[發(fā)明專利]基于機器視覺的煙草打頂抑芽檢測控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610045021.4
• 申請日: 2016-01-24
• 公開（公告）號: CN105549486B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 劉雙喜;王金星;李偉;張曉輝;范國強;張菡;劉志強;范連祥
• 申請（專利權）人: 山東農業(yè)大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01C11/00;A01G7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于機器視覺的煙草打頂抑芽機檢測控制系統(tǒng)，屬于煙草田間管理機械。

背景技術

目前我國煙草打頂抑芽作業(yè)基本靠人工完成，而人工打頂工作效率低，勞動強度大，人為干擾因素明顯。而利用機器視覺技術，通過結合顏色特征提取和梯度差值判斷，可以有效識別煙頂位置，利用工業(yè)控制機及單片機控制打頂裝置完成打頂抑芽作業(yè)，能夠提高作業(yè)效率和作業(yè)效果。

隨著機器視覺技術在農業(yè)中的不斷應用，機器視覺技術在煙草農業(yè)以及煙草工業(yè)中的應用日益得到關注，在煙葉面積測量、鮮煙葉含水量測定、煙葉分級、煙葉成熟度判斷、煙葉除雜等方面不斷研究，并隨著機器視覺技術的成熟發(fā)展，機器視覺技術在質量檢測、臨控和分揀等生產過程得到大量發(fā)展，節(jié)省大量人力、物力，提高了生產效率，但目前煙草打頂技術尚不成熟，打頂效率滿足不了煙草生產要求，因此，我們將機器視覺技術應用到煙草打頂抑芽作業(yè)中，不僅拓展機器視覺在農業(yè)上的應用范圍，而且對提高煙草生產率，發(fā)展煙草智能化生產具有重要意義。

發(fā)明內容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于機器視覺的煙草打頂抑芽機檢測控制系統(tǒng)。將本發(fā)明安裝在現(xiàn)有煙草打頂抑芽機上，能夠快速實時監(jiān)測煙頂高度，控制打頂裝置完成精準打頂作業(yè)，降低煙草打頂勞動強度，提升煙草打頂效率，加快煙草作業(yè)的智能化進程。本發(fā)明可完成同時對兩行煙草進行煙頂位置檢測及打頂抑芽作業(yè)，兩行作業(yè)互不干擾。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種基于機器視覺的煙草打頂抑芽機檢測控制系統(tǒng)，包括煙株頂端位置檢測系統(tǒng)和打頂抑芽控制系統(tǒng)。所述煙株頂端位置檢測系統(tǒng)具有圖像采集，圖像處理和煙花頂端位置定位的功能。所述打頂抑芽控制系統(tǒng)主要用于執(zhí)行工業(yè)控制機指令，控制打頂裝置移動和控制電磁閥的通電與斷開。

所述煙株頂端位置檢測系統(tǒng)包括圖像采集模塊、圖像處理模塊、煙株頂端位置定位模塊；所述圖像處理模塊、煙株頂端位置定位模塊存儲在工業(yè)控制機內；所述圖像采集模塊包括攝像頭和背景板，用于采集圖像信息；所述圖像處理模塊用于對圖像采集模塊得到的圖像信息進行分析處理，判斷確定煙株頂端的煙花位置；若檢測到煙花位置，將信息傳送給煙株頂端位置定位模塊；所述煙株頂端位置定位模塊對煙花信息進行定位，確定打頂裝置需要移動的距離。

打頂抑芽機前端對稱安裝兩個打頂裝置，所述背景板沿煙壟方向豎直固定在兩個打頂裝置中間，利用背景板消除采集圖像信息中其他顏色對煙花識別造成的干擾；兩個攝像頭對稱固定在兩個打頂裝置外側；攝像頭通過USB接線連接工業(yè)控制機；田間作業(yè)時，每個打頂裝置對應一行煙壟；背景板位于兩行煙壟正中間，每個攝像頭位于對應一側煙壟的外側，攝像頭對準煙草植株，攝像頭采集圖像，并將采集到的圖像傳輸?shù)焦I(yè)控制機上；所述背景板選取與潘通色卡TCX色卡上17-5430色號顏色一致的綠色印染布制作。

所述圖像處理模塊對采集到的原始圖像中間第240列像素做為數(shù)據(jù)源進行處理，采用梯度差判別法從上往下計算該列每個像素點R數(shù)值與背景板的R數(shù)值之間的梯度差值T，該列從上往下符合設定值T>200的第一個像素點判定為檢測到煙花信息，即為煙株頂端的煙花位置；若圖像中間列每個像素點梯度差值T<200，判定為沒有檢測到煙花信息。檢測到煙花信息后，圖像處理模塊將煙花位置信息發(fā)送給煙株頂端位置定位模塊，同時圖像處理模塊停止對圖像進行處理。

所述煙株頂端位置定位模塊對收到的煙花位置信息進行計算處理，確定打頂裝置到煙花位置進行打頂?shù)囊苿泳嚯x，并將移動信息發(fā)送給單片機。

所述打頂抑芽控制系統(tǒng)包括單片機、電源模塊、步進電機、步進電機驅動器、繼電器和電磁閥；單片機接收到工業(yè)控制機發(fā)送的打頂裝置移動距離，向步進電機驅動器發(fā)送脈沖信號，驅動步進電機控制煙草打頂機的打頂裝置移動到指定位置完成打頂作業(yè)；當電磁閥隨打頂抑芽機前行到位于剛完成打頂?shù)臒熁ㄉ隙宋恢脮r，單片機向繼電器發(fā)出信號，繼電器通電，控制電磁閥完成噴灑抑芽劑的動作；噴灑動作完成后，單片機向工業(yè)控制機發(fā)送信號，圖像處理模塊開始對下一個圖像的檢測處理，以完成下一個噴灑抑芽劑的動作。

每個打頂裝置安裝一個打頂抑芽控制系統(tǒng)。所述單片機通過RS232串口通訊與工業(yè)控制機相連，單片機內存儲有打頂裝置控制模塊和抑芽劑噴灑控制模塊，打頂裝置控制模塊用于控制打頂裝置的升降；抑芽劑噴灑控制模塊用于控制電磁閥的通電與斷開；作業(yè)時可根據(jù)打頂機行進速度確定抑芽劑噴灑量及延遲時間。