利用多向定位的摘棉机智能控制平台及方法技术

本发明专利技术涉及一种利用多向定位的摘棉机智能控制平台及方法，所述平台包括：全自动摘棉花机，包括多向驱动机构、摘棉花头、爪体、视觉录影机构、内容处理机构、驱动轮、万向轮、收纳袋和基座；所述多向驱动机构包括水平驱动设备、垂直驱动设备和径深驱动设备，用于分别带动所述摘棉花头执行X轴、Y轴和Z轴三个不同方向的移动。本发明专利技术的利用多向定位的摘棉机智能控制平台及方法操作简便、应用广泛。由于能够在针对性设计的硬件资源上，引入像素级别的高精度的视觉分析机制对摘棉花头在X轴、Y轴和Z轴三个不同方向的移动量进行计算，以保证在执行棉花采摘之前摘棉花头紧贴当前待采摘棉花头的根部，从而去除了采棉过程的人工参与环节。节。节。

【技术实现步骤摘要】
利用多向定位的摘棉机智能控制平台及方法


[0001]本专利技术涉及采棉机械领域，尤其涉及一种利用多向定位的摘棉机智能控制平台及方法。

技术介绍

[0002]棉花，是锦葵科(Malvaceae)棉属(Gossypium)植物的种籽纤维，原产于亚热带。植株灌木状，在热带地区栽培可长到6米高，一般为1到2米。
[0003]棉花花朵乳白色，开花后不久转成深红色然后凋谢，留下绿色小型的蒴果，称为棉铃。棉铃内有棉籽，棉籽上的茸毛从棉籽表皮长出，塞满棉铃内部，棉铃成熟时裂开，露出柔软的纤维。纤维白色或白中带黄，长约2至4厘米(0.75～1.5寸)，含纤维素约87～90％，水5～8％，其他物质4～6％。棉花产量最高的国家有中国、美国、印度等。
[0004]现有技术中，由于棉田内的棉花分布广泛，分布密度不均匀，导致采用机械采摘较为困难，无法做到完全干净的采摘，需要进行后续人工挑拣的操作去除采摘到的杂质，同时，如果采用纯人工的采摘模式又过于原始，因此，需要一种高精度控制的单株逐个的自动采摘装置，以有效替换上述两种采摘机制。

