技术领域
本申请涉及农业自动化控制技术领域，具体涉及一种基于图像识别的蒜黄种植控制系统及方法。
背景技术
蒜黄是利用大蒜鳞茎在黑暗和适当的温﹑湿度条件下栽培而成的，在我国各地均有种植，是人们喜食的绿色蔬菜。目前，蒜黄大多采用在大棚里进行生产的方式，成片密集种植，对于蒜黄的种植与收割，多依靠于人工完成，因受种植场地尺寸、光线及收割设备的影响，工作环境差、劳动强度大、种植收割效率低。
发展垂直蒜黄种植可以运用多层植被种植可以使实现了资源与空间的充分利用，可以解决目前农业发展面临的人口压力、耕地减少及资源匮乏等问题，具有占地少、产量高和品质高等优势。中国专利CN214987863U公开了一种植物种植用的立体库，包括货架、行走轨道和堆垛机，当堆垛机移动种植板时，支撑架上的种植板同时后退或前进，便于放置下一种植板和将后方的种植板取出，并且通过堆垛机替代人工作业，提升了工作效率。中国专利CN210365426U公开了一种适用于植物种植的立体库，包括仓库本体以及设置在仓库本体内的滚筒传输线、行走轨道、堆垛机和植物货架整个立体库流水化作业，减少人工投入，提升工作效率。
上述两种立体化的种植结构都可以用于蒜黄的种植，都可以实现单位面积产量最大化，但是如何实现蒜黄立体大面积的种植的自动一体化种、管、收成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：
第一方面， 本申请实施例提供了一种基于图像识别的蒜黄种植控制系统，包括：蒜黄立体种植库，所述蒜黄立体种植库设置有运输流水线，所述运输流水线两端分别为所述蒜黄立体种植库的入库口和出库口，所述入库口与回转流水线的第一端相连接，所述出库口与输出流水线的第一端相连接，所述输出流水线的第二端与蒜黄收割机输入端相连接，所述回转流水线的第二端设置在所述蒜黄收割机的种植箱输出口处；所述蒜黄收割机的蒜黄输出口处设置蒜黄传送带，所述蒜黄传送带的设置方向与输出的蒜黄纵向平行设置；
所述蒜黄立体种植库、运输流水线、回转流水线和输出流水线均设置有图像识别装置，所述图像识别装置用于根据获取的图像对蒜黄生长状态、所述种植箱的姿态和标识信息进行识别，智能工厂控制器根据所述图像识别装置识别的结果完成对种植箱在不同阶段的控制，其中不同所述种植箱的标识信息不同。
在一种可能的实现方式中，所述蒜黄立体种植库包括立体库支架，所述立体库支架上设置培植水箱，所述培植水箱上设置所述种植箱；
所述立体库支架上设置的图像识别装置用于对蒜黄的长势进行监测，如果所述图像识别装置根据图像比对确定蒜黄出现生长迟缓或萎蔫则控制补水装置对培植水箱进行补充水分；当蒜黄的高度达到预设收割高度，则将种植箱放置于输出流水线，控制输出流水线作业将所述种植箱送入到蒜黄收割机，然后控制蒜黄收割机对蒜黄进行收割；收割过程中，如果种植箱在输出流水线上无法正常运输，则对所述种植箱的姿态进行调整。
在一种可能的实现方式中，所述蒜黄立体种植库还包括轨道固定架，分别固定在轨道固定架两端的地上轨道和天轨，所述地上轨道和天轨均设置在所述立体库支架之间；每个所述地上轨道均设置有种植箱中转站，所述种植箱中转站设置有种植箱中转站流水线，种植箱中转站流水线的第一端与立体库支架相邻设置，种植箱中转站流水线的第二端相邻设置；双指式堆垛机滑动安装于所述地上轨道与天轨上，所述双指式堆垛机上安装有双指式货叉用于插取所述种植箱，所述双指式堆垛机将插取的种植箱放置于种植箱中转站流水线的第一端，然后通过种植箱中转站流水线传输到运输流水线,种植箱通过运输流水线向输出流水线运输，当种植箱到达运输流水线与输出流水线交界处时，设置在运输流水线端部的推杆将种植箱推送到输出流水线。
