[发明专利]一种机器视觉茶枝柑姿态识别和自动调整装置

权利要求书

1.一种机器视觉茶枝柑姿态识别和自动调整装置，其特征在于：包括运送系统、视觉定位系统和茶枝柑姿态调整系统；所述运送系统和视觉定位系统安装在工作架上；所述茶枝柑姿态调整系统包括定位驱动轮、驱动电机、定位装置支架、控制器、电机驱动器，定位装置支架固定安装在工作架上且位于视觉定位系统的正下方，一组四个定位驱动轮倾斜安装在定位装置支架的外表面，每个定位驱动轮都有对应的驱动电机，驱动电机安装在定位装置支架的内表面，驱动电机的轴通过轴连器连接定位驱动轮，驱动电机通过导线连接对应电机驱动器，电机驱动器通过导线连接控制器，控制器与微处理器通过导线连接。

2.根据权利要求1所述的机器视觉茶枝柑姿态识别和自动调整装置，其特征在于：所述运送系统包括依次布置的水平传送带、上料机械手、下料机械手、开皮工位，上料机械手、下料机械手分别安装在定位装置支架的两侧。

3.根据权利要求1所述的机器视觉茶枝柑姿态识别和自动调整装置，其特征在于：所述视觉定位系统包括相机支架、相机、光源和微处理器；相机固定安装在相机支架上且面向定位装置支架；光源安装在相机支架上；相机通过导线与微处理器相连接。

4.根据权利要求1所述的机器视觉茶枝柑姿态识别和自动调整装置，其特征在于：所述定位驱动轮为非光滑的轮式结构，驱动电机为涡轮蜗杆结构，定位驱动轮的位置相对于定位装置支架外表面平行，与定位装置支架外表面有固定角度差范围在15°～60°内。

5.根据权利要求1所述的机器视觉茶枝柑姿态识别和自动调整装置，其特征在于：控制器、电机驱动器和微处理器放置在控制柜中。

6.一种权利要求1～5中任一项所述的机器视觉茶枝柑姿态识别和自动调整装置的应用，其特征在于包括下述步骤：

(1)启动装置后，茶枝柑落入水平传送带的卡座上，当茶枝柑传送到水平传送带的末端时，上料机械手夹取茶枝柑放置到定位装置支架上；

(2)当茶枝柑位于定位装置支架上时，触发相机并抓取一帧静态图像，实现茶枝柑表面图像采集；

(3)以定位装置支架的正中心为原点建立视觉定位二维坐标系，静态图像通过灰度、二值化、中值滤波的处理后提取茶枝柑特征，然后经过微处理器处理得到茶枝柑果柄的二维坐标信息，并将二维坐标信息传递给控制器；

(4)如果得到的图像中无有效果柄坐标信息即果柄不在相机视角的区域内，控制器将控制电机驱动器以使驱动电机工作，使得位于定位驱动轮上面的茶枝柑的果柄位置翻转；同时相机连续获取多帧图像，由微处理器处理并提取茶枝柑果柄的二维坐标信息，反馈果柄坐标给控制器，控制器再次验证茶枝柑果柄是否位于视觉定位二维坐标系原点位置，若茶枝柑果柄不在视觉定位二维坐标系原点位置，控制器继续控制电机驱动器使驱动电机工作，使位于定位驱动轮上面的茶枝柑的果柄改变位置，从而形成一种视觉反馈，最终使得茶枝柑果柄位于视觉定位二维坐标系原点位置；

