Special Planning 育苗机械化
DOI: 10.16815/jki.11-5436/s.2021.07.001
辜 松（华南农业大学工程学院，广州 510642）
穴盘育苗技术现已被广泛应用于蔬菜、花卉
成品苗的出售或后续机械化移栽，因此出苗前要
严格控制穴盘种苗品质。
欧洲针对穴盘种苗出现坏苗、空穴，一般采
用两种方式保证穴盘苗的品质，一种是分级，先
将所有穴盘苗取出，然后通过机械手抓取放入转
室内相机通过苗的侧视图判别每一个转运杯中种
苗的级别，再依据判定的级别，通过再将每个苗
弃；第二种是剔苗后进行补苗，首先穴盘苗进入
机器视觉检测室，通过穴盘苗正上方的机器视觉
相机拍摄穴盘苗的俯视图，判别整盘中哪个穴孔
位置有不合格种苗或是空穴，将不合格位置坐标
传给控制器，穴盘进入剔苗区，通过气流将不合
格位置的基质或不合格的种苗吹
出，再通过机械手用合格苗补齐
穴盘的空穴。荷兰Visser公司、
Flier公司、TTA公司、以及意大
利等都开发了以上分级或补苗装
备[1]。在国内，寻真福[2]采用光
敏传感器对穴盘苗的缺苗信息进
行检测，设计了一种穴盘苗检测与补苗装置。金
鑫[3]通过机器视觉对穴盘苗茎秆进行判别，判
断穴盘穴孔是否有苗；梁喜凤[4]等针对子叶期
蔬菜穴盘苗研制了一种包裹式补苗末端执行器；
丁煜华[5]基于机器视觉技术，设计了一款针对
穴盘苗的剔补试验样机。另外，华南农业大学也
针对叶片遮挡穴盘苗品质检测和补苗作业进行了
相关研究[6]。
穴盘苗剔苗-补苗机
荷兰Visser公司较早开始开发穴盘苗的补
苗机械，图1为依靠两个机械手进行剔苗和补苗
作业的装备。作业时两盘穴盘苗分别通过各自
的输送带送入机器视觉检测室（图1a），视觉
相机通过拍摄各穴盘俯视图像，判断各穴内苗的
a.穴盘苗进入机器视觉检测室
图1 荷兰Visser 穴盘苗剔苗-补苗机
b.
两个机械手分别进行剔苗和补苗
图2 荷兰TTA 穴盘苗剔苗-补苗机
a.机器视觉检测穴盘苗是否合格
b.采用气力剔除穴盘中不合格的穴位
c.机械手补齐不合格苗穴位
农业工程技术（温室园艺）
品质是否合格，接着将各穴苗的信息传递给两个机械手。如图1b 所示，进入机器的两列穴盘分别为右列待补苗穴盘、左列供合格苗盘，在两机械手接到穴盘内各穴的苗质量信息后，右侧剔苗机械手将右列穴盘不合格苗穴的基质块捡拾并剔除，同时左侧补苗机械手在左列穴盘中捡拾出一合格苗，补入剔苗机械手刚移空的右列穴盘的空穴位。以此类推两个机械手循环动作完成穴盘的不合格苗剔除和合格苗补苗作业。
荷兰TTA 公司是穴盘种苗移植机专业生产企业，拥有多款产品。图2所示为穴盘苗剔苗-补苗机，作业时，穴盘首先进入机器视觉检测室判断穴盘苗是否合格（图2a ），然后离开检测室采用气力将穴盘不合格穴位剔除（图2b ），最后一个环节是由一列机械手捡拾另一穴盘里合格的苗，补齐剔除的穴盘空穴位（图2c ）。
活塞销
荷兰Flier Systems 公司开发出一小型穴盘剔苗机，如图3。穴盘剔苗机主要由穴盘输送线、机器视觉系统和气力剔除装置构成（图3a ），该机只对穴盘内存在的不合格坏苗进行剔除。作业时，首先将待剔除穴盘放入穴盘剔苗机的穴盘输送线上（图3b ），穴盘自动被送入机器视觉系统下方，机器视觉系统将通过内部数字相机拍摄的俯视图像确定穴盘内不合格苗穴的位置，将相关数据通过控制系统传给
