智能辨识枸杞采摘装置的制造方法_2

文档序号:9553702阅读:来源:国知局
所述采摘头壳体包括采摘头壳体主体、防护壳和主辊轮间隙调节装置。所述主辊轮间隙调节装置包括轴承座、轴承和间隙调节螺钉;所述轴承通过轴承座安装在采摘头壳体的前后壁的滑槽上。所述轴承座上设有与间隙调节螺钉匹配的螺纹孔;所述间隙调节螺钉穿过该螺纹孔与轴承接触;在间隙调节螺钉头部孔内装有开口销;所述防护壳安装在采摘头壳体的后壁上,用于保护主辊轮轴承和舵机正常工作。所述轴承为第二传动轴I和第二传动轴II的轴承。本发明使用舵机控制开合口大小进而控制正、反转副辊轮的间距;采用主辊轮间隙调节装置,可以手动调节主、副辊轮之间的间距;通过控制四个正反转主辊轮、正反转副辊轮的间距大小,使得该装置适用于不同直径的枸杞枝条的采摘工作,通用性较为广泛。
[0021]优选的是,所述第一级传动皮带轮I和第一级传动皮带轮II中均安装了弹簧张紧装置;所述弹簧张紧装置包括皮带压片、弹簧和弹簧座;所述弹簧的一端通过皮带压片与各自对应的皮带连接,所述弹簧的另一端与弹簧座相连。所述弹簧座安装在采摘头壳体的前壁上。与常规的传动系统相比,本发明采用的传动系统中加入了柔性传动一一皮带传动,因此可以根据不同树龄的枸杞枝条任意调节主辊轮的间隙;此外本发明在传动系统中设置了张紧装置,从而保证间隙调节时整个传动可以正常工作。
[0022]所述果实收集装置为防堵隔离式枸杞自动收集装置,包括收集装置、动力装置和存储装置;所述动力装置与收集装置相连,进而与存储装置相连;所述收集装置包括收集漏斗和收集软管。所述收集软管上设置三通接口和防堵式电动阀,所述收集软管包括上部收集软管、中部收集软管和下部收集软管。其中,所述动力装置为风机,所述存储装置为集果箱;所述风机与收集软管相连,进而与集果箱相连。所述控制系统分别与风机和防堵式电动阀相连。风机通过风机垫板放置在机架上,所述防堵式电动阀通过电动阀垫板放置在机架上。
[0023]所述防堵式电动阀包括电动阀本体、果实入口、果实出口和阀板;所述阀板设置在果实入口和果实出口之间的管路上。所述阀板为与管路相匹配的圆形板;所述阀板的圆周外侧设置圆形的阀板框,所述阀板框上设有多个圆孔。所述防堵式电动阀还包括收缩连杆,所述收缩连杆贯穿圆孔;所述收缩连杆朝向阀板的一端通过阀板弹簧与阀板相连,实现收缩连杆随管路孔径变化的长度调节。其中,所述阀板为实心板或者网孔板,所述网孔的孔径小于枸杞果的尺寸。所述电动阀本体内设置步进电机,所述步进电机用于控制阀板的开关。由于收缩连杆与阀板弹簧连接,而阀板弹簧始终保持张力作用,因此收缩连杆可以在圆孔内伸缩滑动;其效果为在阀板即将关闭且存在缝隙的瞬间,基于收缩连杆的遮挡作用,果实也不会掉入缝隙中,因此避免了果实破裂问题的发生。
[0024]所述上部收集软管的上端与收集漏斗的下端相连,所述上部收集软管的下端与三通接口的第一端接口连接;所述中部收集软管的上端与三通接口的第三端接口连接,所述中部收集软管的下端与防堵式电动阀的果实入口相连;所述防堵式电动阀的果实出口通过下部收集软管与集果装置相连;所述三通接口的第二端接口通过进风口软管与风机相连。防堵式电动阀的设置,不但避免了收集软管内的果实输出至集果箱的过程中由于挤压而导致果实的破损,而且解决了目前采摘机中必须暂停机器更换集果箱的问题,真正实现了枸杞采摘的自动化和连续化。
