[0001] 本发明涉及嫁接机辅助上苗技术领域，具体为一种嫁接机自动上苗系统。

[0002] 在农作物种植过程中，对果蔬幼苗的嫁接是不可缺少的一环。目前果蔬嫁接技术已经普遍应用国内各温室大棚中。果蔬嫁接需要将果蔬幼苗以一定行程送往切削工位，后利用切削刀具将砧木与穗木分别进行切削，后将切好的穗木与砧木进行对接，后利用送夹机构将嫁接夹送至包扎位，通过嫁接夹进行固定砧木和穗木，实现果蔬嫁接。

[0003] 目前国内大多嫁接机利用人工进行上苗，过程较为繁琐，作业效率低，定位精度较差。虽然国内开展的上苗系统研究取得了一定的进展，但一些关键技术还不够成熟，研制的样机还主要处于试验阶段。现有上苗机械手较为复杂、制造成本高、夹持效率较低、取苗可靠性不够高，特别是瓜科与茄科植物幼苗的茎秆形态各异，因夹持结构并不是针对作物幼苗茎秆的专用设计，实现夹取较为困难。

[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0027] 请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种嫁接机自动上苗系统，包括穴盘输送线101、设置在穴盘输送线101传送带机架上的机械手1031以及设置在机械手1031活动端用于夹持作物茎秆的活动夹爪110，穴盘输送线101的前后两侧均固定连接有安装梁112，安装梁112上依次安装有穴盘导向板102、气缸107、机械手1031以及位置调节机构104，气缸107固定连接在安装梁112的一侧且以穴盘输送线101的中线对称布置，气缸107的活塞端固定连接有穴盘压盖板106，安装梁112上靠近气缸107的一侧设置有光电开关108，光电开关108用以控制气缸107的升降运动，机械手1031为四轴机械手111，四轴机械手111的活动端安装有活动夹爪110，位置调节机构104上安装有3D视觉识别系统，3D视觉识别系统用以识别处理得出夹爪运动位置后输出信号控制四轴机械手111带动活动夹爪110移动至定点位置；安装梁112的下端面设置有同步器109，同步器109用以与穴盘运输线上的传送带同步运动。

[0028] 本发明，通过设置的穴盘运输线、穴盘压盖板106、光电开关108以及同步器109，从而能够对于装载有作物幼苗的穴盘定向运输至固定位置，并且通过穴盘压盖板106对于穴盘进行限位固定，从而便于机械手1031对于穴盘内的作物幼苗进行抓取，同步器109的作用能够用以监控此时穴盘输送线101的位移量是否超标；通过设置的3D视觉识别系统、四轴机械手111以及活动夹爪110，从而能够对于定点输送的带作物幼苗的穴盘进行机器视觉识别茎秆夹取位置，从而通过控制四轴机械手111带动活动夹爪110精准运动至计算得出的夹苗精准位置，夹持完成后四轴机械手111控制活动夹爪110对于嫁接机进行定点上苗。

[0029] 具体上苗的工作原理为：工作时，人工将穴盘放到穴盘输送线101上，经过穴盘输送线101将穴苗盘到定位光电处触发光电开关108，气缸107收到指令带动穴盘压盖板106向下运动阻挡住穴苗盘，对运动的穴盘进行定位。穴盘定位完成后，3D相机103对穴盘中第一排苗进行扫描拍摄，将采集到的位置、形状、尺寸信息传输到处理系统中。原料苗信息经过处理，由系统通过信息引导四轴机械手111带动活动夹爪110移动到夹紧位置对原料苗进行抓取。

[0030] 本发明通过3D视觉识别系统控制机械手1031夹取作物苗的整体工作流程如下：使用3D视觉识别系统进行苗的拍摄，获取相机识别到的点云数据，得到原料苗上方点位置、茎结点位置以及夹取位置；上位机系统1033将点云的数据进行计数，并将拍摄到的三维图在数据库中进行查找比对；若成功识别，则直接发送数据库存储的三维坐标位置至嵌入式处理器1032，嵌入式处理器1032将机械手1031的坐标系转化为用户坐标，以机械手1031的夹爪顶端作为坐标原点建立笛卡尔三维坐标系，在坐标原点的基础上进行用户坐标的标定，将数据指令传输于机械手1031；若上位机数据库中未比对到符合条件数据，则识别茎部数据并由嵌入式处理器1032重新计算苗木茎部三维坐标，将结果更新于数据库，并通过传输协议将夹取坐标发送到机械手1031的视觉通信系统中进行处理，命令机械手1031完成到指定位置的取苗动作。

