【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业收获机械，特别是涉及一种基于视觉定位的葡萄采收系统。
技术介绍
1、机器视觉能够在很大程度上实现机械无人化操作，颜色检测能够得到葡萄成熟度，为酿酒提供技术支撑。在一定程度上减少种植户资金投入，有助于科技助农政策的推行。
2、由机器视觉技术来控制采收臂能够实现采收臂的精准采摘，有助于减少采摘净损率，增加种植户产量。
3、到目前为止，国内大部分葡萄采摘都以人工为主，机械化程度低且机械多以半自动为主，人工采摘人工费昂贵，而且采摘慢、收获期长，如果采摘不及时葡萄会腐坏影响产量与葡萄品质，不利于果园的持续健康发展。
4、颜色检测能够得到葡萄数据，对于酿酒提供技术上的帮助，对于种植方面，可以得到具体方位的葡萄成熟度信息，进而改变种植模式来尽可能达到更好的酿酒葡萄。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于视觉定位的葡萄采收系统，以解决上述现有技术存在的问题，通过图像采集系统采集图像并由信息处理模块对图像处理再交给中枢控制系统控制采收臂进行高精度采摘，有利于减少人工，提高产量。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供一种基于视觉定位的葡萄采收系统，包括果树图像采集模块、中央信息处理模块、控制模块；
4、所述果树图像采集模块用于采集葡萄树的图像信息和采摘机的位置信息；
5、所述中央信息处理模块通过所述果树图像采集模块采集到的图像数据对葡萄果实图像进行框选，对采摘
6、所述控制模块根据路线结合pid-模糊控制算法调动电机，实现所述采摘机的采收臂运动至葡萄水平切割位置进行采收；
7、优选地，采集葡萄树的图像信息和采摘机的位置信息具体步骤为：所述采摘机沿规定路线前进，当所述采摘机检测到葡萄果树图像位置信息后，采集葡萄树各部位的图像并对所述采摘机所处位置进行定位，将图像信息发送到所述中央信息处理模块。
8、优选地，所述中央信息处理模块通过所述果树图像采集模块采集到的图像数据对葡萄果实图像进行框选，对采摘点位置进行定位，规划最优路线，包括：
9、对图像色彩信息因环境问题引起的噪声进行除杂；
10、根据采集到的图像，通过轮廓跟踪方法提取出葡萄果实图像；
11、对葡萄果实部位进行区域分离切割，将葡萄果梗位置框选设为切割点位；
12、根据双目原理得到切割点位的具体位置，联系所述采收臂末端位置建立空间位置坐标系，摄像头模块再对葡萄果实切割点位进行图像采集，根据双目视觉原理，得到切割点位具体坐标，并将坐标点位置发送至所述中央信息处理模块，由中央信息处理模块对连杆动作进行规划。
13、优选地，所述控制模块根据路线结合pid-模糊控制算法调动电机，实现采收臂运动至葡萄水平切割位置进行采收，包括：
14、根据路径规划结果形成采收臂末端坐标轨迹，将轨迹转化为电脉冲信号，再将电脉冲信号发送至中央信息处理模块，所述中央信息处理模块通过接收到的电脉冲信号对采摘机元件进行统一调配；
15、所述中央信息处理模块将电脉冲信号发送至所述控制模块，所述控制模块调动电动推杆作业，电动推杆推动采收臂伸展，进而控制采收臂伸展到葡萄果梗中间位置；
16、所述控制模块控制连杆高度和切割刀具的水平长度，使采收臂上的切割刀具达到目标位置时，电机开始工作，接收电脉冲信号进而转换成连杆角位移，每接收一个电脉冲信号，转子就转动一个角度，进而在接收到所述中央信息处理模块源源不断的电脉冲信号时，根据模糊-pid控制算法不断调整切割刀具在水平方向上角度的变化；当切割刀具到达目标点位时动刀片进行往复式运动，进行葡萄的采收。
17、优选地，所述果树图像采集模块用于采集葡萄采摘机的位置信息和葡萄果树各部位的图像信息，所述信息处理模块用于对图像信息进行除杂并提取出葡萄图像信息，再进行空间坐标系的建立，规划连杆运动路线；所述控制模块接收来自信息处理模块的脉冲信号并根据模糊-pid算法调动电机和电动推杆，控制曲柄连杆之间相互配合运动，使机械采收臂到达葡萄位置，进行葡萄的采收工作。
18、优选地，所述果树图像采集模块包括opencv摄像头模块、gps定位模块，所述opencv摄像头模块用于采集葡萄树各个部位的图像信息和采摘点的位置信息，并具有测距功能，所述gps定位系统用于采集葡萄树和所述采摘机的位置信息，然后将其储存于所述信息处理模块。
19、优选地，所述信息处理模块包括色彩甄别模块、图像分割模块，定位模块；所述色彩甄别模块主要对葡萄图像信息采集到的色彩，根据三原色比例的不同，进而将树枝树叶和葡萄进行区分，判断出葡萄果实，所述图像分割模块则是将成熟葡萄果实部位分割并框选出来，并将其上方葡萄果梗中间位置处设为采摘点位，所述定位模块是根据葡萄果实采摘点位置与采收臂位置，建立空间位置坐标系，然后根据摄像头模块再次采集图像，再由双目视觉原理定位采摘点位在空间位置坐标系的具体位置，信息处理模块对采收臂前进路线进行规划。
20、优选地，所述切割刀具上的电机带动齿轮组转动，齿轮组带动曲柄连杆动作，进而控制切割刀具动作，动刀片实现往复式运动，进行葡萄的切割。
