[发明专利]基于机器视觉的智能化自动切割式采茶机及工作方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的智能化自动切割式采茶机，包括具有多轮防颠簸行走机构的采茶机本体，其特征在于，所述的采茶机本体包括自适应动态平衡割台，安装在自适应动态平衡割台上的割刀和视觉传感器，用于收集切割后的嫩叶的集茶装置，以及用于各机构动作控制的操作与控制系统；

所述的操作与控制系统包括：

主控制器，用于读取所述视觉传感器内的视频图像并进行处理，解析出茶树树冠的茶陇中心线和嫩茶层的厚度；

割刀控制单元，受控于所述的主控制器，用于根据所述的茶陇中心线和嫩茶层的厚度调整割刀的姿态并控制割刀切割；

行走机构控制单元，受控于所述的主控制器，用于控制所述的多轮防颠簸行走机构；

集茶装置控制单元，受控于所述的主控制器，用于控制所述集茶装置的工作。

2.如权利要求1所述的基于机器视觉的智能化自动切割式采茶机，其特征在于，所述的自适应动态平衡割台通过高度可调的支撑杆安装在采茶机本体的机架上，且支撑杆的端部与自适应动态平衡割台铰连接。

3.如权利要求2所述的基于机器视觉的智能化自动切割式采茶机，其特征在于，所述的割刀呈圆弧形，安装割刀的割刀固定支架通过移动副连接所述的自适应动态平衡割台。

4.如权利要求3所述的基于机器视觉的智能化自动切割式采茶机，其特征在于，所述的割刀控制单元包括割刀水平控制单元、割刀高度控制单元、割刀对准控制单元和割刀切割控制单元；

所述的割刀水平控制单元，根据安装在所述自适应动态平衡割台上的倾斜传感器，通过调整支撑杆的高度来控制所述自适应动态平衡割台的水平度；

所述的割刀高度控制单元，根据所述嫩茶层的厚度，调整割刀的工作高度；

所述的割刀对准控制单元，用于根据所述的茶陇中心线，调整割刀切割时的中心位置；

所述的割刀切割控制单元，用于控制割刀进行切割采茶。

5.如权利要求1所述的基于机器视觉的智能化自动切割式采茶机，其特征在于，所述的采茶机本体还包括用于人机交互及显示采茶过程中割刀位置和视觉传感器采集的视频图像的控制显示面板。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的智能化自动切割式采茶机的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对视觉传感器中读取的采茶机前方的视频图像，采用光谱识别方法识别出茶陇蓬面图，并对茶陇蓬面图进行一阶导数处理得到茶叶嫩叶层的图像信息；

(2)对所述茶叶嫩叶层的图像信息进行处理，解析出茶树树冠的茶陇中心线和嫩叶层厚度；

(3)根据所述的茶陇中心线和嫩叶层厚度，控制割刀中心与茶陇中心线对齐，并调整割刀的工作高度；

(4)驱动采茶机本体沿茶陇行走，割刀切割茶树树冠的嫩茶层，同时集茶装置收集切割后的茶叶。

7.如权利要求6所述的工作方法，其特征在于，解析出茶陇中心线的具体过程如下：

1)将茶叶嫩叶层的图像信息中的有效区域进行多窗口划分，将完整的图像分割成规则的几何形状的子图像，每个子图像都作为一个矩形窗口；

2)在窗口划分后的图像中，统计图中视觉传感器的中心线的两侧矩形窗口中包含嫩叶像素比例；

3)判断两侧矩形窗口中包含嫩叶像素比例是否相同；若相同，则所述视觉传感器的视觉中心线即为茶陇的中心线；若不相同，则计算视觉传感器的视觉中心线与茶陇的中心线在茶陇横向断面方向的偏移量x。