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一种菊花智能采摘机及其工作方法与流程

花匠小妙招
2025-02-05 21:10

一种菊花智能采摘机及其工作方法与流程

1.本发明涉及菊花采摘机技术领域，尤其涉及一种菊花智能采摘机及其工作方法。

背景技术：

2.菊花是一种大宗常用中药材，味甘、苦，性微寒，含有黄酮类、酚酸以及挥发性成分等多种活性成分，具有散风清热、平肝明目、清热解毒等功效，是一味很好的中药和保健饮品，菊花适应性强，分布于我国华东、华北及东北地区，尤以河北、河南、山东、江苏、安徽、浙江、四川等最为广泛，菊花株高60～180cm，多分枝，花朵直径2～5cm，花期9～11月，菊花开放时间不一致，顶层花与底层花的距离较大，根据菊花后续加工和生产要求，菊花采摘后的花朵上不能带着过长花柄，所以目前基本为人工分批次采收，采收劳动强度大、效率低、人工采收费用高，若不及时采收，会错过最佳采收时期，影响菊花的品质，严重制约了菊花产业的发展；针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于：本发明通过设置菊花采摘单体、照片数据接收单元、菊花基础分析单元、数据处理单元和执行控制单元，基于立体化生生产并通过高稳定运作下的信息采集、分析、处理和控制，实现自感菊花的生长状态，智能化处理自动化采摘菊花的工作，增强了采摘的效率，降低了工作强度，保证菊花持续稳定的采摘，解决了传统菊花人工采摘工作强度较大、效率较低的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种菊花智能采摘机，包括菊花采摘单体，菊花采摘单体设有多个，多个菊花采摘单体拼接设置并构成室内自动栽培采摘生产线，自动栽培采摘生产线基于区域网信号连接有控制终端，控制终端包括照片数据接收单元、菊花基础分析单元、数据处理单元和执行控制单元；菊花采摘单体，用于菊花的栽培生长且用于菊花栽培生长过程中的实时录像并生成菊花生长区域截图照片，并将菊花生长区域截图照片发送给照片数据接收单元；照片数据接收单元，用于菊花生长区域截图照片并将其转发给菊花基础分析单元；菊花基础分析单元，用于接收菊花生长区域截图照片并经色选分析获取菊花的数量、菊花的直径均值和菊花的光泽度均值并将其发送给数据处理单元；色选分析的具体工作步骤如下：接收到菊花生长区域截图照片后，通过菊花的预设颜色排除他色，从而框选出菊花的轮廓，通过测量菊花轮廓的最大水平距离获得菊花的直径，通过感应计算菊花轮廓处高亮区和低亮区的均值得到菊花的光泽度，通过获取菊花生长区域范围内框选处出的菊花的轮廓的数量生成菊花的数量，然后经平均求得菊花的直径均值和菊花的光泽度均值；
数据处理单元，用于接收菊花的数量、菊花的直径和菊花的光泽度经处理后生成菊花采摘量化因子，还将菊花采摘量化因子与预设阈值进行比较并生成采摘控制信号和预警控制信号，还将控制信号发送给执行控制单元；执行控制单元，用于接收控制信号，并控制对应部件工作。
5.进一步的，菊花采摘单体包括拼接式框架，所述拼接式框架由底板、顶板和立柱构成，所述底板通过立柱与顶板固定连接，所述立柱对称平行设置，且立柱分别与底板和底板垂直设置，所述顶板的底面等距开设有若干个安装槽，安装槽内对应安装有感光摄像组件头，所述顶板的底面滑动设有自走升降采摘组件，所述自走升降采摘组件的两侧适配有直线形轨道箱，所述直线形轨道箱固定设于顶板的底面，且自走升降采摘组件的底端安装有滚筒式采摘器，所述滚筒式采摘器的两侧固定设有限位滑杆，所述限位滑杆滑动连接有l形轨道箱，且l形轨道箱固定设于两个立柱之间，所述滚筒式采摘器的一侧贯通连接有送料管，所述滚筒式采摘器的正下方设有培养箱，所述培养箱的顶面与滚筒式采摘器的底侧壁活动抵接，所述培养箱的一侧滑动抵接有菊花传送带，所述送料管的端部设于菊花传送带的中轴线的正上方。
