一種植物表型掃描裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用植物學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺的裝置，尤其涉及一種植物表型掃描裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今社會(huì)發(fā)展始終面臨糧食安全問題，隨著耕地面積減少，提高糧食產(chǎn)量是解決此問題的關(guān)鍵。光合作用研宄對(duì)于提高產(chǎn)量具有決定性作用，植物光合作用計(jì)算和相關(guān)基因型-表型統(tǒng)計(jì)需要大量植物的表型組學(xué)數(shù)據(jù)，一些研宄者為此設(shè)計(jì)研發(fā)了一些測(cè)量植物表型的工具裝置。表型測(cè)量裝置一般分為接觸式和非接觸式，侵入式和非侵入式。接觸式測(cè)量工具包括尺子、量角器、SPAD、葉厚儀等需要對(duì)植物進(jìn)行接觸測(cè)量的工具，它們大多需要對(duì)植物進(jìn)行接觸式手動(dòng)測(cè)量，效率低且難以大量提供植物表型參數(shù)。侵入式測(cè)量工具包括葉面積儀、葉片熒光分析儀等需要損傷植物而進(jìn)行測(cè)量，會(huì)影響植物生長(zhǎng)?？梢娭参锉硇偷墓ぷ髌惹行枰环N效率高、精度高的非侵入式表型測(cè)量裝置。
[0003]一些非侵入式非接觸式的植物表型掃描裝置包括Xavier Sirault博士的PlantScan, LEMNATEC公司的植物表型系統(tǒng)，深圳先進(jìn)技術(shù)研宄院的結(jié)構(gòu)光植物生長(zhǎng)觀測(cè)儀。PlantScan可以實(shí)現(xiàn)批量植物掃描，并讀取表型參數(shù)，但其裝置控制復(fù)雜，傳感器冗余，數(shù)據(jù)存取特殊且利用率不佳，難以靈活掃描植物，存在成本問題。LEMNATEC系統(tǒng)僅對(duì)每盆植物拍攝有限圖像，無法得到高精度的表型數(shù)據(jù)。深圳先進(jìn)技術(shù)研宄院的掃描裝置的結(jié)構(gòu)光會(huì)影響植物生長(zhǎng)狀態(tài)，使其光合參數(shù)失準(zhǔn)。因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)并改進(jìn)一種植物表型掃描平臺(tái)，以解決成本、數(shù)據(jù)量、影響植物生長(zhǎng)等問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]以下給出一個(gè)或多個(gè)方面的簡(jiǎn)要概述以提供對(duì)這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡(jiǎn)化形式給出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。
[0005]本實(shí)用新型的目的在于解決上述問題，提供了一種植物表型掃描裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)植物多角度、多位置成像，以進(jìn)行三維重建和數(shù)據(jù)提取。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:本實(shí)用新型揭示了一種植物表型掃描裝置，所述裝置包括:
[0007]成像裝置，用于對(duì)植物圖像和/或視頻進(jìn)行采集；
[0008]框架，包含成像裝置移動(dòng)接件，所述成像裝置移動(dòng)接件用于驅(qū)動(dòng)所述成像裝置移動(dòng)；
[0009]旋轉(zhuǎn)臺(tái)，用于轉(zhuǎn)動(dòng)植物；
[0010]控制器，用于控制成像裝置的采集、移動(dòng)，控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的植物表型掃描裝置的一實(shí)施例，所述框架由金屬制成，用于固定所述成像裝置移動(dòng)接件和所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的相對(duì)位置。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的植物表型掃描裝置的一實(shí)施例，所述成像裝置移動(dòng)接件包括運(yùn)動(dòng)組件、固定組件和定位模塊，所述固定組件用于連接固定所述框架和所述成像裝置移動(dòng)接件。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的植物表型掃描裝置的一實(shí)施例，所述運(yùn)動(dòng)組件包括直線運(yùn)動(dòng)器和滑臺(tái)，其中所述直線運(yùn)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)所述滑臺(tái)移動(dòng)，所述定位模塊用于定位所述滑臺(tái)的位置。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的植物表型掃描裝置的一實(shí)施例，所述直線運(yùn)動(dòng)器為電機(jī)配合螺桿或絲杠。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的植物表型掃描裝置的一實(shí)施例，所述固定組件包括金屬接件、微移臺(tái)和云臺(tái)，所述固定組件還用于連接固定所述滑臺(tái)和所述成像裝置，所述固定組件使所述成像裝置與所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的垂直距離在一次掃描過程中固定不變。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的植物表型掃描裝置的一實(shí)施例，所述定位模塊包括行程開關(guān)和光柵尺。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的植物表型掃描裝置的一實(shí)施例，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)有限位器、重復(fù)定位器、位置反饋器、轉(zhuǎn)臺(tái)固定組件和驅(qū)動(dòng)組件，其中所述轉(zhuǎn)臺(tái)固定組件連接所述框架與所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的植物表型掃描裝置的一實(shí)施例，所述控制器包括成像裝置控制器、旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制器和直線運(yùn)動(dòng)器控制器。
