CN111512771A - 一种籽粒含杂与破碎信息监测装置及收获机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种籽粒含杂与破碎信息监测装置及收获机,包括输送装置、监测箱、光学照明系统、图像采集机构、图像处理系统和控制单元;所述输送装置的一端用于与清选装置连接,另一端用于与粮箱连接;所述监测箱用于安装在收获机的外侧,监测箱与输送装置上设置的图像采集窗口连接;所述光学照明系统和图像采集机构安装在监测箱内,所述图像采集机构用于采集输送装置内收获物的图像,并传送到图像处理系统;所述控制单元分别与光学照明系统和图像采集机构连接。本发明监测箱安装在收获机的外侧,图像采集机构采集输送装置内收获物的图像,并传送到图像处理系统进行图像处理,实时监测收获机含杂和破碎信息,用于评价收获机的实时作业性能。
Description
技术领域
本发明属于农机技术领域,尤其涉及一种籽粒含杂与破碎信息监测装置及收获机。
背景技术
籽粒含杂率和破碎率是联合收获机收获性能的重要指标。长期以来,人们大都采用人工筛选或者肉眼识别的方法对水稻、小麦、油菜等籽粒的含杂率和破碎率进行检测,人为主观判断性强,同时还得不到较为准确的数据,也不能实时获得需要的相关数据。
近年来,出现了一些含杂率和破碎率的检测方法,在粮箱内获得籽粒图像,并对图像进行处理得到含杂率的实时检测粮箱内含杂率,但由于粮箱内灰尘及杂质等会对相机及图像质量产生严重影响,最终会影响准确性。
现有技术还公开了一种粮箱内籽粒含杂量监测,主要是在粮箱内进行籽粒含杂量的自动化监测,但由于设置在粮箱内,粮箱内灰尘可能会对检测结果产生影响,同时还需要专门的采样盒,占用了粮箱内部的空间。
发明内容
针对上述技术问题,本发明提供一种籽粒含杂与破碎信息监测装置,监测箱安装在收获机的外侧,图像采集机构采集输送装置内收获物的图像,并传送到图像处理系统进行图像处理,实时监测收获机含杂和破碎信息,用于评价收获机的实时作业性能。
为此,本发明提出了一种包括所述籽粒含杂与破碎信息监测装置的收获机。
本发明的技术方案是:一种含杂和破碎信息监测装置,包括输送装置、监测箱、光学照明系统、图像采集机构、图像处理系统和控制单元;
所述输送装置的一端用于与清选装置连接,另一端用于与粮箱连接;
所述监测箱用于安装在收获机的外侧,监测箱与输送装置上设置的图像采集窗口连接;
所述光学照明系统和图像采集机构安装在监测箱内,所述图像采集机构用于采集输送装置内收获物的图像,并传送到图像处理系统;
所述控制单元分别与光学照明系统和图像采集机构连接。
上述方案中,所述输送装置包括输送搅龙和输送搅龙筒;
所述输送搅龙和输送搅龙筒通过搅龙轴连接,输送搅龙筒的一端用于与清选装置连接,另一端用于与粮箱连接;所述图像采集窗口设置在输送搅龙筒的侧边。
上述方案中,所述监测箱包括监测箱体、监测箱盖和透明挡块;
所述监测箱体的上部设有监测箱盖;所述光学照明系统和图像采集机构安装在监测箱体内;
所述透明挡块安装在监测箱体与图像采集窗口的连接处。
上述方案中,所述光学照明系统包括光源和光源控制器;
所述光源放置于监测箱中、且位于图像采集机构的前面;
所述光源控制器与光源连接。
进一步的,还包括光源固定架;
所述光源通过光源固定架安装在监测箱中。
进一步的,所述光源亮度和颜色种类通过光源控制器调节。
上述方案中,所述图像采集机构为工业面阵相机。
进一步的,还包括相机固定架;
所述工业面阵相机通过相机固定架安装在监测箱中。
上述方案中,还包括减振装置;
所述减振装置包括多个减振器;
所述减振器分别安装在光学照明系统与监测箱的连接处、图像采集机构与监测箱的连接处和监测箱与输送搅龙筒的连接处。
一种收获机,包括所述的含杂和破碎信息监测装置。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.本发明监测箱设置在粮箱外侧,避免了粮箱内灰尘对相机及图像质量的严重影响,且还减少了粮箱内的占用体积,提高了粮箱内的空间利用率。
