一種智能甘蔗切割裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種智能甘蔗切割裝置，其是一種能夠智能識別甘蔗種并自動切割的新型智能農業機械系統，其包括：控制系統、圖像識別模塊、距離檢測模塊、無線通信模塊、傳動結構、切割結構、云服務器和監測與控制終端，設備主體采用合金材料構成，由控制系統控制整套系統運行，無線通信模塊提供網絡接入能力，由圖像識別模塊識別甘蔗種的蟲洞、蔗芽和蔗節，輔以距離檢測模塊控制切割精度，傳動結構驅動甘蔗桿運動到指定位置，然后切割結構對識別出的甘蔗種最優位置進行切割，最后得到甘蔗種。并支持監測和控制終端的現場、遠程監控和大數據分析，傳輸實時運行視頻到監測與控制終端上，供管理人員查看運行狀態。

An intelligent sugarcane cutting device

The invention discloses an intelligent sugarcane cutting device, which is a new intelligent agricultural machinery system capable of intelligently identifying sugarcane species and automatically cutting. The system comprises a control system, an image recognition module, a distance detection module, a wireless communication module, a transmission structure, a cutting structure, a cloud server and a monitoring and control terminal. The main body of the equipment is made of alloy material. The control system controls the operation of the whole system. The wireless communication module provides network access capability. The image recognition module identifies wormholes, sugarcane buds and sugarcane knots of sugarcane seeds. The distance detection module controls the cutting accuracy. The transmission structure drives the sugarcane stalk to the designated position. The cutting structure was used to cut the best location of the sugarcane species, and finally the sugarcane varieties were obtained. It also supports the monitoring and control terminal's on-site, remote monitoring and large data analysis, and transmits real-time running video to the monitoring and control terminal for managers to view the operation status.

【技術實現步驟摘要】
一種智能甘蔗切割裝置
本專利技術涉及一種智能甘蔗切割裝置，是一種能夠智能識別甘蔗種并自動切割的新型智能農業機械系統。
技術介紹
目前涉及甘蔗種植的農業生產中鮮有自動化切割種植機械，現有部分甘蔗切割機械不具備智能化技術，僅僅能實現切割，無法識別甘蔗蔗節、蔗芽。目前甘蔗種植所用到的蔗種需要人工選種、砍種。需要人工去識別甘蔗是否感染病蟲害/有蟲洞，并人工選擇蔗芽合適的部分用作蔗種，砍種時還必須避開蔗節，不能砍裂蔗種。本專利技術針對以上問題，提供一種智能甘蔗切割裝置，實現農業現代化、自動化、智能化，以往由人工完成的甘蔗種選種、砍種交由智能系統識別、切割，設備具有接入網絡能力，設有監測和控制終端，并提供大數據分析技術。
技術實現思路
