專利名稱：玉米種子單倍體分揀系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對(duì)玉米種子單倍體進(jìn)行檢測(cè)及分揀 的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
單倍體是由具有配子體染色體數(shù)目的個(gè)體、組織或細(xì)胞分化、生長(zhǎng)出的植株，其植 株體細(xì)胞染色體數(shù)目為親本細(xì)胞染色體數(shù)目的一半。利用單倍體技術(shù)獲得純系進(jìn)而選育自 交系，可加快選育進(jìn)程、提高選育效率，是現(xiàn)代植物育種中快速、高效的方法之一。由于單倍 體自然發(fā)生的幾率很低，造成單倍體種子數(shù)量極少。每年有80萬(wàn)自交系，S卩需要從800萬(wàn)粒 中選擇80萬(wàn)粒的單倍體，但目前檢查量?jī)H為1000粒/小時(shí)，且主要通過(guò)人工方式實(shí)現(xiàn)。因 此有必要發(fā)明一種玉米單倍體自動(dòng)分選裝置，自動(dòng)快速實(shí)現(xiàn)玉米單倍體籽粒的準(zhǔn)確分選， 對(duì)提高育種效率具有重大意義。目前國(guó)內(nèi)外主要依靠形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)和解剖學(xué)、遺傳標(biāo)記、分子標(biāo)記等方法對(duì)玉米 單倍體進(jìn)行鑒定，但真正能進(jìn)行玉米單倍體籽粒自動(dòng)分選的裝置未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的玉米單倍體籽粒自動(dòng)分選系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案為該系統(tǒng)主要由分揀機(jī)械臂、傳送帶、圖像采集系統(tǒng)三部分組 成。分揀機(jī)械臂與圖像采集系統(tǒng)均安裝在傳送帶的正上方，且在傳送帶的運(yùn)動(dòng)方向上，圖像 采集系統(tǒng)位于分揀機(jī)械臂的前方；傳送帶由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且傳送帶上有直徑為IOmm用以 盛放待分選種子的小孔。所述傳送帶上的小孔每行均勻分布7個(gè)，孔間距為40mm，在傳送帶運(yùn)動(dòng)方向上間 距為40mm。所述傳送帶采用同步帶方式。所述圖像采集系統(tǒng)由攝像頭及圖像采集卡組成，采用外觸發(fā)方式采集圖片。將玉米種子置于帶有孔穴的傳送帶上不斷向前運(yùn)動(dòng)，攝像頭獲取種子信息后立即 進(jìn)行識(shí)別，判斷是否為單倍體籽粒，并通過(guò)機(jī)械臂末端的真空吸嘴進(jìn)行分選。所述分揀機(jī)械臂結(jié)構(gòu)采用專利CN1589191所記載的結(jié)構(gòu)。種子置于傳送帶上小孔內(nèi)，每個(gè)孔一顆種子。隨著傳送帶的運(yùn)動(dòng)，傳送帶上種子依 次進(jìn)入圖像采集區(qū)域，攝像機(jī)獲取該區(qū)域內(nèi)的種子圖像并進(jìn)行處理。傳送帶采用同步帶方 式，以保證分揀過(guò)程中傳送帶向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械臂的分揀吸嘴都能與各行小孔位置準(zhǔn)確對(duì) 應(yīng)。傳送帶每運(yùn)動(dòng)過(guò)3行孔穴就產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)電平信號(hào)，攝像頭在接收到觸發(fā)信號(hào)時(shí)才會(huì) 進(jìn)行圖像采集。每次攝像頭采集傳送帶上3行5列小孔區(qū)域。采集圖像后進(jìn)行處理分別判 斷15個(gè)玉米籽粒是否為單倍體籽粒，并將該結(jié)果發(fā)送給分揀機(jī)械臂控制器，分揀機(jī)械臂根 據(jù)這一返回結(jié)果進(jìn)行分選。本發(fā)明的有益效果為能夠自動(dòng)快速實(shí)現(xiàn)玉米單倍體籽粒的準(zhǔn)確分選，極大的提高育種效率；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于推廣，且分揀準(zhǔn)確率高。


圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為分揀機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為傳送帶表面孔排列示意圖；圖中標(biāo)號(hào)1-分選機(jī)械臂；2-種子收集容器；3-傳送帶；4-圖像采集系統(tǒng)；5-控制面板； 11-主動(dòng)臂；2-從動(dòng)臂；3-動(dòng)平臺(tái)；4-分揀吸嘴。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種玉米種子單倍體分揀系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本 發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，該系統(tǒng)主要由分揀機(jī)械臂1、傳送帶3、圖像采集系統(tǒng)4三部分組成。 分揀機(jī)械臂1與圖像采集系統(tǒng)4均安裝在傳送帶3的正上方，且在傳送帶3的運(yùn)動(dòng)方向上， 圖像采集系統(tǒng)4位于分揀機(jī)械臂1的前方；傳送帶3由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且傳送帶3上有直徑 為IOmm用以盛放待分選種子的小孔。傳送帶3采用同步帶方式，小孔每行均勻分布7個(gè)， 孔間距為40mm，在傳送帶運(yùn)動(dòng)方向上間距為40mm。所述圖像采集系統(tǒng)4由攝像頭及圖像采 集卡組成，采用外觸發(fā)方式采集圖片。如圖2所示，分揀機(jī)械臂采用專利CN1589191所記載的結(jié)構(gòu)。該機(jī)械臂由兩個(gè)伺 服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)臂11，主動(dòng)臂11帶動(dòng)從動(dòng)臂12，使與從動(dòng)臂12末端連接的動(dòng)平臺(tái)13能在 XOY平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)平臺(tái)13下方裝有分揀吸嘴14。