具備分布式機器視覺系統(tǒng)的枸杞采摘裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于農業(yè)機械領域，具體涉及一種枸杞采摘裝置所屬的輔助配套機構，尤其是涉及一種用于枸杞的具備分布式機器視覺系統(tǒng)的采摘裝置。
【背景技術】
[0002]枸杞既是傳統(tǒng)名貴中藥材，又是一種營養(yǎng)滋補品。據官方統(tǒng)計，僅2012年的甘肅地區(qū)，枸杞產量高達3.5萬噸。由于枸杞果實成熟時水分含量很高和果皮嬌嫩等特點，收集時很容易損傷;如果出現損傷，不僅會影響其外觀色澤，還會降低藥用價值。因此，需要采用柔性收集的方式，將枸杞果連同果把一起摘下。由于枸杞生長的復雜性和農田環(huán)境的非結構化等特點，目前生產中采用的簡單的手持式枸杞采摘器、采摘頭和震動式采摘機。
[0003]發(fā)明專利申請201010272425公布了一種“手持式枸杞采摘機”，這種設備仍然需要采摘人員的參與，對于提高枸杞采摘的自動化非常有限。同時，該設備是對一串枸杞枝條進行采摘，極易容易將未成熟的枸杞一起采摘，對于提高枸杞的質量和產量非常不利。發(fā)明專利201320182557.2公開了一種“升降式果實采摘機”，該采摘機中的升降裝置包括設置于車架上的底板，設置于所述底板中央、并相嵌套的至少兩個套設在油缸套內的伸縮油缸，用于操縱所述伸縮油缸的升降操縱臺，設置于所述底板兩側的升降支架。該采摘機存在的問題是:(I)該升降裝置柔性較差，只能升降，需要依靠調整整個機具的方向來改變方向；(2)采用液壓進行升降，整體升降裝置過于龐大，使用不靈活，成本高。
[0004]發(fā)明專利申請201310614202.0公布了一種“基于機器視覺的枸杞在線分選系統(tǒng)”，該系統(tǒng)包括ARM控制器、圖像采集處理模塊、電源模塊、系統(tǒng)復位模塊、數據傳輸模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、上位機、驅動模塊、分選執(zhí)行單元、運輸執(zhí)行單元、C⑶工業(yè)相機、背景處理模塊、待選樣本、LED光照射模塊。該系統(tǒng)存在的問題:(I)僅適合于單層、無遮擋物的枸杞圖像處理，不能用于自然界中復雜狀況的枸杞采摘；(2)僅適合于靜止的枸杞圖像處理，即固定位置的工業(yè)相機對靜止的枸杞果實進行分揀。
[0005]發(fā)明專利201310193713.X公開了一種“用于農產品采摘的移動旋轉升降平臺”，該移動旋轉升降平臺包括行走機構、旋轉機構、升降平臺、控制系、旋轉機架、主軸、軸承組、軸承座板組、齒輪組及旋轉驅動電機。該升降平臺存在的問題:(I)將旋轉作為基地，升降作為上層工作區(qū)，導致旋轉基面與重物之間距離較大，旋轉過程中會產生離心力，導致平臺不穩(wěn)定；(2)旋轉采用齒輪傳動，工作臺分度精度低；(3)升降機構采用直線導軌，載物重量較低。
[0006]綜上所述，現有技術中，利用機器視覺和采摘機械手對枸杞果實采摘，需要將整套機器運動至枸杞枝條正前方；由于機器視覺系統(tǒng)的可視范圍非常有限，這樣使得采摘機的橫向可采摘區(qū)域受限，采摘機械手將正前方的枸杞采摘完畢后，需要工作人員將系統(tǒng)移動至其他區(qū)域，對于提高采摘效率非常不利;而且，即使同一區(qū)域的不同高度上的枸杞采摘，也需要頻繁的移動機器，這樣不僅不利于提高采摘效率;而且，較平均枸杞樹高度差別大的樹木，由于機器視覺系統(tǒng)的視角有限，極易發(fā)生最低處和最高處圖像采集不到而漏采的情況。【實用新型內容】
[0007]針對現有技術存在的問題，本實用新型提供了一種具備分布式機器視覺系統(tǒng)的枸杞采摘裝置。
[0008]本實用新型的技術方案是:具備分布式機器視覺系統(tǒng)的枸杞采摘裝置，包括機架以及設置在機架上的控制系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、高位視覺系統(tǒng)、低位視覺系統(tǒng)、視覺升降系統(tǒng)、枸杞采摘機械手和枝條定位機械手;所述高位視覺系統(tǒng)通過視覺升降系統(tǒng)與機架相連。所述的視覺升降系統(tǒng)的運動可以帶動高位視覺系統(tǒng)的運動，從而采集中、高處的圖像。所述枸杞采摘裝置還包括設置在機架上的滑臺升降系統(tǒng)，所述低位視覺系統(tǒng)、視覺升降系統(tǒng)、枸杞采摘機械手以及枝條定位機械手均通過電動轉盤設置在滑臺升降系統(tǒng)上，進而與機架相連。
