CN108535152B - 一种全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动卷筒式喷雾效果快速循环检测装置及方法，装置包括减震固定台、环境半封闭装置、雾滴检测系统、干燥箱、油纸释放装置、油纸收集装置及消色油纸；所述雾滴检测系统用于雾滴图像数据的实时获取并存储至SD卡；所述消色油纸释放装置与收集装置类似，释放支架与收集支架下方固定在减震固定台上，内部分别安装有释放卷筒和收集卷筒，区别在与收集卷筒与马达通过皮带连接，带动系统运转。本发明实现全自动控制，能显著提高试验人员的工作效率；采用消色油纸及快速烘干方案，实现采集设备的重复利用，降低了成本；简化了采集的操作工序，速度更快，同时，简易的壳体封闭设计方案有效的提升了设备适应现场采集环境的能力。

Description

一种全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置及方法

技术领域

本发明涉及精准农业航空技术及农机自动化领域，特别涉及一种全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置及方法。

背景技术

植保机械的喷雾质量主要从雾滴的分布均匀性、飘移性和覆盖率三方面进行评价。准确测量雾滴尺寸、掌握喷雾雾滴尺寸分布规律,对更好地控制喷雾过程具有重要意义。

通常，雾滴采样方法的好差直接影响到雾滴参数的统计精度。随着现代技术在施药技术研究中的应用,农药雾滴粒径检测技术也得到了发展。常用的雾滴采集方法有氧化镁板法、纸卡法水敏纸、油敏纸、卡罗米特纸等、硅油法、激光全息法、激光衍射法等。以上方法均具有速度快，但成本较高，实施过程较为复杂，人为误差较大，材料重复利用率低的特点。为克服上述缺点，利用嵌入式技术和高像素摄像机技术，通过结合计算机视觉技术设计一种高效、精准、低成本的全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置，采用消色油纸及快速烘干方案，实现采集设备的重复利用，降低了成本。

本发明的另一目的在于提供一种全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集方法。

为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置，包括减震固定台、环境半封闭装置、雾滴检测系统、干燥箱、油纸释放装置、油纸收集装置及消色油纸；所述油纸释放装置、雾滴检测系统、干燥箱、油纸收集装置从左至右依次安装在减震固定台上，所述消色油纸初始时置于油纸释放装置上；所述雾滴检测系统用于雾滴图像数据的实时获取并存储，包括固定支架、CCD摄像头、光照度传感器、工控主板以及SD卡，所述CCD摄像头、光照度传感器、工控主板均设置在固定支架上，所述SD卡内嵌于工控主板的卡槽内；所述干燥箱内部下方安装有加热管，前表面嵌入有对流风扇，上表面设置有通风孔，能够迅速烘干附着雾滴的纸张，并恢复原样，以便再次使用，所述干燥箱内部上方安装加热引导轴，方便消色油纸传送；所述油纸释放装置和油纸收集装置内部分别安装有释放卷筒和收集卷筒，所述收集卷筒与马达通过皮带连接，带动所述快速循环检测装置运转。

作为优选的技术方案，所述环境半封闭装置包括半封闭外壳，所述半封闭外壳四周封闭，底部能与减震固定台耦合形成全封闭容器；在所述半封闭外壳顶部靠近CCD摄像头的位置设有一个矩形雾滴沉积孔。

作为优选的技术方案，所述固定支架包括四个固定脚架和一个置物平台，所述置物平台连接四个固定脚架，四个固定脚架安装在减震固定台上。

作为优选的技术方案，所述CCD摄像头与工控主板安装在置物平台上，所述CCD摄像头镜头垂直朝上，调整其成像范围与环境半封闭装置顶部矩形孔大小一致，并与工控主板电性连接。

作为优选的技术方案，所述光照度传感器焊接在工控主板上，电性上与工控主板A/D口连接

作为优选的技术方案，所述油纸释放装置包括释放支架和释放卷筒，所述释放支架下方固定在减震固定台上，内部固定有释放卷筒。

作为优选的技术方案，所述油纸收集装置包括收集支架、收集卷筒、马达和皮带，所述收集支架下方固定在减震固定台上，内部固定有收集卷筒，马达通过皮带与收集卷筒连接，带动收集卷筒转动。

