行了正、逆运动学分析,进行了嫁接夹抓取和上夹实验。实验结果显示,零散独立状态的嫁接夹抓取成功率为89.0%,无序堆积状态的嫁接夹抓取成功率为80.5%;由于上夹操作复杂度较低,127次上夹实验均成功。

关键词：嫁接夹无序抓取机器视觉线激光三维点云

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贴接甜瓜嫁接机振动供夹装置设计

农业装备与车辆工程 2017年第3期55卷 30-34页

作者：苏建伟李阳光第一拖拉机股份有限公司第四装配厂河南省洛阳市471000

基于振动料斗的全自动供夹装置,在料槽上设计了嫁接夹转向装置,在料槽出口处,加装了嫁接夹筛选装置,实现了允许方向正确的嫁接夹顺利通过,方向不正确的嫁接夹自动转向的功能。通过运用Solidworks对嫁接夹在转向装置、筛选装置处的运动... 详细信息

基于振动料斗的全自动供夹装置,在料槽上设计了嫁接夹转向装置,在料槽出口处,加装了嫁接夹筛选装置,实现了允许方向正确的嫁接夹顺利通过,方向不正确的嫁接夹自动转向的功能。通过运用Solidworks对嫁接夹在转向装置、筛选装置处的运动进行了仿真,证明了该设计方案可行性。

关键词：蔬菜嫁接机供夹装置嫁接夹振动料斗

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嫁接育苗是越冬蔬菜关键环节

农业知识 2018年第29期 12-13页

作者：贾友江山东省鄄城县农业局

秋季是嫁接育苗的关键时期。也不是所有的越冬生产都需要进行嫁接育苗,不过嫁接育苗已经成为了一个发展的趋势。温室蔬菜越冬生产,最关键的就是越冬苗的耐低温能力。嫁接育苗最主要的作用即是提高蔬菜种苗的抗低温能力,保证顺利越冬。

关键词：嫁接育苗嫁接夹嫁接苗黑籽南瓜无公害蔬菜生产

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嫁接新材料——石蜡胶膜带问世

农业知识 1998年第7期 30-31页

作者：文星

一种专门用于作物嫁接的新型材料——石蜡胶膜带日前问世。这种石蜡胶带在作物嫁接中,专门用以代替传统的嫁接夹及其它绑缚物,具有可使接口紧密结合,减少水分蒸发,提高成活率等特点,在嫁接成活后,自

关键词：石蜡胶新材料嫁接夹

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茄子套管嫁接育苗技术要点

河北农业 2017年第9期 24-26页

作者：郝海琴唐山市开平区农林畜牧水产局

随着蔬菜生产集约化和规模化的快速发展,生产基地因连作引起的连作障碍和土传性病害越来越严重。茄子青枯病、枯萎病、黄萎病、根结线虫等病虫害因连作常常造成大幅减产甚至绝收,给菜农带了巨大的经济损失。在茄子生产上,嫁接栽培是克... 详细信息

随着蔬菜生产集约化和规模化的快速发展,生产基地因连作引起的连作障碍和土传性病害越来越严重。茄子青枯病、枯萎病、黄萎病、根结线虫等病虫害因连作常常造成大幅减产甚至绝收,给菜农带了巨大的经济损失。在茄子生产上,嫁接栽培是克服土壤连作障碍和防控土传性病虫害最有效的栽培措施之一,近年在生产中得到快速、大面积的推广应用,防病增产效果显著。由于茄子亩定植株数较多。

关键词：劈接法嫁接夹嫁接法砧木苗嫁接育苗技术

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瓜果蔬菜嫁接主要技术要点

吉林蔬菜 2018年第8期 16-17页

作者：陈婷婷

嫁接是防止保护地瓜菜连茬土传病害和低温障碍的最有效途径,具有增产、优质、抗逆、减少农药污染等作用。特别是保护地生产的迅速发展,瓜菜嫁接栽培愈显得更加重要。1育苗技术1.1砧木选择要求具备与接穗亲合性强、抗逆性强、抗土传病害... 详细信息

嫁接是防止保护地瓜菜连茬土传病害和低温障碍的最有效途径,具有增产、优质、抗逆、减少农药污染等作用。特别是保护地生产的迅速发展,瓜菜嫁接栽培愈显得更加重要。1育苗技术1.1砧木选择要求具备与接穗亲合性强、抗逆性强、抗土传病害、根系发达、耐低温、不影响接穗果实和品质。黄瓜、西瓜、西葫芦最好的嫁接砧木是云南黑籽南瓜,也可用南瓜、瓠瓜、当地葫芦等。茄子常用的嫁接砧木有托鲁巴姆、crp刺茄、野茄、红

关键词：砧木种子小拱棚靠接法劈接法嫁接夹黄瓜嫁接茄子嫁接