基于微型自動導(dǎo)引運輸車的盆栽作物數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、作物育/選種過程中需要考察樣本植株個體生長周期內(nèi)的生理指標(biāo)與生長環(huán)境相關(guān)參數(shù)，一般是采用人工方式對這些數(shù)據(jù)進行高頻次的精準(zhǔn)采集，通常情況下樣本的基數(shù)大，數(shù)據(jù)采集的周期長，因此為提高育/選種過程的自動化水平，本文以微型AGV為基礎(chǔ)結(jié)合ARM嵌入式技術(shù)、RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)以及無線通信等技術(shù)設(shè)計了一套可自主對盆栽作物個體進行數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)。系統(tǒng)由微型AGV系統(tǒng)、車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及通訊與控制系統(tǒng)3個子系統(tǒng)構(gòu)成。進行數(shù)據(jù)采集作業(yè)時，先通過

2、通訊與控制系統(tǒng)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)置系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，將系統(tǒng)調(diào)整到合適的工作模式，然后再發(fā)出相應(yīng)的作業(yè)指令;微型AGV接收到作業(yè)指令后會根據(jù)指令信息自動沿規(guī)劃的作業(yè)路徑移動，當(dāng)識別到目標(biāo)樣本點時微型AGV停車，并通過車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取樣本植株個體的全貌圖像以及環(huán)境信息。
　　微型AGV系統(tǒng)包括控制單元、行走單元、導(dǎo)引單元以及定位單元4部分，車體長260mm、寬170mm、高100mm，其底盤高度為60mm，輪子半徑為40mm，設(shè)計最高

3、移動速度為0.5m/s，微型AGV系統(tǒng)控制單元采用基于ARM1176JZF-S核S3C6410作為系統(tǒng)的控制核心;行走單元采用4個GA20Y180微型直流減速電機為系統(tǒng)提供動力，并采用基于L293D芯片的電機控制模塊實現(xiàn)行動控制功能;導(dǎo)航單元采用光電傳感器模塊實現(xiàn)引導(dǎo)功能，并通過2級導(dǎo)航模式實現(xiàn)微型AGV的可靠導(dǎo)航;定位單元采用RFID技術(shù)和光電識別技術(shù)相結(jié)合的定位模式，保證了微型AGV移動過程中的精確定位。車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括圖像采集

4、單元、環(huán)境信息采集單元、數(shù)據(jù)處理單元以及數(shù)據(jù)存儲單元4部分，圖像采集單元由CCD攝像頭與自動升降裝置2部分構(gòu)成，具有采集樣本植株全貌圖像的功能;環(huán)境信息采集單元可以通過傳感器對樣本植株周圍的環(huán)境信息（溫濕度、CO2濃度、光照強度）進行采集;數(shù)據(jù)處理單元通過數(shù)據(jù)處理算法對采集的環(huán)境數(shù)據(jù)進行處理，以保證系統(tǒng)獲取精準(zhǔn)有效的數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)存儲單元采用SD卡作為存儲介質(zhì)，并引入FAT文件系統(tǒng)對SD卡的文件進行組織和管理。通信與控制系統(tǒng)包括車載通信單元

5、和系統(tǒng)監(jiān)控軟件2部分，車載通信單元通過ZTE-AC2003G通信模塊實現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程無線通信的功能;系統(tǒng)監(jiān)控軟件負(fù)責(zé)對系統(tǒng)進行監(jiān)測和控制，軟件是在Delphi11環(huán)境下開發(fā)，并采用TCP/IP協(xié)議以及Socket同步阻塞通信方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能。
　　為驗證系統(tǒng)性能和可行性，以溫室栽培的盆栽大豆作為樣本進行實地試驗，試驗過程中系統(tǒng)運行穩(wěn)定，微型AGV能準(zhǔn)確選擇作業(yè)路徑，沒有出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象，樣本點定位誤差小于6mm，采集160個樣本點的數(shù)