CN103135320A - 用于采集农业物料高质量图像的led灯箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于采集农业物料高质量图像的LED灯箱，包括箱体、RGB三通道LED光源及其电源线、LED光源控制器、载物台及其调节支架，灯箱门等。其特征在于：灯箱的顶部用M3十字沉头螺钉固定LED光源，光源的电源线从灯箱顶部引出，与LED光源控制器连接，通过调节RGB三通道的光照强度的比例来配置不同的光照颜色；载物台及其调节支架固定在灯箱的底部，通过旋转手柄调节丝杠的升降，来调节载物台的高度。使用时，通过调节RGB三通道的光照强度、载物台高度、摄像机和镜头参数，可以获得高质量的农业物料图像，从而降低图像分析算法的难度。

Description

用于采集农业物料高质量图像的LED灯箱
技术领域
本发明涉及一种灯箱，尤其是一种具有可调波长、光照强度以及载物台高度多参数可调的用于采集农业物料高质量图像的LED灯箱。
背景技术
农业物料的形状、尺寸、面积、颜色等外观信息是衡量其品质特性的重要指标，现阶段这些信息的获取通常采用图像分析方法。为降低算法开发的难度，提高获取信息的精度和减少计算时间，通常需要采集目标信息与背景信息最佳分离的高质量图像。而设计合理的光照环境是获取高质量图像的有效途径。由于LED光源具有功耗低、寿命长等优势，现阶段已有多款用于农业物料图像采集的LED灯箱被设计研制，主要解决移动困难、操作繁琐的问题。但是这些灯箱的LED光源的波长、光照强度、载物台高度均不可调，而这些参数是获取高质量图像的关键，尤其对于外观信息差异较大的各种农业物料而言，这些参数的设置显然不同。因此，设计一种波长、光照强度、载物台高度均可调的LED灯箱，对于各种农业物料高质量图像采集的参数选择具有重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于：针对现阶段影响农业物料图像采集质量的灯箱的LED光源波长、光照强度以及载物台高度参数不可调的问题，提供一种新的用于采集农业物料图像的多参数可调的LED灯箱，以获取高质量的图像，从而降低算法开发难度，并提高算法的重复性和稳定性。
本发明的目的是这样实现的：一种用于采集农业物料高质量图像的LED灯箱，包括箱体、RGB三通道LED光源及其电源线、LED光源控制器、载物台及其调节支架，灯箱门等。其特征在于：灯箱的顶部用M3十字沉头螺钉固定LED光源，光源的电源线从灯箱顶部引出，与LED光源控制器的电源接口连接；载物台及其调节支架固定在灯箱的底部，通过手柄调节丝杠的升降，来调节载物台的高度。
在本发明中，箱体采用铝合金外壳，表面进行发黑处理，箱体内部表面进行烤漆均匀处理，颜色为乳白色。箱体大小为：300(长)×300(宽)×350(高)mm，箱体顶部中央开一直径为50mm的圆形小孔，用来安放摄像机和镜头。在箱体侧面距离顶部50mm处开一130×130mm的方形孔，并用相应大小的灯箱门将该孔密封。该孔用来调节摄像机和镜头参数、并放置农业物料到载物台。箱体底部用4个200mm的支撑脚固定，方便移动。
在本发明中，LED光源控制器每个通道的亮度控制等级为256，通过调整三个通道光照强度的比例实现可见光到940nm的波长调节范围。
在本发明中，载物台为290(长)×290(宽)×4(厚)mm的钢板，颜色为黑色，其下部通过上下轴承座与丝杠连接，上下轴承座之间安装51406轴向推力球轴承。
在本发明中，载物台的升降控制采用SFU2004丝杠。丝杠上部通过轴承座和51406轴向推力球轴承与载物台连接，中间通过固定在底座的螺母把丝杠螺旋通过，形成向上或向下运动。在丝杠的下端加工成10mm长的一段方轴和10mm长外螺纹，安装和固定手柄。
在本发明中，手柄的外部最大直径为50mm，手柄的内部开有12×12的方形内孔，与丝杠下端加工的方轴段配合，手柄下部通过安装在丝杠下端螺母定位，防止手柄的脱落。
在本发明中，导轨用螺钉对称固定在载物台的两端，并随工作台的升降一起做上下运动，滑槽固定在灯箱底部支架上。
本发明的优点在于：由于采用RGB三通道的LED光源，可根据拍摄农业物料的特性，通过调节RGB三通道的光照强度比例，调制出合适的光照颜色；由于灯箱侧面开设一个灯箱门，既便于调节摄像机和镜头的参数以及放置物料，又能保证灯箱的密封；由于采用固定的螺母调节丝杠的升降，可方便的实现载物台的移动；由于采用载物台两侧对称布置的导轨，可确保载物台在升降的过程中不至于卡死和过度晃动，保证载物台运动的平顺性。在同一拍摄系统下，合理的选择这些可调参数，能够对多种农业物料选取合适的采集参数，提高灯箱的通用性。
附图说明
图1，图2是本发明实施例的结构示意图，图3是光源控制器的接口端面示意图。
图中：1、摄像机，2、LED光源的电源线出口，3、箱体，4、载物台，5、推力球轴承，6、轴承座，7、丝杠，8、丝杠螺母，9、手柄，10、支撑架，11、LED光源，12、LED光源的电源线，13、灯箱门，14、导轨、滑槽。
具体实施方式
附图限制性地公开了本发明实施例的具体结构，下面结合附图对本发明作进一步说明。
由图1、2可见，用于图像采集的摄像机1置于箱体顶部，LED光源的电源线12从箱体顶部引出，灯箱门13安装在箱体的右侧，推力球轴承5安装在载物台4下方，导轨14安装在载物台4两侧，丝杠7的安装穿过固定在支撑架10上表面的丝杠螺母8，一边与推力轴承6连接，一边与手柄9通过螺母安装在一起。
在本实施例中：所述的导轨14为两个，它们分别对称布置于载物台4的左右两端。
具体实施时，载物台4下部与丝杠7的连接处，因考虑到载物台4承受轴向载荷较大，采用51406轴向推力球轴承5。轴向推力球轴承5安放在两个对称放置的轴承座6之间。一端的轴承座直接与载物台4焊接，另一端轴承座采用GB/T68，M6×18螺钉与丝杠7端面连接。
具体实施时，载物台4的升降控制采用SFU2004丝杠7。箱体3与底部的支撑架10上表面用10个M3×10的螺栓栓接，支撑架10上表面的正中心开有直径为36mm的通孔，保证与丝杠7配合使用的丝杠螺母8顺利通过，丝杠螺母8与支撑架10上表面使用6个标准的细牙螺栓M5×20连接。丝杠7下部靠近端面处另有加工M8×25的螺纹，用一螺母与手柄9实现螺纹连接。手柄9的外部最大直径大小为50mm，达到旋转省力的目的。手柄内部开有12×12的方形内孔，与丝杠7上加工的方形块卡合。手通过旋转手柄9，带动丝杠7旋转，由于丝杠螺母8固定在支撑架10上面，从而实现丝杠7的轴向运动，进而实现载物台4的上下运动。
具体实施时，LED的三根RGB电源线12分别与LED光源控制器的光源接口连接，通过调节LED光源控制器的S、+、-3个按键来实现RGB三通道光照强度的改变。S为选择键，可以切换数码管当前位，+为参数加，每按一次，数码管当前位加1，-为参数减，每按一次，数码管当前位减1。通过调节RGB三通道光照强度的比例，实现可见光到940nm的波长调节范围。
使用中，先打开LED光源控制器的电源开关，根据农业物料的颜色属性，设置RGB三通道的初始值，然后打开灯箱门，将农业物料样品放在载物台上，并调整摄像机、镜头、载物台高度参数。反复调节这些参数，直到拍摄图像满足图像分割要求。

