基于视觉引导的田间智能激光除草设备及其识别控制系统技术方案

本发明专利技术提供基于视觉引导的田间智能激光除草设备及其识别控制系统，涉及智能农业设备领域

【技术实现步骤摘要】
基于视觉引导的田间智能激光除草设备及其识别控制系统


[0001]本专利技术涉及一种除草设备，具体为基于视觉引导的田间智能激光除草设备及其识别控制系统，属于智能农业设备

。

技术介绍

[0002]杂草是可持续农业生产的主要制约因素之一，杂草从土壤中吸收的养分与作物基本相同，杂草对养分
、
水和阳光的竞争极大的危害了农作物的生长发育，杂草每年在农业生产中造成巨大的经济损失，而且杂草作为众多农田病虫害的传播媒介与中间宿主，会造成农田病虫害暴发，导致作物产量和质量降低
。
[0003]因此杂草是农业种植中必须除去的，目前广泛采用的人工化学除草方法，人工或机器喷洒化学药剂的方式进行田间除草作业，这种除草方式不仅会对当期作物的生长发育产生不良影响，而且残留的除草剂对土壤产生污染难以去除，影响后续作物的产量
。
尤其是药材
、
瓜果这些种植质量要求较高的作物，农药残留影响更为严重
。

技术实现思路

[0004]为解决以上问题，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于视觉引导的田间智能激光除草设备，包括机架，所述机架包括电池结构和控制结构，所述机架底部两侧均设置有激光单元，两个所述激光单元与机架之间均设置有位移组件，位移组件包括液压推杆
、
安装耳板
、U
形架
、
正反电机和气压缸，位移组件控制激光单元的位置和角度，两个所述液压推杆一侧均设置有第二摄像机，所述机架底部固定连接有第一摄像机，两个第二摄像机和第一摄像机配合引导激光单元在不同情况下进行除草，所述机架安装有升降组件
。
[0005]优选地，所述电池结构安装于控制结构与机架之间，所述电池结构为控制结构
、
升降组件
、
位移组件
、
第一摄像机和第二摄像机工作提供电源
。
[0006]优选地，所述液压推杆远离激光单元的一端通过合页与机架底部铰接安装，所述
U
形架设置于液压推杆与激光单元之间，所述
U
形架与液压推杆之间固定连接有垫板，所述第二摄像机与垫板固定连接，所述激光单元一侧固定连接有安装耳板，液压推杆工作推动垫板
、U
形架运动后，第二摄像机与垫板同步运动，完成垫板和激光单元与液压推杆之间距离调整，所述安装耳板一端设置于
U
形架内部
。
[0007]优选地，所述正反电机固定连接于
U
形架一侧，所述正反电机输出端固定连接有传动轴，控制正反电机正反转，调整激光单元的仰俯角度，使激光单元射出的激光路径与杂草所在平面相交，传动轴一端贯穿
U
形架并与
U
形架转动连接，所述安装耳板固定套设于传动轴外侧
。
[0008]优选地，所述机架底部开设有安装槽，所述气压缸设置于安装槽内部并与机架固定连接，所述气压缸底端固定连接有滑块，所述滑块外侧套设有滑轨，液压推杆与气压缸之间通过滑轨和滑块构成滑动连接关系，滑块在滑轨内部滑动过程中带动一端铰接安装的液压推杆进行仰俯角度调整，所述滑轨固定连接于液压推杆顶部
。
[0009]优选地，所述
U
形架一侧固定连接有电动推杆，所述电动推杆固定连接有限位架，限位架两端与安装耳板接触摩擦，通过限位架对激光单元固定的安装耳板进行支撑，保证激光单元工作的稳定，所述限位架两端均延伸到
U
形架内部
。
[0010]优选地，升降组件包括三个液压缸
、
两个安装板
、
车架连接板，所述车架连接板和两个安装板分别固定连接于三个液压缸底部，所述机架外侧开设有凹槽，三个所述液压缸均设置于凹槽内部并与机架固定连接，控制三个液压缸同步工作，即可使机架升起，控制机架距离地面的高度
。
[0011]优选地，所述机架底部后侧开设有两个后槽，两个所述安装板分别设置于两个后槽内部，所述安装板底部设置有轮架，所述轮架与安装板之间螺纹连接有两个安装螺栓，所述轮架转动安装有轮子，机架被两个轮子支撑，机架能够进行运动，所述机架底部前侧开设有前槽，所述车架连接板设置于前槽内部
。
[0012]激光除草设备识别控制系统，控制结构内部设置有图像生成模块，图像生成模块输出端电性连接有三维坐标生成模块和种类判断模块，三维坐标生成模块输出端电性连接有标记模块，标记模块输出端电性连接有计算模块，计算模块输出端电性连接有控制模块，激光单元射出激光路径与杂草坐标重合时，激光计算模型根据坐标位置控制激光单元输出功率，最终激光单元以相应功率工作发出激光杀除杂草，种类判断模块输出端电性连接有通讯模块
、
信息储存模块和状态判断模块，三维坐标生成模块输入端电性连接有校准模块
。