技术实现思路

[0005]为了解决相关领域的技术问题，本专利技术提供了一种利用多向定位的摘棉机智能控制平台，能够在针对性设计的硬件资源上，引入像素级别的高精度的视觉分析机制对摘棉花头在X轴、Y轴和Z轴三个不同方向的移动量进行计算，以保证在执行棉花采摘之前摘棉花头紧贴当前待采摘棉花头的根部，从而提升了采棉机械的自动化控制水准。
[0006]相比较于现有技术，本专利技术需要具备以下三处重要的专利技术点：
[0007](1)引入针对性设计的全自动摘棉花机，包括多向驱动机构、摘棉花头、爪体、视觉录影机构、内容处理机构、驱动轮、万向轮、收纳袋和基座，所述内容处理机构包括第一操作设备、第二操作设备、第三操作设备、第一识别设备、第二识别设备、第三识别设备和微控制器，用于为棉花的全自动化采摘提供有效的硬件资源；
[0008](2)多向驱动机构包括水平驱动设备、垂直驱动设备和径深驱动设备，用于分别带动所述摘棉花头执行X轴、Y轴和Z轴三个不同方向的移动，所述水平驱动设备用于在接收到第一位移数值时带动所述摘棉花头执行X轴方向的水平移动，所述垂直驱动设备用于在接收到第二位移数值时带动所述摘棉花头执行Y轴方向的垂直移动，所述径深驱动设备用于在接收到第三位移数值时带动所述摘棉花头执行Z轴方向的径深移动；
[0009](3)引入像素级别的高精度的视觉分析机制对摘棉花头在X轴、Y轴和Z轴三个不同方向的移动量进行计算，以保证在执行棉花采摘之前摘棉花头紧贴当前待采摘棉花头的根部。
[0010]根据本专利技术的一方面，提供了一种利用多向定位的摘棉机智能控制平台，所述平台包括：
[0011]全自动摘棉花机，包括多向驱动机构、摘棉花头、爪体、视觉录影机构、内容处理机构、驱动轮、万向轮、收纳袋和基座；
[0012]所述基座的下方设置有所述驱动轮和所述万向轮，所述驱动轮的数量为两个以上，所述万向轮的数量为一个以上。
[0013]更具体地，在所述利用多向定位的摘棉机智能控制平台中：
[0014]所述多向驱动机构设置在所述基座上，所述摘棉花头设置在所述多向驱动机构上。
[0015]更具体地，在所述利用多向定位的摘棉机智能控制平台中：
[0016]所述爪体、所述视觉录影机构和所述内容处理机构都设置在所述摘棉花头上。
[0017]更具体地，在所述利用多向定位的摘棉机智能控制平台中：
[0018]所述多向驱动机构包括水平驱动设备、垂直驱动设备和径深驱动设备，用于分别带动所述摘棉花头执行X轴、Y轴和Z轴三个不同方向的移动，所述水平驱动设备用于在接收到第一位移数值时带动所述摘棉花头执行X轴方向的水平移动，所述垂直驱动设备用于在接收到第二位移数值时带动所述摘棉花头执行Y轴方向的垂直移动，所述径深驱动设备用于在接收到第三位移数值时带动所述摘棉花头执行Z轴方向的径深移动；
[0019]所述视觉录影机构用于在所述摘棉花头位于当前单颗待采摘的棉花头的前方时，面对所述棉花头执行录影操作，以获得当前时间戳对应的实时录影帧；
[0020]所述内容处理机构与所述视觉录影机构连接，包括第一操作设备、第二操作设备、第三操作设备、第一识别设备、第二识别设备、第三识别设备和微控制器，所述第一操作设备、所述第二操作设备、所述第三操作设备、所述第一识别设备、所述第二识别设备和所述第三识别设备依次连接；
[0021]所述第一操作设备与所述视觉录影机构连接，用于对接收到的实时录影帧执行小波滤波处理以实现对所述实时录影帧的去噪处理，获得相应的第一操作图像，所述第二操作设备用于对所述第一操作设备执行基于Kirsch算子的图像信号锐化处理，以获得对应的第二操作图像，所述第三操作设备用于对接收到的第二操作图像执行直方图均衡化处理，以获得第三操作图像，所述第一识别设备用于基于棉花颜色成像特征识别所述第三操作图像中景深最浅的棉花对象以作为待识别对象，所述第二识别设备用于获取所述待识别对象中各个像素点分别对应的各个景深，将最深的景深作为待使用景深并基于所述待使用景深的数值计算棉花对象距离所述视觉录影机构的最远距离，将所述最远距离作为第三位移数值输出，所述第三识别设备用于分别获取棉花对象的中心位置的像素点以及第三操作图像的中心位置的像素点，基于两种中心位置的像素点的水平方向像素点差值以及垂直方向像素点差值分别确定第一位移数值和第二位移数值；
[0022]其中，基于两种中心位置的像素点的水平方向像素点差值以及垂直方向像素点差值分别确定第一位移数值和第二位移数值包括：基于两种中心位置的像素点的水平方向像素点差值确定第一位移数值，基于两种中心位置的像素点的垂直方向像素点差值确定第二位移数值；
[0023]其中，所述第一位移数值与两种中心位置的像素点的水平方向像素点差值成正比；
[0024]其中，所述第二位移数值与两种中心位置的像素点的垂直方向像素点差值成正
比；
[0025]其中，所述多向驱动机构分别与所述第二识别设备和所述第三识别设备连接，用于获得第一位移数值、第二位移数值和第三位移数值。
[0026]根据本专利技术的另一方面，还提供了一种利用多向定位的摘棉机智能控制方法，所述方法包括使用如上述的利用多向定位的摘棉机智能控制平台以在避免热量过多对现场设备造成损坏的同时降低现场设备的功耗。
[0027]本专利技术的利用多向定位的摘棉机智能控制平台及方法操作简便、应用广泛。由于能够在针对性设计的硬件资源上，引入像素级别的高精度的视觉分析机制对摘棉花头在X轴、Y轴和Z轴三个不同方向的移动量进行计算，以保证在执行棉花采摘之前摘棉花头紧贴当前待采摘棉花头的根部，从而去除了采棉过程的人工参与环节。
附图说明
[0028]以下将结合附图对本专利技术的实施方案进行描述，其中：
[0029]图1为现有技术中使用的用于摘取棉花的摘棉花机的结构示意图。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用多向定位的摘棉机智能控制平台，其特征在于，所述平台包括：全自动摘棉花机，包括多向驱动机构、摘棉花头、爪体、视觉录影机构、内容处理机构、驱动轮、万向轮、收纳袋和基座；所述基座的下方设置有所述驱动轮和所述万向轮，所述驱动轮的数量为两个以上，所述万向轮的数量为一个以上。2.如权利要求1所述的利用多向定位的摘棉机智能控制平台，其特征在于：所述多向驱动机构设置在所述基座上，所述摘棉花头设置在所述多向驱动机构上。3.如权利要求2所述的利用多向定位的摘棉机智能控制平台，其特征在于：所述爪体、所述视觉录影机构和所述内容处理机构都设置在所述摘棉花头上。4.如权利要求3所述的利用多向定位的摘棉机智能控制平台，其特征在于：所述多向驱动机构包括水平驱动设备、垂直驱动设备和径深驱动设备，用于分别带动所述摘棉花头执行X轴、Y轴和Z轴三个不同方向的移动，所述水平驱动设备用于在接收到第一位移数值时带动所述摘棉花头执行X轴方向的水平移动，所述垂直驱动设备用于在接收到第二位移数值时带动所述摘棉花头执行Y轴方向的垂直移动，所述径深驱动设备用于在接收到第三位移数值时带动所述摘棉花头执行Z轴方向的径深移动；所述视觉录影机构用于在所述摘棉花头位于当前单颗待采摘的棉花头的前方时，面对所述棉花头执行录影操作，以获得当前时间戳对应的实时录影帧；所述内容处理机构与所述视觉录影机构连接，包括第一操作设备、第二操作设备、第三操作设备、第一识别设备、第二识别设备、第三识别设备和微控制器，所述第一操作设备、所述第二操作设备、所述第三操作设备、所述第一识别设备、所述第二识别设备和所述第三识别设备依次连接；所述第一操作设备与所述视觉录影机构连接，用于对接收到的实时录影帧执行小波滤波处理以实现对所述实时录影帧的去噪处理，获得相应的第一操作图像，所述第二操作设备用于对所述第一操作设备执行基于Kirsch算子的图像信号锐化处理，以获得对应的第二操作图像，所述第三操作设备用于对接收到的第二操作图像执行直方图均衡化处理，以获得第三操作图像，所述第一识别设备用于基于棉花颜色成像特征识别所述第三操作图像中景深最浅的棉花对象以作为待识别对象，所述第二识别设备用于获取所述待识别对象中各个像素点分别对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王福利，
申请(专利权)人：王福利，
类型：发明
国别省市：