在一种可能的实现方式中，所述立体库支架一侧设置有循环水箱，所述循环水箱通过设置在所述培植水箱上的橡胶接头相连通，相邻所述培植水箱通过所述橡胶接头相连通；
所述循环水箱包括清水循环水箱和营养液循环水箱，当蒜黄首次种植时，控制所述清水循环水箱为所述培植水箱供水；当第一种植箱在所述回转流水线上第一次经过时，图像识别装置确定所述第一种植箱的标识信息，所述第一种植箱内的蒜种进入二茬种植，控制营养液循环水箱为所述第一种植箱所对应的培植水箱供水，所述第一种植箱与第一次种植蒜黄的种植箱放置在不同立体库支架或同一立体库支架不同层。
在一种可能的实现方式中，所述运输流水线和所述输出流水线上设置有多个顶升旋转装置，每个所述顶升旋转装置均对应设置有图像识别装置；
当所述种植箱从种植箱中转站流水线输送至输出流水线上后的第一姿态无法在所述输出流水线上运输，控制器控制所述顶升旋转装置将所述种植箱从第一姿态调整为第二姿态，所述第一姿态为所述种植箱从种植箱中转站流水线输送至输出流水线上初始姿态，所述第二姿态为所述种植箱在所述运输流水线和所述输出流水线上实现运输的姿态，所述种植箱从所述第一姿态转变为第二姿态旋转90度。
在一种可能的实现方式中，所述运输流水线上的顶升旋转装置相邻设置在所述种植箱中转站一端，所述输出流水线上的顶升旋转装置相邻设置在蒜黄收割装置一端。
在一种可能的实现方式中，所述蒜黄收割装置包括种植箱传送带，所述顶升旋转装置与所述种植箱传送带的第一端相邻设置，所述种植箱传送带上设置蒜黄收割机，所述蒜黄收割机的入口设置在靠近种植箱传送带的第一端的一侧，所述蒜黄收割机的种植箱出口设置在靠近种植箱传送带的第二端的一侧，所述种植箱出口与所述回转流水线的起始端相邻设置，所述蒜黄收割机的中间位置的一侧开设有蒜黄出口，相邻所述蒜黄出口设置有蒜黄传送带；
控制种植箱从所述蒜黄收割机的入口进入，收割的蒜黄从所述蒜黄出口输送至所述蒜黄传送带上，收割蒜黄后的种植箱从种植箱出口输送到所述回转流水线进行二茬种植；所述蒜黄出口和种植箱出口均设置有图像识别装置，蒜黄出口的图像识别装置获取蒜黄传送带上的蒜黄图形，确定蒜黄的茎秆与蒜黄传送带的传送方向轴线是否存在预设夹角，如果所述蒜黄的茎秆与蒜黄传送带的传送方向轴线的夹角大于所述预设夹角，则通过人工干预对蒜黄进行梳理；种植箱出口的图像识别装置用于确定输送出来的种植箱，所述回转流水线对应所述种植箱出口处设置顶升旋转装置，当所述图像识别装置从拍摄的图像中提取到种植箱特征信息，则所述种植箱从所述种植箱出口输出，控制顶升旋转装置升起接收种植箱，所述顶升旋转装置接收收割完蒜黄的种植箱后然后下降，种植箱进入到所述回转流水线。
在一种可能的实现方式中，所述蒜黄传送带的输出端为蒜黄称重装置，所述蒜黄称重装置包括感应称重式输送机和控制平台，所述控制平台设置称重质量，当所述感应称重式输送机上蒜黄达到设定质量，所述感应称重式输送机开始运转将蒜黄传输至蒜黄打捆装置。
在一种可能的实现方式中，所述蒜黄打捆装置由窄皮带蒜黄输送机和打捆机组成，所述窄皮带蒜黄输送机两侧实现蒜黄的初步聚拢，所述窄皮带蒜黄输送机运转将蒜黄运输至打捆机下，打捆机完成蒜黄的打捆并将蒜黄输送至蒜黄收集箱中。
第二方面，本申请实施例提供了一种基于图像识别的蒜黄种植控制方法，利用第一方面任一可能实现方式所述的基于图像识别的蒜黄种植控制系统，所述方法包括：
利用机械臂将蒜种摆放至种植箱，将所述种植箱通过入库口放置到运输流水线，运输流水线用于将所述种植箱运输到顶升旋转装置处；
