CN202798997U - 植物田间三维形态信息采集装置 - Google Patents

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王传宇
郭新宇
吴升
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Abstract

本实用新型涉及信息采集技术，公开了一种植物田间三维形态信息采集装置，其包括：可搭设在田间植物上方的立体支架，所述立体支架上设置有水平移动单元，所述水平移动单元上设置云台，所述云台上安装相机，所述相机的镜头位于田间植物上方且朝向所述田间植物。本实用新型可以实现田间环境下，对高植株作物的三维形态信息的连续采集和实时监测，不仅能够避免现有技术中不能对株型三维形态进行准确测量和分析的弊端，又能实现自动化的采集过程，为作物生产、管理、评价提供新的技术手段和实用工具。

Description

植物田间三维形态信息采集装置
技术领域
本实用新型涉及信息采集技术，特别是涉及一种植物田间三维形态信息采集装置。
背景技术
玉米是我国重要的粮食作物，种植范围广阔，玉米育种、生产技术的研究是我国农业现代化领域重点问题之一，而玉米的田间的株型结构、长相长势是评价玉米品种品质的重要指标和参考依据，因此实现玉米田间性状信息的采集具有重要的现实意义。
随着农业信息化技术的迅速发展，针对玉米的生产管理技术不断创新，传感器技术、视频监控等技术手段均被广泛应用在农业生产监控等领域，不仅提高了管理技术水平，还实现了远程自动化监控，在很大程度上促进了农业现代化技术的发展。但普通的检测方法仅能在宏观尺度上对玉米群体冠层进行长势的粗略监控，不能对株型三维形态进行准确测量和分析。
实用新型内容
（一）要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术中的缺陷，提供一种植物田间三维形态信息采集装置，以采集植物在田间的株型结构和长相长势，满足植物品质评价的需要。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种植物田间三维形态信息采集装置，其包括：可搭设在田间植物上方的立体支架，所述立体支架上设置有水平移动单元，所述水平移动单元上设置云台，所述云台上安装相机，所述相机的镜头位于田间植物上方且朝向所述田间植物。
其中，还包括工控机，与所述相机相连，以对相机采集到的数据进行分析处理。
其中，所述立体支架包括垂直安装在地面上的多根支架纵梁，以及顺次连接多根所述支架纵梁的水平设置的支架横梁；所述水平移动单元设置在所述支架横梁上。
其中，所述支架纵梁的高度大于田间植物的高度。
其中，所述水平移动单元包括相互垂直设置的两根移动梁，两根所述移动梁均处于水平状态，所述云台上具有相互垂直的安装孔，两根所述移动梁对应穿过所述云台上的安装孔。
其中，所述支架横梁上设置有与两根移动梁分别垂直的两组导轨，每根所述移动梁通过铰接滑块安装在其对应的导轨上。
其中，所述支架横梁上还设置有与两根移动梁分别平行的两组平移链条，每组平移链条具有两根，每根移动梁的两端分别固定在其对应的一组平移链条上。
其中，所述支架横梁上设置有支撑轴，所述支撑轴上安装平行于所述支架横梁的连接轴，所述连接轴的两端设置有链轮，相互平行的两根连接轴为一组，其上通过链轮安装所述平移链条。
其中，每组连接轴中，其中一根连接轴的一端通过链轮设置传动链条，所述传动链条连接步进电机。
其中，所述支架纵梁上设置有轴承，所述轴承上安装支撑轴，所述支撑轴与所述步进电机的输出轴相连，且所述支撑轴上设置有链轮，所述链轮上安装所述传动链条。
（三）有益效果
上述技术方案所提供的植物田间三维形态信息采集装置，可以实现田间环境下，对高植株作物的三维形态信息的连续采集和实时监测，不仅能够避免现有技术中不能对株型三维形态进行准确测量和分析的弊端，又能实现自动化的采集过程，为作物生产、管理、评价提供新的技术手段和实用工具。
附图说明
图1是本实用新型实施例的植物田间三维形态信息采集装置结构示意图；
图2是本实用新型实施例中水平运动单元的结构示意图；
图3是本实用新型实施例中水平运动单元上移动梁和云台的布置结构示意图。
其中，1：支架纵梁；2：支架横梁；3：移动梁；4：云台；5：相机；6：玉米苗；7：步进电机；8：支撑轴；9：轴承；10：传动链条；11：平移链条；12：导轨；13：轴承支架；14：轴承；15：连接轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
图1示出了本实施例植物田间三维形态信息采集装置，图1以玉米苗为例进行介绍，该装置其包括：可搭设在田间植物上方的立体支架，所述立体支架上设置有水平移动单元，所述水平移动单元上设置云台4，所述云台4上安装相机5，所述相机5的镜头位于玉米苗6上方且朝向所述玉米苗6。其中，还包括工控机（图中未示出），与所述相机5相连，以对相机5采集到的数据进行分析处理。
上述装置中，能够通过立体支架和设置在其上的水平移动单元实现对相机5在水平面上的前后左右移动，以对玉米苗6各个位置的图像进行全方位的采集。
