CN110839562B - 一种智能升降式种鹅产蛋平台及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种智能升降式种鹅产蛋平台及控制方法,包括平台本体、摄像机、升降杆、膜压力传感器、伺服电缸以及PLC、计算机,伺服电缸呈点阵式布置于平台本体上;升降杆与所述伺服电缸一一对应并相连接,位于对应伺服电缸的上端,膜压力传感器与所述升降杆一一对应,并位于对应升降杆的上表面,摄像机安装于平台本体上方;鹅蛋与膜压力传感器接触而产生信号,将位置信息传递给PLC,PLC控制摄像机位移,将拍摄到的鹅蛋图像上传给计算机,计算机判断升降杆是否位于鹅蛋轮廓内,继而通过PLC控制位于鹅蛋轮廓内的升降杆上升,通过控制升降杆的升降完成对鹅蛋的传送,保证了鹅蛋传送的稳定性和减少了碰撞所带来的破损。

Description

一种智能升降式种鹅产蛋平台及控制方法
技术领域
本发明属于畜禽养殖领域,具体涉及一种智能升降式种鹅产蛋平台及控制方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展和完善,在家禽养殖上追求的是实现机械设备的自动化、智能化操作。目前在种鹅养殖上,当种鹅产蛋后,鹅蛋的收集往往是通过一个倾斜的类漏斗状的挡板让其自由滚落至传送管道,鹅蛋滚落的过程中会与挡板壁碰撞容易造成破损,且经过倾斜平面的滚动,滚至管道时的速度较大,不利于鹅蛋传送的平稳性。因此设计出一种点阵式平台,通过各个升降杆的升降实现鹅蛋的滚动显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是针对现有的种鹅产蛋后鹅蛋传送过程中容易发生碰撞和速度快等不足,提出了一种智能升降式种鹅产蛋平台及控制方法。本发明采用的是点阵布置的升降杆,通过伺服气缸控制升降,形成一个适应鹅蛋体积的凹槽,通过升降杆的升降来完成鹅蛋的前进,降低了鹅蛋滚出平台的速度,避免了传统的鹅蛋滚动时的碰撞,保证了鹅蛋的完整性。
本发明的技术方案如下:
本发明的第一个目的是提供一种智能升降式种鹅产蛋平台,其特征是,包括平台本体、摄像机、若干升降杆、若干膜压力传感器、若干伺服电缸以及PLC、计算机,所述伺服电缸呈点阵式布置于平台本体上;所述升降杆与所述伺服电缸一一对应并相连接,位于对应伺服电缸的上端,所述膜压力传感器与所述升降杆一一对应,并位于对应升降杆的上表面,所述摄像机安装于平台本体上方;所述PLC分别与各膜压力传感器、摄像机、计算机相连,并通过伺服驱动器与各伺服电缸相连;鹅蛋与膜压力传感器接触而产生信号,将位置信息传递给PLC,PLC控制摄像机位移,将拍摄到的鹅蛋图像上传给计算机,计算机判断升降杆是否位于鹅蛋轮廓内,继而通过PLC控制位于鹅蛋轮廓内的升降杆上升,通过控制升降杆的升降完成对鹅蛋的传送。
优选的,所述平台本体在鹅蛋传送方向的两侧分别设有硅胶材质的挡板。
优选的,所述升降杆的最大上升高度为5cm。
优选的,升降杆外部包覆有硅胶材质。
优选的,所述平台本体上方安装有导轨以及有电机驱动的同步带,所述摄像机分别与导轨、同步带连接,PLC控制电机驱动,带动同步带,使摄像机在垂直于鹅蛋传送方向上沿导轨滑动(左右移动)。
本发明第二个目的是提供一种智能升降式种鹅产蛋平台的控制方法,其特征是,包括以下步骤:
1)种鹅产蛋后,鹅蛋进入点阵式平台,由于鹅蛋与升降杆表面的膜压力传感器接触产生信号,并将该信号传送给PLC,实现了对鹅蛋所处位置的定位;
2)此时PLC控制位于平台本体上方的摄像机移动到鹅蛋上方进行摄像,将拍摄到的图像数据传输给计算机,计算机模拟计算出鹅蛋的轮廓;
3)然后计算机运用OpenCV视觉库的pointPolygonTest检测升降杆中心点是否在轮廓内,接着通过PLC控制伺服电缸对在轮廓内的升降杆进行上升;
4)在升降杆上升至与鹅蛋表面接触时,对应的膜压力传感器产生信号给PLC,PLC控制升降杆停止上升,会在鹅蛋下方形成了一个适应鹅蛋体积的凹槽;
