【摘要】：采用機器人自動去除櫻桃番茄腋芽時,為得到葉柄的位置及水平投影方向角,需調(diào)整攝像頭位置與角度,以便于采集到主莖、腋芽和葉柄的主平面圖像,并使后續(xù)機器視覺判別腋芽的步驟得以順利進行。該文設(shè)計了光電式自動旋轉(zhuǎn)測向機構(gòu);采用閉合環(huán)形機構(gòu)環(huán)繞櫻桃番茄主莖,并通過往復(fù)旋轉(zhuǎn)方式使固定在活動環(huán)上的光電傳感器能水平360°掃描葉柄,通過葉柄水平投影角度測量算法計算得到葉柄的水平投影方向角;分析8個光電傳感器的運動軌跡,得到其線速度與角速度的關(guān)系及掃描系數(shù)。經(jīng)試驗表明:掃描系數(shù)為1.5,角速度為1.5πrad/s,線速度為20 mm/s時,檢測成功率為95%;高度補償設(shè)定為28 mm,成功率為93%;對42株櫻桃番茄的153個葉柄進行測試,在1.8 m高度內(nèi)的成功率為88.2%。研究結(jié)果為腋芽生長點判定與摘除提供參考。
【圖文】：

增刊1王萌等：櫻桃番茄葉柄方向光電自動探測方法與機構(gòu)設(shè)計43向上運動檢測并清除側(cè)枝的方式。測向機構(gòu)的機械設(shè)計采用非接觸環(huán)繞方式，使機器人避免直接接觸小番茄植株，防止對主莖和葉柄造成損傷。圖1腋芽生長示意圖Fig.1Diagramofaxillarybudgrowth其測向原理如圖2所示，測向機構(gòu)將櫻桃番茄主莖包圍在環(huán)形構(gòu)件中心，環(huán)形構(gòu)件帶動光電傳感器往復(fù)轉(zhuǎn)動并上升。光電傳感器向上發(fā)射紅外光并接收反射光，當(dāng)探測到葉柄時[29]，測向機構(gòu)根據(jù)轉(zhuǎn)過的角度計算葉柄水平投影角。注：v為環(huán)形構(gòu)件向上運行的速度。Note:vistherisevelocityofringstructure.圖2測向原理Fig.2Direction-findingprinciple測向機構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由光電傳感器、活動環(huán)、基座、開合機構(gòu)、驅(qū)動齒輪、步進電機和定位齒條等組成。8個光電傳感器均勻分布在活動環(huán)上，活動環(huán)分左右兩半，安裝在基座上；基座也分兩半；驅(qū)動齒輪由步進電機直接帶動，開合機構(gòu)由舵機帶動，控制基座與活動環(huán)打開與閉合。1.步進電機2.開合機構(gòu)3.舵機4.定位齒條5.定位銷6.驅(qū)動齒輪7.外齒8.光電傳感器9.活動環(huán)10.基座1.Steppermotor2.Switchingmechanism3.Steeringengine4.Positionrack5.Dowelpin6.Drivinggear7.Externalteeth8.Photoelectricsensor9.Activecircle10.Base圖3測向機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖Fig.3Structureofdirection-findingmechanism作業(yè)時，，測向機構(gòu)與攝像頭需配合工作（圖4），工作流程如下：1）電動機控制測向機構(gòu)縮回，左右活動環(huán)保持張開，使其處于初始位置；2）驅(qū)動定位齒條，使測向機構(gòu)伸出，左右活動環(huán)閉合套住櫻桃番茄主莖，定位銷使左右活動環(huán)能夠緊密和準(zhǔn)確閉合，此時活動環(huán)處于零位；3）機械臂帶動活動環(huán)自下向上運動，同時驅(qū)動齒輪帶動外齒使活動環(huán)在[45°,45

