枳壳是具有理气宽中、行滞消肿功效的一种中药材,需将该未成熟果实自果梗痕-花萼轴线中部定向横切为两半,然后晒干才能确保枳壳质优。目前由于枳壳定向切分技术的缺乏,其加工过程需要大量依赖人工作业,尤其是切分、晒干加工之前的调整定向环节。为了节省人工成本,提高枳壳加工的自动化水平,急需解决枳壳的自动定向问题。本文以枳壳为研究对象,结合机器视觉技术和定向调整执行机构研制了枳壳自动定向系统。主要研究内容如下:(1)通过对枳壳形状、表面特点及定向需求等进行分析,设计了基于机器视觉的枳壳自动定向系统架构及自动定向流程,完成了具体的系统软硬件设计。(2)针对枳壳图像多类感兴趣区域的分割问题,提出了基于Otsu阈值分割法和红绿色差法的感兴趣区域分割算法,实现背景及部分非果梗痕区域的有效过滤。为区分枳壳图像中处于枳壳边缘位置与非边缘位置的感兴趣区域,提出了感兴趣区域位置判定算法,并分别从这两个不同位置感兴趣区域的颜色、纹理和形状特征中完成了 7、9个特征值提取。(3)为解决枳壳姿态识别问题,提出了基于果梗痕的枳壳姿态识别算法。利用SVM分类器分别实现对边缘、非边缘位置下感兴趣区域的分类识别,识别正确率达到92.6%、95.6%。利用果梗痕轴线的指向对枳壳姿态进行分析,构建了枳壳姿态模型,确定了枳壳姿态的偏转角度计算方法。为解决采用两个不同的SVM预测模型可能识别出多个果梗痕的问题,提出了利用决策树优化该算法。(4)利用定向调整执行机构对枳壳进行定向调整,通过分析姿态识别输出的偏转角度与竖直姿态的位姿关系,得出不同姿态下枳壳最优的定向调整角度,基于此进行不同姿态下枳壳定向调整运动规划。(5)综合以上研究工作成果,搭建基于机器视觉的枳壳自动定向系统,进行枳壳夹紧力参数测定和样机测试实验。实验表明:在允许枳壳有0.5mm内轻微形变下,对45～55mm和56～65mm的枳壳分别使用2.45N、3.37N的夹紧力可以保证其被夹紧,枳壳定向成功率为94.5%,两次定向调整后最大定向误差为4.8°,单个枳壳定向平均用时为8.1s,能够满足大部分枳壳定向作业要求。