CN213482938U - 获取奶畜乳房区域三维点云的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种获取奶畜乳房区域三维点云的装置，包括机架，具有供奶畜通过的通道，拍摄组件包括设置在机架上的左拍摄设备、右拍摄设备以及设置在机架下侧的下拍摄设备，各拍摄设备共同对位于通道内的奶畜的乳房进行拍摄，以获取奶畜乳房的三维点云，基于获取的三维点云可准确地判断奶畜乳房的尺寸和外形是否异常，避免人工检查带来的主观误差，降低人工成本，提高检测效率，同时还避免技术人员与奶畜直接接触，克服现有技术中通过人工检查奶畜乳房所导致的检查效率低、检查结果准确度低且存在安全隐患的技术问题。

Description

获取奶畜乳房区域三维点云的装置

技术领域

本实用新型涉及一种获取奶畜乳房区域三维点云的装置。

背景技术

奶畜的养殖过程中，常伴随着各种乳房疾病，如果不及时治疗，不仅会造成产奶量和乳品质量的下降，严重甚至可导致奶畜失去泌乳能力，对养殖企业造成巨大的经济损失。

以奶牛为例，在奶牛乳房发生病变时，常伴随着乳房形状特征的变化，例如，乳房炎会导致乳房充血肿胀，乳房悬韧带断裂会导致乳房房底下落，乳头偏移等，因此，奶牛乳房的外形能够为判断乳房是否发生病变提供直接的依据。实际作业时，现有技术多通过人工检测来判断奶牛乳房是否病变，但是由于是人工检测，检测结果受到检测人员的主观影响，存在较大的误差，并且，每头奶牛检查的时间长，大型牧场的检查工作很难快速完成，容易错过最佳诊断治疗时期，导致奶牛乳房病情恶化，此外，人工检测过程检测人员与奶牛之间距离较近，且检测过程中可能会刺激到被检测奶牛，存在一定的安全隐患。

因此，需要一种能够替代人工对奶畜乳房进行无接触式检测的装置来获取奶畜乳房的形状，以为后续的诊断和治疗提供基础。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种获取奶畜乳房区域三维点云的装置，以解决现有技术中通过人工检查奶畜乳房所导致的检查效率低、检查结果准确度低且存在安全隐患的技术问题。

本实用新型的获取奶畜乳房区域三维点云的装置采用如下技术方案：

一种获取奶畜乳房区域三维点云的装置，包括机架，具有供奶畜通过的通道，拍摄组件包括设置在机架上的左拍摄设备、右拍摄设备以及设置在机架下侧的下拍摄设备，各拍摄设备共同对位于通道内的奶畜的乳房进行拍摄，以获取奶畜乳房的三维点云。

有益效果为：检测时，奶畜经进入通道，机架上的拍摄设备拍摄获取奶畜乳房对应部位的点云，由于机架上设置有左、右及下拍摄设备，从而能够通过拍摄组件的共同拍摄获得奶畜乳房的三维点云，基于获取的三维点云可准确地判断奶畜乳房的尺寸和外形是否异常，进而准确地判断奶畜乳房是否发生病变，避免人工检查带来的主观误差，降低人工成本，提高检测效率，同时还避免技术人员与奶畜直接接触，克服现有技术中通过人工检查奶畜乳房所导致的检查效率低、检查结果准确度低且存在安全隐患的技术问题。

进一步地，所述机架包括左侧围、右侧围及前门，所述左拍摄设备安装在左侧围上，右拍摄设备安装在右侧围上，所述前门为包括两个半扇门的对开门，两个半扇门的相对侧均具有避让缺口，关闭后，两半扇门上的避让缺口围成用于避让和约束奶畜脖颈的窗口。

有益效果为：采用两半扇门约束奶畜的脖颈，避免奶畜在检测过程中来回走动而导致采集的数据准确度差，提高获取奶畜乳房区域三维点云的装置的使用方便性和采集结果的准确性。

进一步地，所述两半扇门分别为左半扇门和右半扇门，左半扇门和右半扇门能够左右相向和相背导向移动，以实现前门的开闭。

有益效果为：两半扇门从左右两侧合拢，便于布置和安装两半扇门。

进一步地，至少一个拍摄设备通过安装架安装在所述机架上，所述安装架上具有用于安装拍摄设备的设备安装位，所述设备安装位能够相对于机架进行位置调整。

有益效果为：通过移动安装位能够根据实际奶畜的体型对相应拍摄设备的位置进行适应性的调整，使拍摄设备能够尽可能的对准奶畜乳房进行拍摄，提高获取奶畜乳房区域三维点云的装置数据采集的准确度。

