本實用新型屬于機器視覺技術領域，具體涉及一種定向播種用的玉米種粒定向定位擺放裝置。

背景技術：

玉米定向播種是指控制種粒在土壤中的空間姿態(tài)，使其胚芽面朝向一致，以使植株葉片有序伸展，提高通光、通風效果，對提高玉米單位面積產(chǎn)量具有重要意義。

玉米實現(xiàn)定向播種，最初采用人工排種法，費工、費力，且在覆土時種子易發(fā)生移動。后有學者實用新型了人工種帶法，事先將種子定向黏貼在載體上，形成種子帶，再將種子帶鋪入溝中，便于快速定向播種，如段晉宏所設計的玉米定向播種方法。起初，種子帶的制作由人工完成，前期投入勞動仍較多。四川有學者利用型孔排種的原理實用新型了一種玉米定向播種器，該播種器對播種環(huán)境要求嚴格，播種效率也不高，但是跨出了人工定向播種向機械化轉變的質的一步。江光華等設計了玉米種子定向定位排種器，試驗合格率達到80％以上。徐麗明、趙學觀、王應彪等實用新型了玉米種子定向方法及定向排種裝置、玉米定向種子帶制作及種子帶播種裝置等，設計了定向排序輸送方法以及定向吸附擺放機構，并進行了試驗設計及參數(shù)優(yōu)化分析?？v觀國內外研究現(xiàn)狀，目前實現(xiàn)玉米種子的定向有序排列主要依靠純機械手段來實現(xiàn)尋位定向，對種子的外形尺寸和機械的結構參數(shù)以及兩者之間的適應性要求均較高，但合格率不高。

針對玉米定向播種，本課題組前期基于機器視覺技術研究了種穗和種粒的形態(tài)、品質檢測算法，并研制了相應的精選裝置，本研究將進一步基于機器視覺技術，針對適于定向播種的合格玉米種粒，設計一種定向定位裝置，從而使得其能夠為后續(xù)玉米種粒的排列包裝以及定向播種提供條件，為實現(xiàn)玉米機械化、自動化定向播種提供解決途徑。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對上述存在的問題和現(xiàn)狀，提供一種定向播種用的玉米種粒定向定位擺放裝置，其結構設計合理、緊湊，通過作業(yè)條件和精度要求，設計控制方式，優(yōu)化了種粒胚芽正反面和尖端朝向的圖像檢測方法，實現(xiàn)玉米種粒的定位定向擺放。

為達到上述目的，所采取的技術方案是：

一種定向播種用的玉米種粒定向定位擺放裝置，包括支撐架、設置在支撐架上的輸送裝置、與輸送裝置其中一端對應設置的喂料裝置、與輸送裝置的另一端對應設置的圖像采集處理裝置和調向分面擺放裝置、以及控制系統(tǒng)；

所述的圖像采集處理裝置包括圖像采集處理單元和調節(jié)置位機構，所述的調節(jié)置位機構驅動圖像采集處理單元上下升降動作和沿輸送裝置的行進方向前后橫移動作，所述的圖像采集處理單元包括光源箱、設置在光源箱內的相機和布設在相機兩側的兩組光源，所述相機的鏡頭光軸與輸送裝置垂直；

所述的調向分面擺放裝置包括橫跨在輸送裝置上的支撐臺架、設置在支撐臺架上且輸出軸朝上的分面步進電機、通過聯(lián)軸器與分面步進電機傳動連接的旋轉中心軸、套設在旋轉中心軸上的開口滑動軸承、套設在開口滑動軸承上的分面旋轉臂、設置在分面旋轉臂端部的單軸調向步進電機、與單軸調向步進電機輸出軸連接的調節(jié)桿和設置在調節(jié)桿下端的真空吸盤組件，所述的支撐臺架上固定設置有導向軸套，導向軸套與旋轉中心軸之間設置有滾動軸承，所述的開口滑動軸承與導向軸套之間的旋轉中心軸上凸起有環(huán)形擋板，伸縮彈簧套設在旋轉中心軸上并置設與環(huán)形擋板上，開口滑動軸承置于伸縮彈簧上部，與開口滑動軸承對應的旋轉中心軸上開設有鍵槽，所述的分面旋轉臂上固定設置有平鍵和定位軸套，定位軸套與開口滑動軸承之間通過卡簧連接固定，平鍵的端部穿過開口滑動軸承的開口并與鍵槽匹配，進而實現(xiàn)旋轉中心軸、開口滑動軸承和分面旋轉臂的扭矩傳遞；與旋轉中心軸對應的分面旋轉臂的端部固定設置有垂直固定支架，垂直固定支架上固定設置有升降氣缸，升降氣缸的動作端與旋轉中心軸同軸固定連接；

