一种基于单目视觉的山地履带拖拉机自适应调平控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于单目视觉的山地履带拖拉机自适应调平控制系统，由摄像机、图像处理器、调平控制器及调平执行器组成，所述调平执行器为山地履带拖拉机的姿态调整机构，由电磁换向阀和液压缸组成。该系统可通过所述摄像机、图像处理器及调平控制器，自主地将山地履带拖拉机在坡地等高线作业时的姿态角信息转换为所述调平执行器的运动信息，并控制其动作，以进一步调整拖拉机的横向姿态角，使得其机体能够自动适应坡横向坡道角度的变化而始终保持水平。该系统可用于山地履带拖拉机在坡地等高线作业时的姿态调整自适应控制，实用性强，有较强的推广与应用价值。

An adaptive leveling control system for mountain crawler tractor based on monocular vision

The utility model is made up of an adaptive leveling control system for mountain tractors based on monocular vision, which is composed of a camera, an image processor, a leveling controller and a leveling actuator. The leveling actuator is an attitude adjustment mechanism of a mountain tracked tractor, which is composed of an electromagnetic reversing valve and a hydraulic cylinder. Through the camera, the image processor and the leveling controller, the system can automatically convert the attitude angle information of the mountain tracked tractor at the contour line to the motion information of the leveling actuator, and control its action so as to further adjust the lateral attitude angle of the tractor, so that the body can automatically adapt to the movement. The horizontal slope angle should be kept constant. The system can be used to adjust the attitude adjustment of the mountain tracked tractor in the contour line of the slope. It has strong practicability and strong popularization and application value.

