CN204929911U - 奶牛乳头方位辨别装置 - Google Patents
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Abstract
一种奶牛乳头方位辨别装置，包括红外热像仪、光学相机和支撑板；红外热像仪和光学相机分别安装在支撑板的侧面上；红外热像仪安装在支撑板侧面中央偏上的位置，两个光学相机分别安装在红外热像仪下方两侧的支撑板侧面上；所述的红外热像仪、光学相机均与上位机连接。这种辨别装置结构简单，在辨别奶牛乳头方位的过程中，一次同时获取奶牛的四个乳头的坐标，减少识别的时间和识别过程中出现的错误识别，并且减少对奶牛情绪的影响，缩小了目标区域的搜索范围，减少了识别时间；提高工作效率和工作精准性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种辨别装置，具体的说是一种应用在挤奶设备上辨别奶牛乳头方位的装置。
背景技术
随着科学技术的发展和先进技术设备的引进，奶牛养殖的过程逐渐的向自动化趋势发展。奶牛养殖过程中占用时间最长的是挤奶的过程，挤奶的过程占牛场劳动总输出的三分之一，占劳动总时间的70%。为了节省挤奶过程的劳动成本，现在的自动挤奶系统包括奶杯的套附都可以全自动的执行，该系统中奶牛乳头方位的识别是非常重要的过程，该过程消耗的时间直接影响到整个挤奶过程的效率。
现有的商业自动挤奶系统运用最多的视觉传感技术是激光扫描技术，应用的是一个独立的激光扫描相机。这样的系统可以准确的得到乳头的位置。缺点是一次只能得到一个乳头的位置，一个奶杯附接到奶牛的一个乳头上，该过程大约用时2分钟。如果要实现四个奶杯同时套附到奶牛的四个乳头上，则需要实时的同时获取奶牛四个乳头的空间坐标。
尽管奶牛在挤奶过程中会受到约束，但是奶牛身体的微小移动也会对奶牛乳头位置的获取造成影响。考虑这一点，为了保证系统的稳定性和可靠性，系统应该每隔1到2秒刷新一次乳头的位置坐标。
在奶牛乳头方位识别过程中造成识别错误最大的因素是目标区域里奶牛身体上以及区域背景里的乳房状物体，这些物体会被系统错误的识别为乳房。在某些特殊光照条件下乳房部位的的影子以及机械手的移动都会对乳房的识别造成干扰。红外热成像技术在很多机器人视觉的研究中已经成为一项很有效的手段，它很有效的克服了在光视觉系统中照明条件的影响。另外时间较长的识别系统会使奶牛有所察觉，会增加挤奶过程的困难程度。
实用新型内容
本实用新型是针对背景技术中提及的技术缺陷，提供一种在辨别奶牛乳头方位的过程中，能够一次同时获取奶牛四个乳头坐标的奶牛乳头方位辨别装置。
本实用新型采用的技术方案是：一种奶牛乳头方位辨别装置，包括红外热像仪、光学相机和支撑板；红外热像仪和光学相机分别安装在支撑板的侧面上；红外热像仪安装在支撑板侧面中央偏上的位置，两个光学相机分别安装在红外热像仪下方两侧的支撑板侧面上；所述的红外热像仪、光学相机均与上位机连接。
光学相机的像素为1360X1024；所述的红外热像仪的红外分辨率为160X120。
支撑板为圆形板体，该支撑板安装在距离奶牛臀部1.5-2M的位置。
支撑板安装在支撑架上，支撑架为调整型架体，支撑板的高度根据奶牛身体高低自动调整。
与现有技术相比，本新型所公开的这种辨别装置结构简单，在辨别奶牛乳头方位的过程中，一次同时获取奶牛的四个乳头的坐标，减少识别的时间和识别过程中出现的错误识别，并且减少对奶牛情绪的影响。加入了红外热像仪，缩小了目标区域的搜索范围，减少了识别时间；一方面减少了奶牛乳头方位识别的时间，从而减少牛场中挤奶过程所需要的劳动力和劳动时间；另一方面减少了奶牛乳头方位识别中会出现的错误识别，使识别过程更加快速精准，提高工作效率和工作精准性。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为本实用新型的使用状态示意图。
