一种板栗切割方法和系统技术方案

本发明专利技术属于板栗切割技术领域，提供一种板栗切割方法和系统，该方法包括：在多条输送轨道上自动调整各板栗的姿态，并将姿态调整后的各板栗自动输送到可移动载料台上的载置板；在各载置板沿可移动载料台移动且移动到工作区域时，采集位于所述可移动载料台的当前载置板上板栗的板栗图像以用作待处理板栗图像；采用预建立的板栗位置检测模型，自动识别所述待处理板栗图像中各板栗的位置信息、旋转角度和类别信息；根据所识别的各板栗的位置信息、旋转角度和类别信息，确定所述当前载置板上所有板栗的切割路径，并生成用于执行切割操作的控制信号；根据所生成的控制信号，控制激光切割头切割所述当前载置板上的各板栗。本发明专利技术在确保板栗切口的深度和宽度一致性的同时实现了自动上料、自动识别板栗位置、高效精确切割过程。高效精确切割过程。高效精确切割过程。

【技术实现步骤摘要】
一种板栗切割方法和系统


[0001]本专利技术涉及板栗切割
，具体涉及一种板栗切割方法和系统。

技术介绍

[0002]传统上，板栗的切口都需要手工完成，这不仅耗费时间和人力，而且易造成切口不均匀、碎裂等问题，降低了板栗的市场价值。传统的板栗开口机的设计大多是基于板栗的外形等特征设计特殊的机械结构，将板栗固定在卡槽中，以固定方式切割。这种方式智能化程度较低，且不能智能判断深度信息，造成板栗切口的长度和深度无法得到保证。目前，板栗自动切口技术已经发展到了一定程度，但是仍存在着一些问题。以下将分别从技术难度、成本、适用范围和安全性等方面进行详细描述。
[0003]首先，技术难度是板栗自动切口技术面临的主要问题之一。因为板栗的外形复杂，形状和大小不规则，这可能会导致切割不准确。因此需要确保设备能够适应各种大小和形状的板栗。同时确保切口的深度和宽度一致，以确保板栗不会被切断或切割得太浅。还需要确保切口的质量良好，以避免板栗受损或变质。此外，如何针对不同硬度的板栗进行切割，是技术难度的一个重要方面。
[0004]其次，系统的切割速度和效率也是比较关键的一个问题，需要确保系统能够快速地完成切割过程，以提高生产效率并减少成本。还需要确保系统的切割速度和效率，以及切口的一致性和质量保持平衡。
[0005]最后，安全性也是板栗自动切口技术面临的问题之一。自动切口过程中，如果机器出现故障或误切，可能会导致操作人员受伤或其他损失。因此，如何确保自动切口过程的安全性，对于该技术的实际应用至关重要。
[0006]综上所述，虽然板栗自动切口技术已经发展了许多年，并且已经有了一些可行的实现方案，但是仍然面临着许多问题。这些问题需要技术研究人员和企业共同努力去解决，以推动该技术的进一步发展和应用。此外，在板栗切割整个流程的自动化、在保证板栗切口一致性的同时提高切割速度、效率以及精准度等多方面仍存在很大改进空间。
[0007]因此，有必要提供一种板栗切割方法，能够解决上述问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术意在提供一种板栗切割方法，以解决现有技术中无法保证板栗切口的一致性，在执行板栗激光切口时，因输出不带角度的目标框会导致切口过深或过浅，甚至是因切割位置不精确损坏板栗仁的问题，以及如何实现板栗切割整个流程的自动化、如何在保证板栗切口一致性的同时提高切割速度、效率以及精准度等的技术问题，本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。
[0009]本专利技术第一方面提出一种板栗切割方法，包括：在多条输送轨道上自动调整各板栗的姿态，并将姿态调整后的各板栗自动输送到可移动载料台上的载置板；在各载置板沿可移动载料台移动且移动到工作区域时，采集位于所述可移动载料台的当前载置板上板栗
