一种基于图像识别的草莓果梗分离装置及其工作流程制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于图像识别的草莓果梗分离装置及其工作流程，包括主支撑架模块，电机驱动模块，输送链模块，识别模块，果梗分离模块，输送链模块放置在主支撑架模块内部；机驱动模块通过电机支架和编码器支撑架，用螺钉与支撑架模块相固定；识别模块通过支撑架用螺钉固定在主支撑架模块上；果梗分离模块的固定块通过螺钉与主支撑架模块相固连。与现有技术相比，本发明专利技术的一种基于图像识别的草莓果梗分离装置及其工作流程，通过对草莓成熟度的判断，对草莓进行选择性的采摘，大大减少了对草莓的损伤，减少了劳动力，同时，本设计的结构紧凑、简单、成本较低，在采摘过程中运行平稳，能够实现草莓采摘的自动化与智能化。

A Strawberry Peel Separation Device Based on Image Recognition and Its Workflow

The invention discloses a strawberry fruit stalk separation device based on image recognition and its working process, including main support frame module, motor drive module, conveyor chain module, recognition module, fruit stalk separation module and conveyor chain module, which are placed inside the main support frame module, and the machine drive module is fixed with the support frame module by the motor bracket and the coder bracket. The block is fixed on the main support module by screw through the support frame, and the fixed block of the stem separation module is connected with the main support module by screw. Compared with the prior art, the strawberry stalk separation device based on image recognition and its work flow of the present invention can selectively pick strawberries by judging the maturity of strawberries, greatly reducing the damage to strawberries and reducing the labor force. At the same time, the structure of the design is compact, simple, low cost, and can run smoothly in the process of picking strawberries. The automation and intellectualization of picking.

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的草莓果梗分离装置及其工作流程
本专利技术涉及一种基于图像识别的草莓果梗分离装置及其工作流程，特别是对草莓成熟度的精准识别与采摘有显著效果，主要使用了图像识别技术与曲柄连杆机构实现草莓果实与果梗的分离，属于果实自动采摘

技术介绍
随着社会经济的飞速发展，制造业也在不断地进步，人工生产效率低下雇佣费用昂贵都是制约着生产商，而且生产过程中人工持续重复同一动作，于是便有了机器人代替人工作业。在水果的生产作业中，收获采摘是整个生产中最耗时最费力的一个环节。水果收获期间需投入的劳力约占整个种植过程的50％-70％。采摘作业质量的好坏直接影响到水果的储存、加工和销售，从而最终影响市场价格和经济效益。水果收获具有很强的时效性，属于典型的劳动密集型的工作。但是由于采摘作业环境和操作的复杂性，水果采摘的自动化程度仍然很低，目前国内水果的采摘作业基本上还是手工完成。在很多国家随着人口的老龄化和农业劳动力的减少，劳动力不仅成本高，而且还越来越不容易得到，而人工收获水果所需的成本在水果的整个生产成本中所占的比例竟然高达33％～50％。因此实现水果收获的的机械化变得越来越迫切，发展机械化的收获技术，研究开发水果采摘机器人具有重要的意义。
