CN203870011U - 一种移动式田间作物信息采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移动式田间作物信息采集装置，包括移动平台、设于所述移动平台上的位置调节装置以及固定在所述位置调节装置上的检测装置，所述的位置调节装置包括：设于所述移动平台上的旋转机构；固定在所述旋转机构上的旋转臂，所述旋转臂上铰接有油缸；与所述旋转臂铰接的支撑臂，所述支撑臂的一端与所述油缸的活塞杆铰接，另一端设有所述的检测装置。本实用新型移动式田间作物信息采集装置，结构简单，检测装置的调节方式灵活、易控制，信息采集更全面、精确。

Description

一种移动式田间作物信息采集装置

技术领域

本实用新型涉及信息采集装置，尤其涉及一种移动式田间作物信息采集装置。

背景技术

农业信息化是现代农业的发展趋势，由信息技术支持的定位、定时、定量的精细农业是现代化农业的发展趋势。如何快速地获取作物的生长信息是实施精细农业的关键，同时也是当前进行农业领域的研究热点。

目前在作物信息现场采集领域，由于作物生长环境复杂、需要采集的信息种类多、涉及的检测设备多、作物分布散、距离远，难以管理。传统的作物信息采集多采取在农田中固定多个点的采集装置的方式，成本比较高昂，且暴露在外的各种传感器易受到恶劣工作环境的损害。而且固定式的作物信息采集装置难以调整自身位置，以适应作物的生长姿态，采集到信息的准确性值得商榷，此外，如何实现如光谱信息等大量数据的传输也是一个难点。

公开号为CN203136869U的中国专利文献公开了一种大田作物病害立体信息获取装置，该装置包括拱形架，其用于搭载信息获取探头；拱形架上设有弧形滑槽，信息获取探头可在滑槽内滑动；信息获取探头，用于采集作物病害区域光谱；推拉板，用于固定参照板，参照板对高光谱数据进行校正；地物光谱仪，用于采集病害作物立体维的高光谱信息；移动终端，用于数据收集与病害程度判断，提供最优喷药角度与喷药剂量；运输车，用于承载上述部件，且在田间行走。该装置可在大田中进行移动，采集信息并存储于移动终端，但是仍存在一些缺陷，如（1）仅能采集光谱信息，信息采集不全面；（2）拱形架为多角形，提供了不同的角度，若调整信息获取探头的位置，则需将信息获取探头固定在适宜的角度，角度固定，田间环境复杂，拱形架未必能为信息获取探头提供适宜的采集位置，影响信息的准确性，且位置调整繁琐、复杂，不灵活。

实用新型内容

本实用新型提供了一种移动式田间作物信息采集装置，结构简单，检测装置的调节方式灵活、易控制，信息采集更全面、精确。

一种移动式田间作物信息采集装置，包括移动平台、设于所述移动平台上的位置调节装置以及固定在所述位置调节装置上的检测装置，所述的位置调节装置包括：

设于所述移动平台上的旋转机构；

固定在所述旋转机构上的旋转臂，所述旋转臂上铰接有油缸；

与所述旋转臂铰接的支撑臂，所述支撑臂的一端与所述油缸的活塞杆铰接，另一端设有所述的检测装置。

旋转机构能够促使旋转臂旋转，进而带动支撑臂旋转，而旋转臂上铰接的油缸则能够带动支撑臂上下摆动，从而实现了检测装置在水平和竖直方向的位置变化，使检测装置停留在最佳的检测角度。结构简单，可方便实现检测装置位置的调整。

作为优选，所述的旋转机构包括：

固定在所述移动平台上的基座；

与所述基座转动配合的从动齿轮，该从动齿轮上固定有所述的旋转臂；

与所述从动齿轮相啮合的驱动齿轮；

与驱动齿轮相连用于驱动所述驱动齿轮转动的步进电机。

步进电机驱动驱动齿轮转动，进而从动齿轮随之转动，由于旋转臂固定在从动齿轮上，旋转臂随着从动齿轮进行转动，结构简单，便于实现。且步进电机能够精确调整旋转臂的旋转角度。

作为优选，所述的基座上固定有两个转轴，这两个转轴分别与对应的驱动齿轮和从动齿轮转动配合。转轴一方面实现了驱动齿轮和从动齿轮与基座的连接，另一方面限定了两者的位置，使驱动齿轮和从动齿轮始终处于啮合状态。