為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種智能甘蔗切割裝置，其能夠智能識別甘蔗的蔗芽、蔗節、蟲洞并切割出蔗種，其特征在于，其包括控制系統以及由控制系統進行控制的圖像識別模塊、距離檢測模塊、無線通信模塊、傳動結構、切割結構、云端服務器、監測與控制終端，其中，所述圖像識別模塊對甘蔗桿進行圖像采集、識別和分析，以便識別并定位甘蔗的蔗芽、蔗節和蟲洞位置；所述距離檢測模塊布設于甘蔗桿運動軸心線上或對準甘蔗桿的位置上，以便對甘蔗桿位置進行測量，測量數據交由控制系統處理，輔助和校準切割位置；所述無線通信模塊用以支持監測和控制終端的現場、遠程監控，傳輸實時運行視頻到監測與控制終端上，供管理人員查看運行狀態；所述傳動結構用于對甘蔗桿進行傳輸輸送，以便驅動甘蔗桿運動到指定位置；所述切割結構能夠帶動切割機運動到甘蔗桿位置進行切割，得到甘蔗種；所述云端服務器用于提供設備管理、數據存儲、指令下發、視頻推流和大數據分析功能；所述監測與控制終端通過接入網絡連接到云端服務器，由服務器轉發運行狀態、控制命令、視頻流在甘蔗種智能切割系統和終端之間，通過網絡對系統進行實時的現場或遠程監測與控制。進一步，作為優選，所述控制系統的主體封裝于金屬盒中，其包括微控制器、電源轉換電路、電機驅動電路和多路繼電器電路，并與無線通信模塊相連以接入網絡。進一步，作為優選，所述微控制器為具有一定數量的IO接口、PWM發生器、通信串口的STM32系列微控制器；所述電源轉換電路由AC-DC開關電源和DC-DC降壓模塊組成；電機驅動電路采用雙H橋，單路最大7A，6.5V~27V寬電壓輸入，光耦隔離輸入信號，帶欠壓保護和靜電泄放回路；多路繼電器采用電磁繼電器，帶有光耦隔離、大功率高耐壓三極管、信號指示燈，支持切換高低電平觸發。進一步，作為優選，所述開關電源模塊的輸入為220V，輸出為12V/24V，額定功率360W；使用LM2596S開關電壓調節器，輸入在3.2V~46VDC，輸出在1.25V~35VDC,最大輸出電流3A。進一步，作為優選，所述圖像識別模塊，包括攝像頭和圖像識別處理器，圖像識別處理器中搭載有智能圖像識別算法，使用金屬外殼封裝并固定于甘蔗桿上方。進一步，作為優選，所述距離檢測模塊，采用激光距離傳感器或超聲波距離傳感器。進一步，作為優選，無線通信模塊采用Wi-Fi通信、ZigBee通信、移動無線網通信、RoLa通信中的一個或者多個。進一步，作為優選，所述傳動結構采用兩組由多根傳動軸組成的傳送平臺按V型組合而成，傳動軸使用精加工鋼軸搭配雙槽同步輪和防滑膠套組成，兩端使用立式/臥式軸承座固定，其中，傳動軸兩端使用軸承座固定于金屬架上，傳送軸上套有防滑膠層，傳動軸斜上方一側有同步輪，每兩根傳動軸之間通過同步帶互相帶動同向運行。每十根傳動軸組成一側傳送平臺，傳送槽由兩組傳送平臺交叉成V字型結構。進一步，作為優選，所述切割結構由切割機和夾持機械組成，切割機使用直線行程電機驅動切割機沿滑槽向下運動，接近甘蔗桿時啟動切割機將其切斷，其中，切割機由直流電機驅動，切割機固定于滑塊上，由直線行程電機推桿帶動滑塊向靠近、遠離甘蔗桿位置運動，并輔以固定滑動槽/桿穩定切割機和滑塊；夾持機械由金屬夾具和數字舵機組成，由數字舵機控制夾具開口大小，縮小開口以夾持甘蔗桿，數字舵機由PWM信號控制。進一步，作為優選，直線行程電機使用鋁合金材質，內置直流電機和限位開關，工作電壓為直流12V，行程15cm，速度6cm/s，推力150N；切割機使用775電機搭配合金木工鋸片，電機工作電壓為12V/24V,功率150W，扭矩3KG，鋸片尺寸為外徑180mm,齒數40齒，厚度1.4mm，鋸路2.4mm，內徑25.4mm。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術可以將以往由人工完成的甘蔗種選種、砍種將交由智能系統識別、切割，設備具有接入網絡能力，設有監測和控制終端，并提供大數據分析技術，實現自動化的識別甘蔗是否感染病蟲害/有蟲洞，并自動選擇蔗芽合適的部分用作蔗種，砍種時能夠避開蔗節，不會砍裂蔗種，提高了甘切割的準確性和自動化程度。附圖說明圖1是本專利技術的供電部分示意圖；圖2是本專利技術的圖像識別部分示意圖；圖3是本專利技術的傳送結構實物示意圖；圖4是本專利技術的傳送結構部分示意圖；圖5是本專利技術的切割結構部分示意圖；圖6是本專利技術的夾持結構部分示意圖；圖7是本專利技術的控制系統部分示意圖；圖8是本專利技術的結構框示意圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。請參閱圖1，本專利技術提供一種技術方案：一種智能甘蔗切割裝置，其包括：控制系統、圖像識別模塊、距離檢測模塊、無線通信模塊、傳動結構、切割結構、云服務器和監測與控制終端，裝置主體采用合金材料構成，由控制系統控制整套系統運行，無線通信模塊提供網絡接入能力，由圖像識別模塊識別甘蔗種的蟲洞、蔗芽和蔗節，輔以距離檢測模塊控制切割精度，傳動結構驅動甘蔗桿運動到指定位置，然后切割結構對識別出的甘蔗種最優位置進行切割，最后得到甘蔗種。