基于太赫兹和可见光的农机劳损早期诊断巡检系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种基于太赫兹和可见光的农机劳损早期诊断巡检系统，包括待测农机零部件和巡检机器人；巡检机器人包括太赫兹检测箱，太赫兹检测箱内布置有太赫兹相机，太赫兹相机的正前端放置有接收透镜，接收透镜的两侧布置有两个太赫兹发射源，在接收透镜的正下方设置有可见光相机；可见光相机用于采集待测农机零部件的可见光图像；太赫兹发射源用于发射太赫兹波到待测农机零部件上，太赫兹波经过反射后至接收透镜，并经过接收透镜的折射后将反射光谱投射到太赫兹相机上，工控机根据可见光图像和反射光谱的能量数据对待测农机零部件进行劳损早期诊断。由此可见，本发明专利技术实施例采用可见光和太赫兹相融合的方式能够实现对农机劳损的早期诊断。

【技术实现步骤摘要】
基于太赫兹和可见光的农机劳损早期诊断巡检系统
本专利技术涉及农业
，尤其涉及一种基于太赫兹和可见光的农机劳损早期诊断巡检系统。
技术介绍
近年来，我国的农业机械化程度越来越高，农业机械的保有量也日益增加，农业机械出现的故障也相对增多。研究农机劳损部位的巡检系统具有重要意义。通过调研发现，农机上的悬挂杆件出现的故障较多，如变形、断裂等。对农机的部件进行检测是农机日常维护中重要的一部分，及早的发现并处理农机中出现的故障，可以有效的提升农机的作业质量，减小对农机其他部件的影响。现阶段，我国检测农业机械劳损部位的方法主要是通过人眼观察的方法，或是在农机出现故障后得知。一般当农业机械有了较为明显的损伤后，人眼观测的方法才能够发现，然后根据经验来判断农业机械的哪里出现了问题。通过人眼观察的方法不仅费时费力，还需要观察者有一定的经验储备，且一般农业机械出现较为严重的损伤后，才能被观察出来，想要早期发现损伤几乎不可能实现。基于机器视觉的方法能够很好的分割出农业机械易损伤的部位(如：悬挂杆件)，对机械损伤也比较容易识别，但对于早期的诊断比较难，所以目前急需一种能够对农机易于劳损部位的早期劳损程度进行诊断的传感技术及其自动化巡检系统。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术实施例提供一种基于太赫兹和可见光的农机劳损早期诊断巡检系统。具体地，本专利技术实施例提供了以下技术方案：本专利技术实施例提供了一种基于太赫兹和可见光的农机劳损早期诊断巡检系统，包括：待测农机零部件和巡检机器人；所述巡检机器人包括：底盘，所述底盘上安装有四个电机，每个电机的轴上均安装有麦克纳姆轮，所述底盘的四周还安装有侧板、所述底盘的上方还安装有底层支撑板、所述底层支撑板上安装有电池、所述底层支撑板的四角安装有支撑型材、中层支撑板安装在所述支撑型材上，中层支撑板的正中间安放有工控机，所述工控机的前方安装有深度相机，顶层支撑板通过支撑型材与中层支撑板进行连接，在顶层支撑板的正中央安装有推杆电机，推杆电机上安装有太赫兹检测箱，所述太赫兹检测箱的前端设置有检测箱前端接收面，所述太赫兹检测箱内布置有太赫兹相机，所述太赫兹相机的正前端放置有接收透镜，所述接收透镜的两侧布置有两个太赫兹发射源，太赫兹发射源的前端安装有波导管，在所述接收透镜的正下方设置有可见光相机；所述可见光相机、所述太赫兹发射源、所述接收透镜均正对所述检测箱前端接收面；其中，所述深度相机用于进行定位，使得所述巡检机器人到达指定检测位置，所述四个电机对所述麦克纳姆轮进行调整，所述推杆电机对所述太赫兹检测箱进行调整，使得所述检测箱前端接收面正对所述待测农机零部件；其中，所述太赫兹检测箱通过光纤与工控机连接；所述可见光相机用于采集所述待测农机零部件的可见光图像；所述太赫兹发射源用于发射太赫兹波到所述待测农机零部件上，所述太赫兹波经过反射后通过所述检测箱前端接收面至所述接收透镜，并经过所述接收透镜的折射后将反射光谱投射到所述太赫兹相机上；所述可见光相机将采集的可见光图像通过所述光纤发送至所述工控机，所述太赫兹相机将所述反射光谱的能量数据通过所述光纤发送至所述工控机，以使所述工控机根据所述可见光图像和所述反射光谱的能量数据对所述待测农机零部件进行劳损早期诊断。进一步地，所述工控机内包含处理器；所述处理器用于在接收到所述可见光图像后，利用方向梯度直方图特征对所述可见光图像进行特征提取，判断所述可见光图像中是否包含所述待测农机零部件，若未包含，则对所述四个电机和所述推杆电机进行控制，直至采集得到的可见光图像中包含所述待测农机零部件。进一步地，所述处理器还用于在判断获知所述可见光图像中包含所述待测农机零部件时，对所述可见光图像进行ROI区域的提取，并对所述ROI区域中的待测农机零部件的变形情况进行分析，获取变形情况分析结果；以及，根据接收到的反射光谱的能量数据，对所述待测农机零部件的裂纹情况进行分析，获取裂纹情况分析结果；以及，根据所述变形情况分析结果和所述裂纹情况分析结果，确定所述待测农机零部件的劳损早期诊断结果。进一步地，所述处理器在根据接收到的反射光谱的能量数据，对所述待测农机零部件的裂纹情况进行分析，获取裂纹情况分析结果时，具体用于：根据接收到的反射光谱的能量数据，利用太赫兹成像技术对所述待测农机零部件的裂纹程度进行分析，获取裂纹等级。进一步地，所述处理器在根据接收到的反射光谱的能量数据，利用太赫兹成像技术对所述待测农机零部件的裂纹程度进行分析，获取裂纹等级时，具体用于：将所述能量数据与第一预设阈值进行比较，若所述能量数据小于或等于所述第一预设阈值，则确定所述待测农机零部件的裂纹等级为第一裂纹等级；所述第一裂纹等级表示所述待测农机零部件未出现裂纹，可继续使用；若所述能量数据大于所述第一预设阈值且小于或等于第二预设阈值，则确定所述待测农机零部件的裂纹等级为第二裂纹等级；所述第二裂纹等级表示所述待测农机零部件出现轻度裂纹，可继续使用；若所述能量数据大于所述第二预设阈值且小于或等于第三预设阈值，则确定所述待测农机零部件的裂纹等级为第三裂纹等级；所述第三裂纹等级表示所述待测农机零部件出现中度裂纹，建议更换零部件；若所述能量数据大于所述第三预设阈值，则确定所述待测农机零部件的裂纹等级为第四裂纹等级；所述第四裂纹等级表示所述待测农机零部件出现严重裂纹，建议更换零部件。