为方便检测装置的安装，优选的，所述的支撑臂固定有安装架，所述的安装架上固定有所述的检测装置。

作为其中一种可实施的方式，所述的检测装置为双目相机和光谱仪。双目相机能够实现作物位置信息的确定，以及实现作物清晰图像的采集，光谱仪可采集作物的光谱信息。

作为另一种可实施的方式，所述的检测装置为CMOS工业相机和光谱仪。

若采用CMOS工业相机进行图像的采集，优选的，所述的支撑臂上设有超声波距离传感器。

作为优选，所述的移动式田间作物信息采集装置还包括设于移动平台上的PC机，该PC机分别与双目相机和光谱仪相连。双目相机和光谱仪采集的信息可传输到PC机中进行存储。

为方便工作人员进行操作，所述的移动式田间作物信息采集装置还包括设于所述支撑台上的座椅，所述座椅邻近所述的控制装置。

作为优选，所述的移动式田间作物信息采集装置还包括设于移动平台上的定位导航装置，所述PC机接收该定位导航装置的定位信息。定位导航装置能够实现对移动式田间作物信息采集装置的精准定位和路径规划、导航，提高信息采集的灵活性、精准性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型通过位置调节装置上搭载的双目相机（或）和光谱仪，可以实现对作物关键生长信息的同时检测，节省了大量的人力物力，且位置调节装置结构简单，易于控制，可方便、灵活的调整检测装置的位置，使其停留在最佳的检测位置。

（2）本实用新型设有光谱仪，可采集作物的光谱信息，同时通过双目相机或CMOS工业相机还可获得作物的图像信息，作物信息更全面，在后续的施肥、施药作业中，可根据获得的信息更合理的、针对性的制定施药、施肥处方，精细化程度高，也更加灵活。

附图说明

图1为本实用新型移动式田间作物信息采集装置的结构示意图。

其中，1、支撑台；2、滚轮；3、基座；4、第一转轴；5、第二转轴；6、旋转臂；7、支撑臂；8、PC机；9、驱动齿轮；10、从动齿轮；11、步进电机；12、油缸；13、双目相机、14、光谱仪；15、固定架；16、定位导航装置；17、缸体；18、活塞杆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步阐释。

实施例1

本实用新型移动式田间作物信息采集装置包括移动平台、位置调节装置、检测装置、PC机和定位导航装置。

如图1所示，移动平台包括支撑台1以及设于支撑台1底部的滚轮2，支撑台1发挥支撑作用，用于承载位置调节装置、检测装置、控制装置和定位装置。

位置调节装置包括旋转机构、旋转臂6和支撑臂7，其中，旋转装置包括基座8、驱动齿轮9、从动齿轮10和步进电机11。

基座3固定在支撑台1的顶面，基座上设有两个转轴，分别命名为第一转轴4和第二转轴5，从动齿轮10与第一转轴4转动配合，驱动齿轮9与第二转轴5转动配合，步进电机11的电机轴与驱动齿轮9相固定连接，用于驱动驱动齿轮9转动，另外，驱动齿轮9和从动齿轮10相啮合，从而，步进电机带动驱动齿轮转动时，从动齿轮可随之进行转动。

旋转臂6固定在从动齿轮10上，从动齿轮10的转动可促使旋转臂旋转，旋转臂6上还设有一个油缸12，油缸12包括缸体13和一端伸入缸体17内的活塞杆18，缸体17与旋转臂6相铰接。

支撑臂7与旋转臂6通过转轴相铰接，该支撑臂的一端端部与油缸12的活塞杆18相铰接，另一端固定有固定架15。活塞杆作往复运动时，可推动支撑臂7绕转轴进行摆动，从而实现检测装置在高度上的变化。检测装置包括双目相机13和光谱仪14，双目相机13能够实现作物位置信息的确定，以及实现作物清晰图像的采集，光谱仪14可采集作物的光谱信息。双目相机13和光谱仪14均安装在固定架15上，且为避免两者相互遮挡，影响信息采集，双目相机13和光谱仪14在固定架15上上下布置。双目相机13和光谱仪14还分别与控制装置相连，能够将各自采集的信息输送给PC机进行储存。

