CN109612389A - 双目视觉蜂王浆产量及蜂群健康状况评估装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双目视觉蜂王浆产量及蜂群健康状况评估装置与方法。包括台基条传送机构和双目视觉机构。所述台基条传送机构靠割蜡刀口件割除双排王浆台基条表面的蜂蜡后可以改变台基条位置状态并将其推送到传送面板上，便于双目视觉机构采集图像；双目视觉机构包括安装在带滑动槽横杆上的两个工业相机，两个工业相机平行或成一定角度，并且可以改变两相机间距与高度，横杆随滚珠丝杆螺母座前后水平移动，滚珠丝杆传动机构由安装有同步带轮的步进电机驱动；本发明的双目视觉机构采集图像后传输至计算机，通过图像处理算法可以识别统计空浆杯数量，蜂王幼虫状态及大小，预估蜂王浆产量，从而反映蜂群健康状况。

Description

双目视觉蜂王浆产量及蜂群健康状况评估装置与方法
技术领域
本发明属于蜂业生产机械设计技术与机器视觉领域，具体涉及一种双目视觉蜂王浆产量及蜂群健康状况评估装置与方法。
背景技术
蜂王浆是青年工蜂的咽下腺和上腭腺分泌的一种乳白色或淡黄色浆状物质，是工蜂用来饲喂蜂王和幼虫的一种高营养食物，由称为蜂王浆或蜂乳。由于蜂王浆中含有多种生物活性物质，因此具有多种生物学功能。中国是蜂王浆生产和销售大国，年生产量已达到3000t左右，占世界总产量的85％以上。然而，随着我国劳动力成本的上升和养蜂者老龄化等问题的出现，蜂场的蜂王浆生产规模受到了严重限制。我国亟待开展蜂王浆机械化生产研究来解决上述问题。
手工蜂王浆生产分为割蜡、去虫、刮浆、移虫四个步骤，在密封培育蜂王幼虫的过程中，工蜂会分泌蜂蜡盖住蜂王浆台基条，所以割蜡成为蜂王浆收集的第一个步骤，目前，蜂蜡割除一般由蜂农手工用刀具对蜂王浆台基条逐条割除，效率低下，而且容易误伤手部。目前针对蜂王浆机械化生产已经有部分蜂王浆取浆机等装置的研究制作，但是这些装置大多不能完成割蜡工作，更不能在线预估蜂王浆的产量。
由于环境污染，药物滥用等问题，我国各地蜂群健康状况都有所下降，而蜂王浆产量，王浆台基条满浆率，蜂王幼虫状态与大小等可以在很大程度上反映蜂群的健康状况，所以关于蜂王浆产量与蜂群健康状况评估装置与方法的研究对于蜂王浆生产效率的提高，以及指导蜂农有针对性地科学用药等都有积极意义。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种双目视觉蜂王浆产量及蜂群健康状况评估装置与方法，可以完成蜂王浆生产过程中的割蜡动作，通过双目视觉系统及相关图像处理与三维重建算法，实现蜂王浆产量及蜂群健康状况的在线评估。
本发明采用的技术方案如下：
一、一种双目视觉蜂王浆产量及蜂群健康状况评估装置
本发明装置包括台基条传送机构和双目视觉机构；支承座焊件Ⅰ上支撑有台基条传送机构，支承座焊件Ⅱ上支撑有双目视觉机构，支承座焊件Ⅱ高于支承座焊件Ⅰ且支承座焊件Ⅱ垂直于支承座焊件Ⅰ布置。
所述台基条传送机构包括双排王浆台基条、割蜡刀口件、台基条勾拉构件、进料面板、台基条推杆、笔形传送拉杆气缸、弧形导向面板、台基条传送拉杆、传送拉杆导槽、传送面板和出料斜面板；进料面板、弧形导向面板、传送面板、出料斜面板依次连接后均固定于支承座焊件Ⅰ上，进料面板上端面依次布置有双轴推杆气缸、台基条推杆、双排王浆台基条，双轴推杆气缸与进料面板一侧侧边相垂直，双轴推杆气缸一端位于进料面板一侧侧边中部，另一端作为输出轴与台基条推杆垂直相连，台基条推杆靠近双排王浆台基条一侧的顶部两端安装有凸柄；进料面板另一侧侧边固定有槽形导轨，双排王浆台基条活动安装于槽形导轨上且平行于台基条推杆布置，双排王浆台基条主要由底板和位于底板上的两排浆杯组成，双排王浆台基条底板侧面朝上放置且浆杯开口方向朝向台基条推杆，双排王浆台基条的底板两端均开有两个圆孔；台基条勾拉构件一端设有两个与底板圆孔相配合安装的凸块