一种冬虫夏草自动夹持装置的制作方法

本发明涉及精密机械传动与机器视觉检测，具体为一种冬虫夏草自动夹持装置。

背景技术：

1、冬虫夏草是一种珍贵的中草药，与人参、鹿茸并列被称为传统三大补品，被誉为“世界第一草”、“东方圣草”、“药中之王”、“雪域高原的黄金”等。它是由冬虫夏草菌侵染，经过寄生在蝠蛾科的幼虫成形。主要分布在海拔3500-5000米的高寒草甸区，如青海、西藏、四川、云南等。冬虫夏草含有多糖、虫草、腺苷、甘露醇、固醇、甘露聚糖和核苷等有效成分，具有抗衰老、抗癌/抗肿瘤、抗炎、免疫刺激和抗氧化等治疗特性。

2、冬虫夏草作为一种珍稀的中药材，其形态不规则且质地脆弱。在现有的图像采集与鉴定过程中，通常面临以下技术难题：

3、遮挡严重： 传统的夹具（如鳄鱼夹、机械爪）往往夹持虫体中部或尾部，严重遮挡了草头、子座、腹部环纹及足部等关键鉴定特征，导致无法进行360°无死角拍摄。

4、样本损伤： 冬虫夏草表面纹理精细，传统硬质夹持易造成压痕或断裂，且难以清洗的胶水固定法会污染样本。

5、人工效率低： 依赖人工手持翻转样本，不仅无法保证每次拍摄的角度一致性，且在高通量采集场景下效率极低，且存在生物安全风险。

6、成像干扰： 缺乏对拍摄背景的处理，传统夹持结构反光或杂乱，干扰后续的图像分割与三维重建算法。

7、因此，亟需一种能够实现无损固定、最小化遮挡且能自动旋转定位的夹持装置。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种冬虫夏草自动夹持装置。

2、具体的，包括旋转驱动组件、针刺式夹持组件及背景处理组件。

3、具体的，所述旋转驱动组件包含步进电机，所述步进电机配置为接收s型加减速曲线控制信号，以消除启停抖动。

4、具体的，所述针刺式夹持组件包含固定连接于步进电机输出轴的细钢针，所述细钢针的直径为0.2mm且尖端锥角为15°-30°，所述细钢针配置为沿冬虫夏草的中轴线刺入头部或尾部进行固定，且所述细钢针的定位使其在相机采集的任意角度图像中占据的像素面积小于预设阈值；

5、具体的，所述背景处理组件包含透明材质背景板及图像分割算法处理单元，所述图像分割算法处理单元配置为在旋转过程中消除细钢针及背景影像，仅保留草头与虫体部分的影像数据。

6、具体的，所述步进电机通过联轴器与夹持轴直接连接，且配备256细分驱动器，实现0.1°的定位精度。

7、具体的，所述图像分割算法处理单元采用基于深度学习的语义分割模型，配置为识别并剔除图像中的细钢针像素点。

8、具体的，所述装置还包含安全控制模块，采用电磁铁驱动的常闭式结构，断电时自动锁死细钢针。

9、具体的，所述自动夹持装置还包含红外感应开关，采用漫反射型传感器检测操作人员的手部位置，手部接近时控制夹持模块自动张开，手部离开后自动闭合。

10、具有以下有益效果：

11、（1）透视性极佳： 0.2mm直径的针刺式夹持几乎不遮挡虫草本体，配合透明背景，解决了传统夹具遮挡关键特征的痛点，特别适用于高精度三维重建。

12、（2）无损稳固： 针刺沿中轴线固定，受力均匀，不会压坏虫体表面的细微纹理（如环纹、子座），且针孔肉眼难以观测，最大程度保留了样本完整性。

13、（3）自动化程度高： 步进电机配合s型加减速控制，实现了样本的自动旋转、定位与停稳拍摄，提升了采集效率与标准化水平。

1.一种冬虫夏草自动夹持装置，包括旋转驱动组件、针刺式夹持组件及背景处理组件，其特征在于：所述旋转驱动组件包含步进电机（1），所述步进电机（1）配置为接收s型加减速曲线控制信号，以消除启停抖动；所述针刺式夹持组件包含固定连接于步进电机（1）输出轴的细钢针（3），所述细钢针（3）的直径为0.2mm且尖端锥角为15°-30°，所述细钢针（3）配置为沿冬虫夏草（5）的中轴线刺入头部或尾部进行固定，且所述细钢针（3）的定位使其在相机采集的任意角度图像中占据的像素面积小于预设阈值；所述背景处理组件包含透明材质背景板及图像分割算法处理单元，所述图像分割算法处理单元配置为在旋转过程中消除细钢针（3）及背景影像，仅保留草头与虫体部分的影像数据。

2.根据权利要求1所述的一种冬虫夏草自动夹持装置，其特征在于：所述步进电机（1）通过联轴器（2）与夹持轴（4）直接连接，且配备256细分驱动器，实现0.1°的定位精度。

3.根据权利要求1所述的一种冬虫夏草自动夹持装置，其特征在于：所述图像分割算法处理单元采用基于深度学习的语义分割模型，配置为识别并剔除图像中的细钢针（3）像素点。

4.根据权利要求1所述的一种冬虫夏草自动夹持装置，其特征在于：所述装置还包含安全控制模块，采用电磁铁驱动的常闭式结构，断电时自动锁死细钢针（3）。

5.根据权利要求1所述的一种冬虫夏草自动夹持装置，其特征在于：所述自动夹持装置还包含红外感应开关，采用漫反射型传感器检测操作人员的手部位置，手部接近时控制夹持模块自动张开，手部离开后自动闭合。