一种基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统技术方案

本实用新型专利技术有关于一种基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统，包括底座、进牛导流栏杆和出牛导流栏杆，其中所述底座上设有转盘和转盘驱动电机，该转盘被骨架沿圆周方向分隔成若干牛站位单元，每个牛站位单元能匹配一个牛身站立其中；每个所述牛站位单元中均设有一个机器人，该机器人上设有用于扫描牛奶头位置的三维扫描设备和挤奶器；所述驱动电机、三维扫描设备以及机器人均与控制器连接，所述三维扫描设备为由两个相机和一个线激光器组成的双目立体视觉扫描设备。本实用新型专利技术通过传感器扫描定位，并通过机器人实现自动化挤奶作业，相比传统的作业方式具有明显的精度和速度优势，提高了企业生产效率，增加企业竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统
本技术涉及无人化挤奶
，具体涉及一种基于相机组网的三维立体扫描方法及系统，能实现对物体三维轮廓的精确快速扫描定位然后进行作业的一种基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统。
技术介绍
随着工业自动化的迅速发展，人们对农业的自动化，无人化的要求越来越高，传统的挤奶方式效率低，占用人力，环境不太好越来越难以满足社会发展的需求。传统挤奶方式：在挤奶的时候我们员工要深入牛棚，拿着挤奶器手动安装，进行挤奶，因而工作效率很低必须一对一进行而且要一对一的人力；工作环境恶劣，员工必须深入到牛棚里面进行挤奶。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统，使其可以同时对多个奶牛挤奶，提高挤奶效率，并且只需把奶牛按顺序赶进挤奶的设备里面其它的项目即可在无人化，自动化的环境下完成，无需人工参与；即本技术旨在通过传感器配合机器人和挤奶设备共同实现自动化无人化奶牛挤奶的场景，解决挤奶不方便，工作效率低下等问题，以提高生产效率，保证工件质量。本技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本技术提出的一种基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统，包括底座1、进牛导流栏杆2和出牛导流栏杆3，其中所述底座1上设有转盘4和转盘驱动电机41，该转盘4被骨架5沿圆周方向分隔成若干牛站位单元，每个牛站位单元能匹配一个牛身站立其中；每个所述牛站位单元上均设有用于感应奶牛的感应器；每个所述牛站位单元中均设有一个机器人6，该机器人6末端设有用于扫描牛奶头位置的三维扫描设备7和挤奶器8；所述进牛导流栏杆2上设有用于统计经过进牛导流栏杆2的奶牛数量的编码器；所述驱动电机41、三维扫描设备7、机器人6、感应器以及编码器均与控制器9连接，该控制器9控制驱动电机驱动转盘转动，控制三维扫描设备7扫描奶牛奶头，然后接收并处理三维扫描设备7的扫描结果，最后将处理后得到的奶牛奶头的三维坐标输送给机器人6，使机器人6带动挤奶器8对准奶牛的奶头进行挤奶；所述三维扫描设备7为由两个相机和一个线激光器组成的双目立体视觉扫描设备；每个所述进牛导流栏杆2末端均设有可通过控制器9控制其开关的进口门。本技术的目的及解决其技术问题还可以采用以下技术措施来实现。前述的基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统，其中所述的机器人6上还设有与挤奶器8连接的鲜奶暂放桶。本技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本技术可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，本技术提出了一种基于相机组网的立体扫描从而实现无人化奶牛挤奶的方法，首先将多套双目立体视觉系统统一到相同的控制场下，然后每套双目立体视觉系统根据各自拍摄到目标物的二维图像分别计算出各自视角下目标物的三维坐标，最终得到物体的三维轮廓数据，然后对奶头进行定位挤奶。本技术采用三维扫描系统对奶牛奶头进行3D定位确定奶头位置；机器人上面同时安装三维扫描系统(传感器)和挤奶器相互协调工作完成挤奶；机器人上设有鲜奶暂放收集桶，底盘设备旋转和控制装置，可以实现七个奶牛同时挤奶作业提高工作效率，同时实现自动化无人化作业。综上，本技术至少具有下列：优点：1.本技术通过传感器扫描定位，并通过机器人实现自动化挤奶作业，相比传统的作业方式具有明显的精度和速度优势，提高了企业生产效率，增加企业竞争力。2.本技术通过底盘的转动自动化的让奶牛进行作业，真正实现自动化无人化的工作场景。本技术公开了一种三维扫描系统及方法,属于扫描系统设计领域,该三维扫描系统及方法,区别于现有技术中的三维扫描系统及方法,通过旋转装置的旋转带动待扫描物体旋转,从而有效减少的扫描系统占地面积大的问题,也克服了现有技术中的扫描系统获取的数据不精确导致三维建模不精确的问题,进而在只采用一个扫描装置的基础上,还能保证获取的数据的精确性,进一步的降低挤奶时间,保证挤奶效率。