CN110132384A - 一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置，由机架、摄像头、载物盘、第一称重传感器、第二称重传感器、光源和控制器组成。载物盘用于放置种子，采用透明材料制成。背光源安装在载物盘的正下方，摄像头安装在载物盘的正上方可获得载物盘上种子的背光照明图像。载物盘两侧分别由第一称重传感器和第二称重传感器的一端支撑，两个称重传感器的另一端分别安装在机架的两侧。控制器与摄像头相连获得种子图像并对种子计数、与两个称重传感器相连获得载物盘与种子的重量并通过减去预设的载物盘重量得到种子重量，并通过计算获得种子千粒重。与现有技术相比，本发明具有测定效率高、结构简单、使用方便、自动化程度高的优点。

Description

一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置

技术领域

本发明涉及一种种子千粒重的测定技术，尤其涉及一种基于机器视觉技术对种子千粒重进行快速测定的装置。

背景技术

在社会经济发展的进程中，农业是最基础的产业。在众多的农业生产资料中，种子是最基本、也是最重要的生产资料。种子质量的优劣对农作物的产量和质量具有至关重要的影响。种子检验是一个测定种子质量并判断其优劣的过程，在种子检验过程中，千粒重是评价品质优劣的重要指标。千粒重的测定方法是随机选取1000粒种子，测定其质量。千粒重是衡量种子质量和预测农作物产量的重要指标，也是研究数量遗传的必要数据。

传统的千粒重测定方法是通过人工数粒、称重，将数据代入公式进行计算。由于人工数粒费时费力，效率低，且容易因疲劳等主观因素带来误差，因此这种方法不适合大样本的处理。

目前用于种子千粒重测定相关的设备主要包括计数设备和称重设备。计数设备有光电式种子数粒仪（如发明专利:ZL201110170633.3）,图像式种子数粒仪（如发明专利:ZL201110126087.3）。称重设备主要是电子天平。现有设备都是先采用计数设备对种子进行计数，然后再用称重设备对种子进行称重，最后由人工计算获得千粒重数据。目前还没有通过一次操作即可快速直接获得种子千粒重数据的装置。

发明内容

本发明的目的在于针对现有种子千粒重测定相关设备不能一次快速直接获得种子千粒重的问题，提出一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置。

为实现本发明的目的，本发明采取以下技术方案。

一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置，由机架、摄像头、载物盘、第一称重传感器、第二称重传感器、背光源和控制器组成。

所述机架采用框架式结构。为保证不受外界光线干扰、获得稳定良好的种子图像，机架外部六个面均设置有不透明材料的外壳，形成封闭的图像采集区域。

所述载物盘用于盛放种子，水平设置于本发明垂直方向的中部，采用透明材料制作，四周设置有挡边，挡边包围形成的中间区域为放置种子的区域。载物盘的一端设置有手柄，通过手柄，可将载物盘放入本发明或从本发明中取出。

所述摄像头设置在所述载物盘的正上方，采用镜头竖直向下的方式安装在机架上，用于获取载物盘上种子图像。摄像头与载物盘之间的距离根据摄像头的镜头参数及载物盘的尺寸进行计算，保证摄像头的视野范围覆盖所述载物盘上放置种子的区域。所述背光源安装在所述载物盘的正下方，为拍摄种子图像提供背光照明。摄像头拍摄的种子图像为背光照明图像，有利于图像的处理和种子的计数。

本发明采用两侧称重方式实现载物盘及种子的称重，以保证称重传感器位于载物盘的边缘从而不进入放置种子的区域对种子图像产生干扰。具体的，载物盘两侧分别由第一称重传感器和第二称重传感器的一端支撑，两个称重传感器的另一端分别安装在机架的两侧。第一称重传感器和第二称重传感器均采用电阻应变式称重传感器。

所述控制器包括嵌入式计算机与触摸屏，与所述摄像头、第一称重传感器及第二称重传感器相连，通过摄像头获取载物盘内种子图像并对种子图像进行分析得到种子的数量，通过所述第一称重传感器和第二称重传感器获取载物盘及种子的重量并通过减去预设的载物盘重量获得种子的重量，最后通过所获得的种子重量和数量自动计算得到种子的千粒重，并显示在控制器的触摸屏上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是，本发明提供的一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置，通过称重传感器获得种子的重量，通过摄像头对种子进行拍照分析获得种子的数量，通过控制器计算获得千粒重数据，从而实现一次操作快速直接获得种子千粒重。与现有技术相比，本发明具有测定效率高、结构简单、使用方便、自动化程度高的优点。

