1.一種定向播種用的玉米種粒定向定位擺放裝置，其特征在于：包括支撐架、設(shè)置在支撐架上的輸送裝置、與輸送裝置其中一端對應(yīng)設(shè)置的喂料裝置、與輸送裝置的另一端對應(yīng)設(shè)置的圖像采集處理裝置和調(diào)向分面擺放裝置、以及控制系統(tǒng)；
所述的圖像采集處理裝置包括圖像采集處理單元和調(diào)節(jié)置位機構(gòu)，所述的調(diào)節(jié)置位機構(gòu)驅(qū)動圖像采集處理單元上下升降動作和沿輸送裝置的行進方向前后橫移動作，所述的圖像采集處理單元包括光源箱、設(shè)置在光源箱內(nèi)的相機和布設(shè)在相機兩側(cè)的兩組光源，所述相機的鏡頭光軸與輸送裝置垂直；
所述的調(diào)向分面擺放裝置包括橫跨在輸送裝置上的支撐臺架、設(shè)置在支撐臺架上且輸出軸朝上的分面步進電機、通過聯(lián)軸器與分面步進電機傳動連接的旋轉(zhuǎn)中心軸、套設(shè)在旋轉(zhuǎn)中心軸上的開口滑動軸承、套設(shè)在開口滑動軸承上的分面旋轉(zhuǎn)臂、設(shè)置在分面旋轉(zhuǎn)臂端部的單軸調(diào)向步進電機、與單軸調(diào)向步進電機輸出軸連接的調(diào)節(jié)桿和設(shè)置在調(diào)節(jié)桿下端的真空吸盤組件，所述的支撐臺架上固定設(shè)置有導(dǎo)向軸套，導(dǎo)向軸套與旋轉(zhuǎn)中心軸之間設(shè)置有滾動軸承，所述的開口滑動軸承與導(dǎo)向軸套之間的旋轉(zhuǎn)中心軸上凸起有環(huán)形擋板，伸縮彈簧套設(shè)在旋轉(zhuǎn)中心軸上并置設(shè)與環(huán)形擋板上，開口滑動軸承置于伸縮彈簧上部，與開口滑動軸承對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)中心軸上開設(shè)有鍵槽，所述的分面旋轉(zhuǎn)臂上固定設(shè)置有平鍵和定位軸套，定位軸套與開口滑動軸承之間通過卡簧連接固定，平鍵的端部穿過開口滑動軸承的開口并與鍵槽匹配，進而實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)中心軸、開口滑動軸承和分面旋轉(zhuǎn)臂的扭矩傳遞；與旋轉(zhuǎn)中心軸對應(yīng)的分面旋轉(zhuǎn)臂的端部固定設(shè)置有垂直固定支架，垂直固定支架上固定設(shè)置有升降氣缸，升降氣缸的動作端與旋轉(zhuǎn)中心軸同軸固定連接；
所述的控制系統(tǒng)包括上位機圖像采集與處理系統(tǒng)和下位機動力控制系統(tǒng)，所述的上位機圖像采集與處理系統(tǒng)包括計算機硬件部分和圖像采集與處理算法軟件部分，所述的下位機動力控制系統(tǒng)包括PLC、步進電機驅(qū)動器硬件部分和動力控制系統(tǒng)軟件部分，所述的上位機圖像采集與處理系統(tǒng)對圖像采集處理單元的圖像檢測結(jié)果實時串行通信給下位機動力控制系統(tǒng)；
與真空吸盤組件下端對應(yīng)的支撐架上設(shè)置有中間定位板，中間定位板與傳輸送裝置的輸送皮帶滑動貼合，且在中間定位板中部設(shè)置有定位凹槽，所述的圖像采集處理單元和真空吸盤組件均與定位凹槽對應(yīng)設(shè)置；
在支撐臺架的前側(cè)、左側(cè)和右側(cè)均設(shè)置有光電檢測開關(guān)，在支撐臺架上還設(shè)置有與真空吸盤組件連接的微型真空泵和單向電磁閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向播種用的玉米種粒定向定位擺放裝置，其特征在于：所述的調(diào)節(jié)置位機構(gòu)包括設(shè)置在支撐架上的兩組豎直導(dǎo)軌、匹配滑動設(shè)置在每組豎直導(dǎo)軌上的橫向?qū)к壛骸⒎謩e設(shè)置在兩橫向?qū)к壛荷系闹梦粴飧缀突瑝K、匹配滑動設(shè)置在滑塊上并與置位氣缸連接的線性導(dǎo)軌，所述的圖像采集處理單元固定設(shè)置在線性導(dǎo)軌的端部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向播種用的玉米種粒定向定位擺放裝置，其特征在于：所述的輸送裝置包括設(shè)置在支撐架上的主動滾筒和從動滾筒、與主動滾筒傳動連接的輸送步進電機和輸送皮帶，所述的輸送皮帶的表面為黑色，所述的中間定位板上涂有反光率低的黑漆；所述的喂料裝置包括底座、設(shè)置在底座上的分粒排種器、與分粒排種器的下種管連通的儲種箱、和排種電機，