CN111042089A - 基于机器视觉的浒苔打捞装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于机器视觉的浒苔打捞装置，包括控制系统、无人智能清洁船以及设置于所述无人智能清洁船上的定位模块、视觉传感器模块、打捞组件、输送组件；其中，所述视觉传感器模块用于获取无人智能清洁船轨迹规划需要的图像数据集并将采集的图像数据集发送至控制系统，控制系统基于所述视觉传感器模块以及定位模块发送的数据确定浒苔坐标位置，并控制所述无人智能清洁船运行至所述浒苔坐标位置实现浒苔打捞。本打捞装置通过视觉技术与无人智能船结合，从而实现浒苔的自动识别打捞，同时对传统输送带式打捞设备进行改进，能够保证打捞设备的高效作业。

Description

基于机器视觉的浒苔打捞装置

技术领域

本发明主要涉及小型湖泊浒苔打捞清理相关技术领域，具体是一种基于机器视觉的浒苔打捞装置。

背景技术

浒苔是海洋中常见的一种藻类，浒苔本身是无害的。但一旦爆发，便会导致众多海洋环境的衍生问题。近年来，随着浒苔打捞技术和设备多次的更新换代，取得了一定程度的效果。但依然存在缺乏完整的处理技术以及打捞设备效率并非理想等问题。因此，面对每年如期而至的浒苔灾害，尤其是对于小型湖泊，急需一种效率更高、自动化程度更高的浒苔打捞设备，更好地解决这些问题。

输送带式的浒苔打捞设备是一种与清理河道机械设备相类似的打捞装置。它要能够实现随船浒苔打捞、脱水、打包等。在浒苔打捞时主要是采用多排打捞齿采集的方式将浒苔收集到输送带上，然后浒苔在输送带的作用下被运送到指定的收集处，输送带上有很多漏水孔，在输送过程中便可以依靠海水自身的重量实现对附着在浒苔表面上海水的分离，或者额外附加脱水结构达到脱水的作用。

现有技术中的输送带式的浒苔打捞设备在打捞时需要工作人员随船打捞操作，打捞齿处容易被浒苔缠绕，需要人工辅助清理，因此自动化程度较低，在应急时容易出现人手不够、浒苔打捞不及时的问题。随着，目前无人智能船技术的发展，无人驾驶船只技术已经十分成熟，因此其可以应用到浒苔的自动巡检打捞作业中。但是，如何将打捞设备与无人驾驶船进行良好的结合，同时解决打捞设备容易被浒苔缠绕而导致其打捞齿无法实现高效打捞从而会大幅度降低其作业效率的问题仍是本领域技术人员需要解决的一项技术问题。

发明内容

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种基于机器视觉的浒苔打捞装置，本打捞装置通过视觉技术与无人智能船结合，从而实现浒苔的自动识别打捞，同时对传统输送带式打捞设备进行改进，能够保证打捞设备的高效作业。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

基于机器视觉的浒苔打捞装置，包括控制系统、无人智能清洁船以及设置于所述无人智能清洁船上的定位模块、视觉传感器模块、打捞组件、输送组件；

其中，所述视觉传感器模块用于获取无人智能清洁船轨迹规划需要的图像数据集并将采集的图像数据集发送至控制系统，控制系统基于所述视觉传感器模块以及定位模块发送的数据确定浒苔坐标位置，并控制所述无人智能清洁船运行至所述浒苔坐标位置实现浒苔打捞；

所述输送组件通过支撑机构安装于所述无人智能清洁船上用于输送所述打捞组件打捞的浒苔，所述打捞组件设置于所述输送组件一端，所述打捞组件包括：

主轴，所述主轴连接有打捞驱动电机，通过所述打捞驱动电机驱动所述主轴正反转；

单向打捞盘，所述单向打捞盘为多个，每个单向打捞盘通过一个单向轴承安装于所述主轴上，所述主轴正向旋转时通过所述单向轴承驱动多个单向打捞盘同步转动，所述主轴反向旋转时所述单向打捞盘固定，在每个单向打捞盘周向均匀布置有多个打捞齿；