增刊1王萌等：櫻桃番茄葉柄方向光電自動探測方法與機構(gòu)設(shè)計43向上運動檢測并清除側(cè)枝的方式。測向機構(gòu)的機械設(shè)計采用非接觸環(huán)繞方式，使機器人避免直接接觸小番茄植株，防止對主莖和葉柄造成損傷。圖1腋芽生長示意圖Fig.1Diagramofaxillarybudgrowth其測向原理如圖2所示，測向機構(gòu)將櫻桃番茄主莖包圍在環(huán)形構(gòu)件中心，環(huán)形構(gòu)件帶動光電傳感器往復(fù)轉(zhuǎn)動并上升。光電傳感器向上發(fā)射紅外光并接收反射光，當(dāng)探測到葉柄時[29]，測向機構(gòu)根據(jù)轉(zhuǎn)過的角度計算葉柄水平投影角。注：v為環(huán)形構(gòu)件向上運行的速度。Note:vistherisevelocityofringstructure.圖2測向原理Fig.2Direction-findingprinciple測向機構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由光電傳感器、活動環(huán)、基座、開合機構(gòu)、驅(qū)動齒輪、步進電機和定位齒條等組成。8個光電傳感器均勻分布在活動環(huán)上，活動環(huán)分左右兩半，安裝在基座上；基座也分兩半；驅(qū)動齒輪由步進電機直接帶動，開合機構(gòu)由舵機帶動，控制基座與活動環(huán)打開與閉合。1.步進電機2.開合機構(gòu)3.舵機4.定位齒條5.定位銷6.驅(qū)動齒輪7.外齒8.光電傳感器9.活動環(huán)10.基座1.Steppermotor2.Switchingmechanism3.Steeringengine4.Positionrack5.Dowelpin6.Drivinggear7.Externalteeth8.Photoelectricsensor9.Activecircle10.Base圖3測向機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖Fig.3Structureofdirection-findingmechanism作業(yè)時，測向機構(gòu)與攝像頭需配合工作（圖4），工作流程如下：1）電動機控制測向機構(gòu)縮回，左右活動環(huán)保持張開，使其處于初始位置；2）驅(qū)動定位齒條，使測向機構(gòu)伸出，左右活動環(huán)閉合套住櫻桃番茄主莖，定位銷使左右活動環(huán)能夠緊密和準(zhǔn)確閉合，此時活動環(huán)處于零位；3）機械臂帶動活動環(huán)自下向上運動，同時驅(qū)動齒輪帶動外齒使活動環(huán)在[45°,45

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王萌;李建平;喻擎蒼;季明東;朱松明;;櫻桃小番茄腋芽去除點定位方法研究[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2016年09期

2 葉敏;鄒湘軍;羅陸鋒;劉念;莫宇達(dá);陳明猷;王成琳;;荔枝采摘機器人雙目視覺的動態(tài)定位誤差分析[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2016年05期

3 Guang-Hua Fu;Xue-Mei Liu;Yan-Fu Chen;Jin Yuan;;Fast-growing forest pruning robot structure design and climbing control[J];Advances in Manufacturing;2015年02期

4 胡鵬程;郭焱;李保國;朱晉宇;馬韞韜;;基于多視角立體視覺的植株三維重建與精度評估[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2015年11期

5 吳儉敏;張小超;金鑫;劉忠軍;朱立成;孫星;鄒卓然;劉邦司;;苗盤缽苗自動識別及控制裝置的設(shè)計與試驗[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2015年01期

6 楊振宇;張文強;李偉;陳英;;基于單目視覺的移栽缽苗葉片朝向的調(diào)整方法[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2014年14期

7 劉剛;司永勝;馮娟;;農(nóng)林作物三維重建方法研究進展[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2014年06期

8 馬曉丹;孟慶寬;張麗嬌;劉剛;周薇;;圖像拼接重建蘋果樹冠層器官三維形態(tài)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2014年12期

9 何雪軍;王進;陸國棟;唐小林;;基于特征尺寸及局部極值點的茶鮮葉方向識別[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2013年12期

10 韋雪花;王永國;鄭君;王萌;馮仲科;;基于三維激光掃描點云的樹冠體積計算方法[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2013年07期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 韓長杰;劉云;郭輝;周艷生;夏廣寶;;自動移栽機檢測系統(tǒng)的設(shè)計[J];農(nóng)機化研究;2017年07期

2 王祺;胡洪;吳艷蘭;亢瑞紅;許邦鑫;梁澤毓;;基于點云數(shù)據(jù)的樹冠體積自動求算方法[J];西北林學(xué)院學(xué)報;2017年02期

3 李世軍;袁全春;徐麗明;邢潔潔;劉文;高振銘;史麗娜;;基于光切法的葡萄硬枝嫁接切削面粗糙度圖像檢測算法[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2017年04期

4 莫宇達(dá);鄒湘軍;葉敏;司徒偉明;羅少鋒;王成琳;羅陸鋒;;基于Sylvester方程變形的荔枝采摘機器人手眼標(biāo)定方法[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2017年04期

5 王萌;李建平;朱盤安;喻擎蒼;徐志豪;季明東;;櫻桃番茄葉柄方向光電自動探測方法與機構(gòu)設(shè)計[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2017年S1期

6 張雪;郭彩玲;宗澤;張偉潔;劉剛;;基于輪廓分割的草莓葉片三維建模[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2017年S1期

7 王麗麗;魏舒;趙博;毛文華;胡小安;范晉偉;;基于Niblack自適應(yīng)修正系數(shù)的溫室成熟番茄目標(biāo)提取方法[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2017年S1期