[0031] 本实施例中，3D视觉识别系统包括3D相机103，位置调节机构104的上部固定连接相机固定板105，相机固定板1102上固定安装有3D相机103，位置调节机构104能够支持手动调节相机固定板105的安装高度以及角度；3D视觉识别系统还包括上位机系统1033与嵌入式处理器1032，3D相机103通讯连接有上位机系统1033，上位机系统1033通讯连接有嵌入式处理器1032，嵌入式处理器1032与机械手1031的控制系统通讯连接。参照图1所示，3D相机103设置在相机固定板105上，相机固定板105设置在位置调节机构104上，从而人员可以通过位置调节机构104可通过手动进行调节3D相机103的安装高度以及安装角度，能够有效提高3D相机103对于不同作物幼苗的适应性。

[0032] 本实施例中，活动夹爪110包括连接座1101、固定板1102、手指气缸1103以及夹爪架1104，连接座1101与四轴机械手111的活动终端固定连接，固定板1102与连接座1101可拆卸连接，固定板1102的下端面安装有手指气缸1103，手指气缸1103的活塞端固定连接有夹爪架1104，手指气缸1103能够带动夹爪架1104同步做互相靠近或远离的直线运动。参照图3所示，通过设置的手指气缸1103与夹爪架1104，从而能够在四轴机械手111的带动下，夹爪架1104在三维空间上的定点位置精准移动，当移动至计算得出的夹苗位置时，此时启动手指气缸1103，从而夹爪架1104做互相靠近的运动，完成对于作物幼苗的夹持操作，之后四轴机械手111再次启动可以带动被夹持的幼苗运动至嫁接机的上料工位，等待进行前处理。

[0033] 本实施例中，夹爪架1104用于夹持幼苗的一端设置有设置有V型槽1105，夹爪架1104上用于夹持幼苗的侧壁设置有开口且开口内安装有海绵块1106，一个夹爪架1104的一侧延伸设置有限位挡块1107，另一个夹爪架1104的一侧设置有与限位挡块1107配合的滑槽。参照图4所示，通过设置的V型槽1105，能够为茎秆进入夹爪架1104提供导向作用，扩大夹爪架1104对茎秆形态的适应范围；通过设置的海绵垫块，作用为增大夹持摩擦力，防止苗株与机械手1031产生相对移动，且平衡夹紧力，保护植株茎秆不受夹伤；在夹爪架1104上设置的限位挡块1107，能够起到阻挡植株继续向后运动脱离夹持范围。

[0034] 本实施例中，上苗系统通过以下步骤实现原料苗的抓取：

[0035] 第一步、人工将穴苗盘放到穴盘输送线101上，经过穴盘输送线101将穴苗盘送到定位光电处触发光电开关108，气缸107收到指令带动穴盘压盖板106向下运动阻挡住穴苗盘，对运动的穴盘进行定位；

[0036] 第二步、穴苗盘定位完成后，3D相机103对穴苗盘中第一排苗进行扫描拍摄，将采集到的位置、形状、尺寸信息传输到上位机系统1033中；

[0037] 第三步、原料苗信息经过嵌入式处理器1032处理，由系统通过信息引导四轴机械手111带动活动夹爪110移动到夹紧位置对原料苗进行抓取。

[0038] 本实施例中，安装梁112上下端面以及远离穴盘输送线101的一侧侧壁均设置有安装滑槽113，安装滑槽113用以配合紧固件完成对于穴盘导向板102、光电限位开关、位置调节机构104、气缸107、同步器109以及四轴机械手111的定位安装。参照图1与2所示，通过设置在安装梁112上的安装滑槽113，能够便于人员根据作物幼苗的穴苗盘类型，手动调整各个部件的安装位置，有效提高整个上苗系统的适用范围。

[0039] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

[0040] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。