(5)茶枝柑果柄朝上时，姿态调整完毕，下料机械手将姿态调整好的茶枝柑夹取放置在开皮工位上。

7.根据权利要求6所述的机器视觉茶枝柑姿态识别和自动调整装置的应用，其特征在于：首先通过微处理器判断是否获取到有效茶枝柑果柄的二维坐标信息即茶枝柑果柄是否处于相机视角内或坐标区域内；若不在坐标区域内，控制器将控制驱动电机工作，使茶枝柑姿态翻转即茶枝柑果柄出现在相机视角内或坐标区域内；若获取到有效茶枝柑果柄的二维坐标信息即茶枝柑果柄处于相机视角内或坐标区域内，相机将获取到有效的果柄二维坐标信息[a,b]；当茶枝柑果柄位于坐标区域A时即果柄二维坐标满足时，定位驱动轮逆时针转动，茶枝柑表面有接触的定位驱动轮使茶枝柑水平圆周转动，茶枝柑果柄将向x轴运动，此刻提取的果柄二维坐标信息为[a₁,0]，此时定位驱动轮A与定位驱动轮B顺时针运动，定位驱动轮C与定位驱动轮D逆时针运动，直至提取到的茶枝柑果柄坐标信息为[0,0]；当茶枝柑果柄位于坐标区域B时即坐标满足时时，定位驱动轮顺时针转动，茶枝柑表面有接触的定位驱动轮使茶枝柑水平圆周转动，茶枝柑果柄将向y轴运动，当提取的茶枝柑果柄二维坐标信息为[0,b₁]，此时定位驱动轮A与定位驱动轮D逆时针运动，定位驱动轮B与定位驱动轮C顺时针运动，直至提取到的茶枝柑果柄坐标信息为[0,0]；当茶枝柑果柄位于坐标区域C时即果柄二维坐标满足时，定位驱动轮逆时针转动，茶枝柑表面有接触的定位驱动轮使茶枝柑水平圆周转动，茶枝柑果柄将向y轴运动，此刻提取的果柄二维坐标信息为[0,b₂]，此时定位驱动轮B与定位驱动轮C顺时针运动，定位驱动轮A与定位驱动轮D逆时针运动，直至提取到的茶枝柑果柄坐标信息为[0,0]；当茶枝柑果柄位于坐标区域D时即果柄二维坐标满足时，定位驱动轮顺时针转动，茶枝柑表面有接触的定位驱动轮使茶枝柑水平圆周转动，茶枝柑果柄将向x轴运动，此刻提取的果柄二维坐标信息为[a₂,0]，此时定位驱动轮A与定位驱动轮B逆时针运动，定位驱动轮C与定位驱动轮D顺时针运动，直至提取到的茶枝柑果柄坐标信息为[0,0]；当茶枝柑果柄位于坐标区域E时即果柄二维坐标满足时，定位驱动轮逆时针转动，茶枝柑表面有接触的定位驱动轮使茶枝柑水平圆周转动，茶枝柑果柄将向x轴运动，此刻提取的果柄二维坐标信息为[a₃,0]，此时定位驱动轮C与定位驱动轮D顺时针运动，定位驱动轮A与定位驱动轮B逆时针运动，直至提取到的茶枝柑果柄坐标信息为[0,0]；当茶枝柑果柄位于坐标区域F时即果柄二维坐标满足时，定位驱动轮顺时针转动，茶枝柑表面有接触的定位驱动轮8使茶枝柑水平圆周转动，茶枝柑果柄将向y轴运动，此刻提取的果柄二维坐标信息为[0,b₃]，此时定位驱动轮A与定位驱动轮D顺时针运动，定位驱动轮C与定位驱动轮B逆时针运动，直至提取到的茶枝柑果柄坐标信息为[0,0]；当茶枝柑果柄位于坐标区域G时即果柄二维坐标满足时，定位驱动轮逆时针转动，茶枝柑表面有接触的定位驱动轮使茶枝柑水平圆周转动，茶枝柑果柄将向y轴运动，此刻提取的果柄二维坐标信息为[0,b₄]，此时定位驱动轮A与定位驱动轮D顺时针运动，定位驱动轮C与定位驱动轮B逆时针运动，直至提取到的茶枝柑果柄坐标信息为[0,0]；当茶枝柑果柄位于坐标区域H时即果柄二维坐标满足时，定位驱动轮顺时针转动，茶枝柑表面有接触的定位驱动轮使茶枝柑水平圆周转动，茶枝柑果柄将向x轴运动，此刻提取的果柄二维坐标信息为[a₄,0]，此时定位驱动轮A与定位驱动轮B顺时针运动，定位驱动轮C与定位驱动轮D逆时针运动，直至提取到的茶枝柑果柄坐标信息为[0,0]。