[發(fā)明專利]水田除草機(jī)自動(dòng)避苗系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710596212.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107295818B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊龍;馬旭;崔宏偉;陳學(xué)深;鄭文漢;林少敏;陳彬;王聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A01B39/26
• 分類號(hào): A01B39/26;A01B39/18;G06T7/13;G06T7/70;G01C11/02
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

1.水田除草機(jī)自動(dòng)避苗系統(tǒng)，其特征在于：包括圖像采集模塊、控制模塊和液壓模塊，所述控制模塊包括測(cè)速傳感器和可編程邏輯控制器，所述圖像采集模塊、測(cè)速傳感器和液壓模塊分別與可編程邏輯控制器連接；

所述圖像采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集苗帶圖像，根據(jù)苗帶圖像提取苗帶線，判定苗帶線的偏轉(zhuǎn)角度，并輸出至可編程邏輯控制器；

所述測(cè)速傳感器，用于測(cè)量水田除草機(jī)的前進(jìn)速度，并傳輸至可編程邏輯控制器；

所述可編程邏輯控制器，用于根據(jù)苗帶線的偏轉(zhuǎn)角度和水田除草機(jī)的前進(jìn)速度，輸出信號(hào)控制液壓模塊；

所述液壓模塊，用于實(shí)現(xiàn)水田除草機(jī)的除草輪橫向糾偏調(diào)節(jié)，以及根據(jù)可編程邏輯控制器輸出的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)水田除草機(jī)的除草輪角度糾偏調(diào)節(jié)；

所述圖像采集模塊包括相機(jī)、相機(jī)支架和計(jì)算機(jī)，所述相機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，并通過(guò)相機(jī)支架安裝在一角度糾偏機(jī)架上，所述角度糾偏機(jī)架上安裝有水田除草機(jī)的除草輪；

所述角度糾偏機(jī)架包括支撐板、支撐桿、懸臂梁、橫向位移外滑梁、橫向位移內(nèi)滑梁、兩根橫梁和兩根豎桿，所述橫向位移內(nèi)滑梁設(shè)置在橫向位移外滑梁內(nèi)，所述懸臂梁的一端與支撐桿的一端固定連接，懸臂梁和支撐桿的另一端固定在支撐板上，所述兩根橫梁平行設(shè)置在懸臂梁的兩端，其中一根橫梁可相對(duì)懸臂梁轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)兩根豎桿固定在橫向位移外滑梁上，所述相機(jī)支架安裝在可相對(duì)懸臂梁轉(zhuǎn)動(dòng)的橫梁上，所述橫向位移內(nèi)滑梁上安裝有水田除草機(jī)的除草輪；

所述相機(jī)支架包括相連接的豎向支桿和橫向支桿，所述豎向支桿安裝在可相對(duì)懸臂梁轉(zhuǎn)動(dòng)的橫梁中線右側(cè)15cm處，所述橫向支桿向前伸出30mm，所述相機(jī)固定在橫向支桿向前伸出的30mm處，相機(jī)距離地面的高度為100cm，相機(jī)傾斜安裝，相機(jī)的鏡頭俯角55°，其采集的圖像中至少包括4株稻苗，使苗帶接連，苗帶內(nèi)相鄰稻苗遮擋株間區(qū)域；

所述苗帶線的偏轉(zhuǎn)角度的定義為：以圖像中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，水田除草機(jī)前進(jìn)方向?yàn)樽鴺?biāo)系Y軸正方向，垂直于Y軸過(guò)原點(diǎn)右側(cè)為X軸正方向，建立像素坐標(biāo)系；定義苗帶線與Y軸正方向的夾角為苗帶偏轉(zhuǎn)角度，順時(shí)針偏轉(zhuǎn)為正角度偏轉(zhuǎn)，逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)為負(fù)角度偏轉(zhuǎn)；

通過(guò)分析苗帶與除草輪工作狀態(tài)模型，得到苗帶偏轉(zhuǎn)角度閾值，苗帶偏轉(zhuǎn)角度閾值設(shè)定為：以單個(gè)除草輪構(gòu)建苗帶與除草輪工作狀態(tài)模型，設(shè)置稻苗保護(hù)區(qū)間寬度為4cm，則除草輪可工作區(qū)間寬度為26cm；除草輪寬度為20cm，機(jī)插秧秧苗行距為30cm，以5.7°作為除草輪行進(jìn)時(shí)的臨界偏轉(zhuǎn)角度，設(shè)置偏轉(zhuǎn)角閾值為4°。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水田除草機(jī)自動(dòng)避苗系統(tǒng)，其特征在于：所述液壓模塊包括油箱、油泵、溢流閥、過(guò)濾器、手動(dòng)閥、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第一液壓缸、第二液壓缸、第一節(jié)流閥和第二節(jié)流閥，第一電磁閥為二位四通電磁閥，第二電磁閥和第三電磁閥均為三位四通電磁閥；

所述溢流閥的兩端分別連接油箱的回油口與油泵的進(jìn)油口，所述過(guò)濾器連接油泵的進(jìn)油口，所述油泵的出油口與第一電磁閥的第一進(jìn)油口連接，所述第一電磁閥的與第一進(jìn)油口對(duì)應(yīng)的第一出油口與手動(dòng)閥的進(jìn)油口連接，所述第一電磁閥的第二出油口分別與第二電磁閥、第三電磁閥的進(jìn)油口連接，所述第一電磁閥的第二進(jìn)油口分別與第二電磁閥、第三電磁閥一側(cè)的出油口連接；

所述第二電磁閥另一側(cè)的出油口與第一節(jié)流閥的一側(cè)連接，第一節(jié)流閥的另一側(cè)與第一液壓缸的一端油口連接，第一液壓缸的另一端油口與第二電磁閥的回油口連接；

所述第三電磁閥另一側(cè)的出油口與第二節(jié)流閥的一側(cè)連接，第二節(jié)流閥的另一側(cè)與第二液壓缸的一端油口連接，第二液壓缸的另一端油口與第三電磁閥的回油口連接；

所述第一液壓缸的推桿一端安裝在角度糾偏機(jī)架可相對(duì)懸臂梁轉(zhuǎn)動(dòng)的橫梁上，所述第二液壓缸的推桿安裝在角度糾偏機(jī)架的橫向位移內(nèi)滑梁上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水田除草機(jī)自動(dòng)避苗系統(tǒng)，其特征在于：所述計(jì)算機(jī)上的IO板輸出端、測(cè)速傳感器的信號(hào)輸出端分別與可編程邏輯控制器的輸入端連接，可編程邏輯控制器的輸出端的Y端連接電源的正極，輸出端的COM端與第二電磁閥的正極連接，第二電磁閥的負(fù)極連接電源的負(fù)極。