Claims (6)

1.一种用于采集农业物料高质量图像的LED灯箱，其特征在于：灯箱的顶部用M3十字沉头螺钉固定LED光源，光源的电源线从灯箱顶部引出，与LED光源控制器的光源接口连接；载物台及其调节支架固定在灯箱的底部。使用时，可以调节LED光源的RGB三通道的光照强度、载物台高度以及摄像机和镜头的参数。
2.根据权利要求1所述的用于采集农业物料图像的LED灯箱，其特征在于：箱体大小为：300(长)×300(宽)×350(高)mm，箱体顶部中央开一直径为50mm的圆形小孔，箱体侧面距离顶部50mm处开一130×130mm的方形孔，并用相应大小的灯箱门将该孔密封。
3.根据权利要求1所述的用于采集农业物料图像的LED灯箱，其特征在于：LED光源控制器每个通道的亮度控制等级为256，波长调节范围从可见光到940nm。
4.根据权利要求1所述的用于采集农业物料图像的LED灯箱，其特征在于：载物台为290(长)×290(宽)×4(厚)mm的钢板，颜色为黑色，其下部与丝杠的连接处，利用轴承座和51406轴向推力球轴承。
5.根据权利要求4所述的用于采集农业物料图像的LED灯箱，其特征在于：载物台的升降控制采用SFU2004丝杠，丝杠上部通过轴承座和51406轴向推力球轴承与载物台连接，中间通过固定在底座的螺母把丝杠螺旋通过，形成向上或向下运动。在丝杠的下端加工成10mm长的一段方轴和10mm长外螺纹，安装和固定手柄，手柄其外部最大直径为50mm，内部开有12×12的方形内孔。
6.根据权利要求5所述的用于采集农业物料图像的LED灯箱，其特征在于：导轨用螺钉对称固定在载物台的两端，并随工作台的升降一起做上下运动，滑槽固定在灯箱底部支架上。
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