一种基于机器视觉的甲鱼疫苗注射系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于机器视觉的甲鱼疫苗注射系统，包括甲鱼个体目标识别系统、流水线传输设备、疫苗注射设备、计算机控制系统；甲鱼个体目标识别系统，用于识别指定场景下的甲鱼个体的位姿；流水线传输设备，用于将已经满足一定要求的甲鱼传输到疫苗注射设备；疫苗注射设备，用于执行疫苗注射任务；计算机控制系统作为连接中枢，根据甲鱼个体位姿信息和甲鱼的生物信息，计算出注射点、需要注射的疫苗量和注射深度，控制疫苗注射设备执行注射任务。还涉及一种基于机器视觉的甲鱼疫苗注射方法。本发明专利技术作为甲鱼专用的流水线设备，提高注射效率，提高了注射的成功率，为中华鳖的健康养殖提供保障，属于甲鱼疫苗注射机械技术领域。属于甲鱼疫苗注射机械技术领域。属于甲鱼疫苗注射机械技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的甲鱼疫苗注射系统及方法


[0001]本专利技术涉及甲鱼疫苗注射机械，具体涉及一种基于机器视觉的甲鱼疫苗注射系统及方法。

技术介绍

[0002]随着水产养殖设施和养殖技术的发展，我国水产养殖的规模在日益增加，其中龟鳖的养殖业不断增长。养鳖业高速发展的同时也带来了一些问题，随着龟鳖养殖的不断发展，密集型大规模生产成为当今龟鳖养殖的主要方式，养殖管理方式及技术滞后等原因导致龟鳖养殖病害日渐增多，从一定程度上限制了养殖规模的进一步提高。
[0003]同时随着水产免疫学的发展，注射疫苗是解决这些疾病危害问题最直接和有效的途径。但我国传统预防甲鱼疾病的方法是使用药物，该方法成本高，但效果未必理想，且会对甲鱼产品质量产生一定影响，从而难以跟上当今智慧渔业养殖的要求。目前国内在甲鱼疫苗自动注射领域仍处于一片空白，基于此背景，甲鱼养殖行业亟需开发一种能够为甲鱼自动化注射疫苗的设备和方法。
[0004]甲鱼的疫苗注射不同于其他水产类动物的疫苗注射，因为甲鱼个体较大，且是两栖类动物，用肺呼吸，应为其单独设计疫苗注射方案，与其他动物的注射方案不通用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种提高注射效率和注射成功率的基于机器视觉的甲鱼疫苗注射系统及方法。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于机器视觉的甲鱼疫苗注射系统，包括：甲鱼个体目标识别系统、流水线传输设备、疫苗注射设备、计算机控制系统；甲鱼个体目标识别系统，用于识别甲鱼个体的位姿；流水线传输设备，包括甲鱼固定平台、传输带和电机，用于将甲鱼传输到疫苗注射设备；疫苗注射设备，包括机械臂和末端注射器，用于执行疫苗注射任务；计算机控制系统作为甲鱼个体目标识别系统、流水线传输设备和疫苗注射设备的连接中枢，根据甲鱼个体目标识别系统计算得到的甲鱼个体位姿信息和甲鱼的生物信息，计算出注射点、需要注射的疫苗量和注射深度，控制疫苗注射设备执行注射任务。其中，甲鱼个体目标识别系统，用于识别指定场景下甲鱼个体的位姿，指定场景指的是甲鱼疫苗注射流水线、甲鱼分级筛选流水线、甲鱼屠宰流水线等大规模应用场景；流水线传输设备，用于将已经满足一定要求的甲鱼传输到疫苗注射设备，其中满足一定要求指的是根据流水线设立目的而确立的需求，如疫苗注射时，应满足传输设备上的甲鱼都可以被注射疫苗。
