CN114125294B - 烟叶收购自动升降智能图像采集装置及方法 - Google Patents

烟叶收购自动升降智能图像采集装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于烟叶收购图像采集技术领域，提供了烟叶收购自动升降智能图像采集装置及方法。其中该装置包括位置辅助模块、位置确认模块、自动升降模块、图像采集模块和控制模块；所述位置辅助模块，用于辅助拉烟车停放至图像采集的预设最佳位置；位置确认模块，用于检测拉烟车状态及拉烟车上是否存在烟筐，并将检测结果反馈至主控制模块；自动升降模块上搭载有图像采集模块，用于接收控制模块下发的升降指令以控制图像采集模块自适应升降，以匹配烟筐的图像采集距离；主控制模块，用于接收所述自动升降模块反馈的升降结果并下发图像采集指令至图像采集模块；图像采集模块，用于接收图像采集指令来对烟筐进行图像采集，并将采集的图像传回至主控制模块。

Description

烟叶收购自动升降智能图像采集装置及方法
技术领域
本发明属于烟叶收购图像采集技术领域，尤其涉及一种烟叶收购自动升降智能图像采集装置及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
烟叶定级及过磅为烟叶收购的重要环节，烟叶收购过程中监控到的信息数据准确与否直接影响烟叶收购的质量。
发明人发现，在现有的收购模式中，收购设备拍照只限于烟叶定级的环节；而且由于是傻瓜式拍照，拍照设备拍下的照片模糊不清或因拉车工的失误而造成拍下的照片中没能拍下烟筐内的烟叶等问题严重。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种烟叶收购自动升降智能图像采集装置及方法，其可以有效防止出现烟叶收购拍照设备对烟筐内的烟叶拍照不清或拍不到烟叶的问题，通过提高拍照设备的智能化控制，提高烟叶拍照的清晰度与精确度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种烟叶收购自动升降智能图像采集装置，其包括位置辅助模块、位置确认模块、自动升降模块、图像采集模块和控制模块；
所述位置辅助模块，用于辅助拉烟车停放至图像采集的预设最佳位置；
所述位置确认模块，用于检测拉烟车状态及拉烟车上是否存在烟筐，并将检测结果反馈至主控制模块；
所述自动升降模块上搭载有图像采集模块，用于接收所述主控制模块下发的升降指令以控制所述图像采集模块自适应升降，以匹配烟筐的图像采集距离；
所述主控制模块，用于接收所述自动升降模块反馈的升降结果并下发图像采集指令至图像采集模块；
所述图像采集模块，用于接收所述图像采集指令来对烟筐进行图像采集，并将采集的图像传回至主控制模块。
作为一种实施方式，所述主控制模块还与避障模块相连，所述避障模块用于检测所述自动升降模块在控制所述图像采集模块自适应升降的过程中是否存在障碍物，并将检测结果反馈至主控制模块。
作为一种实施方式，所述主控制模块还与通行控制模块相连，所述通行控制模块用于接收所述主控制模块的指令来控制拉烟车者的通禁行。
作为一种实施方式，所述位置辅助模块包括第一杆，所述第一杆与第一驱动机构相连，所述第一驱动机构用于在所述主控制模块的控制下带动第一杆运动，以用于阻拦烟筐运动。
作为一种实施方式，所述位置辅助模块包括第二杆，所述第二杆与第二驱动机构相连，所述第二驱动机构用于在所述主控制模块的控制下带动第二杆运动，以用于阻拦拉烟车运动。
作为一种实施方式，所述位置确认模块包括压力传感器和光电检测器，所述压力传感器用于检测烟筐车的车轮压力并传送至主控制模块，所述光电检测器用于检测是否存在烟筐并传送至主控制模块。
作为一种实施方式，所述自动升降模块包括可升降的杆体，所述杆体内设置有驱动马达和紧急开关，所述驱动马达与传动机构相连，所述驱动马达和紧急开关均与主控制模块相连。
作为一种实施方式，所述自动升降模块安装在主支架上。
作为一种实施方式，所述主支架下部安装有底盘，所述主支架与底盘的连接处设置有横向固定滑动孔，以用于适用不同工作环境。
