一種茶葉智能采摘的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種茶葉智能采摘機，屬于農業機械【技術領域】。該機包括安置在行走機械上部的降料器以及信號輸入端接茶葉圖像攝取識別裝置的控制電路；行走機械朝前延伸出的支架上具有前后延伸的軌道，軌道上支撐的滑架與軌道絲杠構成螺旋副；滑架上裝有與之形成移動副的剪切座，剪切座與滑架絲杠構成螺旋副；所述剪切座上裝有與垂向絲杠構成升降螺紋副的切刀座，切刀座上裝有水平旋轉動刀片，動刀片與定刀片之間形成剪切口；剪切口上部安裝通往降料器的負壓茶葉收集管，控制電路的控制輸出端分別接各電機的受控端。與單次單個采摘的現有技術相比，本發明工作效率大大提高，可以滿足茶葉采摘和收集的需要。
【專利說明】一種茶葉智能采摘機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種茶葉采摘機，尤其是一種茶葉智能采摘機，屬于農業機械【技術領域】。
【背景技術】
[0002]檢索發現，申請號為200410081482.4的中國專利申請公開了一種自動采茶機，該機不僅視覺系統只有一個圖像采集頭，僅能初步對茶蓬嫩梢進行識別，不能獲取茶蓬嫩梢的高度信息，無法擬合出嫩茶的三維信息，難以控制茶葉摘取機構準確采摘，而且摘采部分采用采摘刀爪，由采摘執行機構控制刀爪開、合實現嫩茶的剪切，只適用于單次單個采摘。申請號為201320025340.0的中國專利公開了一種茶葉采摘系統，該系統采用激光二維測距方式測量茶葉高程，激光頭的點測距方式存在測距范圍小、時間長的缺點，垂直定位的效率低；雖然該系統采用雙目攝像機對嫩茶圖像進行識別，但實驗表明，由于茶樹嫩梢密度大，采用此方法采集到的兩個圖像極為相似，難以對特征點進行準確匹配，無法解決嫩茶的識別問題；尤其是摘采部分采用剪刀剪切嫩茶，同樣只適用于單次單個采摘。
[0003]總之，以上現有技術均存在只能單次單個采摘的局限性，因此完成一次采摘的時間長、效率很低，不適用于采摘時效性高、采摘強度大的茶葉采摘作業。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于:針 對上述現有技術存在的缺點，提出一種不僅自動化程度高、而且作業效率顯著提高的茶葉智能采摘機，從而滿足時效性強、采摘強度大的名優茶葉采摘作業需求。
[0005]為了達到以上目的，本發明的茶葉智能采摘機基本技術方案為:包括安置在行走機械上部的降料器(14)以及信號輸入端接茶葉圖像攝取識別裝置(10、11)的控制電路；所述行走機械朝前延伸出支架(4)，所述支架(4)上具有前后延伸的軌道(9)，所述軌道上支撐有與之形成移動副的滑架(19)，所述滑架(19)與軌道電機(18)驅動的軌道絲杠(17)構成螺旋副；所述滑架(19)上裝有與之形成移動副的剪切座(23)，所述剪切座(23)與滑架電機(16)驅動的滑架絲杠構成螺旋副；所述剪切座(23)上裝有與垂向電機(20)驅動的垂向絲杠(21)構成升降螺紋副的切刀座(24)，所述切刀座(24)上裝有垂向剪切電機(7)驅動的水平旋轉動刀片(6)，所述動刀片(6)與定刀片(5)之間形成剪切口 ；所述剪切口上部安裝通往降料器的負壓茶葉收集管(12)，所述控制電路的控制輸出端分別接各電機的受控端。
[0006]工作時，位于三維驅動機構上的切刀座不僅可以在行走機械帶動下，不受茶行的限制，根據茶葉圖像攝取識別裝置對茶葉嫩芽的識別，進而由控制電路控制三維電機，準確使剪切口到達需采摘位置，而且通過切刀旋轉運動產生的連續剪切，將茶葉不斷采摘下來，進而通過負壓吸到降料器內，因此與單次單個采摘的現有技術相比，工作效率大大提高，可以滿足茶葉采摘和收集的需要。
[0007]本發明進一步的完善是，所述水平旋轉動刀片(6)和定刀片(5)分別具有多個周向均布的徑向延伸刀齒，動刀片(6)和定刀片(5)的相鄰刀齒之間形成剪切口。這樣，動刀片(6)旋轉時，多個刀齒同時進行剪切，從而可以同時完成鄰近茶葉的采摘，顯著提高工作效率。
[0008]本發明更進一步的完善是，所述行走機械前下部裝有動力驅動的雙搖桿機構，所述雙搖桿機構中具有垂向連桿，所述垂向連桿朝前延伸出支架。這樣，在行走機械的帶動下，借助雙搖桿機構可以操作控制使切刀座快速粗就位，再由控制電路控制三維驅動機構精確定位，不僅避免了整個采摘平臺裝置對茶蓬的干涉影響，還進一步提高采摘效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0010]圖1為本發明一個優選實施例的結構示意圖。
[0011]圖2為圖1的A向 局部視圖。