【技术实现步骤摘要】
一种基于单目视觉的山地履带拖拉机自适应调平控制系统
本技术属于农业机械控制
，尤其涉及一种基于单目视觉的山地履带拖拉机自适应调平控制系统。
技术介绍
随着我国丘陵山区农业机械化的发展，丘陵山区对于山地履带拖拉机的需求越来越迫切，各类适用于丘陵山地工作环境的履带拖拉机层出不穷。丘陵山地履带拖拉机常被用于在横向坡道上的等高线作业，因此对其在坡地上的横向稳定性要求极高。现阶段多采用液压差高技术提高其在坡地上的横向稳定性，其主要原理是利用液压调平机构使拖拉机机体在横向坡道上保持水平。然而目前的液压调平过程多为手动或遥控控制，山地履带拖拉机本身并不能根据坡道角度及自身姿态自主调平，以使机体在横向坡道上始终保持水平。针对上述现状及实际需求，需要设计一种基于单目视觉的山地履带拖拉机自适应调平控制系统，用于山地履带拖拉机在等高线行驶或作业时的姿态调整自适应控制，使得其机体能够自动适应横向坡道角度的变化而始终保持水平。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于单目视觉的山地履带拖拉机自适应调平控制系统，该控制系统能够为山地履带拖拉机在坡地等高线行驶或作业时的姿态调整自适应控制提供理论依据。本技术所采用的技术方案是：所述一种山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统由摄像机、图像处理器、调平控制器及调平执行器组成。所述调平执行器为山地履带拖拉机的姿态调整机构，由电磁换向阀和液压缸构成，包括左侧电磁换向阀、左侧液压缸、右侧电磁换向阀和右侧液压缸。所述摄像机安装在拖拉机前部，摄像机镜头始终指向拖拉机行驶方向的前方。摄像机拍摄得到山地履带拖拉机在坡地等高线行驶或作业时的车头前方图像，生成图像信号，并传递给图像处理器。图像处理器对其进行处理与分析并生成横向姿态角数据信号并传递给调平控制器。调平执行器中的电磁换向阀根据调平控制信号进行一定时间的正向或反向接通，并进一步控制液压缸活塞杆伸缩，以实现拖拉机在横向坡地上的姿态调整功能。本技术的有益效果是，该基于单目视觉的山地履带拖拉机自适应调平控制系统，可用于山地履带拖拉机在坡地等高线作业时的姿态调整自适应控制，使得其机体能够自动适应横向坡道角度的变化而始终保持水平，以提高拖拉机的稳定性。本技术实用性强，有较强的推广与应用价值。附图说明图1是本技术提供的一种基于单目视觉的山地履带拖拉机自适应调平控制系统的结构框图；图2是本技术提供的调平执行器的结构框图；图3是本技术所述摄像机安装位置示意图；图4是本技术所述摄像机拍摄的图像信号示意图；图中：1.摄像机，2.图像处理器，3.调平控制器，4.调平执行器，4-1.左侧电磁换向阀，4-2.左侧液压缸，4-3.右侧电磁换向阀，4-4.右侧液压缸。具体实施方式本技术提供了一种基于单目视觉的山地履带拖拉机自适应调平控制系统，可用于山地履带拖拉机在坡地等高线作业时的姿态调整自适应控制，使得其机体能够自动适应横向坡道角度的变化而始终保持水平，以提高拖拉机的稳定性。图1所示为该基于单目视觉的山地履带拖拉机自适应调平控制系统的结构框图。该基于单目视觉的山地履带拖拉机自适应调平控制系统由摄像机（1）、图像处理器（2）、调平控制器（3）及调平执行器（4）组成。图2所示为所述调平执行器（4）的结构框图，所述调平执行器（4）为山地履带拖拉机的姿态调整机构，由电磁换向阀和液压缸构成，包括左侧电磁换向阀（4-1）、左侧液压缸（4-2）、右侧电磁换向阀（4-3）和右侧液压缸（4-4）。图3所述为所述摄像机（1）的安装位置示意图。所述摄像机（1）安装在拖拉机前部，摄像机镜头应始终指向拖拉机行驶方向的前方。所述摄像机（1）用于拍摄山地履带拖拉机在坡地等高线行驶或作业时的车头前方图像，同时生成图像信号，并将该信号传递给图像处理器（2）。图4所示为所述摄像机（1）拍摄到的图像信号示意图，图中AC与BD分别为图像的边界，阴影部分表示地面，EF为地面边界。当图像信号传递至图像处理器（2）后，图像处理器（2）对其进行处理与分析，分别计算出EC和FD在AC和BD中的比例，即η1=EC/FD，η2=AC/BD，并根据η1及η2生成横向姿态角数据信号并传递给调平控制器（3）。调平控制器（3）对η1及η2进行比较。首先定义以下所述的左侧及右侧分别为山地履带拖拉机行驶方向的左侧及右侧。当η1=η2时，说明拖拉机机体处于水平状态，不需进行调平，如图4（a）所示，则调平控制器（3）不进行进一步处理；当η1>η2时，说明拖拉机需要进行左侧调平，如图4（b）所示，则调平控制器（3）进一步根据η1及η2计算出横向调平所需要的左侧液压缸（4-2）活塞杆的伸缩量，并进一步根据系统压力及流量等参数计算出左侧电磁换向阀（4-1）正向或反向接通的时间，同时生成调平控制信号，传递至调平执行器（4）。调平执行器（4）中的左侧电磁换向阀（4-1）根据调平控制信号进行一定时间的正向或反向接通，并进一步控制左侧液压缸（4-2）活塞杆的伸缩，以实现拖拉机在横向坡道上的左侧调平功能；当η1<η2时，说明拖拉机需要进行右侧调平，如图4（c）所示，则调平控制器（3）进一步根据η1及η2计算出横向调平所需要的右侧液压缸（4-4）活塞杆的伸缩量，并进一步根据系统压力及流量等参数计算出右侧电磁换向阀（4-3）正向或反向接通的时间，同时生成调平控制信号，传递至调平执行器（4）。调平执行器（4）中的右侧电磁换向阀（4-3）根据调平控制信号进行一定时间的正向或反向接通，并进一步控制右侧液压缸（4-4）活塞杆的伸缩，以实现拖拉机在横向坡道上的右侧调平功能。前述过程为一个控制循环，当拖拉机横向姿态变化时，则重新由图像处理器（2）进行图像处理，并进入下一控制循环。上面以具体实施例予以说明本专利技术的结构与工作原理，本专利技术并不局限于以上实施例，根据上述的说明内容，凡在本专利技术精神与原则之上所作的任何修改、同等替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单目视觉的山地履带拖拉机自适应调平控制系统，包括摄像机、图像处理器、调平控制器及调平执行器，其特征在于：所述摄像机安装在拖拉机前部，摄像机镜头始终指向拖拉机行驶方向的前方；所述调平执行器为山地履带拖拉机的姿态调整机构，由电磁换向阀和液压缸构成，包括左侧电磁换向阀、左侧液压缸、右侧电磁换向阀和右侧液压缸。

【技术特征摘要】
1.一种基于单目视觉的山地履带拖拉机自适应调平控制系统，包括摄像机、图像处理器、调平控制器及调平执行器，其特征在于：所述摄像机安装在拖拉机前部，摄像机镜头始终...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨福增，潘冠廷，刘志杰，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61