[0009 ]滑臺升降系統(tǒng)的運動可以帶動整個電動轉盤、高位視覺系統(tǒng)、低位視覺系統(tǒng)、視覺升降系統(tǒng)、枸杞采摘機械手以及枝條定位機械手的運動。所述控制系統(tǒng)通過驅動系統(tǒng)與滑臺升降系統(tǒng)、視覺升降系統(tǒng)、電動轉盤、枸杞采摘機機械手、枝條定位機械手分別相連。所述滑臺升降系統(tǒng)包括滑臺I和升降臺，所述升降臺通過滑臺I與機架連接;所述滑臺I包括滑臺主體、滑塊1、步進電機、主動齒輪和從動齒條;所述滑臺主體固定在機架上，所述滑臺主體的內部兩側嵌有從動齒條，所述滑臺主體上設有滑塊I，并通過滑塊I與升降臺連接。所述滑塊I上固定設置步進電機和主動齒輪，所述主動齒輪固定在步進電機的軸上，所述主動齒輪與從動齒條相錯嚙合;增加了滑臺的橫向力應變，既保證了滑臺升降系統(tǒng)不會因載重較大產生晃動，又提供了穩(wěn)定的升降動力。其中，所述滑臺主體的內部兩側嵌有兩條從動齒條；所述主動齒輪的數量為3個;所述升降臺為方形臺面。
[0010]其中，所述電動轉盤包括旋臺、盤體、軸承、聯軸器和伺服電機;所述盤體和伺服電機設置在方形臺面上，所述旋臺通過軸承和盤體連接，所述伺服電機通過聯軸器與盤體連接。
[0011]其中，所述視覺升降系統(tǒng)包括升降導軌、滑臺I1、滑塊I1、L型角碼、絲杠、聯軸器和步進電機;所述滑臺II通過其內部的螺母與絲杠螺紋連接并沿升降導軌運動，所述L型角碼通過滑塊II與滑臺II固定連接;所述步進電機通過聯軸器與絲杠相連。所述高位視覺系統(tǒng)包括相機I和滑輪雙軸光杠滑臺I;所述滑輪雙軸光杠滑臺I包括滑臺本體1、雙軸光杠1、滑輪軸承I和滑臺滑塊I;所述相機I的底座通過滑臺滑塊I和滑輪雙軸光杠滑臺I連接，所述滑臺本體I通過L型角碼I與視覺升降系統(tǒng)的滑塊II連接。所述滑臺本體I內部兩側設置有雙軸光杠I，滑輪軸承I通過內部軸承固定在滑臺滑塊I上，滑臺滑塊I安裝在滑臺本體I上。本實用新型通過將高位視覺系統(tǒng)和低位視覺系統(tǒng)采集到的圖像后續(xù)進行智能辨識，可以避免采摘手對不成熟的枸杞果實進行采摘，從而提高了枸杞采摘的質量，保證了枸杞的產量。
[0012]其中，所述枸杞采摘裝置還包括“一字型”定位桿，所述定位桿包括前置定位桿和后置定位桿;所述前置定位桿和后置定位桿對稱設置在旋臺的兩側。所述視覺升降系統(tǒng)固定在后置定位桿的末端，所述后置定位桿的首端固定在旋臺的邊緣;所述低位視覺系統(tǒng)固定在前置定位桿的末端，所述前置定位桿的首端固定在旋臺邊緣。所述低位視覺系統(tǒng)與視覺升降系統(tǒng)設置在旋臺的同一軸線上。所述低位視覺系統(tǒng)包含相機II和滑輪雙軸光杠滑臺II;所述滑輪雙軸光杠滑臺II包括滑臺本體I1、雙軸光杠I1、滑輪軸承I1、滑臺滑塊II和L型角碼II組成;所述相機II的底座直接和滑臺本體II連接，所述滑臺本體II通過L型角碼II連接在前置定位桿上;所述滑臺本體II內部兩側設置有雙軸光杠II，滑輪軸承II通過內部軸承固定在滑臺滑塊II上，滑臺滑塊II安裝在滑臺本體II上。
[0013]優(yōu)選的是，所述滑臺滑塊I的一側設有緊定螺釘I，所述滑臺滑塊II的一側設有緊定螺釘II;所述緊定螺釘I用于固定和限制滑臺滑塊I的移動;所述緊定螺釘II用于固定和限制滑臺滑塊II的移動。
[0014]優(yōu)選的是，所述枸杞采摘機械手和枝條定位機械手各包含一套六自由度機械手。所述旋臺上設有“一字型”固定板，所述“一字型”固定板與“一字型”定位桿垂直。所述枸杞采摘機機械手和枝條定位機械手設置“一字型”固定板的兩端。
[0015]所述控制系統(tǒng)包括TMS320F28335控制器、繼電器系統(tǒng)、信號輸入調理電路和信號輸出調理電路;所述驅動系統(tǒng)包含滑臺升降系統(tǒng)驅動器、視覺升降系統(tǒng)驅動器、電動轉盤驅動器、枸杞采摘機機械手驅動器、枝條定位機械手驅動器;所述電源系統(tǒng)包含磷酸鐵鋰電池和穩(wěn)壓電路。所述控制系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)和電源系統(tǒng)均安裝在控制柜內；所述控制柜固定在機架上。所述的TMS320F28335控制器和繼電器系統(tǒng)、信號輸入調理電路、信號輸出調理電路分別連接;繼電器系統(tǒng)和果實收集機構連接，信號輸入調理電路和外部激光傳感矩陣連接;信號輸出調理電路和驅動系統(tǒng)的電路連接。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017](I)所述的滑臺升降系統(tǒng)的運動可以帶動整個電動轉盤、高位視覺系統(tǒng)、低位視覺系統(tǒng)、視覺升降系統(tǒng)、枸杞采摘機械手、枝條定位機械手運動，提高了視覺系統(tǒng)在縱向距離上的可視范圍和機械手的工作范圍；
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