2.本发明所述的光源与图像采集机构同步时间、光源亮度和颜色种类可调,可以采集流动状态下输入粮箱内的收获物图像,例如水稻、小麦、油菜籽粒和杂余高质量图像,避免了光源常开浪费能量、降低光源寿命等问题。
3.本发明便于驾驶员实时了解联合收获机的作业性能,可对整机的工作参数进行快速优化,长期保持高质量作业。
附图说明
图1为本发明一实施方式的籽粒含杂和破碎信息监测装置结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为图1的俯视图。
图4为本发明一实施方式的监测箱体的机构示意图。
图5为本发明一实施方式的监测箱体的仰视图。
图6为本发明一实施方式的监测箱体的侧视图。
图7为本发明一实施方式的减振装置的结构示意图。
图8为本发明一实施方式的图像采集窗口的模拟图。
图9为本发明一实施方式的水稻试验原图。
图10为本发明一实施方式的图像处理系统的识别效果图。
图中:1-机架,2-输送搅龙筒,3-输送搅龙,4-图像采集窗口,5-籽粒,6-监测箱,7-籽粒搅龙轴,8-监测箱体,9-监测箱盖,10-光源固定架,11-走线板,12-镜头,13-相机固定架,14-工业面阵相机,15-透明挡板,16-走线出口,17-物距调节槽,18-玻璃嵌合槽,19-LED光源,20-相机接线口,21-减振器,22-籽粒中的杂余。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
图1-3所示为本发明所述籽粒含杂和破碎信息监测装置的一种较佳实施方式,所述籽粒含杂和破碎信息监测装置包括输送装置、监测箱6、光学照明系统、图像采集机构、图像处理系统和控制单元;所述输送装置的一端用于与清选装置连接,另一端用于与粮箱连接;所述监测箱6用于安装在收获机的外侧,监测箱6与输送装置上设置的图像采集窗口连接;所述光学照明系统和图像采集机构安装在监测箱6内,所述图像采集机构用于采集输送装置内收获物的图像,并传送到图像处理系统;所述控制单元分别与光学照明系统和图像采集机构连接。
根据本实施例优选的,所述输送装置包括输送搅龙3和输送搅龙筒2;所述输送搅龙3和输送搅龙筒2通过搅龙轴7连接,输送搅龙筒2的一端用于与清选装置连接,另一端用于与粮箱连接;所述图像采集窗口设置在输送搅龙筒2的侧边。
如图2-4所示,根据本实施例优选的,所述监测箱6包括监测箱体8、监测箱盖9和透明挡块15;所述监测箱体8的上部设有监测箱盖9;所述光学照明系统和图像采集机构安装在监测箱体8内;所述透明挡块15安装在监测箱体8与图像采集窗口的连接处。优选的,所述透明挡块15为玻璃材质。
根据本实施例优选的,所述光学照明系统包括光源19和光源控制器;所述光源19放置于监测箱6中、且位于图像采集机构的前面;优选的,光源19为LED光源。所述光源控制器与光源19连接。
根据本实施例优选的,还包括光源固定架10;所述光源19通过光源固定架10安装在监测箱6中,并与拍摄面平行放置。
根据本实施例优选的,所述光源19与工业面阵相机14拍照同步,拍照频率与光源控制器所控制的光源19闪烁频率一致。所述光源19亮度和颜色种类通过光源控制器调节。优选的,由光源控制器所控制的光源的亮度等级可分为21种以及光源颜色可分为256种,根据实际情况,可以对比不同的工作环境和籽粒种类,光源19使用的不同种颜色会使拍出来的照片有细微差别,且因为工作环境不同,光照强度不同,其光源19亮度也要有所不同。
根据本实施例优选的,所述图像采集机构为工业面阵相机14。
如图4所示,根据本实施例优选的,还包括相机固定架13;所述工业面阵相机14通过相机固定架13安装在监测箱6中,工业面阵相机14前面设有镜头12,镜头12前方设有光源19,光源19中心轴线与工业面阵相机14中心轴线在同一条直线上。
