一種基于在線定位的茶樹(shù)活體生育特征數(shù)據(jù)采集裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于在線定位的茶樹(shù)活體生育特征數(shù)據(jù)采集裝置，在覆蓋茶樹(shù)種植區(qū)域的矩形的四個(gè)角點(diǎn)上分別設(shè)置四根豎直的支撐桿(2);每一根支撐桿的頂端設(shè)有一個(gè)有色標(biāo)識(shí)(3);在該矩形的兩條平行的長(zhǎng)邊上各設(shè)有一條導(dǎo)軌(1);機(jī)架(5)的底部設(shè)置的4個(gè)滑輪和用于驅(qū)動(dòng)滑輪的電機(jī)(20);全方位視覺(jué)傳感器(9)固定在機(jī)架頂部設(shè)置的三角架(12)上;機(jī)架上還設(shè)有計(jì)算機(jī)(7)、蓄電池(8)、超聲波傳感器(16)和無(wú)線發(fā)射器(14);機(jī)架的頂部還設(shè)置有一個(gè)高光譜傳感器;該基于在線定位的茶樹(shù)活體生育特征數(shù)據(jù)采集裝置具有自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，為茶樹(shù)的精細(xì)化種植提供設(shè)備基礎(chǔ)。
【專利說(shuō)明】一種基于在線定位的茶樹(shù)活體生育特征數(shù)據(jù)采集裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精細(xì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，涉及一種基于在線定位的茶樹(shù)活體生育特征數(shù)據(jù)采集
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)是茶葉的原產(chǎn)地，是最早發(fā)現(xiàn)茶樹(shù)的國(guó)家，當(dāng)今世界第一大茶葉生產(chǎn)國(guó)和世界第二大出口國(guó)，2011年茶葉生產(chǎn)147.5萬(wàn)t，超過(guò)世界重量的1/3;出口 32.3萬(wàn)t，出口金額約9.56億$，可見(jiàn)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)作物中占有非常重要的地位。隨著我國(guó)農(nóng)村城鎮(zhèn)化發(fā)展，農(nóng)村勞動(dòng)力逐漸減少和老齡化嚴(yán)重，生產(chǎn)成本增加，茶葉生產(chǎn)利潤(rùn)下降，制約了茶業(yè)的發(fā)展，茶園作業(yè)機(jī)械化和信息自動(dòng)化是發(fā)展的必然趨勢(shì)。
[0003]20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、農(nóng)業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)和作物栽培有關(guān)模擬模型以及生產(chǎn)管理決策支持系統(tǒng)(DDS)技術(shù)研究的發(fā)展，“精細(xì)農(nóng)業(yè)”已成為21世紀(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家為合理利用農(nóng)業(yè)資源，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，根據(jù)作物環(huán)境和生長(zhǎng)實(shí)施變量施肥、施藥，改善生態(tài)環(huán)境的最富有吸引力的前沿性研究領(lǐng)域之
O
[0004]目前茶園管理中，為及時(shí)掌握茶葉的生長(zhǎng)發(fā)育情況，經(jīng)常根據(jù)人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行可靠性不高的外觀診斷；或采用基于土壤和作物的實(shí)驗(yàn)室分析，普遍要求破壞土壤和植被樣本，且測(cè)量費(fèi)時(shí)費(fèi)力，過(guò)程復(fù)雜。同時(shí)，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)茶鮮葉產(chǎn)量跟茶樹(shù)的生長(zhǎng)時(shí)間成一定正比例關(guān)系，但與茶葉的 品質(zhì)成一定的反比例關(guān)系，因此產(chǎn)量與品質(zhì)的平衡是采摘期必須考慮的問(wèn)題。一般傳統(tǒng)的方法也是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人工感覺(jué)來(lái)判斷新芽的成熟度及品質(zhì)，這些方法屬于定性或半定性，缺少充分的科學(xué)依據(jù)，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
[0005]文獻(xiàn)資料顯示，采用近紅外技術(shù)等茶葉成品檢測(cè)的研究較多。國(guó)家專利申請(qǐng)?zhí)朇N200910116733.0公布了一種近紅外技術(shù)快速檢測(cè)茶葉品質(zhì)的方法，為原料收購(gòu)和加工提供檢測(cè)提供方便；國(guó)家專利申請(qǐng)?zhí)?CN200810079810.5利用紅外光譜采用樣品分析的方法建立光譜圖用于產(chǎn)地檢測(cè)和CN200810236223.2利用紅外光譜和機(jī)器視覺(jué)融合對(duì)茶葉樣品質(zhì)量檢測(cè)，以上文獻(xiàn)不能應(yīng)用于茶園管理。國(guó)家專利號(hào):CN200710156126.8公布了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的茶園微域監(jiān)控方法與系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，數(shù)據(jù)讀取，數(shù)據(jù)曲線和拓?fù)鋱D繪制等。國(guó)家專利號(hào):ZL201020581129.3提供了一種自動(dòng)化茶園茶樹(shù)活體生長(zhǎng)發(fā)育測(cè)量及病蟲(chóng)害檢測(cè)裝置，采用視覺(jué)和超聲波技術(shù)對(duì)生長(zhǎng)高度及葉片病蟲(chóng)害實(shí)時(shí)粗略檢測(cè)，有利于調(diào)整水分、氮肥和施藥等精細(xì)化管理。
