CN107402590A - 基于机器视觉的无人驾驶喷雾系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适用于果园施药的无人驾驶喷雾系统，属于植保机械技术领域，包括CAN总线、图像采集处理模块、行车机构、喷雾执行机构、药箱检测模块、通讯模块，行车机构包括行车速度和方向、行车避障，喷雾执行机构包括喷头或风扇位置调节和流量调节，通讯模块包括手机端和电脑端。工作时，行车机构通过与CAN总线的信息交互实现车辆的自行走，CAN总线依据图像采集处理模块获取靶标的轮廓信息分析出靶标各处所需药量，并控制喷头或风扇位置调节、流量调节，实现精准对靶施药；药箱检测模块可将药量的实时情况发送给CAN总线；CAN总线将从各个模块获取的信息实时传送给用户。

Description

基于机器视觉的无人驾驶喷雾系统

技术领域

本发明专利涉及一种适用于果园施药的无人驾驶喷雾系统，属于植保机械技术领域，具体涉及基于基于机器视觉的无人驾驶喷雾系统。

背景技术

我国是农业大国，农药生产技术处于世界领先地位，但农药施用技术和植保机械却相对落后。农药喷施自动化程度低，相应的增加了施药的成本、占据了大量的劳动力。目前在农药的自动化喷施方面，国内外已经做了大量相关的研究，但仍未研制出理想的无人驾驶的自动化喷药装置，因此开发自动化程度高的喷雾装置对于提高喷雾技术、降低生产成本、解放劳动力具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的就是要在无人驾驶的情况下实现智能施药，基于机器视觉技术获取靶标的轮廓，并分析出靶标各处所需喷雾量，依此调整喷头或风扇的位置和喷雾流量实现精准对靶施药，并实时将喷雾机工作状态反馈到手机端和电脑端，从而降低施药成本，解放劳动力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于机器视觉的无人驾驶喷雾系统，包括CAN总线、图像采集处理模块、行车机构、喷雾执行机构、药箱检测模块、通讯模块，所述的CAN总线的输入端接有图像采集处理模块和药箱检测模块，CAN总线的输出端接有喷雾执行机构、通讯模块，所述的行车机构与CAN总线的信息传递是双向的。

所述的图像采集处理模块，采用相机或摄像头等图像获取装置对靶标的图像进行实时采集，并对靶标的轮廓进行提取，将采集处理结果传送至CAN总线，图像采集处理模块的信号输出端与CAN总线的信号输入端相连。

所述的行车机构，包括行车速度和方向、行车避障，利用BDS或GPS进行导航定位，通过CAN总线与行车机构之间的信息交互完成车辆的自行走。

所述的喷雾执行机构包括喷头或风扇的位置调节、流量调节。

所述的药箱检测模块，在药箱里装置浮子、滑线变阻器和传感器，用电路连接起来，将测量的位信号转化为电信号来测量药箱剩余的药量。

所述的通讯模块的信号输入端与CAN总线的信号输出端连接，将喷雾机工作时间、喷药量、药箱剩余药量等信号发送至手机端和电脑端。

本发明的优点在于CAN总线根据图像采集处理模块获得靶标的形状后分析出靶标不同区域所需的药量，从而控制喷雾执行机构进行完成喷雾，同时又利用无人导航技术实现车辆的自行走，节省了劳动力，通讯模块可将喷雾机的工作状态、药箱剩余药量等信号实时发送给手机端和电脑端，使得用户可实时获取。

附图说明

图1是本发明的原理图

其中1是CAN总线；2是图像采集处理模块；3是手机端；4是电脑端；5是通讯模块；6是药箱检测模块；7是喷雾执行机构；8是流量调节；9是喷头或风扇位置调节；10是行车避障；11是行车速度和方向；12是行车机构

具体实施方式

基于机器视觉的无人驾驶喷雾系统，包括CAN总线、图像采集处理模块、行车机构、喷雾执行机构、药箱检测模块、通讯模块。

图像采集处理模块，首先利用相机或摄像头等图像获取装置对靶标的图像进行实时采集，并对靶标的轮廓进行提取，将采集结果传送至CAN总线，CAN总线分析计算出靶标各个区域所需的喷雾量。

