[发明专利]一种联合收割机及谷物流量在线检测装置和方法

说明书

本发明提供一种联合收割机及谷物流量在线检测装置和方法，包括图像采集机构、光源、谷物流间歇调控机构和控制单元；控制单元控制谷物流间歇调控机构将粮箱顶部关闭，当粮箱顶部完全关闭时，此时控制单元控制图像采集机构采集图像的时间，每隔t秒对谷物流进行间隔采样，获取粮箱内粮面图像，根据深度图生成点云数据，利用云分割、点云滤波、点云拟合处理点云数据，重构不规则粮面模型，得到粮面三角网格模型，分解粮面三角网格模型，通过积分解计算当前粮堆体积，结合谷物密度计算当前该时间段内谷物实时平均流量，解决了现有联合收割机谷物流量测量装置所存在的精度不足、通用性差的问题。

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，尤其涉及一种联合收割机及谷物流量在线检测装置和方法。

背景技术

联合收获机在收获作业过程中，谷物经螺旋输粮搅龙或刮板式升运器等结构将收获后的谷物输送至粮箱，待粮箱仓满时进行卸粮作业。通过建立相应的联合收获机谷物测产系统获取该作业过程中谷物的产量信息，实现谷物流量的实时检测，通过生成相应的产量分布图，用于评估收获作业质量，并指导下一季作物耕、种、管、收各个环节的精准作业。目前，联合收获机使用的谷物流量传感器主要包括光电式、容积式、γ射线式和冲量式等，其中冲量式流量传感器由于结构简单、成本低廉而得到广泛的应用，但机器的振动、谷物含水率、谷物的种类流量变化和田间的坡度等因素对测量精度影响很大，测量精度及稳定性难以满足实际需求。

现有相关研究通过双目立体视觉、三维扫描等方式来进行非规则散料堆体积的测算，但多应用于大型粮箱、煤堆等静止状态的堆料，关于联合收割机谷物流量的在线实时检测装置及方法鲜有报道。现有技术中一种基于双目相机的粮箱谷堆体积测算方法，通过在谷堆周围按三角形排布设置三个双目相机，利用预先建立的谷堆几何模型计算谷堆的体积，但较为理想化，未考虑收割机粮箱内部结构及实际工作场景对图像及点云数据的影响，测量精度不稳定。现有技术中一种刮板式输粮的谷物流量监测方法及监测系统，不适用于采用螺旋升运搅龙作业的联合收获机，通用性较差。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种联合收割机及谷物流量在线检测装置和方法，可以用于联合收割机收割过程中谷物流量的在线检测，解决现有联合收割机谷物流量测量装置所存在的精度不足、通用性差等技术问题，该谷物流量测量装置的谷物流间歇调控机构用于在图像采集机构采集图像的曝光时间内，快速完成遮挡板的开闭动作，实现谷物流在图像采集时间内不下落、采集后均匀下落的要求；控制单元用于控制图像采集机构拍照间隔时间，并处理点云数据，最终通过积分解算当前粮堆体积，结合谷物密度计算当前该时间段内谷物实时平均流量，本发明可以应用于联合收割机谷物流量检测。

本发明的技术方案是：一种联合收割机谷物流量在线检测装置，包括图像采集机构、光源、谷物流间歇调控机构和控制单元；所述谷物流间歇调控机构安装在粮箱的顶部，用于控制粮箱的顶部周期性开闭控制谷物流；所述图像采集机构安装在粮箱顶部、且位于谷物流间歇调控机构的下方，粮箱内设有光源；所述控制单元分别与图像采集机构、光源和谷物流间歇调控机构连接；所述控制单元控制谷物流间歇调控机构将粮箱顶部关闭，当粮箱顶部完全关闭时，此时所述控制单元控制图像采集机构采集图像的时间，每隔t秒对谷物流进行间隔采样，获取粮箱内粮面图像，根据深度图生成点云数据，利用云分割、点云滤波、点云拟合处理点云数据，重构不规则粮面模型，得到粮面三角网格模型，分解粮面三角网格模型，通过积分解计算当前粮堆体积，结合谷物密度计算当前该时间段内谷物实时平均流量。

上述方案中，所述谷物流间歇调控机构包括电动推杆、销轴、第一连杆、遮挡板、遮挡板固定夹、两侧固定架和第二连杆；