一种基于图像处理的自捡拾花生收获机的制作方法

本实用新型涉及一种基于图像处理的自捡拾花生收获机，属于图像识别和农业设备技术领域。

背景技术：

花生在收获时，需要将花生从土壤中犁出并进行晾晒，晾晒干后再进行摘果脱壳处理。鉴于目前针对于花生收获机械大多无辅助捡拾装置，需要耗费大量人力捡拾遗落田地里的花生果，造成了人工劳动量增大和工作作业效率低的问题。本实用新型针对于部分花生收获机械中的辅助捡拾装置多是由若干个细小均匀或错位排列的金属管焊接组合而成，进而对散落的花生秧进行捡拾操作，但对于散落的花生果捡拾效果较差，工作效率较低。

技术实现要素：

本实用新型针对于现有装置关于脱落的花生果难以捡拾的问题，提出了一种基于图像处理的自捡拾花生收获机，不仅避免了大量的人工劳动投入而且提高了花生自捡拾工作作业效率。

本实用新型采用的技术方案：一种基于图像处理的自捡拾花生收获机，包括小车本体以及安装在小车本体上的机械臂、摄像头5、控制箱6、花生收纳箱8、蓄电池组10。小车本体的最前端安装有转动摄像头5，机械臂组件位于小车本体前端顶部的上表面,控制箱6位于小车本体的前半部分内部，花生收纳箱8安装在小车本体的后半部分，小车后车轮7的转动轴上安装有转动电机，小车前车轮的转动轴上安装有转向舵机，蓄电池组10位于控制箱6和花生收纳箱8之间的位置，控制箱6内安装有微型计算机处理器9、存储器11、无线传输模块13，微型计算机处理器9的集成线路接口端分别与存储器11、无线传输模块13、摄像头5、机械臂、小车前车轮转向舵机、红外线反射型传感器12和蓄电池组10端的接口相连接。

优选地，所述花生收纳箱8的顶端安装有红外线反射型传感器12。

优选地，所述的控制终端设备为手机或电脑。

优选地，所述的摄像头5为树莓派摄像头。

优选地，所述的自捡拾花生收获机以轮式小车为架构。

具体地，所述的机械臂的型号为6自由度机械臂，包括机械臂底座4、机械臂转动关节(舵机)3、机械臂连接杆2和机械臂夹手1。机械臂底座4转动装置安装在小车本体前端顶部的上表面，机械臂底座4通过机械臂连接杆2与机械臂转动关节3的一端连接，机械臂转动关节3的另一端又连接有一段机械臂连接杆2，而第二段机械臂连接杆2的末端与机械臂夹手1连接。其中，机械臂底座4、机械臂转动关节3、机械臂连接杆2、机械臂夹手1的集成线路接口与微型计算机处理器9端的接口相连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可以通过摄像头拍摄的图像实时传输到计算机中，再由计算机实现对散落在地面上花生果的实时判别，最后则通过机械臂实现最终的花生自捡拾操作；也可以由操作者通过使用无线传输控制终端设备实现远程控制小车以完成对散落在地面上的花生果进行自捡拾操作。本实用新型不仅可以避免大量的人工劳动投入，而且可以显著提高花生的自捡拾工作作业效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型机械臂的结构示意图。

附图中各标号为：1-机械臂夹手，2-机械臂连接杆，3-机械臂转动关节，4-机械臂底座，5-摄像头，6-控制箱，7-小车后车轮，8-花生收纳箱，9-微型计算机处理器，10-蓄电池组，11-存储器，12-红外线反射型传感器，13-无线传输模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：如图1-2所示，一种基于图像处理的自捡拾花生收获机，包括小车本体以及安装在小车本体上的机械臂、摄像头5、控制箱6、花生收纳箱8、蓄电池组10。小车本体的最前端安装有转动摄像头5，机械臂组件位于小车本体前端顶部的上表面,控制箱6位于小车本体内部的前半部分，花生收纳箱8安装在小车本体的后半部分，小车后车轮7的转动轴上安装有转动电机，小车前车轮的转动轴上安装有转向舵机，蓄电池组10位于控制箱6和花生收纳箱8之间的位置，控制箱6内安装有微型计算机处理器9、存储器11、无线传输模块13(如图1所示，三者集成在一起)，微型计算机处理器9集成线路接口分别与存储器11、无线传输模块13、摄像头5、机械臂、小车前车轮转向舵机、红外线反射型传感器12和蓄电池组10端的接口相连接。

小车本体主体架构采用轮式结构，转动电机为小车本体提供驱动力,前车轮转向舵机用于控制小车的转向。其中摄像头5负责采集图像信息；存储器11与摄像头5图像传输接口连接，存储摄像头5采集的图像信息；微型计算机处理器9与存储器11相连接，读取存储器11内存储的图像信息并分析图像特征信息，从而实现对散落在地面上的花生果的实时判别；机械臂端的集成线路接口与控制箱6中的微型计算机处理器9端的接口相连接，由微型计算机处理器9发出指令给机械臂，通过机械臂的整体联动，最后则由机械手臂夹手1完成最终的花生自捡拾操作；花生收纳箱8用于花生的收纳；小车控制箱6中各个模块均由蓄电池组10提供电源；在无线传输模块中可由操作者通过使用控制终端设备(手机或电脑)实现对小车运行轨迹的操控，抑或控制摄像头的旋转角度，以及对机械臂的直接操控。

