一种基于机器视觉的对靶喷施试验台及控制方法技术

一种基于机器视觉的对靶喷施试验台及控制方法，采用基于深度学习的深度相机机器视觉进行靶标作物的识别定位，可以同时获得靶标作物的三维信息，从而精准指导喷头的空间位置，可以有效提高喷施质量与效果；采用并联机械手作为喷头位置运动装置，其定位精度高，运行速度快，平稳度高，可以精准快速的完成喷头位置的传送；采用可调小车轮距与轨道间距，可以模拟不同种植模式下的田间环境，同时采用沙盘作物种植方式，可以进行实现不同的靶标作物与非靶标作物的布局，可模拟的场景多，操作简易，降低了田间试验的难度，同时可以通过不同场景对整个系统进行训练调参，来提高运行的速度与准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的对靶喷施试验台及控制方法
本专利技术属于农业植保器械领域，具体涉及一种基于机器视觉的对靶喷施试验台及控制方法。
技术介绍
目前农田喷施作业过程(包括农药、叶面肥等)中，大多数都是采用全面喷洒的方法，一部分喷洒在目标作物上，还有很大一部分则落到了地面上，不仅造成了资源的浪费，降低了农药、叶面肥等的有效利用率，更对于土壤、水源等造成了污染。应用对靶喷施可以减少农药、叶面肥等雾滴在非靶标区域外的沉积，同时较低的喷施高度可以减少雾滴的漂移，提高有效利用率，这对于农业、化肥的减施增效有着重要的意义。目前的对靶施药大多数需要在田间进行大量的图像数据采集，用来建立识别库，同时在验证对靶施药机具实际工作性能时，往往都需要在实际的试验田间进行，测试的对象作物种类比较单一，且测试场景受田间环境限制，难以实现实际作业中环境的多样性与复杂性。
技术实现思路
为了解决上述问题，通过农药、叶面肥等对靶喷施来提高药液有效利用率，同时通过模拟不同的田间环境来提高对靶机构的工作性能，本专利技术提供一种基于机器视觉的对靶喷施试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的对靶喷施试验台，其特征在于，包括：靶标作物识别与三维信息获取装置、喷头位置调节装置、药液喷施装置、田间场景模拟装置和工控机(2)；所述田间场景模拟装置上承载着靶标作物识别与三维信息获取装置、喷头位置调节装置和药液喷施装置；所述靶标作物识别与三维信息获取装置用于全局图像采集、靶标作物识别定位以及三维信息获取；所述工控机(2)根据靶标作物识别定位以及三维信息确定出喷头(7)需要到达的位置，通过喷头位置调节装置将喷头(7)运送到指定的位置，并由药液喷施装置执行喷施操作。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的对靶喷施试验台，其特征在于，包括：靶标作物识别与三维信息获取装置、喷头位置调节装置、药液喷施装置、田间场景模拟装置和工控机(2)；所述田间场景模拟装置上承载着靶标作物识别与三维信息获取装置、喷头位置调节装置和药液喷施装置；所述靶标作物识别与三维信息获取装置用于全局图像采集、靶标作物识别定位以及三维信息获取；所述工控机(2)根据靶标作物识别定位以及三维信息确定出喷头(7)需要到达的位置，通过喷头位置调节装置将喷头(7)运送到指定的位置，并由药液喷施装置执行喷施操作。


2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的对靶喷施试验台，其特征在于：所述田间场景模拟装置包括框架式小车(8)、定位轨道(9)和作物布局沙盘(10)，所述框架式小车(8)沿着定位轨道(9)前进，所述定位轨道(9)的宽度、长度可调，框架式小车(8)的前进速度和轮距可调，所述作物布局沙盘(10)是由不同作物构成的模拟农田沙盘，布置在定位轨道(9)两侧之间。


3.如权利要求2所述的一种基于机器视觉的对靶喷施试验台，其特征在于：所述喷头位置调节装置由三自由度的并联机械手执行机构(6)构成，所述并联机械手执行机构(6)包括机械手控制器(12)、机械手主动臂(13)、机械手从动臂(14)、机械手伺服电机(15)和喷头固定安装块(16)；所述机械手控制器(12)周围设有一圈并联机械手挂载固定孔(11)，用于将并联机械手执行机构(6)固定在框架式小车(8)的顶部框架内侧；围绕机械手控制器(12)底部还均匀地布置有多个机械手伺服电机(15)，每个机械手伺服电机(15)都配对有独立的机械手主动臂(13)和机械手从动臂(14)，所述机械手伺服电机(15)的输出轴与机械手主动臂(13)一端相连，机械手主动臂(13)另一端与机械手从动臂(14)一端铰接，机械手从动臂(14)另一端与喷头固定安装块(16)铰接，所述喷头固定安装块(16)同时与多个机械手从动臂(14)相连；机械手控制器(12)控制各机械手伺服电机(15)的转动，从而驱动各机械手主动臂(13)和各机械手从动臂(14)将固定在喷头固定安装块(16)上的喷头(7)运送到喷洒位置。


4.如权利要求3所述的一种基于机器视觉的对靶喷施试验台，其特征在于：所述靶标作物识别与三维信息获取装置由深度相机(5)构成，安装于框架式小车(8)上，深度相机(5)的安装高度与机械手控制器(12)中心保持一致，同时机械手控制器(12)中心与深度相机(5)中心的连线与框架式小车(8)的行进方向保持平行。


5.如权利要求4所述的一种基于机器视觉的对靶喷施试验台，其特征在于：所述深度相机(5)首先获取图像中不同对象的轮廓信息和颜色信息，用于靶标作物的识别，同时获取靶标作物各个部分距离深度相机(5)的距离，用于获得靶标作物的三维信息；在完成靶标作物的识别后，提取靶标作物的平面坐标信息，进行中心点的确认，同时计算出靶标作物在竖直方向上的投影面积，利用获取的三维信息，计算出靶标作物的平均高度。


6.如权利要求4所述的一种基于机器视觉的对靶喷施试验台，其特征在于：所述药液喷施装置包括水泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙涛，薛新宇，张宋超，丁素明，金永奎，张玲，周立新，秦维彩，孔伟，崔龙飞，杨风波，顾伟，孙竹，蔡晨，周晴晴，陈晨，张学进，徐阳，乐飞翔，
申请(专利权)人：农业农村部南京农业机械化研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32