[发明专利]一种基于激光扫描的穴盘苗移栽机器人作业监控方法

摘要

本发明公开了一种基于激光扫描的穴盘苗移栽机器人作业监控方法：包括穴盘、机器人和栽植区所构成的作业场景的深度、坐标和反射率点云数据获取；对各穴孔预定位置坐标进行校正；识别各秧苗、利用叶片深度图将将伸入相邻穴孔叶片所属的秧苗与和其相重叠的秧苗区分开；计算各秧苗的封闭区面积，将空穴孔和非健康苗检出；移栽过程中，进行取苗与栽苗顺序修正，机器人按照修正后的取苗与栽苗顺序完成秧苗的移栽作业。本发明实现了穴盘苗机器人移栽过程的定位修正和缺苗、非健康苗、漏栽等信息的检出与作业控制；监控简单可靠、不受光照影响、解决了叶片伸展进入相邻穴孔的检出和穴盘苗机器人移栽的大场景范围监控的难题，可应用于穴盘苗移栽。

主权项

一种基于激光扫描的穴盘苗移栽机器人作业监控方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一，系统初始化后，将待取苗的穴盘(1)的规格输入控制系统，控制系统根据数据库内的穴盘信息自动提供该类穴盘(1)的长和宽、穴孔(8)大小和间距等轮廓数据，进而根据机器人(2)移栽作业中的穴盘(1)预定布置方位自动计算得到各穴孔(8)的预定位置坐标；步骤二，激光扫描仪(4)启动同时转轴(5)转动，完成对穴盘(1)、机器人(2)和栽植区(3)所构成的作业场景的三维扫描，生成各对象的深度点云数据、坐标点云数据和反射率点云数据；步骤三，根据激光三维扫描所得到的穴盘(1)坐标点云数据所生成的穴盘(1)深度图，确定穴盘(1)轮廓的实际坐标；利用穴盘(1)轮廓的实际坐标对穴盘(1)的预定布置方位进行校正，进而根据数据库内该类穴盘(1)的穴孔(8)大小和间距数据自动运算得到各穴孔(8)的实际位置坐标；步骤四，根据激光三维扫描所得到的穴盘(1)及穴盘(1)内各秧苗(7)的叶片(11)的反射率点云数据生成穴盘(1)及穴盘(1)内各秧苗(7)的叶片(11)的反射率图，根据叶片(11)反射率与穴盘(1)反射率的差异完成对秧苗(7)的识别；步骤五，根据各秧苗(7)叶片(11)的反射率图提取各叶片(11)的轮廓，并根据每一穴孔(8)内叶片(11)轮廓是否封闭来判断是否存在伸入相邻穴孔叶片(9)，从而将少数存在伸入相邻穴孔叶片(9)的相关穴孔(8)区分出来；步骤六，对于多数不存在伸入相邻穴孔叶片(9)的穴孔(8)，根据每一穴孔(8)内叶片(11)封闭轮廓计算各秧苗(7)的封闭区面积，进而将空穴孔(6)和非健康苗(10)检出；对于少数存在伸入相邻穴孔叶片(9)的相关穴孔(8)，根据伸入相邻穴孔叶片(9)与和其发生重叠的其它叶片(11)的深度图，确定伸入相邻穴孔叶片(9)与和其发生重叠的其它叶片(11)在空间中的不同深度，从而将伸入相邻穴孔叶片(9)所属的秧苗(7)与和其相重叠的秧苗(7)区分开，进而根据存在伸入相邻穴孔叶片(9)的相关穴孔(8)内叶片(11)封闭轮廓计算各秧苗(7)的封闭区面积，将空穴孔(6)和非健康苗(10)检出；步骤七，将空穴孔(6)和非健康苗(10)排除，根据穴盘(1)内各健康苗所在穴孔(8)的序号和栽植区(3)的情况，进行取苗与栽苗顺序的规划计算，机器人(2)按照校正后所得到的各穴孔(8)的实际位置坐标和规划计算得到的取苗与栽苗顺序进行秧苗(7)的移栽作业；步骤八，移栽作业过程中，转轴(5)转动带动激光扫描仪(4)进行三维扫描，对栽植区(3)进行实施监测，由三维扫描得到的深度图对漏栽情况进行检出，并根据漏栽情况进行取苗与栽苗顺序的修正，机器人(2)按照校正后所得到的各穴孔(8)的实际位置坐标和修正后的取苗与栽苗顺序完成秧苗(7)的移栽作业。