一種蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法，利用蘑菇采摘系統(tǒng)，蘑菇采摘系統(tǒng)包括蘑菇采摘裝置，蘑菇采摘系統(tǒng)還包括第一相機(jī)和第二相機(jī)。本發(fā)明的蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法容易實(shí)現(xiàn)，效率高，僅利用兩個(gè)攝像頭即可方便快捷的檢測到蘑菇的位置，可以方便快捷的實(shí)現(xiàn)蘑菇的自動(dòng)檢測及采摘，并將蘑菇采摘區(qū)域分為檢測區(qū)域和采摘區(qū)域，檢測與采摘分離，互相不影響，可以大大提高蘑菇的采集效率。
【專利說明】
一種蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，蘑菇采摘一般都是采用人工將蘑菇摘起或通過鏟子鏟起，效率都較 低，不能實(shí)現(xiàn)蘑菇的自動(dòng)采摘，并且會(huì)對蘑菇造成損傷。
[0003] 因此，需要一種新的蘑菇自動(dòng)采摘方法以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種效率更高的蘑菇自 動(dòng)采摘檢測控制方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] 利用蘑菇采摘系統(tǒng)，所述蘑菇采摘系統(tǒng)包括蘑菇采摘裝置，所述蘑菇采摘系統(tǒng)還 包括第一相機(jī)和第二相機(jī)，包括以下步驟：
[0007] 1)、將蘑菇采摘區(qū)域分為檢測區(qū)域和采摘區(qū)域；
[0008] 2)、對檢測區(qū)域的蘑菇進(jìn)行檢測：利用第一相機(jī)和第二相機(jī)分別對檢測區(qū)域拍攝 第一圖像和第二圖像；
[0009] 3)、標(biāo)定第一相機(jī)和第二相機(jī)的參數(shù)，所述參數(shù)包括第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭 光軸間距T、第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭焦距f及第一相機(jī)和第二相機(jī)距離蘑菇的平均距離 Z〇;
[0010] 4)、利用第一相機(jī)和第二相機(jī)同時(shí)從蘑菇的上方拍攝第一圖像和第二圖像；
[0011] 5)、利用第一圖像或第二圖像以及第一相機(jī)和第二相機(jī)距離蘑菇的平均距離Z〇計(jì) 算得到檢測區(qū)域中蘑菇的大??；
[0012] 6)、根據(jù)步驟5)得到的蘑菇的大小，選擇待采摘蘑菇，確定第一圖像或第二圖像中 待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐標(biāo)P;
[0013] 7)、根據(jù)下式計(jì)算待采摘蘑菇中心位置的深度Z:
[0015] 其中，Z為待采摘蘑菇中心位置的的深度，f為第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭焦距，T 為第一相機(jī)和第二相機(jī)鏡頭光軸之間的距離，xdPx2分別為待采摘蘑菇的中心位置在第一 圖像和第二圖像上的X軸坐標(biāo)；
[0016] 8)、重復(fù)步驟6)_7)，直到將檢測區(qū)域中所有待采摘蘑菇的中心位置坐標(biāo)和深度均 計(jì)算得到；
[0017] 9)、將檢測區(qū)域變?yōu)椴烧獏^(qū)域，根據(jù)步驟8)的計(jì)算結(jié)果，利用蘑菇采摘裝置對采摘 區(qū)域的蘑菇進(jìn)行采摘。
[0018] 更進(jìn)一步的，所述蘑菇采摘系統(tǒng)還包括壓力氣體發(fā)生器和負(fù)壓發(fā)生器，所述蘑菇 采摘裝置包括吸盤，所述壓力氣體發(fā)生器連接所述負(fù)壓發(fā)生器的入口，所述吸盤連接所述 負(fù)壓發(fā)生器的出口。其中，蘑菇采摘裝置結(jié)構(gòu)簡單方便，從蘑菇的上方利用吸盤將蘑菇吸 起，既不會(huì)對蘑菇造成損傷，也方便實(shí)現(xiàn)蘑菇的自動(dòng)化采摘。
[0019] 更進(jìn)一步的，所述吸盤為真空波紋吸盤。采用真空波紋吸盤采摘蘑菇效果較好。
[0020] 更進(jìn)一步的，所述吸盤包括多種不同尺寸的吸盤。方便利用不同尺寸的吸盤采摘 不同大小的蘑菇。
