基于图像识别的粮食收割、运输一体化装载装置/方法制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种基于图像识别的粮食收割运输一体化装载装置/方法，涉及深度视觉、图像识别、农业收割、车联网技术领域，利用立体视觉技术实现农具农艺改进，提升了收割机与卸粮车的自动化、农艺信息化水平，在提高收割效率的同时避免了人为操作失误导致的粮食或设备浪费；本发明专利技术有效改进了现有联合收割机与跟随料车的自适应作业方式，既可以引导料车人类驾驶员(驾驶机器人)针对当时工况做出更精确有效的操控反应，为避免作业过程中漏出浪费与装填不足效率低下等做出更有利改进；更可以直接将环境信息或决策指令导入车辆运动控制器中实现对无人农机的横向或纵向控制，从而实现全程无人农艺操作。

【技术实现步骤摘要】
基于图像识别的粮食收割、运输一体化装载装置/方法
本专利技术涉及深度视觉、图像识别、农业收割、车联网
，更具体地指一种基于图像识别的粮食收割运输一体化装载装置/方法。
技术介绍
长期以来，传统的收割机与运输车是分离的，粮食收割机，因收割机和运输车驾驶员的经验判断、观测操作等主观人员操控，导致的卸粮车位置偏离、斗内粮食堆放不均、区域性装载溢出、装载不足等问题，不仅工作效率低，而且因为人为操作失误导致的粮食或设备浪费。随着现代农业的发展，必需要实现收割一体化，提升收割机与卸粮车的自动化、农艺信息化水平，在提高收割效率的同时，需要减少人为操作失误导致的粮食或设备的浪费。
技术实现思路
(一)解决的技术问题本专利技术目的是针收割机和运输车驾驶员主观人员操控的缺陷问题，提供一种基于图像识别的粮食收割运输一体化装载装置/方法，通过深度视觉识别技术，实现在收割机出粮口对运输车装载箱内空间的探测，以达到驾驶员或驾驶机器人对运输车跟随路线调整、位置调整及收割卸粮筒位置调整的目的，从而更精准地实现运输车粮食装载及避免漏料、漏装的效果。(二)技术方案基于图像识别的粮食收割运输一体化装载装置，包括收割机、卸料筒、运输车、装载箱、图像采集设备、信息处理设备、无线通信设备、显示设备；收割机通过卸料筒与运输车进行连接，卸料筒前端设有出粮口，运输车上端设有装载箱；收割机用于粮食收割、卸粮筒位置及卸粮流量调整、自身状态获取与控制；运输车用于装载收割机收割的粮食、自身状态的获取与控制；图像采集设备安装在收割机卸粮筒的出粮口位置，来获取出粮口下方图像信息；信息处理设备安装在收割机上，用于图像识别计算处理、数据处理、命令发出；无线通信设备安装于运输车中，用于与信息处理设备进行无线数据交互；显示设备分别安装于收割机和运输车的驾驶室，用于显示相关状态信息。根据本专利技术的一实施例，所述显示设备用于显示相关状态信息包括收割机速度、运输车速度、装载箱装载情况、卸粮桶状态、调节控制状态信息。根据本专利技术的一实施例，所述图像采集设备采集到的图像通过双目立体、3D结构光或TOF图像识别测量距离。根据本专利技术的一实施例，所述图像采集设备采集到的图像通过TOF图像识别测量距离。根据本专利技术的一实施例，所述装载箱包括箱壁和高度定位柱，高度定位柱安装在箱壁的四个角上，高度定位柱顶部与装载箱顶部齐平。基于图像识别的粮食收割运输一体化装载方法，包括以下步骤：S1、运输车行驶方向与收割机行驶方向相同，运输车平行于收割机驶入有效卸粮区；S2、运输车上的无线通信设备与信息处理设备进行通信连接，以便进行数据、控制命令等交互；S3、若运输车与信息处理设备成功建立了无线连接且能正常数据收发，则进行S4，否则转向S2，以重新建立无线通信连接；S4、安装于卸粮筒出粮口位置的图像采集设备采集出粮口下方图像，并把采集的图像传给信息处理设备进行分析处理，信息处理设备利用图像识别技术来分析采集的图像内各像素点所示位置的深度数据并建立深度图；S5、信息处理设备把预设的出粮口到地面的垂直高度H出粮口-地面与出粮口到深度图中各像素点所示位置的垂直高度H出粮口-各点做差比较；若出粮口正下方的位置点H出粮口-地面-H出粮口-各点等于H装载箱底部-地面，则装载箱位于有效卸粮区内，程序转向S6；若各点H出粮口-地面-H出粮口-各点等于0，则出粮口下方无装载箱，信息处理设备通过无线通信向运输车发出位置