專利名稱：植物田間三維形態(tài)信息采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及信息采集技術(shù)，特別是涉及一種植物田間三維形態(tài)信息采集裝置。
背景技術(shù)：
玉米是我國重要的糧食作物，種植范圍廣闊，玉米育種、生產(chǎn)技術(shù)的研究是我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化領(lǐng)域重點(diǎn)問題之一，而玉米的田間的株型結(jié)構(gòu)、長相長勢是評價(jià)玉米品種品質(zhì)的重要指標(biāo)和參考依據(jù)，因此實(shí)現(xiàn)玉米田間性狀信息的采集具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 隨著農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)的迅速發(fā)展，針對玉米的生產(chǎn)管理技術(shù)不斷創(chuàng)新，傳感器技術(shù)、視頻監(jiān)控等技術(shù)手段均被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控等領(lǐng)域，不僅提高了管理技術(shù)水平，還實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控，在很大程度上促進(jìn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展。但普通的檢測方法僅能在宏觀尺度上對玉米群體冠層進(jìn)行長勢的粗略監(jiān)控，不能對株型三維形態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確測量和分析。

實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，以采集植物在田間的株型結(jié)構(gòu)和長相長勢，滿足植物品質(zhì)評價(jià)的需要。(二)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，其包括可搭設(shè)在田間植物上方的立體支架，所述立體支架上設(shè)置有水平移動單元，所述水平移動單元上設(shè)置云臺，所述云臺上安裝相機(jī)，所述相機(jī)的鏡頭位于田間植物上方且朝向所述田間植物。其中，還包括工控機(jī)，與所述相機(jī)相連，以對相機(jī)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。其中，所述立體支架包括垂直安裝在地面上的多根支架縱梁，以及順次連接多根所述支架縱梁的水平設(shè)置的支架橫梁；所述水平移動單元設(shè)置在所述支架橫梁上。其中，所述支架縱梁的高度大于田間植物的高度。其中，所述水平移動單元包括相互垂直設(shè)置的兩根移動梁，兩根所述移動梁均處于水平狀態(tài)，所述云臺上具有相互垂直的安裝孔，兩根所述移動梁對應(yīng)穿過所述云臺上的安裝孔。其中，所述支架橫梁上設(shè)置有與兩根移動梁分別垂直的兩組導(dǎo)軌，每根所述移動梁通過鉸接滑塊安裝在其對應(yīng)的導(dǎo)軌上。其中，所述支架橫梁上還設(shè)置有與兩根移動梁分別平行的兩組平移鏈條，每組平移鏈條具有兩根，每根移動梁的兩端分別固定在其對應(yīng)的一組平移鏈條上。其中，所述支架橫梁上設(shè)置有支撐軸，所述支撐軸上安裝平行于所述支架橫梁的連接軸，所述連接軸的兩端設(shè)置有鏈輪，相互平行的兩根連接軸為一組，其上通過鏈輪安裝所述平移鏈條。其中，每組連接軸中，其中一根連接軸的一端通過鏈輪設(shè)置傳動鏈條，所述傳動鏈條連接步進(jìn)電機(jī)。其中，所述支架縱梁上設(shè)置有軸承，所述軸承上安裝支撐軸，所述支撐軸與所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相連，且所述支撐軸上設(shè)置有鏈輪，所述鏈輪上安裝所述傳動鏈條。(三)有益效果上述技術(shù)方案所提供的植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，可以實(shí)現(xiàn)田間環(huán)境下，對高植株作物的三維形態(tài)信息的連續(xù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)測，不僅能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中不能對株型三維形態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確測量和分析的弊端，又能實(shí)現(xiàn)自動化的采集過程，為作物生產(chǎn)、管理、 評價(jià)提供新的技術(shù)手段和實(shí)用工具。