附图说明

图1所示为本发明拆去外壳正面结构示意图。

图2所示为本发明拆去外壳左侧面结构示意图。

图3所示为本发明拆去外壳三维结构示意图。

图4所示为本发明三维外形示意图。

图5所示为本发明双侧称重部分结构示意图。

图中：1、控制器，2、机架，3、摄像头，4、载物盘，5、第一称重传感器，6、背光源，7、电源，8、第二称重传感器，9、载物盘手柄，10、弹簧销，11、外壳，12、载物盘挡边。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1-图4所示，本发明一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置由机架2、摄像头3、载物盘4、第一称重传感器5、第二称重传感器8、背光源7和控制器1组成。机架2采用框架式结构，外部六个面均设置有采用不透明材料的外壳11，外壳11除了在本发明正面设置有载物盘4的出入口外基本为封闭状态。如图5所示，载物盘4用于盛放种子，采用透明材料制作，四周设置有载物盘挡边12，载物盘挡边12包围形成的中间区域为放置种子的区域。载物盘4的一端设置有载物盘手柄9，通过载物盘手柄9，可将载物盘4放入本发明或从本发明中取出。

使用时操作者通过载物盘4的一端设置的载物盘手柄9将载物盘4从本发明中取出，将待测量的种子平铺放入载物盘4中间放置种子的区域并适当摇晃以确保种子不出现垂直重叠的情况，然后将载物盘4放入本发明中。如图1和图5所示，载物盘4放入本发明后，两侧分别由第一称重传感器5和第二称重传感器8的一端支撑，第一称重传感器5和第二称重传感器8的另一端分别安装在机架2的两侧。综合第一称重传感器5和第二称重传感器8的数据可得到载物盘4及种子的重量，减去预设的载物盘重量即可得种子的重量。采用弹簧销10对载物盘4进行限位，同时不增加垂直方向上对于载物盘4的摩擦力。

如图1和图2所示，摄像头3位于载物盘4的正上方，背光源7位于载物盘的正下方，载物盘4采用透明材料，摄像头3的视野范围覆盖载物盘4上放置种子的区域，因此摄像头3可获取种子的背光照明图像用于种子计数。

控制器1由嵌入式计算机和触摸屏组成，设置于本发明顶部以便于操作者使用。当操作者按下控制器1触摸屏上相应的操作键后，控制器1通过与之相连的摄像头3获取种子图像，通过与之相连的第一称重传感器5和第二称重传感器8获取载物盘4及种子重量并通过减去预设的载物盘重量得到种子的重量，再通过计算获得种子千粒重数据并显示在触摸屏上。

虽然结合附图描述了本发明的实时方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置，其特征在于，由机架、摄像头、载物盘、第一称重传感器、第二称重传感器、背光源和控制器组成，所述载物盘采用透明材料制成，用于盛放种子、所述载物盘两侧分别由第一称重传感器和第二称重传感器的一端支撑，所述第一称重传感器和第二称重传感器的另一端分别安装在机架的两侧，所述摄像头设置在所述载物盘的正上方，采用镜头竖直向下的方式安装在所述机架上，所述背光源安装在所述载物盘的正下方，所述控制器与所述摄像头、第一称重传感器及第二称重传感器相连，通过所述摄像头获取载物盘内种子图像并对种子图像进行分析得到种子的数量，通过所述第一称重传感器和第二称重传感器获得载物盘及种子的重量并通过减去预设的载物盘重量获得种子的重量，通过所获得的种子重量和数量得到种子的千粒重。

2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置，其特征在于：所述第一称重传感器和第二称重传感器为电阻应变式称重传感器。

3.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置，其特征在于：所述载物盘的四周设置有挡边，所述挡边包围形成的中间区域为放置种子的区域。

4.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置，其特征在于：所述载物盘的一端设置有手柄，通过所述手柄，可将所述载物盘放入或取出所述基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置。

5.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置，其特征在于：所述摄像头的视野范围覆盖所述载物盘上放置种子的区域。

6.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置，其特征在于：所述控制器包括嵌入式计算机和触摸屏。

7.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的种子千粒重快速测定装置，其特征在于：所述机架外部设置有不透明材料的外壳，形成封闭的图像采集区域。