一種基于雙目視覺的智能糧食裝袋機(jī)設(shè)計(jì)

申艷珍　楊家欣　楊文超　王猛

摘? 要：本著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中糧食收集的需求，設(shè)計(jì)出一種基于雙目視覺的智能糧食裝袋機(jī)。本產(chǎn)品由車體、糧食自動(dòng)裝袋裝置、吸糧裝置和雙目視覺檢測裝置組成，可通過雙目視覺檢測裝置掃描糧食邊緣和識(shí)別糧食堆厚度，加快收糧速度，并對(duì)糧食裝袋進(jìn)行自動(dòng)裝袋設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)糧食收集的智能化、自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：雙目視覺;糧食裝袋;智能化

1前言

糧食的晾曬和收集是糧食儲(chǔ)藏的重要環(huán)節(jié)[1]，也是農(nóng)村最繁重的環(huán)節(jié)之一。而收集糧食的過程中一般都需要有兩個(gè)人共同作業(yè)，其中一個(gè)人負(fù)責(zé)鏟糧，另一個(gè)人負(fù)責(zé)撐開糧食袋裝糧，這樣不僅需要消耗較多的勞動(dòng)力，效率還較低。為了減輕農(nóng)民收集糧食的負(fù)擔(dān)，本文設(shè)計(jì)了一款糧食裝袋機(jī)，而為了讓糧食裝袋機(jī)裝置設(shè)計(jì)得更加自動(dòng)化、智能化和人性化，采用了雙目視覺技術(shù)進(jìn)行糧食的識(shí)別與檢測以及糧食位置的測量。機(jī)器視覺[2]就是用機(jī)器代替人眼的生物視覺功能，從客觀事物中提取信息并加以處理、理解，最終用于機(jī)器的檢測、測量、控制等，而本產(chǎn)品中的雙目視覺就是用來掃描和檢測糧食邊界，測量糧食堆的厚度，進(jìn)而將信息反饋到主控制器，控制收糧的速度。

2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的一種基于雙目視覺的智能糧食裝袋機(jī)，主要由車體、雙目視覺檢測裝置、糧食自動(dòng)裝袋裝置、吸糧裝置和運(yùn)動(dòng)裝置組成。總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中，雙目視覺檢測裝置包括兩個(gè)微型相機(jī)及支架，且將這兩個(gè)相機(jī)分別置于智能糧食裝袋機(jī)車體前方的左右兩側(cè);糧食自動(dòng)裝袋裝置在車體的后方，設(shè)計(jì)有四個(gè)裝糧桶;吸糧裝置置于車體前方的中部，吸糧裝置主要包括絞軸、螺旋葉片、刮板等;運(yùn)動(dòng)裝置包括電機(jī)、齒輪、階梯軸、皮帶和皮帶輪等;

3 工作原理

3.1 裝袋機(jī)吸糧工作原理：

雙目視覺檢測裝置將檢測信息傳回系統(tǒng)后，驅(qū)動(dòng)裝置收到系統(tǒng)發(fā)出的指令后開始工作，車體到達(dá)收糧位置開始吸糧工作，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，主皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)皮帶帶動(dòng)從皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從皮帶輪又帶動(dòng)絞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，絞軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺旋葉片旋轉(zhuǎn)進(jìn)行吸糧操作。

3.2裝袋機(jī)裝糧和換袋工作原理;

車體后方底座上放置有旋轉(zhuǎn)底盤，底盤上放置有稱重傳感器和四個(gè)裝糧桶。糧食從傳糧筒經(jīng)傳糧筒中轉(zhuǎn)件落入一號(hào)裝糧桶中，一號(hào)裝糧桶糧食裝滿后，達(dá)到稱重傳感器設(shè)定的值，稱重傳感器響應(yīng)，底盤旋轉(zhuǎn)更換已經(jīng)裝好袋子的裝糧桶，從而實(shí)現(xiàn)智能糧食裝袋機(jī)的自動(dòng)裝糧和自動(dòng)換袋工作。

4 安全與可靠性分析

車體前部的滑梯式設(shè)計(jì)，除了是為了控制傳糧筒左右擺動(dòng)幅度。用來支撐傳糧裝置的桿架進(jìn)行有限元限元分析（如圖2所示），其受力產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變?cè)诳煽胤秶?，不易發(fā)生機(jī)械變形。糧食自動(dòng)換袋裝置中的裝糧桶用螺栓、螺母和固定端支座等零件固定，防止底盤旋轉(zhuǎn)時(shí)裝糧桶被甩出去，而且使用這種結(jié)構(gòu)也可以方便拆卸裝糧桶。

5 結(jié)論

本文的一種基于雙目視覺的糧食裝袋機(jī)裝置的特色在于利用雙目視覺檢測技術(shù)和糧食自動(dòng)換袋裝置，可以對(duì)晾曬糧食的邊界和糧食堆的薄厚度進(jìn)行更為準(zhǔn)確的定位和識(shí)別，雙目視覺檢測技術(shù)將檢測信息反饋到系統(tǒng)，之后糧食裝袋機(jī)進(jìn)行吸糧和裝糧工作，吸糧方式采用螺旋葉片旋轉(zhuǎn)吸糧，吸取的糧食會(huì)經(jīng)傳糧筒落入車體后部的裝糧桶中，當(dāng)車體后部底盤上的糧食桶裝糧量達(dá)到一定值后，稱重傳感器響應(yīng)，底盤旋轉(zhuǎn)進(jìn)行更換糧食桶，實(shí)現(xiàn)糧食自動(dòng)換袋。很好的降低勞動(dòng)力，提高糧食收集效率，實(shí)現(xiàn)了糧食收集的自動(dòng)化和智能化。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁麗，呂順可，吳亞文，等.負(fù)吸式太陽能聚糧機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作原理[J].河南農(nóng)業(yè)，2017（31）：64.

[2]胡永彪，杜成華，李西榮，等.機(jī)器視覺技術(shù)在工程機(jī)械上的應(yīng)用[J].工程機(jī)械，2009，40（10）：53-56+1.