[發(fā)明專利]一種橡膠樹的起割點檢測系統(tǒng)及檢測方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110278349.1 | 申請日： | 2021-03-12 |
| 公開（公告）號： | CN113063349B | 公開（公告）日： | 2021-12-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張春龍;周航;張順路;翟毅豪;張俊雄;李偉 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國農(nóng)業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | G01B11/00 | 分類號： | G01B11/00;B25J9/16 |
| 代理公司： | 北京中安信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11248 | 代理人： | 徐林 |
| 地址： | 100083 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 橡膠樹 起割點 檢測 系統(tǒng) 方法 | ||
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機器人領(lǐng)域，具體涉及一種橡膠樹的起割點檢測系統(tǒng)及檢測方法，包括末端執(zhí)行器(4)、機械臂本體(5)、底座(6)、激光定位燈(7)和下攝像頭(8)；所述機械臂本體(5)通過底座(6)安裝在移動車體上；底座(6)為移動式，能夠在多棵橡膠樹(1)之間移動，承載機械臂本體(5)并為其提供動力；末端執(zhí)行器(4)通過法蘭(402)與機械臂本體(5)的末端連接；激光定位燈(7)安裝在機械臂本體(5)的第二關(guān)節(jié)中心線上，指向機械臂本體(5)前方，下攝像頭(8)布置在機械臂本體(5)上，向下俯視30°。本發(fā)明有機結(jié)合協(xié)作機器人的高精度和圖像處理系統(tǒng)的靈活性，實現(xiàn)了橡膠樹起割點的自動化檢測，智能化程度高。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機器人領(lǐng)域，具體涉及一種橡膠樹的起割點檢測系統(tǒng)及檢測方法。
背景技術(shù)
天然橡膠以其很強的彈性和良好的絕緣性、可塑性、抗拉耐磨等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和機械制造、日常生活等各個領(lǐng)域。世界上能產(chǎn)膠的植物超過2000種，而巴西三葉橡膠樹的產(chǎn)量占據(jù)世界天然橡膠總產(chǎn)量的99％以上。割膠是少數(shù)幾個未能實現(xiàn)機械化的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域之一，長期依賴人工。
割膠作業(yè)對于膠工操作，尤其是在起割點(即入刀處)檢測的精度要求較高。起割點檢測的效果直接影響割線的質(zhì)量，進(jìn)而影響橡膠的產(chǎn)量，甚至?xí)ο鹉z樹的健康造成傷害。近年來，產(chǎn)膠區(qū)勞動力大量外移，膠工老齡化現(xiàn)象日益加劇，嚴(yán)重影響了橡膠產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。目前尚未存在適用于天然橡膠割膠作業(yè)的自動化機械設(shè)備，研發(fā)此類設(shè)備以及方法很有現(xiàn)實意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種橡膠樹起割點的檢測系統(tǒng)及檢測方法，其智能化程度高，能夠自主完成起割點的檢測；精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)割膠刀的準(zhǔn)確入刀；抗干擾性強，不受樹干表面情況影響；集成度高，系統(tǒng)穩(wěn)定可控；結(jié)構(gòu)模塊性強，利于后期擴展。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種橡膠樹的起割點檢測系統(tǒng)，用于對橡膠樹1的起割點進(jìn)行檢測；在橡膠樹1的起割點Ps和中割點Pm處沿著割線豎直布置起割點標(biāo)記2和中割點標(biāo)記3；所述起割點檢測系統(tǒng)包括末端執(zhí)行器4、機械臂本體5、底座6、激光定位燈7和下攝像頭8；
所述機械臂本體5通過底座6安裝在移動車體上；移動車體上安裝有工控機；底座6為移動式，能夠在多棵橡膠樹1之間移動，承載機械臂本體5并為其提供動力；
末端執(zhí)行器4通過法蘭402與機械臂本體5的末端連接；
末端執(zhí)行器4包括上激光測距傳感器401、法蘭402、下激光測距傳感器403、刀片404和眼攝像頭405；上激光測距傳感器401和下激光測距傳感器403分別安裝在刀片404的上方和下方，上激光測距傳感器401和下激光測距傳感器403的激光的發(fā)射方向垂直于法蘭402的法蘭面向外；上激光測距傳感器401和下激光測距傳感器403的激光點和刀片404的刀尖點在豎直方向上三點共線；上激光測距傳感器401和下激光測距傳感器403檢測深度信息，即末端執(zhí)行器4的進(jìn)刀量f；眼攝像頭405安裝在刀片404的運動方向的前方，眼攝像頭405的光軸與刀片404的刀尖點位于同一水平線上；
激光定位燈7安裝在機械臂本體5的第二關(guān)節(jié)中心線上，指向機械臂本體5前方，即橡膠樹1的方向；下攝像頭8布置在機械臂本體5的位于第二關(guān)節(jié)上方的第三關(guān)節(jié)上，向下俯視30°，其高度能夠捕捉到橡膠樹割線，即橡膠樹割線位置在下攝像頭8的有效視野范圍內(nèi)。
所述方法包括以下步驟：
1)底座6在工控機的控制下移動至橡膠樹1的正前方，機械臂本體5對準(zhǔn)橡膠樹1，激光定位燈7對準(zhǔn)橡膠樹1的中心軸線；在開始割膠作業(yè)前，人工測量橡膠樹1的樹干周長C；根據(jù)公式1計算樹干半徑R和割線導(dǎo)程P；
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