一種茶葉智能采摘的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種茶葉智能采摘機(jī)，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。該機(jī)包括安置在行走機(jī)械上部的降料器以及信號(hào)輸入端接茶葉圖像攝取識(shí)別裝置的控制電路；行走機(jī)械朝前延伸出的支架上具有前后延伸的軌道，軌道上支撐的滑架與軌道絲杠構(gòu)成螺旋副；滑架上裝有與之形成移動(dòng)副的剪切座，剪切座與滑架絲杠構(gòu)成螺旋副；所述剪切座上裝有與垂向絲杠構(gòu)成升降螺紋副的切刀座，切刀座上裝有水平旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀片，動(dòng)刀片與定刀片之間形成剪切口；剪切口上部安裝通往降料器的負(fù)壓茶葉收集管，控制電路的控制輸出端分別接各電機(jī)的受控端。與單次單個(gè)采摘的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明工作效率大大提高，可以滿足茶葉采摘和收集的需要。
【專利說(shuō)明】一種茶葉智能采摘機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種茶葉采摘機(jī)，尤其是一種茶葉智能采摘機(jī)，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?00410081482.4的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種自動(dòng)采茶機(jī)，該機(jī)不僅視覺系統(tǒng)只有一個(gè)圖像采集頭，僅能初步對(duì)茶蓬嫩梢進(jìn)行識(shí)別，不能獲取茶蓬嫩梢的高度信息，無(wú)法擬合出嫩茶的三維信息，難以控制茶葉摘取機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確采摘，而且摘采部分采用采摘刀爪，由采摘執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制刀爪開、合實(shí)現(xiàn)嫩茶的剪切，只適用于單次單個(gè)采摘。申請(qǐng)?zhí)枮?01320025340.0的中國(guó)專利公開了一種茶葉采摘系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用激光二維測(cè)距方式測(cè)量茶葉高程，激光頭的點(diǎn)測(cè)距方式存在測(cè)距范圍小、時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，垂直定位的效率低；雖然該系統(tǒng)采用雙目攝像機(jī)對(duì)嫩茶圖像進(jìn)行識(shí)別，但實(shí)驗(yàn)表明，由于茶樹嫩梢密度大，采用此方法采集到的兩個(gè)圖像極為相似，難以對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確匹配，無(wú)法解決嫩茶的識(shí)別問(wèn)題；尤其是摘采部分采用剪刀剪切嫩茶，同樣只適用于單次單個(gè)采摘。
[0003]總之，以上現(xiàn)有技術(shù)均存在只能單次單個(gè)采摘的局限性，因此完成一次采摘的時(shí)間長(zhǎng)、效率很低，不適用于采摘時(shí)效性高、采摘強(qiáng)度大的茶葉采摘作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:針 對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種不僅自動(dòng)化程度高、而且作業(yè)效率顯著提高的茶葉智能采摘機(jī)，從而滿足時(shí)效性強(qiáng)、采摘強(qiáng)度大的名優(yōu)茶葉采摘作業(yè)需求。
[0005]為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的茶葉智能采摘機(jī)基本技術(shù)方案為:包括安置在行走機(jī)械上部的降料器(14)以及信號(hào)輸入端接茶葉圖像攝取識(shí)別裝置(10、11)的控制電路；所述行走機(jī)械朝前延伸出支架(4)，所述支架(4)上具有前后延伸的軌道(9)，所述軌道上支撐有與之形成移動(dòng)副的滑架(19)，所述滑架(19)與軌道電機(jī)(18)驅(qū)動(dòng)的軌道絲杠(17)構(gòu)成螺旋副；所述滑架(19)上裝有與之形成移動(dòng)副的剪切座(23)，所述剪切座(23)與滑架電機(jī)(16)驅(qū)動(dòng)的滑架絲杠構(gòu)成螺旋副；所述剪切座(23)上裝有與垂向電機(jī)(20)驅(qū)動(dòng)的垂向絲杠(21)構(gòu)成升降螺紋副的切刀座(24)，所述切刀座(24)上裝有垂向剪切電機(jī)(7)驅(qū)動(dòng)的水平旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀片(6)，所述動(dòng)刀片(6)與定刀片(5)之間形成剪切口 ；所述剪切口上部安裝通往降料器的負(fù)壓茶葉收集管(12)，所述控制電路的控制輸出端分別接各電機(jī)的受控端。