，台基条勾拉构件通过凸块与双排王浆台基条一端插装相连；靠近台基条勾拉构件另一端的位置处固定有接近开关；靠近双排王浆台基条另一端位置处固定有割蜡刀口件；弧形导向面板一侧与进料面板另一侧侧边相连，弧形导向面板另一侧与传送面板一端相连，弧形导向面板与传送面板上设有两条相互平行且上下贯通的切割槽，切割槽垂直于双排王浆台基条布置，切割槽一端位于弧形导向面板中间位置，另一端延伸至传送面板；位于传送面板底部且在两条切割槽外侧面位置处固定有传送拉杆导槽，笔形传送拉杆气缸位于两条传送拉杆导槽中间位置且输出轴平行于传送拉杆导槽布置，笔形传送拉杆气缸的输出轴与台基条传送拉杆垂直相连，台基条传送拉杆两端分别向上凸起形成两凸块滑动嵌装于切割槽内；与切割槽相平行的两条传送面板侧边均安装有传送槽用于传送双排王浆台基条，其中一条传送槽中间安装有红外传感器安装座用于实现双排王浆台基条在双目视觉系统中的到位检测。
所述双目视觉机构包括滑轨安装框架底座、横杆、步进电机、同步带轮、同步带、滚珠丝杆螺母座、滚珠丝杆、工业相机、槽架、光源，滑轨安装框架底座为固定于支承座焊件Ⅱ上端的长方形框架，滑轨安装框架底座位于传送面板上方；与双排王浆台基条相平行的滑轨安装框架底座两侧边的上表面固定有直线滑轨，横杆垂直于直线滑轨布置且横杆底部两侧的两凸块滑动嵌装于直线滑轨上，横杆底部中间安装有双目视觉系统成像所需的光源；滑轨安装框架底座上表面与双排王浆台基条相垂直的两侧边中间均固定有丝杆安装座，两个丝杆安装座之间连接有滚珠丝杆，滚珠丝杆位于横杆上方，滚珠丝杆上安装有沿滚珠丝杆移动的滚珠丝杆螺母座，滚珠丝杆螺母座底端固定于横杆上表面，使得滚珠丝杆螺母座移动时带动横杆沿直线滑轨滑动；步进电机通过步进电机安装座安装于其中一个丝杆安装座所在的滑轨安装框架底座侧边上，步进电机的输出轴与其中一个丝杆安装座外侧均安装有同步带轮，安装于丝杆安装座上的同步带轮与滚珠丝杆端部相连，两个同步带轮之间通过同步带相连；横杆远离步进电机一侧的侧边滑动安装有两个槽架，两个槽架上均滑动安装有位于滚珠丝杆两侧的工业相机。
所述出料斜面板与传送面板另一端相连起出口导向作用，出料斜面板一侧安装有红外计数传感器，用以统计在系统中实现图像采集的双排王浆台基条的数量，出料斜面板下方放置有王浆台基条收纳盒，用于临时存放双排王浆台基条。
所述弧形导向面板与进料面板连接接口的两端均设有一个突起的挡块，割蜡工作完成后，挡块恰能挡住双排王浆台基条底部。
所述台基条传送拉杆初始位置位于切割槽上端，台基条传送拉杆的凸块恰好与切割槽上端槽口平齐，使得凸块不影响双排王浆台基条从弧形导向面板自然下滑至传送面板。
所述同步带轮通过带动滚珠丝杆转动从而带动滚珠丝杆螺母座沿滚珠丝杆移动，横杆在滚珠丝杆螺母座的带动下来回滑动。
所述框型支撑座焊件材料为不锈钢管。
所述弧形导向面板两端折弯角度为120～130度。
所述传送槽也可用于防止王浆台基条1左右位置偏移起到限位作用。
通过水平移动槽架位置调整两个工业相机的间隔距离，通过上下移动工业相机调整工业相机所处高度。
二、基于上述装置的蜂王浆产量及蜂群健康状况评估方法
包括以下步骤：
步骤1：调整两个工业相机的高度、间隔距离与角度，调整光源，对两个工业相机进行标定；
步骤2：通过手动推动双排王浆台基条朝割蜡刀口件方向移动，直至台基条勾拉构件的钩头伸出割蜡刀口件的刀口完成双排王浆台基条表面的割蜡处理，然后推动双排王浆台基条朝相反方向移动直至台基条勾拉构件与接近开关接触，接近开关将割蜡动作完成的信号传输至控制器后，控制器控制双轴推杆气缸工作；
步骤3：台基条推杆在双轴推杆气缸的推动下朝双排王浆台基条移动，直至台基条推杆上端凸柄作用于双排王浆台基条上部两侧，双排王浆台基条从底板侧面朝上沿弧形导向面板翻转为浆杯开口朝上；