[0021] 更進(jìn)一步的，所述蘑菇采摘系統(tǒng)還包括控制閥，所述負(fù)壓發(fā)生器和吸盤之間設(shè)置 有控制閥。通過控制閥控制蘑菇的采摘與釋放。
[0022] 更進(jìn)一步的，所述蘑菇采摘系統(tǒng)還包括自動(dòng)行走機(jī)構(gòu)，所述自動(dòng)行走機(jī)構(gòu)包括X方 向?qū)к?、Y方向?qū)к壓蚙方向?qū)к墸鯵方向?qū)к壴O(shè)置在蘑菇的正上方，所述X方向?qū)к壴O(shè)置 在Y方向?qū)к壣?，所述Z方向?qū)к壴O(shè)置在所述X方向?qū)к壣希瞿⒐讲烧b置設(shè)置在所述Z 方向?qū)к壣?。結(jié)構(gòu)簡單，可以實(shí)現(xiàn)控制蘑菇采摘裝置在三個(gè)方向上的移動(dòng)，從蘑菇的上方利 用吸盤將蘑菇吸起，既不會(huì)對蘑菇造成損傷，也方便實(shí)現(xiàn)蘑菇的自動(dòng)化采摘。
[0023] 更進(jìn)一步的，還包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述Z方向?qū)к壣?，所述旋轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向與Z方向?qū)к壌怪?。利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方便將蘑菇采摘下來。
[0024]更進(jìn)一步的，利用待采摘蘑菇的最高點(diǎn)替代步驟7)中待采摘蘑菇中心位置，其中， 待采摘蘑菇的最高點(diǎn)坐標(biāo)利用步驟6)中第一圖像或第二圖像中待采摘蘑菇在水平方向上 的中心位置坐標(biāo)P計(jì)算得到，包括以下步驟：
[0025] -、以待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐標(biāo)P為中心，r為半徑畫圓，確定計(jì)算 最高點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算范圍；
[0026] 二、根據(jù)下式計(jì)算步驟一中不同點(diǎn)的深度Z1:
[0028] 其中，ZiS步驟一的計(jì)算范圍中的點(diǎn)的深度，f為第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭焦 距，T為第一相機(jī)和第二相機(jī)鏡頭光軸之間的距離，xdPx 2分別為計(jì)算范圍中的點(diǎn)在第一圖 像和第二圖像上的X軸坐標(biāo)；
[0029] 三、根據(jù)步驟二中的計(jì)算結(jié)果，得到計(jì)算范圍內(nèi)深度最小的點(diǎn)即為待采摘蘑菇的 最尚點(diǎn)。
[0030] 采用待采摘蘑菇的最高點(diǎn)坐標(biāo)來控制蘑菇采摘裝置來采摘蘑菇更符合實(shí)際情況。
[0031] 更進(jìn)一步的，步驟一中所述半徑r為0.3R-0.4R，其中，待采摘蘑菇的半徑為R。可以 大大降低計(jì)算量，提高計(jì)算效率。
[0032] 有益效果:本發(fā)明的蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法容易實(shí)現(xiàn)，效率高，僅利用兩個(gè)攝 像頭即可方便快捷的檢測到蘑菇的位置，可以方便快捷的實(shí)現(xiàn)蘑菇的自動(dòng)檢測及采摘。而 且利用兩個(gè)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)蘑菇的檢測與采摘分開進(jìn)行，大大提高工作效率。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明的蘑菇采摘系統(tǒng)自動(dòng)行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明的蘑菇采摘裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖3為本發(fā)明的蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制的示意圖；
[0036] 其中，4為蘑菇采摘裝置，5為蘑菇，6為光源，7為雙目相機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的舉例說明。