[0025]其中,所述三通接口的第二端接口内部设有防堵隔离栓。所述防堵隔离栓为内部上下贯穿的圆筒状结构,包括隔离栓壳体以及设置在隔离栓壳体内部的辊子和风向导流板。所述辊子均匀设置在防堵隔离栓的一端,所述风向导流板设置在防堵隔离栓的另一端。相邻所述辊子之间的间隙小于果实的直径,所述辊子和所述风向导流板平行排布。所述辊子内部设有转轴,所述辊子与转轴之间为转动连接;所述辊子通过转轴与轴承连接,进而与隔离栓壳体连接。所述转轴上还设有风扇轮;所述风扇轮的数量为2个,所述2个风扇轮设置在转轴上辊子的两侧。所述防堵隔离栓靠近风向导流板的一端与风机相连,所述防堵隔离栓靠近辊子的一端与摘果装置的管路相连。所述防堵隔离栓的外径稍大于三通接口的内径,所述隔离栓壳体上设有截断槽,以便于防堵隔离栓的安装;所述截断槽与辊子垂直排布。
[0026]工作时,气流从风向导流板进入,气流带动风扇轮、辊子旋转,即使树叶贴至防堵隔离栓表面,也会随着辊子的旋转代入涡轮风机中,进而被排出。在果实收集的过程中,果实在其自重和风机的辅助引导下下落。防堵隔离栓的设置,不但将一起进入收集管的果实和树叶分离,把树叶全部分离至风机管道中,然后通过风机排出;还避免了把枸杞果实吸入风机以及树叶堵塞风机接口。
[0027]其中,所述收集软管的内部设有缓冲装置,所述缓冲装置包括多个固定在收集软管内壁的海绵减震条,所述海绵减震条沿收集软管的长度方向设置在收集软管的内壁,减少了枸杞之间以及枸杞和软管间的碰撞。
[0028]工作原理:当枸杞采摘机工作时,控制器控制风机工作,防堵式电动阀处于关闭状态;采摘头采摘下的枸杞果实在涡轮风机的吸力下,从收集漏斗进入上部收集软管,在三通接口的第一端接口处聚集;当枸杞量足够多时,控制器控制防堵式电动阀打开,枸杞果实通过三通接口的第三端接口经过下收集软管进入集果箱。
[0029]所述驱动系统包括采摘机械手驱动器、枝条定位机械手驱动器、高位视觉系统驱动器、低位视觉系统驱动器、滑台升降系统驱动器、视觉升降系统驱动器、舵机驱动器、传动系统驱动器和开合口驱动器。驱动系统连接采摘机械手、枝条定位机械手、高位视觉系统、低位视觉系统、滑台升降系统、视觉升降系统以及枸杞采摘头。
[0030]本发明还提出了一种基于上述图像辨识枸杞采摘机进行枸杞采摘的方法,包括如下步骤:上位机中的工控机通过分布式机器视觉系统采集图像后,确定枸杞枝条和果实上的特征点的二维坐标(X、Y)并传输至控制柜中的信息融合模块;该模块接收数据后,首先控制采摘机械手分别运动至该特征点的正前方;紧接着驱动激光传感矩阵测量深度信息(Z);然后驱动枝条定位机械手抓取待采摘枝条的末端并轻微提起分离;再然后驱动采摘机械手控制枸杞采摘头实现对枝条上果实的采摘;最终,防堵隔离式枸杞自动收集装置实现对枸杞果实的吸取和收集,完成一次采摘过程。
[0031]本发明的有益效果是:
[0032](1)本发明所述的枸杞采摘装置提高了枸杞采摘的劳动生产率、降低了农民的劳动强度和采摘成本,保证了枸杞及时采收和枸杞的质量,对于促进农村经济发展,提高我国农业的现代化、智能化、加快农业科学进步具有不可估量的意义。
[0033](2)本发明利用分布式机器视觉系统对采摘区域的枸杞进行图像采集,提高了视觉系统在横向、纵向距离上的可视范围和机械手在横向上的工作范围,通过分析枸杞果实的分布位置和成熟情况,避免了错摘、漏摘的情况;
[0034](3)本发明利用枸t己枝条定位和采摘机械手实现对枸t己枝条的定位和对枸t己果实的自动采摘,无需人工干预,极大地降低了生产成本;
[0035](4)本发明提供了一种主动式可调对辊间隙环绕式枸杞自动采摘头,提高了枸杞果实的净果率;
[0036](5)本发明提供了一种枸杞果实自动收集装置,实现了对枸杞果实自动、高效的收集,解决了枸杞果实采收过程中果实易破,树叶易堵的问题,极大地降低了生产成本,具有良好的实际应用前景。
【附图说明】
[0037]图1为本发明的结构示意图;
[0038]图2为本发明机器视觉系统的结构示意图之一;