行车机构，包括行车速度和方向、行车避障，利用BDS或GPS进行导航定位。CAN总线将导航定位信号分析处理后发送给行车机构控制其行走，在车辆行走过程中行车机构又将车辆实时状态反馈给CAN总线以完成车辆的自行走。

喷雾执行机构，由喷头或风扇位置调节和流量调节组成。CAN总线将来自图像采集处理模块和行车机构传送的信号分析处理，发送给喷雾执行机构，喷雾执行机构依据CAN总线发送的信号来调节喷头或风扇的位置、控制流量等。

药箱检测模块，在药箱里装置浮子、滑线变阻器和传感器，用电路连接起来，将测量的位信号转化为电信号来测量药箱剩余的药量，并将信号发送给CAN总线。

通讯模块，所述通讯模块的信号输入端与CAN总线的信号输出端连接，CAN总线整合来自图像采集处理模块、行车机构、药箱检测模块传送的信号发送给通讯模块，在手机端和电脑端将接收到来自CAN总线发送的喷雾机的工作时间、工作量、喷药量、药箱剩余药量等信号，以便用户实时的观察喷雾机和车辆的工作状态。

例：CAN总线将导航定位信号分析处理后发送给行车机构控制其行走，在车辆行走过程中行车机构又将车辆实时状态反馈给CAN总线以完成车辆的自行走。在车辆自行走过程中，图像采集处理模块首先利用相机或摄像头等图像获取装置对靶标的形状进行实时采集，并将采集结果发送给CAN总线，CAN总线分析出靶标每个区域所需的药量，从而控制喷雾执行机构完成药液的喷施，例如当检测到靶标间有空缺的植株时，CAN总线将信号发送给喷雾执行机构，使喷雾执行机构在车辆经过空缺植株时关闭流量，当检测到靶标植株所需药量较小时，CAN总线将信号发送给喷雾执行机构，使喷雾执行机构在车辆经过该植株时调整喷头或风扇位置调节和流量调节减小流量，当检测到靶标植株所需药量较大时，CAN总线将信号发送给喷雾执行机构，使喷雾执行机构在车辆经过该植株时增大喷雾流量；药箱检测模块会实时检测药箱中剩余的药量，并将信息发送给CAN总线；CAN总线整合来自图像采集处理模块、行车机构、药箱检测模块传送的信号发送给通讯模块，使用户能在手机端和电脑端都能实时获取喷雾机的工作时间、工作量、喷药量、药箱剩余药量等信号。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.基于机器视觉的无人驾驶喷雾系统，包括：CAN总线、图像采集处理模块、行车机构、喷雾执行机构、药箱检测模块、通讯模块，其特征在于：所述的CAN总线的输入端接有图像采集处理模块，CAN总线的输出端接有喷雾执行机构、通讯模块，所述的行车机构与CAN总线的信息传递是双向的，CAN总线接收来自图像采集处理模块和行车机构传递的信息后分析处理，一方面将信息传递给喷雾执行机构分别驱动喷头或风扇位置调节、流量调节，从而适应不同的环境，另一方面反馈给行车机构控制行车速度和方向、行车避障，此外通讯模块会将从CAN总线获取的实时信息发送至手机端、电脑端。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的无人驾驶喷雾系统，其特征还在于：所述的图像采集处理模块采用相机或摄像头等图像获取装置采集图像。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的无人驾驶喷雾系统，其特征还在于：所述的喷雾执行机构依据CAN总线传递的信息控制喷头或风扇位置调节、流量调节来调节喷头位置或风扇、喷头的流量大小。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的无人驾驶喷雾系统，其特征还在于：所述的药箱检测模块包括装置浮子、滑线变阻器和传感器，并电路连接，药箱检测模块将药箱实时信息发送至CAN总线。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的无人驾驶喷雾系统，其特征还在于：所述的通讯模块的输出端接有手机端、电脑端，通讯模块将来自CAN总线的喷雾机的实时信息发送至手机端、电脑端。

6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的无人驾驶喷雾系统，其特征还在于：所述的行车机构包括行车速度和方向、行车避障，且行车机构与行车速度和方向、行车避障的信号传递是双向的，且行车机构与CAN总线的信号传递也是双向的。