CN109937733B - 一种果园产量自动化测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种果园产量自动化测量装置，包括：支撑结构、北斗定位装置、牵引机构、行走轮、液压系统、控制器、采摘平台、传感器、水果中转筐和处理器；处理器通过所述北斗定位装置记录所述采摘平台每次进行采摘作业时的位置信息，并通过传感器获取所述采摘平台每次进行采摘作业时的水果增量信息，并将相应的位置信息和水果增量信息进行对应，建立果园产量矩阵，并根据果园产量矩阵获取果园产量分布的果园产量彩色图。本发明实施例可以在果园的自动化机械作业过程中自动获取每个采摘位置的水果产量，此外，本发明实施例还可以形成能够代表果园产量分布的果园产量彩色图，从而通过果园产量彩色图可以直观地获知果园的产量分布情况。

Description

一种果园产量自动化测量装置

技术领域

本发明实施例涉及农业生产技术领域，具体涉及一种果园产量自动化测量装置。

背景技术

精准化机械化作业是未来智慧果园的发展方向。果园的机械化作业是迫切需要的技术。在果园机械化作业的过程中，如何自动获取果园产量是目前智慧果园的关键技术难题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种果园产量自动化测量装置。

本发明实施例提供了一种果园产量自动化测量装置，包括：

支撑结构、北斗定位装置、牵引机构、行走轮、液压系统、控制器、采摘平台、传感器、水果中转筐和处理器；

其中，所述行走轮安装在所述支撑结构底部，所述牵引机构设置在所述支撑机构的前端，所述支撑机构在所述牵引机构的牵引下通过所述行走轮实现移动；

所述北斗定位装置、液压系统、控制器、采摘平台、传感器、水果中转筐和处理器均设置在所述支撑结构上；

所述采摘平台设置在所述水果中转筐的一侧，所述采摘平台用于承载采摘机械臂或采摘工人；其中，所述采摘平台每移动至一指定采摘位置时，所述采摘机械臂或采摘工人采摘所述指定采摘位置的水果，并将采摘完的水果放置在所述水果中转筐中；

所述传感器设置在所述水果中转筐的底部，用于在每个指定采摘位置的采摘工作结束后感应所述水果中转筐中水果重量的变化；

所述液压系统在所述控制器的控制下，通过升降架实现所述采摘平台和水果中转筐的升降以及位置变动；

所述处理器通过所述北斗定位装置记录所述采摘平台每次进行采摘作业时的位置信息，并通过所述传感器获取所述采摘平台每次进行采摘作业时的水果增量信息，并将相应的位置信息和水果增量信息进行对应，建立果园产量矩阵，并根据所述果园产量矩阵获取果园产量分布的果园产量彩色图。

进一步地，所述采摘平台用于承载枝叶修剪装置，所述处理器通过所述北斗定位装置记录所述枝叶修剪装置每次进行枝叶修剪作业时的位置信息；

所述枝叶修剪装置包括空气压缩机、气管、气动接头和剪枝刀头，所述空气压缩机通过所述气管连接到所述气动接头上，当高压空气打开时，所述剪枝刀头猛的闭合，所述处理器记录下闭合的气压力，根据力的大小按照第一预设策略判断枝条的直径，并将枝条的直径信息与枝叶修剪作业时的位置信息对应保存。

进一步地，所述处理器还用于根据所述枝条的直径信息以及同一位置枝条的历史直径信息，判断果树树枝的长势信息。

进一步地，所述处理器还用于根据所述果园产量彩色图和所述果树树枝的长势信息预测果树来年产量。

进一步地，所述采摘平台为独立的操作平台，用于独立控制采摘作业的高度和空间位置。

进一步地，所述果园产量自动化测量装置还包括遥控器，所述遥控器用于在所述采摘机械臂或采摘工人的触发下控制所述采摘平台的移动性。

进一步地，所述采摘平台中还放置有喷药装置。

进一步地，所述牵引机构为拖拉机或柴油发动机。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的果园产量自动化测量装置，由于其整体设置了支撑结构、北斗定位装置、牵引机构、行走轮、液压系统、控制器、采摘平台、传感器、水果中转筐和处理器，故不但可以实现果园的自动化机械作业，而且可以在果园的自动化机械作业过程中自动获取每个采摘位置的水果产量，从而解决了目前在果园机械化作业的过程中，无法自动获取果园产量的问题。此外，本发明实施例还可以形成能够代表果园产量分布的果园产量彩色图，从而通过果园产量彩色图可以直观地获知果园的产量分布情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的果园产量自动化测量装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的枝叶修剪装置的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的定位区域示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一实施例提供了一种果园产量自动化测量装置，参见图1，该装置，包括：支撑结构0、北斗定位装置1、牵引机构2、行走轮3、液压系统4、控制器5、采摘平台6、传感器7、水果中转筐8和处理器(图中未示出)；

