CN208029841U - 一种基于双目视觉技术的苹果树自动授粉机 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种基于双目视觉技术的苹果树自动授粉机。该授粉机包括授粉装置、飞行器装置、图像采集处理装置、信号标签装置、定位导航装置和电脑；所述的授粉装置包括载重杆、授粉定杆、授粉动杆、授粉喷头和圆形托盘；载重杆上端固定有第二中心轴转子，载重杆底部固定有圆形托盘；授粉定杆上端穿过圆形托盘与载重杆的内部相连，下端与授粉动杆相连；授粉动杆的下端通过授粉喷头连接管与授粉喷头相连。本实用新型能够克服现有技术所存在的不足，实现全自动、高精度、大容量、低成本的果树授粉操作，解决人工授粉劳动量大，普通液压式授粉操作成本高等一系列问题。

Description

一种基于双目视觉技术的苹果树自动授粉机

技术领域

本实用新型为一种用于苹果树自动授粉的机器设备，具体涉及一种基于双目视觉技术的苹果树自动授粉机，属于农业机械领域。

背景技术

果树授粉有多种方式，最常见的是自然授粉和人工授粉两种。自然授粉具有随机性，容易受到恶劣天气影响，只依靠自然授粉，对大多数为异花传粉的果树来讲，座果率低、果型不周正、品质差。人工授粉是指在人为干预的情况下，对优质的花朵进行点授或者喷雾授粉，克服天气恶劣等自然环境影响，实现疏花疏果以花定果技术，提高果树座果率和果实品质。

国外苹果园通常采用人工伺养的蜜蜂或者壁蜂对苹果进行授粉，提高果实的座果率，但是由于果园大量使用农药，导致蜜蜂或壁蜂损失较大，而且人工饲养蜜蜂或壁蜂需要提供巢穴，妥善回收与保存巢块，无形中增加了劳动量，过程复杂，投资较大，因而机械授粉必然会成为未来果树授粉的主要趋势。

我国对苹果树的授粉方式主要采用自然授粉和人工授粉相结合，用人工授粉来解决自然授粉受环境影响的不足和随机性。一般而言，苹果自交不能结实，苹果花花期短，短时间内对整片果园进行人工授粉，任务量大。申请号为201320558641.x的中国实用新型专利公开实用新型了日光温室有轨式自动授粉机，结构上由有轨电车装置和油压推进系统与数控仪组成，实现了温室设施栽培生产劳动的授粉过程自动化，但是有轨式的结构限制只能在室内有规律的果树中自动授粉，普通苹果园果树排列不规整，无法采用有轨式自动授粉机进行授粉。尽管目前各种授粉装置层出不穷，但都需要人工参与，没有从根本上解决人力劳动量大的难题。

近几年随着无人机技术的快速发展，越来越广泛的领域给无人机技术的开拓提供了空间，这无疑为果树授粉技术提供了一个新思路，但是由于无人机形状较大、无法在错综复杂的树杆中灵活运作，对花朵进行一对一授粉更是不可能，另外无人机升力有限，所以对于其能够携带的重物质量有一定制约。由于上述种种问题的存在，无人机的应用在果树授粉领域的发展受到限制。

当前存在一种液压式人工参与的授粉装置，该装置通过液压泵，将花粉以雾状形式喷出，实现大范围的果树授粉，但是该装置需要人工参与，成本高，重量大，而且授粉无针对性，大范围的集中授粉，无法保证准确率，除此外还会造成花粉的大量浪费和环境污染问题。

因此，对一种能够实现全自动、高精度、大容量、低成本的授粉装置的研究显得尤为迫切。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术所存在的不足，提供一种基于双目视觉技术的苹果树自动授粉机。该装置将飞行器应用于果树授粉中，利用定位导航技术实现对苹果树的精确定位，采用当前公知的双目视觉技术和图像处理技术对花朵进行定位、分类，依据花瓣绽开时的弯曲度和花蕊中心颜色深浅情况，甄选出全盛开的花朵进行授粉，可以提高果实的座果率和花粉最大利用率。授粉装置模块，通过设计载重杆、授粉定杆和授粉动杆组合，使授粉装置具有授粉定杆的稳定特点和授粉动杆的伸缩变换特点的双重特性，载重杆承载授粉装置的大部分重量，为存放授粉动杆提供足够的空间和稳定保障，授粉动杆半径小，这种设计是为了保证授粉动杆能够抵达任意目标授粉的花蕊处。本实用新型能够克服现有技术所存在的不足，实现全自动、高精度、大容量、低成本的果树授粉操作，解决人工授粉劳动量大，普通液压式授粉操作成本高等一系列问题。