双向打捞盘，所述双向打捞盘为多个，多个双向打捞盘与所述主轴之间固定连接，所述主轴正反向旋转时均可驱动多个双向打捞盘同步转动，在每个双向打捞盘周向均匀布置有多个打捞齿；

多个双向打捞盘和多个单向打捞盘之间交错设置。

进一步的，所述单向轴承内径和主轴之间过盈配合，所述单向轴承外径和单向打捞盘之间过盈配合；

所述双向打捞盘和所述主轴之间通过键连接。

进一步的，所述打捞组件还包括主轴支撑架，所述主轴两端通过轴承支撑安装于所述主轴支撑架上，所述主轴支撑架和所述输送组件的输送架体之间固定连接。

进一步的，所述单向打捞盘与其一侧的双向打捞盘之间设有间隙，所述间隙内设置有限位组件，所述限位组件安装于所述主轴支撑架上，所述限位组件开启时能够与所述单向打捞盘固定连接以固定所述单向打捞盘，所述限位组件关闭时能够与所述单向打捞盘分离。

进一步的，所述限位组件包括限位盘、电磁铁以及连杆，所述限位盘套设于所述主轴上且与主轴间隙配合，所述电磁铁设置于所述限位盘朝向单向打捞盘的一侧，所述电磁铁通电时可通过磁力吸附于所述单向打捞盘端面，所述电磁铁断电时磁力消失并与所述单向打捞盘分离，所述限位盘通过连杆与所述主轴支撑架固定连接。

进一步的，所述限位盘内设有弹簧，所述弹簧设置于电磁铁一端用于朝向所述单向打捞盘方向对电磁铁施力。

进一步的，所述主轴支撑架包括两个连接板以及一个横板，两个连接板分别设置于主轴两端，两个连接板之间通过横板连接，所述连杆固定于主轴支撑架的横板上。

进一步的，所述打捞驱动电机安装于所述输送组件的输送架体上，所述打捞驱动电机通过链轮和链条连接所述主轴。

进一步的，所述输送组件包括输送架体、环形输送带以及输送驱动电机，所述输送驱动电机安装于所述输送架体用于驱动环形输送带，所述环形输送带上设有漏水孔。

进一步的，所述支撑机构包括固定支撑架以及活动支撑架，所述输送架体一端与所述固定支撑架之间铰接连接，所述活动支撑架上安装有油缸，所述油缸的缸杆与所述输送架体之间铰接连接，所述油缸底部与所述活动支撑架铰接连接。

本发明的有益效果：

1、本发明中，通过视觉处理技术与无人智能船相结合，可通过巡检自动识别判断出浒苔坐标区域位置，无人智能船可自动行驶至该位置进行浒苔打捞，整个作业过程无需人工参与，其具有效率高、响应及时的优点；

同时，由于传统打捞设备容易受浒苔缠绕导致无法正常工作，因此将其应用于智能自动打捞技术中，容易因设备故障而必须返回岸边进行处理从而出现大幅度降低工作效率的问题，本发明对打捞设备进行了合理的改进，通过本发明所设计的打捞结构，在主轴正转时，打捞组件能够正常实现浒苔的打捞，而当主轴反转时，由于相邻的两个打捞盘之间只有一个转动，能够实现浒苔的切断，故当出现浒苔缠绕影响正常打捞作业时，可通过控制电机正反转实现浒苔的切断，从而保证打捞设备的正常工作，因此，本发明的打捞组件结构设计极其适用于本发明所提供的自动打捞设备，其能够大幅度提高浒苔的打捞效率。

2、本发明中，为了保证浒苔切断的效果，设计了相应的限位组件，通过限位组件的启动，能够保证单向打捞盘的固定，从而在电机反转时保证单向打捞盘和双向打捞盘之间的切断力，其整体结构设计简单合理，实用性强。

