用于枸杞采摘机构的滑台升降系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于农业机械领域，具体涉及所属作物或果实采摘装置的辅助机构，尤其是涉及一种用于枸杞采摘装置的滑台升降系统。
【背景技术】
[0002]枸杞既是传统名贵中药材，又是一种营养滋补品。据官方统计，仅2012年的甘肃地区，枸杞产量高达3.5万吨。由于枸杞果实成熟时水分含量很高和果皮娇嫩等特点，收集时很容易损伤;如果出现损伤，不仅会影响其外观色泽，还会降低药用价值。因此，需要采用柔性收集的方式，将枸杞果连同果把一起摘下。由于枸杞生长的复杂性和农田环境的非结构化等特点，目前生产中采用的简单的手持式枸杞采摘器、采摘头和震动式采摘机。
[0003]发明专利申请201010272425公布了一种“手持式枸杞采摘机”，这种设备仍然需要采摘人员的参与，对于提高枸杞采摘的自动化非常有限。同时，该设备是对一串枸杞枝条进行采摘，极易容易将未成熟的枸杞一起采摘，对于提高枸杞的质量和产量非常不利。发明专利201320182557.2公开了一种“升降式果实采摘机”，该采摘机中的升降装置包括设置于车架上的底板，设置于所述底板中央、并相嵌套的至少两个套设在油缸套内的伸缩油缸，用于操纵所述伸缩油缸的升降操纵台，设置于所述底板两侧的升降支架。该采摘机存在的问题是:(I)该升降装置柔性较差，只能升降，需要依靠调整整个机具的方向来改变方向；(2)采用液压进行升降，整体升降装置过于庞大，使用不灵活，成本高。
[0004]发明专利201310308031.9公开了一种枸杞采摘机，包含传动机构和主架体，通过多点均匀分布振摇式全自动采摘机构，大大提高了采摘效率，并且作业过程中只收获成熟果实而不会对未成熟果实造成损伤。但是该机器依然需要人工操作，且效率并不理想。
[0005]发明专利201310193713.X公开了一种“用于农产品采摘的移动旋转升降平台”，该移动旋转升降平台包括行走机构、旋转机构、升降平台、控制系、旋转机架、主轴、轴承组、轴承座板组、齿轮组及旋转驱动电机。该升降平台存在的问题:(I)将旋转作为基地，升降作为上层工作区，导致旋转基面与重物之间距离较大，旋转过程中会产生离心力，导致平台不稳定；(2)旋转采用齿轮传动，工作台分度精度低；(3)升降机构采用直线导轨，载物重量较低。
[0006]综上所述，现有技术中，利用机器视觉和采摘机械手对枸杞果实采摘，需要将整套机器运动至枸杞枝条正前方；由于机器视觉系统的可视范围非常有限，这样使得采摘机的纵向可视和可采摘区域大大受限，即:同一区域的不同高度上的枸杞采摘，需要频繁的移动机器，这样不仅不利于提高采摘效率;而且，较平均枸杞树高度差别大的树木，由于机器视觉系统的视角有限，极易发生最低处和最高处图像采集不到而漏采的情况。
【实用新型内容】
[0007]针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了用于枸杞采摘机构的滑台升降系统。
[0008]本实用新型的技术方案是:具备分布式机器视觉系统的枸杞采摘装置，包括机架以及设置在机架上的控制系统、驱动系统、电源系统、高位视觉系统、低位视觉系统、视觉升降系统、枸杞采摘机械手和枝条定位机械手;所述高位视觉系统通过视觉升降系统与机架相连。所述的视觉升降系统的运动可以带动高位视觉系统的运动，从而采集高处的图像。所述枸杞采摘装置还包括设置在机架上的滑台升降系统，所述低位视觉系统、视觉升降系统、枸杞采摘机械手以及枝条定位机械手均通过电动转盘设置在滑台升降系统上，进而与机架相连。
[0009 ]滑台升降系统的运动可以带动整个电动转盘、高位视觉系统、低位视觉系统、视觉升降系统、枸杞采摘机械手以及枝条定位机械手的运动。所述控制系统通过驱动系统与滑台升降系统、视觉升降系统、电动转盘、枸杞采摘机机械手、枝条定位机械手分别相连。所述滑台升降系统包括滑台I和升降台，所述升降台通过滑台I与机架连接;所述滑台I包括滑台主体、滑块1、步进电机、主动齿轮和从动齿条;所述滑台主体固定在机架上，所述滑台主体的内部两侧嵌有从动齿条，所述滑台主体上设有滑块I，并通过滑块I与升降台连接。所述滑块I上固定设置步进电机和主动齿轮，所述主动齿轮固定在步进电机的轴上，所述主动齿轮与从动齿条相错啮合;增加了滑台的横向力应变，既保证了滑台升降系统不会因载重较大产生晃动，又提供了稳定的升降动力。其中，所述滑台主体的内部两侧嵌有两条从动齿条；所述主动齿轮的数量为3个;所述升降台为方形台面。
[0010]其中，所述电动转盘包括旋台、盘体、轴承、联轴器和伺服电机;所述盘体和伺服电机设置在方形台面上，所述旋台通过轴承和盘体连接，所述伺服电机通过联轴器与盘体连接。