所述顶升旋转装置控制种植箱变向，通过图像识别装置确定出种植箱变向到位后停止转动并送至种植箱中转站；
双指式堆垛机控制双指式货叉将放置于种植箱中转站的种植箱摆放至立体库支架上；
控制清水循环水箱为培植水箱供水，同时智能控制系统设定浸泡时间，达到固定时间，智能控制系统控制阀门打开，水流回至循环水箱内，其中每天固定时间为培植水箱供水；
蒜黄培植过程中，通过设置在立体库支架上的图像识别装置监测蒜黄的生长情况，并且在培育过程中实时去除瑕疵品；
当所述图像识别装置监测到蒜黄达到收割条件时，控制双指式堆垛机通过双指式货叉将待收割的蒜黄连同种植箱一同放置到种植箱中转站，然后运输至运输流水线的顶升旋转装置处实现种植箱的变向；
变向处理后的种植箱由出库口通过输出流水线运输至蒜黄收割装置处，同样在图像识别装置的控制下完成二次变向输送到种植箱传送带完成蒜黄的收割；
收割完成后蒜黄通过蒜黄出口输送至蒜黄传送带上，蒜黄出口的图像识别装置实时检测输出的蒜黄是否与蒜黄传送带纵向平行，通过蒜黄传送带将收割的蒜黄称重打捆；
收割蒜黄后的种植箱从种植箱出口输出，种植出口的图像识别装置确定输送出来的种植箱，当种植箱从种植箱出口输出时，控制顶升旋转装置升起接收种植箱输送到回转流水线；
设置在回转流水线上的图像识别装置识别到进入回转流水线的种植箱标识，判断种植箱的回转次数；
如果判断种植箱是第一次进入到回转流水线，则通过回转流水线将种植箱输送至入库口进行二茬种植，其中第一次种植的蒜黄和二茬种植的蒜黄放置在不同立体库支架或同一立体库支架不同层，控制营养液循环水箱为二茬种植的种植箱所在的培植水箱进行供水；
或者，如果判断进入到回转流水线的培植箱为第二次，则将所述种植箱移走，更换新的蒜种
在本申请实施例中，蒜黄的整个培育阶段流水线化，而且通过图像识别装置在整个过程中对蒜黄及种植箱进行监控，收割蒜黄后的种植箱还可以进入到二茬种植，整个过程结合图像识别实现了蒜黄的自动化智能生产，提高了蒜黄种植水平。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种基于图像识别的蒜黄种植控制系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的恒温隔板安装示意图；
图3为本申请实施例提供的蒜黄立体种植库的结构示意图；
图4为本申请提供的双指式堆垛机和双指式货叉的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的立体库支架的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的种植箱与培植水箱结构示意图；
图7为本申请实施例提供的蒜黄运输收割包装流水线示意图；
图8为本申请实施例提供的推杆设置位置示意图；
图9为本申请实施例提供的运输收割包装流水线的局部侧视图；
图10为本申请实施例提供的控制系统构架示意图；
图1-图10中，符号表示为：
1-蒜黄立体种植库，2-恒温隔板，3-运输流水线，4-入库口，5-出库口，6-回转流水线，7-输出流水线，8-蒜黄传送带，9-种植箱，10-立体库支架，11-培植水箱，12-温湿度传感器，13-氧气传感器，14-轨道固定架，15-地上轨道，16-天轨，17-种植箱中转站，18-双指式堆垛机，19-双指式货叉，20-循环水箱，21-橡胶接头，22-种植箱定位支架，23-恒压供水设备，24-顶升旋转装置，25-种植箱传送带，26-蒜黄收割机，27-感应称重式输送机，28-控制平台，29-窄皮带蒜黄输送机，30-打捆机，31-收集箱，32-推杆。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。