21、本专利技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
22、1.本专利技术提供的基于视觉定位的葡萄采收系统，基于视觉识别的采收臂采摘对葡萄树各部位的图像信息进行采集；进一步对图像信息进行加工处理；进而控制采收臂采摘。通过图像信息确认葡萄切割位置，有利于实现葡萄的精准采摘，对于减少葡萄果损率和增加采摘效率、减少人工投入、降低果农工作强度、加快机械化进程具有重大意义；
23、2.本专利技术提供的基于视觉定位的葡萄采收系统，基于视觉识别的采收臂采摘通过opencv摄像头和gps定位系统对葡萄果树的各部位图像和位置信息进行采集；根据各部位色彩三原色比例的不同进而将葡萄进行区分并建立空间坐标系；进而控制采收臂移动进行精确采摘；
24、3.本专利技术提供的基于视觉定位的葡萄采收系统，基于视觉识别的采收臂全程实现去人工化，智能化，有利于实现智能果园之间的技术互通，方便果园管理。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于视觉定位的葡萄采收系统，其特征在于：包括果树图像采集模块、中央信息处理模块、控制模块；
2.根据权利要求1所述的基于视觉定位的葡萄采收系统，其特征在于：采集葡萄树的图像信息和采摘机的位置信息具体步骤为：所述采摘机沿规定路线前进，当所述采摘机检测到葡萄果树图像位置信息后，采集葡萄树各部位的图像并对所述采摘机所处位置进行定位，将图像信息发送到所述中央信息处理模块。
3.根据权利要求1所述的基于视觉定位的葡萄采收系统，其特征在于：所述中央信息处理模块通过所述果树图像采集模块采集到的图像数据对葡萄果实图像进行框选，对采摘点位置进行定位，规划最优路线，包括：
4.根据权利要求1所述的基于视觉定位的葡萄采收系统，其特征在于：所述控制模块根据路线结合PID-模糊控制算法调动电机，实现采收臂运动至葡萄水平切割位置进行采收，包括：
5.根据权利要求1所述的基于视觉定位的葡萄采收系统，其特征在于：所述果树图像采集模块用于采集葡萄采摘机的位置信息和葡萄果树各部位的图像信息，所述信息处理模块用于对图像信息进行除杂并提取出葡萄图像信息，再进行空间
6.根据权利要求1所述的基于视觉定位的葡萄采收系统，其特征在于：所述果树图像采集模块包括OpenCV摄像头模块、GPS定位模块，所述OpenCV摄像头模块用于采集葡萄树各个部位的图像信息和采摘点的位置信息，并具有测距功能，所述GPS定位系统用于采集葡萄树和所述采摘机的位置信息，然后将其储存于所述信息处理模块。
7.根据权利要求1所述的基于视觉定位的葡萄采收系统，其特征在于：所述信息处理模块包括色彩甄别模块、图像分割模块，定位模块；所述色彩甄别模块主要对葡萄图像信息采集到的色彩，根据三原色比例的不同，进而将树枝树叶和葡萄进行区分，判断出葡萄果实，所述图像分割模块则是将成熟葡萄果实部位分割并框选出来，并将上方果梗中间位置设为采摘点位，所述定位模块是根据葡萄果实采摘点位置与采收臂位置，建立空间位置坐标系，然后根据摄像头模块再次采集图像，再由双目视觉原理定位采摘点位在空间位置坐标系的具体位置，信息处理模块对采收臂前进路线进行规划。
8.根据权利要求4所述的基于视觉定位的葡萄采收系统，其特征在于：所述控制模块控制切割刀具上的电机，进而带动齿轮组转动，齿轮组带动曲柄连杆动作，进而控制切割刀具动作，动刀片实现往复式运动，进行葡萄的切割。
...【技术特征摘要】
1.一种基于视觉定位的葡萄采收系统，其特征在于：包括果树图像采集模块、中央信息处理模块、控制模块；
2.根据权利要求1所述的基于视觉定位的葡萄采收系统，其特征在于：采集葡萄树的图像信息和采摘机的位置信息具体步骤为：所述采摘机沿规定路线前进，当所述采摘机检测到葡萄果树图像位置信息后，采集葡萄树各部位的图像并对所述采摘机所处位置进行定位，将图像信息发送到所述中央信息处理模块。
3.根据权利要求1所述的基于视觉定位的葡萄采收系统，其特征在于：所述中央信息处理模块通过所述果树图像采集模块采集到的图像数据对葡萄果实图像进行框选，对采摘点位置进行定位，规划最优路线，包括：
4.根据权利要求1所述的基于视觉定位的葡萄采收系统，其特征在于：所述控制模块根据路线结合pid-模糊控制算法调动电机，实现采收臂运动至葡萄水平切割位置进行采收，包括：
5.根据权利要求1所述的基于视觉定位的葡萄采收系统，其特征在于：所述果树图像采集模块用于采集葡萄采摘机的位置信息和葡萄果树各部位的图像信息，所述信息处理模块用于对图像信息进行除杂并提取出葡萄图像信息，再进行空间坐标系的建立，规划连杆运动路线；所述控制模块接收来自信息处理模块的脉冲信号并根据模糊-pid算法调动电机和电动推杆，控制曲柄连杆之间相互配...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭慧杰，周奎州，蒙贺伟，陈绍杰，周多进，张冲，李佳豪，王铎，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：
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