作为一种实施方式，所述图像采集的预设最佳位置为：图像采集模块的镜头正中心与烟筐停放的正中心在同一条直线上。
本发明的第二个方面提供一种烟叶收购自动升降智能图像采集方法，其包括：
预先调整图像采集的预设最佳位置；所述预设最佳位置为图像采集模块的镜头正中心与烟筐停放的正中心在同一条直线上；
当拉烟车停放至图像采集的预设最佳位置后，检测拉烟车状态及拉烟车上是否存在烟筐，若存在烟筐，则控制图像采集模块自适应升降，否则，图像采集模块不动作；
当图像采集模块升降的高度与烟筐的图像采集距离相匹配时，利用图像采集模块对烟筐进行图像采集。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用位置辅助模块辅助拉烟车停放至图像采集的预设最佳位置，通过增加位置辅助模块和位置确认模块与控制模块配合，采用自动控制技术，使拉烟小车及烟筐停放在图像采集模块正下方最佳位置上，从而使烟叶收购拍照设备对烟筐内的烟叶拍照更加准确；利用自动升降模块控制图像采集模块自适应升降，以匹配烟筐的图像采集距离，有效防止了烟叶收购设备对烟筐内烟叶拍照不清或拍不到烟叶的问题，最后通过主控制模块接收所述自动升降模块反馈的升降结果来控制图像采集模块进行图像采集，提高了整个图像采集装置的智能化控制，提高了烟叶拍照的清晰度与精确度。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的烟叶收购自动升降智能图像采集装置原理框架图；
图2是本发明实施例的烟叶收购自动升降智能图像采集装置结构示意图。
其中：1-自动升降模块；2-图像采集模块；3-避障模块；4-主控制模块；5-通行控制模块；6-主支架；7-第一杆；8-第二杆；9-压力传感器；10-电检测器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
<烟叶收购自动升降智能图像采集装置>
参照图1，本实施例提供了一种烟叶收购自动升降智能图像采集装置，其包括位置辅助模块、位置确认模块、自动升降模块、图像采集模块和控制模块。
烟叶收购自动升降智能图像采集装置的具体结构如图2所示，下面结合图2来详细说明烟叶收购自动升降智能图像采集装置的具体实施过程。
其中，所述位置辅助模块用于辅助拉烟车停放至图像采集的预设最佳位置。
需要说明的是，此处的所述图像采集的预设最佳位置为：图像采集模块的镜头正中心与烟筐停放的正中心在同一条直线上。
如图2所示给出了一种位置辅助模块结构，其具体包括第一杆7，所述第一杆7与第一驱动机构相连，所述第一驱动机构用于在所述主控制模块4的控制下带动第一杆7运动，以用于阻拦烟筐运动。
在一些具体实施例中，第一杆的前后两端都设置了弧形的引导杆，可以更好地引导拉烟车进入两个烟筐位置拦阻杆中间区域。
在一些其他实施例中，所述位置辅助模块包括第二杆8，所述第二杆8与第二驱动机构相连，所述第二驱动机构用于在所述主控制模块4的控制下带动第二杆8运动，以用于阻拦拉烟车运动。
第二杆的结构可根据实际情况来具体设置，例如：第二杆为设定直径(比如1厘米)的钢条(比如圆柱形等)，可以使拉烟车的前轮顺利通过，然后将拉烟车的两个后轮停在拉烟小车位置确认杆前，既减小了拉烟车的前轮通过的阻力，又给了拉烟车后轮停止适当的阻力。
此处可以理解的是，在其他实施例中，位置辅助模块也可采用其他现有结构，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置位置辅助模块的结构，此处不再累述。
在本实施例中，所述位置确认模块，用于检测拉烟车状态及拉烟车上是否存在烟筐，并将检测结果反馈至主控制模块。
具体地，所述位置确认模块包括压力传感器9和光电检测器10，所述压力传感器9用于检测烟筐车的车轮压力并传送至主控制模块4，所述光电检测器10用于检测是否存在烟筐并传送至主控制模块4，如图2所示。
在本实施例中，所述自动升降模块1上搭载有图像采集模块2，用于接收所述主控制模块4下发的升降指令以控制所述图像采集模块2自适应升降，以匹配烟筐的图像采集距离。