6.进一步的，所述自走升降采摘组件包括动力箱，所述动力箱的顶面与顶板滑动抵接，所述动力箱内固定设有隔板，所述隔板的顶面中心处固定设有伺服电机，所述伺服电机的输出轴固定连接有主动转杆，所述主动转杆的外端固定套接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮啮合连接有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮固定套接有传动转杆，所述传动转杆与主动转杆垂直设置，且传动转杆转动设于动力箱内，所述传动转杆的两端转动贯穿动力箱的内侧壁延伸到其外部并固定套接有自走齿轮，所述自走齿轮的外端对称啮合连接有自走齿板，所述自走齿板固定设于直线形轨道箱内，所述隔板的底面固定设有升降气杆和稳定气杆，所述升降气杆和稳定气杆的活塞轴均贯穿动力箱的底壁延伸到其外部并与滚筒式采摘器的顶面固定连接。
7.进一步的，所述l形轨道箱开设有垂直滑轨和水平滑轨，所述垂直滑轨和水平滑轨为构成一体化l形滑轨，所述限位滑杆远离滚筒式采摘器的端部滑动嵌于一体化l形滑轨内，所述垂直滑轨的顶端处安装有锁止气杆，所述锁止气杆的活塞轴设于限位滑杆的端部，且限位滑杆开设有适配锁止气杆活塞轴的锁止圆孔。
8.进一步的，当菊花采摘单体设有多个时，所述底板还设有支撑板，多个所述支撑板的外端套设有一个菊花汇料带，多个所述菊花传送带的出料端口设于菊花汇料带的中轴线的正上方。
9.进一步的，数据处理单元的具体处理过程如下：sa：数据处理单元实时接收到菊花的数量、菊花的直径均值和菊花的光泽度均值将其标定为q、w和r，然后依据公式，得到菊花采摘量化因子a，其中e1、e2、e3和e4为量化修正因子；sb：还将菊花采摘量化因子a与预设阈值a进行比较：当amin＜a≤amax，则生成采摘控制信号；当a＞amax时，则不产生控制信号；当a≤amin时，则产生预警控制信号；
sc：获取预警控制信号产生的累积时间并将其分别标定为监控时间t1，当监控时间t1≥预设时间t1时，则将预警控制信号发送给执行控制单元，反之，则不发生送预警控制信号；sd：还将生成的采摘控制信号发送给执行控制单元。
10.一种菊花智能采摘机的工作方法，具体工作方法如下：步骤一：将菊花子株种植于培养箱内，然后将菊花采摘单体的感光摄像组件头打开并录取到培养箱内菊花的实时录像，然后将培养箱的预设俯视图框轮廓图与菊花的实时录像的培养箱进行叠合裁切，然后获得菊花裁切图像，并定时间地获取菊花裁切图像的截图且将其标定为菊花生长区域截图照片；还将菊花生长区域截图照片发送给照片数据接收单元；步骤二：照片数据接收单元接收菊花生长区域截图照片后将其转发给菊花基础分析单元并分析出菊花的数量、菊花的直径均值和菊花的光泽度均值，然后将分析出的数据发送给数据处理单元，数据处理单元接收到菊花的数量、菊花的直径均值和菊花的光泽度均值后对其进行处理生成采摘控制信号或预警控制信号，还将采摘控制信号或预警控制信号发送给执行控制单元；步骤三、执行控制单元接收到采摘控制信号后，立即控制与之对应的菊花采摘单体对菊花进行收割；而执行控制单元接收到预警控制信号，立即控制文本编辑器编辑预警警报文本并将其发送到客户终端显示；其中预警警报文本为“菊花采摘单体位置信息此处菊花植株生长较为缓慢，请工作人员及时处理”；当工作人员通过客户终端看到预警警报文本后，立即对产生预警控制信号的菊花采摘单体内的菊花生长环境和菊花植株进行采样检测。