参见图1和图2，本申请实施例提供的基于图像识别的蒜黄种植控制系统包括：蒜黄立体种植库1，所述蒜黄种植立体库四周安装有恒温隔板2，所述恒温隔板2用于确保蒜黄种植立体库温度最适应蒜黄生长。本实施例中，所述蒜黄立体种植库1设置有运输流水线3，所述运输流水线3两端分别为所述蒜黄立体种植库1的入库口4和出库口5，所述入库口4与回转流水线6的第一端相连接，所述出库口5与输出流水线7的第一端相连接，所述输出流水线7的第二端与蒜黄收割机26输入端相连接，所述回转流水线6的第二端设置在所述蒜黄收割机26的种植箱输出口处；所述蒜黄收割机26的蒜黄输出口处设置蒜黄传送带8，所述蒜黄传送带8的设置方向与输出的蒜黄纵向平行设置；所述蒜黄立体种植库1、运输流水线3、回转流水线6和输出流水线7均设置有图像识别装置，所述图像识别装置用于根据获取的图像对蒜黄生长状态、所述种植箱9的姿态和标识信息进行识别，并且根据识别结果完成对种植箱9在不同阶段的控制，其中不同所述种植箱9的标识信息不同。
参见图3、图4、图5和图6，本实施例中所述蒜黄立体种植库1固定在地面沿竖向延伸，包括立体库支架10，所述立体库支架10由多根钢结构矩形支架焊接固定，所述立体库支架10上设置培植水箱11，所述培植水箱11上设置所述种植箱9，所述立体库支架10上设置的图像识别装置用于对蒜黄的长势进行监测，如果所述图像识别装置根据图像比对确定蒜黄出现生长迟缓或萎蔫则控制补水装置对培植水箱11进行补充水分；当蒜黄的高度达到预设收割高度，则将种植箱9放置于输出流水线7，控制输出流水线7作业将所述种植箱9送入到蒜黄收割机，然后控制蒜黄收割机26对蒜黄进行收割。收割过程中，如果种植箱9在输出流水线7上无法正常运输，则对所述种植箱的姿态进行调整。所述立体库支架10上还固定安装有温湿度传感器12和氧气传感器13，所述温湿度传感器12与所述氧气传感器13实现生产工厂温湿度与氧气含量的监测。
本实施例中，所述蒜黄立体种植库1还包括轨道固定架14，分别固定在轨道固定架14两端的地上轨道15和天轨16，所述地上轨道15和天轨16均设置在所述立体库支架10之间。所述轨道固定架14利用焊接方式固定安装于所述立体库支架10上，所述天轨16利用螺栓紧固方式固定安装于所述轨道固定架14上。每个所述地上轨道15均设置有种植箱中转站17，所述种植箱中转站设置有种植箱中转站流水线，种植箱中转站流水线的第一端与立体库支架相邻设置，种植箱中转站流水线的第二端与所述运输流水线3相邻设置。双指式堆垛机18滑动安装于所述地上轨道15与天轨16上，所述双指式堆垛机18上安装有双指式货叉19用于插取所述种植箱9，所述双指式堆垛机18将插取的种植箱放置于种植箱中转站流水线的第一端，然后通过种植箱中转站流水线传输到运输流水线3,种植箱9通过运输流水线3向输出流水线7运输，当种植箱9到达运输流水线3与输出流水线7交界处时，设置在运输流水线3端部的推杆32将种植箱9推送到输出流水线7。
