CN105865592A - 作物籽粒千粒重测定装置 - Google Patents

作物籽粒千粒重测定装置 Download PDF

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宋鹏
王成
张晗
潘大宇
罗斌
赵勇
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Abstract

本发明提供作物籽粒千粒重测定装置，包括：支撑装置、中空结构盖板、底板、样本盘(安装光源上方)、主控板和与主控板连接的图像采集模组、光敏传感器、称重装置、电源装置及光源；称重装置和电源装置位于盖板与底板间；称重装置及光源与盖板不接触，光源背面经固定装置安装称重装置上方；支撑装置一端竖直装在底板上，图像采集模组和光敏传感器装在支撑装置另一端；称重装置测样本盘上作物籽粒的重量；图像采集模组采集样本盘上作物籽粒的图像；光敏传感器检测环境光照强度并自动调节光源发光强度；主控板根据上述图像获得作物籽粒个数，并根据该个数和称重装置测得重量，获得作物籽粒的千粒重。该装置能自动快速测量作物籽粒千粒重，准确性高。

Description

作物籽粒千粒重测定装置
技术领域
本发明涉及千粒重测量技术领域，尤其涉及一种作物籽粒千粒重测定装置。
背景技术
千粒重是以克表示的一千粒种子的重量，与种子大小及饱满程度直接相关，他不但是检验种子质量和作物考种的重要指标，也是田间预测产量时的重要依据之一。因此作物千粒重参数是作物育种与生产过程中必须进行计算的指标。
国家标准《谷物与豆类千粒重的测定》GB/T 5519-2008规定的谷物及豆类千粒重测定方法为：从样品中随机挑出约500粒完整粒，称重量(m0)，精确到0.01g；记录试样的粒数(N)。每份样品应平行测定两次。千粒重(mH)的计算方法为：mH＝m0×1000/N。国家标准规定在重复性条件下，对于千粒重大于25g的种子，两次测定结果的绝对差值必须小于6％，对其他千粒重的，不大于10％，否则需要重新测定。传统的测定方法是使用人工或数粒仪测定种子数目，然后通过称重，计算获得作物种子千粒重。
现有的作物千粒重测量装置及方法主要采用人工方式、光电方式或图像方式进行计数，计数完成后结合所称得的重量换算出千粒重参数。采用人工计数方式，费时费力，且人工在计数过程中极易出现疲劳，影响测定结果；采用光电计数方式，计数时须保证谷物单粒下落逐一计数，结构复杂且计数速度缓慢，无法满足生产实践过程大批量样本的实际使用需求；采用图像方式，可在保证精度的同时大大节省作物籽粒计数速度，并能够与重量信息相结合，换算出籽粒千粒重，例如现有技术公开了一种快速测定作物籽粒千粒重的方法，采用扫描仪扫描获取试样图像，通过图像处理进行计数，在图像处理结束后需将试样从扫描仪中取出，用天平称重，最后换算出千粒重，测量效率虽优于传统测量方法，但仍需耗时两分钟，耗费时间较长。
鉴于此，如何实现不同作物籽粒千粒重指标的快速、自动、准确测量成为当前需要解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种作物籽粒千粒重测定装置，能够对不同作物籽粒千粒重指标进行自动、快速的测量，准确性高。
第一方面，本发明提供一种作物籽粒千粒重测定装置，包括：支撑装置、盖板、底板、称重装置、电源装置、主控板、光源、样本盘、图像采集模组、光敏传感器；
所述图像采集模组、所述光敏传感器、所述称重装置、所述电源装置和所述光源均与所述主控板连接；
所述称重装置和所述电源装置安装在所述盖板与所述底板之间，所述盖板为中空结构，所述称重装置与所述盖板底面不接触，所述光源背面通过与所述称重装置接触的固定装置安装在所述称重装置上方，所述光源与所述盖板不接触，所述光源上方安装所述样本盘；
所述支撑装置的一端竖直安装在所述底板上，所述图像采集模组和所述光敏传感器均安装在所述支撑装置的另一端；
所述称重装置，用于测量放置在所述样本盘上的待测作物籽粒的重量，并发送给所述主控板；
所述图像采集模组正向面对所述样本盘，用于采集放置在所述样本盘上的待测作物籽粒的图像，并发送给所述主控板；
所述光敏传感器，用于检测所处环境的光照强度，并根据检测的光照强度通过所述主控板自动调节所述光源的发光强度；
所述主控板，用于接收待测作物籽粒的图像和重量，根据所述图像获得待测作物籽粒的个数，并根据待测作物籽粒的个数和重量，获得待测作物籽粒的千粒重。
可选地，所述支撑装置包括：相对设置的上壳和下壳、竖直安装在所述底板上的导套以及穿设于所述导套中的滑动立柱；
所述上壳和下壳相对设置的一端安装在所述滑动立柱的上端，所述图像采集模组和所述光敏传感器均安装在所述上壳和下壳之间，以使所述图像采集模组随着所述滑动立柱沿着所述导套的上下滑动调整与所述样本盘之间的距离，进而调整所述图像采集模组采集图像的视场范围。
可选地，所述图像采集模组采用USB接口与所述主控板连接。
可选地，所述图像采集模组为自动对焦彩色摄像装置。
可选地，所述称重装置采用RS-232串口与所述主控板连接。
可选地，所述称重装置的测量精度为0.01g，最大称重为2kg。
可选地，所述电源装置为充电电池，和/或外接电源接口。
可选地，所述光源为可调式白色背光光源。