[0038] 如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法，利用蘑菇采摘系統(tǒng)， 蘑菇采摘系統(tǒng)包括蘑菇采摘裝置，蘑菇采摘系統(tǒng)還包括第一相機(jī)和第二相機(jī)，包括以下步 驟：
[0039] 1)、將蘑菇采摘區(qū)域分為檢測區(qū)域和采摘區(qū)域；
[0040] 2)、對檢測區(qū)域的蘑菇進(jìn)行檢測：利用第一相機(jī)和第二相機(jī)分別對檢測區(qū)域拍攝 第一圖像和第二圖像；
[0041] 3)、標(biāo)定第一相機(jī)和第二相機(jī)的參數(shù)，所述參數(shù)包括第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭 光軸間距T、第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭焦距f及第一相機(jī)和第二相機(jī)距離蘑菇的平均距離 Zo;
[0042] 4)、利用第一相機(jī)和第二相機(jī)同時(shí)從蘑菇的上方拍攝第一圖像和第二圖像；
[0043] 5)、利用第一圖像或第二圖像以及第一相機(jī)和第二相機(jī)距離蘑菇的平均距離Zo計(jì) 算得到檢測區(qū)域中蘑菇的大?。?br>[0044] 6)、根據(jù)步驟5)得到的蘑菇的大小，選擇待采摘蘑菇，確定第一圖像或第二圖像中 待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐標(biāo)P;
[0045] 7)、根據(jù)下式計(jì)算待采摘蘑菇的深度Z:
[0047]其中，Z為蘑菇的深度，f為第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭焦距，T為第一相機(jī)和第二 相機(jī)鏡頭光軸之間的距離，χ#ΡΧ2分別為待采摘蘑菇在第一圖像和第二圖像上的X軸坐標(biāo)； [0048] 8)、重復(fù)步驟6)_7)，直到將檢測區(qū)域中所有待采摘蘑菇的中心位置坐標(biāo)和深度均 計(jì)算得到；
[0049] 9)、將檢測區(qū)域變?yōu)椴烧獏^(qū)域，根據(jù)步驟8)的計(jì)算結(jié)果，利用蘑菇采摘裝置對采摘 區(qū)域的蘑菇進(jìn)行采摘。
[0050] 優(yōu)選的，利用待采摘蘑菇的最高點(diǎn)替代步驟7)中待采摘蘑菇中心位置，其中，待采 摘蘑菇的最高點(diǎn)坐標(biāo)利用步驟6)中第一圖像或第二圖像中待采摘蘑菇在水平方向上的中 心位置坐標(biāo)P計(jì)算得到，包括以下步驟：
[0051] -、以待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐標(biāo)P為中心，r為半徑畫圓，確定計(jì)算 最高點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算范圍；步驟一中所述半徑r為0.3R-0.4R，其中，待采摘蘑菇的半徑為R?？?以大大降低計(jì)算量，提高計(jì)算效率。
[0052] 二、根據(jù)下式計(jì)算步驟一中不同點(diǎn)的深度Z1:
[0054]其中，ZiS步驟一的計(jì)算范圍中的點(diǎn)的深度，f為第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭焦 距，T為第一相機(jī)和第二相機(jī)鏡頭光軸之間的距離，xdPx2分別為計(jì)算范圍中的點(diǎn)在第一圖 像和第二圖像上的X軸坐標(biāo)；
[0055] 三、根據(jù)步驟二中的計(jì)算結(jié)果，得到計(jì)算范圍內(nèi)深度最小的點(diǎn)即為待采摘蘑菇的 最尚點(diǎn)。
[0056] 采用待采摘蘑菇的最高點(diǎn)坐標(biāo)來控制蘑菇采摘裝置來采摘蘑菇更符合實(shí)際情況。 [0057]蘑菇采摘系統(tǒng)包括壓力氣體發(fā)生器41和負(fù)壓發(fā)生器43,蘑菇采摘裝置4包括吸盤 46,壓力氣體發(fā)生器41連接負(fù)壓發(fā)生器43的入口，負(fù)壓發(fā)生器43的出口連接吸盤46。吸盤46 正對蘑菇5的上方。其中，蘑菇采摘裝置結(jié)構(gòu)簡單方便，從蘑菇的上方利用吸盤將蘑菇吸起， 既不會(huì)對蘑菇造成損傷，也方便實(shí)現(xiàn)蘑菇的自動(dòng)化采摘。
[0058]其中，優(yōu)選的，蘑菇采摘裝置4包括多個(gè)吸盤46,多個(gè)所述吸盤46均連接所述負(fù)壓 發(fā)生器43。多個(gè)吸盤可以同時(shí)采摘多個(gè)蘑菇，可以大大提高工作效率。
