组培苗蒸腾速率和水分利用率动态检测

利用图像分析方法,根据质量守恒定律获得组培苗的生长信息和蒸腾失水信息.通过Logistic方程、线性方程和非线性双曲线方程拟合组培苗生物量与培养时间、水分损失与培养时间以及组培苗蒸腾失水量与生物量形成的关系,建立组培苗生长预测模型、组培苗蒸腾失水模型与组培苗水分利用率模型,并由此计算出组培苗蒸腾速率和水分利用率.通过测定不同氮素水平、继代次数差异下的茅苍术组培苗蒸腾速率和水分利用率,发现茅苍术组培苗的蒸腾速率和水分利用率随培养时间的增加而减少,继代次数少、培养基中氮素含量高的组培苗,蒸腾作用强.     

规模化组培育苗设施环境与控制的研究进展

传统组培设施与环境不利于组培苗的生长发育及规模化生产的发展。有叶组培苗具有光合作用能力，调控组培环境因子能显著提高组培苗的光合作用能力与蒸腾作用，促进其生长。组培环境及其影响机理的研究成果，促进了工程技术在组培环境调控中的应用研究不断深入发展。新型高效组培设施、自动化环境控制等技术的进步及其在组培育苗产业中的广泛应用是降低组培苗成本的基础性手段和主要途径。本文综述了组培环境因子及其影响效果，以及组培设施和环境控制技术的研究进展。     

马铃薯组培苗生长点识别方法研究

采用马铃薯脱毒组培苗培育优质种薯进行种植有利于马铃薯连年高产量生产.目前,马铃薯组培苗生产面临人工成本高、自动化程度低等问题,亟需开发马铃薯组培苗自动化生产设备.为了引导马铃薯组培苗自动分化设备进行有效地移植分割作业,提出采用图像投影分析方法识别马铃薯组培苗生长点位置,提高马铃薯组培苗后续自动化分割移植的作业质量.对1...     

马铃薯组培苗接种机器人信息管理系统的研究与实现——基于Web

组培苗自动接种机器人在工作过程中,需要一套信息管理系统,其功能包括对员工和客户的信息、组培苗培养条件、测量数据、来源及组培室进行管理。为此,通过设计数据库,利用PHP和AJAX技术创建动态网页,建立信息管理系统,以Web形式对外发布,并采用条形码技术进行数据的记录、储存与传递。根据机器人生产过程系统建立5个功能模块,可以实现记录组培苗培养条件、测量数据、评价组培苗机械作业性能,以及对组培苗进行追溯管理等功能。该系统能解决机器人生产过程中数据记录繁杂问题,并能有效提高记录的准确性,可以为组培苗生产单位提供支持。     

基于遗传算法和BP神经网络的组培苗生长模型辨识

采用遗传算法优化神经网络的方法,以MATLAB的遗传算法及神经网络工具箱函数为平台,选取培养装置内空气温度、相对湿度、光照强度、CO2浓度以及基叶面积作为组培苗生长过程的主要影响因素,以装置内无糖菊花组培苗的实测数据为训练和检验样本,对组培苗生长主要参数-植株干质量进行建模与仿真.结果表明,该方法适合组培苗生长建模.     

无糖组培苗光合速率的测量方法

根据国内现有组培苗光合速率测量系统的特点,提出了相对光合速率的概念,设计了无糖组培苗相对光合速率测量系统。系统的工作环境同组培苗的实际生长环境极为相似,测量结果对生产具有一定的指导意义。与国内现有同类系统相比,该系统设备简单,操作方便,测量结果更具可信性。     

整瓶马铃薯组培苗剪切机构设计与试验

针对在马铃薯组培苗繁育过程中存在的人工作业效率低和污染严重等问题,设计了一种基于整瓶移植的马铃薯组培苗剪切机构,用于将取苗机构取出的整瓶马铃薯组培苗聚拢、剪切并导入分散于子培养瓶中,进入下一代快繁培养,实现马铃薯组培苗拢苗、切苗过程的低污染、高效率和高质量的机械化作业。通过分析计算确定了拢苗爪片、切刀和集苗漏斗的关键结构参数。分别以拢苗角速度和切苗角速度为试验因素进行了拢苗效果和切苗效果的单因素试验,确定了最佳的拢苗角速度为3.16 rad/s,切苗角速度为10.26 rad/s。在该工作参数下,对设计的组培苗剪切机构进行了验证试验,试验结果表明:拢苗合格率99.13%、拢苗损伤率0.79%、切苗成功率100%、切苗损失率1.37%、集苗成功率97.53%,完成一瓶马铃薯组培苗剪切所需的时间为48.67s,各项试验指标均达到设计要求。     