[0006]但現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有依據(jù)茶樹(shù)活體生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中鮮茶葉的生理和理化品質(zhì)的較高精度監(jiān)測(cè)，以從微觀上來(lái)指導(dǎo)精細(xì)化茶園種植的技術(shù)，因此，有必要設(shè)計(jì)一種基于在線定位的茶樹(shù)活體生育特征數(shù)據(jù)采集裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于在線定位的茶樹(shù)活體生育特征數(shù)據(jù)采集裝置，該基于在線定位的茶樹(shù)活體生育特征數(shù)據(jù)采集裝置具有自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，為茶樹(shù)的精細(xì)化種植提供設(shè)備基礎(chǔ)。
[0008]發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0009]一種基于在線定位的茶樹(shù)活體生育特征數(shù)據(jù)采集裝置，在覆蓋茶樹(shù)種植區(qū)域的矩形的四個(gè)角點(diǎn)上分別設(shè)置四根豎直的支撐桿(2);每一根支撐桿的頂端設(shè)有一個(gè)有色標(biāo)識(shí)
(3);在該矩形的兩條平行的長(zhǎng)邊上各設(shè)有一條導(dǎo)軌(I) ; 2條平行的導(dǎo)軌的兩端各設(shè)有一個(gè)導(dǎo)軌枕(10)和一個(gè)限位器(11);
[0010]機(jī)架(5)的底部設(shè)置的4個(gè)滑輪和用于驅(qū)動(dòng)滑輪的電機(jī)(20);電機(jī)工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)滑輪帶動(dòng)機(jī)架沿導(dǎo)軌滑動(dòng)；機(jī)架上安裝有2個(gè)與所述限位器配對(duì)使用的限位開(kāi)關(guān)(17);
[0011]全方位視覺(jué)傳感器(9)固定在機(jī)架頂部設(shè)置的三角架(12)上；
[0012]機(jī)架上還設(shè)有計(jì)算機(jī)(7)、蓄電池(8)、超聲波傳感器(16)、光源(4)和無(wú)線發(fā)射器(14);機(jī)架的頂部還通過(guò)懸垂向下的連接桿設(shè)置有一個(gè)高光譜傳感器；
[0013]限位開(kāi)關(guān)、蓄電池、超聲波傳感器、無(wú)線發(fā)射器、全方位視覺(jué)傳感器和高光譜傳感器均與計(jì)算機(jī)連接，電機(jī)受控于計(jì)算機(jī)。
[0014]連接桿包括伸縮機(jī)構(gòu)和設(shè)置在伸縮機(jī)構(gòu)下方的旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)；伸縮機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)通過(guò)連接板(36)相連；
[0015]伸縮機(jī)構(gòu)包括螺紋套筒(33)、設(shè)置在螺紋套筒內(nèi)的螺紋軸(35)以及螺紋軸頂端設(shè)置的旋轉(zhuǎn)把手(31);螺紋套筒通過(guò)連接件固定板(43)固定在機(jī)架上；螺紋套筒設(shè)有第一固定螺栓(34);【伸縮機(jī)構(gòu)可以先伸縮到位，再安裝下半部分?！啃D(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)包括固定在連接板(36)底部的方鋼(42)和通過(guò)斜度固定板(40)和固定螺釘(41)安裝在方鋼上的夾持裝置(37);斜度固定板為扇形，斜度固定板上設(shè)有一個(gè)圓孔，斜度固定板通過(guò)該圓孔掛裝在固定螺釘上；斜度固定板還設(shè)有弧形的定位孔(46);夾持裝置通過(guò)傾斜度調(diào)節(jié)支塊
(38)安裝在斜度固定板上；傾斜度調(diào)節(jié)支塊上設(shè)置的第二固定螺栓(39)穿過(guò)所述的定位孔(46)完成夾持裝置的固定。
[0016]機(jī)架的頂部設(shè)有與蓄電池相連的太陽(yáng)能電池板出)；電機(jī)上設(shè)有電機(jī)編碼器
(19);全方位視覺(jué)傳感器通過(guò)USB線與計(jì)算機(jī)相連，電機(jī)編碼器與計(jì)算機(jī)相連，機(jī)架的四周設(shè)有帶毛氈膠帶(45)的遮光布(44)。【遮光布附在機(jī)架周圍在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，減少光線影響。毛氈膠帶用于將遮光布粘在機(jī)架上】
[0017]定位過(guò)程如下:
