CN109539984A - 一种基于红外传感器的稻株识别定位装置和定位方法 - Google Patents
一种基于红外传感器的稻株识别定位装置和定位方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109539984A CN109539984A CN201811440771.7A CN201811440771A CN109539984A CN 109539984 A CN109539984 A CN 109539984A CN 201811440771 A CN201811440771 A CN 201811440771A CN 109539984 A CN109539984 A CN 109539984A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- infrared
- sensor
- rice strain
- rice
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
- A01C11/00—Transplanting machines
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transplanting Machines (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于红外传感器的稻株识别定位装置，包括连接部件、两个安装箱、两根拨苗部件、两组红外对射传感器、一个红外测距传感器、数据处理系统、电源；两个安装箱左右对称的安装在连接部件的左右两端，两根拨苗部件左右对称的固定在两个安装箱的前方内侧；每组红外对射传感器均包括发射端和接收端，分别安装在两个安装箱的前侧；红外测距传感器安装在其中一个安装箱的前侧；在竖直方向上，一组红外对射传感器、红外测距传感器、另一组红外对射传感器高低依次设置。还涉及一种基于红外传感器的稻株识别定位方法。本发明可精准识别定位稻株，具有实时性、精确性，属于农业装备的机械设计和智能控制技术。
Description
技术领域
本发明属于农田作物识别领域，具体为一种基于红外传感器的稻株识别定位装置和定位方法，涉及农业装备的机械设计和智能控制技术。
背景技术
株间除草一直以来是机械化除草的重点难题。我国的水稻种植多以水田种植为主，水田的机械化插秧在实际生产中由于取秧量不同、漏插以及漂秧现象的存在，致使水稻难以完全直线排列、株间距离难以均匀分布。因而，精准的稻株识别定位是实现精准插秧，解决水稻株间机械除草的前提。
针对该重点难题，综合国内外相关学者的研究，基于机器视觉原理，利用杂草的形状特征、纹理特征或颜色特征的差异进行杂草的识别，是多数学者选择的方法之一。现有技术中存在基于机器视觉技术，利用2G-R-B方法，提出了一种株间机械除草作物识别与定位方法；Tillett和Hague等采用机器视觉识别作物行，以实现除草作业，从而提高了作业效率，以上均应用在旱田上。然而，在水田里，在对植株图像信息的识别提取中，往往受水田背景环境复杂、水面光照变化和作物生长形态多变等因素的影响。因此，基于机器视觉对作物的识别定位在水田环境里将十分困难。
综上，为解决上述部分问题，本发明提出一种基于红外传感器的稻株识别定位技术，通过对各组红外传感器在经过作物时其信号端的不同变化规律的分析，达到对农作物识别定位，为在水田的机械化株间除草和实现精准插秧中，对稻株的识别定位提供相应的技术支持。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种采用红外传感器对水田稻株进行精确识别定位的基于红外传感器的稻株识别定位装置和定位方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于红外传感器的稻株识别定位装置，包括连接部件、两个安装箱、两根拨苗部件、两组红外对射传感器、一个红外测距传感器、数据处理系统、电源；两个安装箱左右对称的安装在连接部件的左右两端，两根拨苗部件左右对称的固定在两个安装箱的前方内侧；每组红外对射传感器均包括发射端和接收端，分别安装在两个安装箱的前侧；红外测距传感器安装在其中一个安装箱的前侧；在竖直方向上，一组红外对射传感器、红外测距传感器、另一组红外对射传感器高低依次设置；红外对射传感器和红外测距传感器均与数据处理系统相接，数据处理系统与电源相接；数据处理系统和电源均密封在安装箱内；工作时，拨苗部件拨开稻株枝叶，两组红外对射传感器对稻株茎基部识别定位，红外测距传感器测出装置与稻株之间的距离对稻株识别定位。
作为一种优选，同组红外对射传感器的发射端和接收端左右对称设置；在左侧的安装箱的前侧，一个接收端、红外测距传感器、另一个接收端从上往下排列成行；在右侧的安装箱的前侧，两个发射端上下排列成行。