所述的分粒排種器的下料端設(shè)置有與輸送裝置對應(yīng)的導(dǎo)向定位管；所述的導(dǎo)向定位管包括梯形引導(dǎo)斜槽、設(shè)置在梯形引導(dǎo)斜槽端部的定位圓管、設(shè)置在定位圓管內(nèi)壁上的緩沖限位舌片和設(shè)置在定位圓管下端部的U型導(dǎo)向板，所述的梯形引導(dǎo)斜槽與定位圓管布設(shè)的夾角為銳角，在梯形引導(dǎo)斜槽上部設(shè)置有扇形罩，在梯形引導(dǎo)斜槽側(cè)部設(shè)置有安裝架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向播種用的玉米種粒定向定位擺放裝置，其特征在于：所述的調(diào)節(jié)桿為截面呈半圓弧形的敞開式直桿，在調(diào)節(jié)桿的上端為剛性半聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，剛性半聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)與單軸調(diào)向步進電機連接并進行扭矩傳遞，在調(diào)節(jié)桿的底部設(shè)置有支撐圓環(huán)，所述的真空吸盤組件匹配套設(shè)在支撐圓環(huán)內(nèi)的螺紋管、設(shè)置在支撐圓環(huán)兩側(cè)的螺紋管上的定位螺母、設(shè)置在螺紋管上端的氣吸管接頭、以及設(shè)置在螺紋管下端的吸氣嘴和真空吸盤。
5.一種利用權(quán)利要求1～4任一所述的種粒定向定位擺放裝置的玉米種粒定向定位擺放方法，其特征在于：包括以下步驟：
a、設(shè)定各部件的運行周期為T，喂料裝置按設(shè)定周期T向輸送裝置的輸送皮帶上連續(xù)均勻喂入待定向定位擺放的種粒，輸送裝置按設(shè)定周期T間歇運行；
b、種粒在輸送皮帶的作用下輸送至中間定位板的定位凹槽處，完成種粒的機械定位，圖像采集處理單元采集種粒的圖像信息，并將圖像信息輸送至計算機，同時圖像采集處理單元在調(diào)節(jié)置位機構(gòu)的作用下退出圖形采集區(qū)域；
c、計算機通過圖形采集與處理算法軟件部分對種粒的圖像信息進行檢測判斷，確定種粒形心位置檢測信息；根據(jù)種粒形心位置檢測信息、以及其偏離位于前側(cè)的光電檢測開關(guān)的距離，微調(diào)旋轉(zhuǎn)角，使調(diào)向分面擺放裝置上的真空吸盤至于種粒正上方，實現(xiàn)精準定位；
d、微型真空泵啟動，同時驅(qū)動升降氣缸推動分面旋轉(zhuǎn)臂垂直下行，真空吸盤貼近并吸附種粒后，種粒隨升降氣缸一同上行回縮，根據(jù)上位機圖像采集與處理算法軟件部分對于種粒胚芽正反面檢測信息和種粒尖端朝向信息的反饋，驅(qū)動分面旋轉(zhuǎn)臂左旋或右旋到位，同時通過單軸調(diào)向步進電機調(diào)整種粒尖端朝向，左旋或右旋至擺放工位后，升降氣缸下行到位，氣吸系統(tǒng)關(guān)閉，吸盤將種粒定向擺放在左側(cè)或右側(cè)的擺放工位上，完成種粒的定向定位擺放；
e、隨后升降氣缸上行復(fù)位，圖像采集處理單元在調(diào)節(jié)置位機構(gòu)的作用下置位至圖形采集區(qū)域，至此完成該周期內(nèi)的種粒定向定位擺放。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玉米種粒定向定位擺放方法，其特征在于：當喂料裝置單次喂出多粒種粒，且在抵達定位凹槽處時，計算機的圖形采集與處理算法軟件部分反饋檢測信息為發(fā)生種粒粘連，則喂料裝置和輸送裝置停止運行，調(diào)向分面擺放裝置繼續(xù)運行，在種粒吸附完成后，分面旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)中途即關(guān)閉氣吸系統(tǒng)丟棄該種粒；再次臨時啟動輸送裝置，至后側(cè)粘連的種粒抵達定位凹槽處，停止輸送裝置的運行，如仍舊檢測信息為發(fā)生種粒粘連，則繼續(xù)中途丟棄種粒，直至檢測信息為不發(fā)生種粒粘連，則按步驟d完成該種粒的定位定向擺放；計算統(tǒng)計輸送裝置的臨時行進的總距離L，判斷L是否為L0的整倍數(shù)，如是，則各部分裝置正常運行；如不是，則啟動輸送裝置運行至L0的整倍數(shù)后，各部分裝置正常運行，其中L0為輸送裝置單周期T內(nèi)的運行距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玉米種粒定向定位擺放方法，其特征在于：在水平面內(nèi)，以輸送裝置的輸送方向為Y軸，以垂直于輸送裝置的輸送方向為X軸，建立參考坐標系，所述的種粒尖端朝向信息的判斷方法包括以下步驟：
