一种机器视觉伺服的智能间苗锄草机具制造技术

本发明专利技术涉及一种机器视觉伺服的智能间苗锄草机具，主要包括机器视觉伺服控制系统、横移机构、地面仿形机构、疏苗单元和定苗单元。工作时，机器视觉伺服控制系统采集并处理作物图像信息，结合测速轮发送的速度信号，完成作物行识别与目标作物定位，所得数据为控制疏苗与定苗提供依据。机器视觉伺服控制系统向各控制单元发送控制指令，通过实时控制横移机构，使疏苗单元和定苗单元对准作物行，并通过疏苗单元将条播作物根据作物生长间隔分为等距作物簇，定苗单元再将弱小病蔫的作物去除，留下壮苗，最终实现条播作物的机械间苗。本发明专利技术一次作业完成疏苗、定苗与锄草三个农艺，并能够根据不同需求灵活设置疏苗距离与定苗精度，满足多样化间苗需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于现代农业装备
，特别涉及一种机器视觉伺服的智能间苗锄草机具。
技术介绍
对于多数条播作物，播种量都远超留苗量，造成幼苗拥挤，为保证幼苗有足够的空间生长和营养汲取，应及时间苗。间苗一般分为疏苗与定苗两个阶段，疏苗即是将发芽后的条播作物按照作物生长株距将连续的作物苗行分为若干簇，每簇留一定数量作物，然后通过定苗将每簇中弱苗与病苗除去，保留每簇中的壮苗，从而改善幼苗的通风透光条件，促进根系生长发育。我国目前常用的间苗方法有人工间苗与化学间苗。由于人工间苗的作业劳动力效率低、强度高，成本高昂，化学间苗会带来作物药害和环境污染等弊端，因此对高效环保的间苗机械需求日益高涨。在机械间苗中，作物对行和定苗环节是其重点与难点。条播作物受落种不齐与生长情况不一等情况的影响，作物发芽后的苗行并不整齐，间苗机械对行不准导致苗距不均与留苗过多，影响作物生长发育。定苗环节同样影响作物收成，定苗中留苗过多，幼苗相互争肥、争水和争光，导致作物发育不良；留苗过少，田间漏光严重，不能充分利用地力资源。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术提供了一种机器视觉伺服的智能间苗锄草机具。一种机器视觉伺服的智能间苗锄草机具，包括车体、行走机构和悬挂机构，还包括地面仿形机构、横移机构、疏苗单元、定苗单元和机器视觉伺服控制系统；其中，地面仿形机构安装在车体上；所述横移机构，在地面仿形机构上垂直于机具前进方向设有直线导轨11，间苗刀具连接块9可滑动地设置在直线导轨11上；电推杆10安装在直线导轨11上，并与间苗刀具连接块9连接，控制间苗刀具连接块9的直线移动；所述疏苗单元，双活塞式双出驱动缸5连接在间苗刀具连接块9的前端，双活塞式双出驱动缸5的左右两个活塞杆的外端分别安装有疏苗刀具4，且左右疏苗刀具4相对设置；当左右活塞杆收回时，左右疏苗刀具4的刀片闭合以锄去作物；当左右活塞杆伸出时，左右疏苗刀具4的刀片打开避让作物，同时锄去作物两侧的杂草；所述定苗单元，旋转马达8连接在间苗刀具连接块9的后端，在旋转马达8上安装有定苗刀具7；所述定苗刀具7的两端各有一刀片，两刀片平行于机具前进方向；旋转马达8带动定苗刀具7旋转，刀片旋转至底端时锄去作物，两刀片依次经过底端的间隔区避让作物，在疏苗的基础上进行择优留苗；所述机器视觉伺服控制系统，在间苗刀具连接块9上安装有彩色相机3；所述行走机构中包括测速轮13；彩色相机3和测速轮13分别通过数据线连接至控制器集成箱6；双活塞式双出驱动缸5、旋转马达8及电推杆10分别通过各自的驱动系统和数据线连接至控制器集成箱6；所述控制器集成箱6装载在车体上，其内设有装有预安装软件的核心处理器、双活塞式双出驱动缸控制单元、旋转马达控制单元和电推杆控制单元；其中，测速轮13用于测试并发送速度信号；彩色相机3用于采集并发送作物图像信息；所述核心处理器通过预安装软件对作物图像信息分析处理，并结合测速轮13发送的速度信号，向双活塞式双出驱动缸控制单元、旋转马达控制单元和电推杆控制单元发送控制指令，从而通过控制相应的驱动系统驱动双活塞式双出驱动缸5、旋转马达8及电推杆10的运动。