JP3396920B2 - Harvesting robot imaging method - Google Patents

Harvesting robot imaging method

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JP3396920B2
JP3396920B2 JP23816893A JP23816893A JP3396920B2 JP 3396920 B2 JP3396920 B2 JP 3396920B2 JP 23816893 A JP23816893 A JP 23816893A JP 23816893 A JP23816893 A JP 23816893A JP 3396920 B2 JP3396920 B2 JP 3396920B2
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cucumber
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harvesting
motor
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誠一 有馬
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Iseki and Co Ltd
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  • Harvesting Machines For Specific Crops (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、収穫ロボットの撮像
方法に関し、CCDカメラによるステレオ撮像を行って
撮像対象物までの距離を検出する収穫ロボットの視覚部
等に利用できる。 【0002】 【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】従来
の収穫ロボットの視覚部では、ステレオ撮像を行う際の
CCDカメラのスライド方向が常に一定であり、例えば
撮像対象物が果実(キュウリ)であった場合、図12に
示す如くCCDカメラを右方向のみにスライドさせるも
のであるとした場合、A画像のように第1画像で左端に
存在した果実が第2画像では欠落してしまって距離の検
出が不能となったり、B画像のように第2画像において
第1画像の果実と違う果実を誤検出して間違った距離で
アプローチを行い果実を傷つけたりすることがある。 【0003】そこでこの発明は、CCDカメラによる2
位置ステレオ撮像の際に、第1画像において存在した同
一対象物を第2画像においても必ず存在させるようにし
て、撮像対象物までの距離を的確に検出できるようにし
ようとするものである。 【0004】 【課題を解決するための手段】この発明は、CCDカメ
ラ1を一定距離スライドさせて2位置から第1画像と第
2画像とを撮像して撮像対象物2までの距離Dを検出す
るステレオ撮像法を用いた収穫ロボットの視覚部3にお
いて、第1画像における対象物2の位置が、画像面の中
心線から左右側に偏位した位置にあれば、CCDカメラ
1をその偏位している側へスライドさせて第2画像の撮
像を行うことを特徴とする収穫ロボットの撮像方法の構
成とする。 【0005】 【作用、及び発明の効果】果実類を収穫する収穫ロボッ
トの作業時に、例えば収穫対象物2が果実である場合、
この果実を把持・切断して摘果するマニピュレータの近
傍に設けた視覚部3のCCDカメラ1によって果実の撮
像を行うが、この撮像時に、図8に示す如く、CCDカ
メラ1を左右方向へ一定距離スライドさせて第1画像と
第2画像による2位置撮像を行うステレオ撮像法を用い
て、CCDカメラ1のスライド距離及びその焦点距離と
画像面上での対象物2の移動画素数とから対象物2とし
ての果実までの距離Dを求めることができるが、このス
テレオ撮像の際に、果実の撮像位置が第1画像において
画像面の中心線から、左側に偏位した位置にあればCC
Dカメラ1を左方向へ、また右側に偏位した位置にあれ
ば右方向へ各々一定距離スライドさせて第2画像を撮像
することによって、撮像対象物2が第1画像の画像面の
中心線から如何に偏位していても第2画像の画像面に同
一対象物2を撮像することができる。 【0006】このように、CCDカメラ1による撮像の
際に、第1画像で撮像した対象物2が画像面の中心線か
ら、左又は右側に偏位していても、CCDカメラ1をこ
の偏位方向に合わせて左又は右方向へ各々一定距離スラ
イドさせることができるので、従来の如く、CCDカメ
ラ1のスライド方向が一方向に限定されているため、第
1画像でこのスライド方向と反対側に偏位した対象物2
は第2画像では欠落してしまうというようなことがな
く、第1画像において存在した同一対象物2を必ず第2
画像においても存在させることができて、CCDカメラ
1から撮像対象物2までの距離を的確に検出しうるもの
