[发明专利]基于分布式高能脉冲激光的橡胶树割胶方法

权利要求书

1.一种基于分布式高能脉冲激光的橡胶树割胶方法，其核心系统特征在于包括三大模块：分别是：激光光源模块，分布式激光切割模块和三维形貌检测模块，激光光源模块包括激光器，冷却系统，控制系统；分布式激光切割模块包括光纤，光纤开关，振镜和透镜；三维形貌检测模块包括成像系统和算法系统，激光光源模块内的激光器能够产生高能激光源，冷却系统能够给工作中的激光器起到降温的作用，控制系统由微型计算机和信号发生器组成，能够控制激光器、光纤开关、振镜，并能够处理双目相机所传输的实时信息，振镜电机能够调节振镜转动的角度，分布式激光切割模块中的光纤传输激光器所产生的激光信号，光纤开关能够起到导通或者关断激光到指定分布点的作用，激光经过振镜的反射并通过透镜来对橡胶树的树皮进行激光切割，三维形貌检测模块包括双目相机，特征匹配算法，双目成像算法，双目相机可以获得橡胶树激光切割位置的形貌，通过特征匹配算法可以获得双目相机在同个时间拍摄的两幅图片的特征匹配点，同时使用双目成像算法获取橡胶树被切割位置的深度信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式高能脉冲激光的橡胶树割胶方法，其特征在于所述的激光光源模块包括激光器，冷却系统和控制系统，激光器可以由内置的激光电源产生高能的激光源，在获得激光源以后，激光器会产生平行的激光束，随后激光束以光纤为载体传递到各个工作站点，使用冷却系统来给工作中的激光器降温，冷却系统通过冷却水作为降温媒介，经过冷却之后的水流到散热器的底部，然后冷却后的水由水泵抽出，再次传送到激光器的水套中，这样循环下去，就能够将激光器工作所产生的热量传送到大气中，控制系统负责整个激光切割系统内的激光强度，切割速度和切割深度的控制工作，如果控制系统判定激光切割已经达到预定的切割期望值则会关断对应的光纤开关，停止相应的激光切割操作。

3.根据权利要求1所述的一种基于分布式高能脉冲激光的橡胶树割胶方法，其特征在于所述的控制系统包括微型计算机和信号发生器，通过5V的电压信号发生器来对分布式激光切割模块中的振镜电机发出指令，控制振镜电机的位移和转速，当电机的实际输出和指令输入存在偏差的时候，可以根据反馈的误差信号来及时地修改输入指令，减少实际的偏差值，这样能够更加精准地控制速度和位置，然后给出的位移速度等指令信号可以根据振镜电机的机械驱动装置直接作用于激光切割系统中的振镜，控制装置还能够控制激光的强度，实现精准的激光切割操作，所述方法采用的是分布式激光器的工作方式，各个工作点的切割状态可以及时地反馈到控制系统中，控制系统中采用微型计算机作为微处理单元，在各个工作站点的实时信息可以通过通信芯片和微型计算机建立通信连接，然后微型计算机再通过外设对光纤开关、激光器等发出相应的指令。

4.根据权利要求1所述的一种基于分布式高能脉冲激光的橡胶树割胶方法，其特征在于所述的分布式激光切割模块由振镜，光纤，光纤开关，透镜组成，激光可以通过铺设的光纤进行传输，其传输的范围可达几十公里，其完全符合分布式激光切割的实际需要，将光纤按照分布式的方式放置在每个待切割橡胶树的前面，光纤开关和光纤结合在一起使用，当需要进行激光切割之时，控制系统利用通信芯片对光纤开关下达指令，光纤开关打开，光纤中的激光就能够从指定点射出，振镜中的控制单元为振镜电机，振镜电机是一种特殊的摆动电机，电机在控制的过程中采用的是闭环控制，从光纤中发射出来的激光要经过振镜的反射，振镜电机负责控制振镜所摆动的位移和速度，然后激光经过透镜的聚焦而照射在目标区域，这时候就能够完成激光切割的工作。

5.根据权利要求1所述的一种基于分布式高能脉冲激光的橡胶树割胶方法，其特征在于所述的三维形貌检测模块包括成像系统和算法系统，模块内有双目相机，特征点提取算法(Scale-invariant feature transform，SIFT)，双目成像算法，双目相机用于获取空间图像，空间图像通过特征点提取算法后，就能够通过几何计算判断出空间图像之间的距离，针对经过激光切割的目标区域，通过对橡胶树切割部位连续不断的拍摄，利用不同时间的深度信息差值，就能计算出激光切割的实时深度信息。