[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

本發明公開一種基于三維定位的規則形狀苗木自動修剪裝置與方法，上位機運用三維定位方法確定苗木中心位置以及需要修剪的位置坐標，通過采集到的苗木的主視圖與側視圖，擬合出苗木的中心位置，以中心位置建立三維坐標系，上位機自動生成苗木修剪模型，并自動生成修剪的坐標位置，根據相交形成的參考點選取與模型相切的面，然后掃描這些切面并讓鋸齒與這些面重合，不僅能保證全方位無死角的覆蓋整個苗木，而且提高了修剪的連續性和精度，讓用戶自己選擇參數建立苗木三維立體圖像，可以根據不同的苗木品種選擇不同的修剪形狀而不會產生單一效果，微處理器控制五個自由度的機械臂上的鋸齒根據坐標進行切割，修剪精度高。

技術領域

本發明涉及苗木修剪技術領域，具體是基于三維定位的規則形狀苗木自動修剪技術，運用三維定位的方法自動修剪出規則形狀的苗木，提高苗木修剪的智能化水平。

背景技術

在綠化景觀工程中，對苗木進行正確的修剪和整形工作是一項很重要的養護管理技術。在園林綠化養護管理中對苗木進行適當、合理的修剪，不僅可以讓苗木得到更好的生長，同時也能調節樹勢、創造和保持合理的樹冠結構，形成優美的樹姿，從而提高苗木的觀賞性能，起到美化環境的作用,由此可以看出苗木的修剪很重要。

目前，苗木修剪裝置大部分還是手持式的機械裝置，例如中國專利公開號為CN107667700A提出的一種高效苗圃修剪裝置，解決了現有設備修剪效率低的問題，但是其自動化程度低，還是需要大量人力操作。中國專利公開號為CN110301246A公布的一種行道樹智能修剪設備，能夠自動修剪行道樹，而且通過放置槽可將修剪下來的樹葉收集起來，能夠方便人們清理修剪下來的樹葉，降低了人工成本，但是在修剪過程中，采用單一弧形修剪結構，只能對行道樹進行修剪，對于其他品種苗木則不能使用，而且不能根據苗木實際的形狀大小進行修剪。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種基于三維定位的規則形狀苗木自動修剪裝置與方法，根據單個苗木實際的形狀進行任意規則形狀修剪，提高苗木修剪的智能化水平。

本發明所述的基于三維定位的規則形狀苗木自動修剪裝置采用的技術方案是：最下方是智能小車，智能小車包括小車承載板和電動輪，小車承載板布置在電動輪上方，電動輪通過控制線連接微處理器，微處理器通過WIFI模塊與上位機關聯，小車承載板上表面的后方固定連接機械臂固定件，機械臂固定件的上表面固定連接一號步進電機的殼體，一號步進電機輸出軸是垂直向上的一號步進電機絲桿，一號步進電機絲桿上嚙合水平布置的滾珠滑臺，滾珠滑臺的前上方固定連接一號伸縮電機的殼體，一號伸縮電機的輸出軸是前后水平的一號伸縮電機推桿，一號伸縮電機推桿的前端固定連接二號伸縮電機的殼體，二號伸縮電機的輸出軸是左右水平的二號伸縮電機推桿，二號伸縮電機推桿的最左端固定連接一號舵機的本體，一號舵機的輸出軸是水平向左伸出的一號舵機齒輪軸，一號舵機齒輪軸的最左端連接前后水平的二號舵機本體，二號舵機的轉軸為水平向后伸出的二號舵機齒輪軸，二號舵機齒輪軸的最后端連接電動馬達的本體，電動馬達的轉軸為垂直向下伸出的電動馬達轉軸，電動馬達轉軸的最下端同軸固定套裝鋸齒；一號舵機本體的上方固定設有二號步進電機，二號步進電機的轉軸垂直朝上且固定連接二號攝像機，小車承載板上表面的前方設置一號攝像機，一號攝像機的鏡頭正對前方路面，一號攝像機和二號攝像機分別經信號線連接微處理器；微處理器通過控制線分別連接一號步進電機、二號步進電機、一號伸縮電機、二號伸縮電機，一號舵機、二號舵機和電動馬達。

所述的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采用的技術方案是包括以下步驟：

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

步驟2)：微處理器控制一號伸縮電機伸長，當二號攝像機采集的圖像表明其位于兩株苗木中間時，微處理器控制一號伸縮電機停止伸長且控制二號伸縮電機向左伸長，控制二號步進電機旋轉90使二號攝像機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，微處理器將苗木主視圖和側視圖通過WIFI模塊發送給上位機；