南瓜幼苗外觀特征檢測(cè)系統(tǒng)及試驗(yàn)研究.pdf

1、機(jī)械嫁接技術(shù)可大幅度提高嫁接速度，滿足我國(guó)對(duì)于蔬菜嫁接用幼苗日益增長(zhǎng)的需求。而按照需求培育符合嫁接要求的均勻化幼苗對(duì)于機(jī)械嫁接的成功率及速率都產(chǎn)生很大的影響。因此，為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的全面自動(dòng)化嫁接，首先需解決多株南瓜幼苗外觀特征自動(dòng)無損檢測(cè)這一關(guān)鍵問題。本研究以南瓜砧木作為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)并研制了南瓜幼苗外觀特征檢測(cè)系統(tǒng)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)南瓜幼苗培育研究。為研究環(huán)境因素對(duì)幼苗的影響，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、單因素試驗(yàn)、兩

2、因素方差分析等方法，研究了催芽溫度和浸種時(shí)間，光周期，環(huán)境溫度和光強(qiáng)對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，浸種時(shí)間為12h，催芽溫度為30℃時(shí)，種子出芽率最佳，達(dá)到98％，所用種子發(fā)芽總時(shí)間為60h;長(zhǎng)光周期利于南瓜幼苗的生長(zhǎng)。但是光周期越長(zhǎng)，南瓜幼苗達(dá)到兩葉一心時(shí)的株高越低;南瓜幼苗培育溫度30℃，光強(qiáng)90μmol/m2·s比較適合南瓜幼苗的培育。最后，通過二階聚類分析法及機(jī)械嫁接標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)上述試驗(yàn)中的105株幼苗進(jìn)行分級(jí)，將其分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ

3、級(jí)和Ⅳ級(jí)。參考分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及本研究需求確定了該研究的南瓜幼苗的部分培育條件，即選擇育苗溫度30℃，育苗光強(qiáng)90μmol/m2·s作為南瓜幼苗培育研究環(huán)境，則所需總的育苗時(shí)間為10天。
　　(2)南瓜幼苗外觀特征檢測(cè)系統(tǒng)總體方案的確定。根據(jù)前期基礎(chǔ)試驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)確定出該系統(tǒng)的功能要求，提出了由培育平臺(tái)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、密集穴盤機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)四部分組成的檢測(cè)系統(tǒng)總體方案。通過方案對(duì)比分析確定各部分主要功能分別為，培育平臺(tái)用于為系統(tǒng)提供滿足嫁接要

4、求的檢測(cè)對(duì)象并可根據(jù)要求進(jìn)行環(huán)境調(diào)控，檢測(cè)機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)圖像采集，密集穴盤機(jī)構(gòu)通過檢測(cè)機(jī)構(gòu)機(jī)械移動(dòng)，使得兩列相鄰的穴盤可改變行距，實(shí)現(xiàn)有限空間內(nèi)檢測(cè)更多列幼苗，穴盤移動(dòng)由檢測(cè)機(jī)構(gòu)和密集穴盤配合實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選出由三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)圖像采集機(jī)構(gòu)進(jìn)行圖像采集和密集穴盤移動(dòng)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)方案及其對(duì)穴盤固定穩(wěn)定，易實(shí)現(xiàn)穴盤移動(dòng)及加工的帶有U型桿的密集穴盤機(jī)構(gòu)。
　　(3)南瓜幼苗外觀特征檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)與試制。首先，依據(jù)嫁接南瓜幼苗對(duì)溫度，光源等環(huán)境的要

5、求，試制了基于人工光源的培育平臺(tái)，為系統(tǒng)提供檢測(cè)對(duì)象和工作空間。其次，基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和幾何學(xué)，設(shè)計(jì)了一種通過PLC控制的三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)X，Y，Z三軸方向的移動(dòng)。其次，依據(jù)嫁接南瓜幼苗外觀特征，設(shè)計(jì)了一種適于高度小于90mm的穴盤幼苗圖像采集機(jī)構(gòu)。其次，為了實(shí)現(xiàn)多列南瓜幼苗的外觀特征檢測(cè)，設(shè)計(jì)了密集穴盤機(jī)構(gòu)。其次，將南瓜幼苗外觀特征檢測(cè)裝置安裝到培育平臺(tái)內(nèi)，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)硬件電路，編寫了控制系統(tǒng)程序。最后，集成了系統(tǒng)，試制了樣機(jī)。

6、
　　(4)南瓜幼苗外觀特征檢測(cè)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化與驗(yàn)證試驗(yàn)。首先，進(jìn)行了圖像檢測(cè)機(jī)構(gòu)部分圖像采集速度的確定試驗(yàn)和密集穴盤機(jī)構(gòu)的穴盤移動(dòng)速度確定試驗(yàn)，對(duì)裝置的性能進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明，對(duì)圖像采集速度進(jìn)行確定，為50mm/s，此時(shí)成功率為100％，保證了該機(jī)構(gòu)可帶動(dòng)CCD相機(jī)對(duì)南瓜幼苗進(jìn)行圖像連續(xù)采集和實(shí)時(shí)處理。穴盤移動(dòng)速度為50mm/s時(shí)，穴盤移動(dòng)準(zhǔn)確率為99％，滿足穴盤移動(dòng)要求。其次，結(jié)合前期確定的培育條件，對(duì)多株有苗外觀特征檢測(cè)裝置