[0012]圖3為圖1的B向局部視圖。
[0013]圖4為圖1的C處局部放大圖。
[0014]圖5為圖4的D-D剖視圖。
[0015]圖6為圖1實施例的連續采摘路線示意圖。
【具體實施方式】
[0016]實施例一
本實施例的茶葉智能采摘機基本結構如圖1所示，行走機械22的前下部裝有油缸13作為動力驅動的雙搖桿機構，該雙搖桿機構的直搖桿3和彎搖桿I的一端分別鉸裝在行走機械22的前下部，其另一端分別與垂向連桿2鉸接，該垂向連桿2朝前延伸出支架4。行走機械22的上部安裝有降料器14。支架4上支撐有信號輸出端接控制電路的攝像機10和投影儀11，從而可以通過圖像處理，實現待采摘茶葉的識別。此外，支架4支撐的工作平臺8上兩側具有前后延伸的軌道9。
[0017]如圖2所示，兩條軌道9上支撐有與之形成移動副的滑架19，滑架19與軌道電機18驅動的軌道絲杠17構成螺旋副。滑架19上裝有與之形成移動副的剪切座23，剪切座23與滑架電機16驅動的滑架絲杠19-1構成螺旋副。
[0018]如圖3所示，剪切座23上裝有與垂向電機20驅動的垂向絲杠21構成升降螺紋副的切刀座24，切刀座24上裝有剪切電機7驅動的水平旋轉動刀片6 (參見圖1)。如圖4、圖5所示，水平旋轉的盤狀動刀片6和緊貼的定刀片5分別具有多個周向均布的徑向延伸刀齒，動刀片6和定刀片5的相鄰刀齒之間形成剪切口。
[0019]剪切口上部安裝通往降料器14的負壓茶葉收集管12，降料器14頂部安裝離心風機15，控制電路的控制輸出端分別接各電機。
[0020]工作時，行走機械系統可以按需靈活移位，并借助操控雙搖桿機構使切刀座快速粗就位，接著控制電路根據茶葉圖像采集處理得出的結果，控制三維驅動機構使切刀座精確跟蹤，通過旋轉切刀連續剪切，實現圖6所示曲面軌跡的茶葉準確高效自動采摘。
[0021]歸納起來，本實施例的茶葉智能采摘機還具有如下優點:
I)采用單目攝像機獲取茶蓬圖像，基于CMY空間的y-C色彩因子對茶樹嫩梢進行識別，并選用OTSU法進行圖像閾值分割，最后通過中值濾波消除噪聲，實現對茶樹嫩梢信息的辨另U，識別時間短、準確度高；
2)采用向茶蓬投射光柵條紋的投影機，利用光學投影式三維輪廓測量的方法，由投影到茶蓬上的變形光柵像的形變量與高度的關系來確定出茶樹嫩梢的高度，一次投影可測出投影面積內的全部嫩茶高度，大大提高了識別定位的效率；
3)控制系統根據單目攝像機和光柵投影機擬合出的投影面積內的茶樹嫩梢輪廓曲面，將其分割成若干個寬度為15mm的小曲面，控制采摘機構以該曲面為軌跡連續采摘嫩茶；
4)剪切口上部安裝的負壓茶葉收集管實時收集嫩茶，解決了茶樹嫩梢密度大造成的單次單個采摘時采摘到兩個及以上嫩茶和損傷相鄰嫩茶的問題，采摘質量和效率極高；
5)采用自走式采摘平臺，作業靈活性強，通過雙搖桿機構控制機架與茶蓬的高度，保證單目攝像機、投影儀和茶蓬的高度，確保單目攝像機以最佳的茶樹嫩梢識別狀態工作，也避免了整個采摘平臺裝置對茶蓬 的干涉影響。
【權利要求】
1.一種茶葉智能采摘機，包括安置在行走機械上部的降料器(14)以及信號輸入端接茶葉圖像攝取識別裝置(10、11)的控制電路；其特征在于:所述行走機械朝前延伸出支架(4)，所述支架(4)上具有前后延伸的軌道(9)，所述軌道上支撐有與之形成移動副的滑架(19)，所述滑架(19)與軌道電機(18)驅動的軌道絲杠(17)構成螺旋副；所述滑架(19)上裝有與之形成移動副的剪切座(23)，所述剪切座(23)與滑架電機(16)驅動的滑架絲杠構成螺旋副；所述剪切座(23)上裝有與垂向電機(20)驅動的垂向絲杠(21)構成升降螺紋副的切刀座(24)，所述切刀座(24)上裝有垂向剪切電機(7)驅動的水平旋轉動刀片(6)，所述動刀片(6)與定刀片(5)之間形成剪切口 ；所述剪切口上部安裝通往降料器的負壓茶葉收集管(12)，所述控制電路的控制輸出端分別接各電機的受控端。
2.根據權利要求1所述的茶葉智能采摘機，其特征在于:所述水平旋轉動刀片(6)和定刀片(5)分別具有多個周向均布的徑向延伸刀齒，動刀片(6)和定刀片(5)的相鄰刀齒之間形成剪切口。
3.根據權利要求1或2所述的茶葉智能采摘機，其特征在于:所述行走機械前下部裝有動力驅動的雙搖桿機構(1、3)，所述雙搖桿機構中具有垂向連桿，所述垂向連桿朝前延伸出支架(4)。`
【文檔編號】A01D46/04GK103444360SQ201310406555
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月9日 優先權日:2013年9月9日
【發明者】秦廣明, 肖宏儒, 陳勇, 宋志禹, 趙映, 金月, 任彩虹 申請人:農業部南京農業機械化研究所