进一步地，所述安装架包括固定导轨、滑块及移动导轨，所述固定导轨固定在机架上，移动导轨与固定导轨之间通过滑块连接而呈“十”字型布置，所述滑块分别与固定导轨和移动导轨滑动配合，所述设备安装位位于移动导轨上。

有益效果为：通过“十”字型的安装架能够对拍摄设备进行上下及左右位置的调整，避免在位置调整过程中导致拍摄设备与奶畜乳房之间的水平距离发生变化，提高获取奶畜乳房区域三维点云的装置数据采集的准确度。

进一步地，所述左拍摄设备和/或右拍摄设备通过所述安装架安装在机架上，安装左拍摄设备和/或右拍摄设备的安装架的固定导轨横向固定在机架上，移动导轨竖向布置，所述左拍摄设备和/或右拍摄设备安装在对应的移动导轨的中部。

有益效果为：位于移动导轨中部的拍摄设备上下均可进行位置调整，提高获取奶畜乳房区域三维点云的装置的使用方便性。

进一步地，所述下拍摄设备通过安装架安装在机架底部，所述安装架的移动导轨沿左右方向伸至通道内，下拍摄设备安装在移动导轨伸至通道内的端部。

有益效果为：奶畜经过通道时，可通过移动移动导轨将拍摄设备移动至侧部，避免奶畜踩踏拍摄设备。

进一步地，所述机架还具有后侧围以及安装在后侧围上的后拍摄设备，所述后侧围为矩形框结构，中部空间构成供奶畜进入机架的通道内的入口，后拍摄设备通过安装架安装在所述机架上，所述安装架上具有用于安装拍摄设备的设备安装位，所述设备安装位能够相对于机架进行位置调整。

有益效果为：设置后拍摄设备与左拍摄设备、右拍摄设备及下拍摄设备协同，从更多的角度对奶畜的乳房进行拍摄，提高获取奶畜乳房区域三维点云的装置采集数据的完整性。

进一步地，所述安装架包括固定导轨、滑块及移动导轨，所述固定导轨固定在机架上，移动导轨与固定导轨之间通过滑块连接而呈“十”字型布置，所述滑块分别与固定导轨和移动导轨滑动配合，设备安装位位于移动导轨上，安装架的固定导轨横向固定在后侧围的上横梁上，移动导轨竖直布置，后拍摄设备安装在移动导轨的下端。

有益效果为：后拍摄设备安装在移动导轨的下端，当将拍摄设备升至最高处时，检测设备下端没有导轨对奶畜进入通道内造成干涉，便于奶畜从后侧进入通道内。

附图说明

图1是本实用新型中获取奶畜乳房区域三维点云的装置实施例1的结构示意图；

图2是采用本实用新型中获取奶畜乳房区域三维点云的装置实施例1的工作流程图；

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：

1-左侧围；2-右侧围；3-后侧围；4-左拍摄设备；5-右拍摄设备；6-后拍摄设备；7-下拍摄设备；8-后固定导轨；9-后移动导轨；10-后滑块；11-左半扇门；12-右半扇门；13-弧形避让结构；14-控制器；15-右固定导轨；16-右滑块；17-右移动导轨；18-右安装横梁；19-左滑块；20-左移动导轨；21-左安装横梁；22-底部横梁；23-下固定导轨；24-下滑块；25-下移动导轨。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的具体实施方式中可能出现的术语“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，可能出现的术语“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，由可能出现的语句“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。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“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；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型中的获取奶畜乳房区域三维点云的装置的实施例1，本实施例中以获取奶牛的乳房三维点云为例对本实用新型中获取奶畜乳房区域三维点云的装置的结构及使用方法进行介绍：

如图1所示，包括机架以及安装在机架上的拍摄组件，机架具有供奶牛通过的通道。其中，机架包括左侧围1、右侧围2和后侧围3，拍摄组件包括左拍摄设备4、右拍摄设备5、后拍摄设备6和下拍摄设备7，各拍摄设备从不同方位拍摄奶牛的乳房，从而能够获得奶牛乳房的三维点云。