步骤4：双排王浆台基条在台基条推杆的凸柄作用下自然下滑至传送面板与弧形导向面板的连接处，台基条传送拉杆两端的凸块在笔形传送拉杆气缸的作用下沿切割槽朝传送面板滑动，凸块在滑动过程中抵住双排王浆台基条靠近弧形导向面板一侧的底板，从而带动双排王浆台基条滑动至切割槽底端，完成第一个双排王浆台基条的传送；
步骤5：重复步骤2～4，完成下一个双排王浆台基条的传送，下一个双排王浆台基条推动前一个双排王浆台基条朝滚珠丝杆正下方位置移动，直至第一个双排王浆台基条位于标定位置；
步骤6：当第一个双排王浆台基条位于标定位置时，红外传感器将接收到到位信号并将信号传输至控制器，控制器通过步进电机驱动同步带轮转动，同步带轮通过带动滚珠丝杆转动从而带动滚珠丝杆螺母座沿滚珠丝杆移动，横杆在滚珠丝杆螺母座的带动下滑动至双排王浆台基条第一杯浆杯正上方位置处，工业相机采集第一杯浆杯的图像并将采集到的图像传输至计算机；
步骤7：控制器通过步进电机驱动横杆移动至下一杯浆杯正上方位置处，工业相机采集下一杯浆杯的图像，采集图像后重复步骤7，直至双排王浆台基条上所有浆杯的图像全部采集完；
步骤8：重复步骤2～7，直至所有待测的双排王浆台基条完成割蜡与图像采集；
步骤9：通过阈值分割算法从采集的图像中分割出幼虫图像，并根据分割得到的幼虫图像计算幼虫的平均大小；
步骤10：通过Harris算子提取采集图像的特征点，之后通过Canny算子对图像进行边缘检测，实现空浆杯的识别与数量统计；
步骤11：通过求取浆杯中蜂王浆的体积预估蜂王浆产量；
步骤11.1:根据唯一性、相似性、连续性的约束条件整理两个工业相机采集的图像，通过SURF算法，对两个工业相机采集到的图像中的特征点进行立体匹配，分别从两张不同视角的图像中找出蜂王浆表面同一个特征点的对应点进行匹配，从而得到视差图及特征点对的坐标；
步骤11.2：所有特征点对组成特征点集，利用双目立体视觉重投影矩阵求取特征点集的三维坐标，利用Delaunay三角剖分算法剖分特征点集，根据剖分后的特征点集及其三维坐标重建蜂王浆表面，获得蜂王浆表面相对浆杯杯底的三维模型；浆杯杯底是由上述步骤重建获得。
步骤11.3：根据三维模型计算求取蜂王浆体积；
步骤11.4：根据蜂王浆体积和带虫蜂王浆的经验密度求取蜂王浆质量，从而预估蜂王浆产量；
步骤12：根据步骤9～11的数据结果获得蜂群健康状况。
本发明的有益效果是：
(1)本发明可以完成蜂王浆生产过程中的割蜡工作，并且可以将割完蜂蜡的王浆台基条在装置中传送，一定程度提高了蜂王浆生产的效率。
(2)配合所述的一种双目视觉蜂王浆产量及蜂群健康状况评估方法，可以通过图像处理算法识别统计空浆杯数量，蜂王幼虫状态及大小，通过立体匹配，三维重建等过程可以得到台基条内蜂王浆的形状、体积等参数，进而在线预估蜂王浆产量，反映蜂群健康状况。
附图说明
图1是本发明装置的整体结构示意图；
图2是本发明装置底部结构示意图；
图3是实现双排王浆台基条沿导向面板改变位置状态的具体结构示意图；
图4是本发明装置另一个角度的结构及工作状态示意图；
图5是本发明实施例中装置控制及台基条传送流程图；
图6是本发明所涉蜂王浆产量与蜂群健康状况评估方法的流程图；
图7是本发明方法中图像特征点集经Delaunay三角剖分后计算蜂王浆体积原理图；
图中：1.双排王浆台基条、2.割蜡刀口件、3.台基条勾拉构件、4.进料面板、 5.双轴推杆气缸、6.台基条推杆、7.滑轨安装框架底座、8.直线滑轨、9.滑块、10. 横杆、11.步进电机安装座、12.步进电机、13.同步带轮、14.同步带、15.滚珠丝杆螺母座、16.滚珠丝杆、17.工业相机、18.槽架、19.光源、20.笔形传送拉杆气缸、21.接近开关、22.弧形导向面板、23.台基条传送拉杆、24.传送拉杆导槽、 25.传送面板、26.红外传感器安装座、27.出料斜面板、28.计数传感器、29.挡块、 30.王浆台基条收纳盒、31.支撑座焊件Ⅱ、32.支承座焊件Ⅰ、701.特征点集、702. 剖分后的特征点集。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明