[0013]优选地，校准模块与液压推杆电性连接，校准模块控制电性连接的标记模块标记激光单元坐标，计算模块中线位计算模型工作，线位计算模型根据激光单元移动轨迹和被标记杂草位置再次进行计算，通讯模块输出端电性连接有模式控制模块，模式控制模块输出端与种类判断模块电性连接，种类判断模块输出端与三维坐标生成模块电性连接，计算模块包括线位计算模型
、
激光计算模型和角位计算模型，计算模块用于控制液压推杆
、
激光单元
、
正反电机和气压缸工作
。
[0014]本专利技术提供了基于视觉引导的田间智能激光除草设备及其识别控制系统，其具备的有益效果如下：
[0015]1、
该基于视觉引导的田间智能激光除草设备及其识别控制系统，液压推杆
、
安装耳板
、U
形架
、
正反电机和气压缸组成的位移组件，控制两个激光单元的位置，满足药草叶片较大遮挡垂直拍摄路径情况以及叶片较小适应垂直拍摄情况的激光除草需要
。
通过将两个第二摄像机安装到两个液压推杆一侧，满足将激光单元推动到药草叶冠底部对杂草进行激光杀除的需要，从倾斜方向上发射激光对杂草杀除，适应需要对根部处理才能够杀死的杂草杀除需要
。
[0016]2、
该基于视觉引导的田间智能激光除草设备及其识别控制系统，激光单元工作发射激光对杂草进行杀除，避免使用化学药剂对杂草杀除情况，减少环境污染，保证药草质量
。
[0017]3、
该基于视觉引导的田间智能激光除草设备及其识别控制系统，直接通过控制结构控制第一摄像机工作拍摄田地中药草
、
杂草影像后输送到图像生成模块，图像生成模块将药草图像
、
杂草图像
、
不同植物数量信息提取输送给种类判断模块，种类判断模块将数量占比最多的药草以外植物判定为杂草，自动化适应大多数药草种植需要
。
[0018]4、
该基于视觉引导的田间智本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于视觉引导的田间智能激光除草设备，包括机架
(1)
，所述机架
(1)
包括电池结构
(2)
和控制结构
(3)
，其特征在于：所述机架
(1)
底部两侧均设置有激光单元
(13)
，两个所述激光单元
(13)
与机架
(1)
之间均设置有位移组件，位移组件包括液压推杆
(12)、
安装耳板
(14)、U
形架
(15)、
正反电机
(16)
和气压缸
(20)
，位移组件控制激光单元
(13)
的位置和角度，两个所述液压推杆
(12)
一侧均设置有第二摄像机
(23)
，所述机架
(1)
底部固定连接有第一摄像机
(11)
，两个第二摄像机
(23)
和第一摄像机
(11)
配合引导激光单元
(13)
在不同情况下进行除草，所述机架
(1)
安装有升降组件
。2.
根据权利要求1所述的基于视觉引导的田间智能激光除草设备，其特征在于：所述电池结构
(2)
安装于控制结构
(3)
与机架
(1)
之间，所述电池结构
(2)
为控制结构
(3)、
升降组件
、
位移组件
、
第一摄像机
(11)
和第二摄像机
(23)
工作提供电源
。3.
根据权利要求1所述的基于视觉引导的田间智能激光除草设备，其特征在于：所述液压推杆
(12)
远离激光单元
(13)
的一端通过合页与机架
(1)
底部铰接安装，所述
U
形架
(15)
设置于液压推杆
(12)
与激光单元
(13)
之间，所述
U
形架
(15)
与液压推杆
(12)
之间固定连接有垫板
(25)
，所述第二摄像机
(23)
与垫板
(25)
固定连接，所述激光单元
(13)
一侧固定连接有安装耳板
(14)
，所述安装耳板
(14)
一端设置于
U
形架
(15)
内部
。4.
根据权利要求3所述的基于视觉引导的田间智能激光除草设备，其特征在于：所述正反电机
(16)
固定连接于
U
形架
(15)
一侧，所述正反电机
(16)
输出端固定连接有传动轴，传动轴一端贯穿
U
形架
(15)
并与
U
形架
(15)
转动连接，所述安装耳板
(14)
固定套设于传动轴外侧
。5.
根据权利要求1所述的基于视觉引导的田间智能激光除草设备，其特征在于：所述机架
(1)
底部开设有安装槽
(19)
，所述气压缸
(20)
设置于安装槽
(19)
内部并与机架
(1)
固定连接，所述气压缸
(20)
底端固定连接有滑块
(21)
，所述滑块
(21)
外侧套设有滑轨
(22)
，所述滑轨
(22)
固定连接于液压推杆
(12)
顶部
。6.
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭黎明，易歆儿，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：