8 魏新華;包盛;劉曉凱;劉成良;毛罕平;;穴盤苗全自動移栽機運動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計與移栽試驗[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2016年12期

9 林育述;黃明釵;嚴(yán)朝東;林觀土;胡科;;大屏嶂森林公園次生常綠闊葉林樹木的構(gòu)筑型特征分析[J];林業(yè)與環(huán)境科學(xué);2016年06期

10 金鑫;劉衛(wèi)想;姬江濤;杜新武;楊傳華;;自動移栽缽苗輸送裝置理論分析與試驗[J];農(nóng)機化研究;2016年12期

【二級參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張成梁;李蕾;董全成;葛榮雨;;基于顏色和形狀特征的機采棉雜質(zhì)識別方法[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2016年07期

2 苗中華;沈一籌;王小華;周小鳳;劉成良;;自然環(huán)境下重疊果實圖像識別算法與試驗[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2016年06期

3 宗澤;張雪;郭彩玲;馬麗;劉剛;弋景剛;;基于骨架提取算法的作物表型參數(shù)提取方法[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2015年S2期

4 葉敏;鄒湘軍;楊洲;劉念;陳煒文;羅陸鋒;;荔枝采摘機器人擬人指受力分析與夾持試驗[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2015年09期

5 羅陸鋒;鄒湘軍;熊俊濤;張宇;彭紅星;林桂潮;;自然環(huán)境下葡萄采摘機器人采摘點的自動定位[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2015年02期

6 劉繼展;劉煒;毛罕平;席寧;李萍萍;;面向立柱栽培的移栽機器人設(shè)計與協(xié)調(diào)運動仿真[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2014年07期

7 周薇;劉剛;馬曉丹;馮娟;;不同生長時期果樹多源圖像的配準(zhǔn)方法研究[J];光學(xué)學(xué)報;2014年02期

8 楊振宇;張文強;李偉;陳英;宋鵬;;利用單目視覺獲取缽苗移栽適合度信息的方法[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2014年03期

9 仝威;趙旭東;王士林;李生紅;;基于熵和多步馬爾可夫特征的圖像拼接檢測[J];計算機工程;2014年01期

10 馬曉丹;劉剛;馮娟;周薇;;成熟期蘋果樹冠層器官異源圖像配準(zhǔn)[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2014年04期

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周永健;黃珍珠櫻桃番茄[J];北京農(nóng)業(yè);2000年08期

2 吳萍,王大新;櫻桃番茄扦插育苗栽植效益高[J];吉林蔬菜;2000年05期

3 ;美味櫻桃番茄[J];農(nóng)村實用技術(shù)與信息;2000年02期

4 范亦剛;橢圓形櫻桃番茄“串珠”[J];南京農(nóng)專學(xué)報;2000年04期

5 ;櫻桃番茄良種簡介[J];農(nóng)業(yè)科技與信息;2000年10期

6 鄒輝,朱傳春,劉春榮;櫻桃番茄簡捷采種技術(shù)[J];種子科技;2000年03期

7 王成業(yè);櫻桃番茄 整枝新法[J];北京農(nóng)業(yè);2001年11期

8 農(nóng)映高;櫻桃番茄品種比較觀察[J];廣西農(nóng)業(yè)科學(xué);2001年03期

9 ;櫻桃番茄整枝新法[J];廣西農(nóng)業(yè)科學(xué);2001年06期

10 王玉彥;栽培櫻桃番茄效益高[J];吉林蔬菜;2001年05期

相關(guān)會議論文 前9條

1 劉亞平;郝曉玲;李志剛;;櫻桃番茄殼聚糖保鮮過程中質(zhì)構(gòu)變化研究[A];紀(jì)念中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會成立30周年暨中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會（CSAE 2009）論文集[C];2009年

2 高毅;陳紅巖;杜海蓮;張軍;夏寧邵;;乙肝病毒表面抗原基因在櫻桃番茄中的遺傳轉(zhuǎn)化研究[A];中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)會第八屆會員代表大會暨全國學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2001年

3 王曉明;袁惠燕;;櫻桃番茄新品種“金小玲”引種試驗初探[A];首屆長三角園藝論壇論文集[C];2007年

4 李俊閣;秦勇;;櫻桃番茄品種比較試驗[A];設(shè)施園藝與園藝作物標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)交流會論文匯編[C];2012年

5 何華;李俊良;郝慶照;張蓮芳;姜曉燕;;不同灌溉施肥方式對大棚櫻桃番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[A];現(xiàn)代節(jié)水高效農(nóng)業(yè)與生態(tài)灌區(qū)建設(shè)（上）[C];2010年

6 金敬o

本文編號：2568250