5)鹅蛋前进方向确定,鹅蛋前部升降杆下降,鹅蛋开始向前进方向滚动,开始滚动后,鹅蛋后部升降杆下降,前部升降杆上升,依次升降,形成升降流态,使鹅蛋不断向前滚动;以此PLC控制伺服电缸通过升降杆的升降,通过鹅蛋前进方向的升降杆的升降流态地前进,完成对鹅蛋的传送。
优选的,所述鹅蛋轮廓内升降杆确定的步骤为:
第一步:拍摄鹅蛋照片,并且将图片传输给计算器;
第二步:计算机进行预处理,并将连通区进行去噪;
第三步:对图像进行直线拟合和霍夫直线检测,确定鹅蛋在点阵平台上俯视视角的轮廓;
第四步:通过OpenCV视觉库中的pointPolygonTest判断升降杆的中心点是否在鹅蛋轮廓内。
优选的,所述点阵式平台对应的数学模型是m×n个aij组成的矩阵,其中1≤i≤m,1≤j≤n,0≤aij≤1。
本发明的有益效果为:本发明提出的一种智能升降式种鹅产蛋平台及控制方法,结构新颖,工作原理清晰,利用安装在每个升降杆表面地膜压力传感器实现了鹅蛋在平台上的定位,通过图像传输及OpenCV视觉库函数确定鹅蛋位于鹅蛋轮廓内的升降杆,采用PLC控制伺服电机实现了鹅蛋所处升降杆的升降运动的功能,使其稳定传送,保证了鹅蛋传送的稳定性和减少了碰撞所带来的破损,提高了鹅蛋的传动效率。
附图说明
图1是本发明点阵式平台的整体结构示意图;
图2是本发明中鹅蛋的前进示意图;
图3是本发明中的工艺流程图;
图4是本发明中的***原理图;
图中:平台本体1、挡板2、摄像机3、升降杆4、膜压力传感器5、伺服电缸6。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
如图1所示,一种智能升降式种鹅产蛋平台,点阵式平台由平台本体1、摄像机3、升降杆4、膜压力传感器5、伺服电缸6和挡板2组成;所述挡板2与所述平台本体1相连接,位于所述平台本体1两侧;所述升降杆4与所述伺服电缸相6连接,位于所述伺服电缸6的上端;所述膜压力传感器5位于所述升降杆4的上表面。
如图3、图4所示,一种智能升降式种鹅产蛋平台的控制方法:
种鹅产蛋后,鹅蛋进入点阵式平台,由于鹅蛋与升降杆4表面的膜压力传感器5接触产生信号,实现了对鹅蛋所处位置的定位;此时位于点阵平台上方的摄像机3移动到鹅蛋上方进行摄像,将拍摄到的图像数据传输给计算机,计算机模拟计算出鹅蛋的轮廓;然后运用OpenCV视觉库的pointPolygonTest检测升降杆中心点是否在轮廓内,接着通过PLC控制伺服电缸对在轮廓内的升降杆进行上升;并且在升降杆上升至与鹅蛋表面接触时停止上升,会在鹅蛋下方形成了一个适应鹅蛋体积的凹槽,最后PLC控制伺服电缸通过升降杆的升降完成对鹅蛋的传送。
具体地,所述点阵式平台对应的数学模型是m×n个aij组成的矩阵,其中1≤i≤m,1≤j≤n,0≤aij≤1。
具体地,所述每个升降杆4下方都配有一个伺服气缸6,确保每个升降杆都能实现升降功能。
具体地,所述升降杆4形状均采用圆柱体外形。
具体地,所述升降杆4的最大上升高度为5cm。所述升降杆的升降是通过PLC的升降指令控制伺服电缸,结合编码器的反馈位置信号控制机械执行机构运作。
具体地,所述膜压力传感器5设置在升降杆表面,每个升降杆表面都设有膜压力传感器,通过感应有无鹅蛋在平台上滚落,传递信号给PLC控制中心,实现对需要升降平台的定位功能。
具体地,所述PLC采用的型号为DVP-32EH,具有16个输入点和16个输出点,通过RS232串口与计算机进行通信,进行图像的传输和进行轮廓内升降杆的确定。
具体地,所述轮廓内升降杆确定的步骤为:
第一步:拍摄鹅蛋照片,并且将图片传输给计算器;
第二步:计算机进行预处理,并将连通区进行去噪;
第三步:对图像进行直线拟合和霍夫直线检测,确定鹅蛋在点阵平台上俯视视角的轮廓;