其中，所述行走轮安装在所述支撑结构底部，所述牵引机构设置在所述支撑机构的前端，所述支撑机构在所述牵引机构的牵引下通过所述行走轮实现移动；

所述北斗定位装置、液压系统、控制器、采摘平台、传感器、水果中转筐和处理器均设置在所述支撑结构上；

所述采摘平台设置在所述水果中转筐的一侧，所述采摘平台用于承载采摘机械臂或采摘工人；其中，所述采摘平台每移动至一指定采摘位置时，所述采摘机械臂或采摘工人采摘所述指定采摘位置的水果，并将采摘完的水果放置在所述水果中转筐中；

所述传感器设置在所述水果中转筐的底部，用于在每个指定采摘位置的采摘工作结束后感应所述水果中转筐中水果重量的变化；

所述液压系统在所述控制器的控制下，通过升降架实现所述采摘平台和水果中转筐的升降以及位置变动；

所述处理器通过所述北斗定位装置记录所述采摘平台每次进行采摘作业时的位置信息，并通过所述传感器获取所述采摘平台每次进行采摘作业时的水果增量信息，并将相应的位置信息和水果增量信息进行对应，建立果园产量矩阵，并根据所述果园产量矩阵获取果园产量分布的果园产量彩色图。

在本实施例中，所述传感器可以采用重量传感器实现。

在本实施例中，所述处理器根据相邻两次传感器发送的重量数据的差值获取水果增量信息。例如，所述采摘平台在每个位置采摘结束时，所述传感器均会获取本次采摘结束时水果的重量。当需要计算采摘平台在第一位置处的采摘重量时，一般地，处理器根据在第一位置处采摘结束时传感器获取的重量以及上一位置采摘结束时传感器获取的重量的差值计算水果增量信息，该水果增量信息即为第一位置的采摘重量，同时也可以近似看作是第一位置的水果产量信息。

在本实施例中，由于设置有北斗定位装置，因此，可以将相应的位置信息和水果增量信息进行对应，建立果园产量矩阵。例如果园产量矩阵如下所示：

位置1(3kg)位置2(3kg)位置3(1kg)

位置4(8kg)位置5(4kg)位置6(2kg)

位置7(5kg)位置8(3kg)位置9(0.5kg)

虽然由上面的果园产量矩阵可以获知果园的产量分布情况，但是其展示效果不直观，为此，本实施例还根据所述果园产量矩阵获取果园产量分布的果园产量彩色图，在形成果园产量彩色图时，对果园产量矩阵中的重量数值进行分类，不同区间内的重量信息用不同的颜色进行表示，并结合对应位置的位置信息，进而得到果园产量彩色图，通过果园产量彩色图，可以直观地获知果园的产量分布情况。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的果园产量自动化测量装置，由于其整体设置了支撑结构、北斗定位装置、牵引机构、行走轮、液压系统、控制器、采摘平台、传感器、水果中转筐和处理器，故不但可以实现果园的自动化机械作业，而且可以在果园的自动化机械作业过程中自动获取每个采摘位置的水果产量，从而解决了目前在果园机械化作业的过程中，无法自动获取果园产量的问题。此外，本发明实施例还可以形成能够代表果园产量分布的果园产量彩色图，从而通过果园产量彩色图可以直观地获知果园的产量分布情况。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述采摘平台用于承载枝叶修剪装置，所述处理器通过所述北斗定位装置记录所述枝叶修剪装置每次进行枝叶修剪作业时的位置信息；

参见图2，所述枝叶修剪装置包括空气压缩机(图中未示出)、气管(图中未示出)、气动接头13和剪枝刀头12，所述空气压缩机通过所述气管连接到所述气动接头13上，当高压空气打开时，所述剪枝刀头12猛的闭合，所述处理器记录下闭合的气压力，根据力的大小按照第一预设策略判断枝条的直径，并将枝条的直径信息与枝叶修剪作业时的位置信息对应保存。

在本实施例中，在机械化作业过程中，除了能够获知果园产量彩色图以外，还可以获知被修剪枝条的直径信息，进而根据所述枝条的直径信息以及同一位置枝条的历史直径信息，可以判断果树树枝的长势信息。例如，对于同一位置来说，3次修剪作业时获取的直径信息由小逐渐变大，则说明该位置处的树枝长势较好。反之，若3次修剪作业时获取的直径信息由大逐渐变小，则说明该位置处的树枝长势较差。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述处理器还用于根据所述果园产量彩色图和所述果树树枝的长势信息预测果树来年产量。

在本实施例中，除了可以根据得到的果园产量彩色图获知本年度或当前的果园产量以外，还可以根据得到的果园产量彩色图和果树树枝的长势信息预测果树来年产量。例如，对于某一位置来说，若根据果园产量彩色图获知其当前的产量比较高，且根据果树树枝的长势信息获知该位置处的树枝长势较好，则可以预测来年该位置处的产量相对于当前或今年要有所提升。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述采摘平台为独立的操作平台，用于独立控制采摘作业的高度和空间位置。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述果园产量自动化测量装置还包括遥控器，所述遥控器用于在所述采摘机械臂或采摘工人的触发下控制所述采摘平台的移动性。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述采摘平台中还放置有喷药装置。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述牵引机构为拖拉机或柴油发动机。