である。 【0007】 【実施例】以下に、この発明の実施例を果実のうちキュ
ウリを対象物2とした収穫ロボットについて説明する。
(以後、キュウリは特定の名称であり符号は省略する)
車台4の下側前後位置に左右一対の前輪5と後輪6とを
各々配設し、この前輪5と後輪6の4輪に対し各別に車
輪駆動モータ7を連動連結し、進行方向に対して旋回方
向自在に支承すると共に、この4輪5、6を各別に舵取
制御するための操向角度を検出する操向角度センサ8を
各々設けて走行車体9を構成する。 【0008】該車台4の上側前部位置に前カバー10を
設け、この前カバー10の後方に、果実としてのキュウ
リを把持摘果するマニピュレータ11を搭載した円錐状
の旋回カバー12を旋回可能に設けると共に、この旋回
カバー12の後方つまり該車台4の後部位置に、収穫し
たキュウリを運搬するための多数個のキャリア13を格
納してタイムリーに供給するキャリア供給装置14を配
設して収穫部関係を構成し、このキャリア供給装置14
の後側面に収穫ロボットを手動により操作制御を行う操
作パネル15と繰向レバー16を設けて構成する。 【0009】該マニピュレータ11は多関節によって人
間の腕と手先の動きに近い作用を行わせるため、その基
部側から先端側にかけて各関節ごとに各々ショルダモー
タ11a、エルボモータ11b、リストモータ11c、
ハンド部17とを相互に連動連結させて構成する。該マ
ニピュレータ11を昇降させるボールネジ等からなるス
ライダ18を該旋回カバー12の傾斜に沿ってその内部
に固定して設け、該マニピュレータ11と旋回カバー1
2を共に旋回させるウエストモータ19を該旋回カバー
12の中心位置となる該車台4に固着し、このウエスト
モータ19と該スライダ18及び旋回カバー12とを旋
回可能に接続すると共に、該マニピュレータ11の基部
を、該スライダ18に該旋回カバー12の防塵ゴム12
aの摺動溝を貫通させて昇降可能に支承するスライドガ
イド20を設け、該スライダ18部分に該マニピュレー
タ11を昇降させる上下スライドモータ21を連動連結
して構成する。 【0010】該マニピュレータ11のハンド部17に
は、キュウリを検出する果実検出センサ17aと、検出
したキュウリを把持する把持モータ17bと、把持した
キュウリの果柄を検出する果柄検出センサ17cと、こ
の検出のための果柄検出スライドモータ17dと、検出
した果柄を切断する切断モータ17eとを設けると共
に、図8に示す如く、該マニピュレータ11の基部近傍
上側位置にスライドレール22を横方向に固定し、この
スライドレール22上を左右方向へ一定距離だけ均等に
スライド可能に、キュウリの画像を撮像してキュウリの
存在する方向と距離を検出するCCDカメラ1(以後単
にカメラという)を装架し、このカメラ1を左右方向へ
スライドさせる左右スライドモータ23を該スライドレ
ール22の一端部に連動連結して視覚部3を構成する。 【0011】この収穫ロボットには、図3に示す如く、
走行関係を制御する走行部コントローラ24と、収穫関
係を制御する収穫部コントローラ25と、該視覚部3を
制御する視覚部コントローラ26と、これらの各コント
ローラ24、25、26を接続して統括制御するメイン
コントローラ27とを前記前カバー10に内装して設け
る。該走行部コントローラ24には前記車輪駆動モータ
7と、操向角度センサ8、及びキャリア供給装置14等
を制御可能に接続すると共に、該メインコントローラ2
7へ非同期シリアル接続し、該メインコントローラ27
には同時に前記操作パネル15及び安全装置28等を接
続して構成する。 【0012】該収穫部コントローラ25には、図4に示
す如く、サーボモータとしての前記ウエストモータ1
9、上下スライドモータ21、ショルダモータ11a、
エルボモータ11b、リストモータ11cを各々コント
ロールドライバ29を介して接続すると共に、前記果実
検出センサ17aと、把持モータ17bと、果柄検出セ
ンサ17cと、果柄検出スライドモータ17dと、切断
モータ17eを各々接続して構成する。なお、該各サー
ボモータ19、21、11a、11b、11cには各々
エンコーダ及び原点検出センサを組み合わせて設ける。 【0013】該視覚部コントローラ26は、図5に示す
如く、OCR30からの信号を受け、カメラ1を作動さ
せるに必要な信号を発生する駆動パルス発生回路31か
らドライバ32を介してレシーバ33へ、このレシーバ
33からカメラ1へ接続する。また、カメラ1の駆動に
より検出された信号をビデオ信号に変換する信号処理回
路34とカメラ1を接続し、この信号処理回路34から
ビデオ信号をデジタル変換するA/D変換器35を経
て、画像を記憶させる画像メモリ36へ接続すると共
に、この画像メモリ36と高速画像処理を行う画像処理
回路37と中央演算処理を行うCPU38とを接続す
る。該CPU38からビデオ信号を基にストロボ発光タ
イミング、及び該A/D変換器35の開始タイミングを
設定するタイミング回路39へ接続し、このタイミング
