一种基于机器视觉的智能化动物采血装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及兽医医疗器械领域，尤其是一种基于机器视觉的智能化动物采血装置及方法，采血装置包括下箱体及上箱体，上箱体内设置用于承载动物的承托机构、用于对动物进行固定的夹持机构、用于采集动物图像信息的信息采集机构以及基于机器视觉的识别模块，下箱体内设置用于驱动承托机构升降的高度调节机构；夹持机构与信息采集机构分别与识别模块通信连接。本发明专利技术采用自动化控制方式将鹿的躯干、四肢、头、颈等部位分别固定，并且有效防止对鹿造成损伤的情况，保护鹿的同时大幅降低采血难度，同时保证采血的质量；基于YOLOv5算法提出了一种轻量化目标检测模型AD

An intelligent animal blood collection device and method based on machine vision

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的智能化动物采血装置及方法


[0001]本专利技术涉及兽医医疗器械领域，尤其是一种基于机器视觉的智能化动物采血装置及方法。

技术介绍

[0002]鹿血自古以来都是珍贵的滋补品，具有极高的医用价值、经济价值。但由于鹿的体型大，动作灵敏，所以固定鹿身(特别是四肢)难度较大，这无疑给采血工作带来极大的障碍，现有的采血方式通常是对鹿进行麻醉或者杀鹿来取血，这样不仅会降低采血的质量，而且也会对动物的身体造成不同程度的伤害。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在解决上述问题，提供了一种基于机器视觉的智能化动物采血装置及方法，其采用的技术方案如下：
[0004]一种基于机器视觉的智能化动物采血装置，包括下箱体及上箱体，上箱体上铰接开关门，所述上箱体内设置用于承载动物的承托机构、用于对动物进行固定的夹持机构、用于采集动物图像信息的信息采集机构以及基于机器视觉的识别模块，下箱体内设置高度调节机构；所述承托机构包括移动门、第二围栏及第一围栏，所述第一围栏固定设置在上箱体的相对两侧，第二围栏设置在移动门两侧，且与上箱体固定连接，移动门沿第一围栏延伸的方向移动；所述高度调节机构、夹持机构与信息采集机构分别与识别模块通信连接。
[0005]在上述方案的基础上，所述夹持机构包括侧夹板、第一夹具及第二夹具，所述侧夹板的数量为2个，设置在第一围栏上方且与第一围栏平行设置，侧夹板与上箱体侧壁之间设置夹板驱动气缸，用以驱动侧夹板在水平方向上沿垂直于第一围栏延伸的方向移动；所述第一夹具及第二夹具分别通过第一推杆及第二推杆连接在安装杆上，所述安装杆设置在侧夹板上方并与侧夹板平行设置，第一夹具在第一推杆作用下移动并夹持动物颈部，第二夹具在第二推杆作用下移动并夹持动物头部。
[0006]在上述方案的基础上，第一夹具及第二夹具靠近动物一侧设置夹具压力传感器，侧夹板的相对内侧设置夹板压力传感器。
[0007]优选地，所述夹持机构还包括丝杆电机、十字丝杆及发射器，所述十字丝杆设置在上箱体远离移动门的一侧，发射器可滑移地设置在十字丝杆上，并由丝杆电机驱动，发射器朝向动物头部并向头部发射遮光面罩。
[0008]优选地，所述信息采集机构包括第一摄像头及第二摄像头，所述第一摄像头及第二摄像头为双目摄像头，第一摄像头用于观测动物是否完全进入上箱体内部，第二摄像头用于采集动物在上箱体内部的头部图像。
[0009]优选地，识别模块内嵌用于识别动物头部和颈部的AD
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YOLO算法模型，其识别步骤包括：
[0010]1)将待检测动物的同种动物的图片数据集进行数据清理和数据标记；
[0011]2)将数据集输入ShuffleNet构成的特征提取网络中，进行卷积操作后，提取图片中的特征信息；
[0012]3)将提取到的特征信息传入到由FPN和PAN构成的Neck层进行特征融合；
[0013]4)图像特征经过上采样处理后得到不同尺寸的特征图，达到对不同尺寸目标的检测。
[0014]优选地，所述上箱体底部设置固定底板，固定底板上方设置连接框架，连接框架上铰接旋转板的一端，旋转板的数量为多个且平行设置，相邻旋转板之间设置固定杆，固定杆沿水平方向固定设置在连接框架上；所述高度调节机构为升降气缸，所述升降气缸的活塞杆贯穿固定底板，并连接在连接框架底部。
[0015]优选地，所述第一夹具与第二夹具靠近动物一侧设置夹具缓冲海绵，侧夹板靠近动物一侧设置夹板缓冲海绵。
[0016]一种基于机器视觉的智能化动物采血装置的采血方法，包括以下步骤：
[0017]S1.将移动门拉至上箱体外侧，将待采血的动物放置在移动门及第二围栏围合成的空间内；
[0018]S2.将移动门向上箱体的方向推移，驱使动物移动至上箱体内；
[0019]S3.第一摄像头检测到动物四肢进入上箱体后，升降气缸带动连接框架上移，旋转板一端向下翻转，将动物四肢卡入固定杆之间的空隙；
[0020]S4.夹板驱动气缸推动两侧夹板相互靠近，夹持并固定动物躯体；
[0021]S5.第二摄像头采集动物图像传至识别模块，识别模块识别动物头部及颈部位置，并将位置信息传递至夹持装置；
[0022]S6.第一推杆驱动第一夹具至动物颈部，第一夹具完成夹持动作固定动物颈部，第二推杆驱动第二夹具至动物头部，第二夹具完成夹持动作固定动物头部；
[0023]S7.丝杆电机驱动发射器移动至动物头部处，并向其头部发射遮光面罩；
