一种番茄分级机器人控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种番茄分级机器人控制系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器中的主控模块与番茄转运机构、分拣机构、真空吸盘系统连接，所述控制器中的上位机与机器视觉分级系统连接，所述主控模块和所述上位机通讯连接。本实用新型专利技术实现了对番茄的转运、分级、分拣的一体化操作，具有人工方式所不具备的高效、客观、高精度的特点。

A control system of tomato grading robot

【技术实现步骤摘要】
一种番茄分级机器人控制系统
本技术属于番茄分级机器人
，具体涉及一种番茄分级机器人控制系统。
技术介绍
我国是果蔬生产、销售大国，市场中不同品质的果蔬售价往往相差几倍，果蔬的分级管理与销售，是提高其附加值的有效手段，也是必然趋势。机器视觉技术日趋成熟，被广泛应用于农产品品质检测研究。基于计算机视觉技术的果蔬分级系统，一直是国内外研究的热点。而与果蔬分级系统相匹配的控制系统是解决果蔬分级的关键。
技术实现思路
本技术设计了一种番茄分级机器人控制系统，旨在高效地实现对不同品级番茄的分级操作。为了实现上述目的，本技术采用了以下方案：一种番茄分级机器人控制系统，包括控制器，所述控制器中的主控模块与番茄转运机构、分拣机构、真空吸盘系统连接，所述控制器中的上位机与机器视觉分级系统连接，所述主控模块和所述上位机通讯连接。进一步，所述机器视觉分级系统包括摄像头I，摄像头II和摄像头III，所述摄像头I，摄像头II和摄像头III分别与所述上位机连接以获取待检测番茄的俯视图，左视图以及右视图的图像信息。进一步，所述分拣机构包括两组Delta执行机构，每组Delta执行机构包括三个机械臂由三个步进电机驱动，所述步进电机通过相对应的步进电机驱动器与所述主控模块连接。进一步，所述Delta执行机构工作空间的入口处设置有光电开关以检测番茄经过，所述光电开关与所述主控模块连接。进一步，所述真空吸盘系统与所述分拣机构中的Delta执行机构一一对应，所述真空吸盘系统的真空吸盘设置在相对应所述Delta执行机构的末端；所述真空吸盘系统的电磁阀开关与所述主控模块连接。进一步，所述番茄转运机构的转运轮驱动电机通过电机驱动器与所述主控模块连接；所述番茄转运机构的传送带与所述主控模块连接。进一步，所述番茄转运机构的转运轮驱动电机通过电机驱动器与所述主控模块连接；所述番茄转运机构的传送带与所述主控模块连接。进一步，所述上位机采用工控机，具有可视化操作界面。进一步，所述主控模块采用工业级STM32F407开发板。该番茄分级机器人控制系统具有以下有益效果：（1）本技术，包括上位机，分拣机构，机器视觉分级系统，番茄转运机构，真空吸盘系统，具有可视化操作界面，能够显示当前被检测番茄的轮廓信息，成熟度信息以及番茄的缺陷信息，调试过程中，操作人员可以根据不同需求，合理提高传送带和分拣机构的电机转速，可有效提高番茄分级的效率；实现了对番茄的转运、分级、分拣的一体化操作，具有人工方式所不具备的高效、客观、高精度的特点。（2）本技术采用机器视觉作为衡量番茄品质的一种手段，避开了人工分级的主观因素，且效率高，分级速度快，成本低，易普及。（3）本技术，采用Delta执行机构作为分拣的手段，具有精准高效的特性；采用正弦修正算法保证了Delta能够长时间稳定工作，降低了机器运动时的速度冲击，大大提高了Delta执行机构的寿命。附图说明图1：本技术实施方式中番茄分级机器人控制系统的模块化结构示意图；图2：本技术实施方式中番茄转运机构的模块化控制结构示意图；图3：本技术实施方式中Delta执行机构的模块化控制结构示意图；图4：本技术实施方式中机器视觉分级系统的模块化控制结构示意图；图5：本技术实施方式中Delta执行机构的工作流程图；图6：本技术实施方式中番茄分级机器人的结构示意图。附图标记说明：1—番茄转运机构；11—转运轮驱动电机；12—电机驱动器；13—传送带；2—机器视觉分级系统；21—摄像头I；22—摄像头II；23—摄像头III；3—控制器；31—上位机；32—主控模块；4—分拣机构；41—步进电机I；42—步进电机II；43—步进电机III；44—步进电机IV；45—步进电机V；46—步进电机VI；47—光电开关I；48—光电开关II；49—收集箱；5—真空吸盘系统。具体实施方式下面结合附图，对本技术做进一步说明：图1至图6示出了本技术一种番茄分级机器人控制系统的具体实施方式。