全文摘要
本实用新型公开了一种基于机器视觉的激光灭虫机器人，由高地隙作业平台、激光发射器运动机构、激光发射器和机器视觉系统组成，机器视觉系统和激光发射器运动机构安装在高地隙作业平台车架的下方，激光发射器安装于激光发射器运动机构上。工作时，通过机器视觉系统获取车架下方的作物图像并对图像进行分析，对作物上的害虫进行识别与定位，然后通过激光发射器运动机构将激光发射器依次移动到害虫正上方的位置，垂直向下逐一发射激光束杀灭害虫。与现有技术相比，本实用新型通过垂直向下进行机器视觉图像识别定位与激光打击的方式消灭农作物上的害虫，具有无污染、灭虫效率高、自动化程度高的优点。
主设计要求
1.一种基于机器视觉的激光灭虫机器人，其特征在于：由高地隙作业平台、激光发射器运动机构、激光发射器、机器视觉系统组成，所述的高地隙作业平台包括车架和一组车轮，用于实现田间行走功能，所述激光发射器运动机构安装在高地隙作业平台车架的下方，所述激光发射器垂直向下安装于激光发射器运动机构上，所述机器视觉系统安装在高地隙作业平台车架的下方。
设计方案
1.一种基于机器视觉的激光灭虫机器人，其特征在于：由高地隙作业平台、激光发射器运动机构、激光发射器、机器视觉系统组成，所述的高地隙作业平台包括车架和一组车轮，用于实现田间行走功能，所述激光发射器运动机构安装在高地隙作业平台车架的下方，所述激光发射器垂直向下安装于激光发射器运动机构上，所述机器视觉系统安装在高地隙作业平台车架的下方。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的激光灭虫机器人，其特征在于：所述的机器视觉系统由视觉控制器、相机、红外滤光镜片、光源组成，所述相机与光源垂直向下安装于高地隙作业平台车架的下方，红外滤光镜片安装在所述相机上，所述相机与所述视觉控制器相连，所述机器视觉系统用于获取高地隙作业平台车架下方作物及害虫的图像。
3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的激光灭虫机器人，其特征在于：所述相机为双目相机。
4.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的激光灭虫机器人，其特征在于：所述的红外滤光镜片与所述光源的工作波段相同。
5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的激光灭虫机器人，其特征在于：所述的工作波段为850nm。
6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的激光灭虫机器人，其特征在于：所述激光发射器运动机构遵循笛卡尔坐标系，提供X、Y、Z三个方向的运动。
7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的激光灭虫机器人，其特征在于：所述激光发射器为半导体激光器，激光功率范围是1-10W。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种植保物理灭虫技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的激光灭虫机器人。
背景技术
我国蔬菜的生产和消费在世界上均居首位，蔬菜的播种面积和产量分别约占世界总量的40%和50%以上。随着农作物播种面积逐年扩大，病虫害的防治难度不断增加。我国农药使用量总体呈上升趋势，农药平均利用率仅为35%，约70%的农田受到不同程度污染。大部分农药通过径流、飘移等流失，污染土壤及水环境、影响农田生态环境安全。
人们迫切需要一种既能杀虫又无害的防治方式，目前实现这一目标的主要途径有生物工程和现代物理农业。常用的生物害虫防治方法有动物防治、以虫治虫、以菌治虫、激素治虫等，这些方法取得了一定的成效，但是由于技术等诸多因素的影响，不能达到令人满意的防治效果。物理防治方法目前应用较多是利用害虫的趋光和趋波特性，引诱害虫然后通过常压电网杀死害虫的频振式杀虫灯。但是在实际生产中,其他灯光、大风和低温等都会影响其诱杀效果，同时，这类灭虫方法多针对飞行类昆虫，对于直接危害作物的幼虫无法起到灭杀作用。
发明内容
本实用新型的目的在于针对目前农作物害虫防治中农药滥用、物理防治不足等问题，利用激光能量集中、能作用于害虫并在局部产生高热量杀灭害虫的特点，提出一种基于机器视觉的激光灭虫机器人。
为实现本实用新型的目的，本实用新型采取以下技术方案：一种基于机器视觉的激光灭虫机器人，包括高地隙作业平台、激光发射器运动机构、激光发射器和机器视觉系统。所述的高地隙作业平台包括车架和一组车轮，用于实现田间行走功能。所述激光发射器运动机构安装在高地隙作业平台的车架下方，遵循笛卡尔坐标系，提供X、Y、Z三个方向的运动。所述激光发射器垂直向下安装于激光发射器运动机构上，在激光发射器运动机构的驱动下，可实现X、Y、Z三个方向的运动。所述激光发射器为半导体激光器，激光功率范围是1-10W。
