[发明专利]一种基于机器视觉的嫁接夹姿态识别方法

说明书

本发明涉及机器视觉识别方法。目的是提出一种基于机器视觉的嫁接夹姿态识别方法，该方法应能对嫁接夹的位置、姿态进行有效识别，便于后续的柔性机械臂对嫁接物精确主动抓取，以实现嫁接夹的主动供夹操作。技术方案是：一种基于机器视觉的嫁接夹姿态识别方法，包括以下过程：步骤一、采集图像；步骤二、图像处理；步骤三、抓取点的确定；步骤四、角点的提取；步骤五、终端抓取装置的抓取；步骤六、目标对象嫁接夹姿态选取；步骤七：相同姿态不同高度选取。

技术领域

本发明涉及机器视觉识别方法，具体涉及一种基于机器视觉的嫁接夹姿态 识别方法。

背景技术

随着人民生活水平的逐步提高，人们对蔬菜的需求也不断提升，蔬菜种植 的面积也在逐年扩大；但是由于土壤恶化，虫害加重等已经严重影响到蔬菜的 正常生长，从而降低了蔬菜质量和产量。嫁接技术能够有效地提高植物抗病和 抗虫性，因此嫁接机在农业发展中发挥着及其关键的作用；嫁接夹是嫁接机的 不可缺少的组成部分，在嫁接过程中，嫁接夹的杂乱无章不仅影响嫁接效率， 而且会影响嫁接的质量。

基于机器视觉的嫁接夹姿态识别定位有利于嫁接机在嫁接过程中其终端嫁 接夹可以准确的将嫁接目标抓取，移动，嫁接等操作，同时利用现有的图像采 集设备如摄像头，计算机等实现对目标图像嫁接夹姿态的准确定位识别分析， 进而控制嫁接夹的主动准确抓取。

日本生物研究所开发的自动嫁接机器人的嫁接夹进给系统使用一种旋转盘 结构[甜瓜自动嫁接机推夹装置设计及试验[J].沈阳农业大学学报,2015(3): 329-334.]，当其中一个移植夹从推夹位置被推出以夹住移植的幼苗时，旋转盘以 一定角度旋转，使得下一个相邻的移植夹位于推夹的位置并被推出以夹紧下一 棵幼苗；这样实现的自动送夹系统结构比较简单，但嫁接夹需要人工补给自动 化程度不高。中国农业大学对此进行了改进，设计了一种不需要中断嫁接操作 也可以完成换夹的多筒连续供夹装置[Jiang K,ZhengW,Zhang Q,et al. Development and experiment of vegetable grafting robot[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2012,28(4):8-14.]，此装置通过形状与 嫁接夹相同但稍大一点的送夹筒、动盘和定盘三者共同作用实现，定盘上方向 唯一的落夹孔保证了嫁接方向唯一性。该方案自动化水平有了很大的提高,但是 嫁接夹仍需人工装入送夹筒。台湾农业机械化研究发展中心与中兴、嘉义大学 等合作开发百香果种苗自动嫁接机[彭玉平.茄果类高速嫁接机关键机构设计与 试验[D]华南农业大学,2016]，单人操作，采用电控系统及气压组件联动，嫁接 夹供给部分使用振动盘完成。振动盘通过振动，依靠惯性力和重力的综合作用 驱使物料沿料道向上、向前送进，使嫁接夹于固定出口送出。北京农业信息技 术研究中心的[嫁接夹自动排序供夹装置设计[J].农业机械学报,2012 (1):1000-1298.]以嫁接夹排序和自动上夹为研究对象，采用振动排序原理进行 嫁接夹的定向排序，对嫁接夹在振动盘中振动模型进行力学分析，设计一种适 用于塑料夹的自动排序供夹装置，主要包括振动盘送料器和自动上夹机构两部 分，振动盘送料器实现嫁接夹方向一致性调整,以及嫁接夹的连续供给；而上夹 机构用于实现将位于送夹滑道内的嫁接夹推送至夹苗位置，完成嫁接苗切口对 接处的固定作业。目前国内现阶段自动嫁接机也多采用这种方式。

以上针对嫁接夹的供夹装置自动化程度不高，主要以被动的振动式整理为 主，振动方案结构简单，易于维护，但也存在着稳定性差，工作噪音大，需要 有保证嫁接夹输送方向和放置状态的装置和防止嫁接夹互相挂接的装置等缺 点，还没有实现对嫁接夹的主动整理识别功能。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提出一种基于机器视觉的嫁接 夹姿态识别方法，该方法应能对嫁接夹的位置、姿态进行有效识别，便于后续 的柔性机械臂对嫁接物精确主动抓取，以实现嫁接夹的主动供夹操作。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案；