3、本发明中，将输送组件设计为可调节式结构，因此可以调整打捞组件在水面的深度，进而保证打捞效率和效果。

附图说明

附图1为本发明总体结构示意图；

附图2为本发明打捞组件安装方式示意图；

附图3为本发明打捞组件结构示意图；

附图4为本发明限位盘结构示意图。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1～4所示，为本发明提供的基于机器视觉的浒苔打捞装置相关结构图。

本发明中，打捞装置主要包括控制系统4、无人智能清洁船1以及设置于所述无人智能清洁船1上的定位模块3、视觉传感器模块2、打捞组件10、输送组件7。本发明中，控制系统4可通过远程通信与定位模块3、视觉传感器模块2、无人智能清洁船1进行通信。本发明的基本原理为通过所载视觉传感器模块2的摄像头采集水面图像并进行处理得到浒苔坐标位置，根据坐标位置设定无人智能清洁船1的巡航路线，无人智能清洁船1根据所述巡航路线行进，到浒苔位置处进行浒苔打捞；采用传送带式浒苔打捞装置，在随船运动过程中将接触到传送带的浒苔打捞上来。在通过视觉传感器模块2确定浒苔坐标位置时，可建立目前图像识别技术中常用的卷积神经网络模型，通过大量的场景图片进行模型训练得到训练后的卷积神经网络模型，视觉传感器模块2后期采集的图像输入至卷积神经网络模型，通过模型输出所采集的图片为浒苔区域的概率，并结合定位模块3确定浒苔区域的坐标位置，之后由控制系统4控制无人智能清洁船1运行至浒苔区域对浒苔进行自行打捞。

本发明的打捞装置采用的是输送带式打捞，即在无人智能清洁船1的航行过程中，通过打捞组件10对浒苔进行打捞，通过输送组件7对浒苔进行输送。相比于传统的打捞设备，本发明所公开的打捞组件10其不仅能够对浒苔进行打捞，还可对浒苔进行剪断，两个功能仅通过同样的结构只需控制相应电机的正反转即可。

具体的，本发明的打捞组件10包括主轴14、单向打捞盘21、双向打捞盘，23。所述主轴14连接有打捞驱动电机11，通过所述打捞驱动电机11驱动所述主轴13正反转，打捞驱动电机11具体的通过在输送组件7的输送架体29上，打捞驱动电机11输出轴连接主动链轮12，主轴14一端固定连接从动链轮16，主动链轮12和从动链轮16之间链条13连接，在打捞驱动电机11正反转时即可带动主轴14正反转。

单向打捞盘21为多个，每个单向打捞盘21通过一个单向轴承20安装于所述主轴14上，单向轴承20内径和主轴14之间过盈配合，单向轴承20外径和单向打捞盘21之间过盈配合。单向轴承20是只可以在一个方向转动的轴承，单向打捞盘21通过单向轴承20连接在主轴14后，当主轴14向其卡死方向运行时，单向轴承20用于传递扭力，此时主轴14可带动单向打捞盘21转动，当主轴14向其另一方向运行时，单向轴承20无法传递扭力，此时主轴14转动时无法带动单向打捞盘21转动；单向打捞盘21周向均布有多个打捞齿22用于实现浒苔的打捞；

双向打捞盘23为多个，多个双向打捞盘23与所述主轴14之间固定连接，具体的是双向打捞盘23套在主轴14上与主轴14之间通过键24连接，在键连接的作用下，无论主轴14是正转还是反转，均可以驱动双向打捞盘23随其转动，在每个双向打捞23盘周向同样均匀布置有多个打捞齿22；

本发明中，多个双向打捞盘23和多个单向打捞盘21之间交错设置，即按照单向打捞盘21、双向打捞盘23、单向打捞盘21、双向打捞盘23的方式布置。

本发明中的上述结构，单向打捞盘21、双向打捞盘23与主轴14共同组成耙钉滚筒打捞式结构。在进行浒苔打捞时，在主轴14的带动下，单向打捞盘21、双向打捞盘23同步同方向转动，通过打捞齿22打捞浒苔，通过离心力将浒苔甩至输送组件7上，随着浒苔的打捞，当浒苔出现缠绕打捞组件情况时，可控制打捞驱动电机11反转，此时，单向打捞盘21并不会随主轴14转动，双向打捞盘23随主轴转动，因此单向打捞盘21、双向打捞盘23会产生相对的转动运动，那么单向打捞盘21、双向打捞盘23上的打捞齿22相对运动即可实现浒苔的切断。由于本打捞装置为自动打捞，因此，可设定一定时间内打捞驱动电机11反转若干圈，或通过视觉传感器远程采集浒苔缠绕情况，在远程通过控制系统控制打捞驱动电机11的正反转。