[0008]作为一种优选，甲鱼个体目标识别系统包括图像采集设备和图像处理设备；图像采集设备包括双目摄像仪，设置在传输带上和末端注射器上，采集甲鱼个体的图片并传输到图像处理设备；图像处理设备包括图像计算硬件模块和图像处理算法。
[0009]作为一种优选，图像处理设备根据如下公式处理采集到的图片，
[0010][0011][0012][0013]其中f为相机焦距，B为相机基线长度，视差d＝X
L
‑
X
R
,其中X
L
为甲鱼个体在左视图中的横向坐标，X
R
为甲鱼个体在右视图中的横向坐标，Y为甲鱼个体的纵向坐标，x
c
为目标在相机坐标系下的水平坐标，y
c
为目标在相机坐标下的竖直坐标，z
c
为目标在相机坐标系下的深度坐标。
[0014]作为一种优选，流水线传输设备中，电机驱动传输带运行，甲鱼腹部朝上固定在甲鱼固定平台中，甲鱼固定平台放置在传输带上；传输带为直线型，甲鱼固定平台从传输带的前端进料，后端出料，一个双目摄像仪通过安装架架设在传输带的前段正上方，疫苗注射设备布置在传输带中段的一侧。
[0015]作为一种优选，甲鱼固定平台包括盖板、甲鱼固定槽、底板；底板为长方体形，与甲鱼形状相应的甲鱼固定槽设置在底板的上端面，盖住甲鱼固定槽前半部分的盖板可拆卸式安装在底板上；甲鱼固定槽前半部分对应甲鱼头部的一侧，盖板和底板均设有供甲鱼头部伸出的缺口。
[0016]作为一种优选，疫苗注射设备中，机械臂为六自由度机械臂，在获得甲鱼个体的位姿信息后，将末端注射器送到目标位置。其中，六自由度指的是具有六个关节的机械臂。
[0017]作为一种优选，疫苗注射设备中，末端注射器包括针筒、针头、红外测距仪、安装件；安装件左右居中位置的下部设有弧形的安装槽，针头设置在针筒的前端，安装件设置在针筒的后端，针筒嵌入安装槽中；红外测距仪设置在安装件的左右居中位置且位于安装槽的上方，用于在接近目标点时计算高精度的位姿数据；双目摄像仪相对于针筒左右对称的设置在安装件上，用于末端注射器靠近目标点时及时修正位姿数据。
[0018]一种基于机器视觉的甲鱼疫苗注射方法，采用一种基于机器视觉的甲鱼疫苗注射系统，包括如下步骤，
[0019]a.获取甲鱼位姿坐标：通过传输带和末端注射器上的双目摄像仪获取甲鱼个体的图片，计算机控制系统通过计算进行三维重构计算甲鱼个体的位姿信息；
[0020]b.注射点确认：根据步骤a所得信息，选取甲鱼腹腔的位置，在甲鱼腹甲板向下1～2cm处，根据甲鱼个体生物特征的具体数据，调整注射的确切位置信息；
[0021]c.靠近注射点：先通过粗定位，后通过精定位实现；
[0022]d.执行注射：末端注射器到达注射点时，计算机控制系统根据计算得出的注射深度，控制末端注射器执行注射任务。
[0023]作为一种优选，步骤b包括如下步骤，
[0024]b1.获取甲鱼位姿坐标：计算机控制系统通过计算进行三维重构计算甲鱼个体的位姿信息，从而从宏观角度确定甲鱼个体的大致位置；
[0025]b2.获取甲鱼注射点：通过目标识别算法确定甲鱼的腹甲骨板位置，然后确定两块腹甲骨板的中点，中点向尾部方向延伸一定距离即为所要注射的目标点。
[0026]作为一种优选，步骤c中，粗定位指的是根据计算出的注射点坐标，六自由度机械臂规划最优运动轨迹，快速靠近至距离目标区域10～15cm内；精定位指的是在粗定位的基础上，根据目标甲鱼的位姿调整末端注射器的位姿。
