[发明专利]一种基于计算机视觉的球形果蔬姿态自动调整方法与装置

权利要求书

1.一种基于计算机视觉的球形果蔬姿态自动调整方法与装置，包括装置和方法两部分，所述的装置由相机、三个让位步进电机、单片机控制器及计算机组成，其中三个步进电机的转轮呈120度分布，相机安装在步进电机中心轴正上方，相机与计算机相连，单片机控制器一端计算机相连，另一端与三个步进电机相连；所述的方法是，通过相机对球形果蔬成像，计算机通过图像判断出果蔬大小，果蔬头（如洋葱头或苹果果柄）所在水平面位置坐标，并分别计算出果蔬需要旋转的角度和方向，通过单片机控制器控制三个步进电机旋转，使得球形果蔬中心轴朝上与水平面垂直，完成姿态调整，特别的是针对洋葱，果蔬头定义为洋葱根或洋葱头，针对苹果，果蔬头定义为苹果果柄或苹果花萼。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的球形果蔬姿态自动调整方法与装置，其特征在于：所述的果蔬大小，是通过相机拍摄球形果蔬的图像，通过图像处理方法二值化，拟合求出球形果蔬的圆的半径R，求出果蔬头所在的位置三维坐标 P(a ,b ,z)，其中图像果蔬头所在的点平面坐标由（a, b）确定，高度z =sqrt(R*R-a*a-b*b)，果蔬头所在平面圆的半径r = sqrt(a*a+b*b)，所述的三个电机分布为X轴水平方向为1#电机，顺时针120度方向为2#电机，240度方向为3#电机。

3.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的球形果蔬姿态自动调整方法与装置，其特征在于：所述的三个电机的旋转方向和角度为：

果蔬头在0°-60°之间时：第一步，1号电机正转∠POP'，2号电机反转∠POP'，3号电机正转∠POP'；第二步，1号电机正转∠DOP'，2号电机反转∠DOP'，3号电机反转∠DOP'；其中：

∠POP’=arcsin(r*sin(arctan(|b|/|a|)/R)；∠DOP’=arctan(r*cos(arctan(|b|/|a|)/ z)

果蔬头在60°-120°之间时：第一步，1号电机正转∠POP'，2号电机反转∠POP'，3号电机正转∠POP'；第二步，1号电机反转∠DOP'，2号电机反转∠DOP'，3号电机正转∠DOP'；其中：

∠POP’=arcsin(r*sin(120°-arctan(|b|/|a|)/R)；∠DOP’=arctan(r*cos(120°-arctan(|b|/|a|)/ z)

果蔬头在120°-180°之间时：第一步，1号电机反转∠POP'，2号电机正转∠POP'，3号电机正转∠POP'；第二步，1号电机反转∠DOP'，2号电机反转∠DOP'，3号电机正转∠DOP'；其中：

∠POP’=arcsin(r*sin(60°-arctan(|b|/|a|)/R)；∠DOP’=arctan(r*cos(60°-arctan(|b|/|a|)/ z)

果蔬头在180°-240°之间时：第一步，1号电机反转∠POP'，2号电机正转∠POP'，3号电机正转∠POP'；第二步，1号电机反转∠DOP'，2号电机正转∠DOP'，3号电机反转∠DOP'；其中：

∠POP’=arcsin(r*sin(60°-arctan(|b|/|a|)/R)；∠DOP’=arctan(r*cos(60°-arctan(|b|/|a|)/ z)

果蔬头在240°-300°之间时：第一步，1号电机正转∠POP'，2号电机正转∠POP'，3号电机反转∠POP'；第二步，1号电机反转∠DOP'，2号电机正转∠DOP'，3号电机反转∠DOP'；其中：

∠POP’=arcsin(r*sin(120°-arctan(|b|/|a|)/R)；∠DOP’=arctan(r*cos(120°-arctan(|b|/|a|)/ z)

果蔬头在300°-360°之间时:第一步，1号电机正转∠POP'，2号电机正转∠POP'，3号电机反转∠POP'；第二步，1号电机正转∠DOP'，2号电机反转∠DOP'，3号电机反转∠DOP'；其中：

∠POP’=arcsin(r*sin(arctan(|b|/|a|)/R)；∠DOP’=arctan(r*cos(arctan(|b|/|a|)/ z)

果蔬头在0°时1号电机正转∠POO'，2号电机反转∠POO'，3号电机反转∠POO'；果蔬头在60°时1号电机正转∠POO'，2号电机反转∠POO'，3号电机正转∠POO'；果蔬头在120°时1号电机反转∠POO'，2号电机反转∠POO'，3号电机正转∠POO'；果蔬头在180°时1号电机反转∠POO'，2号电机正转∠POO'，3号电机正转∠POO'；果蔬头在240°时1号电机反转∠POO'，2号电机正转∠POO'，3号电机反转∠POO'；300°时1号电机正转∠POO'，2号电机正转∠POO'，3号电机反转∠POO'；其中：需要旋转的角度为：

∠POO’=arcvos(sqrt(R*R-a*a-b*b) /R)。