如图5所示,根据本实施例优选的,还包括走线出口16,用于将电源线、数据线进行规范化整理,防止监测箱6中工业面阵相机14、镜头12等与数据线缠绕;所述物距调节槽17用于对工业面阵相机14成像的物距进行适时调整,以得到更为清晰的图像。
如图6所示,根据本实施例优选的,还包括玻璃嵌合槽18,用于将透明挡板15嵌合在监测箱6与输送搅龙筒2之间,防止透明挡板15发生滑落。
如图7所示,根据本实施例优选的,还包括减振装置;所述减振装置包括多个减振器21;所述减振器21分别安装在光学照明系统与监测箱6的连接处、图像采集机构与监测箱6的连接处和监测箱6与输送搅龙筒2的连接处。具体的,所述减振器21放置于光源固定架10与监测箱体8连接处、相机固定架13与监测箱体8连接处、监测箱体8与输送搅龙筒2连接处,可以减少由于收获机机体振动而产生的误差以及防止由于振动过大而导致螺栓断裂,监测箱体8脱落,还可以防止由于振动导致工业面阵相机14和镜头12产生晃动,从而导致拍摄产生较大误差;所述相机接线口20用于工业面阵相机14与数据线的连接。
所述输送搅龙筒2可以固定在收获机的机架1上,输送搅龙筒2的入料口与收获机的清选装置连接,输送搅龙筒2出料口与粮箱连接,收获物例如水稻、小麦、油菜籽粒5和部分杂余经过输送搅龙筒2的图像采集窗口4,工业面阵相机14拍摄到图像后,收获物输送至粮箱。
所述图像采集机构用于采集输送装置内流动状态下的收获物,如水稻、小麦、油菜等作物籽粒5和籽粒中的杂余22,图8所示为采集位置的形象图,图9为水稻试验原图。
所述图像处理系统进行籽粒5和杂余特征的提取,例如利用水稻、小麦与短茎秆、颖壳、角果皮等杂余纹理、形状特征的差异以及油菜与短茎秆、颖壳、角果皮等杂余的颜色差异进行籽粒5和杂余特征的提取。图10所示为图像处理系统对图9的识别效果图,可以识别出籽粒中的杂余22。所述图像处理系统对拍摄图像进行二值化等处理得到图像中完整籽粒像素总面积,杂质所占像素面积以及破碎籽粒像素面积,通过预先试验得出的收获物例如水稻、小麦、油菜籽粒含杂率及破碎率的计算公式进而计算出含杂率和破碎率。
根据本实施例优选的,采用本发明所述籽粒含杂和破碎信息监测装置进行籽粒含杂率及破碎率实时检测的方法如下:
S1、进行前期大量试验和预先标定,统计前期试验中通过图像处理系统识别出的每幅图像上连通区域的像素面积,得到图像中总的像素面积。利用Excel表格将每幅图像中完好籽粒、杂质、破碎籽粒的像素面积与其各自对应的质量记录下来,每类数据完成之后绘制关于质量和像素面积的散点图,然后利用最小二乘法拟合出一条直线并得到线性回归方程,得到完好籽粒像素总面积C与籽粒总质量mC之间的函数关系为mC=h(C),杂质像素面积B与杂质质量mB之间的函数关系为mB=g(B),破碎籽粒像素面积D与破碎籽粒质量mD之间的函数关系mD=i(D)
S2、调整工业面阵相机14物距,使得工业面阵相机14初始视场面积为S;
S3、工业面阵相机14拍摄照片,由图像处理系统对拍摄图像进行二值化等处理得到t时刻下视场S中完整籽粒像素总面积为Ct,杂质所占像素面积为Bt,破碎籽粒像素面积为Dt;
S5、回到S3,从而获得一段时间内多张物料照片,可求得籽粒含杂率和破碎率的平均值。
实施例2
一种收获机,包括实施例1所述的籽粒含杂和破碎信息监测装置,因此具有实施例1的有益效果,此处不再赘述。
应当理解,虽然本说明书是按照各个实施例描述的,但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种籽粒含杂和破碎信息监测装置,其特征在于,包括输送装置、监测箱(6)、光学照明系统、图像采集机构、图像处理系统和控制单元;
所述输送装置的一端用于与清选装置连接,另一端用于与粮箱连接;
所述监测箱(6)用于安装在收获机的外侧,监测箱(6)与输送装置上设置的图像采集窗口连接;