气力剔除装置，气力剔除装置根据机器视觉系统传递的不合格苗穴的位置信息，逐行通过气力将穴盘各行中不合格苗穴位置的基质连同不合格苗一同吹出（图3c ），根据穴盘规格的相
应变化，气力剔除装置的结构尺寸可进行相应更换。
凝结水精处理
图4为荷兰Flyer Systems 公司的小型可移动式穴盘补苗机，主要由两条输送线、双机器视觉系统和5个移栽机械手构成。补苗作业时，补
苗穴盘进入补苗机后，穴盘被分成两路，一路是补苗输送线，输出的是需补齐苗的穴盘，另一路是供苗输送线，穴盘内的苗作为补充合格苗使用，两条输送线均通过机器视觉进行缺苗分析，3个机械手将补苗输送线上穴盘内的坏苗剔除干净，另外2个机械手将供苗输送线上穴盘内的合格苗移栽到前3个机械手剔除的空穴内，补苗输送线输送的是需要补齐苗的穴盘，供苗输送线输送的是提供补苗用合格苗的穴盘。
穴盘苗分级-移栽机
图5为荷兰Visser 公司的穴盘苗分级机，在机器视觉检测室内，首先将待分级穴盘苗的一列苗顶出，视觉相机拍摄苗的侧视图像（图5a ），继而判断每个苗的品质是否合格，接着将信息传递给一列机械手，这列机械手将顶出的这列苗全部捡拾，依据分级信息，分成三级分别
放
图3 荷兰Flier Systems 穴盘苗剔苗机
a.穴盘剔苗机整机
b.将待剔除坏苗穴盘放入
c.
穴盘中坏苗被识别后进入剔除装置
图4 荷兰Flier Systems 穴盘苗补苗机
图5 荷兰Visser 穴盘苗分级机
a.将穴盘苗顶出机器视觉检测
b.将待分级穴盘苗分成三级
Special Planning 育苗机械化入各自输送带的穴盘内（图5b），不合格苗丢弃。
图6为荷兰Visser公司的穴盘苗分级移植
机，其与传统移植机不同点是被移植苗是检测过
的，不合格的苗被剔除丢弃。作业时，移植机械
手将被移植苗提起，通过视觉相机拍摄侧视图像
并判断其是否合格后，将合格苗由密植穴盘移入
稀植穴盘，不合格的苗丢弃。
图7为荷兰F l y e r S y s t e m s公司的一款基
于机器视觉系统的穴盘苗快速分级系统，其基
本原理是利用机械手将穴盘内的种苗全部取出
放置于可快速移动的转运杯内（图7a），这
些转运杯在自动输送系统驱动下快速进入机器
视觉识别分级系统，依次采集转运杯内的种苗
侧视图像（图7b），采集的图像经计算机分
析处理后可获得每株种苗的植株高度、叶冠面
积、茎粗和颜等参数（图7c），根据客户
的分级标准要求，计算机可对这些转运杯内的
种苗进行分级，并分别送入不同的等级轨道内
消音片（图7d），再通过另一套机械手将转运杯内
分好等级的幼苗分别抓取放到不同等级的穴盘
内输出（图7e）。用后转运杯经清洗，可再次
循环使用（图7f）。
图8是荷兰TTA公司的穴盘苗分级移植机，
作业时一列机械手将穴盘中的一整列苗全部捡拾
取出，通过机器视觉检测苗的侧视图像判断其级
别、是否合格，机械手得到这些苗的品质信息后，
将苗按照大、小两个级别移入不同稀植穴盘，不
合格的苗丢弃。图9是一穴盘合格苗移植机，该
机器在传统穴盘苗移植机的基础上增设了穴盘苗
机器视觉品质检测装置，不对苗进行分级，仅作
合格与不合格判断，合格苗移入稀植穴盘，不合
格苗丢弃。
意大利Techmek穴盘苗分级系统（图10）
与荷兰Flier Systems穴盘苗分级系统相比，工
作原理基本相同，只是在通过机器视觉分级分析
后的处理有所不同，Flier Systems
系统采用把不
图6 荷兰Visser 穴盘苗分级移植机
a.机械手捡拾出穴盘苗机器视觉检测
b.视觉检测后标识的穴盘品质信息
c.
