奶牛乳頭方位辨別裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種辨別裝置，具體的說是一種應用在擠奶設備上辨別奶牛乳頭方位的裝置。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的發展和先進技術設備的引進，奶牛養殖的過程逐漸的向自動化趨勢發展。奶牛養殖過程中占用時間最長的是擠奶的過程，擠奶的過程占牛場勞動總輸出的三分之一，占勞動總時間的70%。為了節省擠奶過程的勞動成本，現在的自動擠奶系統包括奶杯的套附都可以全自動的執行，該系統中奶牛乳頭方位的識別是非常重要的過程，該過程消耗的時間直接影響到整個擠奶過程的效率。
[0003]現有的商業自動擠奶系統運用最多的視覺傳感技術是激光掃描技術，應用的是一個獨立的激光掃描相機。這樣的系統可以準確的得到乳頭的位置。缺點是一次只能得到一個乳頭的位置，一個奶杯附接到奶牛的一個乳頭上，該過程大約用時2分鐘。如果要實現四個奶杯同時套附到奶牛的四個乳頭上，則需要實時的同時獲取奶牛四個乳頭的空間坐標。
[0004]盡管奶牛在擠奶過程中會受到約束，但是奶牛身體的微小移動也會對奶牛乳頭位置的獲取造成影響。考慮這一點，為了保證系統的穩定性和可靠性，系統應該每隔I到2秒刷新一次乳頭的位置坐標。
[0005]在奶牛乳頭方位識別過程中造成識別錯誤最大的因素是目標區域里奶牛身體上以及區域背景里的乳房狀物體，這些物體會被系統錯誤的識別為乳房。在某些特殊光照條件下乳房部位的的影子以及機械手的移動都會對乳房的識別造成干擾。紅外熱成像技術在很多機器人視覺的研究中已經成為一項很有效的手段，它很有效的克服了在光視覺系統中照明條件的影響。另外時間較長的識別系統會使奶牛有所察覺，會增加擠奶過程的困難程度。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型是針對【背景技術】中提及的技術缺陷，提供一種在辨別奶牛乳頭方位的過程中，能夠一次同時獲取奶牛四個乳頭坐標的奶牛乳頭方位辨別裝置。
[0007]本實用新型采用的技術方案是:一種奶牛乳頭方位辨別裝置，包括紅外熱像儀、光學相機和支撐板；紅外熱像儀和光學相機分別安裝在支撐板的側面上；紅外熱像儀安裝在支撐板側面中央偏上的位置，兩個光學相機分別安裝在紅外熱像儀下方兩側的支撐板側面上；所述的紅外熱像儀、光學相機均與上位機連接。
[0008]光學相機的像素為1360X1024 ;所述的紅外熱像儀的紅外分辨率為160X120。
[0009]支撐板為圓形板體，該支撐板安裝在距離奶牛臀部1.5-2M的位置。
[0010]支撐板安裝在支撐架上，支撐架為調整型架體，支撐板的高度根據奶牛身體高低自動調整。
[0011]與現有技術相比，本新型所公開的這種辨別裝置結構簡單，在辨別奶牛乳頭方位的過程中，一次同時獲取奶牛的四個乳頭的坐標，減少識別的時間和識別過程中出現的錯誤識別，并且減少對奶牛情緒的影響。加入了紅外熱像儀，縮小了目標區域的搜索范圍，減少了識別時間；一方面減少了奶牛乳頭方位識別的時間，從而減少牛場中擠奶過程所需要的勞動力和勞動時間；另一方面減少了奶牛乳頭方位識別中會出現的錯誤識別，使識別過程更加快速精準，提高工作效率和工作精準性。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的整體結構示意圖。
[0013]圖2為本實用新型的使用狀態示意圖。
[0014]圖中:上位機I，紅外熱像儀2，光學相機3，支撐板4。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。
