[发明专利]一种用于球形水果位姿调整的方法

权利要求书

1.一种用于球形水果位姿调整的方法，其特征在于：采用以下机构，机构主要由机器视觉模块和球形水果位姿调整机构两部分构成，机器视觉模块主要包括电脑(1)和相机(2)；相机(2)安装于球形水果位姿调整机构的上方；所述的球形水果位姿调整机构主要包括限位端盖(4)、三个全向轮(5)、三组驱动电机(6)和控制单元(7)；限位端盖(4)罩在安装板(9)上形成安装全向轮(5)的内腔，限位端盖(4)中心设有开口，开口作为水果(3)进出放置的通道；多个全向轮(5)安装在内腔中并绕安装板(9)中心在同一水平圆周上间隔均匀分布，使得多个全向轮(5)围在限位端盖(4)开口内水果(3)的周围，每个全向轮(5)均连接有驱动电机(6)；安装板(9)上还安装有控制单元(7)，控制单元(7)分别与三个驱动电机(6)和电脑(1)相连，用以接收电脑(1)所发出的控制信息，对各个驱动电机(6)发出控制信号控制各个全向轮(5)旋转，实现水果(3)位姿的调整；

方法包括以下步骤：

(1)利用相机(2)采集水果位姿调整机构上水果不同位姿下的俯视图像，经预处理后标注水果局部区域，构建训练集；

(2)将训练集输入Darknet网络使用YOLO方法训练生成检测模型；

(3)使用检测模型对待测采集的水果俯视图像进行实时检测判别，生成水果、果梗、果萼和缺陷的边界框作为区域，确定水果有无缺陷以及水果的中心坐标、果梗区域和果萼区域的中心坐标；

(4)根据水果有无缺陷及果梗区域和果萼区域到水果的中心坐标之差，以果梗朝上为目标，控制全向轮进行工作调整水果位姿，调整方式如下：

(4.1)若水果俯视图像中检测到有缺陷区域，则判别为缺陷果，剔除该水果；

(4.2)若水果俯视图像中没有检测到有果萼区域或者果萼区域时，则控制水果(3)随任意一个全向轮转动，在水果转动过程中实时检测；

若依然没有检测到有果萼区域或者果萼区域在时，再按俯视顺时针方向控制下一个全向轮转动，若依然没有实时检测到果萼区域或者果萼区域则再按俯视顺时针方向依次控制下一个全向轮转动，直到检测到有果萼区域或者果萼区域；

若一旦检测到有果梗区域或果萼区域存在时，所有驱动电机(6)中止运行，进行步骤(4.3)或(4.4)；

(4.3)若水果俯视图像中没有检测到有果梗区域时，则控制水果随任意一个全向轮转动，直到水果俯视图像中检测到有果梗区域，所有驱动电机(6)中止运行，进行下一步；

(4.4)若水果俯视图像中检测到只有果梗区域时，则识别果梗区域中心并计算果梗区域中心与水果中心之间的图像坐标距离，当图像坐标距离超过预设距离阈值时，再实时计算果梗区域中心到每个全向轮的径向平面的垂直距离，取垂直距离最短的全向轮作为控制轮，仅控制控制轮转动驱动水果转动，按图像坐标距离控制转动量，转动过程中垂直距离最短全向轮改变后也换取新的垂直距离最短的全向轮为当前控制轮，直到图像坐标距离低于预设距离阈值，则水果位姿调整结束。

2.根据权利要求1所述的一种用于球形水果位姿调整的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的预处理包括图像的翻转、旋转、缩放、色彩抖动、添加噪声。

3.根据权利要求1所述的一种用于球形水果位姿调整的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，标注水果局部区域包括标注整果、果梗、果萼和缺陷的区域。