回路39と該A/D変換器35、及びストロボ駆動回路
40とを接続すると共に、該タイミング回路39へ該信
号処理回路34を接続させ、該ストロボ駆動回路40を
介してストロボ41を駆動させるべく接続して構成す
る。 【0014】次に、以上の構成による作用について説明
する。収穫ロボットにより果実のうちキュウリを対象物
2として収穫を行うには、図6に示す如く、走行部を手
動又は自動による走行操作によって、走行部コントロー
ラ24を介して車輪駆動モータ7や操向角度センサ8等
を制御して走行車体9の走行を行い、この走行により畝
溝Aの走行を行いながらキュウリ栽培棚Bに栽培された
キュウリを、収穫部コントローラ25の演算によりマニ
ピュレータ11自体の左右旋回、上下昇降の制御とハン
ド部17の自在運動とを制御して収穫適期のキュウリを
選択して摘果を行い、この摘果されたキュウリをキャリ
ア13に集荷し、該キャリア13が満杯になった時点で
地上に放出すると共に、次の該キャリア13をキャリア
供給装置14によってセットする。 【0015】これら一連の収穫作業時に、該マニピュレ
ータ11の目となるカメラ1を視覚部コントローラ26
によって制御を行うと共に、このカメラ1により2位置
から撮像するステレオ撮像を行うときに、このステレオ
撮像において、図7のフローチャートに示す如く、第1
画像の撮像入力により、信号処理回路34⇒A/D変換
器35⇒画像メモリ36⇔画像処理回路37⇔CPU3
8による各回路の作用により画像処理を行い、この画像
処理によりキュウリの認識を行う。 【0016】この認識の中から|Xmax|のキュウリ
を選択し、この選択されたキュウリが画像面の中心線か
ら左右何れの側にあるかをチェックし、図9に示す如く
中心線より右にある場合は第2画像の探索エリアをキュ
ウリより左へ設定し、図8に示す如く、カメラ1を右側
へ一定距離(例えば150mm)スライドさせ、中心線
より左にあれば逆に探索エリアをキュウリより右へ設定
し、カメラ3を左側へ150mmスライドさせて第2画
像を撮像入力させる。 【0017】この入力した第2画像のエリア内のみを前
記と同様な画像処理を行い、図8に示す如く、カメラ1
のスライド距離Lとカメラ1の焦点距離dとを乗じた積
を、第1画像と第2画像とにおけるキュウリの移動した
画素数で除した値Dつまりカメラ1とキュウリとの距離
を算出し、この算出された距離からキュウリの長さを算
出する。 【0018】この算出されたキュウリの長さが所定の基
準長(170mm程度)より大きい場合には収穫可と判
断して、前記マニピュレータ11をショルダモータ11
a、エルボモータ11b、リストモータ11cを作用さ
せてそのハンド部17を収穫マークのキュウリへアプロ
ーチさせ、このアプローチによりハンド部17の果実検
出センサ17aの検出により把持モータ17bを作用さ
せてキュウリを把持し、この把持されたキュウリの果柄
を果柄検出センサ17cと果柄検出スライドモータ17
dにより検出し、この検出された果柄を切断モータ17
eを作用させて切断し摘果を終了する。 【0019】また、図10に示す如く、第1画像撮像時
に、この第1画像にキュウリが複数例えば2個存在し画
像面の中心線に対して左右に分かれているときは、この
中心線に対して離隔距離の大きいキュウリaが右にある
場合は、第2画像の探索エリアをこのキュウリaより左
に設定するためカメラ1を右にスライドさせる。しか
し、この対応によりキュウリbは益々左に移動して不利
となるが中心線に対して離隔距離が小さいので第2画像
撮像時に画像面から欠落する確率は少ない。第1画像に
おいて中心線に対してキュウリaが左にあれば前記と逆
の対応を行う。 【0020】このように、第1画像撮像時に中心線に対
して離隔距離の大きいキュウリaを優先させてカメラ1
をスライドさせることにより、他方のキュウリbに対す
るカメラ1のスライド方向が逆になっても中心線に対す
る離隔距離が小さいため、第2画像撮像時に画像面に存
在する可能性が高いので、1回の撮像操作によって複数
のキュウリの距離を同時に検出することができる。 【0021】例えば、図11に示す如く、2個のキュウ
リの距離を検出してキュウリaを摘果した後、確認しな
いでキュウリbにアプローチすると、キュウリaの重量
が消失した分だけ主茎の弛みが変化し、キュウリbの位
置が変化することがあるため把持できなかったり、該ハ
ンド部17で茎葉等を傷付けることがあるので、キュウ
リaを摘果後、第2画像位置において再度撮像を行い、
探索エリア内のみを画像処理を行って、キュウリbの位
置(方向)にズレがないかを確認する。位置にズレがな
いときはそのままキュウリbにアプローチを行い、位置
にズレがあるときは今度は前に撮像した第1画像位置に
戻して、第1画像位置にてキュウリbの撮像を行い、探
索エリア内のみ画像処理を行って、距離を算出しキュウ
リbへアプローチさせる。 【0022】このように、キュウリ個々にカメラ1の撮
像操作を行っていては、手間と時間0を要するため、キ