技术实现思路
为克服现有草莓采摘技术和方案的不足，节省劳动力，提高采摘效率，增强对草莓成熟度的识别能力，简化原动器件与连接机构，以尽可能少的执行机构完成草莓果梗分离而设计的一种草莓果梗分离装置。本专利技术采用的技术方案是：一种基于图像识别的草莓果梗分离装置，包括主支撑架模块、电机驱动模块、输送链模块、识别模块、果梗分离模块主支撑架模块为框架结构，输送链模块位于主支撑架模块的框架结构内，电机驱动模块、识别模块、果梗分离模块均安装在主支撑架模块上；所述主支撑架模块为一对相互平行的横向铝型材、一根纵向铝型材以及铁质导轨构成的框架，其中一根横向铝型材外侧安装有两个采摘辊固定板，内侧安装有输送辊支撑横板，另一根横向铝型材的两端分别设置有一个立式轴承，两个立式轴承之间贯穿有连接棒料；所述电机驱动模块包括安装于采摘辊固定板上方的电机支架和编码器支撑架，电机支架和编码器支撑架固定在横向铝型材上，电机支架上设置有联轴器，联轴器一侧具有直流电动机，编码器支撑架上具有编码器，联轴器与编码器之间设有水平皮带，联轴器上还设置有竖直皮带，竖直皮带的另一侧为第一同步带轮，第一同步带轮位于输送链模块上；所述输送链模块包括相对设置的内侧卡板和外侧卡板，内侧卡板和外侧卡板上均具槽口，内侧卡板和外侧卡板之间设有两根平行的传动辊，传动辊置于槽口内，第一同步带轮安装在传动辊的一端，另一端安装有第二同步带轮，靠近第一同步带轮和第二同步带轮处分别设有链轮，两根传动辊之间对应的链轮上绕有链条，链条内侧安装有卡板外链节，两根链条的卡板外链节之间设置有转动输送辊；所述识别模块包括支撑架和摄像头，摄像头安装在支撑架上，支撑架为拱形结构，支撑架一端安装于纵向铝型材上，另一端安装于铁质导轨上，摄像头与支撑架之间具有摄像头架，摄像头朝向输送链模块；所述果梗分离模块包括安装横向铝型材上的固定块，固定块位于连接棒料和横向铝型材之间，固定块上开设有菱形通孔，固定块内侧具有小型驱动电机，外侧设有短杆、长杆、剪刀刀片，小型驱动电机的动力输出端穿过固定块固定于短一端，短杆另一端通过连接轴与长杆一端铰接，长杆另一端通过卡块与剪刀刀片的一个把手铰接，短杆、长杆、剪刀刀片组成曲柄摇杆机构，卡块限位于菱形通孔内活动。作为进一步的优选方案，所述采摘辊固定板一侧的横向铝型材上安装有两个轴承固定块，每个轴承固定块上安装立式轴承，一个采摘辊固定板对应一个轴承固定块，采摘辊固定板上孔与立式轴承上的轴承孔贯通，该横向铝型材与铁质导轨之间安装有用于固定的T型板；该横向铝型材的内侧安装有输送辊支撑竖板，输送辊支撑竖板上具有角码连接块，输送辊支撑横板固定安装于角码连接块上；立式轴承一侧设置有轴承固定块，连接棒料也贯穿轴承固定块。作为进一步的优选方案，所述电机支架和编码器支撑架均为折叠架，电机支架和编码器支撑架上具有通孔，联轴器设置在电机支架的通孔处，编码器设置在编码器支撑架的通孔处。作为进一步的优选方案，所述传动辊的两端分别贯穿内侧卡板和外侧卡板的槽口，第一同步带轮位于内侧卡板外侧，第二同步带轮位于外侧卡板外侧；传动辊上还设置有轴套，轴套位于内侧卡板内侧。作为进一步的优选方案，所述剪刀刀片外侧具有与其平行的直角板，直角板的纵面与固定块之间设置有剪刀固定块，剪刀固定块侧边具有供卡块斜向滑动的斜坡面，直角板的平面具有通孔，剪刀固定块的底部贯穿该通孔，剪刀刀片的另一个把手固定于剪刀固定块内，剪刀固定块底部具有用于将其固定于固定块上的卡位块；固定块上还设置有监测剪刀刀片活动量的微动开关。一种基于图像识别的草莓果梗分离装置的工作流程，包括以下步骤：步骤一：草莓进入到输送链模块上，电机驱动模块提供动力，直流电动机通过竖直皮带将扭矩传递至输送链模块中的传动辊，并由传动辊带动与之固联的两个链轮以作为主动链轮带动转动输送辊进行传输；步骤二：同时电机驱动模块的直流电动机通过水平皮带与编码器连接，使控制系统能够准确获得直流电动机的转速，通过控制直流电动机的转速保持与整体装置前进速度协调；步骤三：当草莓被转动输送辊送至摄像头的识别范围后，摄像头通过编程实现在获取的图像中对草莓进行动态追踪，并通过图像中草莓的颜色来检测草莓的成熟程度，未成熟的草莓会自动被略过，离开转动输送辊后回到田垄上；步骤四：成熟的草莓及其果梗进入果梗分离模块后，小型电机会驱动曲柄摇杆机构使剪刀剪断果梗，采摘的草莓经由其他装置运送至存储位置。与现有技术相比，本专利技术的一种基于图像识别的草莓果梗分离装置及其工作流程，草莓经过果实拾取部分送至输送链进行输送，到达摄像头的识别范围后摄像头开始对草莓动态追踪并获取草莓图像，通过对草莓的颜色进行识别来检测草莓的成熟程度。