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磁吸式穴盘播种器自动监控系统的研究

作　者: 陆黎
导　师: 胡建平
学　校: 江苏大学
专　业: 农业生物环境与能源工程
关键词: 磁吸式 播种器 图像检测 单片机 控制
分类号: S223.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 133次
引　用: 2次
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内容摘要


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。

全文目录


第一章 绪论  10-16
  1.1 引言  10
  1.2 精密播种质量监测技术的研究现状及发展趋势  10-12
    1.2.1 国内外研究现状  10-11
    1.2.2 监控系统的发展趋势  11-12
  1.3 图像监测技术在精密播种机上的应用  12-13
  1.4 本课题的研究目的和意义  13-14
  1.5 主要研究内容  14-16
第二章 监控系统的总体设计  16-26
  2.1 磁吸式穴盘精密播种器简介  16-17
  2.2 磁吸式穴盘播种器的工作性能分析  17-21
    2.2.1 电磁铁吸力方程  17-18
    2.2.2 影响电磁铁精确取种的主要参数  18-19
    2.2.3 播种机构的主要参数  19-21
  2.3 磁吸式穴盘播种器监控系统总体方案设计  21-25
    2.3.1 系统硬件设计  22-24
    2.3.2 系统软件设计  24-25
  【本章小结】  25-26
第三章 精密播种质量计算机图像监测技术研究  26-42
  3.1 精密播种质量图像监测方法  26
  3.2 图像采集及预处理  26-32
    3.2.1 图像的平滑滤波  27-30
    3.2.2 背景分割  30-32
  3.3 种子特征提取  32-38
    3.3.1 图像数学形态学概述  32-34
    3.3.2 监测图像的膨胀与腐蚀  34-36
    3.3.3 Bot-hat变换  36
    3.3.4 图像二值化  36-38
  3.4 播种精度图像监测判断  38-41
    3.4.1 不同形状种子的判断  38
    3.4.2 种子个数判断算法  38-40
    3.4.3 实例判断结果  40-41
  【本章小结】  41-42
第四章 磁吸式穴盘播种器控制系统的设计  42-56
  4.1 控制系统设计目标  42-44
    4.1.1 控制系统硬件设计方案  43-44
  4.2 控制系统单片机硬件设计  44-47
    4.2.1 单片机的选择  44-45
    4.2.2 单片机控制器的设计  45-46
    4.2.3 系统监控芯片的选择  46-47
  4.3 电流控制电路设计  47-50
    4.3.1 电流控制芯片的选择  47-49
    4.3.2 与单片机的接口及控制  49-50
  4.4 控制系统软件设计  50-51
  4.5 串口通讯电路设计  51-54
    4.5.1 通讯接口设计  52
    4.5.2 通讯软件设计  52-54
  4.6 MSConmm控件在本系统中的应用  54-55
  【本章小结】  55-56
第五章 实验分析  56-65
  5.1 磁吸式穴盘播种器的性能指标  56
  5.2 监测系统实验结果  56-60
    5.2.1 圆球形种子  57-58
    5.2.2 椭球形种子  58-60
  5.3 试验结果分析  60
  5.4 播种精度影响因素分析  60-62
    5.4.1 机械系统影响  60-61
    5.4.2 控制系统的影响  61-62
  5.5 监控精度影响因素分析  62-64
    5.5.1 视觉死角位置  62-63
    5.5.2 种子粒度对监测精度的影响  63
    5.5.3 传输系统的影响  63-64
    5.5.4 软件算法的影响  64
  【本章小结】  64-65
第六章 结论与展望  65-67
  6.1 结论  65-66
  6.2 展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-72
附录  72-73

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中图分类: > 农业科学 > 农业工程 > 农业机械及农具 > 种植机械 > 播种机
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