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的植物田間三維形態(tài)信息采集裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中水平運(yùn)動單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中水平運(yùn)動單元上移動梁和云臺的布置結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I :支架縱梁；2 :支架橫梁；3 :移動梁；4 :云臺；5 :相機(jī)；6 :玉米苗；7 :步進(jìn)電機(jī)；8 :支撐軸；9 :軸承；10 :傳動鏈條；11 :平移鏈條；12 :導(dǎo)軌；13 :軸承支架；14 :軸承；15 :連接軸。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。圖I示出了本實(shí)施例植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，圖I以玉米苗為例進(jìn)行介紹，該裝置其包括可搭設(shè)在田間植物上方的立體支架，所述立體支架上設(shè)置有水平移動單元，所述水平移動單元上設(shè)置云臺4，所述云臺4上安裝相機(jī)5，所述相機(jī)5的鏡頭位于玉米苗6上方且朝向所述玉米苗6。其中，還包括工控機(jī)(圖中未示出)，與所述相機(jī)5相連，以對相機(jī)5采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。上述裝置中，能夠通過立體支架和設(shè)置在其上的水平移動單元實(shí)現(xiàn)對相機(jī)5在水平面上的前后左右移動，以對玉米苗6各個(gè)位置的圖像進(jìn)行全方位的采集。本實(shí)施例中，所述立體支架包括垂直安裝在地面上的多根支架縱梁1，以及順次連接多根所述支架縱梁I的水平設(shè)置的支架橫梁2 ;所述水平移動單元設(shè)置在所述支架橫梁2上。所述支架縱梁I的高度大于玉米苗6的高度，以滿足植株整體圖像獲取的需要。圖2示出了本實(shí)施例中水平移動單元的結(jié)構(gòu)示意圖。水平移動單元能夠?qū)崿F(xiàn)云臺4帶動相機(jī)5在水平面上前后左右的移動，需要設(shè)置原理和相對結(jié)構(gòu)完全相同的兩套移動機(jī)構(gòu)。因零部件太多，圖2中僅示出了其中一套機(jī)構(gòu)，便于清楚地參照，下面以圖中所標(biāo)示出的部件作為代表性示意，進(jìn)行描述水平移動單元的整體結(jié)構(gòu)。所述水平移動單元包括相互垂直設(shè)置的兩根移動梁3，如圖3所示，兩根所述移動梁3均處于水平狀態(tài)，所述云臺4上具有相互垂直的安裝孔(圖中未示出)，兩根所述移動梁3對應(yīng)穿過所述云臺4上的安裝孔，能夠?qū)崿F(xiàn)其中一根移動梁3水平平移時(shí)，不受另一根移動梁3的影響，另一根移動梁3可以作為導(dǎo)引軸使用。兩根移動梁3均能夠單獨(dú)帶動相機(jī)5移動而互不影響，從而實(shí)現(xiàn)相機(jī)5在水平面上的前后左右移動。所述支架橫梁2上設(shè)置有與兩根移動梁3分別垂直的兩組導(dǎo)軌12，每根所述移動梁3通過鉸接滑塊(圖中未標(biāo)示)安裝在其對應(yīng)的導(dǎo)軌12上。所述支架橫梁2上還設(shè)置有與兩根移動梁3分別平行的兩組平移鏈條11，每組平移鏈條11具有兩根，每根移動梁3的兩端分別固定在其對應(yīng)的一組平移鏈條11上。所述支架橫梁2上設(shè)置有支撐軸8，所述支撐軸8上安裝平行于所述支架橫梁2的連接軸15，所述連接軸15的兩端設(shè)置有鏈輪(圖中未標(biāo)示)，相互平行的兩根連接軸15為一組，其上通過鏈輪安裝所述平移鏈條11。其中，每組連接軸15中，其中一根連接軸15的一端通過鏈輪設(shè)置傳動鏈條10，所述傳動鏈條10連接步進(jìn)電機(jī)7，步進(jìn)電機(jī)7與工控機(jī)相連，由工控機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)7的驅(qū)動 速度。所述支架縱梁I上設(shè)置有軸承14，所述軸承14上安裝支撐軸8，所述支撐軸8與所述步進(jìn)電機(jī)7的輸出軸相連，且所述支撐軸8上設(shè)置有鏈輪，所述鏈輪上安裝所述傳動鏈條10，通過所述傳動鏈條10帶動所述平移鏈條11轉(zhuǎn)動，從而帶動移動梁3的平移。使用上述裝置進(jìn)行玉米苗6的三維形態(tài)圖像采集時(shí)，開啟步進(jìn)電機(jī)7，分別帶動兩根移動梁3到達(dá)指定位置，使用相機(jī)5對區(qū)域內(nèi)的玉米苗6的植株三維形態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并記錄玉米植株主要器官的三維空間信息，采集過程由工控機(jī)控制并且采集的數(shù)據(jù)存儲在工控機(jī)上，從而實(shí)現(xiàn)玉米田間三維形態(tài)信息采集和三維立體監(jiān)測。由以上實(shí)施例可以看出，本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)田間環(huán)境下，對高植株作物的三維形態(tài)信息的連續(xù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)測，不僅能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中不能對株型三維形態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確測量和分析的弊端，又能實(shí)現(xiàn)自動化的采集過程，為作物生產(chǎn)、管理、評價(jià)提供新的技術(shù)手段和實(shí)用工具。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，其特征在于，包括可搭設(shè)在田間植物上方的立體支架，所述立體支架上設(shè)置有水平移動單元，所述水平移動單元上設(shè)置云臺，所述云臺上安裝相機(jī)，所述相機(jī)的鏡頭位于田間植物上方且朝向所述田間植物。