作为一种优选，红外对射传感器的发射端和接收端、红外测距传感器均通过直角形的传感器安装架固定在安装箱的前侧。
作为一种优选，两个安装箱左右位置可调的与连接部件相接，以适应稻株的行间距离；连接部件与插秧机的固定支架连接。
作为一种优选，拨苗部件包括水平段和竖直段，竖直段的上端与水平段的前端相接，水平段的后端与安装箱的上端相接，从而拨苗部件从安装箱的前方伸出，竖直段的下端低于位于下方的一组红外对射传感器；拨苗部件左右位置可调式安装以适应稻株的粗细。
作为一种优选，数据处理系统包括电路板、单片机、液晶显示屏，单片机和液晶显示屏均安装在电路板上，电路板固定在安装箱内；电源为锂电池，固定在安装箱内；红外对射传感器和红外测距传感器获取的信息经过单片机处理和分析，并实时将分析的结果显示到液晶显示屏上，透过安装箱读取液晶显示屏的数据。
作为一种优选，安装箱为立方体形，包括箱体和后盖板，后盖板与箱体密封连接；后盖板上设有用于观察安装箱内部的透明窗。
一种基于红外传感器的稻株识别定位方法，采用一种基于红外传感器的稻株识别定位装置，插秧机牵拉基于红外传感器的稻株识别定位装置，稻株行位于两安装箱之间通过；拨苗部件拨开稻株枝叶，避免了稻株枝叶反垂的干扰；两组红外对射传感器对稻株茎基部识别定位，识别稻株；对判定为稻株的，红外测距传感器测出装置与稻株之间的距离对稻株识别定位，并将定位结果实时显示到液晶显示屏上，为智能农业水田装备提供技术支持。
作为一种优选，当稻株经过时，稻株阻挡红外对射传感器的接收端接收信号，接收端便触发；当上下两组红外对射传感器均触发时，被判定为稻株茎基部，红外测距传感器即采集稻株的位置信息。
作为一种优选，调整两个安装箱之间的距离，以适应水田稻株的行间距离；调整两根拨苗部件之间的距离，以适应水田稻株的粗细。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.采用红外对射传感器和红外测距传感器，可精准识别定位稻株，具有实时性、精确性，避免了视觉图像处理难度大、识别慢的问题，提高了稻株辨识的实时性与可靠性，也解决了传统人工测量耗时、误差大的缺陷。
2.采用对称式拨苗部件，在红外系统进行稻株识别前，通过拨苗拨开稻株枝叶，避免了稻株枝叶反垂的干扰，具有实用性、新颖性，提高了稻株的识别精度。
3.通过红外测距传感器测出装置与稻株间距离，实时动态地将稻株数据显示到液晶显示屏上，解决了传统人工测量耗时、误差大的问题，为智能农业水田装备提供技术支持。
4.采用密封式安装箱结构，避免水田中的水破坏电路部件。
5.采用左右位置可调式安装箱结构、拨苗部件，灵活调整间距，适用范围广。
6.拨苗部件结构简单，易于操作。
附图说明
图1是一种基于红外传感器的稻株识别定位装置的安装结构示意图。
图2是一种基于红外传感器的稻株识别定位装置的前视图。
图3是一种基于红外传感器的稻株识别定位装置的后视图。
图4是一种基于红外传感器的稻株识别定位装置的俯视图。
图5是本发明的工作原理图。
图6是本发明的工作流程图。
图中，1为插秧机，2为插秧机的固定支架，3为稻株识别定位装置，4为稻株，5为水层，6为泥底层，3-1为连接部件，3-2为安装箱，3-3为拨苗部件，3-4为红外对射传感器，3-5为红外测距传感器，3-6为电源，3-7为传感器安装架，3-8为电路板，3-9为单片机，3-10为液晶显示屏。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
一种基于红外传感器的稻株识别定位装置，包括连接部件、两个安装箱、两根拨苗部件、两组红外对射传感器、一个红外测距传感器、数据处理系统、电源。
两个安装箱左右对称的安装在连接部件的左右两端，两根拨苗部件左右对称的固定在两个安装箱的前方内侧；每组红外对射传感器均包括发射端和接收端，分别安装在两个安装箱的前侧；红外测距传感器安装在其中一个安装箱的前侧；在竖直方向上，一组红外对射传感器、红外测距传感器、另一组红外对射传感器高低依次设置；红外对射传感器和红外测距传感器均与数据处理系统相接，数据处理系统与电源相接；数据处理系统和电源均密封在安装箱内；工作时，拨苗部件拨开稻株枝叶，两组红外对射传感器对稻株茎基部识别定位，红外测距传感器测出装置与稻株之间的距离对稻株识别定位。
同组红外对射传感器的发射端和接收端左右对称设置，成直线对应；在左侧的安装箱的前侧，一个接收端、红外测距传感器、另一个接收端从上往下排列成行；在右侧的安装箱的前侧，两个发射端上下排列成行。
红外对射传感器的发射端和接收端、红外测距传感器均通过直角形的传感器安装架固定在安装箱的前侧，即位于前进方向的一侧。
两个安装箱左右位置可调的与连接部件相接，以适应稻株的行间距离；连接部件与插秧机的固定支架连接。