x1：將采集到的種粒圖像信息進行二值化預(yù)處理，得到二值圖像，獲取種粒的外形特征，進而判斷種粒尖端點PT是否需要修正；
x2：當種粒尖端點PT判定明晰時，獲取到的種粒外形特征：種粒尖端點PT和種粒形心P0，則PTP0線偏離X軸的角度即為種粒尖端朝向；
x3：當種粒尖端平坦或露出黑色胚部，導(dǎo)致種粒白色區(qū)域出現(xiàn)兩個偽尖端點P和P'，需進行種粒尖端點修正，根據(jù)獲取到的種粒外形特征的黃色區(qū)域形心Py，則在白色區(qū)域輪廓線上距離黃色區(qū)域形心Py最遠的點即為其中一個偽尖端點，設(shè)該偽尖端點為偽尖端點P；
x4：在白色區(qū)域輪廓線上，由偽尖端點P起沿順時針方向間隔多個像素點后，建立新起點，并由該新起點起，順時針在白色區(qū)域輪廓線選取足夠長度Ld的待測輪廓線，在該段待測輪廓線上分別計算與黃色區(qū)域形心Py距離最大的多個連續(xù)輪廓點P1、P2、…、Pi，設(shè)Pi與Py的像素距離為Li，記多個連續(xù)輪廓點之間的白色區(qū)域輪廓線上的中點為Pe，其中，Pe與P沿白色區(qū)域輪廓線的最短距離為Lep，i為正整數(shù)；Ld滿足其長度大于白色區(qū)域輪廓線的長度的一半，且偽尖端點P不在待測輪廓線；
x5：如滿足│Li-Lmax│≤Lth1，且Lth2≤Lep＜Ld，則判定順時針方向存在另一個偽尖端點，即P'＝Pe；
如不滿足│Li-Lmax│≤Lth1，且Lth2≤Lep＜Ld，則在x4步驟中以逆時針方向，以同樣的方式尋找多個連續(xù)輪廓點Pi之間的白色區(qū)域輪廓線上的中點Pe'，如逆時針方向上的中點Pe'滿足│Li-Lmax│≤Lth1，且Lth2≤Le'p＜Ld，則判定逆時針方向存在另一偽尖端點，即P'＝Pe'，
其中，Lmax為P與Py的像素距離，Lth1取值足夠小，進而保證Li趨近等于Lmax，Lth2取值足夠大，進而保證Pe和P不在種粒的同側(cè)；
x6：如在逆時針方向或順時針方向存在偽尖端點P'，則將偽尖端點P和P'之間的白色區(qū)域輪廓線中點作為尖端點PT；如在逆時針方向或順時針方向均不存在偽尖端點P'，以偽尖端點P作為尖端點PT。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的玉米種粒定向定位擺放方法，其特征在于：所述的Ld＝LW/5，Li＝3像素，Lth2＝14像素，其中LW為種粒黃色區(qū)域輪廓線的長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的種粒定向定位擺放方法，其特征在于：所述的種粒胚芽正反面檢測信息的判斷方法包括以下步驟：
z1：將采集到的種粒圖像信息進行二值化預(yù)處理，得到二值圖像，獲取種粒的外形特征，種粒的外形特征包括種粒尖端點PT、種粒長軸PTPc、種粒短軸PaPb、白色區(qū)域輪廓線和種粒長軸的外接矩形RaRbRcRd，所述的種粒尖端點PT位于種粒外接矩形的RaRb線上；
z2：設(shè)PTRd、PTPc線上的白色胚芽像素數(shù)為n1和n2，PTPc與白色區(qū)域輪廓線的交點為PN，則對胚芽正反面進行兩步判定檢測，其第一步判定為：當0.6＜PTPN/PTPc＜1時，則判定胚芽面朝上；當PTPN/PTPc≤0.6時，進行第二步判定；
第二步判定檢測為：當0.47≤PTPN/PTPc≤0.6時，其n1/n2＜0.8，則仍判定胚芽面朝上；當0.47≤PTPN/PTPc≤0.6時，其n1/n2≤0.8時，則判定胚芽面朝下；當PTPN/PTPc≤0.47時，則判定胚芽面朝下。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的種粒定向定位擺放方法，其特征在于：所述的種粒粘連的檢測信息的檢測方法為：
s1：確定種粒幾何特性，選取種粒樣本，測量其長度和寬度的幾何尺寸的極限值，其長限值采用取大舍小方式，得出長度上限值Llmax和寬度上限值Lwmax；
s2：將采集到的種粒圖像信息進行二值化預(yù)處理，得到二值圖像，獲取種粒的外形特征，追蹤二值圖像中所有種粒的輪廓線，并找到距離定位凹槽最近的目標輪廓線，確定該目標輪廓線的外接矩形，設(shè)該外接矩形的長度為Lx和寬度為Ly；
s3：檢測判定：如Lx＞Llmax或Ly＞Lwmax，則判定為種粒粘連，并以該定位凹槽區(qū)域作為處理區(qū)域，追蹤該區(qū)域內(nèi)的種粒輪廓線，將輪廓中心點設(shè)定為首粒種粒形心。