的板栗图像以用作待处理板栗图像；采用预建立的板栗位置检测模型，自动识别所述待处理板栗图像中各板栗的位置信息、旋转角度和类别信息；根据所识别的各板栗的位置信息、旋转角度和类别信息，确定所述当前载置板上所有板栗的切割路径，并生成用于执行切割操作的控制信号；根据所生成的控制信号，控制激光切割头切割所述当前载置板上的各板栗。
[0010]根据可选的实施方式，所述根据所识别的各板栗的位置信息、旋转角度和类别信息，确定所述当前载置板上所有板栗的切割路径，包括：
[0011]确定当前载置板上所有板栗的第一切割点和第二切割点的坐标信息，并根据距离原点最近的板栗确定初始切割点，每完成一次切割，重新确定一次初始切割点；
[0012]使用以下表达式，计算当前所确定的初始切割点与所有待切割板栗的第一切割点之间的距离以进行排序查找与所述初始切割点最近的待切割板栗作为下一待切割板栗：
[0013][0014]其中，d是指当前所确定的初始切割点与所有待切割板栗的第一切割点之间的距离；(x0，y0)是指当前所确定的初始切割点的x轴和y轴的坐标参数；(x
n
，y
n
)是指所有待切割板栗在板栗图像中x轴和y轴的坐标参数，n为正整数，n表示第n个待切割板栗的x轴坐标参数X
n
；
[0015]每执行一次切割操作，重新计算排序一次，以查找与所述初始切割点最近的待切割板栗作为下一待切割板栗，直到所述当前载置板上的所有板栗完成切割操作。
[0016]本专利技术第二方面提供一种板栗切割系统，其用于执行本专利技术第一方面所述的板栗切割方法，所述板栗切割系统包括：上料装置，包括多条输送轨道，并用于自动将板栗输送到可移动载料台上的载置板，在每一条输送轨道的特定位置处设置有整形轮，所述整形轮用于自动调整各板栗的姿态；采集设备，在各载置板沿可移动载料台移动且移动到工作区域时，采集位于所述可移动载料台的当前载置板上板栗的板栗图像以用作待处理板栗图像；自动识别模块，采用预建立的板栗位置检测模型，自动识别所述待处理板栗图像中各板栗的位置信息、旋转角度和类别信息；确定处理模块，根据所识别的各板栗的位置信息、旋转角度和类别信息，确定所述当前载置板上所有板栗的切割路径，并生成用于执行切割操作的控制信号；控制装置，根据所生成的控制信号，控制激光切割头切割所述当前载置板上的各板栗。
[0017]本专利技术实施例包括以下优点：
[0018]与现有技术相比，本专利技术通过在多条输送轨道上自动调整各板栗的姿态，并将姿态调整后的各板栗自动输送到可移动载料台上的载置板，能够实现板栗上料过程的自动化，并能够节省人力成本；通过在各载置板沿可移动载料台移动且移动到工作区域时，自动采集位于所述可移动载料台的当前载置板上板栗的板栗图像以用作待处理板栗图像，并采用预建立的板栗位置检测模型，自动识别所述待处理板栗图像中各板栗的位置信息、旋转角度和类别信息，能够精确确定待处理板栗图像中各板栗的位置信息、旋转角度和类别信息，能够大幅度提高模型的检测精度，并能够实现板栗检测识别的自动化；通过准确地获取各板栗相对于水平方向的角度信息，解决了传统切割方法中的切割缝跑偏和切割深度不足、甚至是因切割位置不精确损坏板栗仁等问题，能够在保证板栗切口的一致性的同时提高切割速度、切割效率、切割精确性以及切割质量，并能够实现板栗切割整个流程的自动
化。
[0019]此外，本专利技术采用旋转框检测技术可以提高切割设备的工作效率和准确性，从而降低生产成本，提高生产效益；减少切割过程中的误差和浪费，有助于提高资源利用率，实现可持续发展。此外，本专利技术的方法应用广泛，基于旋转框的板栗位置识别技术，能够推广到其他类似的农产品处理和切割任务中，例如对于果实、蔬菜等具有特定形状和角度的物体，也能够提供更精确的识别和切割方案。此外，旋转框检测技术在面向旋转目标的自动化处理和机器视觉领域具有广泛的应用前景。在工业、农业、交通等领域都可以发挥巨大的作用，提高自动化和智能化水平。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的板栗切割方法的一示例的流程图；