ュウリの位置にズレがある場合にのみ距離の検出を行う
ようにすることにより、位置検出操作の効率化と的確な
キュウリの把持及び摘果を可能にすることができる。ま
た、キュウリの長さによって収穫可否の判定を行う場
合、キュウリの上端及び下端部が隠れていないことが必
要条件となるが、この上下端部が茎葉等によって隠れて
いるような場合には、キュウリの長さによる収穫可否判
定ができない。しかし、キュウリの長さと太さとは 0.
9以上の相関係数をもっており、太さによってある程度
長さを推定することができるので、これによりキュウリ
の一部が見えていれば収穫適期のキュウリと認識するこ
とができる。 【0023】これにより、図13のフローチャートに示
す如く、波長850nm及び550nmでの画像入力を
行い、この入力画像の演算によって演算画像が検出さ
れ、しきい値の算出により演算画像が2値化され、この
2値画像(1)から重ね合わせエリアが設定され、波長
850nmの画像が2値化されて、2値画像(1)へ重
ね合わせられる。この2値画像のスムージングのための
細目処理(収縮)と太目処理(拡散)を行った後、ラベ
リング処理を施してキュウリの周囲長を算出し、定数長
以下を削除してフェレ長比を算出する。 【0024】このフェレ長比の算出値が定数値以下であ
ればFLAGの算出を行ってからFLAGのチェックを
行い、FLAG=1でないときはキュウリではないと判
定削除し、FLAG=1であればフエレ長比の算出値が
定数値以上の場合と共に、中心線の抽出を行い、雑音成
分を削除した後、中心線の結合を行い、その長さが定数
値以上であればキュウリと判定して収穫のためのアプロ
ーチを行い、定数値以下であればキュウリではないと判
定し削除する。 【0025】また、葉によって隠れているキュウリを把
持する場合には、図14のフローチャートに示す如く、
キュウリの画像入力を行い、この入力画像の画像処理を
行ってキュウリの果頂部(下端部)の情報により収穫可
否を判定し、収穫を可とするときは、前記マニピュレー
タ11のハンド部17をキュウリの近傍位置まで高速ア
プローチを行い、この接近後更に果頂部に低速アプロー
チさせる。 【0026】このアプローチにより該ハンド部17をキ
ュウリに沿って上方へ、キュウリの太さにより長さを推
定してスライドさせ、キュウリを該ハンド部17の把持
モータ17bを作用させて把持し、果柄検出センサ17
cにより果柄を検出し、切断モータ17eを作用させて
果柄を切断する。これにより回避方向を選定しながらア
プローチする必要がなく、直線アプローチによって収穫
時間の短縮を図ると共に、葉によって隠れているキュウ
リについても収穫可能となり収穫率を向上させることが
できる。 【0027】なお、この実施例では収穫の対象物2をキ
ュウリに限定して説明したが、本発明の要旨はキュウリ
以外の他の果実にも適応できることは勿論である。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an imaging method of a harvesting robot, and more particularly to a visual section of a harvesting robot that performs stereoscopic imaging with a CCD camera and detects a distance to an object to be imaged. Etc. can be used. 2. Description of the Related Art In the visual part of a conventional harvesting robot, the sliding direction of a CCD camera when performing stereo imaging is always constant. In the case of cucumber, if the CCD camera is slid only to the right as shown in FIG. 12, the fruit existing at the left end in the first image as in the A image is missing in the second image. As a result, the distance may not be detected, or a fruit different from the fruit of the first image in the second image, such as the B image, may be erroneously detected and approached at an incorrect distance to damage the fruit. [0003] Accordingly, the present invention is based on a CCD camera.
