[发明专利]一种基于机器视觉的白萝卜收获机及切缨位置调节方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的白萝卜收获机及切缨位置调节方法，包括收获机底盘以及收获机机架，所述收获机底盘与收获机机架通过液压缸相连接，所述收获机底盘上上设置有集果箱，所述收获机机架上设置有收获部件，所述收获部件包括设置于收获机机架前端的扶缨器，所述扶缨器的后端依次设置有仿形轮、夹拔输送装置以及切缨装置，所述收获部件还包括摄像装置，所述切缨装置设置于收获机机架后端且位于集果箱的上方，所述摄像装置固定设置于切缨装置的前侧，通过摄像装置获取夹持姿态并实时调节切缨位置，降低了白萝卜因切缨而导致的损伤率。

技术领域

本发明涉及萝卜收获装备技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的白萝卜收获机及切缨位置调节方法。

背景技术

我国是世界最大的白萝卜生产国和消费国，种植范围覆盖全国各地，收获是白萝卜生产的重要环节，目前，白萝卜的收获还依赖人工和半机械化收获装备。

拔取式联合收获是高效的白萝卜收获方式，它能够一次性完成松土、夹拔、输送、切缨、收集等多个工序，其中切缨工序是指拔取后的白萝卜经过输送带夹持萝卜的茎叶，白萝卜悬垂夹持输送至圆盘切割刀切断茎叶，白萝卜果实落入收集箱中，白萝卜的生长特性不同于胡萝卜、青萝卜、红萝卜等，成熟期的白萝卜的体型硕大，长度能够达到25～40cm、重量0.5～1kg，会有部分果实裸露垄面、裸露高度参差不齐，茎叶粗厚、切割阻力大，这些因素会造成白萝卜茎叶夹持拔取位置的波动性增强，果实裸露垄面的高度大，拔取夹持的位置就接近果实的根部，切割过程中容易导致割刀切到萝卜果实，造成损伤，切缨损伤也是白萝卜收获过程中的重要损伤，因此，如何避免由于切缨位置的变化导致的白萝卜损伤是需要亟待解决的问题，有助于提高拔取式白萝卜联合收获机的作业性能和稳定性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术不足，现提出一种基于机器视觉的白萝卜收获机及切缨位置调节方法，能够避免由于切缨位置的变化导致的白萝卜损伤，有助于提高拔取式白萝卜联合收获机的作业性能和稳定性。

(二)技术方案

本发明通过如下技术方案实现：本发明提出了一种基于机器视觉的白萝卜收获机，包括收获机底盘以及收获机机架，所述收获机底盘与收获机机架通过液压缸相连接，所述收获机底盘上上设置有集果箱，所述收获机机架上设置有收获部件，所述收获部件包括设置于收获机机架前端的扶缨器，所述扶缨器的后端依次设置有仿形轮、夹拔输送装置以及切缨装置，所述收获部件还包括摄像装置，所述切缨装置设置于收获机机架后端且位于集果箱的上方，所述摄像装置固定设置于切缨装置的前侧。

进一步的，所述摄像装置包括摄像机以及摄像背景板，所述摄像机通过连接杆固定于收获机机架的一侧，所述摄像背景板固定于与连接杆相对应的收获机机架的另一侧，所述摄像机的镜头方向垂直于摄像背景板。

进一步的，所述摄像背景板的颜色为黑色，所述摄像机的视角范围包括白萝卜茎叶、白萝卜根部以及夹拔输送装置的输送带。

进一步的，所述切缨装置包括切缨机架以及与切缨机架转动连接的摇杆，所述切缨机架的左侧固定连接有两组垂直于收获机机架的直线轴承，两组所述直线轴承之间承插有能够沿直线轴承轴线方向运动的切割支架，所述切割支架的底部设置有切割电机，所述切割电机的输出端传动连接有切割圆盘刀，所述切缨机架的右侧固定有上电磁铁、下电磁铁，所述遥杆的一端固定于割刀支架上，另一端限位连接于上电磁体、下电磁铁之间。

一种基于机器视觉的白萝卜收获机切缨位置的调节方法，包括摄像机视场坐标系与实际坐标系的标定、白萝卜夹持状态的获取、白萝卜根部与夹拔输送装置的输送带距离的测量以及切缨位置的控制。

进一步的，所述白萝卜夹持状态获取方法包括如下步骤：

步骤一：采用平均灰度化方法将摄像机获取的视场图片转化为灰度图像，将彩色图像中像素的R分量、G分量和B分量3个数值的平均值作为灰度图的灰度值，计算方法为：