[0021]图2是应用本专利技术的板栗切割方法的一应用场景的一示例的示意图；
[0022]图3是图2的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种板栗切割方法，其特征在于，包括：在多条输送轨道上自动调整各板栗的姿态，并将姿态调整后的各板栗自动输送到可移动载料台上的载置板；在各载置板沿可移动载料台移动且移动到工作区域时，采集位于所述可移动载料台的当前载置板上板栗的板栗图像以用作待处理板栗图像；采用预建立的板栗位置检测模型，自动识别所述待处理板栗图像中各板栗的位置信息、旋转角度和类别信息；根据所识别的各板栗的位置信息、旋转角度和类别信息，确定所述当前载置板上所有板栗的切割路径，并生成用于执行切割操作的控制信号；根据所生成的控制信号，控制激光切割头切割所述当前载置板上的各板栗。2.根据权利要求1所述的板栗切割方法，其特征在于，所述根据所识别的各板栗的位置信息、旋转角度和类别信息，确定所述当前载置板上所有板栗的切割路径，包括：确定当前载置板上所有板栗的第一切割点和第二切割点的坐标信息，并根据距离原点最近的板栗确定初始切割点，每完成一次切割，重新确定一次初始切割点；使用以下表达式，计算当前所确定的初始切割点与所有待切割板栗的第一切割点之间的距离以进行排序查找与所述初始切割点最近的待切割板栗作为下一待切割板栗：其中，d是指当前所确定的初始切割点与所有待切割板栗的第一切割点之间的距离；(x0，y0)是指当前所确定的初始切割点的x轴和y轴的坐标参数；(x
n
，y
n
)是指所有待切割板栗在板栗图像中x轴和y轴的坐标参数，n为正整数，n表示第n个待切割板栗的x轴坐标参数X
n
；每执行一次切割操作，重新计算排序一次，以查找与所述初始切割点最近的待切割板栗作为下一待切割板栗，直到所述当前载置板上的所有板栗完成切割操作。3.根据权利要求1所述的板栗切割方法，其特征在于，采用整形轮对每一条输送轨道上的板栗进行姿态调整，使得各板栗呈指定姿态，所述指定姿态调为板栗的曲面朝上；每一条输送轨道上均配设有整形轮。4.根据权利要求1所述的板栗切割方法，其特征在于，所述采用预建立的板栗位置检测模型，自动识别所述待处理板栗图像中各板栗的位置信息、旋转角度和类别信息，包括：基于YOLOv5算法，预建立板栗位置检测模型，使用训练数据集训练板栗位置检测模型，其中，所述训练数据集包括标注有旋转检测框、类别标签的板栗图像；通过对所述板栗位置检测模型的损失函数进行改进计算来优化所述板栗位置检测模型；将待处理板栗图像输入训练好的板栗位置检测模型，自动识别出所述待处理板栗图像中各板栗的最小外接矩形位置信息、各板栗的长度方向上的轴线相对于待处理板栗图像的水平方向的旋转角度以及各板栗的尺寸信息，其中，各板栗的最小外接矩形位置信息包括以下至少两项信息：四个顶点的坐标信息、中心点坐标信息、矩形长度和宽度信息；各板栗的长度方向上的轴线相对于待处理板栗图像的水平方向的旋转角度旋转角度
在0度～180度；类别信息包括板栗尺寸大小的分类或板栗重量大小的分类。5.根据权利要求4所述的板栗切割方法，其特征在于，采用以下表达式(1)计算各板栗图像样本的分类损失值和置信度损失值：其中，N表示板栗图像样本的数量；i表示第i个板栗图像样本中的板栗样本；y表示板栗图像样本中各板栗位置的实际置信度；y
i
表示板栗图像样本中第i个板栗的板栗位置的实际置信度；表示使用所述板栗位置检测模型对板栗图像样本中各板栗进行计算所得到的类别置信度预测值；表示使用所述板栗位置检测模型对板栗图像样本中第i个板栗进行计算所得到的类别预测值或置信度预测值；使...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新浩，王亚波，
申请(专利权)人：三维天工北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：