[发明专利]一种全自动嫁接机的嫁接苗接缝识别装置及接缝识别方法

说明书

本发明是一种适用于蔬菜全自动嫁接机嫁接苗接缝识别和检测的方法及装置，包括工业相机、照明器、图像采集卡、计算机、传送机构和育苗钵，工业相机通过数据传输线与图像采集卡连接，照明器通过电线与计算机连接，图像采集卡通过数据传输线与计算机连接，工业相机、照明器、图像采集卡和计算机构成机器视觉系统；通过图像采集、图像处理、输入输出以及控制执行等步骤确定识别检测方法，完成嫁接苗优劣的选检。以机器视觉代替人眼完成对蔬菜嫁接苗接缝的识别，并配以机械化程度较高的执行机构，方便、快捷、客观性强、智能化水平高，实用性强，性能可靠。

技术领域

本发明涉及农业领域，特别涉及一种全自动嫁接机的嫁接苗接缝识别装置及接缝识别方法。

背景技术

随着科学技术的发展，蔬菜生产自动化及智能化水平不断提高，智能农业机器人应用越来越多，它对于提高资源利用率和农业产出率，提高经济效益，实现设施农业的规模化、机械化和自动化具有重要意义，是今后发展的主要趋势。当今的嫁接机是使嫁接速度大幅度提升的机械设备，它采用不同的嫁接方法，把需要嫁接的植株的砧木、穗木快速连为一体，大大提高了生产率和嫁接质量，被称为嫁接育苗技术的一场革命(李中秋，2007)。

80年代，嫁接技术就被世界各国普遍应用在作物的栽培之中。国内外普遍使用农药来保证嫁接作物生长的质量和产量。因为人工采用嫁接的方法十分费工费时，所以一些地区就放弃了嫁接栽培，而是采取大量喷洒农药来预防病虫害。这样，不但浪费资源，而且还造成了环境污染，破坏了人类居住的生活环境。同时人工来嫁接的最重要的问题是嫁接效率比较低、而且劳动强度大、人工嫁接苗木的成活率比较低，人工嫁接已经不能适应我国现代农业发展的要求。采用自动嫁接机器人进行嫁接作业，不仅可以提高作业速度，同时可以提高嫁接作业质量，增加嫁接苗的愈合成活率，适合批量工厂化嫁接育苗生产。目前，我国蔬菜、瓜果的生产和设施农业技术的发展已经具备了大力发展自动嫁接机器人技术的基础和条件，因此，发展自动化嫁接技术，有利于高新技术迅速转化为生产力，推动我国农业现代化的跨越式发展。在我国，发展嫁接机械化和自动化技术势在必行。目前，国内外已研制成功由机械系统、控制系统、动力系统和视觉系统等部分组成的嫁接机器人，但是他们仍不能完全满足人们对嫁接的技术要求。

辽宁已成为我国北方重要的设施农业生产基地，设施农业的面积正逐年增长，到2012年底已突破1100万亩，日光温室规模突破800万亩，位居全国首位。全省以设施蔬菜为主的蔬菜总产量达到4013万吨，其中设施蔬菜产量达到2998万吨，占蔬菜总产量的75％。因此在辽宁地区研制全自动嫁接机具有重要的实际意义。

嫁接机的生产率同其自动化程度有关，全自动嫁接机生产率高，半自动嫁接机生产率低。嫁接机的嫁接成功率全自动略高于半自动，因为机械作业的准确性要好于人工作业；但是，自动化程度越高，嫁接机的嫁接成功率同嫁接用苗的标准化程度的关系就越密切，即只有在提供的嫁接用砧木和接穗的几何尺寸达到标准、均一的条件下，嫁接机才可保证有较高的嫁接成功率。因此机器视觉对全自动嫁接机实现作业起着尤为重要的作用。目前国内外已研制成功的蔬菜半自动嫁接机器人仍需人工检查接缝质量，而接缝质量好坏直接影响嫁接成活率和蔬菜产量。由于人眼观察存在一定的主观性，在判断嫁接苗质量优劣的过程中，就会存在误差，因而降低嫁接的成功率。研究蔬菜嫁接机嫁接苗接缝视觉识别系统，可以有效地改善因人眼误差而产生的错误识别。此外，还可以大大地提高作业效率和嫁接成活率。

1986年日本农林水产省生物系特定产业技术研究推进机构协同相关公司在世界上率先开始研究嫁接机，经过3代试验样机的探索，1993年开始先后开发出多种类型的嫁接机器人。其中，包括日本井关农机公司研制的R800B/T型半自动式嫁接机，生产能力为800株/小时，适用于嫁接瓜类和茄果类蔬菜；洋马农机公司研制的AG1000型全自动式和600T型半自动式嫁接机，前者生产能力为1000株/小时，适用于茄科，后者为600株/小时，用于瓜类嫁接；TGR研究所研制的整列式全自动嫁接机，采用粘接剂替代嫁接夹来固定砧木和接穗，生产能力为1000株/小时。