将穴盘苗顶出机器视觉检测室
图7 荷兰Flier Systems 种苗苗分级系统
a.将穴盘内的种苗放入转运杯
b.装有种苗的转运杯进入机器视觉系统
c.计算机对种苗进行分级分析
d.对种苗进行分级归类
e.对分级归类的种苗分别放入不同穴盘
f.清洗转运杯
农业工程技术
（温室园艺）
同级别苗集中分类、集中放回穴盘的作业方式，而Techmek 系统对分完级别的苗不归类，直接采用可快速动作的并联机械手臂带动苗夹持手快速将苗依次分别放入不同级别的穴盘内（图10d ）。另外，
Techmek 独创了具有4个开口的运载杯，便于种苗移栽爪由运载杯抓取基质块送入相应级别的穴盘中，其系统成本比Flier Systems 系统低。Techmek 种苗分级系统根据植物的大小有所差异，种苗最多可分级数为4，废苗直接送入垃圾箱丢弃。复印机碳粉
总结
穴盘补苗技术目前以欧洲技术为主，国内虽然开展了研究，但是还没有成型产品面市。对出售前穴盘成苗进行补苗的目的是为了保证客户拿到的种苗品质均一，进而确保种苗种植企业的预期售价。穴盘苗分级是在培育生产中进行的，以求达到不同的苗有各自的出苗期，大苗先出货，小苗后出货；穴盘苗补苗是在出货前剔除不合格的苗，如果前期没有分级，有可能会剔除一批较小的苗丢弃，造成一定的经济损失。生产中是采用分级，还是采用补苗要依据企业的生产规模、经
济实力而定，一般分级模式多用于生产规模较大的企业，因为分级设备比补苗设备复杂，价格相对较高。种子品质与栽培水平也决定了作业方式，如果培育的穴盘苗出货时的品质均
一性较好，不合格苗占比较小，那么，采用补苗形式就可以。另外，补苗方式的选择涉及多方面的因素，如穴盘的材料与类型、种苗的形态与出苗大小、种苗叶片的遮挡程度、栽培基质的类型等，不是选购一款现有机器就可以解决的，这需要种植企业与补苗
装备生产企业进行详细的技术沟通才可保证栽培技术与补苗装备作业
能力相匹配。
参考文献
[1] 辜松.设施园艺现代生产装备与技术[M].北
京：中国农业出版社,2015.
[2] 寻真福.穴盘苗自动检测及补苗装置的设计[D].
长沙：湖南农业大学,2015.
[3] 金鑫.蔬菜穴盘苗自动移栽技术与装置的研
究[D].北京：中国农业大学,2014.
[4] 梁喜凤，肖玺泽，朱宇豪，等.子叶期钵苗
补苗末端执行器设计与试验[J].农业工程学报,2018,34(9):49-57.
[5] 丁煜华.温室剔补苗自动移栽机关键部件设计
与试验研究[D].杭州：浙江理工大学,2019.[6] 范开钧，刘小耿，辜美章，等.多移植手
穴盘苗补苗装置试验研究[J].农机化研究,2021,43(7):182-186.
*项目支持：广东省重点领域研发计划项目（2019B020222004）；广东省现代农业产业共性关键技术研发创新团队建设项目（2019KJ131）。
作者简介：辜松，男，教授，研究方向为设施园艺智能装备。
[引用信息]辜松.温室种苗生产机械化补苗技术[J].农业工程技术,2021,41(07):12-15.
图8 荷兰TTA 穴盘苗分级移植机
图9 荷兰
TTA 穴盘合格苗移植机
图10 意大利Techmek 穴盘苗分级系统
a.分级系统总体
b.将穴盘苗装入运载杯
触指
c.机器视觉对运载杯内置内种苗进行分级分
d.分级的种苗分别放入不同级别穴盘内
装杯装置
视觉系统
分级装置铁水脱硫剂
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