附图说明图1为本技术一种基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统的立体示意图；图2为本技术一种基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统的平面示意图；图3为本技术一种基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统机器人结构示意图；图4为本技术实施例一种基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统PLC控制器的输入输出端子图；图5为本技术实施例一种基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统转盘控制电路图。【主要元件符号说明】1：底座2：进牛导流栏杆3：出牛导流栏杆4：转盘41：驱动电机5：骨架6：机器人7：三维扫描设备8：挤奶器9：控制器10：编码器11：感应器具体实施方式为更进一步阐述本技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本技术提出的基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。请参阅图1-5，其为本技术基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统结构示意图，该设备包括底座1、进牛导流栏杆2和出牛导流栏杆3，所述底座1上设有转盘4和转盘驱动电机41，电机41驱动转盘4转动，该转盘4通过骨架5沿圆周方向分隔成若干牛站位单元，每个牛站位单元能匹配一个牛身站立其中。且每个牛站位单元中均设有一个机器人6，该机器人6上设有鲜奶暂放桶，该机器人6末端设有用于扫描牛奶头位置的三维扫描设备7和与鲜奶暂放桶连接的挤奶器8。所述驱动电机41、三维扫描设备7以及机器人6均与控制器9连接，该控制器9控制驱动电机驱动转盘转动，控制三维扫描设备7扫描奶牛奶头，接收并处理三维扫描设备7的扫描结果，并将处理后得到的奶牛奶头的三维坐标输送给机器人6，机器人转动进行调整利用挤奶器8来对准奶牛的奶头进行挤奶。在本技术实施例中，所述进牛导流栏杆2上设有编码:10，利用该编码器10统计经过进牛导流栏杆2的奶牛数量。在本技术实施例中，每个所述进牛导流栏杆2末端，即进牛导流栏杆2与转盘4相接的位置设有可通过控制器9控制其开关的进口门。在本技术实施例中，每个所述牛站位单元上均设有感应器11，通过感应器11确认每个牛站位单元是否有奶牛存在。所述三维扫描设备为单套双目立体视觉系统的硬件，包括两个相机和一个线激光器，相机组装后需要对两个相机标定内参数和外参数。线激光在伺服电机的驱动下做弧面扫描运动，同时，相机分别从左右两个视角拍摄工件，并分别提取投射到工件上的激光线条，并通过求解极线方程确定两条激光线匹配的同名点，然后采用三角测量原理计算出匹配激光线上每个点的三维坐标。其中涉及到以下步骤：1)激光线条光照无关提取方法结合灰度阈值和图片每行像素最值的方法实现激光线条光照无关的初步提取，该方法保证了在环境光照下激光线条的稳定提取，实现了激光线条提取对光照变化的弱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统，其特征在于：包括底座(1)、进牛导流栏杆(2)和出牛导流栏杆(3)，其中所述底座(1)上设有转盘(4)和转盘驱动电机(41)，该转盘(4)被骨架(5)沿圆周方向分隔成若干牛站位单元，每个牛站位单元能匹配一个牛身站立其中；/n每个所述牛站位单元上均设有用于感应奶牛的感应器；/n每个所述牛站位单元中均设有一个机器人(6)，该机器人(6)末端设有用于扫描牛奶头位置的三维扫描设备(7)和挤奶器(8)；/n所述进牛导流栏杆(2)上设有用于统计经过进牛导流栏杆(2)的奶牛数量的编码器；/n所述驱动电机(41)、三维扫描设备(7)、机器人(6)、感应器以及编码器均与控制器(9)连接，该控制器(9)控制驱动电机驱动转盘转动，控制三维扫描设备(7)扫描奶牛奶头，然后接收并处理三维扫描设备(7)的扫描结果，最后将处理后得到的奶牛奶头的三维坐标输送给机器人(6)，使机器人(6)带动挤奶器(8)对准奶牛的奶头进行挤奶；/n所述三维扫描设备(7)为由两个相机和一个线激光器组成的双目立体视觉扫描设备；/n每个所述进牛导流栏杆(2)末端均设有可通过控制器(9)控制其开关的进口门。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于3D视觉引导的无人化奶牛挤奶系统，其特征在于：包括底座(1)、进牛导流栏杆(2)和出牛导流栏杆(3)，其中所述底座(1)上设有转盘(4)和转盘驱动电机(41)，该转盘(4)被骨架(5)沿圆周方向分隔成若干牛站位单元，每个牛站位单元能匹配一个牛身站立其中；
每个所述牛站位单元上均设有用于感应奶牛的感应器；
每个所述牛站位单元中均设有一个机器人(6)，该机器人(6)末端设有用于扫描牛奶头位置的三维扫描设备(7)和挤奶器(8)；
所述进牛导流栏杆(2)上设有用于统计经过进牛导流栏杆(2)的奶牛数量的编码器；
所述驱动电机(41)、三维扫描设备(7)、机器人(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗庆伟，孙文鹏，张卓辉，王志飞，
申请(专利权)人：河南埃尔森智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41