11.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过设置菊花采摘单体、照片数据接收单元、菊花基础分析单元、数据处理单元和执行控制单元，基于立体化生生产并通过高稳定运作下的信息采集、分析、处理和控制，实现自感菊花的生长状态，智能化处理自动化采摘菊花的工作，增强了采摘的效率，降低了工作强度，保证菊花持续稳定的采摘，解决了传统菊花人工采摘工作强度较大、效率较低的问题。
附图说明
12.图1示出了本发明的结构框图；图2示出了单个菊花采摘单体的主视图；图3示出了自走升降采摘组件的结构示意图；图4示出了图3的a处局部放大图；图5示出了图2的b处局部放大图；图6示出了l形轨道箱的另一侧面剖视图；图例说明：1、拼接式框架；2、感光摄像组件头；3、自走升降采摘组件；4、滚筒式采摘器；5、直线形轨道箱；6、限位滑杆；7、l形轨道箱；8、送料管；9、菊花传送带；10、支撑板；11、菊花汇料带；12、培养箱；101、底板；202、顶板；103、立柱；301、动力箱；302、隔板；303、伺服电机；304、主动转杆；305、第一锥齿轮；306、第二锥齿轮；307、传动转杆；308、自走齿轮；
309、自走齿板；310、升降气杆；311、稳定气杆；701、垂直滑轨；702、水平滑轨；703、锁止气杆。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
14.实施例1：如图1-6所示，一种菊花智能采摘机，包括菊花采摘单体，菊花采摘单体设有多个，多个菊花采摘单体拼接设置并构成室内自动栽培采摘生产线，自动栽培采摘生产线基于区域网信号连接有控制终端，控制终端包括照片数据接收单元、菊花基础分析单元、数据处理单元和执行控制单元；室内自动栽培采摘生产线提高土地利用率，增强生产的效率，拼接式的菊花采摘单体能够自由组合，保证并适用不同的体积需求，保证植株的正常生长，控制终端用于自动化控制部件收割菊花，保证了采摘的高效和降低工作强度；菊花采摘单体，用于菊花的栽培生长且用于菊花栽培生长过程中的实时录像并生成菊花生长区域截图照片，并将菊花生长区域截图照片发送给照片数据接收单元；菊花生长区域为菊花生长的范围区域，其中包括菊花、菊花枝叶、生长菊花的培养箱12等；照片数据接收单元，用于菊花生长区域截图照片并将其转发给菊花基础分析单元；菊花基础分析单元，用于接收菊花生长区域截图照片并经色选分析获取菊花的数量、菊花的直径均值和菊花的光泽度均值并将其发送给数据处理单元；色选分析的具体工作步骤如下：接收到菊花生长区域截图照片后，通过菊花的预设颜色排除他色，从而框选出菊花的轮廓，通过测量菊花轮廓的最大水平距离获得菊花的直径，通过感应计算菊花轮廓处高亮区和低亮区的均值得到菊花的光泽度，通过获取菊花生长区域范围内框选处出的菊花的轮廓的数量生成菊花的数量，然后经平均求得菊花的直径均值和菊花的光泽度均值；数据处理单元，用于接收菊花的数量、菊花的直径和菊花的光泽度经处理后生成菊花采摘量化因子，还将菊花采摘量化因子与预设阈值进行比较并生成采摘控制信号和预警控制信号，还将控制信号发送给执行控制单元；数据处理单元的具体处理过程如下：sa：数据处理单元实时接收到菊花的数量、菊花的直径均值和菊花的光泽度均值将其标定为q、w和r，然后依据公式，得到菊花采摘量化因子a，其中e1、e2、e3和e4为量化修正因子；量化修正因子使计算的结果更加的接近真实值，且e1＞e2＞e3＞e4，e1+e2+e3+e4=7.46；sb：还将菊花采摘量化因子a与预设阈值a进行比较：