第四步:通过OpenCV视觉库中的pointPolygonTest,通过C++:doublepointPolygonTest(InputArraycontour,Point2fpt,boolmeasureDist)来判断升降杆的中心点是否在鹅蛋轮廓内,当measureDist设置为false时,返回-1、0、1三个固定值。若返回值为+1,表示点在鹅蛋轮廓内部,返回值为-1,表示在鹅蛋轮廓外部,返回值为0,表示在鹅蛋轮廓上。
具体地,本实例中所用的伺服驱动器的型号是LS-10520BK,通过RS232与PLC进行通讯,实现了升降指令的传递。
具体地,本实例中所用伺服电缸的型号是CSJ20,该伺服电缸具有体积小、控制精确等特点,能够实现升降杆的精准升降。
具体地,所述挡板2采用的是硅胶材质,避免鹅蛋在一开始落入平台时不慎掉落平台造成的破损。
本发明结构新颖,工作原理清晰,利用安装在每个升降杆表面地膜压力传感器实现了鹅蛋在平台上的定位,通过图像传输及OpenCV视觉库函数确定鹅蛋位于鹅蛋轮廓内的升降杆,采用PLC控制伺服电机实现了鹅蛋所处升降杆的升降运动的功能,使其稳定传送,保证了鹅蛋传送的稳定性和减少了碰撞所带来的破损,提高了鹅蛋的传动效率。每个升降杆下方都配有一个伺服气缸,确保每个升降杆都能实现升降功能。

Claims (6)

1.一种智能升降式种鹅产蛋平台,其特征是,包括平台本体、摄像机、若干升降杆、若干膜压力传感器、若干伺服电缸以及PLC、计算机,所述伺服电缸呈点阵式布置于平台本体上;所述升降杆与所述伺服电缸一一对应并相连接,位于对应伺服电缸的上端,所述膜压力传感器与所述升降杆一一对应,并位于对应升降杆的上表面,所述摄像机安装于平台本体上方;鹅蛋与膜压力传感器接触而产生信号,将位置信息传递给PLC,PLC控制摄像机位移,将拍摄到的鹅蛋图像上传给计算机,计算机判断升降杆是否位于鹅蛋轮廓内,继而通过PLC控制位于鹅蛋轮廓内的升降杆上升,通过控制升降杆的升降完成对鹅蛋的传送。
2.根据权利要求1所述的一种智能升降式种鹅产蛋平台,其特征是,所述平台本体在鹅蛋传送方向的两侧分别设有硅胶材质的挡板。
3.根据权利要求1所述的一种智能升降式种鹅产蛋平台,其特征是,所述升降杆的最大上升高度为5cm。
4.权利要求1-3中任意一项权利要求所述的一种智能升降式种鹅产蛋平台的控制方法,其特征是,包括以下步骤:
1)种鹅产蛋后,鹅蛋进入点阵式平台,由于鹅蛋与升降杆表面的膜压力传感器接触产生信号,并将该信号传送给PLC,实现了对鹅蛋所处位置的定位;
2)此时PLC控制位于平台本体上方的摄像机移动到鹅蛋上方进行摄像,将拍摄到的图像数据传输给计算机,计算机模拟计算出鹅蛋的轮廓;
3)然后计算机运用OpenCV视觉库的pointPolygonTest检测升降杆中心点是否在轮廓内,接着通过PLC控制伺服电缸对在轮廓内的升降杆进行上升;
4)在升降杆上升至与鹅蛋表面接触时,对应的膜压力传感器产生信号给PLC,PLC控制升降杆停止上升,会在鹅蛋下方形成了一个适应鹅蛋体积的凹槽;
5)鹅蛋前进方向确定,鹅蛋前部升降杆下降,鹅蛋开始向前进方向滚动,开始滚动后,鹅蛋后部升降杆下降,前部升降杆上升,依次升降,形成升降流态,使鹅蛋不断向前滚动;以此PLC控制伺服电缸通过升降杆的升降,通过鹅蛋前进方向的升降杆的升降流态地前进,完成对鹅蛋的传送。
5.根据权利要求4所述的一种智能升降式种鹅产蛋平台的控制方法,其特征是,所述鹅蛋轮廓内升降杆确定的步骤为:
第一步:拍摄鹅蛋照片,并且将图片传输给计算机;
第二步:计算机进行预处理,并将连通区进行去噪;
第三步:对图像进行直线拟合和霍夫直线检测,确定鹅蛋在点阵平台上俯视视角的轮廓;
第四步:通过OpenCV视觉库中的pointPolygonTest判断升降杆的中心点是否在鹅蛋轮廓内。
6.根据权利要求5所述的一种智能升降式种鹅产蛋平台的控制方法,其特征是,所述点阵式平台对应的数学模型是m×n个aij组成的矩阵,其中1≤i≤m,1≤j≤n,0≤aij≤1。
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