进一步地，所述花生收纳箱8的顶端安装有一与微型计算机处理器9端相连接的红外线反射型传感器12。它是利用红外线反射的原理，根据反射的强度来判定前方障碍的有无，因而本设备以此传感器来判别花生收纳箱是否需要更换。

进一步地，所述的控制终端设备为使用者的手机或电脑。

进一步地，所述的机械臂的型号为6自由度机械臂，可自编程机械臂程序指令，此机械臂夹手通过转动关节(舵机)与连杆的自适应配合可最大化程度上提升捡拾精度。6自由度机械臂包括机械臂底座4、机械臂转动关节3(舵机)、机械臂连接杆2和机械臂夹手1，其中机械臂底座4的转动装置安装在小车本体前端顶部的上表面，机械臂底座4通过机械臂连接杆2与机械臂转动关节3的一端连接，机械臂转动关节3的另一端又连接有一段机械臂连接杆2，第二段机械臂连接杆2的末端与机械臂夹手1连接。机械臂底座4、机械臂转动关节3、机械臂连接杆2、机械臂夹手1的集成线路接口与微型计算机处理器9端相连接。

进一步地，所述的摄像头5采用高清迷你摄像头，具有较高的帧数和清晰度。本实用新型采用树莓派摄像头用于对目标图像实时识别，而且可通过控制终端设备(手机或电脑)对其进行摄像头角度调节。

进一步地，所述的花生收纳箱8采用透明塑料材料制成，轻便耐用。

进一步地，所述的摄像头5旁边辅以led灯，以增强光照、光强等因素对图像分辨率的影响。

可选地，所述的微型计算机处理器9采用因特尔系列处理器。

可选地，舵机参考型号如mg995舵机。

可选地，花生自捡拾收获机由蓄电池组10为其提供电源，蓄电池型号可选6-dzm-12、6-dzm-17、6-dzm-20、8-dzm-20等。

本实用新型的工作原理：小车本体前端的摄像头5采集的视频信息保存在存储器11中经视频解码器将模拟信号转换为数字信号并实时的传输到控制箱6中的微型计算机处理器9中，由微型计算机处理器9对目标图像进行实时识别，然后由微型计算机处理器9下达指令给机械臂，通过机械臂的整体联动，最后则由机械手臂夹手1完成最终的花生自捡拾操作，并投放入花生收纳箱8中。

微型计算机处理器9处理图像中：首先，采集大量的花生果图像并构建花生果图像数据集用来训练某神经网络，经过训练的神经网络对地层表面散落的花生果有着较高的识别率；然后，采用迁移学习的方法将各种参数迁移到本设备的微型计算机处理器9的神经网络中；最后，本实用新型小车的摄像头5采集到的图像数据被存储到存储器11中，再将存储器11中的图像数据经解析和编码后实时的传输到微型计算机处理器9中，经神经网络程序进行图像处理即可实现对目标图像的实时识别。这些属于现有技术常用的图像处理过程，在此不再详细说明。

在自捡拾模块过程中：首先，由微型计算机处理器9对目标图像进行实时识别；然后，由微型计算机处理器9发出指令给机械臂；最后，通过机械臂的整体联动，由机械手臂夹手1完成最终的花生自捡拾操作。其中，以6自由度机械臂为例，此机械臂扩展性强，可根据具体需求添加程序指令且代码开源。所述机械臂底座4的转动装置安装于花生自捡拾小车本体的前端顶部上表面，且底座水平方向可旋转，与机械臂底座4相连有一段机械臂连接杆2(此连接杆由舵机控制可垂直方向摆动)，机械臂连接杆2的末端与机械臂转动关节3(即舵机)相连接，机械臂转动关节3上又连有一段机械臂连接杆2，第二段机械臂连接杆2的末端连接有机械臂夹手1，其中由舵机控制机械臂夹手1的夹合角度以完成对花生果的精准夹取。

在控制箱6中，微型计算机处理器9与存储器11和无线传输模块13之间各有接线接口，摄像头5记录的视频信息存储在存储器11中，存储器11的视频信息又即时被微型计算机处理器9调用，通过微型计算机处理器9中的神经网络程序运行实现对目标图像进行目标实时识别。控制箱6模块中的无线传输模块13用于和外部控制终端设备(如手机和电脑)建立连接(如蓝牙连接)。控制箱6为整个小车的核心部分，其中的微型计算机处理器9端设置有集成线路接口分别与存储器11、无线传输模块13、摄像头5、机械臂、小车前轮转向舵机、红外线反射型传感器12和蓄电池组10端的接口相连接。

以上描述和附图充分地展示了本实用新型的具体实施方案，以使本实用新型的技术方案能够得到完整的实践。在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其工作原理内进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除