[实用新型]智能化果树采摘系统

摘要

本实用新型涉及一种智能化果树采摘系统，包括采摘机构、驱动机构、定位机构、果实信息采集机构和ARM11处理器，驱动机构用于驱动采摘机构，定位机构用于定位采摘机构的当前位置，果实信息采集机构采集并处理果树图像，以确定待采摘果树上的每一颗果实是否成熟以及实际位置，ARM11处理器与驱动机构和果实信息采集机构分别连接，基于每一颗果实是否成熟和实际位置以及采摘机构的当前位置确定对应果实的驱动信号，对应果实的驱动信号用于控制驱动机构驱动采摘机构到达对应果实的实际位置以实现对对应果实的采摘。通过本实用新型，能够灵活到达每一颗成熟果实的位置进行采摘，节省了大量人力成本，提高了采摘的效率。

主权项

一种智能化果树采摘系统，位于待采摘果树的前方，其特征在于，所述采摘系统包括采摘机构、驱动机构、定位机构、果实信息采集机构和ARM11处理器，所述采摘机构用于采摘所述待采摘果树上的果实，所述驱动机构用于驱动所述采摘机构，所述定位机构位于所述采摘机构上，用于实时定位所述采摘机构的当前位置，所述果实信息采集机构采集果树图像，对所述果树图像执行图像处理，以确定所述待采摘果树上的每一颗果实是否成熟以及实际位置，所述ARM11处理器与所述驱动机构和所述果实信息采集机构分别连接，基于每一颗果实是否成熟确定是否发出对应果实的驱动信号，基于每一颗果实实际位置和所述采摘机构的当前位置确定对应果实的驱动信号的内容，所述对应果实的驱动信号用于控制所述驱动机构驱动所述采摘机构到达对应果实的实际位置以实现对对应果实的采摘，所述采摘系统还包括：无线通讯设备，与远端的果树管理控制平台建立双向的无线通信链路，用于接收所述果树管理控制平台发送的控制指令，所述控制指令包括每一株果树的当前位置，还与所述ARM11处理器连接以无线发送复合图像和果树采摘结束信号；GPS定位器，用于实时接收GPS定位卫星发送的所述采摘系统的当前GPS数据；采摘系统驱动设备，与所述无线通讯设备和所述GPS定位器分别连接，包括直流电动机，用于根据每一株果树的当前位置和当前GPS数据，驱动所述采摘系统到达每一株果树的当前位置的前方；静态存储器，用于预先存储预设成熟度阈值和预设判定数量阈值，所述预设成熟度阈值为一灰度值，还用于预先存储果树上限灰度阈值、果树下限灰度阈值、果实上限灰度阈值和果实下限灰度阈值，所述果树上限灰度阈值和所述果树下限灰度阈值用于将图像中的果树和背景分离，所述果实上限灰度阈值和所述果实下限灰度阈值用于将图像中的果实和背景分离，还用于预先存储标定线上限灰度阈值和标定线下限灰度阈值，所述标 定线上限灰度阈值和所述标定线下限灰度阈值用于将图像中的标定线和背景分离，标定线在被拍摄目标上的位置为已知数据；所述果实信息采集机构包括高清摄像头和图像处理器，所述高清摄像头用于对待采摘果树拍摄，以获得所述果树图像，所述果树图像的分辨率为1920×1080，所述图像处理器与所述高清摄像头和所述静态存储器分别连接，所述图像处理器包括自适应递归滤波单元、灰度化处理单元、果树识别单元、标定线识别单元、果实识别单元和果实信息采集单元，所述自适应递归滤波单元与所述高清摄像头连接，对所述果树图像执行自适应递归滤波，输出滤波果树图像，所述灰度化处理单元与所述自适应递归滤波单元连接，对所述滤波果树图像执行灰度化处理，获得灰度化果树图像，所述果树识别单元与所述灰度化处理单元和所述静态存储器分别连接，将所述灰度化果树图像中灰度值在所述果树上限灰度阈值和所述果树下限灰度阈值之间的像素识别并组成果树图案，所述标定线识别单元与所述灰度化处理单元和所述静态存储器分别连接，将所述灰度化果树图像中灰度值在所述标定线上限灰度阈值和所述标定线下限灰度阈值之间的像素识别并组成标定线图案，所述果实识别单元与所述果树识别单元和所述静态存储器分别连接，将所述果树图案中灰度值在所述果实上限灰度阈值和所述果实下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个果实图案，所述果实信息采集单元与所述标定线识别单元、所述果实识别单元和所述静态存储器分别连接，测量多个果实图案分别与所述标定线图案的相对位置以确定每一颗果实的实际位置，针对每一个果实图案，统计像素灰度值小于等于所述预设成熟度阈值的像素数量，当统计的像素数量大于等于所述预设判定数量阈值时，确定所述果实图案对应的果实为成熟，当所述像素数量小于所述预设判定数量阈值时，确定所述果实图案对应的果实为未成熟；所述ARM11处理器与所述驱动机构、所述定位机构、所述高清摄像头、所述标定线识别单元、所述果实识别单元和所述果实信息采集单元分别连接，将所述果树图案、所述标定线图案、所述多个果实图案、每一颗果实的是否成熟和实际位置复合到所述果树图像上以形成复合图像，并在确定对应果实成熟时给出对应果实的驱动信号，基于对应果实实际位置和所述采摘机构的当前位置确定对应果实的驱动信号的内容，在确定对应果 实未成熟时不给出对应果实的驱动信号；其中，所述自适应递归滤波单元、所述灰度化处理单元、所述果树识别单元、所述标定线识别单元、所述果实识别单元和所述果实信息采集单元分别采用不同的FPGA芯片来实现；其中，所述ARM11处理器按预设顺序发送多个果实图案分别对应的多个对应果实的驱动信号，并在发送完毕所有对应果实的驱动信号后，发出果树采摘结束信号。