机架为由型材焊接而成的框架型结构，中间为供奶牛通过的通道，各拍摄设备通过相应的安装架安装在对应侧的侧围上。具体的，左拍摄设备4通过左安装架安装在左侧围1上，右拍摄设备5通过右安装架安装在右侧围2上，后拍摄设备6通过后安装架安装在后侧围3上，下拍摄设备7通过下安装架安装在机架的底部，具体是安装在左侧围1的底部横梁22上。

本实施例中，各安装架在结构上相同，均包括相应的固定导轨、滑块和移动导轨，滑块为双面滑块，设置在不同位置的安装架的不同之处在于尺寸上有差异。以后侧安装架为例，如图1所示，后侧安装架包括后固定导轨8、后移动导轨9和后滑块10，后移动导轨9与后固定导轨8之间通过后滑块10连接而呈“十”字型布置，并且，后滑块10与后固定导轨8和后固定导轨9均滑动配合，使得后滑块10和后移动导轨9整体能够沿后固定导轨8导向滑动，同时，后移动导轨9又能够相对于后滑块10进行导向移动调整。后移动导轨9背离后固定导轨8的一侧具有用于安装后拍摄设备6的设备安装位，实现设备安装位相对于机架的位置的调整。

本实施例中，后侧围3为矩形框架，其中间为供奶牛进入通道的入口，后安装架的后固定导轨8横向固定在后侧围3的上横梁上，后移动导轨9竖直布置，后移动导轨9下端固定圆形垫块，后拍摄设备6通过西卡胶固定在圆形垫块上并位于后移动导轨9的下端，奶牛进入通道内时，将后移动导轨9相对于后滑块10上移，避免后移动导轨9阻碍奶牛向通道内的进入。后拍摄设备6视场广角竖直布置。设置圆形垫块，为拍摄设备提供更大的安装面，在其他实施例中，后拍摄设备还可以通过螺钉固定在圆形垫块上或直接固定在后移动导轨上。

为了便于在检测完成后将奶牛赶出通道，机架的前侧为供奶牛走出通道的出口。为了避免奶牛在检测过程中走动，在出口处设置前门，前门为自动门，具体的，自动门包括左半扇门11和右半扇门12，左半扇门11和右半扇门12均左右滑动，且二者能够相向滑动实现关门，相背滑动实现开门。本实施例中，左半扇门11和右半扇门12相对的一侧均设置有弧形避让结构13，当两门闭合后，两弧形避让结构13合拢围成避让奶牛脖颈的窗口。为了便于开关门，获取奶畜乳房区域三维点云的装置还具有驱动左、右半扇门开闭的驱动装置及相应的控制器14，通过控制器14控制驱动装置驱动左、右半扇门开闭。关于如何将两侧门可左右移动地安装机架上并设置相应的驱动装置和控制器控制两侧门自动开闭属于现有技术，在此不再予以赘述。

左拍摄设备4和右拍摄设备5分别通过左安装架和右安装架对应安装在左侧围1和右侧围2上，且左、右安装架的自身结构相同，在对应侧的侧围上的安装方式及安装高度也相同，此处以右安装架为例对其进行介绍。如图1所示，右安装架包括右固定导轨15、右滑块16和右移动导轨17，右侧围2具有用于安装右安装架的右安装横梁18，右安装横梁18的高度与奶牛乳房中部距地面的平均高度一致，右固定导轨15横向固定在右安装横梁18上，右移动导轨17竖直布置，右拍摄设备5安装在右移动导轨的中部，安装方式与后拍摄设备6一致。左安装架与之相同，包括左固定导轨、左滑块19和左移动导轨20，左侧围1上对应设置有相应的左安装横梁21。左拍摄设备4和右拍摄设备5的视场广角水平布置。

下拍摄设备7通过下安装架安装在左侧围1的底部横梁22上，如图1所示，下安装架包括下固定导轨23、下滑块24和下移动导轨25，下固定导轨23长度与下左侧围的底部横梁22长度延伸方向一致并固定在底部横梁22上，下移动导轨25左右延伸而伸至通道内，下拍摄设备7固定在下移动导轨25伸至通道内的一端。下拍摄设备7的视场广角的布置方向与底部横梁22的长度延伸方向一致。