所述的控制系統(tǒng)包括上位機圖像采集與處理系統(tǒng)和下位機動力控制系統(tǒng)，所述的上位機圖像采集與處理系統(tǒng)包括計算機硬件部分和圖像采集與處理算法軟件部分，所述的下位機動力控制系統(tǒng)包括PLC、步進電機驅動器硬件部分和動力控制系統(tǒng)軟件部分，所述的上位機圖像采集與處理系統(tǒng)對圖像采集處理單元的圖像檢測結果實時串行通信給下位機動力控制系統(tǒng)；

與真空吸盤組件下端對應的支撐架上設置有中間定位板，中間定位板與傳輸送裝置的輸送皮帶滑動貼合，且在中間定位板中部設置有定位凹槽，所述的圖像采集處理單元和真空吸盤組件均與定位凹槽對應設置；

在支撐臺架的前側、左側和右側均設置有光電檢測開關，在支撐臺架上還設置有與真空吸盤組件連接的微型真空泵和單向電磁閥。

所述的調節(jié)置位機構包括設置在支撐架上的兩組豎直導軌、匹配滑動設置在每組豎直導軌上的橫向導軌梁、分別設置在兩橫向導軌梁上的置位氣缸和滑塊、匹配滑動設置在滑塊上并與置位氣缸連接的線性導軌，所述的圖像采集處理單元固定設置在線性導軌的端部。

所述的輸送裝置包括設置在支撐架上的主動滾筒和從動滾筒、與主動滾筒傳動連接的輸送步進電機和輸送皮帶，所述的輸送皮帶的表面為黑色，所述的中間定位板上涂有反光率低的黑漆。

所述的喂料裝置包括底座、設置在底座上的分粒排種器、與分粒排種器的下種管連通的儲種箱、和排種電機，所述的分粒排種器的下料端設置有與輸送裝置對應的導向定位管；所述的導向定位管包括梯形引導斜槽、設置在梯形引導斜槽端部的定位圓管、設置在定位圓管內壁上的緩沖限位舌片和設置在定位圓管下端部的U型導向板，所述的梯形引導斜槽與定位圓管布設的夾角為銳角，在梯形引導斜槽上部設置有扇形罩，在梯形引導斜槽側部設置有安裝架。

所述的調節(jié)桿為截面呈半圓弧形的敞開式直桿，在調節(jié)桿的上端為剛性半聯(lián)軸器結構，剛性半聯(lián)軸器結構與單軸調向步進電機連接并進行扭矩傳遞，在調節(jié)桿的底部設置有支撐圓環(huán)，所述的真空吸盤組件匹配套設在支撐圓環(huán)內的螺紋管、設置在支撐圓環(huán)兩側的螺紋管上的定位螺母、設置在螺紋管上端的氣吸管接頭、以及設置在螺紋管下端的吸氣嘴和真空吸盤。

采用上述技術方案，所取得的有益效果是：

本實用新型整體結構設計合理、緊湊，結合玉米種粒的品種結構進行分析，從而合理調整設備的結構特征和圖像采集與處理軟件部分的判定特征，使得其能夠準確檢測種粒的胚芽正反面和尖端朝向，并根據(jù)檢測信息，精確調整種粒朝向，實現(xiàn)定向，同時根據(jù)胚芽正反面的不同，將定向種粒定位分放在不同的固定工位上，最終完成種粒的定向定位擺放。

本實用新型通過對調向分面擺放裝置的結構設計，使得其能夠實現(xiàn)自動化精準定位，根據(jù)胚面朝向不同，完成對玉米種粒的定向擺放，從而為后期的玉米種粒的排列包裝以及定向播種提供條件，為實現(xiàn)玉米機械化、自動化定向播種提供解決途徑。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為排種器的結構示意圖。