拨苗部件包括水平段和竖直段，竖直段的上端与水平段的前端相接，水平段的后端与安装箱的上端相接，从而拨苗部件从安装箱的前方伸出，竖直段的下端低于位于下方的一组红外对射传感器；拨苗部件左右位置可调式安装以适应稻株的粗细，安装方式为通过可调螺母固定。拨苗部件的作用是在红外系统进行识别和定位前，通过拨苗排除苗枝叶对红外系统检测其茎基部时的干扰，提高了红外系统识别定位的精确度。
数据处理系统包括电路板、单片机、液晶显示屏，单片机和液晶显示屏均安装在电路板上，电路板固定在安装箱内，连接方式为螺钉固定；电源为锂电池，固定在安装箱内；红外对射传感器和红外测距传感器获取的信息经过单片机处理和分析，并实时将分析的结果显示到液晶显示屏上，透过安装箱读取液晶显示屏的数据。数据处理系统对红外对射传感器和红外测距传感器采集的数据进行处理和分析，并将实时分析的结果动态显示在液晶显示屏上。
安装箱为立方体形，包括箱体和后盖板，后盖板与箱体密封连接，在箱体和后盖板上对称设置四个螺孔，便于用螺钉对装置进行密封安装；后盖板上设有用于观察安装箱内部的透明窗。
本实施例中，各尺寸优选值如下：安装箱的长为200mm、宽为100mm、高为200mm；用于安装箱密封安装的后盖板的长为200mm、宽为100mm、厚度为5mm；红外对射传感器和红外测距传感器的直径均为10mm；在左侧安装箱上，红外对射传感器的接收端与红外测距传感器的距离均为60mm，在右侧安装箱上，两个发射端间距离为120mm；拨苗部件的长度为120mm,分别安装在两侧安装箱的高150mm处的位置。两侧安装箱的距离为50-100mm(可通过连接部件进行调节)。
一种基于红外传感器的稻株识别定位方法，采用一种基于红外传感器的稻株识别定位装置。
工作前，将电源装入进行供电，然后通过螺钉把后盖板进行密封安装，防止田间积水进入装置内部导致电路短路。通过连接部件调节好两个安装箱间的距离以适应水田稻株行间距离。拨苗部件通过调节左、右拨苗部件间的距离以适应水田稻株的粗细。
工作时，该稻株识别定位装置固定在插秧机的固定支架上，当插秧机运行时，漂浮在水田水层上，在稻株行间前进方向的两侧中央，稻株识别定位装置的拨苗部件最先触碰到稻株，拨苗部件将反垂的稻株枝叶拨开，随后红外对射传感器发射端向稻株茎基部发射红外线，当稻杆茎基部挡住了红外线后，左识别部件的红外对射传感器的接收端无法接收到来自发射端发射的红外线后，红外传感器的接收端便触发，由于稻株茎基部垂直生长，故当上、下两对红外对射传感器接收端同时都触发时，即说明所检测识别的是稻株茎基部(除此以外的所有情况均说明所检测识别的不是稻株茎基部)，此时，红外测距传感器所测量到的距离便是装置与稻株茎基部的距离，从而达到对稻株的识别定位，同时红外传感器将所获得的识别定位的数据通过数据处理系统进行分析处理，并实时动态地通过液晶显示屏进行显示，以便于操作者对插秧机进行操作，避免作业的误判。当红外对射传感器所检测识别的不是稻株茎基部(即接收端两盏都不亮或只亮其中一盏)时，数据处理系统便将数据值传递到液晶显示屏，操作者便通过操作插秧机，达到对稻株的识别定位，以便于插秧机的精准插秧。
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 (10)
1.一种基于红外传感器的稻株识别定位装置，其特征在于：包括连接部件、两个安装箱、两根拨苗部件、两组红外对射传感器、一个红外测距传感器、数据处理系统、电源；两个安装箱左右对称的安装在连接部件的左右两端，两根拨苗部件左右对称的固定在两个安装箱的前方内侧；每组红外对射传感器均包括发射端和接收端，分别安装在两个安装箱的前侧；红外测距传感器安装在其中一个安装箱的前侧；在竖直方向上，一组红外对射传感器、红外测距传感器、另一组红外对射传感器高低依次设置；红外对射传感器和红外测距传感器均与数据处理系统相接，数据处理系统与电源相接；数据处理系统和电源均密封在安装箱内；工作时，拨苗部件拨开稻株枝叶，两组红外对射传感器对稻株茎基部识别定位，红外测距传感器测出装置与稻株之间的距离对稻株识别定位。
2.按照权利要求1所述的一种基于红外传感器的稻株识别定位装置，其特征在于：同组红外对射传感器的发射端和接收端左右对称设置；在左侧的安装箱的前侧，一个接收端、红外测距传感器、另一个接收端从上往下排列成行；在右侧的安装箱的前侧，两个发射端上下排列成行。
3.按照权利要求1所述的一种基于红外传感器的稻株识别定位装置，其特征在于：红外对射传感器的发射端和接收端、红外测距传感器均通过直角形的传感器安装架固定在安装箱的前侧。
4.按照权利要求1所述的一种基于红外传感器的稻株识别定位装置，其特征在于：两个安装箱左右位置可调的与连接部件相接，以适应稻株的行间距离；连接部件与插秧机的固定支架连接。
