面向魔芋的一种自动化选种设备制造技术

本发明专利技术公布了面向魔芋的一种自动化选种设备，涉及魔芋种子筛选技术领域，包括用于魔芋种子进料的进料斗，进料斗通过支撑件连接筛选部，筛选部包括呈中空结构状的箱体，箱体内可拆卸设置筛杆件，筛选部远离进料斗的一侧设置有用于输送魔芋种子的输送部，输送部上设置有用于识别和抓取魔芋种子的识别抓取部。本发明专利技术能够实现根据种子的表面特点如破损、虫眼、腐烂、冻伤等作进一步的筛选，极大的降低人工筛选的劳动强度，取代传统的人工筛选方式，筛选效果好，筛选效率高，而且不会出现误判和错判的现象。判的现象。判的现象。

【技术实现步骤摘要】
面向魔芋的一种自动化选种设备


[0001]本专利技术涉及魔芋种子选种
，具体为面向魔芋的一种自动化选种设备。

技术介绍

[0002]魔芋为天南星科魔芋属多年生草本植物，起源于热带雨林气候地带，为森林下层草本植物，适合温暖湿润、直射光稀少、土壤富含有机质而疏松肥沃的生态条件下生长发育。魔芋的地下块茎不仅是经济器官，也是农业生产中用于繁育下一代的种子。魔芋种子的质量是决定种植是否成功的关键因素，选择优质的魔芋种子是魔芋种植和生产中最重要的一步。
[0003]现今尚无专门对魔芋种子进行挑拣的专业设备，主要是以人工挑选为主，现有一些用于对于魔芋形状相同的农产品(如马铃薯)进行选种和分级的设备。有一些专利是通过简单的网板过滤对马铃薯进行分级；也有使用振动装置进行筛分，也有使用滚筒筛对马铃薯进行分级筛选；也有在使用光选机对马铃薯进行分级筛选；也有一些专利通过筛网和称重装置结合来进行筛选分级。
[0004]经检索发现有以下专利：CN201721142848.3一种土豆筛选装置、 CN201921158534.1一种马铃薯分选装置、CN201921853073.X一种喀斯特地区土豆筛选分级装置、CN201921482633.5一种马铃薯筛选设备、 CN201921240291.6一种土豆的筛选装置，这些专利与本申请技术方案本质上并无关联，对本申请创造性并不构成技术启示，虽然目前已经存在一些专利可对与魔芋种子形状相近的农产品如马铃薯进行机械化的挑拣，但目前还是以人工挑拣为主，机械化和自动化的挑拣设备尚未普及，主要原因是，现有设备技术落后价格昂贵，性价比不高，筛选方式单一和准确度低，效率不高。
[0005]魔芋种子分为一代种子和二代种子，两代种子分别具有自己独特的特点，在挑选时分别要依赖不同的准则，因此，魔芋种子的挑选十分依赖经验，而现有设备大多使用纯粹的机械物理方法根据形状、大小来进行筛选，无法根据种子的表面特点(如破损、虫眼、腐烂、冻伤等)作进一步的筛选，因此更进一步的筛选只能依赖人工经验，这样既增加了劳动量，也降低了生产效率，而且容易出现误判和错判的现象。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对以上问题，提供面向魔芋的一种自动化选种设备，它能够实现根据种子的表面特点如破损、虫眼、腐烂、冻伤等作进一步的筛选，极大的降低人工筛选的劳动强度，取代传统的人工筛选方式，筛选效果好，筛选效率高，而且不会出现误判和错判的现象。
[0007]为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案是：面向魔芋的一种自动化选种设备，包括用于魔芋种子进料的进料斗，进料斗通过支撑件连接筛选部，筛选部包括呈中空结构状的箱体，箱体内可拆卸设置筛杆件，筛选部远离进料斗的一侧设置有用于输送魔芋种子的输送部，输送部上设置有用于识别和抓取魔芋种子的识别抓取部。
[0008]作为本专利技术的进一步优化，筛选部包括设置于箱体内壁上的支撑架，支撑架上间距设置卡槽且呈梳齿结构状，卡槽上插入式设置有插块，插块上设置有筛杆件。
[0009]作为本专利技术的进一步优化，箱体内倾斜固定设置导料板，导料板上竖直固定设置隔板，导料板向下倾斜的一侧且于箱体外壁上设置有第一出料口和第二出料口。
[0010]作为本专利技术的进一步优化，箱体靠近进料斗的一侧高于箱体靠近输送部的一侧。
[0011]作为本专利技术的进一步优化，输送部包括机架体，机架体内部转动设置转轴，转轴的一端连接减速器输出端，减速器输入端连接电机输出端，转轴外表面传动设置输送带。
[0012]作为本专利技术的进一步优化，识别抓取部包括设置于机架体上的第一固定架和第二固定架，第一固定架面向输送带的底部间距设置用于抓取魔芋种子的机械手，第二固定架底部设置识别摄像头，摄像头和机械手均与计算机电信连接，第一固定架两侧且于机架体下方对称设置用于收集魔芋种子的第一收集盒体和第二收集盒体。
[0013]一种用自动化选种设备筛选魔芋种子的方法：
[0014]步骤A：将魔芋种子从进料斗位置处送入，筛选部对魔芋种子进行初步筛分，不合格大小的魔芋种子从筛杆件之间穿过并从第一出料口或者第二出料口位置处排出；
[0015]步骤B：经过初步筛选的魔芋种子滑落至输送带上，驱动电机，输送带带动魔芋种子从识别摄像头下方经过，识别摄像头进行拍取图像操作，图片上传至计算机内进行识别、对比、分析，计算机内存储设置有不合格的魔芋种子如破碎、腐烂、虫眼、冻伤状态下的图片；
[0016]步骤C：根据实际生产过程，构建常用不合格魔芋种子的图像数据库，以及优良合格种子的图像数据库，一代魔芋种子和二代魔芋种子的数据库要分别建立；