[0011]其中，所述视觉升降系统包括升降导轨、滑台I1、滑块I1、L型角码、丝杠、联轴器和步进电机;所述滑台II通过其内部的螺母与丝杠螺纹连接并沿升降导轨运动，所述L型角码通过滑块II与滑台II固定连接;所述步进电机通过联轴器与丝杠相连。所述高位视觉系统包括相机I和滑轮双轴光杠滑台I;所述滑轮双轴光杠滑台I包括滑台本体1、双轴光杠1、滑轮轴承I和滑台滑块I;所述相机I的底座通过滑台滑块I和滑轮双轴光杠滑台I连接，所述滑台本体I通过L型角码I与视觉升降系统的滑块II连接。所述滑台本体I内部两侧设置有双轴光杠I，滑轮轴承I通过内部轴承固定在滑台滑块I上，滑台滑块I安装在滑台本体I上。本实用新型通过将高位视觉系统和低位视觉系统采集到的图像后续进行智能辨识，可以避免采摘手对不成熟的枸杞果实进行采摘，从而提高了枸杞采摘的质量，保证了枸杞的产量。
[0012]其中，所述枸杞采摘装置还包括“一字型”定位杆，所述定位杆包括前置定位杆和后置定位杆;所述前置定位杆和后置定位杆对称设置在旋台的两侧。所述视觉升降系统固定在后置定位杆的末端，所述后置定位杆的首端固定在旋台的边缘;所述低位视觉系统固定在前置定位杆的末端，所述前置定位杆的首端固定在旋台边缘。所述低位视觉系统与视觉升降系统设置在旋台的同一轴线上。所述低位视觉系统包含相机II和滑轮双轴光杠滑台II;所述滑轮双轴光杠滑台II包括滑台本体I1、双轴光杠I1、滑轮轴承I1、滑台滑块II和L型角码II组成;所述相机II的底座直接和滑台本体II连接，所述滑台本体II通过L型角码II连接在前置定位杆上;所述滑台本体II内部两侧设置有双轴光杠II，滑轮轴承II通过内部轴承固定在滑台滑块II上，滑台滑块II安装在滑台本体II上。
[0013]优选的是，所述滑台滑块I的一侧设有紧定螺钉I，所述滑台滑块II的一侧设有紧定螺钉II;所述紧定螺钉I用于固定和限制滑台滑块I的移动;所述紧定螺钉II用于固定和限制滑台滑块II的移动。
[0014]优选的是，所述枸杞采摘机械手和枝条定位机械手各包含一套六自由度机械手。所述旋台上设有“一字型”固定板，所述“一字型”固定板与“一字型”定位杆垂直。所述枸杞采摘机机械手和枝条定位机械手设置“一字型”固定板的两端。
[0015]所述控制系统包括TMS320F28335控制器、继电器系统、信号输入调理电路和信号输出调理电路;所述驱动系统包含滑台升降系统驱动器、视觉升降系统驱动器、电动转盘驱动器、枸杞采摘机机械手驱动器、枝条定位机械手驱动器;所述电源系统包含磷酸铁锂电池和稳压电路。所述控制系统、驱动系统和电源系统均安装在控制柜内；所述控制柜固定在机架上。所述的TMS320F28335控制器和继电器系统、信号输入调理电路、信号输出调理电路分别连接;继电器系统和果实收集机构连接，信号输入调理电路和外部激光传感矩阵连接;信号输出调理电路和驱动系统的电路连接。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017](I)所述的视觉升降系统的运动可以带动高位视觉系统的运动，从而采集中、高处的图像;低位视觉系统安装在机架的下部，这样低位视觉系统和高位视觉系统配合工作，可以极大的扩大图像的采集范围，扩大机器工作视野，大大减轻了杞采摘机在狭窄田间中的机器视觉和机械手采摘工作范围受限的问题。
[0018](2)由于枸杞采摘机械手和枝条定位机械手的中心点、高位视觉系统和低位视觉系统在同一轴线上，而且高位视觉系统和低位视觉系统、枸杞采摘机械手和枝条定位机械手始终同步;从而使得四者在图像处理中的坐标位置是相对固定的，从而使得图像处理中的坐标变换问题变得简单，继而枸杞采摘的精度与电动转盘电机的精度无关，确保了采摘的准确度。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的结构示意图之一；
[0020]图2为本实用新型的结构示意图之二；
[0021]图3为本实用新型的结构示意图之三；
[0022]图4为本实用新型的结构示意图之四；
[0023]图5为本实用新型中高位视觉系统的结构示意图；
[0024]图6为本实用新型中视觉升降系统的结构示意图；
[0025]图7为本实用新型中滑台升降系统的结构示意图；
[0026]图8为本实用新型中安装了电动转盘和定位杆的滑台升降系统的结构示意图；
[0027]图9为本实用新型中电动转盘的结构不意图；
[0028]图10为本实用新型中控制柜的结构示意图；
[0029]其中:1:枸杞采摘机械手;2:枝条定位机械手;3:控制柜；
[0030]4:控制系统；4-l:TMS320F28335控制器；4-2:继电器系统；4-3:信号输入调理电路;4-4信号输出调理电路:
[0031]5:驱动系统;5-1:滑台升降系统驱动器;5-2:视觉升降系统驱动器;5-3:电动转盘驱动器;5-4:枸杞采摘机机械手驱动器;5-5:枝条定位机械手驱动器；
[0032]6:电源系统;6-1:磷酸铁锂电池;6-2:稳压电路；
[0033]