CN105865345A - 一种蘑菇自动采摘检测控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蘑菇自动采摘检测控制方法，利用蘑菇采摘系统，蘑菇采摘系统包括蘑菇采摘装置，蘑菇采摘系统还包括第一相机和第二相机。本发明的蘑菇自动采摘检测控制方法容易实现，效率高，仅利用两个摄像头即可方便快捷的检测到蘑菇的位置，可以方便快捷的实现蘑菇的自动检测及采摘，并将蘑菇采摘区域分为检测区域和采摘区域，检测与采摘分离，互相不影响，可以大大提高蘑菇的采集效率。

Description

一种蘑菇自动采摘检测控制方法

技术领域

本发明涉及一种蘑菇自动采摘检测控制方法。

背景技术

现有技术中，蘑菇采摘一般都是采用人工将蘑菇摘起或通过铲子铲起，效率都较低，不能实现蘑菇的自动采摘，并且会对蘑菇造成损伤。

因此，需要一种新的蘑菇自动采摘方法以解决上述问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种效率更高的蘑菇自动采摘检测控制方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

利用蘑菇采摘系统，所述蘑菇采摘系统包括蘑菇采摘装置，所述蘑菇采摘系统还包括第一相机和第二相机，包括以下步骤：

1)、将蘑菇采摘区域分为检测区域和采摘区域；

2)、对检测区域的蘑菇进行检测：利用第一相机和第二相机分别对检测区域拍摄第一图像和第二图像；

3)、标定第一相机和第二相机的参数，所述参数包括第一相机和第二相机的镜头光轴间距T、第一相机和第二相机的镜头焦距f及第一相机和第二相机距离蘑菇的平均距离Z₀；

4)、利用第一相机和第二相机同时从蘑菇的上方拍摄第一图像和第二图像；

5)、利用第一图像或第二图像以及第一相机和第二相机距离蘑菇的平均距离Z₀计算得到检测区域中蘑菇的大小；

6)、根据步骤5)得到的蘑菇的大小，选择待采摘蘑菇，确定第一图像或第二图像中待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐标P；

7)、根据下式计算待采摘蘑菇中心位置的深度Z：

$Z=\frac{fT}{|x_1-x_2|}$

其中，Z为待采摘蘑菇中心位置的的深度，f为第一相机和第二相机的镜头焦距，T为第一相机和第二相机镜头光轴之间的距离，x₁和x₂分别为待采摘蘑菇的中心位置在第一图像和第二图像上的x轴坐标；

8)、重复步骤6)-7)，直到将检测区域中所有待采摘蘑菇的中心位置坐标和深度均计算得到；

9)、将检测区域变为采摘区域，根据步骤8)的计算结果，利用蘑菇采摘装置对采摘区域的蘑菇进行采摘。

更进一步的，所述蘑菇采摘系统还包括压力气体发生器和负压发生器，所述蘑菇采摘装置包括吸盘，所述压力气体发生器连接所述负压发生器的入口，所述吸盘连接所述负压发生器的出口。其中，蘑菇采摘装置结构简单方便，从蘑菇的上方利用吸盘将蘑菇吸起，既不会对蘑菇造成损伤，也方便实现蘑菇的自动化采摘。

更进一步的，所述吸盘为真空波纹吸盘。采用真空波纹吸盘采摘蘑菇效果较好。

更进一步的，所述吸盘包括多种不同尺寸的吸盘。方便利用不同尺寸的吸盘采摘不同大小的蘑菇。

更进一步的，所述蘑菇采摘系统还包括控制阀，所述负压发生器和吸盘之间设置有控制阀。通过控制阀控制蘑菇的采摘与释放。

更进一步的，所述蘑菇采摘系统还包括自动行走机构，所述自动行走机构包括X方向导轨、Y方向导轨和Z方向导轨，所述Y方向导轨设置在蘑菇的正上方，所述X方向导轨设置在Y方向导轨上，所述Z方向导轨设置在所述X方向导轨上，所述蘑菇采摘装置设置在所述Z方向导轨上。结构简单，可以实现控制蘑菇采摘装置在三个方向上的移动，从蘑菇的上方利用吸盘将蘑菇吸起，既不会对蘑菇造成损伤，也方便实现蘑菇的自动化采摘。