5.按照权利要求1所述的一种基于红外传感器的稻株识别定位装置，其特征在于：拨苗部件包括水平段和竖直段，竖直段的上端与水平段的前端相接，水平段的后端与安装箱的上端相接，从而拨苗部件从安装箱的前方伸出，竖直段的下端低于位于下方的一组红外对射传感器；拨苗部件左右位置可调式安装以适应稻株的粗细。
6.按照权利要求1所述的一种基于红外传感器的稻株识别定位装置，其特征在于：数据处理系统包括电路板、单片机、液晶显示屏，单片机和液晶显示屏均安装在电路板上，电路板固定在安装箱内；电源为锂电池，固定在安装箱内；红外对射传感器和红外测距传感器获取的信息经过单片机处理和分析，并实时将分析的结果显示到液晶显示屏上，透过安装箱读取液晶显示屏的数据。
7.按照权利要求1所述的一种基于红外传感器的稻株识别定位装置，其特征在于：安装箱为立方体形，包括箱体和后盖板，后盖板与箱体密封连接；后盖板上设有用于观察安装箱内部的透明窗。
8.一种基于红外传感器的稻株识别定位方法，采用权利要求1至7中任一项所述的一种基于红外传感器的稻株识别定位装置，其特征在于：插秧机牵拉基于红外传感器的稻株识别定位装置，稻株行位于两安装箱之间通过；拨苗部件拨开稻株枝叶，避免了稻株枝叶反垂的干扰；两组红外对射传感器对稻株茎基部识别定位，识别稻株；对判定为稻株的，红外测距传感器测出装置与稻株之间的距离对稻株识别定位，并将定位结果实时显示到液晶显示屏上，为智能农业水田装备提供技术支持。
9.按照权利要求8所述的一种基于红外传感器的稻株识别定位方法，其特征在于：当稻株经过时，稻株阻挡红外对射传感器的接收端接收信号，接收端便触发；当上下两组红外对射传感器均触发时，被判定为稻株茎基部，红外测距传感器即采集稻株的位置信息。
10.按照权利要求8所述的一种基于红外传感器的稻株识别定位方法，其特征在于：调整两个安装箱之间的距离，以适应水田稻株的行间距离；调整两根拨苗部件之间的距离，以适应水田稻株的粗细。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811440771.7A CN109539984A (zh) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | 一种基于红外传感器的稻株识别定位装置和定位方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811440771.7A CN109539984A (zh) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | 一种基于红外传感器的稻株识别定位装置和定位方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109539984A true CN109539984A (zh) | 2019-03-29 |
Family
ID=65850885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811440771.7A Pending CN109539984A (zh) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | 一种基于红外传感器的稻株识别定位装置和定位方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109539984A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108037856A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-05-15 | 联想(北京)有限公司 | 二维平面手势检测系统和方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61231404A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-15 | Kobe Steel Ltd | 内面塗装皮膜付熱交換器管の内面皮膜の検査方法および装置 |
| CN201674798U (zh) * | 2010-02-09 | 2010-12-22 | 杜兴来 | 拔苗器 |
| CN204759481U (zh) * | 2015-07-08 | 2015-11-11 | 黄中一 | 一种复合型室内人数统计装置 |
| CN207528188U (zh) * | 2017-12-14 | 2018-06-22 | 山东省农业科学院科技信息研究所 | 一种小麦玉米长势精准检测装置 |