所述立体库支架10一侧设置有循环水箱20，所述循环水箱20通过设置在所述培植水箱11上的橡胶接头21相连通，相邻所述培植水箱11通过所述橡胶接头21相连通。培植水箱11内部利用焊接方式固定安装有多个种植箱定位支架22，种植箱定位支架22上放置种植箱9。本实施例中，所述循环水箱20包括清水循环水箱和营养液循环水箱，当蒜黄首次种植时，控制所述清水循环水箱为所述培植水箱11供水。当第一种植箱在所述回转流水线6上第一次经过时，图像识别装置确定所述第一种植箱的标识信息，所述第一种植箱内的蒜种进入二茬种植，控制营养液循环水箱为所述第一种植箱所对应的培植水箱11供水，所述第一种植箱与第一次种植蒜黄的种植箱放置在不同立体库支架或同一立体库支架不同层。循环水箱20配置有恒压供水设备23，恒压供水设备23将循环水箱20内水输送至培植水箱11中实现蒜黄水培种植并完成水循环净化。
参见图7，所述运输流水线3和所述输出流水线7上设置有多个顶升旋转装置24，每个所述顶升旋转装置24均对应设置有图像识别装置。当所述种植箱9从种植箱中转站流水线输送至输出流水线7上后的第一姿态无法在所述输出流水线7上运输，控制器控制所述顶升旋转装置24将所述种植箱9从第一姿态调整为第二姿态，所述第一姿态为所述种植箱9从种植箱中转站流水线输送至输出流水线7上初始姿态，所述第二姿态为所述种植箱9在各个流水线上实现运输的姿态，所述种植箱从所述第一姿态转变为第二姿态旋转90度。参见图8，种植箱9在输出流水线7上运输时， 90度拐角处均设置有推杆32，推杆32直接将种植箱9运输方向改变，实现种植箱9的正常运输
其中，所述运输流水线3上的顶升旋转装置24相邻设置在所述种植箱中转站17一端，所述输出流水线7上的顶升旋转装置24相邻设置在蒜黄收割装置一端。运输流水线3上的顶升旋转装置24将待收割蒜黄的种植箱9调整姿态后通过输出流水线7输送到蒜黄收割机26处。
所述蒜黄收割装置包括种植箱传送带25，所述顶升旋转装置24与所述种植箱传送带25的第一端相邻设置，当识别到输送来种植箱9到达蒜黄收割装置前的顶升旋转装置24时，停止种植箱9的输送，控制顶升旋转装置24将种植箱9抬升变向传送到种植箱传送带25上。所述种植箱传送带25上设置蒜黄收割机26，所述蒜黄收割机26的入口设置在靠近种植箱传送带25的第一端的一侧，所述蒜黄收割机26的种植箱出口设置在靠近种植箱传送带的第二端的一侧，所述种植箱出口与所述回转流水线6的起始端相邻设置，所述蒜黄收割机26的中间位置的一侧开设有蒜黄出口，相邻所述蒜黄出口设置有蒜黄传送带8。
所述种植箱9在种植箱传送带25的传送下从所述蒜黄收割机26的入口进入，收割的蒜黄从所述蒜黄出口输送至所述蒜黄传送带8上，收割蒜黄后的种植箱9从种植箱出口输送到所述回转流水线6进行二茬种植。
本实施例中，所述蒜黄出口和种植箱出口均设置有图像识别装置，蒜黄出口处的图像识别装置获取蒜黄传送带8上的蒜黄图形，确定蒜黄的茎秆与蒜黄传送带8的传送方向轴线是否存在预设夹角，如果所述蒜黄的茎秆与蒜黄传送带8的传送方向轴线的夹角大于所述预设夹角，则通过人工干预对蒜黄进行梳理。种植箱出口的图像识别装置用于确定输送出来的种植箱9，所述回转流水线6相邻所述种植箱出口处设置顶升旋转装置24，当所述图像识别装置从拍摄的图像中提取到种植箱特征信息，则所述种植箱9从所述种植箱出口输出，控制顶升旋转装置24升起接收种植箱，所述顶升旋转装置24接收收割完蒜黄的种植箱9后然后下降，种植箱9进入到所述回转流水线6。参见图9，回转流水线6位于蒜黄传送带8的下方，两者之间存在一定的空间，从植箱出口输出的种植箱9经过回转流水线6输送出去。
所述蒜黄传送带8的输出端为蒜黄称重装置，所述蒜黄称重装置包括感应称重式输送机27和控制平台28，所述控制平台28设置称重质量，当所述感应称重式输送机27上蒜黄达到设定质量，所述感应称重式输送机27开始运转将蒜黄传输至蒜黄打捆装置。