圖3為導向定位管的結構示意圖。

圖4為緩沖限位舌片與定位圓管的安裝位置結構示意圖。

圖5為調向分面擺放裝置的結構示意圖。

圖6為真空吸盤組件的結構示意圖。

圖7為正常玉米種粒的外形特征示意圖。

圖8為尖端露黑色胚部的玉米種粒的外形特征示意圖。

圖9為胚芽朝上的玉米種粒的外形特征示意圖。

圖10為胚芽朝下的玉米種粒的外形特征示意圖。

圖中序號：1為支撐架、2為輸送裝置、3為喂料裝置、4為圖像采集處理單元、5為調節(jié)置位機構、6為調向分面擺放裝置、7為控制系統(tǒng)、8為支撐臺架、9為分面步進電機、10為旋轉中心軸、11為開口滑動軸承、12為分面旋轉臂、13為單軸調向步進電機、14為調節(jié)桿、15為導向軸套、16為滾動軸承、17為伸縮彈簧、18為鍵槽、19為平鍵、20為垂直固定支架、21為升降氣缸、22為中間定位板、23為定位凹槽、24為光電檢測開關、25為單向電磁閥、26為微型真空泵、27為豎直導軌、28為橫向導軌梁、29為置位氣缸、30為滑塊、31為線性導軌、32為輸送皮帶、33為底座、34為分粒排種器、35為導向定位管、36為儲種箱、37為排種電機、38為梯形引導斜槽、39為定位圓管、40為緩沖限位舌片、41為U型導向板、42為扇形罩、43為安裝架、44為剛性聯(lián)軸器結構、45為支撐圓環(huán)、46為螺紋管、47為定位螺母、48為氣吸管接頭、49為吸氣嘴、50為真空吸盤、51為環(huán)形擋板、52為卡簧、53為定位軸套、54為滾輪、55為鴨嘴定嘴板、56為鴨嘴動嘴板、57為齒輪、58為動嘴單側翼板。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細說明。

參見圖1-圖10，一種定向播種用的玉米種粒定向定位擺放裝置，其包括喂料裝置、輸送裝置、圖像采集處理裝置以及調向分面擺放裝置，結構如圖1所示。其中，喂料裝置包括儲種箱、分粒排種器、導向定位管、排種電機和底座，排種器采用較成熟的強制夾持式玉米精量排種器，在排種器下種管套接輸種管一端，輸種管另一端套接儲種箱底部出種口，排種電機驅動排種器的齒輪轉動，排種器下部的滾輪固定于排種器一側下方，保證排種器旋轉時滾輪作用于動嘴單側翼板，使得鴨嘴定嘴板和鴨嘴動嘴板張開，喂出種粒。導向定位管固定于滾輪和排種器下方，保證種粒從鴨嘴中滑出后，順利落入導向定位管入種口，其結構如圖2所示。

輸送裝置包括黑色輸送皮帶、主動滾筒、從動滾筒、軸承、軸承座、輸送步進電機和支撐架，由輸送步進電機驅動，種粒經(jīng)過導向定位之后喂至輸送帶上，并隨同輸送帶進入后續(xù)各個工作區(qū)。圖像采集處理裝置包括圖像采集處理單元和調節(jié)置位機構，圖像采集處理單元主要用于種粒圖像的采集以及種粒胚芽正反面、尖端朝向和形心位置的判斷，其圖像處理采用臺式計算機；調節(jié)置位機構包括設置在支撐架上的兩組豎直導軌、匹配滑動設置在每組豎直導軌上的橫向導軌梁、分別設置在兩橫向導軌梁上的置位氣缸和滑塊、匹配滑動設置在滑塊上并與置位氣缸連接的線性導軌，所述的圖像采集處理單元固定設置在線性導軌的端部。所述的圖像采集處理單元包括光源箱、設置在光源箱內的相機和布設在相機兩側的兩組光源，光源箱底面開口，圖像采集背景為底部黑色輸送，置位氣缸固定于橫向導軌梁上，滑塊固定于橫向導軌梁上，置位氣缸頂桿末端與線性導軌一端固接，圖像采集單元固定于線性導軌另一端，可隨同頂桿沿輸送方向伸出(置位，進入圖像采集區(qū)域)、縮回(復位，退出圖像采集區(qū)域)。圖像采集處理單元的相機位于光源箱上部中央，鏡頭光軸與輸送帶垂直，兩組光源固定于光源箱內部頂端，且對稱分布于相機左右兩側。凹型定位槽將輸送過來的種粒定位在凹槽底部(即定序工位處)，槽板表面涂有反光率低的黑漆，黑色的槽板和輸送帶構成圖像采集背景，相機置位后，定序工位恰好處于圖像采集區(qū)域中心。調向分面擺放裝置包括氣吸嘴、調向桿、單軸調向步進電機、分面旋轉臂、分面步進電機和升降氣缸，是實現(xiàn)種粒定向定位擺放的直接執(zhí)行部件，為本裝置最核心的部件。本實用新型定向播種用的玉米種粒定向定位擺放裝置的工作原理是：

