[发明专利]基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置及其实现方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置，包括车体、安装在车体上的末端采摘机构、二自由度传动机构、视觉识别机构、超声波测距机构、草莓收纳机构、控制机构；所述末端采摘机构为框体、切割一体式结构，安装在二自由度传动机构的末端，所述控制机构分别与末端采摘机构、二自由度传动机构、视觉识别机构、超声波测距机构、车体电连接，所述高架草莓无损采摘装置结构简单，操作方便，制造成本低；还公开了一种基于机器视觉的高架草莓无损采摘方法，采用末端采摘机构捕捉及剪切草莓，避免在夹取时对草莓造成损伤，采摘后的草莓通过滑道滑入草莓收纳筐中，避免在收纳时碰伤草莓，实现高架草莓的无损采摘及自动化操作，提高了作业效率。

技术领域

本发明涉及草莓采摘技术领域，特别是涉及一种基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置及其实现方法。

背景技术

随着我国人均收入以及生活质量的提高，人们对于草莓的需求大幅度上涨，然而草莓的采摘技术依然落后，严重制约着我国草莓产业的发展。目前，没有真正意义上大规模投入使用的草莓采摘机，主要靠人工采摘，劳动强度大，效率低，采摘成本高，不能满足市场上对于草莓的需求。目前已经问世的草莓采摘机，末端采摘机构设计大部分采用夹具式，先通过夹具夹取草莓，再用刀具切断草莓茎，对于形状不同的草莓需要准确控制好夹取草莓时夹具所施加的力以及夹取的位置，否则采摘时会夹烂或者切到草莓造成损伤，因此采摘时对末端采摘机构的定位精度要求较高，从而需要采用高精度识别机构和采摘机构，导致技术难度增加，制造成本随之增加；另一方面，采摘过程分为夹取、剪切两步分别进行，并且为了提高采摘成功率，采摘时车体需要停止，导致作业效率低，并没有真正意义上提高采摘效率。

因此亟需提供一种新型的高架草莓采摘装置及无损采摘方法来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置，结构简单、操作方便，并提供了一种采摘效率高的高架草莓无损采摘方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置，包括车体、安装在车体上的末端采摘机构、二自由度传动机构、视觉识别机构、超声波测距机构、草莓收纳机构、控制机构；

所述视觉识别机构安装在车体一侧的中部，所述超声波测距机构安装在车体中部，所述二自由度传动机构安装在车体的另一侧，所述末端采摘机构为框体、切割一体式结构，安装在二自由度传动机构的末端，所述草莓收纳机构位于车体的下部，所述控制机构分别与末端采摘机构、二自由度传动机构、视觉识别机构、超声波测距机构、车体电连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述末端采摘机构主要包括依次连接的捕捉器、伺服驱动器、缓冲器、连接杆；

所述捕捉器包括捕捉筐、刀片，刀片安装在捕捉筐一侧设置的刀槽中，实现捕捉、切割草莓可同时进行；

所述伺服驱动器通过一U型机架安装在捕捉筐上，用于驱动捕捉器实现旋转；

所述缓冲器包括凸字型外壳、内置于凸字型外壳内的阻尼套、缓冲弹簧、定位板、双头螺纹杆，所述凸字型外壳包括小口端、大口端，连接杆置于小口端，双头螺纹杆依次穿过凸字型外壳小口端、连接杆、定位板、缓冲弹簧、阻尼套、凸字型外壳大口端，两端分别通过螺母固定在连接杆与U型机架上。当捕捉筐前端面与草莓田垄侧面发生碰撞时，通过缓冲器减小冲击，避免对机构的破坏。

在本发明一个较佳实施例中，所述二自由度传动机构主要包括第一同步带模组、第二同步带模组、固定底座，所述第一同步带模组通过固定底座固定安装在车体上，所述第二同步带模组通过固定底座垂直安装在第一同步带模组上。