所述蒜黄打捆装置由窄皮带蒜黄输送机29和打捆机30组成，所述窄皮带蒜黄输送机29两侧实现蒜黄的初步聚拢，所述窄皮带蒜黄输送机29运转将蒜黄运输至打捆机30下，打捆机30完成蒜黄的打捆并将蒜黄输送至蒜黄收集箱31中。
参见图7，为本申请实施例提供的控制系统构架，图7中控制器作为控制核心，图像识别装置设置在蒜黄智能种植工厂的不同位置，根据图像识别装置识别的结果控制运输流水线、回转流水线、输出流水线进行运输种植箱作业。当在运输过程中，种植箱需要变向时，图像识别装置、顶升旋转装置和控制器配合完成。并且在蒜黄进入到蒜黄收割装置后，从蒜黄的收割、称重和打捆均由控制器对相应的装置进行控制，例如：蒜黄的收割速度、输出蒜黄的状态是否满足要求、称重是否达到打捆要求等。总之，本申请实施例中加入图像识别装置，实现了蒜黄从种植到收割的精准自动化智能生产。
与上述实施例提供的一种基于图像识别的蒜黄种植控制系统相对应，本申请还提供了一种基于图像识别的蒜黄种植控制方法的实施例。
本实施例中，采用上述实施例中的基于图像识别的蒜黄种植控制系统，具体蒜黄种植控制方法包括：
S101，利用机械臂将蒜种摆放至种植箱，将所述种植箱通过入库口放置到运输流水线，运输流水线用于将所述种植箱运输到顶升旋转装置处。
S102，所述顶升旋转装置控制种植箱变向，通过图像识别装置确定出种植箱变向到位后停止转动并送至种植箱中转站。
S103，双指式堆垛机控制双指式货叉将放置于种植箱中转站的种植箱摆放至立体库支架上。
S104，控制清水循环水箱为培植水箱供水，同时智能控制系统设定浸泡时间，达到固定时间，智能控制系统控制阀门打开，水流回至循环水箱内，其中每天固定时间按照以上方式为培植水箱供水。
S105，蒜黄培植过程中，通过设置在立体库支架上的图像识别装置监测蒜黄的生长情况，并且在培育过程中实时去除瑕疵品。
S106，当所述图像识别装置监测到蒜黄达到收割条件时，控制双指式堆垛机通过双指式货叉将待收割的蒜黄连同种植箱一同放置到种植箱中转站，然后运输至运输流水线的顶升旋转装置处实现种植箱的变向。
S107，变向处理后的种植箱由出库口通过输出流水线运输至蒜黄收割装置处，同样在图像识别装置的控制下完成二次变向输送到种植箱传送带完成蒜黄的收割。
S108，收割完成后蒜黄通过蒜黄出口输送至蒜黄传送带上，蒜黄出口的图像识别装置实时检测输出的蒜黄是否与蒜黄传送带纵向平行，通过蒜黄传送带将收割的蒜黄称重打捆。
S109，收割蒜黄后的种植箱从种植箱出口输出，种植出口的图像识别装置确定输送出来的种植箱，当种植箱从种植箱出口输出时，控制顶升旋转装置升起接收种植箱输送到回转流水线。
S1010，设置在回转流水线上的图像识别装置识别到进入回转流水线的种植箱标识，判断种植箱的回转次数。
S1011，如果判断种植箱是第一次进入到回转流水线，则通过回转流水线将种植箱输送至入库口进行二茬种植，其中第一次种植的蒜黄和二茬种植的蒜黄放置在不同立体库支架或同一立体库支架不同层，控制营养液循环水箱为二茬种植的种植箱所在的培植水箱进行供水。如果判断进入到回转流水线的培植箱为第二次，则将所述种植箱移走，更换新的蒜种。
本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a, b, c, a-b,a-c, b-c,或a-b-c，其中a, b, c可以是单个，也可以是多个。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