具体的，双目相机可采用PointGrey（凌云）公司的Bumblebee双目视觉相机，型号为BBX3-13S2C-38/60，相机为彩色，分辨率1280*960。

具体的，光谱仪可采用美国ASD（爱仕达）公司生产的Field Spec HandHeld便携式光谱仪。该光谱仪适用于遥感监测、农作物检测、矿物勘探等各方面的应用，可以用于测量辐射、反射和透射等，操作简单，波长范围为300-1075nm，探测器采用512阵元阵列PDA探测器，具有较高的光谱分辨率。

当然，作为另一种可选择的实施方式，检测装置也可以为安装在固定架上的CMOS工业相机、光谱仪和超声波距离传感器。CMOS工业相机可采集目标作物的图像，光谱仪可采集目标作物的光谱信息，超声波距离传感器可获得目标作物的位置信息。

支撑平台1上还设有定位导航装置16，实现对系统整体的精准定位和路径规划、导航，该定位导航装置与PC机相连。

具体的，定位导航装置5的主板可以为上海司南卫星导航技术有限公司的K508GNSS主板。它可以采用BDS（北斗卫星导航系统）B1/B2/B3三频、GPS L1/L2/L5三频以及GLONASS L1/L2双频三系统进行联合定位，支持单系统独立定位和多系统联合定位。具有超远距离的RTK解算引擎，在超远距离的情况下定位可达分米级精度。采用配套的板卡控制软件CRU以及GNSS数据处理软件Compass Solution进行数据的分析处理。

PC机8设于支撑平台上，能够接收、储存图像采集装置和双目相机的采集信息。

支撑台1上还固定有座椅（图中未显示），该座椅邻近PC机8，方便工作人员进行操作。

本实用新型移动式田间作物信息采集装置的工作过程具体如下：

通过导航定位装置和双目相机，PC机获取移动平台以及目标作物的位置信息，然后移动平台行驶到目标位置，步进电机转动使支撑臂停留在合适的水平位置，油缸的活塞杆运动使支撑臂停留在合适的高度，从而使双目相机和光谱仪停留适宜的信息采集位置，接着双目相机实时获取正前方作物图像，传递给PC机，与此同时，光谱仪也同时工作，光谱仪采集的光谱信息传输给PC。至此，作物的图像信息、光谱信息被与其位置信息一起存入PC机中，如此操作，直至将目的区域的作物的信息均采集完成。当采集完整个目的区域的作物信息后，工作人员可根据具体的需要，对存储在PC机中的作物信息进行后期处理分析，即可获取作物的株高、叶面积、花面积、病斑面积、氮含量等信息，据此制定出该目的区域作物的施肥、施药处方，实现精细施肥施药。

Claims (7)

1.一种移动式田间作物信息采集装置，包括移动平台、设于所述移动平台上的位置调节装置以及固定在所述位置调节装置上的检测装置，其特征在于，所述的位置调节装置包括：

设于所述移动平台上的旋转机构；

固定在所述旋转机构上的旋转臂，所述旋转臂上铰接有油缸；

与所述旋转臂铰接的支撑臂，所述支撑臂的一端与所述油缸的活塞杆铰接，另一端设有所述的检测装置。

2.如权利要求1所述的移动式田间作物信息采集装置，其特征在于，所述的旋转机构包括：

固定在所述移动平台上的基座；

与所述基座转动配合的从动齿轮，该从动齿轮上固定有所述的旋转臂；

与所述从动齿轮相啮合的驱动齿轮；

与驱动齿轮相连用于驱动所述驱动齿轮转动的步进电机。

3.如权利要求2所述的田间作为信息采集装置，其特征在于，所述的基座上固定有两个转轴，这两个转轴分别与对应的驱动齿轮和从动齿轮转动配合。

4.如权利要求2所述的田间作为信息采集装置，其特征在于，所述的支撑臂固定有安装架，所述的安装架上固定有所述的检测装置。

5.如权利要求1或4所述的移动式田间作物信息采集装置，其特征在于，所述的检测装置为双目相机和光谱仪。

6.如权利要求1或4所述的移动式田间作物信息采集装置，其特征在于，所述的检测装置为CMOS工业相机和光谱仪。

7.如权利要求6所述的移动式田间作物信息采集装置，其特征在于，所述的支撑臂上设有超声波距离传感器。