[发明专利]基于视觉的智能稻麦收割机拨禾轮位置测量方法

说明书

本发明公开的基于视觉的智能稻麦收割机拨禾轮位置测量方法，属于农业机械自动化技术领域。本发明实现方法为：在收割机驾驶台前上方安装相机，并对相机进行内参标定；标定相机坐标系相对于地面坐标系的位姿；在拨禾轮主轴上粘贴编码条，计算拨禾轮主轴轴心线在编码条坐标系中的位置；标定中间转换坐标系和割刀所确定的割台坐标之间的位姿关系；通过视觉定位出编码条坐标系和中间转换坐标系在相机坐标系中的位置，通过坐标转换，计算出拨禾轮主轴轴心线在相机坐标系中的空间位置，再通过坐标转换，计算出拨禾轮主轴轴心线相对于割台坐标系的位置和相对于地面的高度。本发明能够提高拨禾轮作业位置测量的精度和安全性，降低传感器成本和安装复杂性。

技术领域

本发明涉及基于视觉的智能稻麦收割机拨禾轮位置测量方法，属于农业机械自动化技术 领域。

背景技术

智能农业机械实现智能化的一个最基本要求就是能够脱离人工干预，自动化地测控各个 机构，因此，准确测量各个部件的作业参数成为了实现智能农机必不可少的部分。

拨禾轮是稻麦联合收割机用于扶持、推送茎秆的装置，作业时，拨禾轮可以被液压推杆 前后，上下推动，改变作业位置，达到不同的拨禾、推送效果。拨禾轮作业时的位置主要指 拨禾轮主轴相对于地面的高度、拨禾轮主轴相对于割刀的位置。在智能农机出现以前，对拨 禾轮作业位置的测控基本上都是靠人工经验目测，由操作员观测拨禾轮位置，再进行手动调 控。随着智能农机的发展，现阶段出现了很多拨禾轮作业位置自动测量方法，其中，拨禾轮 主轴相对于割刀的位置，主要通过传感器测量推动拨禾轮的液压推杆伸缩长度，再结合收割 机的结构参数间接推算获得；拨禾轮主轴相对于地面的高度主要是通过仿形装置测量割刀相 对于地面的高度，再根据拨禾轮主轴相对于割刀的位置推算。采用上述方法测量拨禾轮的作 业参数，根据不同的收割机机械结构，需要安装多个传感器，成本较高，安装复杂，不利于 产品推广。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于视觉的智能稻麦收割机拨禾轮 位置测量方法，通过视觉测量到方式，便捷简单地测量出拨禾轮的作业位置，提高拨禾轮作 业位置测量的精度，降低传感器成本和安装复杂性。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的基于视觉的智能稻麦收割机拨禾轮位置测量方法，包括如下步骤：

步骤S1：在收割机驾驶台前上方安装单目相机，保证能够同时拍摄到收割机拨禾轮主轴、 割台；

步骤S2：对所述单目相机的内参进行标定，获得相机内参矩阵；

步骤S3：在地面上确定一个地面坐标系，并标定所述相机确定的相机坐标系相对于地面 坐标系的位姿；

步骤S4：在拨禾轮主轴上绕着粘贴一圈编码条，所述编码条用于确定一个编码条坐标系， 通过编码条坐标系计算出拨禾轮主轴轴心线在所述编码条坐标系中的位置；

步骤S5：由于割刀在作业时会被作物遮挡，所以在作业时不能实时获知割刀的位置，需 要通过中间转换坐标系间接推算割刀的位置；所述中间转换坐标系通过割台上可见区域内的 标定纸计算割刀位置，该标定纸粘贴在收割机割台相对于割刀静止的任意部件上，之后标定 所述中间转换坐标系和割刀所确定的割台坐标系之间的位姿关系；

步骤S6：收割机作业过程中，所述相机实时拍摄收拨禾轮主轴和割台，将图片传输给上 位机处理，上位机程序根据拍摄到的图片，定位出所述编码条坐标系在相机坐标系中的位置， 根据编码条坐标系的位置，计算出拨禾轮主轴轴心线在所述相机坐标系中的空间位姿；

步骤S7：根据拍摄到的图片，定位出所述中间转换坐标系的位置，之后，根据中间转换 坐标系和割台坐标之间的位姿关系，计算出拨禾轮主轴轴心线相对于割台坐标系的位姿；