图中：上位机1，红外热像仪2，光学相机3，支撑板4。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
参见附图1-2，本新型所公开的这种乳头方位辨别装置包括上位机1、红外热像仪2、光学相机3、支撑板4。支撑板为圆形板体，该支撑板安装在距离奶牛臀部1.5-2M的位置。支撑板安装在支撑架上，支撑架为调整型架体，支撑板的高度可以根据奶牛身体高低自动调整。红外热像仪和光学相机分别安装在支撑板的侧面上，红外热像仪安装在支撑板侧面中央偏上的位置，两个光学相机分别安装在红外热像仪下方两侧的支撑板侧面上；所述的红外热像仪、光学相机均与上位机连接。
光学相机的像素为1360X1024；所述的红外热像仪的红外分辨率为160X120，例如美国菲利尔公司的FLIRE6热像仪，将光学技术和热学技术运用到同一个传感系统中。两个光学相机组成双目立体视觉系统，在摄像头上方放置红外热像仪，这三个原件安装在圆形支撑板上组成视觉系统的硬件，支撑板在支撑架上的位置，可以上下左右移动以便根据奶牛身高自动调整。奶牛挤奶过程中，将奶牛的位置控制在奶牛臀部距离视觉系统硬件于1.5到2米之间，这样既可以保证相机的FOV覆盖到奶牛乳头可能出现的每个位置，也保证了电子原件的安全性，同时也避免了电子元件被奶牛身上泥土等杂物污染损坏。工作过程中，根据奶牛身高的不同，载有光学相机和热像仪的支撑板自动调节到合适位置。
该装置的工作过程（原理）是：红外热像仪先工作，获取目标区域的热图像，根据奶牛乳头部位的温度高于其他部位的温度缩小目标区域范围并排除乳状物体的干扰因素。随后将信息传递给上位机，上位机控制像素较高的光学相机根据热像仪处理后的信息获取奶牛乳头方位并根据双目立体视觉的算法得出四个乳头的坐标。由于奶牛身体的移动，坐标信息每隔1到2秒刷新一次传给上位机，上位机根据乳头坐标信息控制安装有挤奶杯机械手将奶杯套附到奶牛乳头上，过程结束。
由于乳房和乳头比奶牛体表其他部位以及区域背景中物体温度高，热像仪的使用可以作为辨别乳头的一个有效的技术手段。将热像仪中得到的热图像信息传递给光学系统从而大大减小了乳头的有效搜索范围。两个光学相机构成双目立体视觉系统，在接收到热像仪处理过的信息以后更快更准确的获取奶牛乳头方位。该视觉系统获取奶牛乳头方位坐标时间很短，每隔1到2秒刷新一次，保证了坐标信息的实时性。
Claims (4)
1.一种奶牛乳头方位辨别装置，其特征在于，包括红外热像仪、光学相机和支撑板；红外热像仪和光学相机分别安装在支撑板的侧面上；红外热像仪安装在支撑板侧面中央偏上的位置，两个光学相机分别安装在红外热像仪下方两侧的支撑板侧面上；所述的红外热像仪、光学相机均与上位机连接。
2.根据权利要求1所述的奶牛乳头方位辨别装置，其特征在于，所述的光学相机的像素为1360X1024；所述的红外热像仪的红外分辨率为160X120。
3.根据权利要求1所述的奶牛乳头方位辨别装置，其特征在于，所述支撑板为圆形板体，该支撑板安装在距离奶牛臀部1.5-2M的位置。
4.根据权利要求1所述的奶牛乳头方位辨别装置，其特征在于，所述支撑板安装在支撑架上，支撑架为调整型架体，支撑板的高度根据奶牛身体高低自动调整。
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| CN115281095B (zh) * | 2022-05-30 | 2024-03-29 | 北京工业大学 | 一种基于激光图像识别的挤奶装置及方法 |
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