分揀吸嘴14通過(guò)電磁閥與真空發(fā)生器 相連。工作時(shí)，外接氣泵產(chǎn)生的氣體通過(guò)真空發(fā)生器的作用形成負(fù)壓，在分揀吸嘴14處形 成真空，吸取種子。分揀過(guò)程，在機(jī)械臂帶動(dòng)下，5個(gè)分揀吸嘴運(yùn)動(dòng)至與傳送帶上各行中間5 個(gè)小孔對(duì)應(yīng)位置處，根據(jù)各小孔內(nèi)的種子信息，開(kāi)啟與之對(duì)應(yīng)吸嘴的電磁閥，吸取該小孔內(nèi) 玉米種子后放入種子收集容器2中，完成分揀。系統(tǒng)上電后，啟動(dòng)控制系統(tǒng)程序，使系統(tǒng)復(fù)位，與此同時(shí)啟動(dòng)圖像采集及處理系統(tǒng) 程序。此時(shí)工作在外觸發(fā)采集方式下的攝像頭未接收到觸發(fā)信號(hào)，與傳送帶3及分揀機(jī)械 臂1都處于靜止?fàn)顟B(tài)。按下控制面板5上的“啟動(dòng)”按鈕，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，觸發(fā) 攝像頭采集圖片，攝像頭每次采集傳送帶上3行5列小孔區(qū)域。采集完一副圖片后馬上處 理并判斷是否為玉米單倍體種子，并將處理結(jié)果以動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)方式發(fā)送至控制系 統(tǒng)，以行為單位，每次發(fā)送3組數(shù)據(jù)，每組中有5個(gè)數(shù)?？刂葡到y(tǒng)每收到3組數(shù)據(jù)后便會(huì)驅(qū) 動(dòng)傳送帶向前運(yùn)動(dòng)3次，每次運(yùn)動(dòng)1行的距離(40mm)，與此同時(shí)分揀機(jī)械臂1也會(huì)同時(shí)運(yùn) 動(dòng)，并根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)，將判斷為單倍體的籽粒所對(duì)應(yīng)吸嘴的電磁閥接通，在真空發(fā)生 器產(chǎn)生的負(fù)壓作用下該籽粒被吸附在吸嘴上，并被分揀機(jī)械臂1移至種子收集容器2，實(shí)現(xiàn) 單倍體的分選。傳送帶運(yùn)動(dòng)過(guò)3行孔穴之后，控制系統(tǒng)再次給攝像機(jī)發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)其 采集圖片，圖像采集系統(tǒng)采集完后馬上處理并再次將處理結(jié)果發(fā)送至控制系統(tǒng)，如此往復(fù) 循環(huán)，使系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行。檢測(cè)完成后，關(guān)閉圖像采集程序，此時(shí)沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送至控制系統(tǒng)，傳 送帶及分揀機(jī)械臂會(huì)停止運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
玉米種子單倍體分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由分揀機(jī)械臂(1)、傳送帶(3)、圖像采集系統(tǒng)(4)三部分組成，其特征在于，分揀機(jī)械臂(1)與圖像采集系統(tǒng)(4)均安裝在傳送帶(3)的正上方，且在傳送帶(3)的運(yùn)動(dòng)方向上，圖像采集系統(tǒng)(4)位于分揀機(jī)械臂(1)的前方；傳送帶(3)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且傳送帶(3)上有直徑為10mm用以盛放待分選種子的小孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米種子單倍體分揀系統(tǒng)，其特征在于，所述傳送帶(3)上的 小孔每行均勻分布7個(gè)，孔間距為40mm，在傳送帶運(yùn)動(dòng)方向上間距為40mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米種子單倍體分揀系統(tǒng)，其特征在于，所述傳送帶(3)采用 同步帶方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米種子單倍體分揀系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集系統(tǒng) (4)由攝像頭及圖像采集卡組成，采用外觸發(fā)方式采集圖片。
全文摘要
本發(fā)明屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對(duì)玉米種子單倍體進(jìn)行檢測(cè)及分揀的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由分揀機(jī)械臂、傳送帶、圖像采集系統(tǒng)三部分組成，其中分揀機(jī)械臂與圖像采集系統(tǒng)均安裝在傳送帶的正上方；傳送帶由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且傳送帶上有直徑為10mm用以盛放待分選種子的小孔。種子置于傳送帶上小孔內(nèi)，隨著傳送帶的運(yùn)動(dòng)，攝像機(jī)獲取種子圖像并進(jìn)行處理，并分別判斷玉米籽粒是否為單倍體籽粒，并將該結(jié)果發(fā)送給分揀機(jī)械臂控制器，分揀機(jī)械臂根據(jù)這一返回結(jié)果進(jìn)行分選。本發(fā)明能夠自動(dòng)快速實(shí)現(xiàn)玉米單倍體籽粒的準(zhǔn)確分選，極大的提高育種效率。
文檔編號(hào)A01C1/00GK101940096SQ20101023764
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者吳科斌, 宋鵬, 張俊雄, 李偉, 陳曉 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)