[0018]4個(gè)有色標(biāo)識(shí)Lf L4在作業(yè)區(qū)周圍形成的矩形長(zhǎng)為a、寬為b;四個(gè)有色標(biāo)識(shí)中的每相鄰兩個(gè)有色標(biāo)識(shí)與全方位視覺(jué)傳感器投影中心在全方位圖像中的方位角Θ廣Θ 4 ;根據(jù)幾何學(xué)圓弧形成原理，由LI和L2有色標(biāo)識(shí)點(diǎn)和上述方位角Θ i即圓心角形成弧S1,同理，L2和L3、θ2形成弧S2，L3和L4、 Θ 3形成弧S3，L3和L4，Θ 4形成弧S4,弧SS4分別兩條相交，得出四個(gè)交點(diǎn)，4個(gè)交點(diǎn)坐標(biāo)為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于在線定位的茶樹(shù)活體生育特征數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，在覆蓋茶樹(shù)種植區(qū)域的矩形的四個(gè)角點(diǎn)上分別設(shè)置四根豎直的支撐桿(2);每一根支撐桿的頂端設(shè)有一個(gè)有色標(biāo)識(shí)(3);在該矩形的兩條平行的長(zhǎng)邊上各設(shè)有一條導(dǎo)軌(I) ; 2條平行的導(dǎo)軌的兩端各設(shè)有一個(gè)導(dǎo)軌枕(10)和一個(gè)限位器(11);機(jī)架(5)的底部設(shè)置的4個(gè)滑輪和用于驅(qū)動(dòng)滑輪的電機(jī)(20);電機(jī)工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)滑輪帶動(dòng)機(jī)架沿導(dǎo)軌滑動(dòng)；機(jī)架上安裝有2個(gè)與所述限位器配對(duì)使用的限位開(kāi)關(guān)(17);全方位視覺(jué)傳感器(9)固定在機(jī)架頂部設(shè)置的三角架(12)上；機(jī)架上還設(shè)有計(jì)算機(jī)(7)、蓄電池(8)、超聲波傳感器(16)、光源(4)和無(wú)線發(fā)射器(14);機(jī)架的頂部還通過(guò)懸垂向下的連接桿設(shè)置有一個(gè)高光譜傳感器；限位開(kāi)關(guān)、蓄電池、超聲波傳感器、無(wú)線發(fā)射器、全方位視覺(jué)傳感器和高光譜傳感器均與計(jì)算機(jī)連接，電機(jī)受控于計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于在線定位的茶樹(shù)活體生育特征數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，連接桿包括伸縮機(jī)構(gòu)和設(shè)置在伸縮機(jī)構(gòu)下方的旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)；伸縮機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)通過(guò)連接板(36)相連；伸縮機(jī)構(gòu)包括螺紋套筒(33)、設(shè)置在螺紋套筒內(nèi)的螺紋軸(35)以及螺紋軸頂端設(shè)置的旋轉(zhuǎn)把手(31);螺紋套筒通過(guò)連接件固定板(43)固定在機(jī)架上；螺紋套筒設(shè)有第一固定螺栓(34);旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)包括固定在連接板(36)底部的方鋼(42)和通過(guò)斜度固定板(40)和固定螺釘(41)安裝在方鋼上的夾持裝置(37);斜度固定板為扇形，斜度固定板上設(shè)有一個(gè)圓孔，斜度固定板通過(guò)該圓孔掛裝在固定螺釘上；斜度固定板還設(shè)有弧形的定位孔(46);夾持裝置通過(guò)傾斜度調(diào)節(jié)支塊(38)安裝在斜度固定板上；傾斜度調(diào)節(jié)支塊上設(shè)置的第二固定螺栓(39)穿過(guò)所述的定位孔(46)完成夾持裝置的固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于在線定位的茶樹(shù)活體生育特征數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，機(jī)架的頂部設(shè)有與蓄電池相連的太陽(yáng)能電池板(6);電機(jī)上設(shè)有電機(jī)編碼器(19);全方位視覺(jué)傳感器通過(guò)USB線與計(jì)算機(jī)相連，電機(jī)編碼器與計(jì)算機(jī)相連，機(jī)架的四周設(shè)有帶毛氈膠帶(45)的遮光布(44)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于在線定位的茶樹(shù)活體生育特征數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，定位過(guò)程如下:4個(gè)有色標(biāo)識(shí)Lf L4在作業(yè)區(qū)周圍形成的矩形長(zhǎng)為a、寬為b;四個(gè)有色標(biāo)識(shí)中的每相鄰兩個(gè)有色標(biāo)識(shí)與全方位視覺(jué)傳感器投影中心在全方位圖像中的方位角Θ廣Θ 4 ;根據(jù)幾何學(xué)圓弧形成原理，由LI和L2有色標(biāo)識(shí)點(diǎn)和上述方位角Θ i即圓心角形成弧S1,同理，L2和L3、Θ 2形成弧S2，L3和L4、Θ 3形成弧S3，L3和L4，Θ 4形成弧S4,弧S S4分別兩條相交，得出四個(gè)交點(diǎn)，4個(gè)交點(diǎn)坐標(biāo)為:
【文檔編號(hào)】G01N21/25GK103439264SQ201310354622
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】李明, 劉仲華, 黃建安, 戴思慧 申請(qǐng)人:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)