所述双活塞式双出驱动缸5与旋转马达8的运动通过气动、液动或电动的方式实现。所述地面仿形机构采用平行四杆仿形机构。将多组疏苗单元、定苗单元、间苗刀具连接块9、电推杆10和彩色相机3集成于同一直线导轨11上，进行多行同步作业。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术通过机器视觉伺服控制系统控制间苗单元工作，一次作业完成疏苗、定苗与锄草三个农艺；并能够根据作物间苗的不同需求灵活设置相应疏苗距离与定苗精度，有效避免了由于间苗间距不可调带来的使用局限性，保证不同类型、不同生长时期、不同种植情况的作物的多样化间苗需求。为增加农民收成、减少农业污染、提高生产效率、推动农业经济快速发展提供了有力的技术支撑和装备保障。(2)采用机器视觉实时检测作物行所在位置，并控制横移机构使疏苗刀具与定苗刀具追踪作物行，实时对准作物行，提高间苗准确率，降低伤苗，减少损失；采用机器视觉智能识别疏苗后作物簇，定位作物簇中壮苗位置，根据去弱留强原则，除去弱苗和病苗，留下壮苗，提高间苗精度，进而提高幼苗成活率，增加产量。附图说明图1为本专利技术一种机器视觉伺服的智能间苗锄草机具的结构示意图。图2为本专利技术疏苗作业示意图。图3为本专利技术定苗作业示意图。图4为本专利技术横移作业示意图。标号说明：1-三点悬挂架；2-车体；3-彩色相机；4-疏苗刀具；5-双活塞式双出驱动缸；6-控制器集成箱；7-定苗刀具；8-旋转马达；9-间苗刀具连接块；10-电推杆；11-直线导轨；12-地面仿形机构；13-测速轮。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。如图1所示一种机器视觉伺服的智能间苗锄草机具，车体2的前方设有三点悬挂架1，机具通过三点悬挂架1与动力牵引装置相连。车体2下方设有四轮行走机构，其中一个行走轮采用测速轮13，用于测试并发送速度信号。设于车体2一侧的地面仿形机构采用现有农机具中广泛使用的平行四杆仿形机构，平行四杆仿形机构由一组平行四杆机构和仿形地轮组成。横移机构为，在地面仿形机构上垂直于机具前进方向设有直线导轨11，间苗刀具连接块9可滑动地设置在直线导轨11上；电推杆10安装在直线导轨11上，位于间苗刀具连接块9的相对位置，并与间苗刀具连接块9连接。疏苗单元为，双活塞式双出驱动缸5连接在间苗刀具连接块9的前端，双活塞式双出驱动缸5的左右两个活塞杆的外端分别安装有疏苗刀具4，且左右疏苗刀具4相对设置；当左右活塞杆收回时，左右疏苗刀具4的刀片闭合；当左右活塞杆伸出时，左右疏苗刀具4的刀片打开。定苗单元为，旋转马达8连接在间苗刀具连接块9的后端，在旋转马达8上安装有定苗刀具7；所述定苗刀具7的两端各有一刀片，两刀片平行于机具前进方向。机器视觉伺服控制系统，包括彩色相机3安装在间苗刀具连接块9前端，用于采集并发送作物图像信息；控制器集成箱6安装在车体2上，其内设有装有预安装软件的核心处理器、双活塞式双出驱动缸控制单元、旋转马达控制单元和电推杆控制单元。测速轮13、彩色相机3分别通过数据线连接至控制器集成箱6；双活塞式双出驱动缸5、旋转马达8及电推杆10分别通过各自的驱动系统和数据线连接至控制器集成箱6。所述核心处理器通过预安装软件对作物图像信息分析处理，并结合测速轮13发送的速度信号，向双活塞式双出驱动缸控制单元、旋转马达控制单元和电推杆控制单元发送控制指令，从而通过控制相应的驱动系统驱动双活塞式双出驱动缸5、旋转马达8及电推杆10的运动。所述双活塞式双出驱动缸5与旋转马达8的驱动通过气动、液动或电动等方式实现。本专利技术可根据田间种植情况和用户需求，将不同组数的疏苗单元、定苗单元、间苗刀具连接块9、电推杆10和彩色相机3集成于同一直线导轨11上，组合成不同型号的间苗机。以下说明一种机器视觉伺服的智能间苗锄草机具的工作原理：首先，根据作物间苗需求对核心处理器的预安装软件设置相应的工作模式，调节疏苗距离与定苗精度，满足多样化的间苗需求。