所述机器视觉系统安装于高地隙作业平台上的车架的下方，由相机、红外滤光镜片、光源和视觉控制器组成，所述相机与光源垂直向下安装于高地隙作业平台车架的下方，红外滤光镜片安装在所述相机上，所述相机与所述视觉控制器相连，所述机器视觉系统用于获取高地隙作业平台下方作物及害虫的图像。所述相机为双目相机，可获取害虫目标的三维位置信息。所述红外滤光镜片与所述光源的工作波段相同，均为850nm，所述图像为850nm波段下的近红外图像，用于消除保护色影响，准确识别害虫。
本实用新型提拱的一种基于机器视觉的激光灭虫机器人，其工作原理是，通过机器视觉系统获取高地隙作业平台下方的作物图像并对图像进行分析，当发现害虫时，获取害虫坐标，然后通过X、Y、Z三轴的激光发射器运动机构将激光发射器依次移动到害虫正上方的位置，通过垂直向下发射激光束杀灭害虫。所述的激光发射器移动到害虫正上方后，激光的发射时间为0.1-1s。
与现有技术相比，本实用新型有益效果是，提供一种基于机器视觉的激光灭虫机器人，在高地隙作业平台的车架下方安装机器视觉系统、激光发射器运动机构，以及在激光发射器运动机构上垂直向下安装激光发射器，通过机器视觉系统获取高地隙作业平台下方的作物及害虫图像，对图像中的害虫进行识别与定位，获取害虫坐标，通过激光发射器运动机构带动激光发射器依次运动到害虫正上方，并通过垂直向下发射激光束对害虫进行逐一灭杀。相对现有激光灭虫技术，本实用新型实现了农作物上害虫的自动识别与打击，可快速的消灭害虫的同时不会对人身健康及作物品质构成威胁，具有无污染、灭虫效率高、自动化程度高的优点。
附图说明
图1所示为本实用新型一种基于机器视觉的激光灭虫机器人轴测图。
图2所示为本实用新型激光发射器运动机构俯视图。
图3所示为本实用新型激光发射器运动机构右视图。
图中：1、视觉控制器；2、车架；3、相机；4、光源；5、红外滤光镜片；6、激光发射器；7、激光发射器运动机构；8、车轮。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
如图1所示为本实用新型一种基于机器视觉的激光灭虫机器人轴测图，基于机器视觉的激光灭虫机器人包括高地隙作业平台、激光发射器6、激光发射器运动机构7、机器视觉系统组成。高地隙作业平台包括车架2和一组车轮8，用于实现田间行走功能。机器视觉系统与激光发射器运动机构7分别安装在高地隙作业平台车架2的下方，激光发射器6垂直向下安装于激光发射器运动机构7上。机器视觉系统由视觉控制器1、相机3、光源4、红外滤光镜片5组成，相机3与光源4垂直向下安装于高地隙作业平台车架2的下方，红外滤光镜片5安装在相机3上，相机3与视觉控制器1相连。机器视觉系统用于获取车架2下方作物和害虫的图像。优选的，相机3为双目相机。光源4与红外滤光镜片5的工作波段为850nm。激光发射器运动机构7遵循笛卡尔坐标系，实现X、Y、Z三个方向的运动。激光发射器6为半导体激光器，优选的，激光发射器6功率范围为1-10W。
基于机器视觉的激光灭虫机器人工作时，高地隙作业平台的车轮8行驶于垄沟，车架2横跨作物行作业，机器视觉系统与激光发射器运动机构7位于作物上方。相机3每间隔一段时间获取一次车架2下方的作物图像并对图像进行分析，优选的，该时间间隔为0.01-0.1s。视野中没有出现害虫时，高地隙作业平台一直处于行进状态，视野中出现害虫时，高地隙作业平台停止行进，相机3获取高地隙作业平台静止状态下含有作物和害虫的图像，通过图像处理获得害虫三维坐标。优选的，相机3获取的图像为850nm波段下的近红外图像，用于消除保护色影响，准确识别害虫。
如图2和图3所示，当视野中出现害虫时，激光发射器运动机构7将激光发射器6依次移动到害虫对应的X、Y坐标，并通过Z坐标调整激光发射器6的高度，确保激光焦点聚集在害虫表面，然后通过垂直向下发射激光束依次杀灭害虫。优选的，激光发射器6的激光发射时间为0.1-1s。
虽然结合附图描述了本实用新型的实施方法，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变形，这样的修改和变形均落入由所属权利要求所限定的范围内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920034339.1
申请日:2019-01-09
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:43(湖南)
授权编号:CN209473426U
授权时间:20191011
主分类号:A01M 1/22
专利分类号:A01M1/22
范畴分类:12F;
申请人:湖南农业大学
第一申请人:湖南农业大学
申请人地址:410128 湖南省长沙市芙蓉区农大路1号湖南农业大学工学院
发明人:向阳;林洁雯;李亚军;熊瑛;胡正方;陈益千
第一发明人:向阳
当前权利人:湖南农业大学
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计