[發(fā)明專利]基于圖像處理與變種播種技術的自走式田間圖案播種機

有效

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• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113170632B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 劉彩玲;袁昊;李瑋昊;鐘添源;劉峰
• 申請（專利權）人: 中國農業(yè)大學
• 主分類號: A01C7/00
• 分類號: A01C7/00;A01C7/20;G06T5/00;G06T7/11;G06T7/13
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

本發(fā)明涉及一種基于圖像處理與變種播種技術的自走式田間圖案播種機，包括：上車架結構、若干播種模塊、中央控制模塊、下車架結構、車輪、車體驅動模塊、定位模塊和中車架結構；播種模塊安裝于上車架結構上。中央控制模塊安裝于中車架結構上。上車架結構、下車架結構和中車架結構的拐角處由角件連接固定。四個車輪位于下車架結構的四個角上，且每個車輪都由一個車體驅動模塊驅動。本發(fā)明播種流程簡單，播種效率高，采用兩個舵機和兩個排種輪，實現一個排種器可以排出兩種種子，結構緊湊，能夠靈活滿足小面積地塊的圖案播種需求。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于圖象處理技術、變種播種技術和精確定位技術的自走式田間圖案播種機，尤其適用于觀光農業(yè)中的田間圖案播種。

背景技術

隨著社會經濟快速發(fā)展,城市化進程加速,人們對長期的快節(jié)奏城市生活感到厭倦,想體驗幽靜的田園生活,感受鄉(xiāng)村田野寧靜。因此,以回歸田園、體驗農耕為特色的景觀農業(yè)應運而生。目前國內外專門用于景觀農業(yè)中田間圖案造型的農業(yè)機械較少，大多田間圖案造型都是由人工手工作業(yè)完成的，勞動力消耗大。

在國內，東北農場、山東省東營市墾利區(qū)永安鎮(zhèn)等地都有種植巨型稻田畫的案例。稻田畫的呈現需要先設計好要展示的圖形，利用3D技術和透視規(guī)律調畫，再根據設計種植不同品種、有著不同顏色的水稻，以展現立體透視效果相結合的稻田圖畫。其中涉及到變量播種、圖形軟件開發(fā)、實時精準定位等技術，但其栽種方式目前仍然以插秧車行進中人頻繁手動更換秧苗種類或以完全純人力插秧為主。這樣的種植方式主要存在以下幾個問題：

(1)播種效率低，耗費巨大人力物力；

(2)播種流程復雜，推廣性不強；

(3)不能靈活適應小面積的圖案播種需求。

由于目前田間圖案播種中存在的上述問題，本發(fā)明提出一種自走式田間圖案播種機，該播種機可以提高農業(yè)生產的機械化水平，加快田間圖案種植規(guī)模化、規(guī)范化的進程，對景觀農業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內容

為解決上述傳統(tǒng)圖案種植方式問題，本發(fā)明提出一種基于圖像處理和變種播種技術的田間圖案播種機，該播種機能夠將輸入的圖像轉變?yōu)樽兎N播種器的控制信號，使得該播種機能夠在田間播種出與輸入圖案相同的種子分布圖案。

為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術方案是：

一種基于圖像處理與變種播種技術的自走式田間圖案播種機，包括：上車架結構1、若干播種模塊3、中央控制模塊4、下車架結構6、車輪7、車體驅動模塊8、定位模塊和中車架結構9；

若干播種模塊3安裝于上車架結構1上。中央控制模塊4安裝于中車架結構9上。上車架結構1、下車架結構6和中車架結構9的拐角處由角件5連接固定。四個車輪7位于下車架結構6的四個角上，且每個車輪7都由一個車體驅動模塊8驅動。

播種模塊3包括：種箱10、連接件12、排種器13、舵機14、隔板15和排種輪25；排種器13安裝于種箱10下方，二者使用螺栓連接，并保持水平。種箱10依靠隔板15分成兩個小種箱，每個小種箱用于裝不同種類的種子。排種器13內裝有兩個排種輪25，分別與兩個小種箱對應。排種器13的兩邊各連接一個舵機14，舵機(14)通過連接件(12)與上車架結構(1)連接；舵機的軸與排種器13中的排種輪25通過頂絲連接，兩個舵機14分別用于驅動種箱10的兩個小種箱中的排種輪25，以排出不同種類的種子，進而實現單行內變種播種。

中央控制模塊4主要包括STM32微控制器、圖像處理模塊、電源和外圍電路，中央控制模塊4用于控制車體驅動模塊8和舵機14，以及與定位模塊進行通訊，以獲得播種機的位置信息，并根據播種機的位置信息對播種機進行方向控制和播種調節(jié)。圖像處理模塊用于對圖像進行圖像分割、輪廓提取、腐蝕、去噪、二值化、填充處理，得到圖像輪廓區(qū)域的二值圖像。該自走式播種機可以實現變種式田間圖案播種的目標。