申艳珍　杨家欣　杨文超　王猛

摘  要：本着农业生产活动中粮食收集的需求，设计出一种基于双目视觉的智能粮食装袋机。本产品由车体、粮食自动装袋装置、吸粮装置和双目视觉检测装置组成，可通过双目视觉检测装置扫描粮食边缘和识别粮食堆厚度，加快收粮速度，并对粮食装袋进行自动装袋设计，实现粮食收集的智能化、自动化。

关键词：双目视觉;粮食装袋;智能化

1前言

粮食的晾晒和收集是粮食储藏的重要环节[1]，也是农村最繁重的环节之一。而收集粮食的过程中一般都需要有两个人共同作业，其中一个人负责铲粮，另一个人负责撑开粮食袋装粮，这样不仅需要消耗较多的劳动力，效率还较低。为了减轻农民收集粮食的负担，本文设计了一款粮食装袋机，而为了让粮食装袋机装置设计得更加自动化、智能化和人性化，采用了双目视觉技术进行粮食的识别与检测以及粮食位置的测量。机器视觉[2]就是用机器代替人眼的生物视觉功能，从客观事物中提取信息并加以处理、理解，最终用于机器的检测、测量、控制等，而本产品中的双目视觉就是用来扫描和检测粮食边界，测量粮食堆的厚度，进而将信息反馈到主控制器，控制收粮的速度。

2 总体结构设计

本文设计的一种基于双目视觉的智能粮食装袋机，主要由车体、双目视觉检测装置、粮食自动装袋装置、吸粮装置和运动装置组成。总体结构如图1所示。

其中，双目视觉检测装置包括两个微型相机及支架，且将这两个相机分别置于智能粮食装袋机车体前方的左右两侧;粮食自动装袋装置在车体的后方，设计有四个装粮桶;吸粮装置置于车体前方的中部，吸粮装置主要包括绞轴、螺旋叶片、刮板等;运动装置包括电机、齿轮、阶梯轴、皮带和皮带轮等;

3 工作原理

3.1 装袋机吸粮工作原理：

双目视觉检测装置将检测信息传回系统后，驱动装置收到系统发出的指令后开始工作，车体到达收粮位置开始吸粮工作，驱动电机转动，经齿轮传动机构带动主皮带轮转动，主皮带轮转动经皮带带动从皮带轮转动，从皮带轮又带动绞轴转动，绞轴转动带动螺旋叶片旋转进行吸粮操作。

3.2装袋机装粮和换袋工作原理;

车体后方底座上放置有旋转底盘，底盘上放置有称重传感器和四个装粮桶。粮食从传粮筒经传粮筒中转件落入一号装粮桶中，一号装粮桶粮食装满后，达到称重传感器设定的值，称重传感器响应，底盘旋转更换已经装好袋子的装粮桶，从而实现智能粮食装袋机的自动装粮和自动换袋工作。

4 安全与可靠性分析

车体前部的滑梯式设计，除了是为了控制传粮筒左右摆动幅度。用来支撑传粮装置的杆架进行有限元限元分析（如图2所示），其受力产生的应力应变在可控范围，不易发生机械变形。粮食自动换袋装置中的装粮桶用螺栓、螺母和固定端支座等零件固定，防止底盘旋转时装粮桶被甩出去，而且使用这种结构也可以方便拆卸装粮桶。

5 结论

本文的一种基于双目视觉的粮食装袋机装置的特色在于利用双目视觉检测技术和粮食自动换袋装置，可以对晾晒粮食的边界和粮食堆的薄厚度进行更为准确的定位和识别，双目视觉检测技术将检测信息反馈到系统，之后粮食装袋机进行吸粮和装粮工作，吸粮方式采用螺旋叶片旋转吸粮，吸取的粮食会经传粮筒落入车体后部的装粮桶中，当车体后部底盘上的粮食桶装粮量达到一定值后，称重传感器响应，底盘旋转进行更换粮食桶，实现粮食自动换袋。很好的降低劳动力，提高粮食收集效率，实现了粮食收集的自动化和智能化。

参考文獻：

[1]丁丽，吕顺可，吴亚文，等.负吸式太阳能聚粮机的结构设计和工作原理[J].河南农业，2017（31）：64.

[2]胡永彪，杜成华，李西荣，等.机器视觉技术在工程机械上的应用[J].工程机械，2009，40（10）：53-56+1.