[发明专利]玉米定向播种系统和定向播种方法

权利要求书

1.玉米定向播种系统，包括振动筛选系统、单粒排种系统，其特征在于：还包括控制系统、暗箱和输送通道，暗箱内设置有图像识别系统、旋转机构和取种机构，所述单粒排种系统的泄种口位于输送通道入口的上端，种子经泄种口落入输送通道的入口中；输送通道的末端深入暗箱中；

所述单粒排种系统的泄种口处设置有阻挡装置，使泄种口每次落下一粒种子；

所述旋转机构包括相互连接的微容器和旋转系统，还包括传感测量装置，旋转系统和测量装置均与控制系统相连，旋转系统可带动微容器沿轨道运动，输送通道的出口位于微容器运动轨道的正上方；所述微容器包括竖直的钢轴，钢轴顶端为储物板，钢轴上套装有弹性容器；

所述取种机构包括安装在暗箱上的升降装置和旋转装置；所述旋转装置包括一可旋转的旋转轴，旋转轴连接有旋转电机，旋转轴上设置有取种带，旋转装置活动安装在暗箱侧壁上，可沿暗箱侧壁上下运动；所述升降装置包括一升降杆，升降杆连接有升降电机，升降杆的下端位于取种带的正上方；升降电极和旋转电机均与控制系统相连；

所述图像识别系统包括设置在暗箱顶部的摄像装置，摄像装置位于微容器运动轨道的正上方，摄像装置与控制系统相连。

2.如权利要求1所述的玉米定向播种系统，其特征在于：所述输送通道为一入口口径大于出口口径的弧形通道。

3.如权利要求1所述的玉米定向播种系统，其特征在于：所述暗箱内设置有一隔板，隔板上设置有开口，所述旋转机构位于隔板的下部，开口的形状与微容器的运动轨道相匹配。

4.如权利要求1所述的玉米定向播种系统，其特征在于：所述旋转系统包括主舵机和辅舵机，主舵机和辅舵机通过一固定支架相互连接，主舵机设置在暗箱底部，辅舵机与微容器的钢轴相连，主舵机和辅舵机均与控制系统相连。

5.如权利要求1所述的玉米定向播种系统，其特征在于：所述弹性容器包括套装在钢轴外围的弹簧和安装在弹簧顶部的容器槽。

6.定向播种方法，其特征在于：包括以下步骤：

A.将种子经振动筛选系统筛选，筛选后送入单粒排种系统；

B.单粒排种系统将种子单粒排出，落入到旋转机构的微容器中；

C.旋转机构带动微容器旋转到摄像装置的下方，摄像装置对种子进行图像扫描拍照，将图像传递到控制系统进行图像分析；根据图像分析结果得到种子转动角度信号，将信号传递到旋转系统；

D.旋转系统接收到角度信号后，控制钢轴转动，带动种子转动，确保每次接收到的种子均旋转到一定方向；

E.旋转机构带动微容器旋转到取种机构的下方；

F.升降装置下移，带动取种机构取种；

G.取种完成后，控制系统控制旋转装置的旋转轴步进转动，升降装置归位，旋转机构归位。

7.如权利要求7所述的定向播种方法，其特征在于：所述图像分析方法包括以下步骤：

A.将摄像装置拍摄的种子图像进行灰度处理；

B.获取种子图像的直方图；

C.对种子图像进行二值化处理；

D.根据步骤C中处理后的图像判断玉米种子的方向，具体方法为：

(1)判断玉米种子出芽端的位置，判断方法如下：

a.取种子长度和宽度的中心的交点作为种子的中心O，长度方向的轴为长轴，宽度方向的轴为短轴；

b.比较玉米种子长轴两端的面积，面积较小的一端为种子的出芽端T；

(2)设定相互垂直的X轴和Y轴，X轴和Y轴的交点为坐标原点，以坐标原点为中心，将四象限均分为八个区，1区为0度--45度，2区为45度--90度，3区为90度--135度，4区为135度--180度,5区为180度--225度,6区为225度--270度,7区为270度--315度,8区为315度--360度，其中每个象限两个区，确定种子的出芽端T点落入哪个区；

E.判断步骤D中T点所落入的区域与设定的种子方向之间的角度差距，计算转动角度信号，将信号传递到控制系统。

8.如权利要求7中所述的定向播种方法，其特征在于：所述转动角度信号的计算方法如下:

T点在1和8所在位置时不需要调节，T点在2所在区域时逆时针旋转45度，T点在3时逆时针旋转90度，T点在4时逆时针旋转135度，T点在5时顺时针旋转135度，T点在6时顺时针旋转90度，T点在7时顺时针旋转45度。