本实用新型的技术方案为：

一种基于双目视觉技术的苹果树自动授粉机，该授粉机包括授粉装置、飞行器装置、图像采集处理装置、信号标签装置、定位导航装置、控制模块和电脑；

所述的授粉装置包括载重杆、授粉定杆、授粉动杆、授粉喷头和圆形托盘；载重杆上端固定有第二中心轴转子，载重杆底部固定有圆形托盘；授粉定杆上端穿过圆形托盘与载重杆的内部相连，下端与授粉动杆相连；授粉动杆的下端通过授粉喷头连接管与授粉喷头相连；

所述的载重杆上端与第二中心轴转子相连，外壁固定有伺服驱动器，下端设置有圆形托盘，圆形托盘上分别固定有花粉液存储罐和位移测量装置系统；花粉液导管一端插入在花粉液存储罐中，另一端穿过授粉定杆的杆壁，与授粉动杆相连接。

授粉定杆的下部固定有开关装置，其中开关装置包括相互连接的电磁感应开关和单片机，其中电磁感应开关横穿整个授粉定杆，与单片机相连；

授粉动杆的顶端与载重杆外壁固定的伺服驱动器相连接；

所述的控制模块包括微处理器；

所述的位移测量装置系统包括激光干涉仪、接收器和发送器，其中，激光干涉仪分别与接收器、发送器相连，接收器、发送器分别通过无线传输方式与微处理器相连；

所述的飞行器装置组成包括：十字形飞行器框架的四个端部上表面，均固定有一个螺旋桨支柱，每个螺旋桨支柱的顶部，安装有一个圆柱形的设备盒，设备盒包括彼此相连的微型电机和电子调速器，微型电机上安装有螺旋桨；飞行器框架表面中心处固定有集成收纳盒；飞行器框架的下表面中心位置固定有中心轴转子连接块，中心轴转子连接块与授粉装置中的第一中心轴转子相连；第一中心轴转子和第二中心轴转子相连接。

所述的图像采集处理装置包括四个CCD相机、四个相机支撑架和集成收纳盒；飞行器框架四个端部的下方均通过相机支撑架固定有一个CCD相机；四个CCD相机两两一组，每组位置相对；所述的集成收纳盒位于飞行器框架的上部中心处，包括微处理器和定位导航装置；

所述的信号标签装置包括RFID芯片、WIFI芯片和电源设备，在每棵苹果树树杆处均设置有一个信号标签装置；

所述的定位导航装置包括RFID阅读器和WIFI信号检测器；

所述的定位导航装置、位移测量装置系统、CCD相机、伺服驱动器、电子调速器、开关装置中的单片机分别与微处理器相连，微处理器和电脑相连，电子调速器与微型电机相连；信号标签装置通过无线方式与定位导航装置相连。

所述飞行器装置质量为6-7千克，起飞全重10-12千克，续航时间为25-28分钟；所述载重杆为长度0.2米，半径0.05米的钢管；授粉定杆为长度0.15米，半径0.03米的空心PVC管；授粉动杆为空心塑料细软管，总长度3米；花粉液存储罐罐内体积为1400-1600mL。

本实用新型的实质性特点：授粉装置的设计是本实用新型的核心，通过载重杆、授粉定杆和授粉动杆的组合，使得简单的授粉杆具有稳定性和伸缩性的双重特点，载重杆设为长度0.2米，半径0.05米的钢管，用来承载授粉装置的大部分重量，上端与第二中心轴转子相连，能够为授粉装置提供多个旋转自由度；外壁固定有伺服驱动器，是整个授粉装置的动力源；底部设置有圆形托盘，用来存放花粉液存储罐和位移测量装置系统。授粉定杆设为长度0.15米，半径0.03米的空心PVC管，上端穿过圆形托盘与载重杆相连，下端设置有开关装置，其中开关装置包括相互连接的电磁感应开关和单片机，电磁感应开关横穿整个授粉定杆，与单片机相连，通过单片机中断程序来控制开关的接通与中断，从而实现花粉液的自动滴落。授粉动杆设为半径很小的空心塑料细软管，总长度3米，顶端与载重杆外壁固定的伺服驱动器相连接，在伺服驱动器的作用下，长度可以自由变换，通过位移测量装置系统实时监测授粉动杆长度，授粉动杆半径设计很小，目的是在错综复杂的树杆中能够精确抵达任意目标授粉花蕊处。