如图1所示，本发明装置包括台基条传送机构和双目视觉机构；台基条传送机构包括双排王浆台基条1、割蜡刀口件2、台基条勾拉构件3、进料面板4、台基条推杆6、笔形传送拉杆气缸20、弧形导向面板22、台基条传送拉杆23、传送拉杆导槽24、传送面板25和出料斜面板27；进料面板4、弧形导向面板 22、传送面板25、出料斜面板27依次连接后均固定于支承座焊件Ⅰ32上，进料面板4上端面依次布置有双轴推杆气缸5、台基条推杆6、双排王浆台基条1，双轴推杆气缸5与进料面板4一侧侧边相垂直，双轴推杆气缸5一端位于进料面板4一侧侧边中部，另一端作为输出轴与台基条推杆6垂直相连，台基条推杆6靠近双排王浆台基条1一侧的顶部两端安装有凸柄；进料面板4另一侧侧边固定有槽形导轨，双排王浆台基条1活动安装于槽形导轨上且平行于台基条推杆6布置，双排王浆台基条1主要由底板和位于底板上的两排浆杯组成，双排王浆台基条1底板侧面朝上放置且浆杯开口方向朝向台基条推杆6，双排王浆台基条1的底板两端均开有两个圆孔；台基条勾拉构件3一端设有两个与底板圆孔相配合安装的凸块，台基条勾拉构件3通过凸块与双排王浆台基条1一端插装相连；靠近台基条勾拉构件3另一端的位置处固定有接近开关；靠近双排王浆台基条1另一端位置处固定有割蜡刀口件2；弧形导向面板22一侧与进料面板4另一侧侧边相连，弧形导向面板22另一侧与传送面板25一端相连，弧形导向面板22与传送面板25上设有两条相互平行且上下贯通的切割槽，切割槽垂直于双排王浆台基条1布置，切割槽一端位于弧形导向面板22中间位置，另一端延伸至传送面板25；与切割槽相平行的两条传送面板25侧边均安装有传送槽用于传送双排王浆台基条1，其中一条传送槽中间安装有红外传感器安装座 26用于实现双排王浆台基条1在双目视觉系统中的到位检测。
如图2所示，位于传送面板25底部且在两条切割槽外侧面位置处固定有传送拉杆导槽24，笔形传送拉杆气缸20位于两条传送拉杆导槽24中间位置且输出轴平行于传送拉杆导槽24布置，笔形传送拉杆气缸20的输出轴与台基条传送拉杆23垂直相连，台基条传送拉杆23两端分别向上凸起形成两凸块滑动嵌装于切割槽内。
如图3所示，支承座焊件Ⅰ32上支撑有台基条传送机构，支承座焊件Ⅱ31 上支撑有双目视觉机构，支承座焊件Ⅱ31高于支承座焊件Ⅰ32且支承座焊件Ⅱ 31垂直于支承座焊件Ⅰ32布置；
如图1和图4所示，双目视觉机构包括滑轨安装框架底座7、横杆10、步进电机12、同步带轮13、同步带14、滚珠丝杆螺母座15、滚珠丝杆16、工业相机17、槽架18、光源19，滑轨安装框架底座7为固定于支承座焊件Ⅱ31上端的长方形框架，滑轨安装框架底座7位于传送面板25上方；与双排王浆台基条1相平行的滑轨安装框架底座7两侧边的上表面固定有直线滑轨8，横杆10 垂直于直线滑轨8布置且横杆10底部两侧的两凸块滑动嵌装于直线滑轨8上，横杆10底部中间安装有双目视觉系统成像所需的光源19；滑轨安装框架底座7 上表面与双排王浆台基条1相垂直的两侧边中间均固定有丝杆安装座，两个丝杆安装座之间连接有滚珠丝杆16，滚珠丝杆16位于横杆10上方，滚珠丝杆16 上安装有沿滚珠丝杆16移动的滚珠丝杆螺母座15，滚珠丝杆螺母座15底端固定于横杆10上表面，使得滚珠丝杆螺母座15移动时带动横杆10沿直线滑轨8 滑动；步进电机12通过步进电机安装座11安装于其中一个丝杆安装座所在的滑轨安装框架底座7侧边上，步进电机12的输出轴与其中一个丝杆安装座外侧均安装有同步带轮13，安装于丝杆安装座上的同步带轮13与滚珠丝杆16端部相连，两个同步带轮13之间通过同步带14相连；横杆10远离步进电机12一侧的侧边滑动安装有两个槽架18，两个槽架18上均滑动安装有位于滚珠丝杆 16两侧的工业相机17。