所述的控制系統，是集成了STM32系列控制器、電機驅動電路、多路繼電器、無線通信模塊、電源模塊的集成電路板。控制系統封裝于金屬殼中，安置于前面板上。控制系統設有輸入輸出接口，用于外接直流電機、直線行程電機、圖像識別模塊、外置距離檢測模塊，并有電源輸入口，輸入電源為24V直流電，內置電源轉換電路將24V直流電轉換成5V、3.3V電源為系統中的各個器件提供電源。STM32系列控制器帶有PWM發生器，PWM信號控制電驅動電路，電機驅動電路輸出接到直流電機上，可由PWM調控電機轉速和方向。STM32系列控制器的IO接口接到多路繼電器上，多路繼電器控制直流電機的運行。所述的圖像識別模塊，其包括：攝像頭和圖像識別處理器，攝像頭對準甘蔗桿拍照/錄像，采集到的圖像由圖像識別處理器進行智能識別，圖像識別處理器中搭載的智能識別算法會采集、識別出甘蔗的蟲洞、蔗芽和蔗節，計算最優切割方案，最終通過串口通信輸出切割指令給控制系統。所述的距離檢測模塊，部署在與甘蔗桿同軸心或對準甘蔗桿的位置上，使用激光測距技術對甘蔗桿位置進行測量，測量數據交由控制系統處理，輔助和校準切割位置。所述的無線通信模塊，采用4G通信模塊接入互聯網，用以支持監測本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種智能甘蔗切割裝置，其能夠智能識別甘蔗的蔗芽、蔗節、蟲洞并切割出蔗種，其特征在于，其包括控制系統以及由控制系統進行控制的圖像識別模塊、距離檢測模塊、無線通信模塊、傳動結構、切割結構、云端服務器、監測與控制終端，其中，所述圖像識別模塊對甘蔗桿進行圖像采集、識別和分析，以便識別并定位甘蔗的蔗芽、蔗節和蟲洞位置；所述距離檢測模塊布設于甘蔗桿運動軸心線上或對準甘蔗桿的位置上，以便對甘蔗桿位置進行測量，測量數據交由控制系統處理，輔助和校準切割位置；所述無線通信模塊用以支持監測和控制終端的現場、遠程監控，傳輸實時運行視頻到監測與控制終端上，供管理人員查看運行狀態；所述傳動結構用于對甘蔗桿進行傳輸輸送，以便驅動甘蔗桿運動到指定位置；所述切割結構能夠帶動切割機運動到甘蔗桿位置進行切割，得到甘蔗種；所述云端服務器用于提供設備管理、數據存儲、指令下發、視頻推流和大數據分析功能；所述監測與控制終端通過接入網絡連接到云端服務器，由服務器轉發運行狀態、控制命令、視頻流在甘蔗種智能切割系統和終端之間，通過網絡對系統進行實時的現場或遠程監測與控制。

【技術特征摘要】
1.一種智能甘蔗切割裝置，其能夠智能識別甘蔗的蔗芽、蔗節、蟲洞并切割出蔗種，其特征在于，其包括控制系統以及由控制系統進行控制的圖像識別模塊、距離檢測模塊、無線通信模塊、傳動結構、切割結構、云端服務器、監測與控制終端，其中，所述圖像識別模塊對甘蔗桿進行圖像采集、識別和分析，以便識別并定位甘蔗的蔗芽、蔗節和蟲洞位置；所述距離檢測模塊布設于甘蔗桿運動軸心線上或對準甘蔗桿的位置上，以便對甘蔗桿位置進行測量，測量數據交由控制系統處理，輔助和校準切割位置；所述無線通信模塊用以支持監測和控制終端的現場、遠程監控，傳輸實時運行視頻到監測與控制終端上，供管理人員查看運行狀態；所述傳動結構用于對甘蔗桿進行傳輸輸送，以便驅動甘蔗桿運動到指定位置；所述切割結構能夠帶動切割機運動到甘蔗桿位置進行切割，得到甘蔗種；所述云端服務器用于提供設備管理、數據存儲、指令下發、視頻推流和大數據分析功能；所述監測與控制終端通過接入網絡連接到云端服務器，由服務器轉發運行狀態、控制命令、視頻流在甘蔗種智能切割系統和終端之間，通過網絡對系統進行實時的現場或遠程監測與控制。2.根據權利要求1所述的一種智能甘蔗切割裝置，其特征在于：所述控制系統的主體封裝于金屬盒中，其包括微控制器、電源轉換電路、電機驅動電路和多路繼電器電路，并與無線通信模塊相連以接入網絡。3.根據權利要求2所述的一種智能甘蔗切割裝置，其特征在于：所述微控制器為具有一定數量的IO接口、PWM發生器、通信串口的STM32系列微控制器；所述電源轉換電路由AC-DC開關電源和DC-DC降壓模塊組成；電機驅動電路采用雙H橋，單路最大7A，6.5V~27V寬電壓輸入，光耦隔離輸入信號，帶欠壓保護和靜電泄放回路；多路繼電器采用電磁繼電器，帶有光耦隔離、大功率高耐壓三極管、信號指示燈，支持切換高低電平觸發。4.根據權利要求3所述的一種智能甘蔗切割裝置，其特征在于：所述開關電源模塊的輸入為220V，輸出為12V/24V，額定功率360W；使用LM2596S開關電壓調節器，輸入在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：廖義奎，蒙良橋，宋因建，殷徐棟，官玉恒，韋政，
申請(專利權)人：廣西民族大學，
類型：發明
國別省市：廣西,45