作为优选的技术方案，全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置，其特征在于，所述消色油纸布满大量微米级微孔，干态时呈白色，不透光，遇水后透光性变好；水蒸发后，油纸恢复成白色，透光性变差，对光线起反射和散射作用。

为了达到上述第二目的，本发明采用以下技术方案：

本发明全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置的采集方法，包括下述步骤：

a、当进行田间喷雾效果检测试验时，将该快速循环采集装置置于喷雾设备雾滴洒落的位置，并备齐相应材料；

b、将消色油纸放入释放卷筒上，拉出部分油纸，使其依次经过采集引导轴、CCD摄像头上方、加热引导轴下方、收集卷筒，其中经过CCD摄像头上方时，使其靠近雾滴沉积口，以便更好地接触雾滴；

c、当有雾滴洒落在雾滴沉积孔时，消色油纸遇雾滴变透明，环境半封闭装置内部透光量增大，光照度传感器检测到光照值增大，等待设定时间s，开启CCD摄像头，获取雾滴沉积图像并存储在内置SD卡；

d、待雾滴图像采集完后，开启马达，带动消色油纸运动指定距离，使粘有雾滴的消色油纸置于干燥箱内；

e、关闭马达，打开干燥箱继电器，使风扇与加热管同时开启，干燥处理设定时间，烘干消色油纸，使其恢复原色；

f、开启马达，带动消色油纸运动指定距离，卷纸收集装置收集复原的消色油纸，以便再次使用。

作为优选的技术方案，在步骤C中，还包括下述步骤：

循环采集装置的系统上电或复位后将应用程序从Flash加载到工控主板处理器内部RAM中，并完成处理器自身以及外围设备的初始化；

工控主板处理器经A/D转换器实时获取光照度传感器检测到光照值，当光照值增大时，系统定时器开启外部中断1，10s后，开启外部中断2，启动CCD摄像头获得的视频信号模拟图像，经视频解码芯片处理后，输出BT.656格式的数字视频流，送入视频口VP中进行译码，获得有效图像数据，再通过串口存储至SD卡；

待图像采集完毕后，工控主板处理器通过I/O口开启马达，使消色油纸粘油雾滴部分传送至干燥箱。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明结合嵌入式处理技术和机器视觉技术，实现了采集系统随雾滴有无而采集的全自动控制，提高了试验人员的工作效率，并显著的节省了劳动力。

2、本发明采用消色油纸及快速烘干方案，解决了以往雾滴沉积载体利用率低，存储环境要求高，操作复杂的缺点，实现采集设备的重复利用，降低了成本。

3、本发明设备整体造价低，简化了采集的操作工序，速度更快，同时，简易的壳体封闭设计方案有效的提升了设备适应现场采集环境的能力。

附图说明

图1本发明的循环采集装置整体结构示意图；

图2(a)、图2(b)和图2(c)分别为本发明的循环采集装置的侧视图、俯视图、主视图；

图3本发明的系统装配体；

图4本发明的系统电气原理图。

附图标号说明：1.释放卷筒；2.收集卷筒；3.工控主板；4.CCD摄像头；5采集引导轴；6.通风孔；7.风扇；8.加热管；9.皮带；10.马达；11.释放支架；12.收集支架；13.置物平台；14.固定脚架；15.光照度传感器；16.减震固定台；17.半封闭外壳；18.雾滴沉积孔；19、加热引导轴。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1、和图2(a)-图2(c)所示，在本实施例的一种全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置包括：减震固定台16、环境半封闭装置、雾滴检测系统、干燥箱、油纸释放装置、油纸收集装置及消色油纸。减震固定台从左至右依次安装油纸释放装置、雾滴检测系统、干燥箱、油纸收集装置。

所述环境半封闭装置包括半封闭外壳17以及在其顶部靠近CCD摄像头4的位置设置的一个矩形雾滴沉积孔18，该半封闭外壳17四周封闭，底部能与减震固定台16耦合形成全封闭容器。