[0059] 蘑燕采摘系統(tǒng)還包括自動(dòng)行走機(jī)構(gòu)，自動(dòng)行走機(jī)構(gòu)包括Y方向?qū)к?、X方向?qū)к?、 Z方向?qū)к?和蘑菇采摘裝置4，Y方向?qū)к?設(shè)置在蘑菇的正上方，X方向?qū)к?設(shè)置在Y方向 導(dǎo)軌1上，Ζ方向?qū)к?設(shè)置在X方向?qū)к?上，蘑菇采摘裝置4設(shè)置在Ζ方向?qū)к?上。結(jié)構(gòu)簡 單，可以實(shí)現(xiàn)控制蘑菇采摘裝置在三個(gè)方向上的移動(dòng)，從蘑菇的上方利用吸盤將蘑菇吸起， 既不會(huì)對蘑菇造成損傷，也方便實(shí)現(xiàn)蘑菇的自動(dòng)化采摘。
[0060] 還包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在Ζ方向?qū)к?上，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向與Ζ方向?qū)?軌3垂直。利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方便將蘑菇采摘下來。
[0061 ]其中，優(yōu)選的，蘑菇采摘系統(tǒng)還包括氣管42，負(fù)壓發(fā)生器43的出口通過氣管42連接 吸盤46。采用氣管連接吸盤，方便移動(dòng)吸盤的位置。還包括連接裝置45,氣管42通過連接裝 置45連接吸盤46。采用連接裝置可以方便將吸盤固定在其他可移動(dòng)的裝置上。優(yōu)選的，氣管 42為軟管。
[0062] 優(yōu)選的，吸盤46為真空波紋吸盤。采用真空波紋吸盤采摘蘑菇效果較好。吸盤46包 括多種不同尺寸的吸盤。方便利用不同尺寸的吸盤采集不同大小的蘑菇。
[0063]蘑菇采摘系統(tǒng)還包括控制閥44,負(fù)壓發(fā)生器43和吸盤46之間設(shè)置有控制閥44。通 過控制閥控制蘑菇的采集與釋放。
[0064]本發(fā)明的蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法容易實(shí)現(xiàn)，效率高，僅利用兩個(gè)攝像頭即可 方便快捷的檢測到蘑菇的位置，可以方便快捷的實(shí)現(xiàn)蘑菇的自動(dòng)檢測及采摘。而且利用兩 個(gè)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)蘑菇的檢測與采摘分開進(jìn)行，大大提高工作效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法，其特征在于:利用蘑菇采摘系統(tǒng)，所述蘑菇采摘系 統(tǒng)包括蘑菇采摘裝置，所述蘑菇采摘系統(tǒng)還包括第一相機(jī)和第二相機(jī)，包括以下步驟： 1) 、將蘑菇采摘區(qū)域分為檢測區(qū)域和采摘區(qū)域； 2) 、對檢測區(qū)域的蘑菇進(jìn)行檢測：利用第一相機(jī)和第二相機(jī)分別對檢測區(qū)域拍攝第一 圖像和第二圖像； 3) 、標(biāo)定第一相機(jī)和第二相機(jī)的參數(shù)，所述參數(shù)包括第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭光軸 間距T、第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭焦距f及第一相機(jī)和第二相機(jī)距離蘑菇的平均距離Z〇; 4) 、利用第一相機(jī)和第二相機(jī)同時(shí)從蘑菇的上方拍攝第一圖像和第二圖像； 5) 、利用第一圖像或第二圖像以及第一相機(jī)和第二相機(jī)距離蘑菇的平均距離Z〇計(jì)算得 到檢測區(qū)域中蘑菇的大??； 6) 、根據(jù)步驟5)得到的蘑菇的大小，選擇待采摘蘑菇，確定第一圖像或第二圖像中待采 摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐標(biāo)P; 7) 、根據(jù)下式計(jì)算待采摘蘑菇中心位置的深度Z:其中，Z為待采摘蘑菇中心位置的深度，f為第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭焦距，T為第一 相機(jī)和第二相機(jī)鏡頭光軸之間的距1?