当amin＜a≤amax，则生成采摘控制信号；当a＞amax时，则不产生控制信号；当a≤amin时，则产生预警控制信号；sc：获取预警控制信号产生的累积时间并将其分别标定为监控时间t1，当监控时间t1≥预设时间t1时，则将预警控制信号发送给执行控制单元，反之，则不发生送预警控制信号；sd：还将生成的采摘控制信号发送给执行控制单元；执行控制单元，用于接收控制信号，并控制对应部件工作；菊花采摘单体包括拼接式框架1，拼接式框架1由底板101、顶板202和立柱103构成，底板101通过立柱103与顶板202固定连接，立柱103对称平行设置，且立柱103分别与底板101和底板101垂直设置，底板101、顶板202和立柱103均通过螺栓固定，通过螺栓固定可拆卸，可安装便于回收利用，顶板202的底面等距开设有若干个安装槽，安装槽内对应安装有感光摄像组件头2，感光摄像组件头2用于录取培养箱12内菊花的实时录像，顶板202的底面滑动设有自走升降采摘组件3，自走升降采摘组件3的两侧适配有直线形轨道箱5，直线形轨道箱5固定设于顶板202的底面，l形轨道箱7开设有垂直滑轨701和水平滑轨702，垂直滑轨701和水平滑轨702为构成一体化l形滑轨，限位滑杆6远离滚筒式采摘器4的端部滑动嵌于一体化l形滑轨内，垂直滑轨701的顶端处安装有锁止气杆703，锁止气杆703的活塞轴设于限位滑杆6的端部，且限位滑杆6开设有适配锁止气杆703活塞轴的锁止圆孔，锁止气杆的活塞轴活动插入锁止圆孔内，锁止气杆703用于锁止部件，使滚筒式采摘器4升起后将其锁定，给予其一定支撑力，直线形轨道箱5保证了自走升降采摘组件3前后移动的稳定性和平衡性，自走升降采摘组件3的底端安装有滚筒式采摘器4，滚筒式采摘器4的梳齿可调节间隙，在安装梳齿时，将梳齿的数量增加或减少，从而保证梳齿间的间隙，从而使较为微小的菊花不会被挑起，保证其继续生长；滚筒式采摘器4的两侧固定设有限位滑杆6，限位滑杆6滑动连接有l形轨道箱7，且l形轨道箱7固定设于两个立柱103之间，限位滑杆6配合l形轨道箱7进一步保证滚筒式采摘器4向前或向后移动时的稳定性和平衡性，同时l形轨道箱7还能增强拼接式框架1的刚性和支撑的应力要求，滚筒式采摘器4的一侧贯通连接有送料管8，送料管8用于出料，滚筒式采摘器4的正下方设有培养箱12，培养箱12的顶面与滚筒式采摘器4的底侧壁活动抵接，培养箱12的一侧滑动抵接有菊花传送带9，菊花传送带9用于传送送料管8落下的菊花，送料管8的端部设于菊花传送带9的中轴线的正上方，培养箱12内为培养土或培养液，需要注意的是，当培养箱12内为无土栽培的培养液时，需要有对应的夹具板将菊花固定保证采摘时，不会将菊花连根拔起；自走升降采摘组件3包括动力箱301，动力箱301的顶面与顶板202滑动抵接，动力箱301内固定设有隔板302，隔板302的顶面中心处固定设有伺服电机303，伺服电机303的输出轴固定连接有主动转杆304，主动转杆304的外端固定套接有第一锥齿轮305，第一锥齿轮305啮合连接有第二锥齿轮306，第二锥齿轮306固定套接有传动转杆307，传动转杆307与主动转杆304垂直设置，且传动转杆307转动设于动力箱301内，传动转杆307的两端转动贯穿动力箱301的内侧壁延伸到其外部并固定套接有自走齿轮308，自走齿轮308的外端对称啮合连接有自走齿板309，自走齿板309固定设于直线形轨道箱5内，隔板302的底面固定设有升降气杆310和稳定气杆311，升降气杆310和稳定气杆311的活塞轴均贯穿动力箱301的底
