一種基于雙目視覺的智能糧食裝袋機設計

申艷珍　楊家欣　楊文超　王猛

摘? 要：本著農業生產活動中糧食收集的需求，設計出一種基于雙目視覺的智能糧食裝袋機。本產品由車體、糧食自動裝袋裝置、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別糧食堆厚度，加快收糧速度，并對糧食裝袋進行自動裝袋設計，實現糧食收集的智能化、自動化。

關鍵詞：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藏的重要環節[1]，也是農村最繁重的環節之一。而收集糧食的過程中一般都需要有兩個人共同作業，其中一個人負責鏟糧，另一個人負責撐開糧食袋裝糧，這樣不僅需要消耗較多的勞動力，效率還較低。為了減輕農民收集糧食的負擔，本文設計了一款糧食裝袋機，而為了讓糧食裝袋機裝置設計得更加自動化、智能化和人性化，采用了雙目視覺技術進行糧食的識別與檢測以及糧食位置的測量。機器視覺[2]就是用機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，最終用于機器的檢測、測量、控制等，而本產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，進而將信息反饋到主控制器，控制收糧的速度。

2 總體結構設計

本文設計的一種基于雙目視覺的智能糧食裝袋機，主要由車體、雙目視覺檢測裝置、糧食自動裝袋裝置、吸糧裝置和運動裝置組成。總體結構如圖1所示。

其中，雙目視覺檢測裝置包括兩個微型相機及支架，且將這兩個相機分別置于智能糧食裝袋機車體前方的左右兩側;糧食自動裝袋裝置在車體的后方，設計有四個裝糧桶;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;運動裝置包括電機、齒輪、階梯軸、皮帶和皮帶輪等;

3 工作原理

3.1 裝袋機吸糧工作原理：

雙目視覺檢測裝置將檢測信息傳回系統后，驅動裝置收到系統發出的指令后開始工作，車體到達收糧位置開始吸糧工作，驅動電機轉動，經齒輪傳動機構帶動主皮帶輪轉動，主皮帶輪轉動經皮帶帶動從皮帶輪轉動，從皮帶輪又帶動絞軸轉動，絞軸轉動帶動螺旋葉片旋轉進行吸糧操作。

3.2裝袋機裝糧和換袋工作原理;

車體后方底座上放置有旋轉底盤，底盤上放置有稱重傳感器和四個裝糧桶。糧食從傳糧筒經傳糧筒中轉件落入一號裝糧桶中，一號裝糧桶糧食裝滿后，達到稱重傳感器設定的值，稱重傳感器響應，底盤旋轉更換已經裝好袋子的裝糧桶，從而實現智能糧食裝袋機的自動裝糧和自動換袋工作。

4 安全與可靠性分析

車體前部的滑梯式設計，除了是為了控制傳糧筒左右擺動幅度。用來支撐傳糧裝置的桿架進行有限元限元分析（如圖2所示），其受力產生的應力應變在可控范圍，不易發生機械變形。糧食自動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，防止底盤旋轉時裝糧桶被甩出去，而且使用這種結構也可以方便拆卸裝糧桶。

5 結論

本文的一種基于雙目視覺的糧食裝袋機裝置的特色在于利用雙目視覺檢測技術和糧食自動換袋裝置，可以對晾曬糧食的邊界和糧食堆的薄厚度進行更為準確的定位和識別，雙目視覺檢測技術將檢測信息反饋到系統，之后糧食裝袋機進行吸糧和裝糧工作，吸糧方式采用螺旋葉片旋轉吸糧，吸取的糧食會經傳糧筒落入車體后部的裝糧桶中，當車體后部底盤上的糧食桶裝糧量達到一定值后，稱重傳感器響應，底盤旋轉進行更換糧食桶，實現糧食自動換袋。很好的降低勞動力，提高糧食收集效率，實現了糧食收集的自動化和智能化。

參考文獻：

[1]丁麗，呂順可，吳亞文，等.負吸式太陽能聚糧機的結構設計和工作原理[J].河南農業，2017（31）：64.

[2]胡永彪，杜成華，李西榮，等.機器視覺技術在工程機械上的應用[J].工程機械，2009，40（10）：53-56+1.