随着人民生活水平的提高,对花卉的需求量急剧增大,传统的花卉生产模式已经不能满足花卉生产型企业需求,温室盆栽花卉规模化生产正在从传统小规模、自动化程度低的日光温室生产向机械化、信息化、集约化现代温室生产发展。盆栽花卉分级作为温室盆栽花卉自动化生产中的重要组成部分,在整个盆栽花卉生长体系中起着至关重要的作用。2010年我国花卉种植面积已达到91.76万公顷,然而在生产中大多采用人工分级,分级效率低下、分级精度不准确。在盆栽花卉生产企业中,分级不仅仅用于最后的产出,为不同大小盆栽花卉进行分级,使得盆栽花卉大小趋于均一化,提升盆栽花卉的出品质量;同时,在盆栽花卉生产的中间环节也需要对生长时期的盆栽花卉进行分级,方便实施浇水、施肥、光照等生长条件的统一的管理。本文针对国内花卉市场对盆栽花卉需求量增大,且国内目前对盆栽花卉分级采用人工分级方式,而国外分级设备价格昂贵以及存在不适合我国实际生产等一系列情况,本研究开发了一套盆栽花卉分级系统。分级系统作业过程中,在视觉检测室设计盆栽花卉旋向装置,同时对旋向装置进行试验研究,为盆栽花卉分级的研究提供了技术参考。本文主要进行了以下几个方面的研究工作。依据人工分级作业过程,以及国内对盆栽花卉自动分级系统迫切需求,基于机器视觉技术设计了盆栽花卉分级系统总体方案。盆栽花卉分级系统主要包括:自动输送部分、旋向装置、机器视觉部分、控制部分、分级机构五部分内容。利用三维仿真软件Solidworks建立了盆栽花卉分级系统的整机模型,并分析其具体工作原理。在此基础上,依据盆栽花卉分级系统整体控制需求,选择合适控制元器件,编辑、调试分级系统程序,实现整个分级系统的整体协调控制。对机器视觉系统进行构建,包括对相机、镜头、光源的选型。用智能相机对观叶盆栽花卉图像进行采集,同时运用视觉相机配套的图像处理软件对图像进行二值化、蚀刻、扩大等图像处理,并进行特征参数提取。经过逻辑判断后将等级参数发送到控制中心PLC。对盆栽花卉分级系统中关键部件,旋向装置进行整体设计。该装置使盆栽花卉在相机视场内的运动方式由原先的直线前进转变为在前进的同时以匀角速度旋转。可以达到使用一个视觉相机,在规定的时间内多个方向获取盆栽花卉的综合图像信息。为增强旋向装置的适应性,将旋向装置与花盆接触位置间距设计成可以调节的形式,调节范围为90mm~150mm。为准确的获得观叶盆栽花卉整体特征,实现准确分级,利用最小极差比值法,分别对三种观叶盆栽花卉在旋转测试平台上进行图像获取。在0~180°范围内,分别以不同的角度间隔,从侧面获取盆栽花卉在不同方向的图像信息并进行特征参数的提取分析之后,通过多次重复试验验证了当每盆盆栽花卉在拍摄次数为8次时,从8个方向获取观叶盆栽花卉的特征参数,面积、冠幅、对称性的变化趋势在前8次时增长迅速,在8次之后逐渐趋于稳定,确定了可以反应盆栽花卉整体特征的合理拍摄次数为8次。最后展开对观叶盆栽花卉分级系统整体分级准确性能试验,分析试验结果得出:分级准确率在80%以上,整机的作业生产效率为1200盆/小时,验证观叶盆栽花卉整机分级作业性能。