本实施例中，拍摄设备为RealSense L515激光雷达相机，其深度视场参数为(70°×55°)、测距范围为(0.25-9m)，所测奶牛的乳房的尺寸大小为(L×W×H)，其中，L为奶牛乳房的极限长度，W为奶牛乳房的极限宽度，H为奶牛乳房的极限高度，L、W、H可根据经验或者养殖场奶牛的实际体型确定，根据以下公式计算各拍摄设备的设置位置：

对于后侧拍摄设备，根据奶牛乳房的宽W、高H、相机的水平视场角为θ₁，竖直视场角为θ₂以及以下公式可以解得后拍摄设备6与奶牛乳房之间的最小水平距离X的值。

X₁为相机水平视场拍摄奶牛乳房区域完整图像的最短距离，X₂为相机竖直视场拍摄奶牛乳房区域完整图像的最短距离。

对于左、右侧拍摄设备，根据奶牛乳房的长L、高H、相机的水平视场角为θ₁，竖直视场角为θ₂以及以下公式可以解得左、右拍摄设备与奶牛乳房之间的最小水平距离X的值。

X₁为相机水平视场拍摄奶牛乳房区域完整图像的最短距离，X₂为相机竖直视场拍摄奶牛乳房区域完整图像的最短距离。

对于下侧拍摄设备7，根据奶牛乳房的长L、宽W、相机的水平视场角为θ₁，竖直视场角为θ₂以及以下公式可以解得下拍摄设备与奶牛乳房之间的最小竖直距离X的值。

X₁为相机水平视场拍摄奶牛乳房区域完整图像的最短距离，X₂为相机竖直视场拍摄奶牛乳房区域完整图像的最短距离。

根据养殖场奶牛的体型参数及相应的计算结果，最终确定机架长2.58m，宽1.87m，高1.64m，左、右安装横梁距机架底部的高度距离为0.6m，后固定导轨8、左固定导轨、右固定导轨15、下固定导轨23的长均为0.42m，左固定导轨、右固定导轨15均距机架后端0.83m布置，下固定导轨23距机架后侧0.79m，相应的滑块在固定导轨内的滑动行程为0.4m，后移动导轨9的长度为1.2m，后滑块10在后移动导轨9上的滑动行程为1.1m，左移动导轨20和右移动导轨17的长度为0.42m，相应的滑块在左移动导轨20和右移动导轨17上的滑动行程为0.4m，下移动导轨25的长度为1.0m，最大的滑动范围为0.9m。在其他实施例中，本实用新型中获取奶畜乳房区域三维点云的装置还可以用于对其它种类的奶畜进行乳房三维点云的获取，如羊、鹿等，上述各尺寸可根据实际情况进行适应性的改变。

采用本实用新型中获取奶畜乳房区域三维点云的装置实施例1的工作流程图如图2所示。具体的，使用时，先将后移动导轨9移至最上端，此为初始位，牵引奶牛经机架后侧进入通道，将奶牛的脖颈约束在合拢的左、右侧避让结构形成的窗口内，然后根据实际所检奶牛的体型调整各拍摄设备至合适位置，对奶牛的乳房进行拍摄获取点云即可，对于合适位置的判断，以能够拍摄奶牛乳房全貌、尽量减少照入躯干为准。拍摄完成后，打开自动门，将奶牛从前侧出口牵出即可。利用本装置可以准确地获取奶畜乳房的三维点云，进而使得技术人员准确地知晓奶畜乳房的形状和大小，为后续的奶畜乳房疾病的诊断以及奶畜品种的优选提供可靠的依据。

本实用新型中的获取奶畜乳房区域三维点云的装置的实施例2，本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中的拍摄装置均通过安装架安装在机架上，本实施例中，可以将部分拍摄设备通过安装架安装在机架上，如，仅将后拍摄设备通过安装架安装在机架上，其它拍摄设备直接安装在机架上。

本实用新型中的获取奶畜乳房区域三维点云的装置的实施例3，本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中的安装架包括固定轨道、滑块和移动轨道，本实施例中，参考机床上冷却液管的喷嘴可任意调节并在调节后进行位置固定，将安装架主体设置为万向竹节蛇形管或其它可变形并在变形后能够提供一定的支撑以及形状保持的支撑杆，主体一端连接夹子，通过夹子将安装架安装在机架上，另一端连接拍摄设备固定结构，以将拍摄设备安装在安装架上。