进一步地，所述处理器在对所述ROI区域中的待测农机零部件的变形情况进行分析，获取变形情况分析结果时，具体用于：利用道格拉斯-普克算法对所述ROI区域中的待测农机零部件的变形程度进行分析，获取变形等级。进一步地，所述处理器在利用道格拉斯-普克算法对所述ROI区域中的待测农机零部件的变形程度进行分析，获取变形等级时，具体用于：对所述ROI区域中的待测农机零部件进行轮廓提取；对提取得到的轮廓进行曲线拟合，得到拟合曲线；将所述拟合曲线的首尾用直线进行连线，计算所述拟合曲线上各点到所述直线的距离，并将最大距离值与第四阈值进行比较，若所述最大距离值小于或等于所述第四阈值，则确定所述变形等级为第一变形等级；所述第一变形等级表示所述待测农机零部件未发生变形，可继续使用；若所述最大距离值大于所述第四阈值且小于或等于第五阈值，则确定所述变形等级为第二变形等级；所述第二变形等级表示所述待测农机零部件发生轻度变形，可继续使用；若所述最大距离值大于所述第五阈值且小于或等于第六阈值，则确定所述变形等级为第三变形等级；所述第三变形等级表示所述待测农机零部件发生中度变形，建议更换零部件；若所述最大距离值大于所述第六阈值，则确定所述变形等级为第四变形等级；所述第四变形等级表示所述待测农机零部件发生严重变形，建议更换零部件。进一步地，所述处理器在根据所述变形情况分析结果和所述裂纹情况分析结果，确定所述待测农机零部件的劳损早期诊断结果时，具体用于：若所述裂纹等级为第三裂纹等级或第四裂纹等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于太赫兹和可见光的农机劳损早期诊断巡检系统，其特征在于，包括：待测农机零部件和巡检机器人；/n所述巡检机器人包括：底盘，所述底盘上安装有四个电机，每个电机的轴上均安装有麦克纳姆轮，所述底盘的四周还安装有侧板、所述底盘的上方还安装有底层支撑板、所述底层支撑板上安装有电池、所述底层支撑板的四角安装有支撑型材、中层支撑板安装在所述支撑型材上，中层支撑板的正中间安放有工控机，所述工控机的前方安装有深度相机，顶层支撑板通过支撑型材与中层支撑板进行连接，在顶层支撑板的正中央安装有推杆电机，推杆电机上安装有太赫兹检测箱，所述太赫兹检测箱的前端设置有检测箱前端接收面，所述太赫兹检测箱内布置有太赫兹相机，所述太赫兹相机的正前端放置有接收透镜，所述接收透镜的两侧布置有两个太赫兹发射源，太赫兹发射源的前端安装有波导管，在所述接收透镜的正下方设置有可见光相机；所述可见光相机、所述太赫兹发射源、所述接收透镜均正对所述检测箱前端接收面；/n其中，所述深度相机用于进行定位，使得所述巡检机器人到达指定检测位置，所述四个电机对所述麦克纳姆轮进行调整，所述推杆电机对所述太赫兹检测箱进行调整，使得所述检测箱前端接收面正对所述待测农机零部件；/n其中，所述太赫兹检测箱通过光纤与工控机连接；所述可见光相机用于采集所述待测农机零部件的可见光图像；所述太赫兹发射源用于发射太赫兹波到所述待测农机零部件上，所述太赫兹波经过反射后通过所述检测箱前端接收面至所述接收透镜，并经过所述接收透镜的折射后将反射光谱投射到所述太赫兹相机上；/n所述可见光相机将采集的可见光图像通过所述光纤发送至所述工控机，所述太赫兹相机将所述反射光谱的能量数据通过所述光纤发送至所述工控机，以使所述工控机根据所述可见光图像和所述反射光谱的能量数据对所述待测农机零部件进行劳损早期诊断。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于太赫兹和可见光的农机劳损早期诊断巡检系统，其特征在于，包括：待测农机零部件和巡检机器人；
所述巡检机器人包括：底盘，所述底盘上安装有四个电机，每个电机的轴上均安装有麦克纳姆轮，所述底盘的四周还安装有侧板、所述底盘的上方还安装有底层支撑板、所述底层支撑板上安装有电池、所述底层支撑板的四角安装有支撑型材、中层支撑板安装在所述支撑型材上，中层支撑板的正中间安放有工控机，所述工控机的前方安装有深度相机，顶层支撑板通过支撑型材与中层支撑板进行连接，在顶层支撑板的正中央安装有推杆电机，推杆电机上安装有太赫兹检测箱，所述太赫兹检测箱的前端设置有检测箱前端接收面，所述太赫兹检测箱内布置有太赫兹相机，所述太赫兹相机的正前端放置有接收透镜，所述接收透镜的两侧布置有两个太赫兹发射源，太赫兹发射源的前端安装有波导管，在所述接收透镜的正下方设置有可见光相机；所述可见光相机、所述太赫兹发射源、所述接收透镜均正对所述检测箱前端接收面；
其中，所述深度相机用于进行定位，使得所述巡检机器人到达指定检测位置，所述四个电机对所述麦克纳姆轮进行调整，所述推杆电机对所述太赫兹检测箱进行调整，使得所述检测箱前端接收面正对所述待测农机零部件；
其中，所述太赫兹检测箱通过光纤与工控机连接；所述可见光相机用于采集所述待测农机零部件的可见光图像；所述太赫兹发射源用于发射太赫兹波到所述待测农机零部件上，所述太赫兹波经过反射后通过所述检测箱前端接收面至所述接收透镜，并经过所述接收透镜的折射后将反射光谱投射到所述太赫兹相机上；
所述可见光相机将采集的可见光图像通过所述光纤发送至所述工控机，所述太赫兹相机将所述反射光谱的能量数据通过所述光纤发送至所述工控机，以使所述工控机根据所述可见光图像和所述反射光谱的能量数据对所述待测农机零部件进行劳损早期诊断。