裝置啟動后，儲種箱內的玉米種粒在重力的作用下源源不斷地填充排種器內部的種子室，隨著排種器的勻速旋轉，滾輪順次打開各個鴨嘴，種粒先后喂出，落入導向定位管，通過導向定位之后，喂至輸送帶的同一輸送起點。輸送裝置采取周期性間歇輸送模式，每個周期分為停止和運行兩個階段。種粒在停止階段喂入輸送帶，每經(jīng)過一次運行階段，隨同輸送帶前行固定距離，由此種粒等間隔地均勻分布于輸送帶上，并隨同進入后續(xù)工位。當種粒輸送至定序工位處時，相機(初始時置位)采集并上傳種粒圖像。采圖結束后，置位氣缸復位，相機退出圖像采集區(qū)域，同時PC機完成種粒胚芽方向(胚芽正反面和尖端朝向)和形心位置的檢測判斷。隨后，調向分面擺放裝置進入定序工位處，吸取到位種粒，并根據(jù)其尖端朝向，旋轉調整，使之朝向一致，同時根據(jù)胚芽正、反面，將定向種粒定位分放于輸送裝置左、右兩側不同的固定擺放工位上，并在擺放結束前，置位相機。至此，當前周期的定向定位擺放工作全部完成。

對于導向定位管的結構，其主要包括梯形導引斜槽、扇形罩、塑料定位圓管、緩沖限位舌片、U型導向板和安裝架，結構如圖3和圖4所示。排種器勻速旋轉定時喂出的種粒，順著梯形導引斜槽滑入塑料定位圓管，落至內部緩沖定位舌片之上后，順著緩沖限位舌片方向滑入塑料定位圓管后側壁底部的輸送帶上，實現(xiàn)種粒的導向定位。

調向分面擺放裝置的結構如圖5-圖7所示，其所有零部件固定于支撐臺架上，支撐臺架固定于輸送裝置上，支撐臺架兩側底部墊有隔離片，將其與輸送裝置隔離開來。分面步進電機固定于支撐臺架底部，軸朝上，通過聯(lián)軸器與旋轉中心軸同軸連接。導向軸套固定于支撐臺架上部，與支撐臺架頂部圓孔同軸。滾動軸承位于導向軸套內部，旋轉中心軸從滾動軸承內部穿過，滾動軸承通過底部的卡簧固定于旋轉中心軸上。軸套內部、滾動軸承上部的旋轉中心軸上凸起一環(huán)形擋板，伸縮彈簧從旋轉中心軸上端套入，置于環(huán)形擋板之上，呈自然伸縮狀態(tài)。開口滑動軸承穿過旋轉中心軸，放置于伸縮彈簧之上。分面旋轉臂的一端設置有定位軸套，定位軸套套于開口滑動軸承外部，上下兩個卡簧使其固定。旋轉中心軸上端設置有鍵槽，通過平鍵傳遞扭矩，平鍵的一端緊固于分面旋轉臂之上，另一端通過滑動軸承的開口處插入鍵槽，平鍵、滾動軸承與鍵槽緊密配合，保證分面旋轉臂隨同分面電機同步轉動。分面旋轉臂的自由端上部固定有單軸調向步進電機，單軸調向步進電機的電機軸垂直向下，無干涉穿過分面旋轉臂，調向桿上端設計為剛性半聯(lián)軸器形式，通過螺栓完成其與單軸調向步進電機的電機軸的聯(lián)接并傳遞扭矩。調向桿中段為一敞開式的直桿，其截面呈半圓環(huán)形態(tài)，其底部順沿一小段支撐圓環(huán)，支撐圓環(huán)圓環(huán)中間為螺紋孔，螺紋孔內設置有螺紋管，通過雙定位螺母將螺紋管固定于該螺紋孔內。螺紋管上端連接氣吸管接頭，通氣管道通過該接頭接入，其下端連接氣吸嘴，微型真空吸盤套在氣吸嘴下部，通氣口朝下。從而真空吸盤可隨同單軸調向步進電機同步轉動。與旋轉中心軸對應的分面旋轉臂的端部固定設置有垂直固定支架，垂直固定支架上固定設置有升降氣缸，升降氣缸的動作端與旋轉中心軸同軸固定連接；通過垂直固定支架，雙作用升降氣缸的活塞桿緊固于旋轉中心軸頂端，缸筒緊固于分面旋轉臂之上，可推動分面旋轉臂上抬或下放。氣吸通斷用的單向電磁閥；用于左側定位的光電開關，通過左側固定支架安裝于臺架左側；微型真空泵和用于右側定位的光電開關，通過右側固定支架安裝于臺架右側；用于中間定位的光電開關，通過中間固定支架安裝于臺架前側中央。中間、左側、右側光電開關分別用于定位旋轉臂是否已到達凹槽正中間、左側和右側擺放工位處。