At the time of position stereo imaging, the same object existing in the first image must be always present in the second image so that the distance to the imaging object can be accurately detected. According to the present invention, a CCD camera 1 is slid a fixed distance to capture a first image and a second image from two positions and detect a distance D to an object 2 to be imaged. In the visual part 3 of the harvesting robot using the stereo imaging method, if the position of the object 2 in the first image is shifted to the left or right from the center line of the image plane, the CCD camera 1 is displaced. The imaging method of the harvesting robot is characterized in that the imaging apparatus captures the second image by sliding to the side of the harvesting robot. When a harvest robot works to harvest fruits, for example, when the harvest target 2 is a fruit,
The fruit is imaged by the CCD camera 1 of the visual section 3 provided near the manipulator that grasps and cuts the fruit to remove the fruit. At the time of this imaging, as shown in FIG. Using a stereo imaging method in which the first image and the second image are slid to perform two-position imaging, the object distance is calculated from the sliding distance and the focal distance of the CCD camera 1 and the number of pixels of the object 2 moving on the image plane. The distance D to the fruit as 2 can be obtained. In this stereo imaging, if the imaging position of the fruit is shifted to the left from the center line of the image plane in the first image, CC
By moving the D camera 1 to the left and rightward if it is at a position deviated rightward, the D object 1 is slid to the right by a certain distance to capture the second image, so that the imaging target 2 is positioned at the center line of the image plane of the first image. Therefore, the same object 2 can be imaged on the image plane of the second image, no matter how much the image is displaced. As described above, even when the object 2 picked up by the first image is displaced to the left or right from the center line of the image plane when the image is picked up by the CCD camera 1, the CCD camera 1 is displaced to this position. The CCD camera 1 can be slid a predetermined distance in the left or right direction in accordance with the position direction, so that the sliding direction of the CCD camera 1 is limited to one direction as in the related art. Object 2 deviated to
Is not lost in the second image, and the same object 2 existing in the first image
It can be present in the image, and the distance from the CCD camera 1 to the imaging target 2 can be accurately detected. An embodiment of the present invention will be described below with reference to a harvesting robot that uses cucumber as an object 2 among fruits.
(Hereafter, cucumber is a specific name and the symbol is omitted)
A pair of left and right front wheels 5 and rear wheels 6 are respectively disposed at lower front and rear positions of the chassis 4, and a wheel drive motor 7 is interlocked and connected to each of the four front wheels 5 and rear wheels 6 in the traveling direction. On the other hand, the vehicle body 9 is constructed by supporting the vehicle freely in a turning direction and by providing a steering angle sensor 8 for detecting a steering angle for controlling the steering of the four wheels 5 and 6 individually. A front cover 10 is provided at an upper front position of the undercarriage 4, and a conical revolving cover 12 having a manipulator 11 for grasping and removing cucumber as a fruit is provided behind the front cover 10 so as to be revolvable. At the same time, a carrier supply device 14 for storing a large number of carriers 13 for transporting the harvested cucumber and supplying it in a timely manner is arranged behind the revolving cover 12, that is, at the rear position of the chassis 4. The carrier supply device 14
An operation panel 15 for manually controlling the operation of the harvesting robot and a directional lever 16 are provided on the rear side surface. The manipulator 11 has a shoulder motor 11a, an elbow motor 11b, a wrist motor 11c and a wrist motor 11c for each joint from the base side to the distal end side in order to perform an action similar to the movement of a human arm and a hand by multiple joints.
The hand unit 17 and the hand unit 17 are linked to each other. A slider 18 composed of a ball screw or the like for raising and lowering the manipulator 11 is fixedly provided inside the revolving cover 12 along the inclination of the revolving cover 12, and the manipulator 11 and the revolving cover 1 are provided.
2 is fixed to the chassis 4 at the center of the turning cover 12, and the waist motor 19 is connected to the slider 18 and the turning cover 12 so as to be turnable. The base is attached to the slider 18 with the dustproof rubber 12 of the turning cover 12.
