CN205879157U - 植物叶面积测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种植物叶面积测量系统，它包括叶片固定单元和移动测量单元，所述的叶片固定单元设有白色平面、线条组、限位装置和高透膜；所述的移动测量单元设有CIS传感器、控制电路板、电源和按钮开关。所述的叶片固定单元和移动测量单元配合组成本实用新型的叶面积测量系统，通过CIS滑动扫描线条组和叶片即可精确快速地获得植物叶片面积、周长、长度、宽度等参数。本实用新型的测量系统结构简单、无需任何滚动部件、测量速度快、精度高、操作简单、便携实用。

Description

植物叶面积测量系统

技术领域

本实用新型涉及一种计量设备，具体涉及一种用于测量植物叶片面积的系统。

背景技术

叶片是植物进行光合作用和蒸腾作用的主要器官，有关植物生长情况的诸多信息都与叶片的形态特征有着密不可分的联系。针对植物叶片参数进行的快速、精准的测量是研究植物生长发育等生命活动的重要手段。

植物叶面积是叶片测量中的主要参数之一，叶面积的大小影响着植物光合物质积累，叶面积的变化也体现着植物生长的状态，是研究植物生理生化、遗传育种、作物栽培技术等方面的重要指标。因此植物叶面积的测量对于调整群体结构、充分利用光热资源、指导作物栽培密度及合理施肥等有重要意义。

现有的叶面积测量方法中，传统的手工测量方法(如复印称重法、直尺测量法等)测量速度慢，且测量精度低。随着计算机软件技术发展而来的数字图像处理法，是用扫描仪获得叶片的数字图像后利用图像分析软件计算叶片面积。这种方法能够精确地测算出植物叶片面积，但是缺乏实时性和便捷性，而且有的情况下需要先对植物叶片进行采摘收集，无法实现叶面积的非离体测量。

基于上述背景，有必要研发一种新的叶面积测量设备，既能实现植物叶片非离体测量，又能实时、准确地获得测量结果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种能够快速、精确测量植物叶片面积的设备，不仅具有便携性，而且操作简单，能实现植物叶片的非离体实时测量。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

提供一种植物叶面积测量系统，它包括叶片固定单元和移动测量单元；

所述的叶片固定单元设有一个白色平面，所述白色平面至少有一条直边，所述直边内侧的白色平面上设有线条组，所述的线条组由若干等宽黑色直线以等间距平行分布构成，且间 距宽度与黑色直线宽度相同，所述的所有黑色直线垂直于所述的直边，所述的线条组整体平行于所述的直边；所述的直边内侧的白色平面上还设有限位装置，所述的限位装置至少有一条平行于所述的线条组整体的边缘，所述的边缘高于所述的白色平面，与白色平面之间无滑动地紧密接触或连接，所述的限位装置不覆盖所述的线条组；所述的白色平面上进一步设置面积不小于白色平面的高透膜；所述的高透膜的一边固定在所述限位装置下方；

所述的移动测量单元包括外壳；所述的外壳内部，至少设置有CIS传感器、控制电路板和电源，所述的CIS传感器、控制电路板和电源之间电连接；电源为控制电路板和CIS传感器供电；控制电路板至少设有控制单元和计算单元，控制单元控制CIS传感器工作并采集、处理来自CIS传感器的数据信号，计算单元根据预设程序计算测量结果；所述的外壳外部，至少设有一可沿所述限位装置的所述边缘滑动的滑动平面，以及垂直于所述滑动平面的扫描平面，所述的扫描平面设有与所述的CIS传感器相配合的窗口；所述的滑动平面与所述的窗口长边方向垂直；所述外壳外表面上设有按压式开关，所述的按压式开关与控制电路板电连接，控制所述的控制电路板的启动和关闭。

本实用新型的方案中，所述的叶片固定单元的限位装置可以是多种形式，例如可以是与白色平面固定连接的一块长条形平板，也可以是通过弹性夹紧装置与白色平面无滑动位移地紧密接触的两块夹板。

本实用新型优选的一种方案中，所述叶片固定单元的限位装置是带有至少2个定位孔的一块长条形平板，所述的白色平面靠近直边处也设有至少2个定位孔，所述的限位装置与所述的白色平面通过定位孔层叠式螺接固定。

本实用新型的方案中，所述移动测量单元的按压式开关可以设置在所述的外壳外表面任意位置，所述按压式开关大小、形状没有限制。

本实用新型优选的一种方案中，所述的移动测量单元的外壳为长方体，以所述长方体面积最小的面作为滑动平面，与所述的滑动平面垂直的任意一平面作为扫描平面，所述的扫描平面上沿其长边方向开有所述的窗口，所述的按压式开关设置在所述的滑动平面和扫描平面之外的任意平面中间位置；进一步优选所述的按压式开关设置在与滑动平面和扫描平面均垂直的平面的中间位置。

本实用新型优选的另一种方案中，所述的移动测量单元的外壳具有至少两个相互垂直的 平面，其中面积较小的平面作为所述的滑动平面，面积较大的平面作为所述的扫描平面，所述的扫描平面上沿其长边方向开有所述的窗口；所述的按压式开关设置在所述的滑动平面上，与所述滑动平面大小相同，整体压下所述按压式开关可启动所述的控制电路。