工作前，分面旋轉臂位于左側光電信號處。當圖像采集處理裝置完成了定序工位處合格種粒的胚芽正反面、尖端朝向和形心位置的檢測判斷后，相機復位退出圖像采集區(qū)域，調向分面擺放工作開始。首先，分面步進電機驅動分面旋轉臂右旋，至檢測到中間光電信號，完成初步定位，再結合種粒形心位置檢測信息，據(jù)其偏移中間光電信號的距離微調旋轉角，至吸盤定位至種粒正上方，實現(xiàn)精確定位。然后微型真空泵系統(tǒng)啟動，并開啟升降氣缸推動旋轉臂垂直下行，吸盤貼近并吸住種粒后，隨升降氣缸一同上行回縮。隨后，根據(jù)胚芽正反面檢測信息，驅動旋轉臂旋轉，進行分面定位：胚芽面朝上，則左旋轉定位，將種粒分放于左側擺放工位；反之，則右旋轉定位，分放于右側擺放工位。本申請設置垂直輸送方向朝右為種粒目標朝向，分面定位的同時，結合尖端朝向檢測信息，確定調向角度和旋轉方向，啟動單軸調向步進電機旋轉調向，使之朝向目標方位。由于旋轉分面使種粒的方向角產(chǎn)生了附加變化，為此在調向時需予以糾正。分面定位和調向完畢后，升降氣缸推動吸盤下行到位，氣吸系統(tǒng)關閉，吸盤放下定向定位后的種粒，隨后升降氣缸上行歸位，相機置位，至此本周期定向定位擺放工作全部完成。以上針對排種器單次喂出單粒種子的情況。

若排種器單次喂出多粒，且在抵達定序工位處時，第1粒與后續(xù)種粒發(fā)生“粘連”，則排種器和輸送裝置立即停止工作，而調向分面擺放裝置照常運行，只是在上述分面定位的中途就關閉氣吸系統(tǒng)丟棄該種粒，隨后臨時啟動輸送裝置，至第2粒抵達定序工位處后，停止輸送，此時若依舊存在“粘連”現(xiàn)象，則同樣中途予以丟棄，如此重復，直至檢測到定序工位處種粒不與后續(xù)種粒發(fā)生“粘連”時，則按常完成定向定位擺放，隨后統(tǒng)計輸送裝置臨時前行總距離，并判斷是否為L₀的整數(shù)倍，若不是，則啟動輸送裝置至達到L₀的整數(shù)倍為止，隨后各部分裝置恢復正常，接著停止前的狀態(tài)繼續(xù)運行。

本裝置的控制系統(tǒng)包括上位機圖像采集與處理系統(tǒng)和下位機動力控制系統(tǒng)兩部分。

A、上位機圖像采集與處理系統(tǒng)：

上位機圖像采集與處理系統(tǒng)，進行定序工位處合格種粒的胚芽正反面、尖端朝向角和形心位置的圖像檢測，并將檢測結果實時地串行通信給下位機動力控制系統(tǒng)，同時保存于本地數(shù)據(jù)庫中。主要包括臺式計算機、相機、組合光源和光源箱。圖像處理選用配置Intel(R)Core(TM)i3-3240CPU、主頻3.40GHz、內存8GB的臺式計算機。相機選用德國Basler公司生產(chǎn)的BaslerA602fc高速彩色工業(yè)數(shù)字攝像機，最大分辨率為651×496，最大幀率為100幀/s，焦距為8mm，視角為40°，圖像輸出接口為IEEE1394，安裝時，鏡頭光軸距輸送帶高度為93mm，采圖大小為640×480像素，實際范圍為83mm×62mm，圖像Y方向與輸送方向一致。光源選用2個1W的組合光源，每組光源由3個白光LED均勻排成一行，兩組光源對稱固定于相機兩側。