[0006]工作時(shí)，位于三維驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的切刀座不僅可以在行走機(jī)械帶動(dòng)下，不受茶行的限制，根據(jù)茶葉圖像攝取識(shí)別裝置對(duì)茶葉嫩芽的識(shí)別，進(jìn)而由控制電路控制三維電機(jī)，準(zhǔn)確使剪切口到達(dá)需采摘位置，而且通過(guò)切刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的連續(xù)剪切，將茶葉不斷采摘下來(lái)，進(jìn)而通過(guò)負(fù)壓吸到降料器內(nèi)，因此與單次單個(gè)采摘的現(xiàn)有技術(shù)相比，工作效率大大提高，可以滿足茶葉采摘和收集的需要。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步的完善是，所述水平旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀片(6)和定刀片(5)分別具有多個(gè)周向均布的徑向延伸刀齒，動(dòng)刀片(6)和定刀片(5)的相鄰刀齒之間形成剪切口。這樣，動(dòng)刀片(6)旋轉(zhuǎn)時(shí)，多個(gè)刀齒同時(shí)進(jìn)行剪切，從而可以同時(shí)完成鄰近茶葉的采摘，顯著提高工作效率。
[0008]本發(fā)明更進(jìn)一步的完善是，所述行走機(jī)械前下部裝有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的雙搖桿機(jī)構(gòu)，所述雙搖桿機(jī)構(gòu)中具有垂向連桿，所述垂向連桿朝前延伸出支架。這樣，在行走機(jī)械的帶動(dòng)下，借助雙搖桿機(jī)構(gòu)可以操作控制使切刀座快速粗就位，再由控制電路控制三維驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)精確定位，不僅避免了整個(gè)采摘平臺(tái)裝置對(duì)茶蓬的干涉影響，還進(jìn)一步提高采摘效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0010]圖1為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為圖1的A向 局部視圖。
[0012]圖3為圖1的B向局部視圖。
[0013]圖4為圖1的C處局部放大圖。
[0014]圖5為圖4的D-D剖視圖。
[0015]圖6為圖1實(shí)施例的連續(xù)采摘路線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例一
本實(shí)施例的茶葉智能采摘機(jī)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，行走機(jī)械22的前下部裝有油缸13作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的雙搖桿機(jī)構(gòu)，該雙搖桿機(jī)構(gòu)的直搖桿3和彎搖桿I的一端分別鉸裝在行走機(jī)械22的前下部，其另一端分別與垂向連桿2鉸接，該垂向連桿2朝前延伸出支架4。行走機(jī)械22的上部安裝有降料器14。支架4上支撐有信號(hào)輸出端接控制電路的攝像機(jī)10和投影儀11，從而可以通過(guò)圖像處理，實(shí)現(xiàn)待采摘茶葉的識(shí)別。此外，支架4支撐的工作平臺(tái)8上兩側(cè)具有前后延伸的軌道9。
[0017]如圖2所示，兩條軌道9上支撐有與之形成移動(dòng)副的滑架19，滑架19與軌道電機(jī)18驅(qū)動(dòng)的軌道絲杠17構(gòu)成螺旋副?；?9上裝有與之形成移動(dòng)副的剪切座23，剪切座23與滑架電機(jī)16驅(qū)動(dòng)的滑架絲杠19-1構(gòu)成螺旋副。
[0018]如圖3所示，剪切座23上裝有與垂向電機(jī)20驅(qū)動(dòng)的垂向絲杠21構(gòu)成升降螺紋副的切刀座24，切刀座24上裝有剪切電機(jī)7驅(qū)動(dòng)的水平旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀片6 (參見圖1)。如圖4、圖5所示，水平旋轉(zhuǎn)的盤狀動(dòng)刀片6和緊貼的定刀片5分別具有多個(gè)周向均布的徑向延伸刀齒，動(dòng)刀片6和定刀片5的相鄰刀齒之間形成剪切口。
