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基于图像处理的大蒜播种机排序机构设计

作　者: 杨清明
导　师: 李娟玲
学　校: 南京农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 图形处理 蒜瓣 大蒜播种机 Visual C++ 朝向 识别
分类号: S223.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


大蒜播种机的研制是农业机械化领域的一个重点,其排序机构的研制历来是一个难点。传统的排序机构都是全机械,容易造成塞种,从而造成漏播,甚至使播种机不能工作,更不能实现精确控制。基于数字图像处理技术的农业研究已经在国内外得到深入研究和广泛的应用。将排序机构与大蒜播种机相分离,同时应用数字图像处理技术,能够解决前述问题：本次研究是设计并制作出一个对蒜瓣进行排序且精度较高的排序机构。硬件部分由工业摄像机、上位机、输送带、步进电机、PLC、光电探头及步进电机控制器组成。主要工作如下：1、针对蒜瓣形状特点,定义了蒜瓣的规格尺寸,设计出了刚好容纳一颗蒜瓣并且底部非常薄,能够很容易地把蒜瓣弄出来的蒜种盒。2、根据蒜瓣形状的特点,应用数字图像处理技术,通过对蒜瓣图像进行转换、分割以及膨胀,以Visual C++6.0为平台开发了蒜瓣蒜尖朝向的识别模型。试验结果表明,该程序能够很好地识别蒜瓣瓣尖的朝向,正确识别率达到了92%。3、参考现有输送装置的基础上设计了一个与本次研究配套的输送装置,能够将蒜瓣从填种处输送到种子箱。4,设计了一个分选装置。当蒜瓣的朝向为指定方向时,分选装置不工作,蒜瓣继续被输送到指定种子箱；当为非指定方向时,分选装置工作,将蒜瓣输送到另外的装置。该分选装置的控制方法是通过Visual C++编程控制连接在计算机串口的PLC,再由PLC控制分选装置中的步进电机实现。5、设计了“井”字形结构的种子箱。该种子箱能够与栽植机构兼容。针对本次研究中蒜种盒底部非常薄的特点,采用将蒜种盒底部戳穿的方法,使蒜瓣进入种子箱。6、为了测试排序机构的精度,试验70颗蒜瓣,能够准确识别并输送到指定种子箱和非指定装置的种子总和有63颗。因此,本次研究使大蒜播种机排序机构与大蒜播种机分来开来成为了可能。本次研究也为后续研究提供了平台。

全文目录


摘要  6-7ABSTRACT  7-9第一章 绪论  9-16  1.1 课题的研究背景和意义  9-10  1.2 国内外大蒜播种机及其排序机构的研究现状  10-11  1.3 图像处理概述及研究现状  11-12  1.4 论文的研究目的及内容  12-13  1.5 本章小结  13-14  参考文献  14-16第二章 排序机构总体设计  16-21  2.1 引言  16  2.2 排序机构硬件框图及工作流程  16  2.3 排序机构各部分主要功能及设计思路  16-19  2.4 本章小结  19-20  参考文献  20-21第三章 输送装置设计  21-28  3.1 引言  21  3.2 蒜种盒设计  21-24    3.2.1 大蒜规格定义  21-22    3.2.2 大蒜规格测定  22-23    3.2.3 蒜种盒参数选定  23-24  3.3 输送装置设计  24-26    3.3.1 输送装置结构  24-25    3.3.2 输送装置的动力  25-26    3.3.3 输送装置的参数确定  26  3.4 本章小结  26-27  参考文献  27-28第四章 蒜瓣图像识别与数据输出模块设计  28-53  4.1 引言  28  4.2 蒜瓣图像处理  28-41    4.2.1 图像的采集  30-32    4.2.2 点运算  32-33    4.2.3 形态学处理  33-36    4.2.4 图像的分割  36-41  4.3 蒜瓣图像模式识别  41-46    4.3.1 模式识别的基本知识  41-43    4.3.2 识别方法  43-45    4.3.3 识别软件界面  45-46  4.4 数据输出模块的设计  46-51    4.4.1 PLC简述  46-48    4.4.2 PLC0584介绍  48-50    4.4.3 数据的输出  50-51  4.5 本章小结  51-52  参考文献  52-53第五章 分选装置的设计  53-69  5.1 引言  53  5.2 分选装置设计  53-62    5.2.1 步进电机概述  53-55    5.2.2 HSM1524-8步进电机驱动器概述  55-57    5.2.3 分选装置设计  57-62  5.3 种子箱设计  62-63  5.4 试验结果与分析  63-66  5.5 本章小结  66-67  参考文献  67-69第六章 结论与展望  69-71  6.1 结论  69  6.2 对今后工作的展望  69-71致谢  71-73研究生期间撰写发表的论文  73-75附录  75-91  附录1 灰度阈值变换的程序代码  75-76  附录2 形态学膨胀的程序代码  76-78  附录3 改进形态学膨胀的程序代码  78-80  附录4 自适应阈值分割的程序代码  80-81  附录5 蒜瓣图像识别的程序代码  81-86  附录6 软件界面的部分程序代码  86-90  附录7 串口设置的部分程序代码  90-91

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中图分类: > 农业科学 > 农业工程 > 农业机械及农具 > 种植机械 > 播种机
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