[0039]图3为本发明机器视觉系统的结构示意图之二 ;
[0040]图4为本发明机器视觉系统的结构示意图之三;
[0041]图5为本发明机器视觉系统的结构示意图之四;
[0042]图6为本发明机器视觉系统中高位视觉系统的结构示意图;
[0043]图7为本发明机器视觉系统中视觉升降系统的结构示意图;
[0044]图8为本发明机器视觉系统中滑台升降系统的结构示意图;
[0045]图9为本发明机器视觉系统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;
[0046]图10为本发明机器视觉系统中电动转盘的结构示意图;
[0047]图11为本发明枸杞采摘头的结构示意图之一;
[0048]图12为本发明枸杞采摘头(去除传动箱壳体及防护壳)的结构示意图之一;
[0049]图13为本发明枸杞采摘头(去除传动箱壳体及防护壳)的结构示意图之二;
[0050]图14为本发明枸杞采摘头(去除传动箱壳体及防护壳)的结构示意图之三;
[0051]图15为本发明枸杞采摘头(去除传动箱壳体及防护壳)的结构示意图之四;
[0052]图16为本发明采摘头壳体(去除传动箱壳体及传动系统)的结构示意图;
[0053]图17为本发明枸杞采摘头中传动系统的传动路线意图之一;
[0054]图18为本发明枸杞采摘头中传动系统的传动路线意图之二;
[0055]图19为本发明果实收集装置的结构示意图;
[0056]图20为本发明果实收集装置中防堵式电动阀的结构示意图之一;
[0057]图21为本发明果实收集装置中防堵式电动阀的部分结构示意图(去除防堵式电动阀本体);
[0058]图22为本发明果实收集装置中防堵式电动阀的结构示意图之三;
[0059]图23为本发明果实收集装置中防堵隔离栓的结构示意图之一;
[0060]图24为本发明果实收集装置中防堵隔离栓的结构示意图之二;
[0061]图25为本发明果实收集装置中的收集软管的结构示意图;
[0062]图26为本发明中控制柜的结构示意图。
[0063]其中:1:枸紀采摘机械手;2:枝条定位机械手;
[0064]3:控制柜;3_1:触摸屏;3_2:信息融合模块;
[0065]4:控制系统;
[0066]5:电源系统;5_1:磷酸铁锂电池;5_2:逆变器;5_3:稳压模块;
[0067]6:驱动系统;6_1:采摘机械手驱动器;6_2:枝条定位机械手驱动器;6_3:高位视觉系统驱动器;6-4:低位视觉系统驱动器;6-5:滑台升降系统驱动器;6-6:视觉升降系统驱动器;6-7:舵机驱动器;6-8:传动系统驱动器;
[0068]7:高位视觉系统;7_1:相机I ;7_2:滑轮双轴光杠滑台I ;7_2a:滑台本体I ;
7-2b??双轴光杠I ;7-2c:滑轮轴承I ;7-2d:滑台滑块I ;7_2e:紧定螺钉I ;
[0069]8:低位视觉系统;8_1:相机II ;8-2:滑轮双轴光杠滑台II ;8_2a:滑台本体II ;
8-2f:L型角码II ;
[0070]9:滑台升降系统;9_1:滑台I ;9_2:方形台面;9_la:滑台主体;9_lb:滑块I ;9_lc:步进电机;9_ld:主动齿轮;9_le:从动齿条;
[0071]10:视觉升降系统;10-1:升降导轨;10-2:滑台II ;10_3:滑块II ;10_4:L型角码I ;10-5:丝杠;10-6:联轴器;10-7:步进电机;
[0072]11:电动转盘;11_1:旋台;11_2:盘体;11_3:轴承;11_4:联轴器;11_5:伺服电机;11-6:固定板;
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