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申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明公开了一种基于视觉‑力反馈的小麦种子切片取样方法和系统。本发明通过机械臂将小麦种子转移至取样平台上方；再利用外部视觉相机系统获取取样平台上刀片和小麦种子的图像，进而获得刀片和小麦种子的位置信息；接着，根据待切割的胚乳样品长度以及刀片和小麦种子的位置信息调整机械臂的位姿，机械臂将小麦种子转移至取样平台的U字型槽中并且小麦种子的待切割胚乳部分设置在U字型槽外；然后控制取样平台夹持小麦种子并切片，切片过程中实时采集切割力信号，直至切割成功后。本发明通过结合深度学习、LQR最优控制等技术，针对种子外形差异设定合适的切割取样参数，进而保证种子母体的活性和切合后样品量满足后续检测需求。

主权项：1.一种基于视觉-力反馈的小麦种子切片取样方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：通过机械臂2将小麦种子转移至取样平台4上方；S2：利用外部视觉相机系统6获取取样平台4上刀片47和小麦种子的图像，记为刀片-小麦种子图像，将刀片-小麦种子图像输入到深度学习网络模型中，获得刀片和小麦种子的位置信息；S3：根据待切割的胚乳样品长度以及刀片和小麦种子的位置信息调整机械臂2的位姿，机械臂2将小麦种子转移至取样平台4的U字型槽中并且小麦种子的待切割胚乳部分设置在U字型槽外；S4：控制取样平台4夹持小麦种子；S5：控制取样平台4对小麦种子切片，切片过程中实时采集切割力信号，根据切割力信号判断是否切割成功，若切割成功，则控制机械臂2将切片后的小麦种子转移至目标位置，切割下来的小麦种子胚乳样品掉落至落料装置5，否则丢弃当前小麦种子；所述S5中，切片过程中，若实际切割力一直小于种子切割力上限并且实际切割力的最大值大于种子切割力下限时，则当实际切割力下降至种子切割力下限以下时，小麦种子切割成功，控制取样平台4松开切片后的小麦种子；若存在某一时刻的实际切割力大于种子切割力上限，则立即停止切割并丢弃当前小麦种子；若在预设切割行程内实际切割力的最大值一直小于种子切割力下限，则立即停止切割并丢弃当前小麦种子；所述外部视觉相机系统6与机械臂2之间的坐标对应关系满足以下公式：[ΔXR,ΔYR,ΔZR]T＝P3T[mtx][dist]-P5T[mtx][dist]+[0,Δyw,δ]T其中，[ΔXR,ΔYR,ΔZR]为机械臂在当前坐标系下需要移动的相对坐标，Δyw为待切割的胚乳样品长度，δ为刀片上边缘与种子高度安置面的距离，U字型槽的底面为种子高度安置面，T为转置，[mtx]和[dist]分别为外部视觉相机系统6的内参矩阵和外参矩阵；P3为小麦种子识别框左下点像素坐标；P5为刀片识别框右上点像素坐标；所述种子切割力上限和种子切割力下限的获取方法如下：首先利用取样平台4对若干粒小麦种子进行切割并记录对应的切割力，再将所有小麦种子的切割力拟合为切割力上限正态分布和切割力下限正态分布，进而分别获得种子切割力上限和种子切割力下限；所述取样平台4包括切割台底板41、第一滑动云台42、切割力传感器44、刀片第一安装件45、刀片47、第一夹持件49、夹持力传感器410、夹持力传感器安装座、第二夹持件411、压力弹簧412、第二滑动云台414；切割台底板41上表面依次固定安装有第一滑动云台42、第一夹持件49和第二滑动云台414，第一滑动云台42上固定安装有刀片第一安装件45，刀片第一安装件45中安装有切割力传感器44，刀片47的一端部固定安装在刀片第一安装件45中，刀片47的一端面与切割力传感器44紧密接触；刀片47的另一端部穿过第一夹持件49后靠近第二滑动云台414设置；夹持力传感器安装座固定安装在第二滑动云台414上，夹持力传感器安装座中靠近刀片47的另一端部安装有夹持力传感器410，夹持力传感器安装座与夹持力传感器410之间设置有压力弹簧412，夹持力传感器410的检测端固定安装有第二夹持件411，第二夹持件411与第一夹持件49之间形成开口向上的U字型槽，开口向上的U字型槽中放置小麦种子，第一滑动云台42驱动刀片47向第一夹持件49方向运动，使得刀片47的另一端部对U字型槽中的小麦种子切片。

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百度查询： 浙江大学 一种基于视觉-力反馈的小麦种子切片取样方法和系统