[发明专利]果树目标检测装置、果园喷雾机及果树目标检测方法

说明书

本发明公开了一种果树目标检测装置、果园喷雾机及果树目标检测方法，所述装置包括数据采集模块和控制模块；所述数据采集模块包括步进电机、激光距离传感器、角度传感器和旋转编码器，所述激光距离传感器设置在步进电机的正上方，且激光距离传感器与步进电机旋转连接，所述角度传感器设置在步进电机的正下方，且角度传感器与步进电机的转轴固定连接；所述控制模块分别与步进电机、激光距离传感器、角度传感器和旋转编码器连接，且控制模块和步进电机固定在一固定板上。本发明装置结构合理、安装方便、操作简单，能够快速识别目标，可以广泛用于果园靶标识别和自动化设计，减轻工作人员的劳动强度，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及一种果树目标检测装置、果园喷雾机及果树目标检测方法，属于果树冠层靶标识别领域。

背景技术

为了降低农药消耗，果园施药机械需要采用对靶喷雾的方式，使得喷头能够对准果树冠层喷雾，从而降低农药过量施用。

对于果园冠层靶标的有效探测是实现果园精准施药的重要关键技术，目前普遍采用的靶标探测方式有超声波传感器，红外传感器，光谱检测，单点激光测距传感器，二维线扫激光雷达，图像传感器，其中单点激光雷达，二维线扫激光雷达以及图像传感器是当前采用的比较多的主流技术，但单点激光雷达和二维线扫激光雷达测量点数较少，无法同时探测整棵果树冠层靶标，图像传感器虽然可以同时对整颗果树进行拍摄，但需进行复杂的图形处理，实时性不足。由于背景复杂，待识别物体堆放杂乱，传统图像识别速度慢准确率不高。且传统单目识别技术无法获得检测目标的深度信息，而双目立体视觉对环境光照非常敏感，在光照较强或较暗的情况下会导致算法效果急剧下降，另外其计算复杂度高计算量大、测量范围有限。

中国专利公开号为CN109782300A的发明专利申请公开了“车间钢卷激光雷达三维定位测量系统”，其利用二维激光雷达截面扫描辅以激光测距仪定位进行空间切片重构，有效完成了使用二维激光雷达的进行三维重建的任务，但该申请室外的使用性不强，而且它直接用二维激光雷达加测距仪完成三维构建，价格昂贵。

中国专利公开号为CN109387848 A的发明专利申请公开了“果树冠层靶标探测装置、方法、计算设备及存储介质”，该系统主要利用面阵激光雷达、九轴姿态传感器、旋转编码器和处理器对果树的深度信息的识别和处理，没有特定设计基础探测装置。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种果树目标检测装置，该装置结构合理、安装方便、操作简单，能够快速识别目标，可以广泛用于果园靶标识别和自动化设计，减轻工作人员的劳动强度，提高生产效率。

本发明的第二个目的在于提供一种安装上述果树目标检测装置的果园喷雾机。

本发明的第三个目的在于提供一种基于上述果树目标检测装置的果树目标检测方法。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种果树目标检测装置，包括数据采集模块和控制模块；

所述数据采集模块包括步进电机、激光距离传感器、角度传感器和旋转编码器，所述激光距离传感器设置在步进电机的正上方，且激光距离传感器与步进电机旋转连接，所述角度传感器设置在步进电机的正下方，且角度传感器与步进电机的转轴固定连接；

所述控制模块分别与步进电机、激光距离传感器、角度传感器和旋转编码器连接，且控制模块和步进电机固定在一固定板上。

进一步的，所述控制模块包括控制器和步进电机驱动器，所述控制器分别与步进电机驱动器、激光距离传感器、角度传感器和旋转编码器连接，所述步进电机驱动器与步进电机连接。

进一步的，所述数据采集模块还包括第一无线数据传输模块，所述控制模块还包括第二无线数据传输模块；