[发明专利]一种玉米种子图像精选装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器视觉检测技术领域，具体为一种玉米种子图像精选装置及其使用方法。

背景技术

玉米作为粮食、饲料、工业原料兼用型作物，其生产在我国粮食生产和粮食安全上占有极其重要的战略地位。种子质量的好坏直接影响后续的作物栽培以及收获产量的高低和品质的优劣，所以十分有必要对玉米种子进行播前精选。

目前对玉米种子进行检测主要依靠以下两类技术：(1)形态学鉴定、幼苗鉴定、田间种植鉴定等；(2)生化电泳、色谱分析、荧光检验及DNA分子标记等。前一类检测方法受人为和环境因素的影响较大，检测结果的准确性并不可靠，不利于推广；后一类方法在实验室环境条件下进行，虽然识别精度较高，但是检测设备昂贵、检测过程繁琐、检测成本高，也不适于对种子进行批量快速检验。因此，玉米种子检测方式目前还停留在传统的依靠种子外观形态进行鉴定的人工识别阶段或者采用精细识别程度较低的简单机械筛选方式，且已有的重力式、气选式或介电式等种子精选机，由于存在不能对破损、霉变、畸形等种子进行筛选的缺陷，均不能用于玉米定向播种的种子精选。

机器视觉检测技术是一种检测速度快、鉴别能力强、重复性高、可大批量检测、成本低、无疲劳且不易受外部因素影响的无损检测方法，为克服上述检测手段的不足提供了一条可行的途径。国内部分研究者已开展了基于机器视觉技术的玉米籽粒检测应用研究，相关研究主要包括：以玉米种子品质鉴定、玉米种类自动识别为主的纯算法研究以及玉米籽粒精选与分级装置系统的研究。

在算法方面，研究现状总结如下：(1)针对玉米籽粒的大小、形状、颜色、纹理、霉变、破损等外部特征参数进行了初步的探索分析，对于种粒胚芽部位的特征信息以及种粒内部品质特性的判断研究较少，对于如何精确测量玉米籽粒的有效特征以及如何建立玉米籽粒的特征信息与其品质种类的相关性等，尚未进行深入研究；(2)目前的研究多集中于算法的理论探讨，而欠缺算法的实用性研究。

虽然针对玉米籽粒在品质种类评价方面的算法研究较多，但是在精选与分级装置系统方面的研究较少，目前尚未出现专门用于玉米籽粒检测的商业化仪器设备。现有的玉米籽粒精选与分级装置，一般由机器视觉模块、籽粒下料输送模块和机电控制模块三部分组成。当玉米籽粒下料并输送至图像采集区域时，机器视觉模块进行图像采集和处理，并将处理结果信息发送至机电控制模块，控制分拣执行机构对玉米籽粒进行分拣处理。现有精选与分级装置的共性在于：(1)分拣执行机构多采用气吹式或者气吸式的气动执行方式；(2)只针对玉米籽粒的单一表面进行图像采集及处理，检测信息不全面。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明研制出一套基于机器视觉技术的既结构简单又精准、高效的玉米种子精选装置，以促进玉米产业的优质、高产、稳产发展以及提高农产品检测的机械化、自动化和智能化水平。其特点如下：

(1)提出了一种实用有效的玉米种子在线精选图像检测算法；

(2)设计了一套玉米种粒翻面机构，能够对玉米种子进行正、反两面的图像检测判断，保障了检测结果的准确性；

(3)设计了一种结构简单的机电式分拣执行机构；

(4)设计了一种新型的双列式喂料机构，可以连续均匀地对玉米种子进行双列投喂。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种玉米种子图像精选装置，其特征在于，所述玉米种子图像精选装置包括：双列式喂料机构、双柱升降调节系统、单柱升降调节系统、剔除分拣叶轮系统、图像采集系统、输送带系统、中间翻面导管装置、底架和控制系统；

所述输送带系统包括两个组成部分相同的输送带装置，分别为：上层输送带装置和下层输送带装置；所述输送带装置由：输送带16、主动滚筒17、步进电机b18和从动滚筒19组成；所述的主动滚筒17通过轴承装置和联轴器与所述的步进电机b18相连接并随同一起转动；