[0017]步骤D：对于魔芋种子的定位与检出，是提取个体的特征进行分类识别；首先要将种子个体从图像中提取或者分割出来，然后再进行后续的识别、鉴别分析，使得魔芋种子的识别可以自动化处理，设置对应的图像识别系统；步骤F：设置卷积神经网络程序，包括输入层、隐含层和输出层，其中隐含层包括包含卷积层、池化层和全连接层，卷积层对输入数据进行特征提取，其内部包含多个卷积核。卷积核在工作时，会有规律地扫过输入特征，对输入特征做矩阵元素乘法求和并叠加偏差量，公式如下：
[0018][0019]式中：N(i,j)对应特征图的像素，K为特征图的通道数，f、s0和p对应卷积核大小、卷积步长和填充层数，t为偏差量，l是卷积层的层数，卷积层中包含激励函数以协助表达复杂特征，其表示形式如下：
[0020][0021]步骤G：卷积层进行特征提取后，输出的特征图会被传递至池化层进行特征选择和信息过滤，池化层包含预设定的池化函数，其功能是将特征图中单个点的结果替换为其相邻区域的特征图统计量，混合池化和随机池化具有正则化的功能，有利于避免卷积神经网络出现过拟合混合池化：
[0022][0023]全连接层的作用则是对提取的特征进行非线性组合以得到输出；
[0024]步骤H：图像识别系统将单个卷积神经网络应用于整个图像，将图像分成网格，并预测每个网格的类概率和边界框，预测边界框中存在对象的概率，如果一个对象的中心落在一个网格单元中，则该网格单元负责检测该对象，每个网格中将有多个边界框，根据哪个Box与ground truth box的重叠度最高，从而分配一个Box来负责预测对象，最后对每个类的对象应用一个称为非最大抑制，并过滤出置信度小于阈值的边界框，为魔芋种子提供了图像预测，图像识别算法处理实时视频流，延迟小于毫秒，而且识别定位精度高，它的精度是以前实时系统的两倍多，图像识别系统损失函数计算公式如下：
[0025][0026]步骤I：机械手根据上述图像识别系统得出的判断结论，将不合格的魔芋种子抓取并输送至第一收集盒体或者第二收集盒体内。
[0027]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了面向魔芋的一种自动化选种设备，能够实现根据种子的表面特点如破损、虫眼、腐烂、冻伤等作进一步的筛选，极大的降低人工筛选的劳动强度，取代传统的人工筛选方式，筛选效果好，筛选效率高，而且不会出现误判和错判的现象本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.面向魔芋的一种自动化选种设备，其特征在于，包括用于魔芋种子进料的进料斗(1)，进料斗(1)通过支撑件(101)连接筛选部(2)，筛选部(2)包括呈中空结构状的箱体(205)，箱体(205)内可拆卸设置筛杆件(204)，筛选部(2)远离进料斗(1)的一侧设置有用于输送魔芋种子的输送部(3)，输送部(3)上设置有用于识别和抓取魔芋种子的识别抓取部(4)。2.根据权利要求1所述的面向魔芋的一种自动化选种设备，其特征在于，所述筛选部(2)包括设置于箱体(205)内壁上的支撑架(201)，支撑架(201)上间距设置卡槽(202)且呈梳齿结构状，卡槽(202)上插入式设置有插块(203)，插块(203)上设置有筛杆件(204)。3.根据权利要求2所述的面向魔芋的一种自动化选种设备，其特征在于，所述箱体(205)内倾斜固定设置导料板，导料板上竖直固定设置隔板(206)，导料板向下倾斜的一侧且于箱体(205)外壁上设置有第一出料口(207)和第二出料口(208)。4.根据权利要求3所述的面向魔芋的一种自动化选种设备，其特征在于，所述箱体(205)靠近进料斗(1)的一侧高于箱体(205)靠近输送部(3)的一侧。5.根据权利要求4所述的面向魔芋的一种自动化选种设备，其特征在于，所述输送部(3)包括机架体(301)，机架体(301)内部转动设置转轴(303)，转轴(303)的一端连接减速器(304)输出端，减速器(304)输入端连接电机(305)输出端，转轴(303)外表面传动设置输送带(302)。6.根据权利要求5所述的面向魔芋的一种自动化选种设备，其特征在于，所述识别抓取部(4)包括设置于机架体(301)上的第一固定架(401)和第二固定架(403)，第一固定架(401)面向输送带(302)的底部间距设置用于抓取魔芋种子的机械手(402)，第二固定架(403)底部设置识别摄像头(404)，识别摄像头(404)和机械手(402)均与计算机电信连接，第一固定架(401)两侧且于机架体(301)下方对称设置用于收集魔芋种子的第一收集盒体(405)和第二收集盒体(406)。7.一种用权利要求6所述的自动化选种设备筛选魔芋种子的方法：步骤A：将魔芋种子从进料斗(1)位置处送入，筛选部(2)对魔芋种子进行初步筛分，不合格大小的魔芋种子从筛杆件(204)之间穿过并从第一出料口(207)或者第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国成，李德玉，邓云辉，钟果林，张飞燕，李铁园，唐邦寿，
申请(专利权)人：湖南博嘉魔力农业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：