| 【中文题名】 | 基于机器视觉设施农业内移栽机器人的研究 |
| 【英文题名】 | Development of Transplanting Robot in Facility Agriculture Based on Machine Vision |
| 【学科专业】 | 生物系统工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-11-5 |
| 【中关键词】 | 设施农业机器人,机器视觉,番茄幼苗,移栽机器人,单连通域,PLC控制 |
| 【英关键词】 | facility agriculture robot,machine vision,tomato plug seedling,transplanting robot,PLC,blob, |
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| 【论文摘要】 |
基于机器视觉技术的机器人在设施农业中的应用已经越来越广泛。移栽机器人作为育苗工厂化生产的重要设备，在提高育苗工作效率上有着重要意义。本文应用机器视觉技术识别穴盘幼苗的生长情况，并利用多特征判断出适合移栽的幼苗，对其定位。同时设计了合理的末端执行器，利用计算机及PLC控制，实现对机械臂及末端执行器的定点控制。主要研究内容如下：
1、综述了国内外设施农业中机器人的研究现状和机器视觉在机器人中的应用，特别阐述了国内外移栽机器人的研究现状，并指出了国内外研究中存在的问题。
2、建立了适合本研究的机器视觉系统。该系统由CCD摄像头、图像采集卡、计算机、6支荧光灯，光照箱等组成。
3、建立了适合本研究的试验平台。该试验平台由机器视觉系统、控制系统、传输系统及移栽系统四部分组成。
4、基于机器视觉技术的番茄幼苗的识别和位置检测。通过对R、G、B三个分量的不同线性变换的研究，确定了适合本研究的图像分割的彩色特征变换，从背景中提出幼苗植株。然后采用单连通域分析算法提取每个穴孔中幼苗的叶片面积，并根据此特征对幼苗进行分类，判断出适合移栽的幼苗，并记录适合移栽幼苗的穴孔中心位置。实验验证，... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
6-7 |
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Abstract |
7-9 |
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目录 |
9-11 |
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第一章 绪论 |
11-27 |
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1.1 本研究的目的与意义 |
11-13 |
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1.1.1 国外设施农业的发展与现状 |
11-12 |
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1.1.2 我国设施农业的发展与现状 |
12 |
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1.1.3 本研究的目的与意义 |
12-13 |
|
1.2 国内外设施农业机器人技术的研究概况 |
13-25 |
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1.2.1 农业机器人的系统组成 |
13-15 |
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1.2.2 国外设施农业中各类机器人的研究现状 |
15-23 |
|
1.2.3 国内设施农业中各类机器人的研究现状 |
23-25 |
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1.3 本研究的主要内容 |
25-26 |
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1.4 本章小结 |
26-27 |
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第二章 机器视觉技术及试验平台 |
27-39 |
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2.1 机器视觉技术概述 |
27-28 |
|
2.1.1 机器视觉技术概述 |
27 |
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2.1.2 机器视觉技术的应用 |
27-28 |
|
2.2 本课题中机器视觉系统的软硬件组成 |
28-31 |
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2.2.1 光照系统和摄像机 |
28-29 |
|
2.2.2 图像采集卡 |
29-30 |
|
2.2.3 计算机及软件系统 |
30-31 |
|
2.3 利用机器视觉进行移栽作业的试验平台 |
31-34 |
|
2.3.1 输送系统 |
31 |
|
2.3.2 机器视觉系统 |
31-32 |
|
2.3.3 移栽系统 |
32-33 |
|
2.3.4 控制系统 |
33-34 |
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2.4 研究对象 |
34-38 |
|
2.5 本章小结 |
38-39 |
|
第三章 番茄幼苗的识别 |
39-53 |
|
3.1 图像的背景分割 |
39-41 |
|
3.2 噪声去除 |
41-42 |
|
3.3 特征提取 |
42-52 |
|
3.3.1 幼苗叶片面积提取 |
43-50 |
|
3.3.2 幼苗生长质量判断 |
50-52 |
|
3.3.3 移栽作业点定位 |
52 |
|
3.4 实验验证 |
52 |
|
3.4.1 实验验证的材料 |
52 |
|
3.4.2 实验结果分析 |
52 |
|
3.5 本章小结 |
52-53 |
|
第四章 移栽机器人的控制系统 |
53-65 |
|
4.1 控制系统的组成 |
53-54 |
|
4.1.1 计算机控制系统简介 |
53 |
|
4.1.2 控制系统组成 |
53-54 |
|
4.2 PLC控制器 |
54-57 |
|
4.2.1 PLC控制器简介 |
55-56 |
|
4.2.2 PLC与上位机通讯 |
56-57 |
|
4.3 移栽机器人控制分析 |
57-64 |
|
4.3.1 电路控制系统 |
57-59 |
|
4.3.2 气路控制系统 |
59-60 |
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4.3.3 移栽控制策略分析 |
60-64 |
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4.4 本章小结 |
64-65 |
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第五章 末端执行器的设计 |
65-72 |
|
5.1 穴盘幼苗的物理特性 |
65 |
|
5.2 末端执行器的设计 |
65-69 |
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5.3 试验结果与讨论 |
69-71 |
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5.4 本章小结 |
71-72 |
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第六章 程序开发与调试 |
72-77 |
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6.1 编程环境 |
72 |
|
6.2 上位机软件的结构与功能 |
72-74 |
|
6.3 下位机软件的结构与功能 |
74-76 |
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6.4 本章小结 |
76-77 |
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第七章 结论与展望 |
77-79 |
|
7.1 结论 |
77 |
|
7.2 进一步研究设想 |
77-79 |
|
参考文献 |
79-82 |
|
致谢 |
82-83 |
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附录: 研究成果与科研项目 |
83 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.386333 |