[0027]作为一种优选，步骤d中，注射时的注射深度D和注射角度α通过高精度控制电机来控制，末端注射器中装有高精度控制电机。
[0028]本专利技术具有如下优点：
[0029]1.作为甲鱼专用的流水线设备，降低了疫苗注射成本，提高注射效率，提高了注射的成功率，为中华鳖的健康养殖提供保障。
[0030]2.采用甲鱼固定平台，能较好的固定在传输带上的甲鱼，防止其移动影响视觉系统测量的精度，同时避免甲鱼损伤。
[0031]3.采用六自由度机械臂，而非单一的升降动作，易于控制注射角度，适用于甲鱼疫苗注射。
[0032]4.基于机器视觉采用粗定位和精定位确认注射点，保证注射位置的准确，保证注射的成功率。
[0033]5.为我国智慧渔业的发展提供一定的参考价值。
附图说明
[0034]图1是本专利技术提供的整个疫苗注射系统的总体结构示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的甲鱼疫苗注射系统，其特征在于，包括：甲鱼个体目标识别系统、流水线传输设备、疫苗注射设备、计算机控制系统；甲鱼个体目标识别系统，用于识别甲鱼个体的位姿；流水线传输设备，包括甲鱼固定平台、传输带和电机，用于将甲鱼传输到疫苗注射设备；疫苗注射设备，包括机械臂和末端注射器，用于执行疫苗注射任务；计算机控制系统作为甲鱼个体目标识别系统、流水线传输设备和疫苗注射设备的连接中枢，根据甲鱼个体目标识别系统计算得到的甲鱼个体位姿信息和甲鱼的生物信息，计算出注射点、需要注射的疫苗量和注射深度，控制疫苗注射设备执行注射任务。2.按照权利要求1所述的一种基于机器视觉的甲鱼疫苗注射系统，其特征在于：甲鱼个体目标识别系统包括图像采集设备和图像处理设备；图像采集设备包括双目摄像仪，设置在传输带上和末端注射器上，采集甲鱼个体的图片并传输到图像处理设备；图像处理设备包括图像计算硬件模块和图像处理算法。3.按照权利要求2所述的一种基于机器视觉的甲鱼疫苗注射系统，其特征在于：图像处理设备根据如下公式处理采集到的图片，理设备根据如下公式处理采集到的图片，理设备根据如下公式处理采集到的图片，其中f为相机焦距，B为相机基线长度，视差d＝X
L
‑
X
R
,其中X
L
为甲鱼个体在左视图中的横向坐标，X
R
为甲鱼个体在右视图中的横向坐标，Y为甲鱼个体的纵向坐标，x
c
为目标在相机坐标系下的水平坐标，y
c
为目标在相机坐标下的竖直坐标，z
c
为目标在相机坐标系下的深度坐标。4.按照权利要求2所述的一种基于机器视觉的甲鱼疫苗注射系统，其特征在于：流水线传输设备中，电机驱动传输带运行，甲鱼腹部朝上固定在甲鱼固定平台中，甲鱼固定平台放置在传输带上；传输带为直线型，甲鱼固定平台从传输带的前端进料，后端出料，一个双目摄像仪通过安装架架设在传输带的前段正上方，疫苗注射设备布置在传输带中段的一侧。5.按照权利要求4所述的一种基于机器视觉的甲鱼疫苗注射系统，其特征在于：甲鱼固定平台包括盖板、甲鱼固定槽、底板；底板为长方体形，与甲鱼形状相应的甲鱼固定槽设置在底板的上端面，盖住甲鱼固定槽前半部分的盖板可拆卸式...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红军，靳仰文，胡博然，潘耀强，胡柯炜，洪江鑫，徐秀进，王欢，吴梓豪，邹天龙，
申请(专利权)人：佛山市中科农业机器人与智慧农业创新研究院，
类型：发明
国别省市：