可选地，所述装置还包括：与所述主控板连接的触摸显示面板，用于显示待测作物籽粒的个数、重量及千粒重。
可选地，所述装置还包括：与所述主控板连接的存储装置，用于存储装置待测作物籽粒的千粒重。
由上述技术方案可知，本发明的作物籽粒千粒重测定装置，能够对不同作物籽粒千粒重指标进行自动、快速的测量，准确性高。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种作物籽粒千粒重测定装置的结构示意图；
图2为图1所示作物籽粒千粒重测定装置的实现原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明一实施例提供的一种作物籽粒千粒重测定装置的结构示意图，如图1所示，本实施例的作物籽粒千粒重测定装置，包括：支撑装置、盖板14、底板5、称重装置6、电源装置7、主控板9、光源10、样本盘11、图像采集模组12、光敏传感器13；
所述图像采集模组12、所述光敏传感器13、所述称重装置6、所述电源装置7和所述光源10均与所述主控板9连接；
所述称重装置6和所述电源装置7安装在所述盖板14与所述底板5之间，所述盖板14为中空结构，所述称重装置6与所述盖板14底面不接触，所述光源10背面通过与所述称重装置6接触的固定装置(图中未画出)安装在所述称重装置6上方，所述光源10与所述盖板14不接触，所述光源10上方安装所述样本盘11；
所述支撑装置的一端竖直安装在所述底板5上，所述图像采集模组12和所述光敏传感器13均安装在所述支撑装置的另一端；
所述称重装置6，用于测量放置在所述样本盘11上的待测作物籽粒的重量，并发送给所述主控板9；
所述图像采集模组12正向面对所述样本盘11，用于采集放置在所述样本盘11上的待测作物籽粒的图像，并发送给所述主控板9；
所述光敏传感器13，用于检测所处环境的光照强度，并根据检测的光照强度通过所述主控板9自动调节所述光源10的发光强度；
所述主控板9，用于接收待测作物籽粒的图像和重量，根据所述图像获得待测作物籽粒的个数，并根据待测作物籽粒的个数和重量，获得待测作物籽粒的千粒重。
可理解的是，所述盖板14为中空结构，可配合底板5方便主控板9的安装；所述光源10与所述盖板14不接触，这样不会影响称重。
在具体应用中，本实施例所述支撑装置包括：相对设置的上壳2和下壳1、竖直安装在所述底板5上的导套3以及穿设于所述导套3中的滑动立柱4；
所述上壳2和下壳1相对设置的一端安装在所述滑动立柱4的上端，所述图像采集模组12和所述光敏传感器13均安装在所述上壳2和下壳1之间，以使所述图像采集模组12随着所述滑动立柱4沿着所述导套3的上下滑动调整与所述样本盘11之间的距离，进而调整所述图像采集模组12采集图像的视场范围。
在具体应用中，本实施例所述图像采集模组12可以为自动对焦彩色摄像装置，具体可优选为500万像素的自动对焦彩色摄像装置，可实现自动对焦功能，在调整图像采集模组12和待测作物籽粒的距离后无需调节摄像头焦距，便可实现自动对焦。
在具体应用中，所述图像采集模组12可采用USB接口与所述主控板连接，将采集的待测作物籽粒的图像发送给所述主控板9。
在具体应用中，本实施例所述光源10可优选为(自制)可调式白色背光光源；所述光源10的尺寸可优选为280mm(长)×250mm(宽)×5mm(厚)，发光面尺寸可优选为250mm×220mm，所述光源10的质量可优选为400g。应说明的是，在实际应用中，所述光源10的尺寸可根据检测需求进行调整。
可理解的是，本实施例所述光敏传感器13检测所处环境的光照强度，根据检测的光照强度通过所述主控板9自动调节所述光源10的发光强度，配合图像采集模组12以获取高质量的检测目标图像(即待测作物籽粒的图像)，可适用于不同光照环境。
在具体应用中，本实施例所述称重装置6可采用高精度称重传感器为核心部件制作，所述称重装置6的测量精度为0.01g，最大称重为2kg，所述称重装置6可采用RS-232串口与所述主控板9连接，实时将所测重量发送至所述主控板9。
在具体应用中，本实施例所述电源装置7可以为充电电池，在进行电池充电后由充电电池供电；和/或，所述电源装置7也可以外接电源接口，可通过外接电源接口直接供电，也可通过外接电源接口对充电电池进行充电。
在具体应用中，本实施例主控板9是本系统的核心处理控制部分，可通过USB接口获取图像采集模组12采集的图像并进行处理，获得待测作物籽粒的个数，同时可通过RS-232串口获取称重装置6发送的待测作物籽粒的重量，可根据公式：待测作物籽粒的千粒重＝待测作物籽粒的重量×1000/待测作物籽粒的个数，自动换算，获得待测作物籽粒的千粒重参数，并自动存储。
在具体应用中，本实施例所述装置还可以包括：
与所述主控板9连接的触摸显示面板8，用于接收用户触摸所述显示面板8触发的指令，以及实时显示待测作物籽粒的个数和重量(即图像处理结果)及所测试千粒重参数。
在具体应用中，本实施例所述装置还可以包括：与所述主控板9连接的存储装置，用于存储装置待测作物籽粒的千粒重，即可通过USB接口将所述主控板9存储的数据转移至该存储装置。
应说明的是，在具体应用中，本实施例所述主控板9可用台式机、笔记本电脑或其他具有独立计算处理功能的装置替代。