一般種粒外形特征如圖7所示，主要包括尖端點P_T、種粒形心P_o、長軸P_TP_c、短軸P_aP_b、輪廓線P_TP_bP_cP_a、長軸方向外接矩形R_aR_bR_cR_d、長軸上白色胚像素長P_TP_N(胚芽面朝下時)或者P_TP_P(胚芽面朝上時)。設種粒黃色區(qū)域輪廓線長度為L_w，黃色區(qū)域形心為P_y。

其中，所述的種粒尖端朝向信息的判斷方法包括以下步驟：

x1：將采集到的種粒圖像信息進行二值化預處理，得到二值圖像，獲取種粒的外形特征，進而判斷種粒尖端點P_T是否需要修正；

x2：當種粒尖端點P_T判定明晰時，獲取到的種粒外形特征：種粒尖端點P_T和種粒形心P₀，則P_TP₀線偏離X軸的角度即為種粒尖端朝向；

x3：當種粒尖端平坦或露出黑色胚部，如圖8所示，導致種粒白色區(qū)域出現(xiàn)兩個偽尖端點P和P'，需進行種粒尖端點修正，根據(jù)獲取到的種粒外形特征的黃色區(qū)域形心P_y，則在白色區(qū)域輪廓線上距離黃色區(qū)域形心P_y最遠的點即為其中一個偽尖端點，設該偽尖端點為偽尖端點P；

x4：在白色區(qū)域輪廓線上，由偽尖端點P起沿順時針方向間隔5個像素點后，建立新起點，并由該新起點起，順時針在白色區(qū)域輪廓線選取長度L_d＝LW/5的待測輪廓線，在該段待測輪廓線上分別計算與黃色區(qū)域形心P_y距離最大的5個連續(xù)輪廓點P₁、P₂、…、P_i，設P_i與P_y的像素距離為L_i，記多個連續(xù)輪廓點之間的白色區(qū)域輪廓線上的中點為P_e，其中，P_e與P沿白色區(qū)域輪廓線的最短距離為L_ep，i為正整數(shù)；L_d滿足其長度大于白色區(qū)域輪廓線的長度的一半，且偽尖端點P不在待測輪廓線；

x5：如滿足│L_i-L_max│≤L_th1，且L_th2≤L_ep＜L_d，則判定順時針方向存在另一個偽尖端點，即P'＝P_e；

如不滿足│L_i-L_max│≤L_th1，且L_th2≤L_ep＜L_d，則在x4步驟中以逆時針方向，以同樣的方式尋找多個連續(xù)輪廓點P_i之間的白色區(qū)域輪廓線上的中點P_e'，如逆時針方向上的中點P_e'滿足│L_i-L_max│≤L_th1，且L_th2≤L_e'p＜L_d，則判定逆時針方向存在另一偽尖端點，即P'＝P_e'，

其中，L_max為P與P_y的像素距離，L_th1取值足夠小，進而保證L_i趨近等于L_max，L_th2取值足夠大，進而保證P_e和P不在種粒的同側，其L_i＝3像素，L_th2＝14像素；

x6：如在逆時針方向或順時針方向存在偽尖端點P'，則將偽尖端點P和P'之間的白色區(qū)域輪廓線中點作為尖端點P_T；如在逆時針方向或順時針方向均不存在偽尖端點P'，以偽尖端點P作為尖端點P_T。

關于修正胚芽正反面判斷方法，其種粒胚芽正反面檢測信息的判斷方法包括以下步驟：

z1：將采集到的種粒圖像信息進行二值化預處理，得到二值圖像，獲取種粒的外形特征，如圖9、圖10所示，種粒的外形特征包括種粒尖端點P_T、種粒長軸P_TP_c、種粒短軸P_aP_b、白色區(qū)域輪廓線和種粒外接矩形R_aR_bR_cR_d，所述的種粒尖端點P_T位于種粒外接矩形的R_aR_b線上；

z2：設P_TR_d、P_TP_c線上的白色胚芽像素數(shù)為n₁和n₂，P_TP_c與白色區(qū)域輪廓線的交點為P_N，則對胚芽正反面進行兩步判定檢測，其第一步判定為：當0.6＜P_TP_N/P_TP_c＜1時，則判定胚芽面朝上；當P_TP_N/P_TP_c≤0.6時，進行第二步判定；