具体实施中，为实现割蜡以及双目视觉图像采集的自动控制，本发明装置实际还包括：控制驱动机构气缸的电磁阀；用于给气缸、电机等驱动装置以及各个传感器供电的直流蓄电池；带图像采集卡的计算机；可编程逻辑控制器PLC：根据各个传感器所给信号控制所述驱动机构完成割蜡、王浆台基条传送以及控制步进电机驱动滚珠丝杆运动等任务。
如图5和图6所示，本发明的具体实施方式包括以下步骤：
步骤1：调整两个工业相机17的高度、间隔距离与角度，调整光源19，对两个工业相机17进行标定；
步骤2：通过手动或其他工具推动双排王浆台基条1朝割蜡刀口件2方向移动，直至台基条勾拉构件3的钩头伸出割蜡刀口件2的刀口完成双排王浆台基条1表面的割蜡处理，然后推动双排王浆台基条1朝相反方向移动直至台基条勾拉构件3与接近开关21接触，接近开关21将割蜡动作完成的信号传输至控制器后，控制器控制双轴推杆气缸5工作。
步骤3：台基条推杆6在双轴推杆气缸5的推动下朝双排王浆台基条1移动，直至台基条推杆6上端凸柄作用于双排王浆台基条1上部两侧，双排王浆台基条1从底板侧面朝上沿弧形导向面板22翻转为浆杯开口朝上。
步骤4：双排王浆台基条1在台基条推杆6的凸柄作用下自然下滑至传送面板25与弧形导向面板22的连接处，台基条传送拉杆23两端的凸块在笔形传送拉杆气缸20和传送拉杆导槽24的作用下沿切割槽朝传送面板25滑动，凸块在滑动过程中抵住双排王浆台基条1靠近弧形导向面板22一侧的底板，从而带动双排王浆台基条1滑动至切割槽底端，完成第一个双排王浆台基条1的传送。
步骤5：重复步骤2～4，完成下一个双排王浆台基条1的传送，下一个双排王浆台基条1推动前一个双排王浆台基条1朝滚珠丝杆16正下方位置移动，直至第一个双排王浆台基条1位于标定位置。
步骤6：当第一个双排王浆台基条1位于标定位置时，红外传感器将接收到到位信号并将信号传输至控制器，控制器通过步进电机12驱动同步带轮转动，同步带轮通过带动滚珠丝杆16转动从而带动滚珠丝杆螺母座15沿滚珠丝杆16 移动，横杆10在滚珠丝杆螺母座15的带动下滑动至双排王浆台基条1第一杯浆杯正上方位置处，工业相机17采集第一杯浆杯的图像并将采集到的图像传输至计算机。
步骤7：控制器通过步进电机12驱动横杆10移动至下一杯浆杯正上方位置处，工业相机17采集下一杯浆杯的图像，采集图像后重复步骤7，直至双排王浆台基条1上所有浆杯的图像全部采集完；
步骤8：重复步骤2、3、4、6、7，直至所有待测的双排王浆台基条1完成割蜡与图像采集；
步骤9：通过阈值分割算法从采集的图像中分割出幼虫图像，并根据分割得到的幼虫图像计算幼虫的平均大小；
步骤10：通过Harris算子提取采集图像的特征点，之后通过Canny算子对图像进行边缘检测，实现空浆杯的识别与数量统计；
步骤11：通过求取浆杯中蜂王浆的体积预估蜂王浆产量；
步骤11.1:根据唯一性、相似性、连续性的约束条件整理两个工业相机17采集的图像，通过SURF算法，对两个工业相机17采集到的图像中的特征点进行立体匹配，分别从两张不同视角的图像中找出蜂王浆表面同一个特征点的对应点进行匹配，从而得到视差图及特征点对的坐标。
步骤11.2：所有特征点对组成特征点集701，利用双目立体视觉重投影矩阵求取特征点集701的三维坐标，利用Delaunay三角剖分算法剖分特征点集701，根据剖分后的特征点集702及其三维坐标重建蜂王浆表面，获得蜂王浆表面相对浆杯杯底的三维模型；浆杯杯底是由上述步骤重建获得。
具体实施中，所述图像特征点集701经Delaunay三角剖分算法剖分得到的剖分后的特征点集702的效果图如图7所示。
步骤11.3：通过微分方程及三棱柱体积根据三维模型计算求取蜂王浆体积；
具体实施中，如图7所示，记Δi为投影点集Delaunay三角剖分的第i个三角形，其对应的三个顶点坐标分别为(Xi1,Yi1,0)、(Xi2,Yi2,0)、(Xi3,Yi3,0)、 (Xi2,Yi2)、(Xi3,Yi3)，三个顶点对应的王浆表面的点的坐标为(Xi1,Yi1,Zi1)、(Xi2,Yi2,Zi2)、 (Xi3,Yi3,Zi3)，则整个浆孔中王浆体积计算如下：