[0016]參見附圖1-2，本新型所公開的這種乳頭方位辨別裝置包括上位機1、紅外熱像儀2、光學相機3、支撐板4。支撐板為圓形板體，該支撐板安裝在距離奶牛臀部1.5-2M的位置。支撐板安裝在支撐架上，支撐架為調整型架體，支撐板的高度可以根據奶牛身體高低自動調整。紅外熱像儀和光學相機分別安裝在支撐板的側面上，紅外熱像儀安裝在支撐板側面中央偏上的位置，兩個光學相機分別安裝在紅外熱像儀下方兩側的支撐板側面上；所述的紅外熱像儀、光學相機均與上位機連接。
[0017]光學相機的像素為1360X1024 ;所述的紅外熱像儀的紅外分辨率為160X120，例如美國菲利爾公司的FLIR E6熱像儀，將光學技術和熱學技術運用到同一個傳感系統中。兩個光學相機組成雙目立體視覺系統，在攝像頭上方放置紅外熱像儀，這三個原件安裝在圓形支撐板上組成視覺系統的硬件，支撐板在支撐架上的位置，可以上下左右移動以便根據奶牛身高自動調整。奶牛擠奶過程中，將奶牛的位置控制在奶牛臀部距離視覺系統硬件于1.5到2米之間，這樣既可以保證相機的FOV覆蓋到奶牛乳頭可能出現的每個位置，也保證了電子原件的安全性，同時也避免了電子元件被奶牛身上泥土等雜物污染損壞。工作過程中，根據奶牛身高的不同，載有光學相機和熱像儀的支撐板自動調節到合適位置。
[0018]該裝置的工作過程(原理)是:紅外熱像儀先工作，獲取目標區域的熱圖像，根據奶牛乳頭部位的溫度高于其他部位的溫度縮小目標區域范圍并排除乳狀物體的干擾因素。隨后將信息傳遞給上位機，上位機控制像素較高的光學相機根據熱像儀處理后的信息獲取奶牛乳頭方位并根據雙目立體視覺的算法得出四個乳頭的坐標。由于奶牛身體的移動，坐標信息每隔I到2秒刷新一次傳給上位機，上位機根據乳頭坐標信息控制安裝有擠奶杯機械手將奶杯套附到奶牛乳頭上，過程結束。
[0019]由于乳房和乳頭比奶牛體表其他部位以及區域背景中物體溫度高，熱像儀的使用可以作為辨別乳頭的一個有效的技術手段。將熱像儀中得到的熱圖像信息傳遞給光學系統從而大大減小了乳頭的有效搜索范圍。兩個光學相機構成雙目立體視覺系統，在接收到熱像儀處理過的信息以后更快更準確的獲取奶牛乳頭方位。該視覺系統獲取奶牛乳頭方位坐標時間很短，每隔I到2秒刷新一次，保證了坐標信息的實時性。
【主權項】
1.一種奶牛乳頭方位辨別裝置，其特征在于，包括紅外熱像儀、光學相機和支撐板；紅外熱像儀和光學相機分別安裝在支撐板的側面上；紅外熱像儀安裝在支撐板側面中央偏上的位置，兩個光學相機分別安裝在紅外熱像儀下方兩側的支撐板側面上；所述的紅外熱像儀、光學相機均與上位機連接。2.根據權利要求1所述的奶牛乳頭方位辨別裝置，其特征在于，所述的光學相機的像素為1360X1024 ;所述的紅外熱像儀的紅外分辨率為160X120。3.根據權利要求1所述的奶牛乳頭方位辨別裝置，其特征在于，所述支撐板為圓形板體，該支撐板安裝在距離奶牛臀部1.5-2M的位置。4.根據權利要求1所述的奶牛乳頭方位辨別裝置，其特征在于，所述支撐板安裝在支撐架上，支撐架為調整型架體，支撐板的高度根據奶牛身體高低自動調整。
【專利摘要】一種奶牛乳頭方位辨別裝置，包括紅外熱像儀、光學相機和支撐板；紅外熱像儀和光學相機分別安裝在支撐板的側面上；紅外熱像儀安裝在支撐板側面中央偏上的位置，兩個光學相機分別安裝在紅外熱像儀下方兩側的支撐板側面上；所述的紅外熱像儀、光學相機均與上位機連接。這種辨別裝置結構簡單，在辨別奶牛乳頭方位的過程中，一次同時獲取奶牛的四個乳頭的坐標，減少識別的時間和識別過程中出現的錯誤識別，并且減少對奶牛情緒的影響，縮小了目標區域的搜索范圍，減少了識別時間；提高工作效率和工作精準性。
【IPC分類】A01J5/007
【公開號】CN204929911
【申請號】CN201520695026
【發明人】王中華, 田富洋, 曹東, 蘇曰超, 劉衛民, 王明江, 郭予偉, 林雪彥, 董小寧
【申請人】山東農業大學
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月10日