[发明专利]一种基于深度学习的大蒜智能切根试验装置

说明书

本发明公开了一种基于深度学习的大蒜智能切根试验装置，其包括：X轴滑台模组、Z轴滑台模组以及Y轴手动滑台模组；蒜秧夹持固定装置安装在X轴滑台模组的滑动块Ⅰ上；切根刀模块安装在Y轴手动滑台模组上，随Z轴滑台模组的滑块同步升降；控制系统被配置为根据拍摄的蒜秧图片识别蒜头与蒜根的结合处；并控制Z轴滑台模组调节切根刀模块使得圆盘刀盘与结合处平齐；控制X轴滑台模组通过蒜秧夹持固定装置将蒜秧推向切根刀模块以切除蒜秧的根须。本方法利用深度学习具备的强大学习能力和解决复杂问题的能力，搭建深层卷积神经网络，训练出针对特定农作物对像的检测器，进行目标检测，识别准确率高。通过本方法可获得高性能的识别模型。

技术领域

本发明属于根茎类蔬菜作物切根方法和设备技术领域，特别涉及一种基于深度学习的大蒜智能切根试验装置。

背景技术

随着科技技术的不断发展，智能化在我们生活中应用越来越广泛。深度学习作为人工智能的一个重要方向，近年来得到了突飞猛进的发展。

在大多数根茎类蔬菜作物田间收获或者产后初/精加工过程中需要切除根部并去除根部夹带泥土，以满足后续贮藏、售卖需求。目前，大蒜、洋葱、大葱、菠菜等根茎类蔬菜作物的切根一般由手工完成，操作者需要手持蔬菜，并采用特制的刀具，逐个完成蔬菜根部的去除，劳动强度大、效率低、作业成本高，并存在较大安全隐患。蔬菜切根目的主要有两个：1)切去根须，获得更好的卖相，带来更高的出售价格；2)切除根须可以去除根须间夹带的泥土，避免因泥土所含有的水分导致的运输或贮藏过程霉变，降低出售价格。绝大部分在市场上出售的大蒜、洋葱、大葱、菠菜等根茎类蔬菜作物都会切去根须，面向出口的蔬菜会经过精细的去根处理。目前，市场上根茎类蔬菜作物切根机械主要分为可浮动式和非浮动式。可浮动式一般采用弹簧进行浮动，但是弹簧浮动装置在浮动过程中并不稳定，切割受力作用后会产生不可控制的跳动，也会随着田间收获机械的振动而上下抖动，影响浮动切根的精确度和稳定性。如[中国发明]CN201810728051.4一种大蒜联合收获机，中所述的弹性浮动定位切根装置是用在大蒜联合收获机上的。若弹簧弹力过小必然导致切根刀随着机器的振动而上下跳动，无法准确定位，若弹簧弹力过大又很容易碰伤大蒜。并且切根刀的初始位置不可调，不能够按照不同品种大蒜不同的大小去调节，缺乏适应性。现有的非浮动式大蒜切根机械，也不能保证准确的、可靠的切除蒜根。大蒜的个头大小不同，外形千差万别，采用固定安装的切根刀，可能会切伤蒜体，降低销售价格，也可能会切不到蒜根，不起作用。从技术方面讲，如果仅通过纯机械装置进行大蒜识别，机构必然过于复杂，而且也不能保证识别的精确度。如申请号CN201810493860.1大蒜联合收获机自动识别与切根系统，整体结构过于复杂，无法确保工作的可靠性，而且只采用其中所述的感应片进行识别，易受刚出土大蒜表面状况的影响，蒜头表面粘的泥土和蒜根之间夹带的泥土必然会影响感应片的识别效果，识别方法不可靠。另外，如果农作物自动化切根生产线不能采取有效的大蒜位置识别方法，将会导致切根合格率低，造成大量浪费。

因此，现有技术无法对目标位置进行有效识别，严重影响切根效果。必须先对目标识别定位，识别需要充分考虑对象的状态，如蒜头表面会粘有泥土、蒜根之间会夹带泥土。然后，再进行切根，才能彻底解决切根不干净的问题。本方案在充分考虑各种影响因素的基础上，提供一种能够准确的、可靠的切根的方法和系统，且具有智能调整能力是本领域亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于深度学习的大蒜智能切根试验装置，提供一种全新的识别定位切根方法。先结合深度学习，使用预先拍摄的照片训练目标检测器，再利用目标检测器找到农作物根部位置，将切根刀调整到相应位置，从而准确的切去根须。因为目标检测器是通过海量照片训练的，涵盖了各种影响因素，所以该切根方法及试验系统能够实现智能识别。

本发明的技术方案是，一种基于深度学习的大蒜智能切根试验装置，其特征在于包括：

X轴滑台模组，沿水平方向安装在机架上，其包括由X轴步进电机经齿形带驱动沿X轴方向滑动的滑动块Ⅰ；