[实用新型]基于机器视觉的菠萝采摘装置

说明书

本实用新型公开了基于机器视觉的菠萝采摘装置，执行机构与控制部分相连，并控制执行机构工作；所述控制部分与图像处理装置及图像获取装置相连；所述图像获取装置包括第一摄像机、第二摄像机、图像采集卡和计算机；所述图像处理装置与图像获取装置相连并通过图像处理装置的图像处理系统相连，并获取菠萝的形心坐标；所述控制部分包括伺服控制器和步进电机，所述伺服控制器通过信号线与执行机构的步进电机相连，并控制执行机构的动作；所述执行机构包括机构安装台，所述机构安装台通过螺纹传动配合安装在螺杆上。首先通过固定在菠萝采摘机上的摄像机及图像采集卡得到检测图像，再判断摄像机镜头是否存在污染，若没有污染，则可以对目标菠萝树进行自动采摘。

技术领域

本实用新型涉及菠萝采摘装置领域，具体涉及到基于机器视觉的菠萝采摘装置。

背景技术

根据对目前国内外的水果采摘技术的调查与分析可知，果农们大多使用人工采收的方式为主，针对比较特殊的菠萝采摘而言有以下几点不便：（1）菠萝叶本身为锯齿状并带有比较坚硬的刺，容易给采摘人带来伤害；（2）在手工采摘时人们往是一手握住菠萝，另一只手用刀将菠萝杆割断，由于菠萝果实一般比手掌大，因此难以握住整个菠萝，也造成了采摘的不便；（3）由于菠萝均属于大面积种植的水果，量较大不仅采摘难，搬运也难，即便是如今较为成熟的拖拉机式的菠萝采摘机如中国农业大学实用新型的“一种菠萝采摘机械手抓”和华南农业大学实用新型的“一种用于菠萝采摘机械手臂末端的采摘执行装置”，他们的工作均是需要人为控制的，并且对操作人员具有很高的要求。（4）为了达成无人控制式菠萝采摘机以减小人力资源的消耗，提高作业效率，促进农业现代化建设，对基于机器视觉的智能菠萝采摘设备的研究是非常有意义的。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于机器视觉的菠萝采摘装置，在菠萝采摘机缓慢向前行走的过程中，首先通过固定在菠萝采摘机上的摄像机及图像采集卡得到检测图像，再判断摄像机镜头是否存在污染，若没有污染，则可以对目标菠萝树进行自动采摘。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：基于机器视觉的菠萝采摘装置，所述装置包括执行机构，所述执行机构与控制部分相连，并控制执行机构工作；所述控制部分与图像处理装置及图像获取装置相连；

所述图像获取装置包括第一摄像机、第二摄像机、图像采集卡和计算机；所述图像处理装置与图像获取装置相连并通过图像处理装置的图像处理系统获取菠萝的形心坐标；

所述控制部分包括伺服控制器和步进电机，所述伺服控制器通过信号线与执行机构的步进电机相连，并控制执行机构的动作；

所述执行机构包括机构安装台，所述机构安装台通过螺纹传动配合安装在螺杆上，所述机构安装台上通过滑槽安装有菠萝夹持机构、菠萝采摘机构和菠萝枝干清理机构。

所述第一摄像机与图像处理系统相配合，能够获取菠萝的X和Z坐标。

所述第二摄像机与图像处理系统相配合，能够获取菠萝的Y和Z坐标。

所述菠萝夹持机构采用两个弧形夹持机械手，呈对称安装，合拢之后能够夹持菠萝，在弧形夹持机械手的内壁上安装有压力传感器，所述压力传感器通过反馈调节系统与弧形夹持机械手的控制系统相连，来调节夹持力，以避免损伤果实。

所述菠萝采摘机构包括切割刀，所述切割刀安装在刀片驱动机构上，并驱动切割刀完成切断动作。

所述菠萝枝干清理机构包括机器底盘，所述机器底盘安装在机构安装台的下端面，所述机器底盘下端靠近地面处安装有旋转式刀片，所述旋转式刀片安装在电机主轴上，并驱动其旋转清理被采摘后的菠萝树枝干。

所述菠萝采摘机构上安装有第三摄像机。

所述菠萝夹持机构的弧形夹持机械手头部安装有第四摄像机。

本实用新型有如下有益效果：