根据时序，编写驱动程序。使用DMA直接内存读取的方式，采集摄像头的图像，大大减少了CPU的干预，提高了运行效率。草莓进入果梗分离模块后，通过对成熟度的判断确定是否剪断果梗，小型电机驱动剪刀对识别到的成熟的草莓进行采摘，而未成熟的草莓则自动略过，大大减少了对草莓的损伤，减少了劳动力。同时，本设计的结构紧凑、简单、成本较低，占用草莓采摘机器人的空间小，在采摘过程中运行平稳，能够实现草莓采摘的自动化与智能化。附图说明图1是本专利技术的整体外观图；图2是本专利技术整体外观爆炸图；图3是主支撑架模块立体图；图4是主支撑架模块装配图；图5是电机驱动模块立体图；图6是电机驱动模块爆炸图；图7是输送链模块立体图；图8是输送链模块爆炸图；图9是识别模块立体图；图10是识别模块爆炸图；图11是果梗分离模块立体图；图12是果梗分离模块爆炸图；图13是工作状态一；图14是工作状态二；图15是工作状态三；其中，100-主支撑架模块，200-电机驱动模块，300-输送链模块，400-识别模块，500-果梗分离模块，101-横向铝型材，102-纵向铝型材，103-轴承固定块，104-立式轴承，105-采摘辊固定板，106-铁质导轨，107-T型板，108-立式轴承，109-轴承固定块，110-输送辊支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像识别的草莓果梗分离装置，其特征在于：包括主支撑架模块(100)、电机驱动模块(200)、输送链模块(300)、识别模块(400)、果梗分离模块(500)，主支撑架模块(100)为框架结构，输送链模块(300)位于主支撑架模块(100)的框架结构内，电机驱动模块(200)、识别模块(400)、果梗分离模块(500)均安装在主支撑架模块(100)上；所述主支撑架模块(100)为一对相互平行的横向铝型材(101)、一根纵向铝型材(102)以及铁质导轨(106)构成的框架，其中一根横向铝型材(101)外侧安装有两个采摘辊固定板(105)，内侧安装有输送辊支撑横板(112)，另一根横向铝型材(101)的两端分别设置有一个立式轴承(108)，两个立式轴承(108)之间贯穿有连接棒料(113)；所述电机驱动模块(200)包括安装于采摘辊固定板(105)上方的电机支架(202)和编码器支撑架(206)，电机支架(202)和编码器支撑架(206)固定在横向铝型材(101)上，电机支架(202)上设置有联轴器(203)，联轴器(203)一侧具有直流电动机(201)，编码器支撑架(206)上具有编码器(208)，联轴器(203)与编码器(208)之间设有水平皮带(205)，联轴器(203)上还设置有竖直皮带(204)，竖直皮带(204)的另一侧为第一同步带轮(207)，第一同步带轮(207)位于输送链模块(300)上；所述输送链模块(300)包括相对设置的内侧卡板(306)和外侧卡板(309)，内侧卡板(306)和外侧卡板(309)上均具槽口，内侧卡板(306)和外侧卡板(309)之间设有两根平行的传动辊(304)，传动辊(304)置于槽口内，第一同步带轮(207)安装在传动辊(304)的一端，另一端安装有第二同步带轮(302)，靠近第一同步带轮(207)和第二同步带轮(302)处分别设有链轮(303)，两根传动辊(304)之间对应的链轮(303)上绕有链条(301)，链条(301)内侧安装有卡板外链节(308)，两根链条(301)的卡板外链节(308)之间设置有转动输送辊(307)；所述识别模块(400)包括支撑架(401)和摄像头(403)，摄像头(403)安装在支撑架(401)上，支撑架(401)为拱形结构，支撑架(401)一端安装于纵向铝型材(102)上，另一端安装于铁质导轨(106)上，摄像头(403)与支撑架(401)之间具有摄像头架(402)，摄像头(403)朝向输送链模块(300)；所述果梗分离模块(500)包括安装横向铝型材(101)上的固定块(502)，固定块(502)位于连接棒料(113)和横向铝型材(101)之间，固定块(502)上开设有菱形通孔，固定块(502)内侧具有小型驱动电机(501)，外侧设有短杆(503)、长杆(504)、剪刀刀片(506)，小型驱动电机(501)的动力输出端穿过固定块(502)固定于短杆(503)一端，短杆(503)另一端通过连接轴(505)与长杆(504)一端铰接，长杆(504)另一端通过卡块(508)与剪刀刀片(506)的一个把手铰接，短杆(503)、长杆(504)、剪刀刀片(506)组成曲柄摇杆机构，卡块(508)限位于菱形通孔内活动。...

