[发明专利]基于Kinect的果园精准喷施系统

说明书

本发明公开了一种基于Kinect的果园精准喷施系统，包括自走式车体，车体的后部设置有牵引式空气喷雾器，车体的前部安装有药箱，车体的前方设置有喷施装置，喷施装置和牵引式空气喷雾器分别通过管路与药箱内设置的加压泵相连通；所述车体的上方通过支架设置有采集分析装置，采集分析装置包括用于采集待喷施果树图像信息的Kinect装置、用于分析图像信息以确定待喷施果树与喷施装置间间距的处理器以及为处理器和Kinect装置供电的移动电源，处理器的输出端连接喷施装置的受控端，用于调节喷施装置上喷头的姿态。本发明能够精确判断果树与喷头的距离，并根据距离调整喷头的姿态，从而实现对果树进行药液的精准喷施，提高工作效率和喷施效果。

技术领域

本发明涉及药液喷施技术领域，特别是一种用于对果树进行药液喷施的系统。

背景技术

果树种植的过程中，需要精心呵护，为避免虫害，通常需要进行药液的喷施。目前，对果树喷施药液的方式仍大多采用人工喷施为主，效率低下，工作强度较大。为解决此问题，人们提出了一种自动喷涂的装置，通过设置传感器来检测果树与喷头之间的间距，然后通过调整喷头位置进行自动喷涂。

传统精准喷施系统使用的各种传感器中，有超声波传感器、激光传感器、红外传感器等，其中，超声波传感器价格较低，实现起来比较方便，但是其声波的反射受被测平面的方向角度和材质影响较大，而果树叶片角度各异，且受风吹动时也会改变；激光探测及测距系统（LiDAR）能够精确的测量果树距离，并结合GPS进行定位，实现精准喷施，但由于激光扫描光束为点光源扫描，对树木测量精确度不高；近红外传感器使用发射器发射红外光线，响应速度快、能实现非接触检测、精度和分辨率高，由于红外光线发射覆盖范围小且不均匀，因此需要多个传感器协同运作，增加了处理难度和误差。另外，还有使用摄像机采集果树视频图像后，根据对摄像机距离的预先标定估算距离，尽管摄像机能够采集果树的视频图像，并利用视频处理技术，根据颜色信息区分树木与树干，但是，由于果树与喷头的距离只能是估算，易产生较大误差。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于Kinect的果园精准喷施系统，能够精确判断果树与喷头的距离，并根据距离调整喷头的姿态，从而实现对果树进行药液的精准喷施，提高工作效率和喷施效果。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

基于Kinect的果园精准喷施系统，包括自走式车体，车体的前部安装有药箱，车体的后部设置有牵引式空气喷雾器，位于药箱前方的车体上设置有向果树喷洒药液的喷施装置，所述喷施装置通过管路依次与牵引式空气喷雾器和药箱内设置的加压泵连通；所述车体的上方通过支架设置有采集分析装置，采集分析装置包括用于采集待喷施果树图像信息的Kinect装置、用于分析图像信息以确定待喷施果树与喷施装置间间距的处理器以及为处理器和Kinect装置供电的移动电源，处理器的输出端分别连接喷施装置和牵引式空气喷雾器的受控端，用于调节喷施装置上喷头的姿态和喷施装置的喷洒量。

上述基于Kinect的果园精准喷施系统，所述Kinect装置包括分别与处理器连接的主机以及分别与主机连接的红外光源、LED指示灯、彩色摄像头和红外摄像头，所述Kinect装置输出的为分辨率为640×480的RGB图像和红外深度图像。

上述基于Kinect的果园精准喷施系统，所述Kinect装置共设置为两套，分别位于喷施装置的后方和左侧。

上述基于Kinect的果园精准喷施系统，所述喷施装置包括设置在车体前方的支架，支架的上中下部分别铰接一带支杆的喷头，支杆内穿设有连通牵引式空气喷雾器与喷头的管路；所述喷头与支架之间通过液压缸连接，液压缸的缸体固定并倾斜设置在支架上，液压缸的活塞杆顶端与喷头相铰接；所述车体上还设置有为各液压缸提供液压动力的油缸，油缸与各液压缸之间通过液压油管路连通，液压油管路上串接有分别控制各液压缸动作的电液阀，电液阀的受控端连接处理器的输出端。