授粉装置中的授粉杆与现在市面上所存在的授粉杆不同，现存的授粉杆基本是简单的几个杆相互嵌套，由杆内的螺旋接口固定，这种设计无法实现自动化，而且没有载重杆、授粉定杆和授粉动杆的区分，杆直径很大，在错综复杂的树杆中无法灵活移动，伸缩长度有限，不适合本实用新型的授粉装置的设计。另外授粉装置采用一种全新的授粉方式，将花粉与营养液混合，制成花粉液，通过电磁感应开关，利用重力滴落原理，实现花粉液自动滴落到目标花蕊的操作，与传统的液压喷雾授粉不同，不需要液压泵等质量大、成本高的器件，装置精简，能够增加携带花粉液的质量。本实用新型所设计的授粉装置简单、容量大、精度高、成本低。

本实用新型有益效果在于：

1本实用新型将飞行器应用于果树授粉方面，采用无线射频识别技术和无线网络通信技术，通过检测WIFI信号强弱查询苹果树所处坐标，结合RFID阅读器读取苹果树坐标信息，双重操作对飞行器进行定位及导航，比单独使用一种技术更精确。

2在图像采集处理环节采用双目立体视觉技术，通过CCD相机采集图像信息，然后对图像进行处理和特征标定，得到苹果花的三维信息，其中在图像处理环节将CCD相机采集到的图像转换为灰度图像，经过滤波、阈值分割、形态学闭运算等预处理操作后获取二值图像，采用并行细化算法从二值图像中提取苹果花轮廓图像，根据模式识别中支持向量机原理对花瓣绽开时的弯曲度和花蕊颜色深浅对花朵进行分类，分别为未开、盛开、全盛开三种状态，然后选用角点检测算法(Harris)检测全盛开苹果花朵轮廓中的花蕊中心，利用花蕊信息定位。这种处理能够选择最优授粉花朵，提高果实座果率和花粉液最大利用率。

3授粉过程是全自动、高机械化程度的操作，通过中心轴转子连接块、第一中心轴转子和第二中心轴转子协同作用，为授粉装置提供多个旋转自由度，授粉动杆在伺服驱动器的控制下实现长度的自由变换和固定，由于设计的授粉动杆半径很小，能够在纵横交错的树干中灵活运作，抵达任意需要授粉的目标花蕊处，进行一对一授粉操作。代替人工授粉操作，节省了大量的劳动力。除此外，改变以往液压式人工参与的授粉方式，将花粉与营养液混合，制作成更利于果实生长的花粉液，将花粉液置于花粉液存储罐中，采用电磁感应开关，利用重力，在第一单片机定时程序的控制下实现花粉液自动滴入，实现全自动化授粉操作。授粉动杆末端连接有授粉喷头，多孔状结构，能够大范围对目标花朵进行授粉，减少误差。

该装置在不需要人工参与的条件下，能够实现对整片果园中的苹果树自动授粉操作，自动化程度高，大大节省劳动力，装置结构简单，质量轻，容量大，能够大大提高果实的座果率和花粉的利用率。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为螺旋桨结构示意图；

图3为飞行器结构示意图；

图4为授粉装置结构示意图；

图5为电磁感应开关结构示意图；

图6为中心轴转子结构示意图；

图7为操作流程图；

图8为装置电连接关系图。

图中：1为螺旋桨第一桨叶，2为螺旋桨第二桨叶，3为设备盒，4为螺旋桨支柱，5为飞行器框架，6为第一中心轴转子，7为第二中心轴转子，8为伺服驱动器，9为载重杆，10为授粉定杆，11为授粉动杆，12为授粉喷头连接管，13为授粉喷头，14为电磁感应开关，15为单片机，16为花粉液导管，17为圆形托盘，18为位移测量装置系统，19为花粉液存储罐，20为CCD相机，21为相机支撑架，22为中心轴转子连接块，23为集成收纳盒。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段和功能更加明白易懂，下面结合具体图示，做进一步的详述：一种基于双目视觉技术的苹果树自动授粉机，主要包括授粉装置、飞行器装置、图像采集处理装置、信号标签装置、定位导航装置、控制模块和电脑。