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的草莓果梗分离装置，其特征在于：包括主支撑架模块(100)、电机驱动模块(200)、输送链模块(300)、识别模块(400)、果梗分离模块(500)，主支撑架模块(100)为框架结构，输送链模块(300)位于主支撑架模块(100)的框架结构内，电机驱动模块(200)、识别模块(400)、果梗分离模块(500)均安装在主支撑架模块(100)上；所述主支撑架模块(100)为一对相互平行的横向铝型材(101)、一根纵向铝型材(102)以及铁质导轨(106)构成的框架，其中一根横向铝型材(101)外侧安装有两个采摘辊固定板(105)，内侧安装有输送辊支撑横板(112)，另一根横向铝型材(101)的两端分别设置有一个立式轴承(108)，两个立式轴承(108)之间贯穿有连接棒料(113)；所述电机驱动模块(200)包括安装于采摘辊固定板(105)上方的电机支架(202)和编码器支撑架(206)，电机支架(202)和编码器支撑架(206)固定在横向铝型材(101)上，电机支架(202)上设置有联轴器(203)，联轴器(203)一侧具有直流电动机(201)，编码器支撑架(206)上具有编码器(208)，联轴器(203)与编码器(208)之间设有水平皮带(205)，联轴器(203)上还设置有竖直皮带(204)，竖直皮带(204)的另一侧为第一同步带轮(207)，第一同步带轮(207)位于输送链模块(300)上；所述输送链模块(300)包括相对设置的内侧卡板(306)和外侧卡板(309)，内侧卡板(306)和外侧卡板(309)上均具槽口，内侧卡板(306)和外侧卡板(309)之间设有两根平行的传动辊(304)，传动辊(304)置于槽口内，第一同步带轮(207)安装在传动辊(304)的一端，另一端安装有第二同步带轮(302)，靠近第一同步带轮(207)和第二同步带轮(302)处分别设有链轮(303)，两根传动辊(304)之间对应的链轮(303)上绕有链条(301)，链条(301)内侧安装有卡板外链节(308)，两根链条(301)的卡板外链节(308)之间设置有转动输送辊(307)；所述识别模块(400)包括支撑架(401)和摄像头(403)，摄像头(403)安装在支撑架(401)上，支撑架(401)为拱形结构，支撑架(401)一端安装于纵向铝型材(102)上，另一端安装于铁质导轨(106)上，摄像头(403)与支撑架(401)之间具有摄像头架(402)，摄像头(403)朝向输送链模块(300)；所述果梗分离模块(500)包括安装横向铝型材(101)上的固定块(502)，固定块(502)位于连接棒料(113)和横向铝型材(101)之间，固定块(502)上开设有菱形通孔，固定块(502)内侧具有小型驱动电机(501)，外侧设有短杆(503)、长杆(504)、剪刀刀片(506)，小型驱动电机(501)的动力输出端穿过固定块(502)固定于短杆(503)一端，短杆(503)另一端通过连接轴(505)与长杆(504)一端铰接，长杆(504)另一端通过卡块(508)与剪刀刀片(506)的一个把手铰接，短杆(503)、长杆(504)、剪刀刀片(506)组成曲柄摇杆机构，卡块(508)限位于菱形通孔内活动。2.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴群彪，苗振宇，赵世博，方海峰，陈桂良，范纪华，蔡李花，张洪源，唐明会，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32