2.如權(quán)利要求I所述的植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，其特征在于，還包括工控機(jī)，與所述相機(jī)相連，以對相機(jī)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
3.如權(quán)利要求I所述的植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，其特征在于，所述立體支架包括垂直安裝在地面上的多根支架縱梁，以及順次連接多根所述支架縱梁的水平設(shè)置的支架橫梁；所述水平移動單元設(shè)置在所述支架橫梁上。
4.如權(quán)利要求3所述的植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，其特征在于，所述支架縱梁的高度大于田間植物的高度。
5.如權(quán)利要求3所述的植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，其特征在于，所述水平移動單元包括相互垂直設(shè)置的兩根移動梁，兩根所述移動梁均處于水平狀態(tài)，所述云臺上具有相互垂直的安裝孔，兩根所述移動梁對應(yīng)穿過所述云臺上的安裝孔。
6.如權(quán)利要求5所述的植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，其特征在于，所述支架橫梁上設(shè)置有與兩根移動梁分別垂直的兩組導(dǎo)軌，每根所述移動梁通過鉸接滑塊安裝在其對應(yīng)的導(dǎo)軌上。
7.如權(quán)利要求6所述的植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，其特征在于，所述支架橫梁上還設(shè)置有與兩根移動梁分別平行的兩組平移鏈條，每組平移鏈條具有兩根，每根移動梁的兩端分別固定在其對應(yīng)的一組平移鏈條上。
8.如權(quán)利要求7所述的植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，其特征在于，所述支架橫梁上設(shè)置有支撐軸，所述支撐軸上安裝平行于所述支架橫梁的連接軸，所述連接軸的兩端設(shè)置有鏈輪，相互平行的兩根連接軸為一組，其上通過鏈輪安裝所述平移鏈條。
9.如權(quán)利要求8所述的植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，其特征在于，每組連接軸中，其中一根連接軸的一端通過鏈輪設(shè)置傳動鏈條，所述傳動鏈條連接步進(jìn)電機(jī)。
10.如權(quán)利要求9所述的植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，其特征在于，所述支架縱梁上設(shè)置有軸承，所述軸承上安裝支撐軸，所述支撐軸與所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相連，且所述支撐軸上設(shè)置有鏈輪，所述鏈輪上安裝所述傳動鏈條。
專利摘要本實(shí)用新型涉及信息采集技術(shù)，公開了一種植物田間三維形態(tài)信息采集裝置，其包括可搭設(shè)在田間植物上方的立體支架，所述立體支架上設(shè)置有水平移動單元，所述水平移動單元上設(shè)置云臺，所述云臺上安裝相機(jī)，所述相機(jī)的鏡頭位于田間植物上方且朝向所述田間植物。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)田間環(huán)境下，對高植株作物的三維形態(tài)信息的連續(xù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)測，不僅能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中不能對株型三維形態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確測量和分析的弊端，又能實(shí)現(xiàn)自動化的采集過程，為作物生產(chǎn)、管理、評價(jià)提供新的技術(shù)手段和實(shí)用工具。
文檔編號H04N5/232GK202798997SQ20122036454
公開日2013年3月13日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者肖伯祥, 王傳宇, 郭新宇, 吳升, 郭小東 申請人:北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心