其中，图像采集模块2安装在自动升降模块1的正下方，这样既可以提供自动高清拍照的功能，又可以在设置调试时及自适应运行时，提供实时的视频图形，方便日常调试设备及提高设备的智能化。
作为一种具体实施过程，所述自动升降模块1包括可升降的杆体，所述杆体内设置有驱动马达和紧急开关，所述驱动马达与传动机构相连，所述驱动马达和紧急开关均与主控制模块4相连。
例如：传动机构可采用链条来实现，其中，主控制模块发出上升或下降的指令，根据驱动马达齿轮与链条的传动比计算可升降的杆体的上升或下降的距离和速度；当主控制模块发出急停信号时，可升降的杆体将通过内部的紧急开关，停止上升或下降。
可以理解的是，在其他实施例中，自动升降模块也可采用其他结构，比如自动升降平台，驱动机构除了马达之外，也可为液压缸等驱动机构，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置，此处不再累述。
在一些实施例中，所述自动升降模块1安装在主支架6上。所述主支架6下部安装有底盘，所述主支架6与底盘的连接处设置有横向固定滑动孔，以用于适用不同工作环境。其中，横向固定滑动孔为圆形孔或是方形孔等等，其形状可根据实际情况来具体设置。
在本实施例中，所述主控制模块4，用于接收所述自动升降模块1反馈的升降结果并下发图像采集指令至图像采集模块2。
所述图像采集模块2，用于接收所述图像采集指令来对烟筐进行图像采集，并将采集的图像传回至主控制模块4。
其中，图像采集模块可采用高清摄像机或是其他具体图像采集功能的设备来实现，本领域技术人员可根据实际情况来具体选择。主控制模块可采用具有编程功能的芯片、处理器或是工业电脑等来实现。
在一个或多个实施例中，所述主控制模块4还与避障模块3相连，所述避障模块3用于检测所述自动升降模块1在控制所述图像采集模块自适应升降的过程中是否存在障碍物，并将检测结果反馈至主控制模块4。
其中，避障模块可采用防碰撞雷达或是激光测距传感器等来实现。
具体地，避障模块安装在图像采集模块的四周，用于监控图像采集模块上升及下降过程中识别障碍物，为设备的安全运行提高防护。
在一个或多个实施例中，所述主控制模块4还与通行控制模块5相连，所述通行控制模块5用于接收所述主控制模块的指令来控制拉烟车者的通禁行。
其中，通行控制模块可采用自动拦阻杆来实现，自动拦阻杆用于完成按照主控制模块的指令对拉车工进行拦阻及放行的功能；所述自动拦阻杆安装在主支架拉烟小车出口的方向，用于规范拉车工的拉车操作，防止未拍摄照片或照片拍摄过程中，拉车工突然拉走烟筐造成的照片模糊或拍不到烟筐的情况。
在其他实施例中，主控制模块4还可包括语音报警模块、触摸屏显示功能模块和语音识别模块；
触摸屏显示功能模块也可以实现分屏显示，既可以一边屏显示高清相机运行期间实时影像，一边屏显示拍下的照片；又可以一边屏显示参数(比如：相机的运行速度，上升及下降的高度，压力传感器和电检测器信号持续时间判断，避障模块的灵敏度和通行控制模块的反应时间，手动或自适应模式，语音识别功能唤醒关键词等)设置界面，一边屏显示高清相机运行期间实时影像，使安装设备后的调试工作更加方便。
语音识别模块，可以根据参数设置界面设置的语音识别功能唤醒关键词，唤醒智能语音控制功能，使整个系统的控制更加方便和人性化。
语音报警功能模块，可以在系统运行出现异常时，进行语音故障提示。
<烟叶收购自动升降智能图像采集方法>
本实施例还提供了一种烟叶收购自动升降智能图像采集方法，其具体包括如下步骤：
步骤1：预先调整图像采集的预设最佳位置；所述预设最佳位置为图像采集模块的镜头正中心与烟筐停放的正中心在同一条直线上。
其中，调整图像采集的预设最佳位置的过程为：