本实用新型中的获取奶畜乳房区域三维点云的装置的实施例4，本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中拍摄设备为深度相机。

本实用新型中的获取奶畜乳房区域三维点云的装置的实施例5，本实施例与实施例1的不同之处在于，机架由左侧围、右侧围、连接左右侧围的连接梁及前门构成，同时，在左拍摄设备和右拍摄设备能够将奶牛乳房侧部完整拍摄的前提下，不再设置后拍摄设备。

本实用新型中的获取奶畜乳房区域三维点云的装置的实施例6，本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，机架为由板材围成的箱体式结构。

本实用新型中的获取奶畜乳房区域三维点云的装置的实施例7，本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，前门的两半扇门分别为上半扇门和下半扇门，下半扇门的移动轨道延伸至地下，开门时，上半扇门向上滑动，下半扇门向下滑动至地面以下。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种获取奶畜乳房区域三维点云的装置，其特征是，包括：

机架，具有供奶畜通过的通道；

拍摄组件，包括设置在机架上的左拍摄设备(4)、右拍摄设备(5)以及设置在机架下侧的下拍摄设备(7)，各拍摄设备共同对位于通道内的奶畜的乳房进行拍摄，以获取奶畜乳房的三维点云。

2.根据权利要求1所述的获取奶畜乳房区域三维点云的装置，其特征是，所述机架包括左侧围(1)、右侧围(2)及前门，所述左拍摄设备(4)安装在左侧围(1)上，右拍摄设备(5)安装在右侧围(2)上，所述前门为包括两个半扇门的对开门，两个半扇门的相对侧均具有避让缺口，关闭后，两半扇门上的避让缺口围成用于避让和约束奶畜脖颈的窗口。

3.根据权利要求2所述的获取奶畜乳房区域三维点云的装置，其特征是，所述两半扇门分别为左半扇门(11)和右半扇门(12)，左半扇门(11)和右半扇门(12)能够左右相向和相背导向移动，以实现前门的开闭。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的获取奶畜乳房区域三维点云的装置，其特征是，至少一个拍摄设备通过安装架安装在所述机架上，所述安装架上具有用于安装拍摄设备的设备安装位，所述设备安装位能够相对于机架进行位置调整。

5.根据权利要求4所述的获取奶畜乳房区域三维点云的装置，其特征是，所述安装架包括固定导轨、滑块及移动导轨，所述固定导轨固定在机架上，移动导轨与固定导轨之间通过滑块连接而呈“十”字型布置，所述滑块分别与固定导轨和移动导轨滑动配合，所述设备安装位位于移动导轨上。

6.根据权利要求5所述的获取奶畜乳房区域三维点云的装置，其特征是，所述左拍摄设备(4)和/或右拍摄设备(5)通过所述安装架安装在机架上，安装左拍摄设备(4)和/或右拍摄设备(5)的安装架的固定导轨横向固定在机架上，移动导轨竖向布置，所述左拍摄设备(4)和/或右拍摄设备(5)安装在对应的移动导轨的中部。

7.根据权利要求5所述的获取奶畜乳房区域三维点云的装置，其特征是，所述下拍摄设备(7)通过安装架安装在机架底部，所述安装架的移动导轨沿左右方向伸至通道内，下拍摄设备(7)安装在移动导轨伸至通道内的端部。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的获取奶畜乳房区域三维点云的装置，其特征是，所述机架还具有后侧围(3)以及安装在后侧围上的后拍摄设备(6)，所述后侧围为矩形框结构，中部空间构成供奶畜进入机架的通道内的入口，后拍摄设备(6)通过安装架安装在所述机架上，所述安装架上具有用于安装拍摄设备的设备安装位，所述设备安装位能够相对于机架进行位置调整。

9.根据权利要求8所述的获取奶畜乳房区域三维点云的装置，其特征是，所述安装架包括固定导轨、滑块及移动导轨，所述固定导轨固定在机架上，移动导轨与固定导轨之间通过滑块连接而呈“十”字型布置，所述滑块分别与固定导轨和移动导轨滑动配合，设备安装位位于移动导轨上，安装架的固定导轨横向固定在后侧围的上横梁上，移动导轨竖直布置，后拍摄设备(6)安装在移动导轨的下端。

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