[0024]S8.打开开关门，对动物进行人工取血。
[0025]在上述方案的基础上，所述采血装置上设置工控屏幕，工控屏幕与夹持机构、信息采集机构及识别模块通信连接，操作人员通过工控屏幕获取传感器数据及动物头部和颈部位置信息，并能够在工控屏幕上控制夹持机构的各装置进行动作。
[0026]本专利技术的有益效果为：
[0027]1.采用自动化控制方式将鹿的躯干、四肢、头、颈等部位分别固定，并且有效防止对鹿造成损伤的情况，保护鹿的同时大幅降低采血难度，同时保证采血的质量；
[0028]2.基于YOLOv5算法做出改进，提出了一种轻量化目标检测模型(AD
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YOLO)，用于鹿的头部和颈部的自动精准识别，并根据识别结果自动对鹿的不同部位进行夹持固定，提高设备的自动化程度和操作精确度，并且有效提高采血效率；
[0029]3.AD
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YOLO摘除了Focus层，避免多次采用slice操作；Backbone层采用ShuffleNet结构，避免多次使用C3层，同等通道大小可以将内存访问量最小化，Flops更小，内存占用更低，参数更少，更快，更易部署。
附图说明
[0030]图1：本专利技术采血装置外形图；
[0031]图2：本专利技术采血装置内部结构示意图；
[0032]图3：本专利技术采血装置内部结构另一视角示意图；
[0033]图4：本专利技术采血装置信息采集机构示意图；
[0034]图5：本专利技术AD
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YOLO模型训练过程图；
[0035]图6：本专利技术采血流程图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：
[0037]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0038]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的智能化动物采血装置，其特征在于，包括下箱体(11)及上箱体(21)，上箱体(21)上铰接开关门(22)，所述上箱体(21)内设置用于承载动物的承托机构、用于对动物进行固定的夹持机构、用于采集动物图像信息的信息采集机构以及基于机器视觉的识别模块，下箱体(11)内设置高度调节机构；所述承托机构包括移动门(32)、第二围栏(33)及第一围栏(31)，所述第一围栏(31)固定设置在上箱体(21)的相对两侧，第二围栏(33)设置在移动门(32)两侧，且与上箱体(21)固定连接，移动门(32)沿第一围栏(31)延伸的方向移动；所述高度调节机构、夹持机构与信息采集机构分别与识别模块通信连接。2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的智能化动物采血装置，其特征在于，所述夹持机构包括侧夹板(41)、第一夹具(53)及第二夹具(55)，所述侧夹板(41)的数量为2个，设置在第一围栏(31)上方且与第一围栏(31)平行设置，侧夹板(41)与上箱体(21)侧壁之间设置夹板驱动气缸(43)，用以驱动侧夹板(41)在水平方向上沿垂直于第一围栏(31)延伸的方向移动；所述第一夹具(53)及第二夹具(55)分别通过第一推杆(52)及第二推杆(54)连接在安装杆(51)上，所述安装杆(51)设置在侧夹板(41)上方并与侧夹板(41)平行设置，第一夹具(53)在第一推杆(52)作用下移动并夹持动物颈部，第二夹具(55)在第二推杆(54)作用下移动并夹持动物头部。3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的智能化动物采血装置，其特征在于，第一夹具(53)及第二夹具(55)靠近动物一侧设置夹具压力传感器(56)，侧夹板(41)的相对内侧设置夹板压力传感器(44)。4.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的智能化动物采血装置，其特征在于，所述夹持机构还包括丝杆电机(61)、十字丝杆(63)及发射器(64)，所述十字丝杆(63)设置在上箱体(21)远离移动门(32)的一侧，发射器(64)可滑移地设置在十字丝杆(63)上，并由丝杆电机(61)驱动，发射器(64)朝向动物头部并向头部发射遮光面罩。5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的智能化动物采血装置，其特征在于，所述信息采集机构包括第一摄像头(71)及第二摄像头(72)，所述第一摄像头(71)及第二摄像头(72)为双目摄像头，第一摄像头(71)用于观测动物是否完全进入上箱体(21)内部，第二摄像头(72)用于采集动物在上箱体(21)内部的头部图像。6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的智能化动物采血装置，其特征在于，识别模块内嵌用于识别动物头部和颈部的AD
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【专利技术属性】
技术研发人员：李娟，赵海平，熊海涛，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：