参见图1，本发明实施例针对机械化果园作业，在支撑结构上设计独立的采摘平台和水果中转筐，水果中转筐的下方固定了四个传感器，传感器获取的信号发送给控制器。需要说明的是，在机械化作业及采摘过程中，随着工人或机械臂的作业，被采摘下来的果品不断被放入水果中转筐，增加的水果重量数据通过传感器实时发送到处理器，处理器接收并存储这些数据。

为方便机械化作业的效率，采摘平台可独立控制作业的高度和空间位置，通过每人一个遥控器可发送控制信号给控制器，控制器驱动液压系统中的液压单元，液压单元控制液压马达实现每个采摘平台空间位置的变化；其中，采摘机械臂可单独固定在采摘平台上，或1-4个人，最多8人同时进行采摘作业，其他喷药机械也可在采摘平台上进行作业。在具体使用该装置时，可用拖拉机牵引行走作业，也可选配柴油发动机进行移动作业。优选地，利用液压缸升降采摘平台可实现整体结构的提升，作业时处于升降状态，不作业时折叠下来方便运输。

下面通过一个具体实施例进行详细说明：

参见图3，当本发明实施例提供的果园产量自动化测量装置进入果园进行机械化作业时，考虑到北斗卫星信号收到的遮挡，处理器记录下当前的位置点信息，可能是A点或者是另外的两个A点，此时进行作业及采摘的果品可以认为是这3个A点区域的果品产量，当移动到下一个果园作业点B的时候，同样是3个B点范围区域的果品的产量，处理器自动记录下所有的果品增加量，也就是每一个区域的果品的产量，对这些果品的传感器信息、经纬度信息建立矩阵，根据矩阵的数值进行分类，不同的产量信息用不同的颜色显示出来，因此根据果园的果品产量信息就得出果园产量彩色图。此外，根据修剪的历史信息可以得出果树的长势，最后根据产量和长势信息建立空间模型，就可以预测果树的来年产量。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种果园产量自动化测量装置，其特征在于，包括：

支撑结构、北斗定位装置、牵引机构、行走轮、液压系统、控制器、采摘平台、传感器、水果中转筐和处理器；

其中，所述行走轮安装在所述支撑结构底部，所述牵引机构设置在所述支撑机构的前端，所述支撑机构在所述牵引机构的牵引下通过所述行走轮实现移动；

所述北斗定位装置、液压系统、控制器、采摘平台、传感器、水果中转筐和处理器均设置在所述支撑结构上；

所述采摘平台设置在所述水果中转筐的一侧，所述采摘平台用于承载采摘机械臂或采摘工人；其中，所述采摘平台每移动至一指定采摘位置时，所述采摘机械臂或采摘工人采摘所述指定采摘位置的水果，并将采摘完的水果放置在所述水果中转筐中；

所述传感器设置在所述水果中转筐的底部，用于在每个指定采摘位置的采摘工作结束后感应所述水果中转筐中水果重量的变化；

所述液压系统在所述控制器的控制下，通过升降架实现所述采摘平台和水果中转筐的升降以及位置变动；

所述处理器通过所述北斗定位装置记录所述采摘平台每次进行采摘作业时的位置信息，并通过所述传感器获取所述采摘平台每次进行采摘作业时的水果增量信息，并将相应的位置信息和水果增量信息进行对应，建立果园产量矩阵，并根据所述果园产量矩阵获取果园产量分布的果园产量彩色图；

所述采摘平台用于承载枝叶修剪装置，所述处理器通过所述北斗定位装置记录所述枝叶修剪装置每次进行枝叶修剪作业时的位置信息；

所述枝叶修剪装置包括空气压缩机、气管、气动接头和剪枝刀头，所述空气压缩机通过所述气管连接到所述气动接头上，当高压空气打开时，所述剪枝刀头猛的闭合，所述处理器记录下闭合的气压力，根据力的大小按照第一预设策略判断枝条的直径，并将枝条的直径信息与枝叶修剪作业时的位置信息对应保存。

2.根据权利要求1所述的果园产量自动化测量装置，其特征在于，所述处理器还用于根据所述枝条的直径信息以及同一位置枝条的历史直径信息，判断果树树枝的长势信息。

3.根据权利要求2所述的果园产量自动化测量装置，其特征在于，所述处理器还用于根据所述果园产量彩色图和所述果树树枝的长势信息预测果树来年产量。

4.根据权利要求1所述的果园产量自动化测量装置，其特征在于，所述采摘平台为独立的操作平台，用于独立控制采摘作业的高度和空间位置。

5.根据权利要求4所述的果园产量自动化测量装置，其特征在于，所述果园产量自动化测量装置还包括遥控器，所述遥控器用于在所述采摘机械臂或采摘工人的触发下控制所述采摘平台的移动性。

6.根据权利要求1所述的果园产量自动化测量装置，其特征在于，所述采摘平台中还放置有喷药装置。

7.根据权利要求1所述的果园产量自动化测量装置，其特征在于，所述牵引机构为拖拉机或柴油发动机。

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