马铃薯种薯制备系统技术方案

本申请提供一种马铃薯种薯制备系统，涉及农业种植领域，该系统包括：切种装置，图像采集装置以及切割决策模块；切种装置包括：刀具和托盘，以及控制刀具和托盘移动的驱动机构；图像采集装置，用于采集放置在托盘上的待切割马铃薯的目标图像；切割决策模块，用于根据图像采集装置采集的目标图像，生成目标切割策略；驱动机构，用于控制刀具按照目标切割策略指示的切割方案切割托盘上的待切割马铃薯。本申请提供的马铃薯种薯制备系统，用于快速完成对马铃薯的切种操作，并且切割后的马铃薯的每个薯块上均包含有芽眼、且不同薯块的大小相近。且不同薯块的大小相近。且不同薯块的大小相近。

【技术实现步骤摘要】
马铃薯种薯制备系统


[0001]本申请涉及农业种植领域，尤其涉及一种马铃薯种薯制备系统。

技术介绍

[0002]马铃薯是我国第四大主要粮食作物之一，提高马铃薯的种植面积对确保全球粮食安全至关重要。但马铃薯播种环节由于缺乏成熟的种署智能化切块技术，在很大程度上影响了马铃薯生产的产量和质量，进而严重影响了农民的生产效益。
[0003]目前，马铃薯的切块仍以人工为主，存在作业效率低、劳动强度大、生产成本高、容易延误农时等问题，无法满足马铃薯的大规模种植的需求。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供一种马铃薯种薯制备系统，用于快速完成对马铃薯的切种操作，并且切割后的马铃薯的每个薯块上均包含有芽眼、且不同薯块的大小相近。
[0005]本申请提供一种马铃薯种薯制备系统，包括：
[0006]切种装置，图像采集装置以及切割决策模块；所述切种装置包括：刀具和托盘，以及控制所述刀具和所述托盘移动的驱动机构；所述图像采集装置，用于采集放置在所述托盘上的待切割马铃薯的目标图像；所述切割决策模块，用于根据所述图像采集装置采集的所述目标图像，生成目标切割策略；所述驱动机构，用于控制所述刀具按照所述目标切割策略指示的切割方案切割所述托盘上的待切割马铃薯，使得切割后的马铃薯的每个薯块上均包含有芽眼、且不同薯块的大小相近。
[0007]可选地，所述刀具包括多个固定在刀轴上刀刃；任一两个刀刃之间的夹角相同；所述托盘上设置有与刀刃相匹配的等间距切割槽、且切割槽的数量为刀刃数量的整数倍；所述托盘的中心设置有圆形孔隙、且所述圆形孔隙的轴心线与所述刀轴在同一直线上；所述托盘的边缘设置有多个定位标识；所述多个定位标识用于确定所述刀具的中心在所述待切割马铃薯上的目标落刀点；所述驱动机构，具体用于控制所述刀具和所述托盘相向运动。
[0008]可选地，所述托盘上还设置有开口槽；所述马铃薯种薯制备系统，还包括：托盘脱离传感器；所述驱动机构，还用于在所述切种装置完成对所述待切割马铃薯的切割后，控制所述托盘改变运动方向，使得所述刀轴从所述开口槽处滑出；所述驱动机构，还用于在所述托盘脱离传感器检测所述刀轴从所述开口槽处滑出的情况下，控制所述刀具和所述托盘复位。
[0009]可选地，所述图像采集装置包括多个图像采集单元；所述多个图像采集单元中的各个图像采集单元分别用于采集所述待切割马铃薯的不同角度的图像；所述马铃薯种薯制备系统，还包括：位置传感器；所述位置传感器用于检测所述托盘的位置。
[0010]可选地，所述图像采集装置，具体用于在所述位置传感器指示所述托盘位于第一位置的情况下，控制图像采集装置采集所述目标图像，并将所述目标图像发送至所述切割决策模块；其中，所述目标图像包括所述各个图像采集单元采集的所述待切割马铃薯的不
同角度的图像。
[0011]可选地，所述切割决策模块，具体用于根据所述图像采集装置采集的所述目标图像，生成多个切割方案，并从所述多个切割方案中筛选出所述目标切割方案。
[0012]可选地，所述切割决策模块，具体用于在接收到所述目标图像后，将所述目标图像中的各个图像进行图像拼接，生成包含所述待切割马铃薯的最大视角的拼接图像；所述切割决策模块，具体还用于提取所述拼接图像中所述待切割马铃薯的轮廓，并确定所述拼接图像中包含所述待切割马铃薯的目标区域；所述切割决策模块，具体还用于根据所述拼接图像以及所述目标区域，生成所述待切割马铃薯的芽眼信息；所述切割决策模块，具体还用于根据所述多个切割槽的分布情况，将所述目标区域沿每个切割槽中心分割为多个第一子区域；所述切割决策模块，具体还用于计算每个第一子区域所覆盖的所述待切割马铃薯的面积以及每个第一子区域内所包含的芽眼的数量；其中，所述拼接图像为基于所述目标图像中各个图像所包含的定位标识对应的像素点作为特征点进行特征匹配后得到的。
[0013]可选地，所述切割决策模块，具体还用于根据所述刀具的多个刀刃的初始位置生成与刀刃数量和位置相对应的多个分隔线；所述切割决策模块，具体还用于将所述多个分隔线以所述目标落刀点为旋转中心进行旋转，生成多个切割方案；一次旋转生成一个切割方案，每次旋转的角度相同；每个分割方案均可以将所述目标区域划分为多个第二子区域；一个第二子区域至少覆盖一个第一子区域；每个第二子区域所覆盖的第一子区域的数量相同；所述切割决策模块，具体还用于根据每个切割方案对应的每个第二子区域所覆盖的第一子区域，计算每个切割方案对应的每个第二子区域内所述待切割马铃薯的面积以及芽眼的数量；所述切割决策模块，具体还用于基于每个切割方案对应的每个第二子区域内所述待切割马铃薯的面积，计算每个切割方案的面积方差；所述切割决策模块，具体还用于将所述多个切割方案中面积方差最小、且每个第二子区域内均包含有芽眼的切割方案确定为所述目标切割方案。