调整命令，运输车收到命令后进行位置调整，直到运输车装载箱位于有效卸粮区，即：运输车装载箱位于出粮口正下方；S6、信息处理设备比较收割机输出V收割机与运输车速度V运输车；若V收割机等于V运输车，则两车的相对速度为零，进行S7，否则信息处理设备通过无线通信向运输车发出加速或减速命令，运输车收到命令后执行相关操作，直到V收割机等于V运输车，即两车的相对速度为零；S7、图像采集设备采集出粮口下方图像，并把采集的图像传给信息处理设备进行分析处理，信息处理设备利用图像识别技术来分析采集的图像内各像素点所示位置的深度数据并建立深度图；S8、信息处理设备根据深度图中各点的深度数据来绘制出装载箱的俯视平面轮廓及装载箱四角的高度定位柱的俯视平面轮廓；S9、信息处理设备根据“X/Y/Z坐标系”与“装载箱分区”来建立坐标系及装载箱分区；S10、信息处理设备根据采集的图像信息，判断出粮口是否位于坐标系原点正上方；若出粮口位于坐标原点正上方，则进行S11，否则信息处理设备向收割机发出调整命令，收割机根据命令来调整卸粮筒位置，直到出粮口位于坐标原点正上方；S11、出粮口开启，收割机收割的粮食通过卸粮筒向装载箱输送；S12、图像采集设备采集出粮口下方图像，并把采集的图像传给信息处理设备进行分析处理，信息处理设备利用图像识别技术来分析采集的图像内各像素点所示位置的深度数据并建立深度图；S13、信息处理设备把深度图中所示的某一装载区到出粮口的垂直高度H出粮口-装载区与装载箱内高度定位柱顶部到出粮口的垂直高度H出粮口-高度定位柱做比较，若H出粮口-装载区等于H出粮口-高度定位柱，则该装载区已满载；若装载箱内所有装载区都满载，则装载箱满载，此时进行S14；否则调整卸粮筒位置，使未满载粮食的装载区继续装载粮食，直至装载箱满载为止；S14、出粮口关闭，卸粮筒停止出粮；S15、无线通信断开，运输车驶离收割机。根据本专利技术的一实施例，所述步骤S5中H装载箱底部-地面为预设值，表示装载箱底部到地面的距离，是一个预设范围值。根据本专利技术的一实施例，所述步骤S10中卸粮筒只能在平行于X/Y轴组成的平面内进行移动或伸缩调整，H出粮口-地面为固定值；不管卸粮筒位置如何调整，出粮口仅能位于步骤S8绘制的装载箱轮廓内。(三)有益效果采用了本专利技术的技术方案，基于图像识别的粮食收割运输一体化装载装置/方法，利用立体视觉技术实现农具农艺改进，提升了收割机与卸粮车的自动化、农艺信息化水平，在提高收割效率的同时避免了人为操作失误导致的粮食或设备浪费；本专利技术有效改进了现有联合收割机与跟随料车的自适应作业方式，既可以引导料车人类驾驶员(驾驶机器人)针对当时工况做出更精确有效的操控反应，为避免作业过程中漏出浪费与装填不足效率低下等做出更有利改进；更可以直接将环境信息或决策指令导入车辆运动控制器中实现对无人农机的横向或纵向控制，从而实现全程无人农艺操作。附图说明在本专利技术中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：图1是本专利技术装置结构图。图2是本专利技术装置侧视图。图3是装载箱俯视图。图4是装载箱坐标系示意图。图5是装载箱分区示意图。图6是本专利技术方法流程图。图7是有效卸粮区示意图。图8(a)是无效卸粮区示意图。图8(b)是无效卸粮区示意图。图9是未满载的装载区调整示意图。附图标记说明：1、收割机；2、卸粮筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于图像识别的粮食收割运输一体化装载装置，其特征在于：包括收割机、卸料筒、运输车、装载箱、图像采集设备、信息处理设备、无线通信设备、显示设备；收割机通过卸料筒与运输车进行连接，卸料筒前端设有出粮口，运输车上端设有装载箱；收割机用于粮食收割、卸粮筒位置及卸粮流量调整、自身状态获取与控制；运输车用于装载收割机收割的粮食、自身状态的获取与控制；图像采集设备安装在收割机卸粮筒的出粮口位置，来获取出粮口下方图像信息；信息处理设备安装在收割机上，用于图像识别计算处理、数据处理、命令发出；无线通信设备安装于运输车中，用于与信息处理设备进行无线数据交互；显示设备分别安装于收割机和运输车的驾驶室，用于显示相关状态信息。/n

