[發明專利]水田除草機自動避苗系統及方法

有效

• 申請號: 201710596212.4
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107295818B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 齊龍;馬旭;崔宏偉;陳學深;鄭文漢;林少敏;陳彬;王聰
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: A01B39/26
• 分類號: A01B39/26;A01B39/18;G06T7/13;G06T7/70;G01C11/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

本發明公開了一種水田除草機自動避苗系統及方法，所述系統包括圖像采集模塊、控制模塊和液壓模塊，控制模塊包括測速傳感器和可編程邏輯控制器；圖像采集模塊，用于實時采集苗帶圖像，根據苗帶圖像提取苗帶線，判定苗帶線的偏轉角度，并輸出至可編程邏輯控制器；測速傳感器，用于測量水田除草機的前進速度，并傳輸至可編程邏輯控制器；可編程邏輯控制器，用于根據苗帶線的偏轉角度和水田除草機的前進速度，輸出信號控制液壓模塊；液壓模塊，用于實現水田除草機的除草輪橫向糾偏調節，以及根據可編程邏輯控制器輸出的信號，實現水田除草機的除草輪角度糾偏調節。本發明能夠使除草輪工作時跟隨苗帶線軌跡運動，可以使水田除草機進行自動避苗。

技術領域

本發明涉及一種避苗系統及方法，尤其是一種水田除草機自動避苗系統及方法，屬于除草機自動避苗技術領域。

背景技術

現有一種除草機無論是除草部件前置或后置，在工作過程中都需要人為觀察除草部件與秧苗的相對位置，調整除草機行進方向使除草部件對行。而一般機插秧行距為30cm左右，屬于小行距作物，在實際生產中，機插秧秧苗行并未完全插植成一條直線，一種中耕除草機進行行間除草作業時，人為操控除草機行進方向進行除草部件對行調節，因秧苗行距較小，存在人為調整機具方向不及時，導致傷苗的問題，因此通過使除草裝置跟隨苗帶線運動，可有效減少傷苗，因此首先需精確的提取出苗帶線，韓國的Keun?Ha?Choi等人通過構建水稻立體模型，采用Hough變換求得稻苗葉片邊緣直線，以邊緣直線交點作為稻苗中線特征點，通過穩定線性回歸算法從特征點中提取導航線。江蘇大學高國琴等人通過HSI顏色空間，提取出與光照信息無關的H分量圖，采用K-means聚類分析算法對圖像中的綠色作物信息以及壟道信息進行分類，通過形態學操作去除噪聲后，采用Hough算法提取出作物行線。河南理工大學的姜國權等人為提取農田作物行中線，采用2G-R-B、自動閾值等方法分割圖像，然后進行左右邊緣中間線檢測，得到作物行特征點，通過聚類算法區分出作物行特征點，根據已知直線檢測算法得到導航線。使除草裝置跟隨苗帶線運動，也需要良好的控制方法。Anderson等人設計了一款基于模糊控制的控制器，實現控制機器實現在未知路徑下主動避讓障礙物的目的。南京林業大學的郭偉斌等人采用模糊控制方法設計了玉米行間除草機器人。沈陽自動化研究所的白曉平等人提出了一種農業車輛導航的自校正模型控制方法。

分析國內外作物行視覺提取技術及控制技術的研究現狀可以發現，國內外雖已有類似農田作物行線提取技術的研究，但研究對象多為旱地作物，作物與背景的顏色空間差異明顯，而且作物多為葉菜類作物，作物冠層特征相對簡單，導航線提取難度較小，作物行距較寬，對控制系統的控制精度要求不是很高。國內外有關水稻導航機械的研究較少，已存在的多為對水田拖拉機機頭進行導航的研究，少見對機頭懸掛部件導航控制的研究。水田環境背景復雜、水層反光、類稻苗雜草等因素造成稻苗行識別與行線提取難度較大，且機插秧行距相對旱地作物行較窄，對控制系統精度要求較高。

根據生產經驗可以知道，除草機在田間地頭時，除草輪相對苗帶存在橫向偏移，因此需橫向糾偏調整。除草機在田間工作時，車輪沿著插秧機輪轍行走，不存在橫向偏移，因此不存在橫向偏移，初始對行完成后可固定。但因秧苗未插植成直線，除草機行進在苗帶彎曲部分時，除草輪相對苗帶存在角度偏移，因此需進行角度糾偏調整。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述現有技術的缺陷，提供了一種水田除草機自動避苗系統，該系統能夠使水田除草機上的除草輪初始對行，工作時跟隨苗帶線軌跡運動，可以使水田除草機進行自動避苗。

本發明的另一目的在于提供一種水田除草機自動避苗方法。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

水田除草機自動避苗系統，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速傳感器和可編程邏輯控制器，所述圖像采集模塊、測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，用于實時采集苗帶圖像，根據苗帶圖像提取苗帶線，判定苗帶線的偏轉角度，并輸出至可編程邏輯控制器；