壁延伸到其外部并与滚筒式采摘器4的顶面固定连接；当菊花采摘单体设有多个时，底板101还设有支撑板10，多个支撑板10的外端套设有一个菊花汇料带11，多个菊花传送带9的出料端口设于菊花汇料带11的中轴线的正上方；菊花传送单元将采摘的菊花传送并落到菊花汇料带11上，然后由菊花汇料带11汇聚到下一道工序，如清洗烘干、大小筛选等步骤；工作原理：步骤一：将菊花子株种植于培养箱12内，然后将菊花采摘单体的感光摄像组件头2打开并录取到培养箱12内菊花的实时录像，然后将培养箱12的预设俯视图框轮廓图与菊花的实时录像的培养箱12进行叠合裁切，然后获得菊花裁切图像，并定时间地获取菊花裁切图像的截图且将其标定为菊花生长区域截图照片；还将菊花生长区域截图照片发送给照片数据接收单元；定时间为定时间段，保证获取的菊花裁切图像有时间规律的，便于后期的检测工作；步骤二：照片数据接收单元接收菊花生长区域截图照片后将其转发给菊花基础分析单元并分析出菊花的数量、菊花的直径均值和菊花的光泽度均值，然后将分析出的数据发送给数据处理单元，数据处理单元接收到菊花的数量、菊花的直径均值和菊花的光泽度均值后对其进行处理生成采摘控制信号或预警控制信号，还将采摘控制信号或预警控制信号发送给执行控制单元；步骤三、执行控制单元接收到采摘控制信号后，立即控制锁止气杆703解锁对限位滑杆6的插入状态，然后自走升降采摘组件3的升降气杆310工作并使滚筒式采摘器4向下移动，直到滚筒式采摘器4的底面两侧抵接到培养箱12的顶面，且滚筒式采摘器4梳齿伸入到培养箱12内，在此过程中稳定气杆311进一步增强滚筒式采摘器4向下移动的稳定性，滚筒式采摘器4向下移动后带动与其固定的限位滑杆6沿l形轨道箱7的垂直滑轨701向下滑动后到达水平滑轨702处；步骤四、当滚筒式采摘器4的梳齿伸入到培养箱12内后，启动滚筒式采摘器4和启动伺服电机303工作，伺服电机303工作后其输出轴旋转并带动与其固定的主动转杆304旋转，主动转杆304旋转后带动与其固定套接的第一锥齿轮305旋转，第一锥齿轮305旋转后带动与其啮合的第二锥齿轮306旋转，第二锥齿轮306旋转后带动与其固定套接的传动转杆307旋转，传动转杆307旋转后带动与其固定套接的两个自走齿轮308旋转，两个自走齿轮308旋转后在自走齿板309内向前移动，并通过限位滑杆6与动力箱301形成凸起张力，从而使自走升降采摘组件3向前移动，自走升降采摘组件3向前移动后带动安装于其底部的滚筒式采摘器4向前移动，滚筒式采摘器4向前移动后采摘菊花，并从送料管8落到菊花传送带9，然后通过菊花传送带9传送将菊花采摘回收收割；通过调节增大滚筒式采摘器4两个梳齿之间的间隙，从而留下较小直径的菊花，使菊花采摘单体对菊花进行定向遗漏收割；在自走升降采摘组件3向前移动的过程中，滚筒式采摘器4带动限位滑杆6沿水平滑轨702向前滑动，保证自走升降采摘组件3向前移动过程中的稳定性和平衡性；步骤五、而执行控制单元接收到预警控制信号，立即控制文本编辑器编辑预警警报文本并将其发送到客户终端显示；其中预警警报文本为“菊花采摘单体位置信息此处菊花植株生长较为缓慢，请工作人员及时处理”；当工作人员通过客户终端看到预警警报文本后，立即对产生预警控制信号的菊花
采摘单体内的菊花生长环境和菊花植株进行采样检测；判断菊花较慢生长的原因；本发明通过设置菊花采摘单体、照片数据接收单元、菊花基础分析单元、数据处理单元和执行控制单元，基于立体化生生产并通过高稳定运作下的信息采集、分析、处理和控制，实现自感菊花的生长状态，智能化处理自动化采摘菊花的工作，增强了采摘的效率，降低了工作强度，保证菊花持续稳定的采摘，解决了传统菊花人工采摘工作强度较大、效率较低的问题。
15.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。