马铃薯组培苗自动取苗机构设计与试验

根据马铃薯组培苗的特点及其培养环境,设计了一套将整瓶马铃薯组培苗一次性无损伤全部取出的取苗机构。该取苗机构包括母瓶机械手和取苗手爪,取苗手爪伸入培养基从根部夹持住组培苗并保持静止不动,母瓶机械手夹住母瓶后退,实现培养瓶和培养苗的相对运动,最终使组培苗的大部分茎秆伸出瓶外,而培养基卡在瓶口处,便于后续苗株的顺利剪切。分析并确定了取苗机构的关键参数。为了明确2对取苗爪片间距离k、每个培养瓶中组培苗数量n、母瓶机械手速度v、培养瓶摆动频率f等因素对取苗效果的影响,以取苗后培养基的倾斜程度为测试指标进行了正交试验。试验结果表明:2对爪片间距离k是影响取苗后培养基倾斜度的主要因素,而每个培养瓶中组培苗数量n、母瓶机械手速度v和培养瓶摆动频率f没有显著性影响;当2对爪片间距离为26 mm,每瓶苗数为45~55株,母瓶速度为25 mm/s,摆动频率为2 Hz时,取苗后培养基倾斜度最小,取苗效果最好。     

组培苗移植机器人的运动学求解

为了实现对5自由度关节式组培苗移植机器人的精确控制,对机器人进行了运动分析和综合,采用Denavit-Hartenberg分析方法建立了机器人操作臂的几何模型和运动学方程,实现了机器人的运动学方程正解;根据机构特点,用几何解析法得到封闭形式的机器人运动学方程逆解。对组培苗移植机器人进行了运动学仿真分析,验证了所求得的正解和逆解。机器人运动学正、逆解的实现,为组培苗移植机器人的轨迹规划和精确运动控制奠定了基础。     

基于机器视觉的组织培养苗自动识别技术

为了使组织培养苗分割移植机器人的视觉系统能够引导机器人实现条状组培苗的自动分割、移植作业,提出了对条状组培苗的图像进行灰度拉伸、中值滤波、最大方差自动取阈值、二值图像的闭运算、细线化、苗节点搜索及切割点定位的自动识别算法。对组培车间普通照明下拍摄的200幅日本黄杨苗(条状组培苗)图像的识别处理结果表明,该算法能够识别出苗的节点,计算出切割点的位置,成功率为91％,且该算法不受图像大小和样本摆放方位的影响,适应性强。     

马铃薯组培苗移栽吸附式末端执行器设计与试验

为解决微型薯生产过程中,从组培苗到网棚生产的流程繁琐、劳动强度大的问题,设计了一种工作一次可取5株组培苗的吸附式末端执行器。该吸附式末端执行器在PLC的控制下,完成组培盒与穴盘之间株距的变化;由真空发生器产生的真空,使吸嘴将组培苗吸附;在吸附式末端执行器移至穴盘上方后,切断真空,并由推苗装置将组培苗放置在穴盘孔中,完成组培苗的移栽过程。分析并确定吸嘴的关键参数后,通过仿真分析和单因素试验选择了效果较好的吸嘴类型。为明确穴盘孔直径d、株距调整速度v₁、吹苗正压p₁、苗吸附高度h等因素对移栽效果的影响,以移栽成功率为试验指标进行了正交试验。结果表明：苗吸附高度h对移栽成功率有显著性影响,而穴盘孔直径d、株距调整速度v₁、吹苗正压p₁没有显著性影响;当d=15 mm、v₁=50 mm/s、p₁=1 000 Pa、h=45 mm时,组培苗的移栽成功率最高,为87.98%,吸附式末端执行器的移栽效果最好,移栽效率约为2 087株/h,满足设计要求。     

不同光质处理对蓝莓组培苗生长的影响

研究了不同红光（R）和蓝光（B）比对蓝莓组培苗生长和生理的影响。使用10种不同的红蓝光比（即1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9和1∶10）来处理蓝莓组培苗,测定其光合色素含量。结果表明:T4处理的叶绿素a、总叶绿素含量最大;T10处理的叶绿素b含量最大;T3处理的胡萝卜素含量最大。不同比例的蓝光和红光可以改变蓝莓组培苗的生长和生理指标。      

基于计算机视觉的大空间无糖组培苗生长参数测量

利用图像中G元素所占比重的方式去掉部分背景,根据其垂直和水平投影求出圆形容器垂直与水平方向所占象素数;利用参照物法测量组培苗的开展度、株高和叶面积.试验结果表明,系统具有较高的精确度,能够应用于组培苗生长状态的实际测量.     

