【摘要】：玉米作為我國產(chǎn)量最高的糧食作物,需求在逐年快速增長。在實(shí)際生產(chǎn)中,單倍體育種是玉米產(chǎn)量增長的最有效的育種方式之一,一直受到育種工作者的廣泛關(guān)注。利用單倍體進(jìn)行育種,必須先解決如何從混合的種子中分選出單倍體的問題,而目前市面上尚未出現(xiàn)成熟的對單倍體進(jìn)行快速分選的成套自動化設(shè)備。因此,研究并設(shè)計(jì)玉米單倍體籽粒的自動化快速分選設(shè)備,對加快育種進(jìn)程,提高玉米產(chǎn)量具有重要的意義。本文對玉米單倍體籽粒分選的自動檢測與控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)為主的上位機(jī)平臺與PLC控制的下位機(jī)平臺兩部分組成,其中計(jì)算機(jī)與PLC通信采用RS232實(shí)現(xiàn)。以FX2n-14MR三菱PLC為核心的控制器對下位機(jī)的樣品進(jìn)樣模塊、樣品傳送模塊、步進(jìn)電機(jī)模塊予以控制,將種子傳送至圖像采集模塊的有效采集范圍內(nèi),由圖像采集模塊將圖像傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行圖像處理與識別,上位機(jī)根據(jù)檢測識別結(jié)果將分選信號傳至下位機(jī),下位機(jī)控制氣流分選模塊,完成種子分選工作。上位機(jī)軟件基于Visual Studio 2010的MFC工程平臺設(shè)計(jì)完成,包括人機(jī)交互界面、圖像采集軟件、圖像處理軟件、與PLC通信軟件。下位機(jī)控制軟件以PLC梯形圖實(shí)現(xiàn)。本文運(yùn)用MATLAB對基于顏色特征的檢測識別方法和基于紋理特征的檢測識別方法進(jìn)行了系統(tǒng)仿真。經(jīng)比較,確定顏色特征分選方法為最優(yōu)解決方案,并通過OpenCV使方案予以實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)通過軟硬件調(diào)試后,對單倍體籽粒分選進(jìn)行了試驗(yàn)測試。系統(tǒng)測試結(jié)果表明,單倍體正確分選率為87.7%,二倍體正確分選率為92.6%;與系統(tǒng)仿真結(jié)果中的單倍體正確分選率為90.2%,二倍體正確分選率為91.8%相近。證明此系統(tǒng)滿足生產(chǎn)可行性,能夠?qū)崿F(xiàn)自動、準(zhǔn)確的分選工作,為玉米單倍體籽�？焖俜诌x提供了有效的解決辦法。
【圖文】：

系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)逡逑籽粒的檢測結(jié)果。上位機(jī)通過串口通信將檢測結(jié)果傳送至分選裝置并通過執(zhí)行逡逑機(jī)構(gòu)對玉米籽粒進(jìn)行自動分選。分選控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖２．１所示。逡逑下位機(jī)分選控制平臺逡逑圖像采集邐上樣邐樣品彳專送邐分選逡逑邐邋邐邐邐控制器邐邐邐逡逑八邐＼邐…邋八邐—逡逑Ｉｆｉｏｎｒ逡逑——－——＿逡逑＇邋圖像處理邋模型判定邋通訊逡逑！邐邐邐逡逑Ｉ邐逡逑圖２．１玉米單倍體籽粒分選系統(tǒng)控制框圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｏｍ邋ｈａｐｌｏｉｄ邋ｓｅｅｄ邋ｓｏｒｔｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑２．２系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)逡逑１邐２邐３邐４邐５邋６邐７邐８９邐１０邐ｉｉ逡逑Ｉ邋＼邋｜ｌｉｉＮ邋１，逡逑｜１邐Ｉ；邐Ｔ＾（＼邐邐邐逡逑（ｔ0Ｆ邋（0）邋（0）邋（0）邋（0）邋（（0Ｊ）邐＼逡逑［Ｉ邋｜邋ｆｌ邋ｆ〕逡逑ｕｒｗｉｊｎｒ逡逑１２邐１８邐１３邐１４邋１５邐１６邐１７逡逑圖２．２總體結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｇｅｎｅｒａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑本文的主要任務(wù)是對玉米單倍體籽粒分選的自動檢測與控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，逡逑最終實(shí)現(xiàn)玉米單倍體和二倍體的分離。本文首先對玉米單倍體籽粒分選的自動逡逑檢測與控制系統(tǒng)進(jìn)行模塊化劃分，，主要分為上位機(jī)模塊、樣品進(jìn)樣模塊、樣品逡逑９逡逑

系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)逡逑籽粒的檢測結(jié)果。上位機(jī)通過串口通信將檢測結(jié)果傳送至分選裝置并通過執(zhí)行逡逑機(jī)構(gòu)對玉米籽粒進(jìn)行自動分選。分選控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖２．１所示。逡逑下位機(jī)分選控制平臺逡逑圖像采集邐上樣邐樣品彳專送邐分選逡逑邐邋邐邐邐控制器邐邐邐逡逑八邐＼邐…邋八邐—逡逑Ｉｆｉｏｎｒ逡逑——－——＿逡逑＇邋圖像處理邋模型判定邋通訊逡逑！邐邐邐逡逑Ｉ邐逡逑圖２．１玉米單倍體籽粒分選系統(tǒng)控制框圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｏｍ邋ｈａｐｌｏｉｄ邋ｓｅｅｄ邋ｓｏｒｔｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑２．２系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)逡逑１邐２邐３邐４邐５邋６邐７邐８９邐１０邐ｉｉ逡逑Ｉ邋＼邋｜ｌｉｉＮ邋１，逡逑｜１邐Ｉ；邐Ｔ＾（＼邐邐邐逡逑（ｔ0Ｆ邋（0）邋（0）邋（0）邋（0）邋（（0Ｊ）邐＼逡逑［Ｉ邋｜邋ｆｌ邋ｆ〕逡逑ｕｒｗｉｊｎｒ逡逑１２邐１８邐１３邐１４邋１５邐１６邐１７逡逑圖２．２總體結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｇｅｎｅｒａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑本文的主要任務(wù)是對玉米單倍體籽粒分選的自動檢測與控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，逡逑最終實(shí)現(xiàn)玉米單倍體和二倍體的分離。本文首先對玉米單倍體籽粒分選的自動逡逑檢測與控制系統(tǒng)進(jìn)行模塊化劃分，主要分為上位機(jī)模塊、樣品進(jìn)樣模塊、樣品逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;TP311.52;S223.12

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本文編號：2706702