[实用新型]一种自动奶杯套杯装置

说明书

本实用新型公开了一种自动奶杯套杯装置，属于畜牧器械领域；具体包括三维滑台模组、底座、运动控制箱、上位机以及光学相机；底座布置在奶牛侧下方，底座上方安装三维滑台模组，包括前后导轨，左右导轨和上下导轨三组；每个导轨分别有各自的电机驱动，三维滑台模组的末端通过支架连接奶杯。底座内部固定安装运动控制箱，箱内的电机驱动器对各个电机分别驱动，三轴联动控制器控制前后左右和上下导轨分别沿着各个方向进行运动，从而调整奶杯的上下左右前后的位置。同时，底座侧面固定安装两个光学相机，组成双目立体视觉系统，能够自动精准识别奶牛乳头和方位，从而减少了识别偏差，使自动套杯更加快速准确，从而提高工作效率。

技术领域

本实用新型属于畜牧器械领域，具体而言，是一种应用在奶牛挤奶设备上的自动套杯装置。

背景技术

挤奶机械已有百余年的应用历史，用挤奶机挤奶可以有效地保证奶源的质量，缩短劳动时间，还能够降低劳动强度。挤奶机器人和传统挤奶机一样，应用真空和脉动系统提供负压脉冲仿生牛犊吮吸完成挤奶，不同的是机器人是利用机械臂、自动清洗按摩系统、电子计量系统和自动套杯系统等，可以实现最接近于奶牛自然状态的无人化挤奶作业，达到保证奶牛健康、有效控制牛奶品质、提高产奶量和大幅度节省劳动力的目标。

自动套杯的核心技术是乳头识别与定位，后者是机器人挤奶非常重要的一个过程。该过程消耗的时间直接影响到整个挤奶过程的效率。奶牛乳头识别与定位过程中，造成识别错误最大的因素是目标区域里奶牛身体上以及区域背景里的乳房状物体，这些物体会被系统错误的识别为乳房。在某些特殊光照条件下乳房部位的影子以及机械手的移动都会对乳房的识别造成干扰。

目前，奶牛乳头识别与定位运用较多的是激光扫描视觉传感技术，通过激光扫描相机得到乳头的准确位置，缺点是耗时较长。此外，3D直接拍摄、红外热成像以及结构光等技术均为乳头识别与定位提供了解决方案，但都存在着性能不稳定、耗时较长以及套杯准确率偏低等问题；

双目立体视觉技术是建立在计算机视觉和图像处理基础上的一门新兴技术，用计算机模拟人的视觉功能，通过摄像机获取场景图像，经过图像处理与分析获取被识别物体的信息，结合双目摄像机对深度信息的感知能力，最终完成目标的识别与定位任务。双目视觉具有高效、高精度、非接触式以及能感知深度信息等优点，在目标识别与定位中已得到广泛应用。将双目立体视觉技术运用于挤奶机器人，探究快速、精确和实时对乳头三维空间定位及姿态角度检测，以解决目前技术所存在的问题。

实用新型内容

针对现有的技术缺陷，本实用新型提出了一种自动奶杯套杯装置，在奶牛套杯的过程中，能够精准识别奶牛乳头和获取奶牛乳头方位，实现自动奶杯套杯。

所述的自动奶杯套杯装置，包括三维滑台模组、底座、运动控制箱、上位机以及光学相机；

底座为方形框架，布置在奶牛侧下方，底座上方安装三维滑台模组，所述三维滑台模组包括导轨组和电机，三维滑台模组的末端通过支架连接奶杯。

所述的导轨组包括前后导轨，左右导轨和上下导轨三组；每个导轨分别有各自的电机驱动。

上下导轨上安有滑块Q4，滑块Q4固定连接奶杯支架，滑块Q4在上下导轨上运动，带动奶杯支架上下运动，从而调整奶杯的上下位置；同时上下导轨被滑块Q3固定，滑块Q3安装在前后导轨上，当滑块Q3沿着前后导轨进行滑动时，带动上下导轨进行前后运动，从而调整奶杯的前后位置；

前后导轨左右两个各安装一个滑块Q1和Q2，两个滑块分别沿着左右导轨运动，从而带动前后导轨进行左右运动；从而调整奶杯的左右位置；

底座内的底部固定安装运动控制箱，所述运动控制箱由电源适配器、三轴联动控制器、电机驱动器以及导线组成；电机驱动器对各个电机分别驱动，三轴联动控制器控制导轨组沿着各个方向进行运动。

底座侧面通过支架固定安装两个光学相机，组成双目立体视觉系统，高度与奶牛乳头对齐。