其中，S(Δi)为第i个三角形的面积。
步骤11.4：根据蜂王浆体积和带虫蜂王浆的经验密度求取蜂王浆质量，从而预估蜂王浆产量；
具体实施例中，带虫王浆的经验密度设为1.15g/cm3
步骤12：根据步骤9～11的数据结果获得蜂群健康状况。
步骤12.1：确定蜂群健康状况指数等级对应表，确定空浆杯数量、幼虫大小及蜂王浆体积三个蜂群健康状况指标对蜂群健康状况指数影响程度的百分比；
步骤12.2：对于同一批次的双排王浆台基条1，根据双排王浆台基条中空浆杯数量以及浆杯的总数计算非空浆杯率，根据幼虫平均大小计算其相对于标准幼虫大小的比率，根据步骤11得到的蜂王浆体积计算其相对于所有非空浆杯总体积的比率；
步骤12.3：根据三个蜂群健康状况指标对蜂群健康状况指数影响程度的百分比将步骤12.2得到的对应的三个蜂群健康状况指标的比率换算成百分比指数，将三个百分比指数的总和与等级对应表比对后可评估出蜂群健康状况等级；
所述三个蜂群健康状况指标对蜂群健康状况指数影响程度的百分比可根据季节变化，天气状况变化等外在因素做相应调整。
本发明对蜂群健康状况评估的一个实施例为：
以春季天气状况良好，花源充足的情况为例，确定蜂群健康状况指数等级对应表为：蜂群健康状况指数90≤γ≤100时，蜂群健康状况为优；80≤γ<90时，蜂群健康状况为良好；70≤γ<80时，蜂群健康状况为中；γ<70时，蜂群健康状况为差。
具体实施中，取三个蜂群健康状况指标对蜂群健康状况指数影响程度分别为30％，35％，35％；
对于一个批次100条双排王浆台基条1，浆杯数量为3200个，若通过步骤 12.2求得非空浆杯率a＝(1-空浆杯数量m/3200)×100％＝90％，幼虫平均大小计算其相对于标准幼虫大小的比率b＝幼虫平均大小/标准幼虫大小×100％＝92％，预估的王浆体积相对于所有非空浆杯总体积的比率c＝85％，则蜂群健康状况指数γ＝90％×30+92％×35+85％×35＝88.95，由蜂群健康状况指数等级对应表可得，该蜂群健康状况良好。
最后，应当指出，以上实施例及提出的一种控制方法仅是本发明较有代表性的例子，显然，本发明的技术方案不限于上述实施例及提出的一种控制方法，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开内容直接导出或者联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双目视觉蜂王浆产量及蜂群健康状况评估装置，其特征在于：包括台基条传送机构和双目视觉机构；支承座焊件Ⅰ(32)上支撑有台基条传送机构，支承座焊件Ⅱ(31)上支撑有双目视觉机构，支承座焊件Ⅱ(31)高于支承座焊件Ⅰ(32)且支承座焊件Ⅱ(31)垂直于支承座焊件Ⅰ(32)布置；
所述台基条传送机构包括双排王浆台基条(1)、割蜡刀口件(2)、台基条勾拉构件(3)、进料面板(4)、台基条推杆(6)、笔形传送拉杆气缸(20)、弧形导向面板(22)、台基条传送拉杆(23)、传送拉杆导槽(24)、传送面板(25)和出料斜面板(27)；进料面板(4)、弧形导向面板(22)、传送面板(25)、出料斜面板(27)依次连接后均固定于支承座焊件Ⅰ(32)上，进料面板(4)上端面依次布置有双轴推杆气缸(5)、台基条推杆(6)、双排王浆台基条(1)，双轴推杆气缸(5)与进料面板(4)一侧侧边相垂直，双轴推杆气缸(5)一端位于进料面板(4)一侧侧边中部，另一端作为输出轴与台基条推杆(6)垂直相连，台基条推杆(6)靠近双排王浆台基条(1)一侧的顶部两端安装有凸柄；进料面板(4)另一侧侧边固定有槽形导轨，双排王浆台基条(1)活动安装于槽形导轨上且平行于台基条推杆(6)布置，双排王浆