图1是本实施方式中番茄分级机器人控制系统的模块化结构示意图；图2是本实施方式中番茄转运机构的模块化控制结构示意图；图3是本实施方式中Delta执行机构的模块化控制结构示意图；图4是本实施方式中机器视觉分级系统的模块化控制结构示意图；图5是本实施方式中Delta执行机构的工作流程图；图6是本实施方式中番茄分级机器人的结构示意图。如图1，本实施方式中的番茄分级机器人控制系统，包括控制器3，控制器3中的主控模块32与番茄转运机构1、分拣机构4、真空吸盘系统5连接，控制器3中的上位机31与机器视觉分级系统2连接，主控模块32和上位机31通讯连接。优选地，机器视觉分级系统2包括摄像头I21，摄像头II22和摄像头III23，摄像头I21，摄像头II22和摄像头III23分别与上位机31连接以获取待检测番茄的俯视图，左视图以及右视图的图像信息，如图4和图6所示。本实施例中，机器视觉分级系统2还包括一视觉箱，视觉箱为方形共五个面，两个面镂空，在视觉箱内部剩余三个面的每个面的中心位置处分别放置一个摄像头，视觉箱安置在传送带13上方，能够实现观测番茄的俯视图图像，左视图图像以及右视图图像。该控制系统中，机器视觉分级系统2配合上位机31能够实现对番茄的缺陷检测，成熟度检测，以及番茄轮廓的最大曲率半径计算。优选地，分拣机构4包括两组Delta执行机构，每组Delta执行机构包括三个机械臂由三个步进电机驱动，步进电机通过相对应的步进电机驱动器与主控模块32连接，如图1和图3所示，所述Delta机构轨迹规划的控制方法采用正弦修正梯形加速度算法。本实施例中，两组Delta执行机构包括步进电机I41、步进电机II42、步进电机III43、步进电机IV44、步进电机V45和步进电机VI46，步进电机I41、步进电机II42、步进电机III43、步进电机IV44、步进电机V45和步进电机VI46分别通过相对应的步进电机驱动器与主控模块32连接。所述Delta执行机构，将抓取的番茄依照其对应的机器视觉分级结果放置在对应分级的收集箱49中，收集箱49共四个，代表四种分级结果，如图5和图6所示。优选地，所述Delta执行机构工作空间的入口处设置有光电开关以检测番茄经过，光电开关与主控模块32连接。如图6所示，本实施例中，两组Delta执行机构分别对应光电开关I47和光电开关II48，光电开关I47和光电开关II48分别与主控模块32连接。优选地，真空吸盘系统5与所述Delta执行机构一一对应，真空吸盘系统5的真空吸盘设置在相对应所述Delta执行机构的末端；真空吸盘系统的电磁阀开关与主控模块32连接，如图6所示。采用气动方式对番茄进行抓取，可避免因抓取力度过大对番茄造成损伤。优选地，番茄转运机构1的转运轮驱动电机11通过电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种番茄分级机器人控制系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器中的主控模块与番茄转运机构、分拣机构、真空吸盘系统连接，所述控制器中的上位机与机器视觉分级系统连接，所述主控模块和所述上位机通讯连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种番茄分级机器人控制系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器中的主控模块与番茄转运机构、分拣机构、真空吸盘系统连接，所述控制器中的上位机与机器视觉分级系统连接，所述主控模块和所述上位机通讯连接。


2.根据权利要求1所述的番茄分级机器人控制系统，其特征在于，所述机器视觉分级系统包括摄像头I，摄像头II和摄像头III，所述摄像头I，摄像头II和摄像头III分别与所述上位机连接以获取待检测番茄的俯视图，左视图以及右视图的图像信息。


3.根据权利要求1所述的番茄分级机器人控制系统，其特征在于，所述分拣机构包括两组Delta执行机构，每组Delta执行机构包括三个机械臂由三个步进电机驱动，所述步进电机通过相对应的步进电机驱动器与所述主控模块连接。


4.根据权利要求3所述的番茄分级机器人控制系统，其特征在于，所述Delta执行机构工作空间的入口处设置有光电开关以检测番茄经过，所述光电开关与所述主控模块连接。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：石鑫东，乔欣，李治文，史颖刚，刘利，
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