A slide guide 20 is provided to penetrate through the slide groove of a and to be able to move up and down, and an up and down slide motor 21 for moving the manipulator 11 up and down is interlockingly connected to the slider 18. The hand section 17 of the manipulator 11 includes a fruit detection sensor 17a for detecting cucumber, a gripping motor 17b for gripping the detected cucumber, a fruit pattern detection sensor 17c for detecting the fruit pattern of the gripped cucumber, A fruit pattern detecting slide motor 17d for this detection and a cutting motor 17e for cutting the detected fruit pattern are provided, and as shown in FIG. 8, the slide rail 22 is laterally arranged at an upper position near the base of the manipulator 11. A CCD camera 1 (hereinafter simply referred to as a camera) that captures an image of a cucumber and detects the direction and distance where the cucumber exists so that the cucumber can be slid uniformly on the slide rail 22 in the horizontal direction by a fixed distance. A left / right slide motor 23 for sliding the camera 1 in the left / right direction is connected to one end of the slide rail 22. Linked to constitute a visual portion 3. [0011] As shown in FIG.
A running unit controller 24 that controls the running relationship, a harvesting unit controller 25 that controls the harvesting relationship, a visual unit controller 26 that controls the visual unit 3, and a general control by connecting these controllers 24, 25, and 26 The main controller 27 is provided inside the front cover 10. The running controller 24 is connected to the wheel drive motor 7, the steering angle sensor 8, the carrier supply device 14 and the like so as to be controllable.
7 and the main controller 27
Is connected to the operation panel 15 and the safety device 28 at the same time. As shown in FIG. 4, the harvesting unit controller 25 has the waist motor 1 as a servomotor.
9, vertical slide motor 21, shoulder motor 11a,
The elbow motor 11b and the wrist motor 11c are connected via the control driver 29, respectively, and the fruit detection sensor 17a, the gripping motor 17b, the fruit pattern detection sensor 17c, the fruit pattern detection slide motor 17d, and the cutting motor 17e are respectively connected. Connect and configure. Each of the servomotors 19, 21, 11a, 11b, and 11c is provided with a combination of an encoder and an origin detection sensor. As shown in FIG. 5, the visual unit controller 26 receives a signal from the OCR 30 and generates a signal necessary for operating the camera 1 from a driving pulse generating circuit 31 to a receiver 33 via a driver 32. The receiver 33 is connected to the camera 1. Further, the camera 1 is connected to a signal processing circuit 34 that converts a signal detected by driving the camera 1 into a video signal, and an A / D converter 35 that converts a video signal from the signal processing circuit 34 to a digital signal. And an image processing circuit 37 for performing high-speed image processing and a CPU 38 for performing central processing. The CPU 38 is connected to a timing circuit 39 for setting a strobe light emission timing and a start timing of the A / D converter 35 based on a video signal, and the timing circuit 39, the A / D converter 35, and a strobe drive circuit 40, the signal processing circuit 34 is connected to the timing circuit 39, and the strobe 41 is driven via the strobe drive circuit 40. Next, the operation of the above configuration will be described. In order for the harvest robot to harvest cucumber among fruits as the target object 2, as shown in FIG. 6, the traveling unit is operated manually or automatically by the traveling unit controller 24 via the traveling unit controller 24 or the steering angle. The traveling of the traveling vehicle body 9 is controlled by controlling the sensor 8 and the like. The traveling of the cucumber cultivated on the cucumber cultivation shelf B while traveling along the ridge groove A causes the manipulator 11 itself to turn left and right by calculation of the harvesting unit controller 25. By controlling the up and down movement and the free movement of the hand unit 17, the cucumber is selected and harvested at an appropriate time for harvesting, and the harvested cucumber is collected in the carrier 13, and the carrier 13 is filled. And the next carrier 13 is set by the carrier supply device 14. During a series of harvesting operations, the camera 1 serving as an eye of the manipulator 11 is moved to the visual controller 26.
When performing stereo imaging in which the camera 1 captures images from two positions, the first stereo imaging is performed as shown in the flowchart of FIG.
In response to an image pickup input of an image, a signal processing circuit 34 ⇒ A / D converter 35 ⇒ image memory 36 ⇔ image processing circuit 37 回路 CPU 3
The image processing is performed by the operation of each circuit 8 and the cucumber is recognized by the image processing. From this recognition, a cucumber of | Xmax | is selected, and it is checked whether the selected cucumber is on the right or left side of the center line of the image plane. As shown in FIG. In some cases, the search area of the second image is set to the left of the cucumber, and as shown in FIG. 8, the camera 1 is slid to the right by a certain distance (for example, 150 mm). The camera 3 is set further to the right, and the camera 3 is slid 150 mm to the left to capture and input the second image. The same image processing as described above is performed only in the area of the input second image, and as shown in FIG.
