一种基于机器视觉的双轨线伸缩软管泡沫除草单

本发明公开了一种基于机器视觉的双轨线伸缩软管泡沫除草单元，属于农业工程领域，该机器尤其适用于多种农作物的田间除草工作。背景技术：1、在农业生产过程中,由于杂草危害造成产量损失占总产量的16％～30％。因此,降低甚至消除杂草对农作物的不良影响是增加产量的有效手段之一。目前,农田杂草除草方法可概括为化学除草法和物理除草法。化学除草相对省力、省力、效率高，但对土壤造成的污染日益突出。泡沫除草本质上是物理除草，其作用原理是用高温泡沫包裹杂草，高温泡沫就相当于一个小型的保温箱，可以形成高温环境，而且泡沫内温度高达50-100℃，泡沫吸附在杂草上，通过叶片或茎将热量传导至地下，从而杀死杂草。2、本发明针对传统除草的问题所在，设计了款基于机器视觉的双轨线伸缩软管泡沫除草单元,其适用于多种作物的田间除草工作。本发明的除草机械能够对杂草进行全方位消灭,从发育幼体到杂草种子均可覆盖。对于地里的杂草可以通过机器视觉来进行识别,双轨移动至杂草上方，降下泡沫喷头喷出高温泡沫覆盖在其上方，,不仅灭杀了杂草也用高温消灭了病虫害,能够极大的加强除草的效果,并且对于后续草籽的萌发也有极大的抑制作用,大大提高工作效率。技术实现思路1、为解决现有的化学除草装置需要消耗大量药剂,引发污染环境,克服传统田间除草机械存在的各种问题,本发明发明一种基于机器视觉的双轨线伸缩软管泡沫除草单元，并且适用于玉米、大豆、小麦等多种农作物的田间除草工作。2、为了实现上述目的，本发明所提供的技术方案为；提供一种基于机器视觉的双轨线伸缩软管泡沫除草单元，其特征在于；装置由固定机体，视觉判别装置和执行机构组成，固定机架由v型槽导轨(4)，直线位移传感器(5)，电机固定板(6)，凸轮(8)，86步进电机(16)，同步带(17)，角码(18)，组成。视觉判别装置由深度相机(11)，深度相机卡(12)组成。执行机构由传动步进电机(1)，伞齿轮转角传动机构(2)，收线盘(3)，伸缩软管(9)，泡沫喷头(10)，导线圈(13)，泡沫管道(14)，一体滑台(15)组成。其中两根v型槽导轨(4)树立，中间两条v型槽导轨(4)用角码(18)连接构成双导轨装置，两根导轨一侧末端安装电机固定板(6)，在预留孔位安装凸轮(8)和86步进电机(16)，在电机固定板(6)上端有直线位移传感器(5)连接，同步带(17)安装在双轨道上与凸轮(8)紧密连接。双导轨中间机架安装视觉判别装置，中间固定深度相机卡(12)，安装深度相机(11)后可自由调整角度。一体滑台(15)由八个预留孔位连接滑轮(7)从而固定在同步带上，一体滑台(15)上端有传动步进电机(1)与伞齿轮转角传动机构(2)构成传动，收线盘(3)固接在传动另一方向，中间预留泡沫管道(14)从中穿过连接伸缩软管(9)，伸缩软管(9)上导线穿过导线圈(13)连接在收线盘顺时针方向，底部与泡沫喷头(10)固接。3、工作原理；4、一种基于机器视觉的双轨线伸缩软管泡沫除草单元，其特征在于；深度相机(11)检测到目标后，由直线位移传感器(5)传输数据，使得泡沫喷头(10)快速定位至目标上端，在深度相机(11)作用下，伸缩软管(9)两侧有特制封闭孔位用于穿伸缩缆线连接在收线盘(3)上，从而使收线盘(3)可以控制软管长度，进行一定程度的上下移动，根据杂草长势来精确喷洒泡沫毯高度，并能应对土地不平的路况。5、本发明优越性6、本发明有效的解决了传统田间除草机械的各种不足，特别适合于玉米、大豆、小麦等多种农作物的田间除草工作。能够通过喷洒高温泡沫毯,针对范围能从杂草到草籽进行全覆盖去除,通过机器视觉的方式能够极大降低伤苗率,达到精准除草的目的,通过超长软管的伸缩性和横向自由移动，更加灵活的去除行间、株间内的杂草,除草效率极高,成本较低。此末端执行器可满足大规模农业生产需求,符合农业生产大规模化发展趋势。技术特征：1.本发明的目的是为了克服传统田间除草机械效率低且除草精度不够的问题，提供一种基于机器视觉的双轨线伸缩软管泡沫除草单元，其特征在于；装置由固定机体，视觉判别装置和执行机构组成，固定机架由v型槽导轨(4)，直线位移传感器(5)，电机固定板(6)，凸轮(8)，86步进电机(16)，同步带(17)，角码(18)，组成。视觉判别装置由深度相机(11)，深度相机卡(12)组成。执行机构由传动步进电机(1)，伞齿轮转角传动机构(2)，收线盘(3)，伸缩软管(9)，泡沫喷头(10)，导线圈(13)，泡沫管道(14)，一体滑台(15)组成。其中两根v型槽导轨(4)树立，中间两条v型槽导轨(4)用角码(18)连接构成双导轨装置，两根导轨一侧末端安装电机固定板(6)，在预留孔位安装凸轮(8)和86步进电机(16)，在电机固定板(6)上端有直线位移传感器(5)连接，同步带(17)安装在双轨道上与凸轮(8)紧密连接。双导轨中间机架安装视觉判别装置，中间固定深度相机卡(12)，安装深度相机(11)后可自由调整角度。一体滑台(15)由八个预留孔位连接滑轮(7)从而固定在同步带上，一体滑台(15)上端有传动步进电机(1)与伞齿轮转角传动机构(2)构成传动，收线盘(3)固接在传动另一方向，中间预留泡沫管道(14)从中穿过连接伸缩软管(9)，伸缩软管(9)上导线穿过导线圈(13)连接在收线盘顺时针方向，底部与泡沫喷头(10)固接。2.如权利要求书1所述的一种基于机器视觉的双轨线伸缩软管泡沫除草单元，其特征在于；深度相机(11)检测到目标后，由直线位移传感器(5)传输数据，使得泡沫喷头(10)快速定位至目标上端，在深度相机(11)作用下，伸缩软管(9)两侧有特制封闭孔位用于穿伸缩缆线连接在收线盘(3)上，从而使收线盘(3)可以控制软管长度，进行一定程度的上下移动，根据杂草长势来精确喷洒泡沫毯高度，并能应对土地不平的路况。技术总结本发明旨在提供一种基于机器视觉的双轨线伸缩软管泡沫除草单元，解决了在高秸秆农田环境下，没有超长伸缩机构抵达植物底部喷洒泡沫的问题，主要由双导轨模块，轮盘收缩机构，软管伸长机构，特殊喷头组成，在使用时将机器挂接与驱动平台，通过机器视觉识别杂草与作物，并将数据传递到控制系统末端执行器进行分析，双轨道同时快速运动到杂草上方，计算泡沫毯宽度，开始转动轮盘，释放执行机构，喷头精准抵达杂草上方位置，开始释放高温泡沫，形成泡沫毯，实现自动化的精准泡沫覆盖，大大地提高了除草效率,减少了人工成本,降低了除草剂的危害。技术研发人员：权龙哲,高鑫泽受保护的技术使用者：安徽农业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12