更进一步的，还包括旋转机构，所述旋转机构设置在所述Z方向导轨上，所述旋转机构的旋转方向与Z方向导轨垂直。利用旋转机构方便将蘑菇采摘下来。

更进一步的，利用待采摘蘑菇的最高点替代步骤7)中待采摘蘑菇中心位置，其中，待采摘蘑菇的最高点坐标利用步骤6)中第一图像或第二图像中待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐标P计算得到，包括以下步骤：

一、以待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐标P为中心，r为半径画圆，确定计算最高点坐标的计算范围；

二、根据下式计算步骤一中不同点的深度Z₁：

$Z_1=\frac{fT}{|x_1-x_2|}$

其中，Z₁为步骤一的计算范围中的点的深度，f为第一相机和第二相机的镜头焦距，T为第一相机和第二相机镜头光轴之间的距离，x₁和x₂分别为计算范围中的点在第一图像和第二图像上的x轴坐标；

三、根据步骤二中的计算结果，得到计算范围内深度最小的点即为待采摘蘑菇的最高点。

采用待采摘蘑菇的最高点坐标来控制蘑菇采摘装置来采摘蘑菇更符合实际情况。

更进一步的，步骤一中所述半径r为0.3R-0.4R，其中，待采摘蘑菇的半径为R。可以大大降低计算量，提高计算效率。

有益效果：本发明的蘑菇自动采摘检测控制方法容易实现，效率高，仅利用两个摄像头即可方便快捷的检测到蘑菇的位置，可以方便快捷的实现蘑菇的自动检测及采摘。而且利用两个摄像机实现蘑菇的检测与采摘分开进行，大大提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的蘑菇采摘系统自动行走机构的结构示意图；

图2为本发明的蘑菇采摘装置的结构示意图；

图3为本发明的蘑菇自动采摘检测控制的示意图；

其中，4为蘑菇采摘装置，5为蘑菇，6为光源，7为双目相机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的举例说明。

如图1、图2和图3所示，本发明的蘑菇自动采摘检测控制方法，利用蘑菇采摘系统，蘑菇采摘系统包括蘑菇采摘装置，蘑菇采摘系统还包括第一相机和第二相机，包括以下步骤：

1)、将蘑菇采摘区域分为检测区域和采摘区域；

2)、对检测区域的蘑菇进行检测：利用第一相机和第二相机分别对检测区域拍摄第一图像和第二图像；

3)、标定第一相机和第二相机的参数，所述参数包括第一相机和第二相机的镜头光轴间距T、第一相机和第二相机的镜头焦距f及第一相机和第二相机距离蘑菇的平均距离Z₀；

4)、利用第一相机和第二相机同时从蘑菇的上方拍摄第一图像和第二图像；

5)、利用第一图像或第二图像以及第一相机和第二相机距离蘑菇的平均距离Z₀计算得到检测区域中蘑菇的大小；

6)、根据步骤5)得到的蘑菇的大小，选择待采摘蘑菇，确定第一图像或第二图像中待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐标P；

7)、根据下式计算待采摘蘑菇的深度Z：

$Z=\frac{fT}{|x_1-x_2|}$

其中，Z为蘑菇的深度，f为第一相机和第二相机的镜头焦距，T为第一相机和第二相机镜头光轴之间的距离，x₁和x₂分别为待采摘蘑菇在第一图像和第二图像上的x轴坐标；

8)、重复步骤6)-7)，直到将检测区域中所有待采摘蘑菇的中心位置坐标和深度均计算得到；

9)、将检测区域变为采摘区域，根据步骤8)的计算结果，利用蘑菇采摘装置对采摘区域的蘑菇进行采摘。

优选的，利用待采摘蘑菇的最高点替代步骤7)中待采摘蘑菇中心位置，其中，待采摘蘑菇的最高点坐标利用步骤6)中第一图像或第二图像中待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐标P计算得到，包括以下步骤：