Is calculated by dividing a product obtained by multiplying the slide distance L by the focal length d of the camera 1 by the number of pixels moved by the cucumber in the first image and the second image, that is, the distance between the camera 1 and the cucumber, The length of the cucumber is calculated from the calculated distance. If the calculated cucumber length is longer than a predetermined reference length (about 170 mm), it is determined that harvesting is possible, and the manipulator 11 is moved to the shoulder motor 11.
a, the elbow motor 11b and the wrist motor 11c are operated to cause the hand portion 17 to approach the cucumber of the harvest mark. With this approach, the gripping motor 17b is operated by the detection of the fruit detection sensor 17a of the hand portion 17 to grip the cucumber. The fruit of the cucumber is grasped by a fruit detection sensor 17c and a fruit detection slide motor 17c.
d, and the detected peduncle is detected by the cutting motor 17.
e is applied and cut to complete the fruiting. Further, as shown in FIG. 10, when a plurality of, for example, two cucumber are present in the first image at the time of imaging of the first image and are divided into right and left with respect to the center line of the image plane, the center line On the other hand, when the cucumber a having a large separation distance is on the right, the camera 1 is slid right to set the search area of the second image to the left of the cucumber a. However, the cucumber b moves to the left more and more disadvantageously due to this correspondence, but the separation distance from the center line is small, so that the probability that the cucumber b is dropped from the image plane at the time of capturing the second image is small. If the cucumber a is on the left side of the center line in the first image, the reverse of the above is performed. As described above, the cucumber a having a large separation distance from the center line at the time of capturing the first image is prioritized.
Is slid, the separation distance from the center line is small even if the sliding direction of the camera 1 with respect to the other cucumber b is reversed. The distance between a plurality of cucumbers can be detected simultaneously by the imaging operation. For example, as shown in FIG. 11, after detecting the distance between two cucumbers and removing the cucumber a, if the cucumber a is approached without confirmation, the slack of the main stem is reduced by an amount corresponding to the loss of the weight of the cucumber a. Changes, the position of the cucumber b may change, so that the cucumber a cannot be grasped, or the fist or the like may be damaged by the hand unit 17, so after the cucumber a is plucked, an image is taken again at the second image position,
Image processing is performed only in the search area, and it is confirmed whether or not the position (direction) of the cucumber b is shifted. When there is no displacement, the cucumber b is approached as it is, and when there is a displacement, the cucumber b is returned to the previously captured first image position, and the cucumber b is imaged at the first image position and searched. Image processing is performed only in the area, the distance is calculated, and cucumber b is approached. As described above, when the imaging operation of the camera 1 is performed individually for each cucumber, it takes time and time, and therefore, the distance is detected only when the position of the cucumber is misaligned. It is possible to increase the efficiency of the position detection operation and accurately hold and extract the cucumber. In addition, when determining whether or not harvesting is possible based on the length of the cucumber, a necessary condition is that the upper and lower ends of the cucumber are not hidden, but when the upper and lower ends are hidden by foliage and the like, It is not possible to determine whether or not harvesting is possible based on the length of the cucumber. However, the length and thickness of the cucumber are 0.
The cucumber has a correlation coefficient of 9 or more, and the length can be estimated to some extent based on the thickness, so that if a part of the cucumber is visible, it can be recognized as a cucumber in a suitable harvest time. Thus, as shown in the flow chart of FIG. 13, image input is performed at wavelengths of 850 nm and 550 nm, an arithmetic image is detected by calculating this input image, and the arithmetic image is binarized by calculating a threshold value. An overlapping area is set from the binary image (1), and the image having the wavelength of 850 nm is binarized and superimposed on the binary image (1). After performing fine processing (shrinkage) and thick processing (diffusion) for smoothing the binary image, labeling processing is performed to calculate the perimeter of the cucumber, and the Feret length ratio is calculated by deleting the perimeter of a cucumber or less. I do. If the calculated value of the feret length ratio is equal to or less than the constant value, the FLAG is calculated and the FLAG is checked. If FLAG = 1 is not satisfied, it is determined that the cucumber is not a cucumber and deleted. When the calculated value of the Ferre length ratio is equal to or greater than the constant value, the center line is extracted, the noise component is removed, the center lines are combined, and if the length is equal to or greater than the constant value, it is determined to be a cucumber. The approach for harvesting is performed, and if it is less than the constant value, it is determined that it is not a cucumber and deleted. When gripping a cucumber hidden by leaves, as shown in the flowchart of FIG.
