[發(fā)明專利]基于視覺(jué)的智能稻麥?zhǔn)崭顧C(jī)撥禾輪位置測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111211806.1
• 申請(qǐng)日: 2021-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114187353A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聞敬謙;范銀冬;姚軼溥;甄曉陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/73
• 分類號(hào): G06T7/73;G06T7/13;G06T7/80;G06K7/14
• 代理公司: 北京正陽(yáng)理工知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發(fā)明公開(kāi)的基于視覺(jué)的智能稻麥?zhǔn)崭顧C(jī)撥禾輪位置測(cè)量方法，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法為：在收割機(jī)駕駛臺(tái)前上方安裝相機(jī)，并對(duì)相機(jī)進(jìn)行內(nèi)參標(biāo)定；標(biāo)定相機(jī)坐標(biāo)系相對(duì)于地面坐標(biāo)系的位姿；在撥禾輪主軸上粘貼編碼條，計(jì)算撥禾輪主軸軸心線在編碼條坐標(biāo)系中的位置；標(biāo)定中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系和割刀所確定的割臺(tái)坐標(biāo)之間的位姿關(guān)系；通過(guò)視覺(jué)定位出編碼條坐標(biāo)系和中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系在相機(jī)坐標(biāo)系中的位置，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，計(jì)算出撥禾輪主軸軸心線在相機(jī)坐標(biāo)系中的空間位置，再通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，計(jì)算出撥禾輪主軸軸心線相對(duì)于割臺(tái)坐標(biāo)系的位置和相對(duì)于地面的高度。本發(fā)明能夠提高撥禾輪作業(yè)位置測(cè)量的精度和安全性，降低傳感器成本和安裝復(fù)雜性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于視覺(jué)的智能稻麥?zhǔn)崭顧C(jī)撥禾輪位置測(cè)量方法，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù) 領(lǐng)域。

背景技術(shù)

智能農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)現(xiàn)智能化的一個(gè)最基本要求就是能夠脫離人工干預(yù)，自動(dòng)化地測(cè)控各個(gè) 機(jī)構(gòu)，因此，準(zhǔn)確測(cè)量各個(gè)部件的作業(yè)參數(shù)成為了實(shí)現(xiàn)智能農(nóng)機(jī)必不可少的部分。

撥禾輪是稻麥聯(lián)合收割機(jī)用于扶持、推送莖稈的裝置，作業(yè)時(shí)，撥禾輪可以被液壓推桿 前后，上下推動(dòng)，改變作業(yè)位置，達(dá)到不同的撥禾、推送效果。撥禾輪作業(yè)時(shí)的位置主要指 撥禾輪主軸相對(duì)于地面的高度、撥禾輪主軸相對(duì)于割刀的位置。在智能農(nóng)機(jī)出現(xiàn)以前，對(duì)撥 禾輪作業(yè)位置的測(cè)控基本上都是靠人工經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y(cè)，由操作員觀測(cè)撥禾輪位置，再進(jìn)行手動(dòng)調(diào) 控。隨著智能農(nóng)機(jī)的發(fā)展，現(xiàn)階段出現(xiàn)了很多撥禾輪作業(yè)位置自動(dòng)測(cè)量方法，其中，撥禾輪 主軸相對(duì)于割刀的位置，主要通過(guò)傳感器測(cè)量推動(dòng)撥禾輪的液壓推桿伸縮長(zhǎng)度，再結(jié)合收割 機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)間接推算獲得；撥禾輪主軸相對(duì)于地面的高度主要是通過(guò)仿形裝置測(cè)量割刀相 對(duì)于地面的高度，再根據(jù)撥禾輪主軸相對(duì)于割刀的位置推算。采用上述方法測(cè)量撥禾輪的作 業(yè)參數(shù)，根據(jù)不同的收割機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)，需要安裝多個(gè)傳感器，成本較高，安裝復(fù)雜，不利于 產(chǎn)品推廣。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于視覺(jué)的智能稻麥?zhǔn)崭顧C(jī)撥禾輪 位置測(cè)量方法，通過(guò)視覺(jué)測(cè)量到方式，便捷簡(jiǎn)單地測(cè)量出撥禾輪的作業(yè)位置，提高撥禾輪作 業(yè)位置測(cè)量的精度，降低傳感器成本和安裝復(fù)雜性。

本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明公開(kāi)的基于視覺(jué)的智能稻麥?zhǔn)崭顧C(jī)撥禾輪位置測(cè)量方法，包括如下步驟：

步驟S1：在收割機(jī)駕駛臺(tái)前上方安裝單目相機(jī)，保證能夠同時(shí)拍攝到收割機(jī)撥禾輪主軸、 割臺(tái)；

步驟S2：對(duì)所述單目相機(jī)的內(nèi)參進(jìn)行標(biāo)定，獲得相機(jī)內(nèi)參矩陣；

步驟S3：在地面上確定一個(gè)地面坐標(biāo)系，并標(biāo)定所述相機(jī)確定的相機(jī)坐標(biāo)系相對(duì)于地面 坐標(biāo)系的位姿；

步驟S4：在撥禾輪主軸上繞著粘貼一圈編碼條，所述編碼條用于確定一個(gè)編碼條坐標(biāo)系， 通過(guò)編碼條坐標(biāo)系計(jì)算出撥禾輪主軸軸心線在所述編碼條坐標(biāo)系中的位置；

步驟S5：由于割刀在作業(yè)時(shí)會(huì)被作物遮擋，所以在作業(yè)時(shí)不能實(shí)時(shí)獲知割刀的位置，需 要通過(guò)中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系間接推算割刀的位置；所述中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系通過(guò)割臺(tái)上可見(jiàn)區(qū)域內(nèi)的 標(biāo)定紙計(jì)算割刀位置，該標(biāo)定紙粘貼在收割機(jī)割臺(tái)相對(duì)于割刀靜止的任意部件上，之后標(biāo)定 所述中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系和割刀所確定的割臺(tái)坐標(biāo)系之間的位姿關(guān)系；

步驟S6：收割機(jī)作業(yè)過(guò)程中，所述相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝收撥禾輪主軸和割臺(tái)，將圖片傳輸給上 位機(jī)處理，上位機(jī)程序根據(jù)拍攝到的圖片，定位出所述編碼條坐標(biāo)系在相機(jī)坐標(biāo)系中的位置， 根據(jù)編碼條坐標(biāo)系的位置，計(jì)算出撥禾輪主軸軸心線在所述相機(jī)坐標(biāo)系中的空間位姿；

步驟S7：根據(jù)拍攝到的圖片，定位出所述中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系的位置，之后，根據(jù)中間轉(zhuǎn)換 坐標(biāo)系和割臺(tái)坐標(biāo)之間的位姿關(guān)系，計(jì)算出撥禾輪主軸軸心線相對(duì)于割臺(tái)坐標(biāo)系的位姿；