一、以待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐标P为中心，r为半径画圆，确定计算最高点坐标的计算范围；步骤一中所述半径r为0.3R-0.4R，其中，待采摘蘑菇的半径为R。可以大大降低计算量，提高计算效率。

二、根据下式计算步骤一中不同点的深度Z₁：

$Z_1=\frac{fT}{|x_1-x_2|}$

其中，Z₁为步骤一的计算范围中的点的深度，f为第一相机和第二相机的镜头焦距，T为第一相机和第二相机镜头光轴之间的距离，x₁和x₂分别为计算范围中的点在第一图像和第二图像上的x轴坐标；

三、根据步骤二中的计算结果，得到计算范围内深度最小的点即为待采摘蘑菇的最高点。

采用待采摘蘑菇的最高点坐标来控制蘑菇采摘装置来采摘蘑菇更符合实际情况。

蘑菇采摘系统包括压力气体发生器41和负压发生器43，蘑菇采摘装置4包括吸盘46，压力气体发生器41连接负压发生器43的入口，负压发生器43的出口连接吸盘46。吸盘46正对蘑菇5的上方。其中，蘑菇采摘装置结构简单方便，从蘑菇的上方利用吸盘将蘑菇吸起，既不会对蘑菇造成损伤，也方便实现蘑菇的自动化采摘。

其中，优选的，蘑菇采摘装置4包括多个吸盘46，多个所述吸盘46均连接所述负压发生器43。多个吸盘可以同时采摘多个蘑菇，可以大大提高工作效率。

蘑菇采摘系统还包括自动行走机构，自动行走机构包括Y方向导轨1、X方向导轨2、Z方向导轨3和蘑菇采摘装置4，Y方向导轨1设置在蘑菇的正上方，X方向导轨2设置在Y方向导轨1上，Z方向导轨3设置在X方向导轨2上，蘑菇采摘装置4设置在Z方向导轨3上。结构简单，可以实现控制蘑菇采摘装置在三个方向上的移动，从蘑菇的上方利用吸盘将蘑菇吸起，既不会对蘑菇造成损伤，也方便实现蘑菇的自动化采摘。

还包括旋转机构，旋转机构设置在Z方向导轨3上，旋转机构的旋转方向与Z方向导轨3垂直。利用旋转机构方便将蘑菇采摘下来。

其中，优选的，蘑菇采摘系统还包括气管42，负压发生器43的出口通过气管42连接吸盘46。采用气管连接吸盘，方便移动吸盘的位置。还包括连接装置45，气管42通过连接装置45连接吸盘46。采用连接装置可以方便将吸盘固定在其他可移动的装置上。优选的，气管42为软管。

优选的，吸盘46为真空波纹吸盘。采用真空波纹吸盘采摘蘑菇效果较好。吸盘46包括多种不同尺寸的吸盘。方便利用不同尺寸的吸盘采集不同大小的蘑菇。

蘑菇采摘系统还包括控制阀44，负压发生器43和吸盘46之间设置有控制阀44。通过控制阀控制蘑菇的采集与释放。

本发明的蘑菇自动采摘检测控制方法容易实现，效率高，仅利用两个摄像头即可方便快捷的检测到蘑菇的位置，可以方便快捷的实现蘑菇的自动检测及采摘。而且利用两个摄像机实现蘑菇的检测与采摘分开进行，大大提高工作效率。

Claims (9)