An image of a cucumber is input, and image processing of the input image is performed to determine whether or not harvesting is possible based on information on the top (lower end) of the cucumber. A high-speed approach is made to a position near the, and after this approach, a further low-speed approach is made to the apex. According to this approach, the hand unit 17 is slid upward along the cucumber by estimating the length based on the thickness of the cucumber, and the cucumber is gripped by the gripping motor 17b of the hand unit 17 to act. Pattern detection sensor 17
The stem is detected by c, and the cutting motor 17e is operated to cut the stem. Thus, it is not necessary to approach while selecting the avoiding direction, and it is possible to shorten the harvesting time by the straight-line approach, and also possible to harvest the cucumber hidden by the leaves, thereby improving the yield. In this embodiment, the object 2 to be harvested is limited to cucumber. However, it goes without saying that the gist of the present invention can be applied to fruits other than cucumber.

【図面の簡単な説明】 【図1】収穫ロボットの全体を示す斜面図。 【図2】(A)収穫ロボットの全体を示す正面図。 (B)収穫ロボットの全体を示す平面図。 (C)収穫ロボットの全体を示す側面図。 【図3】収穫ロボット全体の制御関係を示すブロック
図。 【図4】収穫部の制御関係を示すブロック図。 【図5】視覚部の制御関係を示すブロック図。 【図6】収穫ロボットの作業状態を示す正面図。 【図7】視覚部の処理手順を示すフローチャート。 【図8】視覚部による距離の算出手法を示す計算図。 【図9】第1画像と第2画像の変位関係を示す画像図。 【図10】第1画像と第2画像の変位関係を示す画像
図。 【図11】第1画像と第2画像の変位関係を示す画像
図。 【図12】第1画像と第2画像の変位関係を示す画像
図。 【図13】視覚部の処理手順を示すフローチャート。 【図14】マニピュレータのアプローチ手順を示すフロ
ーチャート。 【符号の説明】 1 CCDカメラ 2 撮像対象物 3 視覚部
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an entire harvesting robot. FIG. 2A is a front view showing the entire harvesting robot. (B) A plan view showing the entire harvest robot. (C) A side view showing the entire harvest robot. FIG. 3 is a block diagram showing a control relationship of the whole harvesting robot. FIG. 4 is a block diagram showing a control relationship of a harvesting unit. FIG. 5 is a block diagram showing a control relationship of a visual unit. FIG. 6 is a front view showing a working state of the harvesting robot. FIG. 7 is a flowchart illustrating a processing procedure of a visual unit. FIG. 8 is a calculation diagram showing a method of calculating a distance by a visual part. FIG. 9 is an image diagram showing a displacement relationship between a first image and a second image. FIG. 10 is an image diagram showing a displacement relationship between a first image and a second image. FIG. 11 is an image diagram showing a displacement relationship between a first image and a second image. FIG. 12 is an image diagram showing a displacement relationship between a first image and a second image. FIG. 13 is a flowchart illustrating a processing procedure of a visual unit. FIG. 14 is a flowchart showing a manipulator approach procedure. [Description of Signs] 1 CCD camera 2 Object to be imaged 3 Visual part

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 CCDカメラ1を一定距離スライドさせ
て2位置から第1画像と第2画像とを撮像して撮像対象
物2までの距離Dを検出するステレオ撮像法を用いた収
穫ロボットの視覚部3において、第1画像における対象
物2の位置が、画像面の中心線から左右側に偏位した位
置にあれば、CCDカメラ1をその偏位している側へス
ライドさせて第2画像の撮像を行うことを特徴とする収
穫ロボットの撮像方法。
(57) [Claim 1] A stereo that slides a CCD camera 1 a fixed distance to capture a first image and a second image from two positions, and detects a distance D to an object 2 to be imaged. In the visual part 3 of the harvesting robot using the imaging method, if the position of the object 2 in the first image is shifted to the left or right from the center line of the image plane, the CCD camera 1 is shifted. An imaging method of a harvesting robot, wherein the imaging apparatus captures a second image by sliding the imaging apparatus to a side where the user is.
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