[实用新型]基于机器视觉的烟草打顶抑芽检测控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉的烟草打顶抑芽机检测控制系统，属于烟草田间管理机械。

背景技术

目前我国烟草打顶抑芽作业基本靠人工完成，而人工打顶工作效率低，劳动强度大，人为干扰因素明显。而利用机器视觉技术，通过结合颜色特征提取和梯度差值判断，可以有效识别烟顶位置，利用工业控制机及单片机控制打顶装置完成打顶抑芽作业，能够提高作业效率和作业效果。

随着机器视觉技术在农业中的不断应用，机器视觉技术在烟草农业以及烟草工业中的应用日益得到关注，在烟叶面积测量、鲜烟叶含水量测定、烟叶分级、烟叶成熟度判断、烟叶除杂等方面不断研究，并随着机器视觉技术的成熟发展，机器视觉技术在质量检测、临控和分拣等生产过程得到大量发展，节省大量人力、物力，提高了生产效率，但目前烟草打顶技术尚不成熟，打顶效率满足不了烟草生产要求，因此，我们将机器视觉技术应用到烟草打顶抑芽作业中，不仅拓展机器视觉在农业上的应用范围，而且对提高烟草生产率，发展烟草智能化生产具有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于机器视觉的烟草打顶抑芽机检测控制系统。将本发明安装在现有烟草打顶抑芽机上，能够快速实时监测烟顶高度，控制打顶装置完成精准打顶作业，降低烟草打顶劳动强度，提升烟草打顶效率，加快烟草作业的智能化进程。本发明可完成同时对两行烟草进行烟顶位置检测及打顶抑芽作业，两行作业互不干扰。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于机器视觉的烟草打顶抑芽机检测控制系统，包括烟株顶端位置检测系统和打顶抑芽控制系统。所述烟株顶端位置检测系统具有图像采集，图像处理和烟花顶端位置定位的功能。所述打顶抑芽控制系统主要用于执行工业控制机指令，控制打顶装置移动和控制电磁阀的通电与断开。

所述烟株顶端位置检测系统包括图像采集模块、图像处理模块、烟株顶端位置定位模块；所述图像处理模块、烟株顶端位置定位模块存储在工业控制机内；所述图像采集模块包括摄像头和背景板，用于采集图像信息；所述图像处理模块用于对图像采集模块得到的图像信息进行分析处理，判断确定烟株顶端的烟花位置；若检测到烟花位置，将信息传送给烟株顶端位置定位模块；所述烟株顶端位置定位模块对烟花信息进行定位，确定打顶装置需要移动的距离。

打顶抑芽机前端对称安装两个打顶装置，所述背景板沿烟垄方向竖直固定在两个打顶装置中间，利用背景板消除采集图像信息中其他颜色对烟花识别造成的干扰；两个摄像头对称固定在两个打顶装置外侧；摄像头通过USB接线连接工业控制机；田间作业时，每个打顶装置对应一行烟垄；背景板位于两行烟垄正中间，每个摄像头位于对应一侧烟垄的外侧，摄像头对准烟草植株，摄像头采集图像，并将采集到的图像传输到工业控制机上；所述背景板选取与潘通色卡TCX色卡上17-5430色号颜色一致的绿色印染布制作。

所述图像处理模块对采集到的原始图像中间第240列像素做为数据源进行处理，采用梯度差判别法从上往下计算该列每个像素点R数值与背景板的R数值之间的梯度差值T，该列从上往下符合设定值T>200的第一个像素点判定为检测到烟花信息，即为烟株顶端的烟花位置；若图像中间列每个像素点梯度差值T<200，判定为没有检测到烟花信息。检测到烟花信息后，图像处理模块将烟花位置信息发送给烟株顶端位置定位模块，同时图像处理模块停止对图像进行处理。

所述烟株顶端位置定位模块对收到的烟花位置信息进行计算处理，确定打顶装置到烟花位置进行打顶的移动距离，并将移动信息发送给单片机。

所述打顶抑芽控制系统包括单片机、电源模块、步进电机、步进电机驱动器、继电器和电磁阀；单片机接收到工业控制机发送的打顶装置移动距离，向步进电机驱动器发送脉冲信号，驱动步进电机控制烟草打顶机的打顶装置移动到指定位置完成打顶作业；当电磁阀随打顶抑芽机前行到位于刚完成打顶的烟花上端位置时，单片机向继电器发出信号，继电器通电，控制电磁阀完成喷洒抑芽剂的动作；喷洒动作完成后，单片机向工业控制机发送信号，图像处理模块开始对下一个图像的检测处理，以完成下一个喷洒抑芽剂的动作。

每个打顶装置安装一个打顶抑芽控制系统。所述单片机通过RS232串口通讯与工业控制机相连，单片机内存储有打顶装置控制模块和抑芽剂喷洒控制模块，打顶装置控制模块用于控制打顶装置的升降；抑芽剂喷洒控制模块用于控制电磁阀的通电与断开；作业时可根据打顶机行进速度确定抑芽剂喷洒量及延迟时间。