作为优选，本发明中，所述打捞组件10还包括主轴支撑架15，所述主轴14两端通过轴承支撑安装于所述主轴支撑架15上，所述主轴支撑架15和所述输送组件7的输送架体29之间固定连接；进一步的，所述单向打捞盘21与其一侧的双向打捞盘23之间设有间隙，所述间隙内设置有限位组件，所述限位组件安装于所述主轴支撑架15上，所述限位组件开启时能够与所述单向打捞盘21固定连接以固定所述单向打捞盘21，所述限位组件关闭时能够与所述单向打捞盘21分离。由于在使用剪断功能时，在浒苔缠绕时，当双向打捞盘23转动时，可能会通过缠绕的浒苔将力传递到单向打捞盘21上，从而带动单向打捞盘21转动而使得本单向打捞盘21和双向打捞盘23之间无法实现相对运动而失去剪切效果，因此本发明设计了限位组件，限位组件用于确保在使用剪断功能时，单向打捞盘21能够处于固定状态，从而保证剪切效果。

作为优选，所述限位组件包括限位盘25、电磁铁27以及连杆19，所述限位盘25套设于所述主轴14上且与主轴14间隙配合，所述电磁铁27设置于所述限位盘25朝向单向打捞盘21的一侧，所述电磁铁27通电时可通过磁力吸附于所述单向打捞盘21端面，所述电磁铁27断电时磁力消失并与所述单向打捞盘21分离，所述限位盘25通过连杆19与所述主轴支撑架15固定连接。限位盘25固定在主轴支撑架15上，即限位盘25一直处于固定状态，其上的电磁铁27可在电源开关的控制下产生磁力，当产生磁力时，电磁铁27与单向打捞盘21固定连接实现单向打捞盘21的固定，当磁力消失时，该固定连接解除。电磁铁27可通过电源线连接电源，并在线路上设置开关，该开关与打捞驱动电机11联动，电源线连接处设置相应的防水措施即可。

进一步的，为了保证电磁铁27的作用效果，所述限位盘25内设有弹簧28，电磁铁27、弹簧28均设置在限位盘25开设的容纳槽内，并通过封盖26将容纳槽一端封闭，在弹簧28作用下，推动电磁铁27与单向打捞盘21贴合，保证电磁铁27通电时其能够吸附固定在单向打捞盘21上。

作为优选，所述主轴支撑架15包括两个连接板17以及一个横板18，两个连接板17分别设置于主轴14两端，两个连接板17之间通过横板18连接，所述连杆19固定于主轴支撑架15的横板18上。

作为优选，所述输送组件7包括输送架体19、环形输送带30以及输送驱动电机5，所述输送驱动电机5安装于所述输送架体19用于驱动环形输送带30，所述环形输送带30上设有漏水孔，用于实现浒苔的脱水。进一步的，所述支撑机构包括固定支撑架6以及活动支撑架8，所述输送架体19一端与所述固定支撑架6之间铰接连接，所述活动支撑架8上安装有油缸9，通过该油缸9的伸缩运动调节输送组件7的倾斜角度，进而可以调节其端部安装的打捞组件10的入水深度，以便实现对浒苔高效的打捞作业。

Claims (10)

1.基于机器视觉的浒苔打捞装置，其特征在于，包括控制系统、无人智能清洁船以及设置于所述无人智能清洁船上的定位模块、视觉传感器模块、打捞组件、输送组件；

其中，所述视觉传感器模块用于获取无人智能清洁船轨迹规划需要的图像数据集并将采集的图像数据集发送至控制系统，控制系统基于所述视觉传感器模块以及定位模块发送的数据确定浒苔坐标位置，并控制所述无人智能清洁船运行至所述浒苔坐标位置实现浒苔打捞；