[0019]剪切口上部安裝通往降料器14的負(fù)壓茶葉收集管12，降料器14頂部安裝離心風(fēng)機(jī)15，控制電路的控制輸出端分別接各電機(jī)。
[0020]工作時(shí)，行走機(jī)械系統(tǒng)可以按需靈活移位，并借助操控雙搖桿機(jī)構(gòu)使切刀座快速粗就位，接著控制電路根據(jù)茶葉圖像采集處理得出的結(jié)果，控制三維驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使切刀座精確跟蹤，通過(guò)旋轉(zhuǎn)切刀連續(xù)剪切，實(shí)現(xiàn)圖6所示曲面軌跡的茶葉準(zhǔn)確高效自動(dòng)采摘。
[0021]歸納起來(lái)，本實(shí)施例的茶葉智能采摘機(jī)還具有如下優(yōu)點(diǎn):
I)采用單目攝像機(jī)獲取茶蓬圖像，基于CMY空間的y-C色彩因子對(duì)茶樹嫩梢進(jìn)行識(shí)別，并選用OTSU法進(jìn)行圖像閾值分割，最后通過(guò)中值濾波消除噪聲，實(shí)現(xiàn)對(duì)茶樹嫩梢信息的辨另U，識(shí)別時(shí)間短、準(zhǔn)確度高；
2)采用向茶蓬投射光柵條紋的投影機(jī)，利用光學(xué)投影式三維輪廓測(cè)量的方法，由投影到茶蓬上的變形光柵像的形變量與高度的關(guān)系來(lái)確定出茶樹嫩梢的高度，一次投影可測(cè)出投影面積內(nèi)的全部嫩茶高度，大大提高了識(shí)別定位的效率；
3)控制系統(tǒng)根據(jù)單目攝像機(jī)和光柵投影機(jī)擬合出的投影面積內(nèi)的茶樹嫩梢輪廓曲面，將其分割成若干個(gè)寬度為15mm的小曲面，控制采摘機(jī)構(gòu)以該曲面為軌跡連續(xù)采摘嫩茶；
4)剪切口上部安裝的負(fù)壓茶葉收集管實(shí)時(shí)收集嫩茶，解決了茶樹嫩梢密度大造成的單次單個(gè)采摘時(shí)采摘到兩個(gè)及以上嫩茶和損傷相鄰嫩茶的問(wèn)題，采摘質(zhì)量和效率極高；
5)采用自走式采摘平臺(tái)，作業(yè)靈活性強(qiáng)，通過(guò)雙搖桿機(jī)構(gòu)控制機(jī)架與茶蓬的高度，保證單目攝像機(jī)、投影儀和茶蓬的高度，確保單目攝像機(jī)以最佳的茶樹嫩梢識(shí)別狀態(tài)工作，也避免了整個(gè)采摘平臺(tái)裝置對(duì)茶蓬 的干涉影響。
【權(quán)利要求】
1.一種茶葉智能采摘機(jī)，包括安置在行走機(jī)械上部的降料器(14)以及信號(hào)輸入端接茶葉圖像攝取識(shí)別裝置(10、11)的控制電路；其特征在于:所述行走機(jī)械朝前延伸出支架(4)，所述支架(4)上具有前后延伸的軌道(9)，所述軌道上支撐有與之形成移動(dòng)副的滑架(19)，所述滑架(19)與軌道電機(jī)(18)驅(qū)動(dòng)的軌道絲杠(17)構(gòu)成螺旋副；所述滑架(19)上裝有與之形成移動(dòng)副的剪切座(23)，所述剪切座(23)與滑架電機(jī)(16)驅(qū)動(dòng)的滑架絲杠構(gòu)成螺旋副；所述剪切座(23)上裝有與垂向電機(jī)(20)驅(qū)動(dòng)的垂向絲杠(21)構(gòu)成升降螺紋副的切刀座(24)，所述切刀座(24)上裝有垂向剪切電機(jī)(7)驅(qū)動(dòng)的水平旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀片(6)，所述動(dòng)刀片(6)與定刀片(5)之間形成剪切口 ；所述剪切口上部安裝通往降料器的負(fù)壓茶葉收集管(12)，所述控制電路的控制輸出端分別接各電機(jī)的受控端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的茶葉智能采摘機(jī)，其特征在于:所述水平旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀片(6)和定刀片(5)分別具有多個(gè)周向均布的徑向延伸刀齒，動(dòng)刀片(6)和定刀片(5)的相鄰刀齒之間形成剪切口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的茶葉智能采摘機(jī)，其特征在于:所述行走機(jī)械前下部裝有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的雙搖桿機(jī)構(gòu)(1、3)，所述雙搖桿機(jī)構(gòu)中具有垂向連桿，所述垂向連桿朝前延伸出支架(4)。`
【文檔編號(hào)】A01D46/04GK103444360SQ201310406555
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】秦廣明, 肖宏儒, 陳勇, 宋志禹, 趙映, 金月, 任彩虹 申請(qǐng)人:農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所