| CN108872998A (zh) * | 2018-09-04 | 2018-11-23 | 华南农业大学 | 农作物位置检测设备及检测方法 |
-
2018
- 2018-11-29 CN CN201811440771.7A patent/CN109539984A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61231404A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-15 | Kobe Steel Ltd | 内面塗装皮膜付熱交換器管の内面皮膜の検査方法および装置 |
| CN201674798U (zh) * | 2010-02-09 | 2010-12-22 | 杜兴来 | 拔苗器 |
| CN204759481U (zh) * | 2015-07-08 | 2015-11-11 | 黄中一 | 一种复合型室内人数统计装置 |
| CN207528188U (zh) * | 2017-12-14 | 2018-06-22 | 山东省农业科学院科技信息研究所 | 一种小麦玉米长势精准检测装置 |
| CN108872998A (zh) * | 2018-09-04 | 2018-11-23 | 华南农业大学 | 农作物位置检测设备及检测方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108037856A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-05-15 | 联想(北京)有限公司 | 二维平面手势检测系统和方法 |
| CN108037856B (zh) * | 2017-12-04 | 2022-03-25 | 联想(北京)有限公司 | 二维平面手势检测系统和方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112258331B (zh) | 一种基于大数据的农作物种植生长及环境智能监测分析系统 | |
| CN101980249B (zh) | 作物发育及长势自动观测方法及装置 | |
| CN205175456U (zh) | 土壤墒情速测仪 | |
| CN106165580A (zh) | 油菜精量直播机漏播与播量无线监测系统 | |
| CN100536653C (zh) | 基于计算机视觉的作物需水信息检测新方法 | |
| CN204536319U (zh) | 一种无线地湿传感器及自动灌溉系统 | |
| CN113642269B (zh) | 精准灌溉方法及灌溉系统 | |
| CN202331136U (zh) | 深松机智能控制系统管理器 | |
| CN110286092A (zh) | 一种作物生长趋势分析系统 | |
| CN102498770A (zh) | 农业机械田间作业智能管理器 | |
| CN206674701U (zh) | 一种智能茶园自动灌溉系统 | |
| CN206932583U (zh) | 水田除草机自动避苗系统 | |
| CN109539984A (zh) | 一种基于红外传感器的稻株识别定位装置和定位方法 | |
| CN107101842A (zh) | 移栽机的移栽性能测试方法和系统 | |
| CN109405757B (zh) | 一种多光感式稻苗株距测量装置 | |
| CN111406606B (zh) | 一种考虑水稻作物生育期的智能节水灌溉系统及灌溉方法 | |
| CN105794479B (zh) | 一种利用株高鉴定白菜型冬油菜冬性强弱的方法 | |
| CN216132492U (zh) | 植被根系状态监测装置及系统 | |
| CN109030786A (zh) | 一种农田灌溉用水测量装置及测量方法 | |
| CN115523845A (zh) | 一种智能化种植管理用多信息采集装置及其采集方法 | |
| CN107421499A (zh) | 一种移栽机栽植钵苗直立度检测装置及方法 | |
| CN205837196U (zh) | 一种田间空间数据采集装置 | |
| CN207248158U (zh) | 一种钵苗移栽直立度检测装置 | |
| RU197384U1 (ru) | Устройство для автоматизированного контроля качества посева семян при работе посевного агрегата | |
| CN208159306U (zh) | 农作物种植信息收集系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190329 |