徐州一中综合实践活动（研究性学习）课题实施方案申报表

徐州一中综合实践活动（研究性学习）记录表

徐州一中综合实践活动（研究性学习）记录表

徐州一中综合实践活动（研究性学习）记录表

徐州一中综合实践活动（研究性学习）课题研究成果报告

《成熟了么—颜色的形成识别及功能电路搭建论文》

智慧农业和精准农业正在普及，物联网GPS大数据、无人机、机器人技术正在将水果和蔬菜的种植提升到一个全新的水平。本实验通过对颜色的认识以及功能电路搭建对智慧农业果实成熟识别机器人颜色识别系统原理进行探究以及简单模拟。

首先进行果实成熟指标调查研究，选择十多种果蔬，结合生活经验网络资源判定不同果蔬成熟的指标类型整理成表格，包括果皮颜色、果实风味、果皮硬度、果皮厚度等，最终着手于果皮颜色来判断果实成熟，主要原理为未成熟果实表皮细胞含叶绿体，呈现绿色。成熟时叶绿素降解，绿色消失。，某些果实在叶绿素消失的同时，叶绿体逐渐变为色素体，以苹果为例，果实成熟后，叶绿素逐渐变成各种花色素，因此未成熟的苹果呈绿色，成熟时的苹果呈红色。

我们知道不同色光下相同颜色物体反射光有差异，在一个黑暗环境下用手电筒透过不同颜色的透明塑料纸（改变照射到卡纸上光的颜色）照射到不同颜色的卡纸上，观察各种情况卡纸反射光的差异，整理成表格，最终得出结论。不同色光照射到相同颜色的纸上出现的颜色不同，红绿蓝各种色纸只能反射和它颜色相同的光，白纸能够反射所有颜色光，黑纸吸收所有颜色光。后期便根据这种差异构建光测量电路。

那么，机器人是如何识别果实颜色的呢？ 这就需要需我们进行活动三的探究：颜色的智能识别—图像的采集及色彩量化研究，通过采集红色和绿色苹果的图片信息并进行数据转换，了解图片的色彩，构成知道颜色空间的分类及不同颜色空间模型下相关参数的意义。通过阅读文献资料，了解智能识别颜色的方法及原理。用手机拍摄红色苹果和绿色苹果，获取目标物图片，登录在线取色器网站上传图片，对图片颜色进行在线取色，对照图片了解取色数据与图片中色块的对应关系，接着登录颜色空间数据网址，输入以上色块的rgb值，观察输出面板中出现的其他颜色空间数据值，了解不同颜色空间数据中的数值意义，此实验我们了解到了几个不同的颜色空间，如rgb值hsl值hex值hsv值及其意义。这便是机器人整个视觉系统的建立原理，摄像头获得相应的色彩数据之后，通过计算机系统实现模拟信号的转换，使其成为可以被计算机处理的数据序列。

在活动二中，我们了解到不同色光照射到相同物体反射光的差异，那么要想更准确的区分红色和绿色农产品，就必须要选择一个合适颜色的光束，这就需要进行活动四：基于光敏电阻检测不同色光下红绿物体反射光的光强差异构建光测量电路，探究能更好的区分红色和绿色物体的光束，本实验所需实验材料有：面包板，万用表，光敏电阻，LED灯（不同颜色），跳线、欧姆电阻、电池组等。光敏电阻是一种特殊类型的电阻器，电阻器是抵挡电流流动的电子部件。光敏电阻的电阻取决于光，它在黑暗中具有高电阻，当暴露在光线下时，电阻会下降。由此，我们可以推测，当将光敏电阻与彩色LED灯结合使用时，根据光敏电阻的阻值变化，将有可能区分出两种不同的颜色。根据说明搭建测试平台，依次将红色和绿色的纸粘贴固定在距离面包板四厘米处的纸箱侧面，依次将不同颜色的LED灯接在电路中，接通电源，调整LED灯和光敏电阻的位置（即将LED灯和光敏电阻向一侧弯曲90度，使它们都面向纸箱剪下一小块黑纸卷成圆筒状，并将其照在光敏电阻周围，保证只露出光敏电阻正面即可）将外用表盘拨转到2000k，观察阻值显示如量程太大，可再拨转到200k，从大到小转变量程，直至显示出合适可读的阻值即可，依次改变电路中LED灯的颜色，每种色纸重复测定三次记录数据。最后进行无光下光敏电阻阻值测定，断开电源测定，无光条件下红绿色纸反射光对应的光敏电阻阻值大小作为空白对照，每种色纸重复测定三次，并记录数据。通过观察数据和绘制统计图，得出同一色光照射红绿物体时，表面反射光的光强存在差异，其中，红颜色表面物体反射光下光敏电阻阻值较小，绿颜色表面物体反射光下光敏，电阻阻值较大。红色光照射红绿色纸时，两者反射光的光敏电阻阻值差异较大，绿色光照射红绿色纸时，两者反射光的光敏电阻阻值差异最小，由此可红颜色的色光有利于更好的区分红色和绿色。

筛选出区分红绿颜色物体合适的光束后，进行最后一步：构建区分红色和绿色农产品的功能电路，进行智能检测步骤。本实验材料，在上一实验基础上，增加电阻器，晶体管，红绿苹果等。实验原理在于电位器与光敏电阻组成分压器，分压器使用两个电阻来获取输入电压，并将其降低一定量输出电压，取决于两个电阻值的值。在这个电路中，这些电阻取决于有多少光照射到光敏电阻上，以及如何调整电去旋钮，当更多的光照射到光敏电阻上时，输出电压升高，分压器的输出被送到晶体管的输入端，晶体管就像一个阀门，可以控制电流流过其他东西，如电机，蜂鸣器或LED在这个电路中，当晶体管的输入电压超过某个域，它会导致第二个LED灯亮。构建光测量电路，同上一实验。根据不同影响因素进行电路调试，最终，使扩散的红色LED灯仅当将一个红色苹果放在透明LED灯和光敏电阻前时会亮起，但使用一个绿色苹果时不会亮起。如此，便可以通过查看LED灯的亮与灭快速识别一个农产品是否成熟。

通过上述实验我们了解到不同果实成熟指标，探究不同色光下相同颜色物体反射光的差异，学习有关颜色的智能识别——图像的采集及色彩量化研究。最后基于光敏电阻检测不同色光下红绿物体反射光的光强差异构建光测量电路。最后，构建区分红色和绿色农产品的功能电路。对智慧农业技术有了进一步的了解和认识。本实验对果实成熟识别机器人的简单模拟，能够节省大量人力，大大提高农业生产经营效率。此外智慧农业还能够有效的改善农业生态环境，能够彻底转变农业生产者消费者观念和组织体系结构。与其说智慧农业是对未来的愿景，不如说自动控制所有优化植物生长要素的温室，现在已成为现实附近会在长期内提高农业作业效率还会通过智能技术的广泛实施继续改善碳平衡。