首先需要确认图像采集模块的镜头中心点和小车上的烟筐中心点在垂直的直线上重合。这时需要首先将主支架和图像采集模块安装好，再用纽扣式激光笔贴在图像采集模块的镜头正中心，激光笔照射在地上的原点就为烟筐停放的正中心；然后将烟筐放在拉烟车的正中心(使拉烟车的中心点与烟筐底部的中心点垂直重合)，在拉烟车上沿着烟筐底部焊接一圈矩形角铁，保证每次烟筐都放在车上的中心区域。将拉有烟筐的拉烟车停在图像采集模块的下方使烟筐正中心与激光笔照射的圆点重合，该位置就是烟筐理论上正确的拍照位置；如果烟筐还存在偏移的问题，这时可以通过图像采集模块的实时视频功能观察烟筐的位置，并对烟筐位置进行微调，直至烟筐位置合适为止。
步骤2：当拉烟车停放至图像采集的预设最佳位置后，检测拉烟车状态及拉烟车上是否存在烟筐，若存在烟筐，则控制图像采集模块自适应升降，否则，图像采集模块不动作。
自适应模式则需要首先采集标准烟筐的图像，存入图像数据库，设置烟筐特征点(烟筐边缘的矩形白边)，在自适应模式下，图像采集模块在下降过程中，不断采集镜头下部的烟筐照片，通过不断与数据库中标准烟筐照片特征进行比较，通过相似特征点识别处于图像采集模块的下部等待拍照烟筐的矩形白边，当处于图像采集模块下部等待拍照烟筐的矩形白边的4个白色边缘有一个与照片边缘接触时，图像采集模块就会认为拍照高度合适，此时图像采集模块停止下降，开始进行正常拍照作业。
步骤3：当图像采集模块升降的高度与烟筐的图像采集距离相匹配时，利用图像采集模块对烟筐进行图像采集。
具体地，以主控制模块采用工业平板电脑，图像采集模块采用高清拍照相机，通行控制模块采用自动拦阻杆，避障模块采用防碰撞雷达为例来说明烟叶收购自动升降智能图像采集过程：
等待烟筐到来时，工业平板电脑图形提示，“请推入烟筐”并伴随相同的语音提示，自动拦阻干处于放行的状态，高清拍照相机处于上升停止的状态；拉车工拉着载有烟筐的小车停在正确的拍照位置(拉烟小车后轮压在了压力传感器)上，工业平板电脑的烟筐自动检测模块根据参数设置中设置的压力传感器信号持续时间确定是否是正常的小车，如压力持续时间不到设置的时间点，则工业平板电脑进行声音和图像提示“非法小车”；如压力持续时间达到设置的时间点，则工业平板电脑的烟筐自动检测模块根据参数设置中设置的光电检测器信号持续时间，测试光电检测器信号被遮挡的时间，若光检信号遮挡时间不到设置的时间点，则工业平板电脑进行声音和图像提示“无烟筐”；若光检信号遮挡时间达到设置的时间点，则工业平板电脑的自动拦阻杆控制模块控制自动拦阻杆关闭，拦住拉烟小车的去路；工业平板电脑分屏显示实时的拍照相机影像和正在进行拍照的图形提示，并伴有语音提示“正在进行拍照，勿动”；工业平板电脑根据参数设置中的模式设置，分两种拍照模式，对拍照相机进行控制，
如果选择了手动模式，则高清拍照相机根据设置好的下降高度(下降距离)和速度，下降到指定高度后停止，开始进行正常拍照作业。
如果选择了自适应模式，高清拍照相机在下降过程中，不断采集镜头下部的烟筐照片，通过不断与数据库中标准烟筐照片特征进行比较，通过相似特征点识别处于高清拍照下部等待拍照烟筐的矩形白边，当处于高清拍照相机下部等待拍照烟筐的矩形白边的4个白色边缘有一个与照片边缘接触时，高清拍照相机就会认为拍照高度合适，此时拍照相机停止下降，开始进行正常拍照作业。
拍照完成后，工业平板电脑控制自动拦阻杆打开放行，工业平板电脑分屏显示，一边屏显示图形拍照完成并播报相同语音，一边屏显示刚刚拍好的照片，同时拍照相机以参数设置时设置好的上升速度，上升回到初始的位置并将拍摄好的照片传给工业平板电脑，高清拍照相机上升到初始位置后，工业平板电脑图形提示，“请推入烟筐”并伴随相同的语音提示。
在拍照相机上升与下降的过程中，防碰撞雷达则一直检测高清拍照相机的上升或下降通道中是否会出现突然的障碍物，如有障碍物出现，则拍照相机的上升或下降动作紧急停止，同时工业平板电脑用图形和声音提示“障碍物警报，停止工作”，工业平板电脑弹出障碍是否解除的选择框，选择“是”，则系统继续正常工作，选择“否”，则防撞雷达继续检测高清拍照相机的上升或下降通道中是否还有障碍物，如果有，则工业平板电脑用图形和声音继续提示“障碍物警报，停止工作”，弹出障碍是否解除的选择框，如果没有，则则系统继续正常工作。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种烟叶收购自动升降智能图像采集装置，其特征在于，包括位置辅助模块、位置确认模块、自动升降模块、图像采集模块和主控制模块；