所述的授粉装置如图1、4、5所示(其中图4,5为局部放大图)，包括载重杆9、授粉定杆10、授粉动杆11、授粉喷头13和圆形托盘17；载重杆9上端固定有第二中心轴转子7，载重杆9底部固定有圆形托盘17；授粉定杆10上端穿过圆形托盘17与载重杆9的内部相连，下端与授粉动杆11相连；授粉动杆11的下端通过授粉喷头连接管12与授粉喷头13相连；

所述的载重杆9上端与第二中心轴转子7相连，外壁固定有伺服驱动器8，下端设置有圆形托盘17，圆形托盘17上分别固定有花粉液存储罐19和位移测量装置系统18；花粉液导管16一端插入在花粉液存储罐19中，另一端穿过授粉定杆10的杆壁，与授粉动杆11相连接。

授粉定杆10的下部固定有开关装置，其中开关装置包括相互连接的电磁感应开关14和单片机15，其中电磁感应开关14横穿整个授粉定杆10，与单片机15相连，通过单片机15中断程序来控制开关的接通与中断(如图4、5)，单片机15与控制模块相连；

授粉动杆11的顶端与载重杆9外壁固定的伺服驱动器8相连接，可以实现在载重杆9内部上下移动；所述的位移测量装置系统18包括激光干涉仪、接收器和发送器，其中，激光干涉仪分别与接收器、发送器相连，接收器、发送器分别通过无线传输方式与控制模块相连；

功能描述：载重杆9采用材质坚硬的钢管，用来承载授粉装置的大部分重量，上端设计的第二中心轴转子7用来与飞行器装置相连，外壁固定的伺服驱动器8作为授粉装置的动力源，控制授粉动杆11的伸缩变换，下端的圆形托盘17用来存放位移测量装置系统18和花粉液存储罐19，其中位移测量装置系统18包括激光干涉仪、接收器和发送器，通过激光干涉仪测得授粉动杆11的实际长度，并通过发送器将该信息发送给微处理器，花粉液存储罐19用来存放花粉液。花粉液导管16将花粉液从花粉液存储罐19转移到授粉动杆11中，电磁感应开关14在单片机15的控制，通过夹紧或放松授粉动杆中的软管，实现自行开启中断操作，使得花粉液在重力作用下能够自行滴落，通过单片机15程序控制开关中断的时间，从而实现花粉液滴入量的控制，授粉喷头13的设计使得花粉液能够增大滴落的面积，增加授粉操作的精确性。

所述的控制模块包括微处理器及其相关公知电路，所述的微处理器具体型号为i586；

所述的飞行器装置为市售商用无人机，如图1、2、3所示(其中2、3为局部放大图)，其组成包括：十字形飞行器框架5的四个端部上表面，均固定有一个螺旋桨支柱4，每个螺旋桨支柱4的顶部，安装有一个圆柱形的设备盒3，设备盒3包括彼此相连的微型电机和电子调速器(通过内部充电电池供电)，微型电机上安装有第一桨叶1、第二桨叶2组成的螺旋桨；飞行器框架5表面中心处固定有集成收纳盒23；飞行器框架5的下表面中心位置固定有中心轴转子连接块22，中心轴转子连接块22与授粉装置中的第一中心轴转子6相连；

飞行器框架5呈十字型，上端设置的集成收纳盒23用来存放控制模块和定位导航装置；四个端部固定的螺旋桨支柱4起支撑作用，用来承载螺旋桨第一1、二2桨叶和存放有微型电机和电子调速器的设备盒3，其中电子调速器控制微型电机转速，微型电机通过控制输出功率来实现飞行器装置的垂直升降和俯仰运动，两者协同作用一起为飞行器装置提供动力；固定在飞行器框架5下表面中心处的中心轴转子连接块22是飞行器装置和授粉装置结合的关键，第一中心轴转子6和第二中心轴转子7相连接，如图6所示，中心轴转子模块能够提供多个自由度，集成收纳盒的微处理器的控制下，能够旋转所需角度并固定，为授粉操作提供精确的角度。