，XI和X2分別為待米摘蘑燕的中心位置在第一圖像和 第二圖像上的X軸坐標(biāo)； 8) 、重復(fù)步驟6)-7)，直到將檢測區(qū)域中所有待采摘蘑菇的中心位置坐標(biāo)和深度均計(jì)算 得到； 9) 、將檢測區(qū)域變?yōu)椴烧獏^(qū)域，根據(jù)步驟8)的計(jì)算結(jié)果，利用蘑菇采摘裝置對采摘區(qū)域 的蘑菇進(jìn)行采摘。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法，其特征在于:所述蘑菇采摘系統(tǒng) 還包括壓力氣體發(fā)生器(41)和負(fù)壓發(fā)生器(43)，所述蘑菇采摘裝置包括吸盤(46)，所述壓 力氣體發(fā)生器(41)連接所述負(fù)壓發(fā)生器(43)的入口，所述吸盤(46)連接所述負(fù)壓發(fā)生器 (43)的出口。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法，其特征在于:所述吸盤(46)為 真空波紋吸盤。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法，其特征在于:所述吸盤(46)包括 多種不同尺寸的吸盤。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法，其特征在于:所述蘑菇采摘系統(tǒng) 還包括控制閥（44)，所述負(fù)壓發(fā)生器(43)和吸盤(46)之間設(shè)置有控制閥（44)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法，其特征在于:所述蘑菇采摘系統(tǒng) 還包括自動(dòng)行走機(jī)構(gòu)，所述自動(dòng)行走機(jī)構(gòu)包括X方向?qū)к墸? )、Y方向?qū)к墸?)和Z方向?qū)к?(3)，所述Y方向?qū)к墸?)設(shè)置在蘑菇的正上方，所述X方向?qū)к墸?)設(shè)置在Y方向?qū)к墸?)上， 所述Z方向?qū)к?3)設(shè)置在所述X方向?qū)к墸?)上，所述蘑菇采摘裝置設(shè)置在所述Z方向?qū)к?(3)上。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法，其特征在于:所述自動(dòng)行走機(jī)構(gòu) 還包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述Z方向?qū)к?3)上，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向與Z 方向?qū)к?3)垂直。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法，其特征在于:利用待采摘蘑菇的 最高點(diǎn)替代步驟7)中待采摘蘑菇中心位置，其中，待采摘蘑菇的最高點(diǎn)坐標(biāo)利用步驟6)中 第一圖像或第二圖像中待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐標(biāo)P計(jì)算得到，包括以下步 驟： 一、 以待采摘蘑燕在水平方向上的中心位置坐標(biāo)P為中心，r為半徑畫圓，確定計(jì)算最高 點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算范圍； 二、 根據(jù)下式計(jì)算步驟一中不同點(diǎn)的深度Zi:其中，ZiS步驟一的計(jì)算范圍中的點(diǎn)的深度，f為第一相機(jī)和第二相機(jī)的鏡頭焦距，T為 第一相機(jī)和第二相機(jī)鏡頭光軸之間的距離，XI和X2分別為計(jì)算范圍中的點(diǎn)在第一圖像和第 二圖像上的X軸坐標(biāo)； 三、 根據(jù)步驟二中的計(jì)算結(jié)果，得到計(jì)算范圍內(nèi)深度最小的點(diǎn)即為待采摘蘑菇的最高 點(diǎn)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的蘑菇自動(dòng)采摘檢測控制方法，其特征在于:步驟一中所述半徑 r為0.3R-0.4R，其中，待采摘蘑菇的半徑為R。
【文檔編號(hào)】A01D46/00GK105865345SQ201610412748
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】張樂年, 肖榮, 翁建國, 袁興, 吳主峰, 徐大保, 王李蘇
【申請人】南京大樹智能科技股份有限公司