所述雾滴检测系统包括固定支架、CCD摄像头4、光照度传感器15、工控主板3、SD卡。所述固定支架包括四个固定脚架14和一个置物平台13，其中置物平台13连接四个固定脚架14，四个固定脚架14安装在减震固定台16上。

所述CCD摄像头4与工控主板3安装在置物平台13上，CCD摄像头4镜头垂直朝上，调整其成像范围与环境半封闭装置顶部雾滴沉积孔大小一致，并与工控主板3电性连接，所述SD卡内嵌于工控主板3卡槽内。苏搜狐光照度传感器15焊接在工控主板上，电性上与工控主板3的A/D口连接，用于测量环境半封闭装置内的进光量及光照强度的变化。

所述干燥箱内部下方安装有加热管8，表面嵌入有风扇7，上表面设置有通风孔6，能够迅速烘干附着雾滴的油纸，并恢复原样，干燥箱内部上方安装加热引导轴。

所述油纸释放装置包括释放支架11、释放卷筒1，释放支架11下方固定在减震固定台16上，内部安装有释放卷筒1。油纸收集装置包括收集支架12、收集卷筒2、马达10、皮带9，收集支架12下方固定在减震固定台16上，内部安装有收集卷筒2，马达10通过皮带9与收集卷筒2连接，带动收集卷筒2转动。

如图3所示，在本实施例中，当试验人员做田间喷雾效果检测试验时，将该装置置于喷雾设备雾滴洒落的位置，并备齐相应材料。将消色油纸放入释放卷筒1，拉出部分油纸，使其依次经过采集引导轴5、CCD摄像头4、加热引导轴19、收集卷筒2，其中经过CCD摄像头4上方时，使其靠近雾滴沉积孔口18位置，以便更好地接触雾滴。当有雾滴洒落在雾滴沉积孔口18时，消色油纸遇雾滴变透明，半环境封闭式装置内部透光量增大，光照度传感器15检测到光照值增大，等待10s，开启CCD摄像头4，获取雾滴沉积图像并存储在内置SD卡；待雾滴图像采集完毕后，开启马达10，带动消色油纸运动指定的距离，使粘有雾滴的消色油纸置于干燥箱内；关闭马达10，打开干燥箱继电器，使风扇7与加热管8同时开启，干燥处理30S，烘干消色油纸，使其恢复原色；开启马达10，带动消色油纸运动指定距离，卷纸收集装置开始收集复原的消色油纸，以便再次使用。

如图4所示，在本实施例中，该系统工作的电气及软件执行过程描述如下：系统上电或复位后将应用程序从Flash加载到工控主板处理器内部RAM中，并完成处理器自身以及外围设备的初始化。工控主板处理器经A/D转换器实时获取光照度传感器15检测到光照值，当光照值增大时，系统定时器开启外部中断1(为了使雾滴与消色油纸充分接触与反应)，10s后，开启外部中断2，启动CCD摄像头4获得的视频信号模拟图像，经视频解码芯片处理后，输出BT.656格式的数字视频流，送入视频口VP中进行译码，获得有效图像数据，再通过串口存储至SD卡。待图像采集完毕后，工控主板处理器通过I/O口开启马达10，使消色油纸粘油雾滴部分传送至干燥箱。打开继电器，接通加热管8与风扇7的外部电源，使其上电运转，同时系统定时器开启外部中断3，持续烘干30S,使消色油纸复原。最后再次开启马达10，带动卷纸收集装置收集复原的消色油纸。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置，其特征在于，包括减震固定台、环境半封闭装置、雾滴检测系统、干燥箱、油纸释放装置、油纸收集装置及消色油纸；所述油纸释放装置、雾滴检测系统、干燥箱、油纸收集装置从左至右依次安装在减震固定台上，所述消色油纸初始时置于油纸释放装置上；所述雾滴检测系统用于雾滴图像数据的实时获取并存储，包括固定支架、CCD摄像头、光照度传感器、工控主板以及SD卡，所述CCD摄像头、光照度传感器、工控主板均设置在固定支架上，所述SD卡内嵌于工控主板的卡槽内；所述干燥箱内部下方安装有加热管，前表面嵌入有对流风扇，上表面设置有通风孔，能够迅速烘干附着雾滴的纸张，并恢复原样，以便再次使用，所述干燥箱内部上方安装加热引导轴，方便消色油纸传送；所述油纸释放装置和油纸收集装置内部分别安装有释放卷筒和收集卷筒，所述收集卷筒与马达通过皮带连接，带动所述快速循环采集装置运转；所述环境半封闭装置包括半封闭外壳，所述半封闭外壳四周封闭，底部能与减震固定台耦合形成全封闭容器；在所述半封闭外壳顶部靠近CCD摄像头的位置设有一个矩形雾滴沉积孔；所述消色油纸布满大量微米级微孔，干态时呈白色，不透光，遇水后透光性变好；水蒸发后，油纸恢复成白色，透光性变差，对光线起反射和散射作用。