所述的图像采集处理装置包括四个CCD相机20、四个相机支撑架21和集成收纳盒23；飞行器框架5四个端部的下方均通过相机支撑架21固定有一个CCD相机20；四个CCD相机20两两一组，每组位置相对；所述的集成收纳盒23位于飞行器框架5的上部中心处，包括控制模块和定位导航装置；

图像采集处理环节采用双目立体视觉技术，利用四个CCD相机20采集图像信息，将采集的图像信息发送给微处理器，微处理器对图像进行处理和特征标定，得到苹果花的三维信息，其中在图像处理环节将CCD相机20采集到的图像转换为灰度图像，经过滤波、阈值分割、形态学闭运算等预处理操作后获取二值图像，采用并行细化算法从二值图像中提取苹果花轮廓图像，根据模式识别中支持向量机原理对花瓣绽开时的弯曲度和花蕊颜色深浅对花朵进行分类，分别为未开、盛开、全盛开三种状态，然后选用角点检测算法(Harris)检测全盛开苹果花朵轮廓中的花蕊中心，将花蕊信息存储并发送给微处理器。

所述的信号标签装置包括RFID芯片、WIFI芯片和电源设备。在每棵苹果树树杆处均设置有一个信号标签装置，两个芯片中都存储有每棵苹果树的坐标信息，通过无线连接，两个芯片共同发射信号。利用RFID和WIFI双重技术，目的是使发送的坐标信息更加精确。

所述的定位导航装置包括RFID阅读器和WIFI信号检测器，设置在飞行器框架5中心上端的集成收纳盒23中，通过检测WIFI信号强弱，查询坐标记录，再结合RFID阅读器读取的坐标信息，经过微处理器处理，控制飞行器精确到达苹果树上方。

所述飞行器装置中的飞行器框架5采用具有高的比强度和比刚度的碳纤维复合材料，目的是减少飞行器的结构质量，飞行器装置质量为6-7千克，起飞全重10-12千克，续航时间为25-28分钟；所述载重杆9设计为长度0.2米，半径0.05米的钢管，质量为0.5千克左右；授粉定杆10设计为长度0.15米，半径0.03米的空心PVC管，质量为0.3千克左右；授粉动杆11设计为空心塑料细软管，总长度3米，质量为0.2千克左右；花粉液存储罐19为铝合金材质的长方体盒，底面积为0.01平方米的矩形，高度为0.15米，空罐质量为0.1千克左右；能够携带花粉液的体积约为1500ml,每棵苹果树需要授粉50ml左右，所以满载的花粉液存储罐19能够提供大约30棵苹果树所需的花粉液量。

本装置的电连接关系如图7所示：定位导航装置、位移测量装置系统18、CCD相机20、伺服驱动器8、电子调速器、开关装置中的单片机分别与微处理器相连；微处理器与电脑通过无线连接；电子调速器与微型电机相连；信号标签装置通过无线方式与定位导航装置相连。

电磁感应开关14和单片机15相连，通过无线传输接收来自微处理器的命令；信号标签装置发射信号，定位导航装置接收到信号，将信号携带的信息传输给微处理器进行处理；设备盒3中的电子调速器与微处理器相连，微型电机与电子调速器相连；CCD相机20将采集的图像信息传输给微处理器；图像信息经过微处理器处理器后，将包含有授粉装置所需的角度和长度信息发送给伺服驱动器8；位移测量装置系统18内部自带有发送器和接收器，通过无线传输，与微处理器双向通信。

所述的电脑是市场主流商务电脑，该电脑通过无线方式与云平台终端相连，具体的云平台终端使用的是百度云智能平台；电脑用来控制整个装置的开启和中断，对于意外情况的出现能够第一时间进行人为控制，降低不可测因素带来的损失；百度云智能平台支持大量数据的计算、存储和备份，可以根据百度地图提供的信息，拟定出最优路线。

