磁吸式穴盘播种器自动监控系统的研究

摘要

随着精密播种技术的发展，精密播种机已被广泛应用于现代农业生产过程中。然而播种机在播种过程中不可避免地会出现漏播、重播现象，如何快速和准确地检测精密播种质量，并根据检测结果对播种器进行实时调控，以提高系统稳定性，是现代精密播种器急需解决的问题。本文针对自行研制的磁吸式穴盘播种器工作特点，设计了基于计算机视觉技术的精密播种质量检测、单片机智能控制的精密播种质量监控系统，该系统可实时检测播种精度，并根据漏播重播率大小调整播种器的工作参数。 本文首先研究了影响磁吸式穴盘播种器播种精度的主要参数，其中包括电磁铁吸头电流大小、取种高度、播种机构的运行速度等，提出了监控系统的总体设计方案，包括监控系统的硬件设计和软件设计；在图像监测方法上，提出了用形态学图像处理方法来提取种子特征，并通过种子特征图像的灰度值判断磁吸头的取种情况，由此统计出播种器在某一时间段内的播种精度，包括单粒精播率、重播率、漏播率。根据播种精度的检测结果，通过计算机和单片机的通讯，可将播种精度结果反馈给控制器，播种器控制系统自动调节步进电机的转速，电磁吸头取种高度，电磁线圈的工作电流等参数提高精密播种质量。试验表明，应用该系统漏播监测精度可达100％，单粒监测精度达到95％，达到了预期的效果。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2精密播种质量监测技术的研究现状及发展趋势

1.2.1国内外研究现状

1.2.2监控系统的发展趋势

1.3图像监测技术在精密播种机上的应用

1.4本课题的研究目的和意义

1.5主要研究内容

第二章监控系统的总体设计

2.1磁吸式穴盘精密播种器简介

2.2磁吸式穴盘播种器的工作性能分析

2.2.1电磁铁吸力方程

2.2.2影响电磁铁精确取种的主要参数

2.2.3播种机构的主要参数

2.3磁吸式穴盘播种器监控系统总体方案设计

2.3.1系统硬件设计

2.3.2系统软件设计

【本章小结】

第三章精密播种质量计算机图像监测技术研究

3.1精密播种质量图像监测方法

3.2图像采集及预处理

3.2.1图像的平滑滤波

3.2.2背景分割

3.3种子特征提取

3.3.1图像数学形态学概述

3.3.2监测图像的膨胀与腐蚀

3.3.3 Bot-hat变换

3.3.4图像二值化

3.4播种精度图像监测判断

3.4.1不同形状种子的判断

3.4.2种子个数判断算法

3.4.3实例判断结果

【本章小结】

第四章磁吸式穴盘播种器控制系统的设计

4.1控制系统设计目标

4.1.1控制系统硬件设计方案

4.2控制系统单片机硬件设计

4.2.1单片机的选择

4.2.2单片机控制器的设计

4.2.3系统监控芯片的选择

4.3电流控制电路设计

4.3.1电流控制芯片的选择

4.3.2与单片机的接口及控制

4.4控制系统软件设计

4.5串口通讯电路设计

4.5.1通讯接口设计

4.5.2通讯软件设计

4.6 MSComm控件在本系统中的应用

【本章小结】

第五章实验分析

5.1磁吸式穴盘播种器的性能指标

5.2监测系统实验结果

5.2.1圆球形种子

5.2.2椭球形种子

5.3试验结果分析

5.4播种精度影响因素分析

5.4.1机械系统影响

5.4.2控制系统的影响

5.5监控精度影响因素分析

5.5.1视觉死角位置

5.5.2种子粒度对监测精度的影响

5.5.3传输系统的影响

5.5.4软件算法的影响

【本章小结】

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录