[發明專利]基于三維定位的規則形狀苗木自動修剪裝置與方法

有效

• 申請號: 202011254519.4
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112470735B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 張榮標;李龍興
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: A01G3/04
• 分類號: A01G3/04;G06V10/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于三維定位的規則形狀苗木自動修剪裝置的自動修剪方法，該自動修剪裝置的最下方是包括小車承載板（2）和電動輪（3）的智能小車，小車承載板（2）布置在電動輪（3）上方，電動輪（3）通過控制線連接微處理器（4），微處理器（4）通過WIFI模塊（20）與上位機（21）關聯，小車承載板（2）上表面的后方固定連接機械臂固定件（5），機械臂固定件（5）的上表面固定連接一號步進電機（6）的殼體，一號步進電機（6）輸出軸是垂直向上的一號步進電機絲桿（7），一號步進電機絲桿（7）上嚙合水平布置的滾珠滑臺（8），滾珠滑臺（8）的前上方固定連接一號伸縮電機（10）的殼體，一號伸縮電機（10）的輸出軸是前后水平的一號伸縮電機推桿（11），一號伸縮電機推桿（11）的前端固定連接二號伸縮電機（12）的殼體，二號伸縮電機（12）的輸出軸是左右水平的二號伸縮電機推桿（13），二號伸縮電機推桿（13）的最左端固定連接一號舵機（22）的本體，一號舵機（22）的輸出軸是水平向左伸出的一號舵機齒輪軸（16），一號舵機齒輪軸（16）的最左端連接前后水平的二號舵機（19）本體，二號舵機（19）的轉軸為水平向后伸出的二號舵機齒輪軸（23），二號舵機齒輪軸（23）的最后端連接電動馬達（18）的本體，電動馬達（18）的轉軸為垂直向下伸出的電動馬達轉軸（24），電動馬達轉軸（24）的最下端同軸固定套裝鋸齒（17）；一號舵機（22）本體的上方固定設有二號步進電機（15），二號步進電機（15）的轉軸垂直朝上且固定連接二號攝像機（14），小車承載板（2）上表面的前方設置一號攝像機（1），一號攝像機（1）的鏡頭正對前方路面，一號攝像機（1）和二號攝像機（14）分別經信號線連接微處理器（4）；微處理器（4）通過控制線分別連接一號步進電機（6）、二號步進電機（15）、一號伸縮電機（10）、二號伸縮電機（12），一號舵機（22）、二號舵機（19）和電動馬達（18），其特征是包括以下步驟：

步驟1）：微處理器（4）控制電動輪（3）向前行駛，控制一號伸縮電機（10）、二號伸縮電機（12）伸長，根據苗木的平均高度控制一號步進電機（6）旋轉，使二號攝像機（14）完整地采集到路邊苗木的主視圖并傳輸至微處理器（4）；

步驟2）：微處理器（4）控制一號伸縮電機（10）伸長，當二號攝像機（14）采集的圖像表明其位于兩株苗木中間時，微處理器（4）控制一號伸縮電機（10）停止伸長且控制二號伸縮電機（12）向左伸長，控制二號步進電機（15）旋轉90度使二號攝像機（14）鏡頭正對著苗木側面以采集苗木側視圖并傳輸給微處理器（4），微處理器（4）將苗木主視圖和側視圖通過WIFI模塊（20）發送給上位機（21）；

步驟3）：微處理器（4）控制一號步進電機（6）工作使滾珠滑臺（8）向下移動到最底部，控制一號伸縮電機（10）、二號伸縮電機（12）收縮使一號伸縮電機推桿（11）、二號伸縮電機推桿（13）至最短處，以此時鋸齒（17）的圓心為原點建立三維坐標系XYZ，X軸前后方向水平，Y軸左右方向水平，Z軸垂直于地面；

步驟4）：上位機（21）根據苗木的主視圖和側視圖擬合出各自的中心點，由主視圖的中心點和側視圖的中心點映射出苗木中心點B；

步驟5）：上位機（21）以所述的苗木中心點B為原點建立三維坐標系X₁Y₁Z₁，建立任意規則形狀苗木修剪模型，得到規則形狀苗木修剪模型表面點坐標；

步驟6）：上位機（21）將所述的規則形狀苗木修剪模型表面點坐標同步到三維坐標系XYZ中，將規則形狀苗木修剪模型表面點與坐標系原點相連形成一條直線，垂直于該直線且與修剪模型表面點重合的面即為苗木修剪切面，根據苗木修剪切面與地面形成的夾角計算出修剪角度；

步驟7）：上位機（21）將修剪模型表面點坐標和修剪角度發送至微處理器（4），微處理器（4）控制一號步進電機（6）、一號伸縮電機（10）、二號伸縮電機（12）、一號舵機（22）和二號舵機（19）工作，使鋸齒（17）與所述的苗木修剪切面重合，依次修剪。