專利名稱：玉米種子單倍體分揀系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于現代農業裝備技術領域，涉及一種對玉米種子單倍體進行檢測及分揀 的系統。
背景技術：
單倍體是由具有配子體染色體數目的個體、組織或細胞分化、生長出的植株，其植 株體細胞染色體數目為親本細胞染色體數目的一半。利用單倍體技術獲得純系進而選育自 交系，可加快選育進程、提高選育效率，是現代植物育種中快速、高效的方法之一。由于單倍 體自然發生的幾率很低，造成單倍體種子數量極少。每年有80萬自交系，S卩需要從800萬粒 中選擇80萬粒的單倍體，但目前檢查量僅為1000粒/小時，且主要通過人工方式實現。因 此有必要發明一種玉米單倍體自動分選裝置，自動快速實現玉米單倍體籽粒的準確分選， 對提高育種效率具有重大意義。目前國內外主要依靠形態學、細胞學和解剖學、遺傳標記、分子標記等方法對玉米 單倍體進行鑒定，但真正能進行玉米單倍體籽粒自動分選的裝置未見報導。
發明內容
本發明提出了一種基于計算機視覺的玉米單倍體籽粒自動分選系統。本發明的技術方案為該系統主要由分揀機械臂、傳送帶、圖像采集系統三部分組 成。分揀機械臂與圖像采集系統均安裝在傳送帶的正上方，且在傳送帶的運動方向上，圖像 采集系統位于分揀機械臂的前方；傳送帶由伺服電機驅動，且傳送帶上有直徑為IOmm用以 盛放待分選種子的小孔。所述傳送帶上的小孔每行均勻分布7個，孔間距為40mm，在傳送帶運動方向上間 距為40mm。所述傳送帶采用同步帶方式。所述圖像采集系統由攝像頭及圖像采集卡組成，采用外觸發方式采集圖片。將玉米種子置于帶有孔穴的傳送帶上不斷向前運動，攝像頭獲取種子信息后立即 進行識別，判斷是否為單倍體籽粒，并通過機械臂末端的真空吸嘴進行分選。所述分揀機械臂結構采用專利CN1589191所記載的結構。種子置于傳送帶上小孔內，每個孔一顆種子。隨著傳送帶的運動，傳送帶上種子依 次進入圖像采集區域，攝像機獲取該區域內的種子圖像并進行處理。傳送帶采用同步帶方 式，以保證分揀過程中傳送帶向前運動時，機械臂的分揀吸嘴都能與各行小孔位置準確對 應。傳送帶每運動過3行孔穴就產生一個觸發電平信號，攝像頭在接收到觸發信號時才會 進行圖像采集。每次攝像頭采集傳送帶上3行5列小孔區域。采集圖像后進行處理分別判 斷15個玉米籽粒是否為單倍體籽粒，并將該結果發送給分揀機械臂控制器，分揀機械臂根 據這一返回結果進行分選。本發明的有益效果為能夠自動快速實現玉米單倍體籽粒的準確分選，極大的提高育種效率；結構簡單，易于推廣，且分揀準確率高。
圖1為本發明所述系統的結構示意圖；圖2為分揀機械臂的結構示意圖；圖3為傳送帶表面孔排列示意圖；圖中標號1-分選機械臂；2-種子收集容器；3-傳送帶；4-圖像采集系統；5-控制面板； 11-主動臂；2-從動臂；3-動平臺；4-分揀吸嘴。
具體實施例方式本發明提供了一種玉米種子單倍體分揀系統，下面結合附圖和具體實施方式
對本 發明做進一步說明。如圖1所示，該系統主要由分揀機械臂1、傳送帶3、圖像采集系統4三部分組成。 分揀機械臂1與圖像采集系統4均安裝在傳送帶3的正上方，且在傳送帶3的運動方向上， 圖像采集系統4位于分揀機械臂1的前方；傳送帶3由伺服電機驅動，且傳送帶3上有直徑 為IOmm用以盛放待分選種子的小孔。傳送帶3采用同步帶方式，小孔每行均勻分布7個， 孔間距為40mm，在傳送帶運動方向上間距為40mm。所述圖像采集系統4由攝像頭及圖像采 集卡組成，采用外觸發方式采集圖片。