[0019]本實(shí)用新型對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本實(shí)用新型在成本方面僅使用一臺(tái)成像裝置和旋轉(zhuǎn)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)植物多角度、多位置成像，以進(jìn)行三維重建和數(shù)據(jù)提取。本實(shí)用新型在性能方面具有精度高、可重復(fù)定位、適應(yīng)不同類別和大小的植物、拍攝角度可控、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。本實(shí)用新型屬于非接觸式、非侵入式，相比當(dāng)前三維掃描裝置，本設(shè)計(jì)專為植物設(shè)計(jì)，無需噴涂，無需結(jié)構(gòu)光照，對(duì)植物生長(zhǎng)無任何影響。相比手動(dòng)植物表型數(shù)據(jù)收集和測(cè)量，本設(shè)計(jì)效率高、精度高、數(shù)據(jù)量大。使用本實(shí)用新型，可使本來難以追蹤測(cè)量的植物生長(zhǎng)參數(shù)直接方便的提供給科研人員，能使相關(guān)的基因型-表型研宄、植物生理學(xué)研宄、作物育種加快發(fā)展。
【附圖說明】
[0020]圖1示出了本實(shí)用新型的植物表型掃描裝置的較佳實(shí)施例的整體示意圖。
[0021]圖2示出了成像裝置移動(dòng)接件的拆分示意圖。
[0022]圖3示出了旋轉(zhuǎn)臺(tái)的拆分示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]在結(jié)合以下附圖閱讀本公開的實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，能夠更好地理解本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，各組件不一定是按比例繪制，并且具有類似的相關(guān)特性或特征的組件可能具有相同或相近的附圖標(biāo)記。
[0024]圖1示出了本實(shí)用新型的植物表型掃描裝置的較佳實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參見圖1，本實(shí)施例的植物表型掃描裝置包括成像裝置3、框架1、旋轉(zhuǎn)臺(tái)2以及控制器4。其中框架I中包含成像裝置移動(dòng)接件5，成像裝置移動(dòng)接件5用于驅(qū)動(dòng)成像裝置3移動(dòng)。
[0025]框架I由金屬制成，是用于固定成像裝置移動(dòng)接件5和旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的相對(duì)位置。經(jīng)過針對(duì)性的設(shè)計(jì)，框架I可以穩(wěn)定的支撐各個(gè)部件，使各個(gè)部件均有合理受力點(diǎn)分配，且整個(gè)框架的重心穩(wěn)固，不會(huì)輕易晃動(dòng)。掃描時(shí)和裝置移動(dòng)時(shí)，主要部件相對(duì)位置均不會(huì)改變。主要部件如旋轉(zhuǎn)臺(tái)2由三根承重梁托起，可保證掃描相對(duì)較重的植物。
[0026]成像裝置移動(dòng)接件5連有成像裝置3，成像裝置移動(dòng)接件5可以精密重復(fù)定位成像裝置3的拍攝位置，而成像裝置時(shí)用于對(duì)植物圖像和/或視頻進(jìn)行采集。成像裝置移動(dòng)接件5的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。成像裝置移動(dòng)接件5包括運(yùn)動(dòng)組件51、固定組件和定位模塊55。運(yùn)動(dòng)組件51進(jìn)一步包括直線運(yùn)動(dòng)器511和滑臺(tái)512。直線運(yùn)動(dòng)器511用于驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)512移動(dòng)，為電機(jī)配合螺桿或絲杠。定位模塊55用于定位滑臺(tái)512的位置。固定組件包括金屬接件52、微移臺(tái)53和云臺(tái)54。固定組件用于連接固定框架2和成像裝置移動(dòng)接件5，連接固定滑臺(tái)512和成像裝置3，固定組件使成像裝置3和旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的垂直距離在一次掃描過程中固定不變。定位模塊55包括行程開關(guān)和光柵尺。
[0027]在本實(shí)施例中，成像裝置移動(dòng)接件5的運(yùn)動(dòng)組件51和定位模塊55方面，成像裝置移動(dòng)接件5主要采用一種滾珠絲杠導(dǎo)軌作為運(yùn)動(dòng)部分中的直線運(yùn)動(dòng)器511，帶動(dòng)滑臺(tái)512連接的成像裝置固定組件(金屬接件52、微移臺(tái)53和云臺(tái)54)和成像裝置3上下移動(dòng)。滾珠絲杠導(dǎo)軌底部由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)軌側(cè)面裝有可變位置U型槽光電開關(guān)作為定位模塊55的傳感器。當(dāng)U型槽光電開關(guān)被滑塊上的擋片遮擋時(shí)，導(dǎo)軌下方的步進(jìn)電機(jī)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，成像裝置就可重復(fù)運(yùn)動(dòng)并固定在同一個(gè)位置上。
[0028]成像裝置移動(dòng)接件的固定組件方面，成像裝置移動(dòng)接件5實(shí)現(xiàn)了成像裝置3的穩(wěn)固鎖緊、可微調(diào)和可維護(hù)性。滾珠絲杠導(dǎo)軌與框架一端兩個(gè)梁處在合適的安裝位置，固定組件中的導(dǎo)軌背板可在框架上穩(wěn)定固定導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌上的滑臺(tái)處于梁的中心