所述位置辅助模块，用于辅助拉烟车停放至图像采集的预设最佳位置；
所述位置确认模块，用于检测拉烟车状态及拉烟车上是否存在烟筐，并将检测结果反馈至主控制模块；
所述自动升降模块上搭载有图像采集模块，用于接收所述主控制模块下发的升降指令以控制所述图像采集模块自适应升降，以匹配烟筐的图像采集距离；图像采集模块在下降过程中，不断采集镜头下部的烟筐照片，通过不断与数据库中标准烟筐照片特征进行比较，通过相似特征点识别处于图像采集模块的下部等待拍照烟筐的矩形白边，当处于图像采集模块下部等待拍照烟筐的矩形白边的4个白色边缘有一个与照片边缘接触时，图像采集模块就会认为拍照高度合适，此时图像采集模块停止下降，开始进行正常拍照作业；
所述主控制模块，用于接收所述自动升降模块反馈的升降结果并下发图像采集指令至图像采集模块；
所述图像采集模块，用于接收所述图像采集指令来对烟筐进行图像采集，并将采集的图像传回至主控制模块。
2.如权利要求1所述的烟叶收购自动升降智能图像采集装置，其特征在于，所述主控制模块还与避障模块相连，所述避障模块用于检测所述自动升降模块在控制所述图像采集模块自适应升降的过程中是否存在障碍物，并将检测结果反馈至主控制模块。
3.如权利要求1所述的烟叶收购自动升降智能图像采集装置，其特征在于，所述主控制模块还与通行控制模块相连，所述通行控制模块用于接收所述主控制模块的指令来控制拉烟车者的通禁行。
4.如权利要求1所述的烟叶收购自动升降智能图像采集装置，其特征在于，所述位置辅助模块包括第一杆，所述第一杆与第一驱动机构相连，所述第一驱动机构用于在所述主控制模块的控制下带动第一杆运动，以用于阻拦烟筐运动。
5.如权利要求4所述的烟叶收购自动升降智能图像采集装置，其特征在于，所述位置辅助模块包括第二杆，所述第二杆与第二驱动机构相连，所述第二驱动机构用于在所述主控制模块的控制下带动第二杆运动，以用于阻拦拉烟车运动。
6.如权利要求1所述的烟叶收购自动升降智能图像采集装置，其特征在于，所述位置确认模块包括压力传感器和光电检测器，所述压力传感器用于检测拉烟车的车轮压力并传送至主控制模块，所述光电检测器用于检测是否存在烟筐并将光电检测器信号被遮挡时间传送至主控制模块；
或
所述自动升降模块包括可升降的杆体，所述杆体内设置有驱动马达和紧急开关，所述驱动马达与传动机构相连，所述驱动马达和紧急开关均与主控制模块相连。
7.如权利要求1所述的烟叶收购自动升降智能图像采集装置，其特征在于，所述自动升降模块安装在主支架上。
8.如权利要求7所述的烟叶收购自动升降智能图像采集装置，其特征在于，所述主支架下部安装有底盘，所述主支架与底盘的连接处设置有横向固定滑动孔，以用于适用不同工作环境。
9.如权利要求1所述的烟叶收购自动升降智能图像采集装置，其特征在于，所述图像采集的预设最佳位置为：图像采集模块的镜头正中心与烟筐停放的正中心在同一条直线上。
10.一种烟叶收购自动升降智能图像采集方法，其特征在于，包括：
预先调整图像采集的预设最佳位置；所述预设最佳位置为图像采集模块的镜头正中心与烟筐停放的正中心在同一条直线上；
当拉烟车停放至图像采集的预设最佳位置后，检测拉烟车状态及拉烟车上是否存在烟筐，若存在烟筐，则控制图像采集模块自适应升降，否则，图像采集模块不动作；
当图像采集模块升降的高度与烟筐的图像采集距离相匹配时，利用图像采集模块对烟筐进行图像采集；图像采集模块在下降过程中，不断采集镜头下部的烟筐照片，通过不断与数据库中标准烟筐照片特征进行比较，通过相似特征点识别处于图像采集模块的下部等待拍照烟筐的矩形白边，当处于图像采集模块下部等待拍照烟筐的矩形白边的4个白色边缘有一个与照片边缘接触时，图像采集模块就会认为拍照高度合适，此时图像采集模块停止下降，开始进行正常拍照作业。
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