第二步判定檢測為：當0.47≤P_TP_N/P_TP_c≤0.6時，其n₁/n₂＜0.8，則仍判定胚芽面朝上；當0.47≤P_TP_N/P_TP_c≤0.6時，其n₁/n₂≤0.8時，則判定胚芽面朝下；當P_TP_N/P_TP_c≤0.47時，則判定胚芽面朝下。

對于種粒粘連的檢測信息的檢測方法為：

s1：確定種粒幾何特性，選取種粒樣本，測量其長度和寬度的幾何尺寸的極限值，其長限值采用取大舍小方式，得出長度上限值L_lmax和寬度上限值L_wmax；

s2：將采集到的種粒圖像信息進行二值化預處理，得到二值圖像，獲取種粒的外形特征，追蹤二值圖像中所有種粒的輪廓線，并找到距離定位凹槽最近的目標輪廓線，確定該目標輪廓線的外接矩形，設該外界矩形的長度為L_x和寬度為L_y；

s3：檢測判定：如L_x＞L_lmax或L_y＞L_wmax，則判定為種粒粘連，并以該定位凹槽區(qū)域作為處理區(qū)域，追蹤該區(qū)域內的種粒輪廓線，將輪廓中心點設定為首粒種粒形心。

B、上位機圖像采集與處理系統(tǒng)下位機動力控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)根據(jù)圖像檢測結果，實現(xiàn)對裝置中運動機構的有序控制，其硬件主要包括1臺PLC控制器、4套步進電機及其驅動器(排種、輸送、分面、調向各1套)、4組繼電器和電磁閥(氣吹、升降、相機置復位、氣吸各1組)、2個氣缸(升降、相機置復位各1個)、3個光電開關(旋轉臂中間、左側和右側旋轉定位)、2套氣動系統(tǒng)(1套為氣吹、升降、相機置復位用的空壓氣源系統(tǒng)，另1套為氣吸用的微型真空泵系統(tǒng))以及一套5v/12v/24v的電源系統(tǒng)。另外，還包括1個通斷微型真空泵電源的繼電器。

在本申請中，其對裝置的試驗運行狀態(tài)進行如下設置：

①設置排種器的轉速為0.5次/s，即2s喂種一次，則各部分裝置運行周期T為2s。

②輸送皮帶寬度為120mm，厚度為2mm，滾筒直徑為48mm。設置輸送帶單周期運行距離為80mm，輸送電機采用3200細分，采取加減速運行方式，設定目標頻率為5876Hz，加減速時間均為194ms，單周期中運行時間為460ms，間歇時間為1540ms。測得，種粒在無外物干擾下不發(fā)生相對滑動。

③單軸分面調向電機采取3200細分，測得從右側、左側光電開關處旋轉至中間光電開關處，分別需要712個和699個脈沖，若設右側、左側光電開關與中間光電開關所夾圓心角分別為θ₁₀、θ₁₁，則左分面時，需調向角右增θ₁₁，右分列時，需左增θ₁₀，則計算得θ₁₀≈80°，θ₁₁≈78°，由于升降過程中的輕微震動會略微改變旋轉臂先前的定位狀態(tài)，產(chǎn)生定位偏差，測得該偏差在2°(對應18個脈沖)以內，因此初步定位時，采取先加減速快速減小偏移量再緩慢勻速到達定位點的方式：右旋轉定位時，先加減速運行694個脈沖，設定目標頻率為2000Hz，加減速時間為270ms，然后以200Hz的頻率運行至右側光電信號處；左旋轉定位時，加減速運行671個脈沖，其他設置同右旋轉定位。旋轉臂精確定位時，設定運行頻率為200Hz。調向電機采取1200細分，運行頻率為4800Hz。實驗測試表明，采取上述措施后，旋轉臂的定位弧長偏差可控制在3mm的范圍內，從而滿足玉米種粒定向定位擺放的要求。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的范圍內。本實用新型要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。