1.一种蘑菇自动采摘检测控制方法，其特征在于：利用蘑菇采摘系统，所述蘑菇采摘系统包括蘑菇采摘装置，所述蘑菇采摘系统还包括第一相机和第二相机，包括以下步骤：

1)、将蘑菇采摘区域分为检测区域和采摘区域；

2)、对检测区域的蘑菇进行检测：利用第一相机和第二相机分别对检测区域拍摄第一图像和第二图像；

3)、标定第一相机和第二相机的参数，所述参数包括第一相机和第二相机的镜头光轴间距T、第一相机和第二相机的镜头焦距f及第一相机和第二相机距离蘑菇的平均距离Z₀；

4)、利用第一相机和第二相机同时从蘑菇的上方拍摄第一图像和第二图像；

5)、利用第一图像或第二图像以及第一相机和第二相机距离蘑菇的平均距离Z₀计算得到检测区域中蘑菇的大小；

6)、根据步骤5)得到的蘑菇的大小，选择待采摘蘑菇，确定第一图像或第二图像中待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐标P；

7)、根据下式计算待采摘蘑菇中心位置的深度Z：

其中，Z 为待采摘蘑菇中心位置 的 深度，f为第一相机和第二相机的镜头焦距，T为第一相机和第二相机镜头光轴之间的距离，x₁和x₂分别为待采摘蘑菇的中心位置在第一图像和第二图像上的x轴坐标；

8)、重复步骤6)-7)，直到将检测区域中所有待采摘蘑菇的中心位置坐标和深度均计算得到；

9)、将检测区域变为采摘区域，根据步骤8)的计算结果，利用蘑菇采摘装置对采摘区域的蘑菇进行采摘。

2.根据权利要求1所述的蘑菇自动采摘检测控制方法，其特征在于：所述蘑菇采摘系统还包括压力气体发生器(41)和负压发生器(43)，所述蘑菇采摘装置包括吸盘(46)，所述压力气体发生器(41)连接所述负压发生器(43)的入口，所述吸盘(46)连接所述负压发生器(43)的出口。

3.根据权利要求2所述的蘑菇自动采摘检测控制方法，其特征在于：所述吸盘(46) 为真空波纹吸盘。

4.根据权利要求2所述的蘑菇自动采摘检测控制方法，其特征在于：所述吸盘(46)包括多种不同尺寸的吸盘。

5.根据权利要求2所述的蘑菇自动采摘检测控制方法，其特征在于：所述蘑菇采摘系统还包括控制阀(44)，所述负压发生器(43)和吸盘(46)之间设置有控制阀(44)。

6.根据权利要求1所述的蘑菇自动采摘检测控制方法，其特征在于：所述蘑菇采摘系统还包括自动行走机构，所述自动行走机构包括X方向导轨(1)、Y方向导轨(2)和Z方向导轨(3)，所述Y方向导轨(2)设置在蘑菇的正上方，所述X方向导轨(1)设置在Y方向导轨(2)上，所述Z方向导轨(3)设置在所述X方向导轨(1)上，所述蘑菇采摘装置设置在所述Z方向导轨(3)上。

7.根据权利要求6所述的蘑菇自动采摘检测控制方法，其特征在于：所述自动行走机构还包括旋转机构，所述旋转机构设置在所述Z方向导轨(3)上，所述旋转机构的旋转方向与Z方向导轨(3)垂直。

8.根据权利要求1所述的蘑菇自动采摘检测控制方法，其特征在于：利用待采摘蘑菇的最高点替代步骤7)中待采摘蘑菇中心位置，其中，待采摘蘑菇的最高点坐标利用步骤6)中第一图像或第二图像中待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐标P计算得到，包括以下步骤：

一、以待采摘蘑菇在水平方向上的中心位置坐标P为中心，r为半径画圆，确定计算最高点坐标的计算范围；

二、根据下式计算步骤一中不同点的深度Z₁：

其中，Z₁为步骤一的计算范围中的点的深度，f为第一相机和第二相机的镜头焦距，T为第一相机和第二相机镜头光轴之间的距离，x₁和x₂分别为计算范围中的点在第一图像和第二图像上的x轴坐标；

三、根据步骤二中的计算结果，得到计算范围内深度最小的点即为待采摘蘑菇的最高点。

9.根据权利要求8所述的蘑菇自动采摘检测控制方法，其特征在于：步骤一中所述半径r为0.3R-0.4R，其中，待采摘蘑菇的半径为R。