所述的控制模块作为本装置的核心，具体包括微处理器i586及相关公知电路(包括收发信号装置第二发送器和第二接收器)的协同作用下，一起控制各个模块的运作。微处理器实时传送命令给单片机15，电磁感应开关14在单片机15的控制下，实现自行定时开启和中断操作，完成自动授粉操作；信号标签装置不断发送苹果树坐标信息，定位导航装置通过RFID阅读器和WIFI信号检测器接收信息，并发送苹果树坐标信息给微处理器；微处理器对信息进行处理后做出命令，作用于设备盒3中的电子调速器，电子调速器控制微型电机转速，微型电机通过控制输出功率来实现飞行器装置的垂直升降和俯仰运动，两者协同作用一起为飞行器装置提供动力；CCD相机20采集图像信息，将采集的图像信息传给微处理器进行处理；由微处理器发送命令给伺服驱动器和位移测量装置系统，根据命令，提供确切的授粉动杆长度和角度信息。

本实用新型一种基于双目视觉技术的苹果树自动授粉机的控制方法，其工作流程如图8所示：

(1).启动电脑，使得控制模块开启；

(2).控制模块中的微处理器和信号标签装置开启，信号标签装置发射苹果树坐标信息；

(3).微处理器控制定位导航装置启动，实现苹果树定位，并将坐标信息传输给控制模

块的微处理器，微处理器对接受的信息进行处理、计算，并发送给云平台终端；

(4).云平台终端接收数据进行处理，进行路线拟定，将拟定好的路线信息传输给微处

理器；

(5).由微处理器发送指令控制设备盒中的电子调速器转速以及微型电机的输出功率，

使得飞行器装置起飞并顺利到达指定位置；

(6).飞行器装置就绪后，安装在相机支撑架的两组CCD相机采集图像信息，微处理器

对采用双目立体视觉和图像处理技术，通过支持向量机原理对花朵进行分类，采用角点

检测算法(Harris)检测待授粉的目标花蕊，对图像信息进行处理；

(7).数据处理存储完成，微处理器控制授粉装置开启，在微处理器控制下，授粉杆调

整角度和长度，位移测量装置系统实施检测反馈，向微处理器发送相关最新信息；

(8).在微处理器接收到授粉装置完成信息后，向单片机发送指令，在单片机控制下启

动电磁感应开关，存储在授粉动杆内部的花粉液在重力作用下滴落，电磁感应开关受单

片机定时程序控制，时间一到，电磁感应开关关闭，该朵苹果花授粉结束，授粉动杆收

缩为初始状态；

(9).第一朵苹果花授粉操作接受，在步骤(8)结束后，单片机向微处理器发送结束信

息，微处理器将更新后的数据信息传输给授粉装置，重复步骤(6),对每个检测状态为全

盛开的苹果花进行逐一授粉，待整棵苹果树授粉完成后，飞行器装置根据云平台更新的

数据，飞行到下一棵需要授粉的苹果树上方，重复上述操作，直至整个预设果园所有苹

果树完成授粉；

(10).结束授粉操作，关闭电脑。

上面是本实用新型的具体操作流程，启动装置，信号标签装置发射信号，定位导航进行定位，使得飞行器装置顺利抵达目的地，到达后图像采集处理装置启动，由CCD相机采集图像信息，传输给微处理器，采用双目立体视觉和图像处理技术，对图像进行处理和特征标定，得到苹果花的三维信息，其中在图像处理技术中将CCD相机采集到的图像转换为灰度图像，经过滤波、阈值分割、形态学闭运算等预处理操作后获取二值图像，采用并行细化算法从二值图像中提取苹果花轮廓图像，通过模式识别中支持向量机原理依据苹果花瓣绽开时的弯曲度和花蕊颜色深浅情况对苹果花轮廓进行分类，分为未开、盛开、全盛开三种状态，然后选用角点检测算法(Harris)检测全盛开苹果朵轮廓中的花蕊，将处理好的花蕊坐标信息传输给微处理器。经过微处理器对数据的处理，计算出授粉装置所需提供的角度长度信息，发送给授粉装置指令，根据指令信息第一中心轴转子6旋转达到所需要角度，带动载重杆9调整，进而授粉定杆10完成角度固定；在伺服驱动器8控制下授粉动杆11开始调节长度，为了得到精确数值，采用位移测量装置系统18进行测距，角度和长度固定好后，发送信息给微处理器。微处理器发送指令给单片机15，使得单片机控制的电磁感应开关启动，花粉液在重力作用下低落，完成一朵花的授粉操作，按照流程图所述，重复上述步骤，直至目标树木全部授粉结束。一种基于双目视觉技术的苹果树自动授粉过程进行完毕。

