菠萝,是中国第三大最重要的热带水果,仅次于香蕉和芒果。通过查阅外文资料可知,2016年中国的菠萝的年产量为2,078,126吨,仅次于菲律宾,是世界第四大菠萝种植大国。
菠萝虽然是我国重要的经济果树,但是其自动化采摘程度却是很低的。当今菠萝采摘机的现状,主要包括半自动化采摘机和处于研制阶段的菠萝采摘执行末端这两大类。前者并没有具体投入使用的采摘机,仍处于研制阶段。后者虽然采摘效率高,但是依旧没有脱离人工才采摘;
本基于视觉技术的全自动菠萝采摘机的优势在于可替代人工在田地中进行菠萝采摘,可以收集和运输采摘后的菠萝。并且菠萝识别精确度高,掰断菠萝的力度准确,能有效降低菠萝因采摘造成的损伤。极大提高菠萝采摘的效率。
本菠萝采摘机采用机器视觉技术来代替人工识别菠萝的位置,通过对安装在菠萝采摘装置顶部的摄像头所采集的图像数据进行轮廓处理,求取上述各个轮廓的周长以及围成的面积,选取设定面积区间内的轮廓,用矩形框框出菠萝头,再求出对应凸多边形的质心,返回质心的坐标。即可得出所需采摘的菠萝的精确位置。能提供掰断菠萝的最适位置。
另一方面本菠萝机的摘取装置的机械结构部分选用“笼式”结构,能很好地把菠萝套进笼套内,使其不易脱离。而通过模拟人工掰断菠萝的方式,得出在笼内设置上下双推杆来掰断菠萝的方案,经验证,该装置安装方便,用很小的力即可使菠萝和茎分离,可以不损伤菠萝茎上的幼苗。
根据菠萝地的特性,本菠萝的整体框架选用“龙门式”的设计,能满足承载菠萝机整体的重量的同时,减少体积,能更平稳地在菠萝地间行走。通过充分利用菠萝机两侧的空间,设置了菠萝放置装置,能很好地利用菠萝采摘装置的移动来实现菠萝的放置,提高整体空间利用率。
目前已申请发明专利:1.一种机械式菠萝采摘装置2.一种推杆式菠萝采摘装置3.一种菠萝头部的快速定位与识别方法及系统。