台基条(1)主要由底板和位于底板上的两排浆杯组成，双排王浆台基条(1)底板侧面朝上放置且浆杯开口方向朝向台基条推杆(6)，双排王浆台基条(1)的底板两端均开有两个圆孔；台基条勾拉构件(3)一端设有两个与底板圆孔相配合安装的凸块，台基条勾拉构件(3)通过凸块与双排王浆台基条(1)一端插装相连；靠近台基条勾拉构件(3)另一端的位置处固定有接近开关；靠近双排王浆台基条(1)另一端位置处固定有割蜡刀口件(2)；弧形导向面板(22)一侧与进料面板(4)另一侧侧边相连，弧形导向面板(22)另一侧与传送面板(25)一端相连，弧形导向面板(22)与传送面板(25)上设有两条相互平行且上下贯通的切割槽，切割槽垂直于双排王浆台基条(1)布置，切割槽一端位于弧形导向面板(22)中间位置，另一端延伸至传送面板(25)；位于传送面板(25)底部且在两条切割槽外侧面位置处固定有传送拉杆导槽(24)，笔形传送拉杆气缸(20)位于两条传送拉杆导槽(24)中间位置且输出轴平行于传送拉杆导槽(24)布置，笔形传送拉杆气缸(20)的输出轴与台基条传送拉杆(23)垂直相连，台基条传送拉杆(23)两端分别向上凸起形成两凸块滑动嵌装于切割槽内；与切割槽相平行的两条传送面板(25)侧边均安装有传送槽，其中一条传送槽中间安装有红外传感器安装座(26)；
所述双目视觉机构包括滑轨安装框架底座(7)、横杆(10)、步进电机(12)、同步带轮(13)、同步带(14)、滚珠丝杆螺母座(15)、滚珠丝杆(16)、工业相机(17)、槽架(18)、光源(19)，滑轨安装框架底座(7)为固定于支承座焊件Ⅱ(31)上端的长方形框架，滑轨安装框架底座(7)位于传送面板(25)上方；与双排王浆台基条(1)相平行的滑轨安装框架底座(7)两侧边的上表面固定有直线滑轨(8)，横杆(10)垂直于直线滑轨(8)布置且横杆(10)底部两侧的两凸块滑动嵌装于直线滑轨(8)上，横杆(10)底部中间安装有光源(19)；滑轨安装框架底座(7)上表面与双排王浆台基条(1)相垂直的两侧边中间均固定有丝杆安装座，两个丝杆安装座之间连接有滚珠丝杆(16)，滚珠丝杆(16)位于横杆(10)上方，滚珠丝杆(16)上安装有沿滚珠丝杆(16)移动的滚珠丝杆螺母座(15)，滚珠丝杆螺母座(15)底端固定于横杆(10)上表面，使得滚珠丝杆螺母座(15)移动时带动横杆(10)沿直线滑轨(8)滑动；步进电机(12)通过步进电机安装座(11)安装于其中一个丝杆安装座所在的滑轨安装框架底座(7)侧边上，步进电机(12)的输出轴与其中一个丝杆安装座外侧均安装有同步带轮(13)，安装于丝杆安装座上的同步带轮(13)与滚珠丝杆(16)端部相连，两个同步带轮(13)之间通过同步带(14)相连；横杆(10)远离步进电机(12)一侧的侧边滑动安装有两个槽架(18)，两个槽架(18)上均滑动安装有位于滚珠丝杆(16)两侧的工业相机(17)。
2.根据权利要求1所述的双目视觉蜂王浆产量及蜂群健康状况评估装置，其特征在于，所述出料斜面板(27)与传送面板(25)另一端相连，出料斜面板27一侧安装有红外计数传感器(28)出料斜面板(27)下方放置有王浆台基条收纳盒(30)。
3.根据权利要求1所述的双目视觉蜂王浆产量及蜂群健康状况评估装置，其特征在于，所述弧形导向面板(22)与进料面板(4)连接接口的两端均设有一个突起的挡块(29)。
4.根据权利要求1所述的双目视觉蜂王浆产量及蜂群健康状况评估装置，其特征在于，所述台基条传送拉杆(23)初始位置位于切割槽上端，台基条传送拉杆(23)的凸块恰好与切割槽上端槽口平齐。
5.根据权利要求1所述的双目视觉蜂王浆产量及蜂群健康状况评估装置，其特征在于，所述同步带轮通过带动滚珠丝杆(16)转动从而带动滚珠丝杆螺母座(15)沿滚珠丝杆(16)移动，横杆(10)在滚珠丝杆螺母座(15)的带动下来回滑动。
