苹果在线分级系统设计与试验-华南农业大学学报.PDF

　华南农业大学学报　２０１７，３８（４）：１１７１２４ ｈｔｔｐ： ｘｕｅｂａｏ．ｓｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ ∥ 　　　　　　　　　　 　ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｄｏｉ：１０．７６７１／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１４１１Ｘ．２０１７．０４．０１９　 张庆怡，顾宝兴，姬长英，等．苹果在线分级系统设计与试验［Ｊ］．华南农业大学学报，２０１７，３８（４）：１１７１２４． 苹果在线分级系统设计与试验 １ １ １ ２ １ １ 张庆怡 ，顾宝兴 ，姬长英 ，方会敏 ，郭　俊 ，沈文龙 （１南京农业大学工学院，江苏 南京２１００３１；２山东省农业机械科学研究院，山东济南２５０１００） 摘要：【目的】根据苹果采摘机器人结构和作业特点设计与其配套的在线分级系统，满足实时分级需求。【方法】通 过预分级机构剔除果径在等级外的苹果，减少视觉分级的无用功；利用力传感器获取苹果质量信息并确定质量等 级；通过机器视觉技术实现苹果大小和腐烂面积的检测；借助Ｍａｔｌａｂ和ＶＳ２００８开发图像处理算法和界面控制程 序；构建基于ＣＡＮ总线的分布式控制网络。对苹果进行综合分级试验。【结果】苹果实际直径与检测直径的决定 系数为０９９０３，实际质量与检测质量的决定系数为０９９９６，实际腐烂面积与检测腐烂面积的决定系数为０９８５５， 综合分级成功率可以达到８９７１％，连续分级时单果平均分级时间为２８９ｓ。【结论】该分级系统工作稳定，方便扩 展，有较高的分级效率和分级精度，可以满足采摘机器人的实时分级需求。 关键词：采摘机器人；预分级；在线实时分级；机器视觉；图像处理算法；综合分级 中图分类号：Ｓ２３３．７４　　　　　　文献标志码：Ａ　　　　　文章编号：１００１４１１Ｘ（２０１７）０４０１１７０８ Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆａｎｏｎｌｉｎｅｇｒａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒａｐｐｌｅ １ １ １ ２ １ １ ＺＨＡＮＧＱｉｎｇｙｉ，ＧＵＢａｏｘｉｎｇ，ＪＩＣｈａｎｇｙｉｎｇ，ＦＡＮＧＨｕｉｍｉｎ，ＧＵＯＪｕｎ，ＳＨＥＮＷｅｎｌｏｎｇ （１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３１，Ｃｈｉｎａ； ２ＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＭａｃｈｉｎｅｒｙＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｊｉｎａｎ２５０１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ】Ｔｏｄｅｓｉｇｎａｍａｔｃｈｅｄｏｎｌｉｎｅｇｒａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｏｒｋｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅａｐｐｌｅｈａｒｖｅｓｔｉｎｇｒｏｂｏｔ，ａｎｄｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｇｒａｄｉｎｇａｐｐｌｅｓｉｎｒｅａｌｔｉｍｅ．【Ｍｅｔｈｏｄ】Ｔｈｅ ｐｒｅｇｒａｄｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅａｐｐｌｅｓｗｉｔｈｄｉａｍｅｔｅｒｓｂｅｌｏｗｓｔａｎｄａｒｄｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｇｒａｄｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ａｐｐｌｅｗｅｉｇｈｔｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄｂｙａｆｏｒｃｅｓｅｎｓｏｒａｎｄｔｈｅｗｅｉｇｈｔｇｒａｄｅｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ．Ａｐｐｌｅｓｉｚｅａｎｄｒｏｔａｒｅａｗｅｒｅｄｅｔｅｃｔｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｇｒａｍｗｅｒｅｄｅｖｅｌ