所述光学照明系统和图像采集机构安装在监测箱(6)内,所述图像采集机构用于采集输送装置内收获物的图像,并传送到图像处理系统;
所述控制单元分别与光学照明系统和图像采集机构连接。
2.根据权利要求1所述的籽粒含杂和破碎信息监测装置,其特征在于,所述输送装置包括输送搅龙(3)和输送搅龙筒(2);
所述输送搅龙(3)和输送搅龙筒(2)通过搅龙轴(7)连接,输送搅龙筒(2)的一端用于与清选装置连接,另一端用于与粮箱连接;所述图像采集窗口设置在输送搅龙筒(2)的侧边。
3.根据权利要求1所述的籽粒含杂和破碎信息监测装置,其特征在于,所述监测箱(6)包括监测箱体(8)、监测箱盖(9)和透明挡块(15);
所述监测箱体(8)的上部设有监测箱盖(9);所述光学照明系统和图像采集机构安装在监测箱体(8)内;
所述透明挡块(15)安装在监测箱体(8)与图像采集窗口的连接处。
4.根据权利要求1所述的籽粒含杂和破碎信息监测装置,其特征在于,所述光学照明系统包括光源(19)和光源控制器;
所述光源(19)放置于监测箱(6)中、且位于图像采集机构的前面;
所述光源控制器与光源(19)连接。
5.根据权利要求4所述的籽粒含杂和破碎信息监测装置,其特征在于,还包括光源固定架(10);
所述光源(19)通过光源固定架(10)安装在监测箱(6)中。
6.根据权利要求4所述的籽粒含杂和破碎信息监测装置,其特征在于,所述光源(19)亮度和颜色种类通过光源控制器调节。
7.根据权利要求1所述的籽粒含杂和破碎信息监测装置,其特征在于,所述图像采集机构为工业面阵相机(14)。
8.根据权利要求7所述的籽粒含杂和破碎信息监测装置,其特征在于,还包括相机固定架(13);
所述工业面阵相机(14)通过相机固定架(13)安装在监测箱(6)中。
9.根据权利要求1所述的籽粒含杂和破碎信息监测装置,其特征在于,还包括减振装置;
所述减振装置包括多个减振器(21);
所述减振器(21)分别安装在光学照明系统与监测箱(6)的连接处、图像采集机构与监测箱(6)的连接处和监测箱(6)与输送搅龙筒(2)的连接处。
10.一种收获机,其特征在于,包括权利要求1-9任意一项所述的籽粒含杂和破碎信息监测装置。
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CN202010320485.8A CN111512771A (zh) | 2020-04-22 | 2020-04-22 | 一种籽粒含杂与破碎信息监测装置及收获机 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112673801A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-04-20 | 农业农村部南京农业机械化研究所 | 一种谷物联合收割机破碎含杂在线检测方法与系统 |
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2020
- 2020-04-22 CN CN202010320485.8A patent/CN111512771A/zh active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112673801A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-04-20 | 农业农村部南京农业机械化研究所 | 一种谷物联合收割机破碎含杂在线检测方法与系统 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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