2.根据权利要求1所述全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置，其特征在于，所述固定支架包括四个固定脚架和一个置物平台，所述置物平台连接四个固定脚架，四个固定脚架安装在减震固定台上。

3.根据权利要求2所述全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置，其特征在于，所述CCD摄像头与工控主板安装在置物平台上，所述CCD摄像头镜头垂直朝上，调整其成像范围与环境半封闭装置顶部矩形孔大小一致，并与工控主板电性连接。

4.根据权利要求2所述全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置，其特征在于，所述光照度传感器焊接在工控主板上，电性上与工控主板A/D口连接。

5.根据权利要求1所述全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置，其特征在于，所述油纸释放装置包括释放支架和释放卷筒，所述释放支架下方固定在减震固定台上，内部固定有释放卷筒。

6.根据权利要求1所述全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置，其特征在于，所述油纸收集装置包括收集支架、收集卷筒、马达和皮带，所述收集支架下方固定在减震固定台上，内部固定有收集卷筒，马达通过皮带与收集卷筒连接，带动收集卷筒转动。

7.根据权利要求1-6中任一项所述全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置的采集方法，其特征在于，包括下述步骤：

a、当进行田间喷雾效果检测试验时，将该快速循环采集装置置于喷雾设备雾滴洒落的位置，并备齐相应材料；

b、将消色油纸放入释放卷筒上，拉出部分油纸，使其依次经过采集引导轴、CCD摄像头上方、加热引导轴下方、收集卷筒，其中经过CCD摄像头上方时，使其靠近雾滴沉积孔，以便更好地接触雾滴；

c、当有雾滴洒落在雾滴沉积孔时，消色油纸遇雾滴变透明，环境半封闭装置内部透光量增大，光照度传感器检测到光照值增大，等待设定时间s，开启CCD摄像头，获取雾滴沉积图像并存储在内置SD卡；

d、待雾滴图像采集完后，开启马达，带动消色油纸运动指定距离，使粘有雾滴的消色油纸置于干燥箱内；

e、关闭马达，打开干燥箱继电器，使风扇与加热管同时开启，干燥处理设定时间，烘干消色油纸，使其恢复原色；

f、开启马达，带动消色油纸运动指定距离，卷纸收集装置收集复原的消色油纸，以便再次使用。

8.根据权利要求7所述全自动卷筒式雾滴沉积图像快速循环采集装置的采集方法，其特征在于，在步骤C中，还包括下述步骤：

循环采集装置的系统上电或复位后将应用程序从Flash加载到工控主板处理器内部RAM中，并完成处理器自身以及外围设备的初始化；

工控主板处理器经A/D转换器实时获取光照度传感器检测到光照值，当光照值增大时，系统定时器开启外部中断1，10s后，开启外部中断2，启动CCD摄像头获得的视频信号模拟图像，经视频解码芯片处理后，输出BT.656格式的数字视频流，送入视频口VP中进行译码，获得有效图像数据，再通过串口存储至SD卡；

待图像采集完毕后，工控主板处理器通过I/O口开启马达，使消色油纸粘油雾滴部分传送至干燥箱。