组培苗自动化生产技术的研究进展

简述了国内外组培苗的培养方式及自动化生产设备的研究现状。根据组培苗的不同生产时期,分类介绍了针对不同类型培养苗的自动化生产技术研究进展和设备。结果表明,以机械自动化生产取代传统的人力作业必将对组培产业的发展起到重大的推动作用。     

无糖组织培养营养液系统的设计

无糖组织培养采用以CO2气体为碳源,采用人工光照和营养液提供养分的方法培养组培苗。根据无糖组织培养的特点,设计了一种营养液系统,介绍了系统结构和工作原理,论述了pH值、电导率值、溶存氧和液体温度的控制策略。试验表明,系统结构简单,自动化程度高,控制精度满足无糖组培苗生产的需要。     

基于计算机视觉的组培苗无菌检测系统硬件开发

介绍了一种基于计算机视觉的组培苗无损检测的硬件系统组成,该系统主要由输送装置、视觉系统、均匀照明室三部分组成,输送装置可以双行输送,把培养瓶1个表面快速呈献给视觉系统;视觉系统采集组培苗的图像信息送至计算机的内存进行处理;照明室可以为CCD摄像机提供稳定、均恒的光源,保证图像的清晰,初步试验表明了该系统的可行性。     

不同光质对甘蔗组培苗的影响

对不同LEDs光质及植物生长灯对甘蔗组培苗的影响进行了试验研究,结果表明:LEDs红蓝混合光下培养甘蔗材料增殖和生根状况要优于LEDs单色光及白光下的材料,而且不定芽增殖、不定芽形态、增殖阶段干物质含量、色素含量、生根苗质量方面均优于或不低于荧光灯下培养的材料,可以作为荧光的替代光源用于甘蔗组培苗生产。植物生长灯下培养材料与荧光灯差异不显著。      

组培苗移植机器人机械臂的设计

根据组培苗的生长特点和移植作业要求,采用参数化设计方法,研制设计了一个3自由度水平关节式组培苗移植机器人机械臂。该机械臂主要由大臂、小臂和伸缩臂组成,具有两个水平转动关节和一个垂直移动关节,能够实现绕垂直轴线的两个回转运动和1个沿垂直轴线的上下平移运动。该机械臂结构轻便小巧、运动平稳、定位精度高,能够满足移苗作业要求。     

组培苗移植机器人移苗作业轨迹规划

为实现5自由度关节式组培苗移植机器人快速从培养瓶中取出组培苗而不与苗瓶产生碰撞,针对运苗和取苗作业过程对手爪运动路径和速度的要求,提出了分别在关节空间中采用5次多项式插值和直角坐标空间中采用沿空间直线运动的方式规划机器人的运动轨迹,建立了运动轨迹的数学模型,并结合实际工作过程.对机器人的运动轨迹进行了计算机仿真.仿真结果表明,规划的轨迹平滑连续,无抖动和停顿,能够保证机器人正常工作.实际运行情况表明,组培苗移植机器人基本上能按照规划的轨迹运行,平均位置偏差小于0.5 mm,满足移苗作业的精度要求.     

基于单片机LED光源在植物组培中的应用研究

基于植物是在全谱太阳光下进化、生长,选择性的接收各种平衡光色的事实,利用自主设计的"基于单片机LED光源"进行了光质、给光方式以及给光时段对不同组培苗生长影响的实验。结果表明:在玉米胚发芽实验中,红蓝光组发芽数最多,增长迅速;对绿豆组培苗生长速率影响,间歇给光优于连续给光方式,用"LED-72-50-16/8"处理,干重提高33%;促进马铃薯芽体分化以及生长,同时供应红光与蓝光,生长速率最佳;给蓝光的时机影响生长速率,给于开始阶段者最佳。