机具通过三点悬挂架1与动力牵引装置相连，动力牵引装置可为农用拖拉机或其它农用动力牵引设备。机具可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器视觉伺服的智能间苗锄草机具，包括车体、行走机构和悬挂机构，其特征在于，还包括地面仿形机构、横移机构、疏苗单元、定苗单元和机器视觉伺服控制系统；其中，地面仿形机构安装在车体上；所述横移机构，在地面仿形机构上垂直于机具前进方向设有直线导轨(11)，间苗刀具连接块(9)可滑动地设置在直线导轨(11)上；电推杆(10)安装在直线导轨(11)上，并与间苗刀具连接块(9)连接，控制间苗刀具连接块(9)的直线移动；所述疏苗单元，双活塞式双出驱动缸(5)连接在间苗刀具连接块(9)的前端，双活塞式双出驱动缸(5)的左右两个活塞杆的外端分别安装有疏苗刀具(4)，且左右疏苗刀具(4)相对设置；当左右活塞杆收回时，左右疏苗刀具(4)的刀片闭合以锄去作物；当左右活塞杆伸出时，左右疏苗刀具(4)的刀片打开避让作物，同时锄去作物两侧的杂草；所述定苗单元，旋转马达(8)连接在间苗刀具连接块(9)的后端，在旋转马达(8)上安装有定苗刀具(7)；所述定苗刀具(7)的两端各有一刀片，两刀片平行于机具前进方向；旋转马达(8)带动定苗刀具(7)旋转，刀片旋转至底端时锄去作物，两刀片依次经过底端的间隔区避让作物，在疏苗的基础上进行择优留苗；所述机器视觉伺服控制系统，在间苗刀具连接块(9)上安装有彩色相机(3)；所述行走机构中包括测速轮(13)；彩色相机(3)和测速轮(13)分别通过数据线连接至控制器集成箱(6)；双活塞式双出驱动缸(5)、旋转马达(8)及电推杆(10)分别通过各自的驱动系统和数据线连接至控制器集成箱(6)；所述控制器集成箱(6)装载在车体上，其内设有装有预安装软件的核心处理器、双活塞式双出驱动缸控制单元、旋转马达控制单元和电推杆控制单元；其中，测速轮(13)用于测试并发送速度信号；彩色相机(3)用于采集并发送作物图像信息；所述核心处理器通过预安装软件对作物图像信息分析处理，并结合测速轮(13)发送的速度信号，向双活塞式双出驱动缸控制单元、旋转马达控制单元和电推杆控制单元发送控制指令，从而通过控制相应的驱动系统驱动双活塞式双出驱动缸(5)、旋转马达(8)及电推杆(10)的运动。...

【技术特征摘要】
1.一种机器视觉伺服的智能间苗锄草机具，包括车体、行走机构和悬挂机构，其特征在于，还包括地面仿形机构、横移机构、疏苗单元、定苗单元和机器视觉伺服控制系统；其中，地面仿形机构安装在车体上；所述横移机构，在地面仿形机构上垂直于机具前进方向设有直线导轨(11)，间苗刀具连接块(9)可滑动地设置在直线导轨(11)上；电推杆(10)安装在直线导轨(11)上，并与间苗刀具连接块(9)连接，控制间苗刀具连接块(9)的直线移动；所述疏苗单元，双活塞式双出驱动缸(5)连接在间苗刀具连接块(9)的前端，双活塞式双出驱动缸(5)的左右两个活塞杆的外端分别安装有疏苗刀具(4)，且左右疏苗刀具(4)相对设置；当左右活塞杆收回时，左右疏苗刀具(4)的刀片闭合以锄去作物；当左右活塞杆伸出时，左右疏苗刀具(4)的刀片打开避让作物，同时锄去作物两侧的杂草；所述定苗单元，旋转马达(8)连接在间苗刀具连接块(9)的后端，在旋转马达(8)上安装有定苗刀具(7)；所述定苗刀具(7)的两端各有一刀片，两刀片平行于机具前进方向；旋转马达(8)带动定苗刀具(7)旋转，刀片旋转至底端时锄去作物，两刀片依次经过底端的间隔区避让作物，在疏苗的基础上进行择优留苗；所述机器视觉伺服控制系统，在间苗刀具连接块(9)上安装有彩色相机(3)；所述行走机构中包括测速轮(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春龙，孙哲，谭豫之，马瑶瑶，陈子文，王凯，李德成，李伟，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11