图2示出本实施例的作物籽粒千粒重测定装置的实现原理图，为了更清楚的，下面描述了本实施例的作物籽粒千粒重测定装置的具体工作过程：
设备上电后，图像采集模组12、光敏传感器13、光源10、主控板9、称重装置6均处于工作状态；开启安装于主控板9上的作物千粒重测量软件，点击“准备检测”按钮，此时光敏传感器13根据检测的光照强度调节光源10的光照强度，且实时显示称重装置6测得的重量；将未放置检测样本的样本盘11置于光源10上方，此时安装于主控板9上的作物千粒重测量软件显示样本盘11的重量，点击“清零”将称重装置6所测得的重量数据清零；将待检测样本(即待测作物籽粒)置于样本盘11中，测得的重量为样本的净重；点击“开始检测”按钮，作物千粒重测量软件根据图像采集模组12所采集图像进行处理计算，同时根据同一时刻所获得的样本净重换算作物千粒重参数并存储。
本实施例的作物籽粒千粒重测定装置，基于机器视觉技术和图像处理方法进行数量分析，不受作物种类和形状的限制，可适用于水稻、小麦、大豆、玉米等多种不同作物；采用自动对焦摄像头，通过调整摄像头的高度，可调整待检测区域大小，适用于不同数量样本测量；安装有光照强度测量的光敏传感器，实时测量检测环境的光照强度，并据此调整白色背光光源亮度，以确保系统检测的稳定性；系统采用亮度可调节的白色背光光源辅助获取种子图像信息，光源尺寸及亮度可依据摄像头视场进行更换调整，使用范围广；本装置操作简单，能够对不同作物籽粒千粒重指标进行自动、快速的测量，准确性高。
与现有技术相比，本发明采用视觉方式进行批量种子计数，在完成计数后无需单独采用天平称得试样质量换算千粒重。只需将待检试样放置于背光光源上方，系统自动计数和称重并直接计算出千粒重，对水稻、小麦、大豆、玉米等多种作物均能进行检测。本发明操作简单，适用范围广，检测效率和准确率高，硬件成本低，经济上具有可推广性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种作物籽粒千粒重测定装置，其特征在于，包括：支撑装置、盖板、底板、称重装置、电源装置、主控板、光源、样本盘、图像采集模组、光敏传感器；
所述图像采集模组、所述光敏传感器、所述称重装置、所述电源装置和所述光源均与所述主控板连接；
所述称重装置和所述电源装置安装在所述盖板与所述底板之间，所述盖板为中空结构，所述称重装置与所述盖板底面不接触，所述光源背面通过与所述称重装置接触的固定装置安装在所述称重装置上方，所述光源与所述盖板不接触，所述光源上方安装所述样本盘；
所述支撑装置的一端竖直安装在所述底板上，所述图像采集模组和所述光敏传感器均安装在所述支撑装置的另一端；
所述称重装置，用于测量放置在所述样本盘上的待测作物籽粒的重量，并发送给所述主控板；
所述图像采集模组正向面对所述样本盘，用于采集放置在所述样本盘上的待测作物籽粒的图像，并发送给所述主控板；
所述光敏传感器，用于检测所处环境的光照强度，并根据检测的光照强度通过所述主控板自动调节所述光源的发光强度；
所述主控板，用于接收待测作物籽粒的图像和重量，根据所述图像获得待测作物籽粒的个数，并根据待测作物籽粒的个数和重量，获得待测作物籽粒的千粒重。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑装置包括：相对设置的上壳和下壳、竖直安装在所述底板上的导套以及穿设于所述导套中的滑动立柱；
所述上壳和下壳相对设置的一端安装在所述滑动立柱的上端，所述图像采集模组和所述光敏传感器均安装在所述上壳和下壳之间，以使所述图像采集模组随着所述滑动立柱沿着所述导套的上下滑动调整与所述样本盘之间的距离，进而调整所述图像采集模组采集图像的视场范围。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像采集模组采用USB接口与所述主控板连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像采集模组为自动对焦彩色摄像装置。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述称重装置采用RS-232串口与所述主控板连接。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述称重装置的测量精度为0.01g，最大称重为2kg。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源装置为充电电池，和/或外接电源接口。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源为可调式白色背光光源。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：与所述主控板连接的触摸显示面板，用于显示待测作物籽粒的个数、重量及千粒重。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：与所述主控板连接的存储装置，用于存储装置待测作物籽粒的千粒重。
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