[发明专利]一种基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像识别和处理技术领域，具体是一种基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置及方法。

背景技术

枸杞属于茄科属多分支灌木植物，是名贵的药材与滋补品，也是 “食药同源”的功能型特产资源。随着人们健康观念的不断更新，对枸杞的需求不断增大，枸杞的种植面积也随之增加。枸杞生长具有“无序花序、连续花果”的特点，即开花、结果、成熟同时进行，采摘难度较大。而且枸杞种植多属密植型，种植密度为330棵/667平米，行距和株距相对较小，行距一般为1.0-1.5米，藤枝错综复杂，不适合大型采摘机械进地作业。

人工采摘枸杞的效率仅为3-5kg/h，而费用高达2000元/667平米，约占生产成本的50%以上。当前常见的枸杞采摘机以中小型手持式为主，虽然具有结构简单、体积小、重量轻、便于携带的优点，但是工作效率较低，破损率也较高。随着光电检测、图像识别、新材料、电子技术等在农业科技中的应用，研制新型的智能枸杞采摘机械对促进枸杞产业发展具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采摘效率高、破损率低、集成度高、可靠性和抗干扰能力强以及操作快速简洁的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置及方法，适用于不同地理环境、不同种植工艺下的枸杞采摘。

本发明的技术方案为：

一种基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，该装置包括上位机、微控制器、图像信息采集模块、深度信息获取模块、仿生机械手、气流产生模块、气流控制模块和气流释放模块，所述图像信息采集模块、深度信息获取模块、气流产生模块、气流控制模块和气流释放模块均安装在仿生机械手上；

所述上位机与微控制器交互式信号连接，所述图像信息采集模块的信号输出端与上位机的信号输入端连接，所述图像信息采集模块与微控制器交互式信号连接，所述深度信息获取模块与微控制器交互式信号连接，所述微控制器的信号输出端与仿生机械手的信号输入端、气流产生模块的信号输入端、气流控制模块的信号输入端连接，所述气流产生模块的出气口与气流控制模块的进气口连通，所述气流控制模块的出气口与气流释放模块的进气口连通。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，所述图像信息采集模块包括双目相机、第一接口电路和第一防震减震组件，所述双目相机的信号输出端通过第一接口电路与上位机的信号输入端连接，所述双目相机通过第一接口电路与微控制器交互式信号连接，所述第一防震减震组件设置在双目相机的安装位置下方，用于对双目相机进行防震减震处理。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，所述深度信息获取模块包括TOF相机、第二接口电路、第二防震减震组件和主动式温度控制电路，所述TOF相机通过第二接口电路与微控制器交互式信号连接，所述第二防震减震组件设置在TOF相机的安装位置下方，用于对TOF相机进行防震减震处理，所述主动式温度控制电路与微控制器交互式信号连接，用于对TOF相机的温度进行监测和管理。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，所述气流产生模块采用空气压缩机，所述空气压缩机的出气口与气流控制模块的进气口连通，所述空气压缩机的信号输入端与微控制器的信号输出端连接。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，所述气流控制模块包括气动电磁阀，所述气动电磁阀的进气口与气流产生模块的出气口连通，所述气动电磁阀的出气口与气流释放模块的进气口连通，所述气动电磁阀的信号输入端与微控制器的信号输出端连接。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，所述气流释放模块采用喷嘴，所述喷嘴的进气口与气流控制模块的出气口连通。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，所述图像信息采集模块和深度信息获取模块设置在金属屏蔽罩内。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，所述主动式温度控制电路包括温度传感器和散热器，所述温度传感器的信号输出端与微控制器的信号输入端连接，用于监测TOF相机的温度，所述散热器的信号输入端与微控制器的信号输出端连接，用于当TOF相机的温度高于预设阈值时，对TOF相机进行降温处理。

所述的一种基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置的采摘方法，该方法包括以下步骤：

a、所述微控制器接收到上位机发送过来的操作指令后，控制仿生机械手移动，将图像信息采集模块送至待采摘枸杞区域；