如圖2所示，分揀機械臂采用專利CN1589191所記載的結構。該機械臂由兩個伺 服電機驅動主動臂11，主動臂11帶動從動臂12，使與從動臂12末端連接的動平臺13能在 XOY平面內運動，動平臺13下方裝有分揀吸嘴14。分揀吸嘴14通過電磁閥與真空發生器 相連。工作時，外接氣泵產生的氣體通過真空發生器的作用形成負壓，在分揀吸嘴14處形 成真空，吸取種子。分揀過程，在機械臂帶動下，5個分揀吸嘴運動至與傳送帶上各行中間5 個小孔對應位置處，根據各小孔內的種子信息，開啟與之對應吸嘴的電磁閥，吸取該小孔內 玉米種子后放入種子收集容器2中，完成分揀。系統上電后，啟動控制系統程序，使系統復位，與此同時啟動圖像采集及處理系統 程序。此時工作在外觸發采集方式下的攝像頭未接收到觸發信號，與傳送帶3及分揀機械 臂1都處于靜止狀態。按下控制面板5上的“啟動”按鈕，系統會產生一個脈沖信號，觸發 攝像頭采集圖片，攝像頭每次采集傳送帶上3行5列小孔區域。采集完一副圖片后馬上處 理并判斷是否為玉米單倍體種子，并將處理結果以動態數據交換(DDE)方式發送至控制系 統，以行為單位，每次發送3組數據，每組中有5個數。控制系統每收到3組數據后便會驅 動傳送帶向前運動3次，每次運動1行的距離(40mm)，與此同時分揀機械臂1也會同時運 動，并根據所接收到的數據，將判斷為單倍體的籽粒所對應吸嘴的電磁閥接通，在真空發生 器產生的負壓作用下該籽粒被吸附在吸嘴上，并被分揀機械臂1移至種子收集容器2，實現 單倍體的分選。傳送帶運動過3行孔穴之后，控制系統再次給攝像機發送觸發信號，觸發其 采集圖片，圖像采集系統采集完后馬上處理并再次將處理結果發送至控制系統，如此往復 循環，使系統連續運行。檢測完成后，關閉圖像采集程序，此時沒有數據發送至控制系統，傳 送帶及分揀機械臂會停止運動。
權利要求
玉米種子單倍體分揀系統，該系統主要由分揀機械臂(1)、傳送帶(3)、圖像采集系統(4)三部分組成，其特征在于，分揀機械臂(1)與圖像采集系統(4)均安裝在傳送帶(3)的正上方，且在傳送帶(3)的運動方向上，圖像采集系統(4)位于分揀機械臂(1)的前方；傳送帶(3)由伺服電機驅動，且傳送帶(3)上有直徑為10mm用以盛放待分選種子的小孔。
2.根據權利要求1所述的玉米種子單倍體分揀系統，其特征在于，所述傳送帶(3)上的 小孔每行均勻分布7個，孔間距為40mm，在傳送帶運動方向上間距為40mm。
3.根據權利要求1所述的玉米種子單倍體分揀系統，其特征在于，所述傳送帶(3)采用 同步帶方式。
4.根據權利要求1所述的玉米種子單倍體分揀系統，其特征在于，所述圖像采集系統 (4)由攝像頭及圖像采集卡組成，采用外觸發方式采集圖片。
全文摘要
本發明屬于現代農業裝備技術領域，涉及一種對玉米種子單倍體進行檢測及分揀的系統。該系統主要由分揀機械臂、傳送帶、圖像采集系統三部分組成，其中分揀機械臂與圖像采集系統均安裝在傳送帶的正上方；傳送帶由伺服電機驅動，且傳送帶上有直徑為10mm用以盛放待分選種子的小孔。種子置于傳送帶上小孔內，隨著傳送帶的運動，攝像機獲取種子圖像并進行處理，并分別判斷玉米籽粒是否為單倍體籽粒，并將該結果發送給分揀機械臂控制器，分揀機械臂根據這一返回結果進行分選。本發明能夠自動快速實現玉米單倍體籽粒的準確分選，極大的提高育種效率。
文檔編號A01C1/00GK101940096SQ20101023764
公開日2011年1月12日 申請日期2010年7月23日 優先權日2010年7月23日
發明者吳科斌, 宋鵬, 張俊雄, 李偉, 陳曉 申請人:中國農業大學