本实施例中，所述立体支架包括垂直安装在地面上的多根支架纵梁1，以及顺次连接多根所述支架纵梁1的水平设置的支架横梁2；所述水平移动单元设置在所述支架横梁2上。所述支架纵梁1的高度大于玉米苗6的高度，以满足植株整体图像获取的需要。
图2示出了本实施例中水平移动单元的结构示意图。水平移动单元能够实现云台4带动相机5在水平面上前后左右的移动，需要设置原理和相对结构完全相同的两套移动机构。因零部件太多，图2中仅示出了其中一套机构，便于清楚地参照，下面以图中所标示出的部件作为代表性示意，进行描述水平移动单元的整体结构。
所述水平移动单元包括相互垂直设置的两根移动梁3，如图3所示，两根所述移动梁3均处于水平状态，所述云台4上具有相互垂直的安装孔（图中未示出），两根所述移动梁3对应穿过所述云台4上的安装孔，能够实现其中一根移动梁3水平平移时，不受另一根移动梁3的影响，另一根移动梁3可以作为导引轴使用。两根移动梁3均能够单独带动相机5移动而互不影响，从而实现相机5在水平面上的前后左右移动。
所述支架横梁2上设置有与两根移动梁3分别垂直的两组导轨12，每根所述移动梁3通过铰接滑块（图中未标示）安装在其对应的导轨12上。所述支架横梁2上还设置有与两根移动梁3分别平行的两组平移链条11，每组平移链条11具有两根，每根移动梁3的两端分别固定在其对应的一组平移链条11上。所述支架横梁2上设置有支撑轴8，所述支撑轴8上安装平行于所述支架横梁2的连接轴15，所述连接轴15的两端设置有链轮（图中未标示），相互平行的两根连接轴15为一组，其上通过链轮安装所述平移链条11。
其中，每组连接轴15中，其中一根连接轴15的一端通过链轮设置传动链条10，所述传动链条10连接步进电机7，步进电机7与工控机相连，由工控机控制步进电机7的驱动速度。所述支架纵梁1上设置有轴承14，所述轴承14上安装支撑轴8，所述支撑轴8与所述步进电机7的输出轴相连，且所述支撑轴8上设置有链轮，所述链轮上安装所述传动链条10，通过所述传动链条10带动所述平移链条11转动，从而带动移动梁3的平移。
使用上述装置进行玉米苗6的三维形态图像采集时，开启步进电机7，分别带动两根移动梁3到达指定位置，使用相机5对区域内的玉米苗6的植株三维形态进行数据采集，并记录玉米植株主要器官的三维空间信息，采集过程由工控机控制并且采集的数据存储在工控机上，从而实现玉米田间三维形态信息采集和三维立体监测。
由以上实施例可以看出，本实用新型可以实现田间环境下，对高植株作物的三维形态信息的连续采集和实时监测，不仅能够避免现有技术中不能对株型三维形态进行准确测量和分析的弊端，又能实现自动化的采集过程，为作物生产、管理、评价提供新的技术手段和实用工具。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种植物田间三维形态信息采集装置，其特征在于，包括：可搭设在田间植物上方的立体支架，所述立体支架上设置有水平移动单元，所述水平移动单元上设置云台，所述云台上安装相机，所述相机的镜头位于田间植物上方且朝向所述田间植物。
2.如权利要求1所述的植物田间三维形态信息采集装置，其特征在于，还包括工控机，与所述相机相连，以对相机采集到的数据进行分析处理。
3.如权利要求1所述的植物田间三维形态信息采集装置，其特征在于，所述立体支架包括垂直安装在地面上的多根支架纵梁，以及顺次连接多根所述支架纵梁的水平设置的支架横梁；所述水平移动单元设置在所述支架横梁上。
4.如权利要求3所述的植物田间三维形态信息采集装置，其特征在于，所述支架纵梁的高度大于田间植物的高度。
5.如权利要求3所述的植物田间三维形态信息采集装置，其特征在于，所述水平移动单元包括相互垂直设置的两根移动梁，两根所述移动梁均处于水平状态，所述云台上具有相互垂直的安装孔，两根所述移动梁对应穿过所述云台上的安装孔。
6.如权利要求5所述的植物田间三维形态信息采集装置，其特征在于，所述支架横梁上设置有与两根移动梁分别垂直的两组导轨，每根所述移动梁通过铰接滑块安装在其对应的导轨上。
7.如权利要求6所述的植物田间三维形态信息采集装置，其特征在于，所述支架横梁上还设置有与两根移动梁分别平行的两组平移链条，每组平移链条具有两根，每根移动梁的两端分别固定在其对应的一组平移链条上。
8.如权利要求7所述的植物田间三维形态信息采集装置，其特征在于，所述支架横梁上设置有支撑轴，所述支撑轴上安装平行于所述支架横梁的连接轴，所述连接轴的两端设置有链轮，相互平行的两根连接轴为一组，其上通过链轮安装所述平移链条。
9.如权利要求8所述的植物田间三维形态信息采集装置，其特征在于，每组连接轴中，其中一根连接轴的一端通过链轮设置传动链条，所述传动链条连接步进电机。
10.如权利要求9所述的植物田间三维形态信息采集装置，其特征在于，所述支架纵梁上设置有轴承，所述轴承上安装支撑轴，所述支撑轴与所述步进电机的输出轴相连，且所述支撑轴上设置有链轮，所述链轮上安装所述传动链条。
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