[0014]可选地，所述驱动机构，具体用于在所述位置传感器指示所述托盘位于第二位置的情况下，按照所述目标切割策略指示的切割方案切割所述托盘上的待切割马铃薯。
[0015]可选地，所述切割决策，具体用于基于改进的轻量化目标检测网络，从所述拼接图像中识别出所述待切割马铃薯的芽眼，并生成所述芽眼信息；其中，所述改进的轻量化目标检测网络为基于YOLOX
‑
nano网络改进的；所述改进的轻量化目标检测网络中删除了所述YOLOX
‑
nano网络的骨干网络中的部分特征层，并在所述YOLOX
‑
nano网络的空间金字塔池化模块中添加了注意力机制模块，形成了改进后的骨干网络；改进的轻量化目标检测网络将所述YOLOX
‑
nano网络中的特征融合网络替换为深浅融合特征模块作为特征网络实现特征融合。
[0016]本申请提供的马铃薯种薯制备系统，首先，图像采集装置采集放置在所述托盘上的待切割马铃薯的目标图像。之后，切割决策模块根据所述图像采集装置采集的所述目标图像，生成目标切割策略。最后，驱动机构控制所述刀具按照所述目标切割策略指示的切割方案切割所述托盘上的待切割马铃薯，从而实现马铃薯种薯的快速制备，同时使得切割后的马铃薯的每个薯块上均包含有芽眼、且不同薯块的大小相近。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本申请提供的马铃薯种薯制备系统的结构示意图；
[0019]图2是本申请提供的马铃薯种薯制备系统的托盘的结构示意图；
[0020]图3是本申请提供的马铃薯种薯制备系统对拼接图像中马铃薯所在区域的划分示意图。
具体实施方式
[0021]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种马铃薯种薯制备系统，其特征在于，所述系统包括：切种装置，图像采集装置以及切割决策模块；所述切种装置包括：刀具和托盘，以及控制所述刀具和所述托盘移动的驱动机构；所述图像采集装置，用于采集放置在所述托盘上的待切割马铃薯的目标图像；所述切割决策模块，用于根据所述图像采集装置采集的所述目标图像，生成目标切割策略；所述驱动机构，用于控制所述刀具按照所述目标切割策略指示的切割方案切割所述托盘上的待切割马铃薯，使得切割后的马铃薯的每个薯块上均包含有芽眼、且不同薯块的大小相近。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述刀具包括多个固定在刀轴上刀刃；任一两个刀刃之间的夹角相同；所述托盘上设置有与刀刃相匹配的等间距切割槽、且切割槽的数量为刀刃数量的整数倍；所述托盘的中心设置有圆形孔隙、且所述圆形孔隙的轴心线与所述刀轴在同一直线上；所述托盘的边缘设置有多个定位标识；所述多个定位标识用于确定所述刀具的中心在所述待切割马铃薯上的目标落刀点；所述驱动机构，具体用于控制所述刀具和所述托盘相向运动。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述托盘上还设置有开口槽；所述马铃薯种薯制备系统，还包括：托盘脱离传感器；所述驱动机构，还用于在所述切种装置完成对所述待切割马铃薯的切割后，控制所述托盘改变运动方向，使得所述刀轴从所述开口槽处滑出；所述驱动机构，还用于在所述托盘脱离传感器检测所述刀轴从所述开口槽处滑出的情况下，控制所述刀具和所述托盘复位。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述图像采集装置包括多个图像采集单元；所述多个图像采集单元中的各个图像采集单元分别用于采集所述待切割马铃薯的不同角度的图像；所述马铃薯种薯制备系统，还包括：位置传感器；所述位置传感器用于检测所述托盘的位置。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述图像采集装置，具体用于在所述位置传感器指示所述托盘位于第一位置的情况下，控制图像采集装置采集所述目标图像，并将所述目标图像发送至所述切割决策模块；其中，所述目标图像包括所述各个图像采集单元采集的所述待切割马铃薯的不同角度的图像。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述切割决策模块，具体用于根据所述图像采集装置采集的所述目标图像，生成多个切割方案，并从所述多个切割方案中筛选出所述目标切割方案。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述切割决策模块，具体用于在接收到所述目标图像后，将所述目标图像中的各个图像进行图像拼接，生成包含所述待切割马铃薯的最大视角的拼接图像；所述切割决策模块，具体还用于提取所述拼接图像中所述待切割马铃薯的轮廓...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨森，冯全，张建华，孙步功，孙伟，杨婉霞，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业信息研究所，
类型：发明
国别省市：