2.根据权利要求1所述的基于太赫兹和可见光的农机劳损早期诊断巡检系统，其特征在于，所述工控机内包含处理器；
所述处理器用于在接收到所述可见光图像后，利用方向梯度直方图特征对所述可见光图像进行特征提取，判断所述可见光图像中是否包含所述待测农机零部件，若未包含，则对所述四个电机和所述推杆电机进行控制，直至采集得到的可见光图像中包含所述待测农机零部件。


3.根据权利要求2所述的基于太赫兹和可见光的农机劳损早期诊断巡检系统，其特征在于，所述处理器还用于在判断获知所述可见光图像中包含所述待测农机零部件时，对所述可见光图像进行ROI区域的提取，并对所述ROI区域中的待测农机零部件的变形情况进行分析，获取变形情况分析结果；
以及，根据接收到的反射光谱的能量数据，对所述待测农机零部件的裂纹情况进行分析，获取裂纹情况分析结果；
以及，根据所述变形情况分析结果和所述裂纹情况分析结果，确定所述待测农机零部件的劳损早期诊断结果。


4.根据权利要求3所述的基于太赫兹和可见光的农机劳损早期诊断巡检系统，其特征在于，所述处理器在根据接收到的反射光谱的能量数据，对所述待测农机零部件的裂纹情况进行分析，获取裂纹情况分析结果时，具体用于：
根据接收到的反射光谱的能量数据，利用太赫兹成像技术对所述待测农机零部件的裂纹程度进行分析，获取裂纹等级。


5.根据权利要求4所述的基于太赫兹和可见光的农机劳损早期诊断巡检系统，其特征在于，所述处理器在根据接收到的反射光谱的能量数据，利用太赫兹成像技术对所述待测农机零部件的裂纹程度进行分析，获取裂纹等级时，具体用于：
将所述能量数据与第一预设阈值进行比较，若所述能量数据小于或等于所述第一预设阈值，则确定所述待测农机零部件的裂纹等级为第一裂纹等级；所述第一裂纹等级表示所述待测农机零部件未出现裂纹，可继续使用；
若所述能量数据大于所述第一预设阈值且小于或等于第二预设阈值，则确定所述待测农机零部件的裂纹等级为第二裂纹等级；所述第二裂纹等级表示所述待测农机零部件出现轻度裂纹，可继续...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，董创，卫勇，尹彦鑫，孙晓冬，闫华，李伟，王姝言，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11