在图像采集处理装置中涉及到双目视觉技术定位，通过两组CCD相机20捕捉图像信息，就如两只眼睛一般，根据捕捉到的图像差异，获取深度感，建立特征对应关系，将同一空间物理点在不同图像中的映像点对应起来，该项技术可参见：基于双目视觉技术的定位研究[D].江南大学,2016.该论文详细阐述了利用双目视觉定位的原理。图像处理环节，将采集到的图像转换为灰度图像，经过滤波、阈值分割、形态学闭运算等预处理操作后获取二值图像，采用并行细化算法从二值图像中提取苹果花轮廓图像，这些操作是图像处理的常用方法；支持向量机主要用来处理分类问题，本实用新型采用支持向量机原理，依据苹果花瓣绽开时的弯曲度和花蕊颜色深浅情况对苹果花轮廓进行分类花朵进行分类；角点检测算法是通过数学计算在图像上发现角点特征的一种算法，该算法广泛应用于图像处理中，原理可参见论文：角点检测技术综述[J/OL].计算机应用研究,2006.

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

本实用新型未尽事宜为公知技术。

Claims (1)

1.一种基于双目视觉技术的苹果树自动授粉机，其特征为：该授粉机包括授粉装置、飞行器装置、图像采集处理装置、信号标签装置、定位导航装置、控制模块和电脑；

所述的授粉装置包括载重杆、授粉定杆、授粉动杆、授粉喷头和圆形托盘；载重杆上端固定有第二中心轴转子，载重杆底部固定有圆形托盘；授粉定杆上端穿过圆形托盘与载重杆的内部相连，下端与授粉动杆相连；授粉动杆的下端通过授粉喷头连接管与授粉喷头相连；

所述的载重杆上端与第二中心轴转子相连，外壁固定有伺服驱动器，下端设置有圆形托盘，圆形托盘上分别固定有花粉液存储罐和位移测量装置系统；花粉液导管一端插入在花粉液存储罐中，另一端穿过授粉定杆的杆壁，与授粉动杆相连接；

所述的授粉定杆的下部固定有开关装置，其中开关装置包括相互连接的电磁感应开关和单片机，其中电磁感应开关横穿整个授粉定杆，与单片机相连；

所述的授粉动杆的顶端与载重杆外壁固定的伺服驱动器相连接；

所述的控制模块包括微处理器；

所述的位移测量装置系统包括激光干涉仪、接收器和发送器，其中，激光干涉仪分别与接收器、发送器相连，接收器、发送器分别通过无线传输方式与微处理器相连；

所述的飞行器装置组成包括：十字形飞行器框架的四个端部上表面，均固定有一个螺旋桨支柱，每个螺旋桨支柱的顶部，安装有一个圆柱形的设备盒，设备盒包括彼此相连的微型电机和电子调速器，微型电机上安装有螺旋桨；飞行器框架表面中心处固定有集成收纳盒；飞行器框架的下表面中心位置固定有中心轴转子连接块，中心轴转子连接块与授粉装置中的第一中心轴转子相连；第一中心轴转子和第二中心轴转子相连接；

所述的图像采集处理装置包括四个CCD相机、四个相机支撑架和集成收纳盒；飞行器框架四个端部的下方均通过相机支撑架固定有一个CCD相机；四个CCD相机两两一组，每组位置相对；所述的集成收纳盒位于飞行器框架的上部中心处，包括控制模块和定位导航装置；

所述的信号标签装置包括RFID芯片、WIFI芯片和电源设备，在每棵苹果树树杆处均设置有一个信号标签装置；

所述的定位导航装置包括RFID阅读器和WIFI信号检测器；

所述的定位导航装置、位移测量装置系统、CCD相机、伺服驱动器、电子调速器、开关装置中的单片机分别与微处理器相连，微处理器和电脑相连，电子调速器与微型电机相连；信号标签装置通过无线方式与定位导航装置相连；

所述飞行器装置质量为6-7千克，起飞全重10-12千克，续航时间为25-28分钟；所述载重杆为长度0.2米，半径0.05米的钢管；授粉定杆为长度0.15米，半径0.03米的空心PVC管；授粉动杆为空心塑料细软管，总长度3米；花粉液存储罐罐内体积为1400-1600mL。