【技术特征摘要】
1.基于图像识别的粮食收割运输一体化装载装置，其特征在于：包括收割机、卸料筒、运输车、装载箱、图像采集设备、信息处理设备、无线通信设备、显示设备；收割机通过卸料筒与运输车进行连接，卸料筒前端设有出粮口，运输车上端设有装载箱；收割机用于粮食收割、卸粮筒位置及卸粮流量调整、自身状态获取与控制；运输车用于装载收割机收割的粮食、自身状态的获取与控制；图像采集设备安装在收割机卸粮筒的出粮口位置，来获取出粮口下方图像信息；信息处理设备安装在收割机上，用于图像识别计算处理、数据处理、命令发出；无线通信设备安装于运输车中，用于与信息处理设备进行无线数据交互；显示设备分别安装于收割机和运输车的驾驶室，用于显示相关状态信息。


2.如权利要求1所述的基于图像识别的粮食收割运输一体化装载装置，其特征在于，所述显示设备用于显示相关状态信息包括收割机速度、运输车速度、装载箱装载情况、卸粮桶状态、调节控制状态信息。


3.如权利要求1所述的基于图像识别的粮食收割运输一体化装载装置，其特征在于，所述图像采集设备采集到的图像通过双目立体、3D结构光或TOF图像识别测量距离。


4.如权利要求3所述的基于图像识别的粮食收割运输一体化装载装置，其特征在于，所述图像采集设备采集到的图像通过TOF图像识别测量距离。


5.如权利要求1所述的基于图像识别的粮食收割运输一体化装载装置，其特征在于，所述装载箱包括箱壁和高度定位柱，高度定位柱安装在箱壁的四个角上，高度定位柱顶部与装载箱顶部齐平。


6.如权利要求1所述的基于图像识别的粮食收割运输一体化装载方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、运输车行驶方向与收割机行驶方向相同，运输车平行于收割机驶入有效卸粮区；
S2、运输车上的无线通信设备与信息处理设备进行通信连接，以便进行数据、控制命令等交互；
S3、若运输车与信息处理设备成功建立了无线连接且能正常数据收发，则进行S4，否则转向S2，以重新建立无线通信连接；
S4、安装于卸粮筒出粮口位置的图像采集设备采集出粮口下方图像，并把采集的图像传给信息处理设备进行分析处理，信息处理设备利用图像识别技术来分析采集的图像内各像素点所示位置的深度数据并建立深度图；
S5、信息处理设备把预设的出粮口到地面的垂直高度H出粮口-地面与出粮口到深度图中各像素点所示位置的垂直高度H出粮口-各点做差比较；若出粮口正下方的位置点H出粮口-地面-H出粮口-各点等于H装载箱底部-地面，则装载箱位于有效卸粮区内，程序转向S6；若各点...

【专利技术属性】
技术研发人员：史宬宇，
申请(专利权)人：金华中科艾特智能科技研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33