6.根据权利要求1所述的双目视觉蜂王浆产量及蜂群健康状况评估装置，其特征在于，通过水平移动槽架(18)位置调整两个工业相机(17)的间隔距离，通过上下移动工业相机(17)调整工业相机(17)所处高度。
7.基于权利要求1～6所述装置的蜂王浆产量及蜂群健康状况评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：调整两个工业相机(17)的高度、间隔距离与角度，调整光源(19)，对两个工业相机(17)进行标定；
步骤2：通过手动推动双排王浆台基条(1)朝割蜡刀口件(2)方向移动，直至台基条勾拉构件(3)的钩头伸出割蜡刀口件(2)的刀口完成双排王浆台基条(1)表面的割蜡处理，然后推动双排王浆台基条(1)朝相反方向移动直至台基条勾拉构件3与接近开关21接触，接近开关21将割蜡动作完成的信号传输至控制器后，控制器控制双轴推杆气缸(5)工作；
步骤3：台基条推杆(6)在双轴推杆气缸(5)的推动下朝双排王浆台基条(1)移动，直至台基条推杆(6)上端凸柄作用于双排王浆台基条(1)上部两侧，双排王浆台基条(1)从底板侧面朝上沿弧形导向面板(22)翻转为浆杯开口朝上；
步骤4：双排王浆台基条(1)在台基条推杆(6)的凸柄作用下自然下滑至传送面板(25)与弧形导向面板(22)的连接处，台基条传送拉杆(23)两端的凸块在笔形传送拉杆气缸(20)的作用下沿切割槽朝传送面板(25)滑动，凸块在滑动过程中抵住双排王浆台基条(1)靠近弧形导向面板(22)一侧的底板，从而带动双排王浆台基条(1)滑动至切割槽底端，完成第一个双排王浆台基条(1)的传送；
步骤5：重复步骤2～4，完成下一个双排王浆台基条(1)的传送，下一个双排王浆台基条(1)推动前一个双排王浆台基条(1)朝滚珠丝杆(16)正下方位置移动，直至第一个双排王浆台基条(1)位于标定位置；
步骤6：当第一个双排王浆台基条(1)位于标定位置时，红外传感器将接收到到位信号并将信号传输至控制器，控制器通过步进电机(12)驱动同步带轮转动，同步带轮通过带动滚珠丝杆(16)转动从而带动滚珠丝杆螺母座(15)沿滚珠丝杆(16)移动，横杆(10)在滚珠丝杆螺母座(15)的带动下滑动至双排王浆台基条(1)第一杯浆杯正上方位置处，工业相机(17)采集第一杯浆杯的图像并将采集到的图像传输至计算机；
步骤7：控制器通过步进电机(12)驱动横杆(10)移动至下一杯浆杯正上方位置处，工业相机(17)采集下一杯浆杯的图像，采集图像后重复步骤7，直至双排王浆台基条(1)上所有浆杯的图像全部采集完；
步骤8：重复步骤2、3、4、6、7，直至所有待测的双排王浆台基条(1)完成割蜡与图像采集；
步骤9：通过阈值分割算法从采集的图像中分割出幼虫图像，并根据分割得到的幼虫图像计算幼虫的平均大小；
步骤10：通过Harris算子提取采集图像的特征点，之后通过Canny算子对图像进行边缘检测，实现空浆杯的识别与数量统计；
步骤11：通过求取浆杯中蜂王浆的体积预估蜂王浆产量；
步骤11.1:根据唯一性、相似性、连续性的约束条件整理两个工业相机(17)采集的图像，通过SURF算法，对两个工业相机(17)采集到的图像中的特征点进行立体匹配，分别从两张不同视角的图像中找出蜂王浆表面同一个特征点的对应点进行匹配，从而得到视差图及特征点对的坐标；
步骤11.2：所有特征点对组成特征点集，利用双目立体视觉重投影矩阵求取特征点集的三维坐标，利用Delaunay三角剖分算法剖分特征点集，根据剖分后的特征点集及其三维坐标重建蜂王浆表面，获得蜂王浆表面相对浆杯杯底的三维模型；
步骤11.3：根据三维模型计算求取蜂王浆体积；
步骤11.4：根据蜂王浆体积和带虫蜂王浆的经验密度求取蜂王浆质量，从而预估蜂王浆产量；
步骤12：根据步骤9～11的数据结果获得蜂群健康状况。
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