所述输送组件通过支撑机构安装于所述无人智能清洁船上用于输送所述打捞组件打捞的浒苔，所述打捞组件设置于所述输送组件一端，所述打捞组件包括：

主轴，所述主轴连接有打捞驱动电机，通过所述打捞驱动电机驱动所述主轴正反转；

单向打捞盘，所述单向打捞盘为多个，每个单向打捞盘通过一个单向轴承安装于所述主轴上，所述主轴正向旋转时通过所述单向轴承驱动多个单向打捞盘同步转动，所述主轴反向旋转时所述单向打捞盘固定，在每个单向打捞盘周向均匀布置有多个打捞齿；

双向打捞盘，所述双向打捞盘为多个，多个双向打捞盘与所述主轴之间固定连接，所述主轴正反向旋转时均可驱动多个双向打捞盘同步转动，在每个双向打捞盘周向均匀布置有多个打捞齿；

多个双向打捞盘和多个单向打捞盘之间交错设置。

2.如权利要求1所述的基于机器视觉的浒苔打捞装置，其特征在于，所述单向轴承内径和主轴之间过盈配合，所述单向轴承外径和单向打捞盘之间过盈配合；

所述双向打捞盘和所述主轴之间通过键连接。

3.如权利要求1所述的基于机器视觉的浒苔打捞装置，其特征在于，所述打捞组件还包括主轴支撑架，所述主轴两端通过轴承支撑安装于所述主轴支撑架上，所述主轴支撑架和所述输送组件的输送架体之间固定连接。

4.如权利要求3所述的基于机器视觉的浒苔打捞装置，其特征在于，所述单向打捞盘与其一侧的双向打捞盘之间设有间隙，所述间隙内设置有限位组件，所述限位组件安装于所述主轴支撑架上，所述限位组件开启时能够与所述单向打捞盘固定连接以固定所述单向打捞盘，所述限位组件关闭时能够与所述单向打捞盘分离。

5.如权利要求4所述的基于机器视觉的浒苔打捞装置，其特征在于，所述限位组件包括限位盘、电磁铁以及连杆，所述限位盘套设于所述主轴上且与主轴间隙配合，所述电磁铁设置于所述限位盘朝向单向打捞盘的一侧，所述电磁铁通电时可通过磁力吸附于所述单向打捞盘端面，所述电磁铁断电时磁力消失并与所述单向打捞盘分离，所述限位盘通过连杆与所述主轴支撑架固定连接。

6.如权利要求5所述的基于机器视觉的浒苔打捞装置，其特征在于，所述限位盘内设有弹簧，所述弹簧设置于电磁铁一端用于朝向所述单向打捞盘方向对电磁铁施力。

7.如权利要求5所述的基于机器视觉的浒苔打捞装置，其特征在于，所述主轴支撑架包括两个连接板以及一个横板，两个连接板分别设置于主轴两端，两个连接板之间通过横板连接，所述连杆固定于主轴支撑架的横板上。

8.如权利要求1所述的基于机器视觉的浒苔打捞装置，其特征在于，所述打捞驱动电机安装于所述输送组件的输送架体上，所述打捞驱动电机通过链轮和链条连接所述主轴。

9.如权利要求1所述的基于机器视觉的浒苔打捞装置，其特征在于，所述输送组件包括输送架体、环形输送带以及输送驱动电机，所述输送驱动电机安装于所述输送架体用于驱动环形输送带，所述环形输送带上设有漏水孔。

10.如权利要求9所述的基于机器视觉的浒苔打捞装置，其特征在于，所述支撑机构包括固定支撑架以及活动支撑架，所述输送架体一端与所述固定支撑架之间铰接连接，所述活动支撑架上安装有油缸，所述油缸的缸杆与所述输送架体之间铰接连接，所述油缸底部与所述活动支撑架铰接连接。

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