本实用新型优选的再一种方案中，所述的移动测量单元的外壳具有至少两个相互垂直的平面，其中面积较小的平面作为所述的滑动平面，面积较大的平面作为所述的扫描平面，所述的扫描平面上沿其长边方向开有所述的窗口；所述的按压式开关为低阻力按钮开关，设置在所述的扫描平面窗口以外的位置。

本实用新型优选的方案中，所述的线条组中黑色线条宽度及其间距均在0.5‐1.5mm，优选1mm。

本实用新型优选的方案中，所述的叶片固定单元还设有高透膜固定装置，用于将覆盖了叶片的高透膜固定，避免高透膜在使用中发生意外移动影响测量。

本实用新型优选的方案中，进一步在所述的移动测量单元外壳表面设置液晶显示屏，所述的液晶显示屏与所述的控制电路板电连接，用于显示控制电路板的计算单元得到的测量结果。

本实用新型的植物叶片测量系统使用方法及工作原理如下：

将离体或非离体的叶片平放在所述叶片固定单元的白色平面的空白区域，使用高透膜覆盖叶片，将叶片压平固定；手持移动测量单元，将移动测量单元外壳的滑动平面抵住所述固定单元限位装置与线条组平行的边缘，将移动测量单元外壳的扫描平面压紧覆盖叶片的高透膜表面；根据按压式开关所在位置，以不同方式按下按压式开关并保持，开关被按下后，控制电路板的控制单元会根据预设程序控制移动测量单元的CIS传感器开始工作；确认CIS传感器开始工作后，测量者手持移动测量单元沿限位装置从上到下进行滑动扫描，滑动过程中要确保CIS传感器中一定长度的感光单元组在所述固定单元的线条组上方滑动扫描；直至滑动扫描面积覆盖整个叶片面积，停止滑动；扫描的同时，CIS传感器将叶面以及线条组的扫描结果传输至控制电路板，控制电路板的计算单元计算得出整个叶片的精确面积；待记录液晶显示屏所显示的测量结果后，释放按压式开关，测量结束。

本实用新型的叶面积测量系统可用于快速测量离体和非离体的大多数常见植物叶片，能快速精确地获取叶片面积、周长、长度、宽度等参数。与现有技术相比，本实用新型的测量 系统主要具有以下几方面的有益效果：

1.结构简单，便于加工

本实用新型的测量系统结构中无需任何滚动部件，可显著降低加工成本。

2.测量速度快、精度高

与现有的数字图像处理法相比，本实用新型的测量系统能够实时获得测量结果，且测量精度完全可满足农业科研要求。

3.操作简单，便携实用

本实用新型的测量系统测量叶片面积时，无需拍照、称重或其他后续操作处理，只需要进行简单地平面滑动即可完成测量，操作非常简单；而且结构轻巧，便于携带，非常适合用于田间实地的非离体测量。

附图说明

图1是实施例1所述的叶片固定底板和扫描测量主机结构示意图；其中，A是叶片固定底板的结构示意图，B是扫描测量主机的外部结构示意图。

图2体现的是将图1中B的扫描测量主机的扫描平面揭去后的内部结构。

图3是实施例2所述的叶片固定底板结构示意图。

图4是实施例2所述的扫描测量主机外部结构示意图。

图中标号说明如下：

11‐白色平面，12‐线条组，121‐黑色直线，13‐限位装置，131‐矩形夹板，132‐强力弹簧，14‐螺钉，15‐高透膜，16‐尼龙粘扣，22‐CIS传感器，23‐控制电路板，24‐电池，25‐滑动平面，26‐扫描平面，27‐窗口，28‐按钮开关，29‐液晶显示屏。

具体实施方式

实施例1

一种植物叶面积测量仪，包括叶片固定底板和扫描测量主机；

如图1的A所示，所述的叶片固定底板主体为一扁平矩形板，上表面为白色平面11；白色平面11某一长边内侧设有线条组12，线条组12由若干1mm宽的黑色直线121以1mm间距平行分布构成，所述的所有黑色直线121垂直于白色平面11的长边，所述的线条组12 整体平行于白色平面11的长边；白色平面11长边内侧还设有限位装置13，限位装置13是与白色平面11固定连接的一块细长矩形平板，与线条组12整体平行，其边缘高于白色平面11，限位装置13带有2个定位孔，白色平面11靠近其长边处也设有2个定位孔，限位装置13与白色平面11通过螺钉14层叠式连接固定，限位装置13不覆盖线条组12；限位装置13和白色平面11之间进一步设置面积不小于白色平面的高透膜15；高透膜15一边固定在限位装置13下方，与白色平面11之间也形成固定连接，另一边不固定；

如图2所示，所述的移动测量单元大体呈长方体；长方体外壳内部，设置有接触式图像传感器(CIS传感器)22、控制电路板23和电池24，所述的CIS传感器22、控制电路板23和电池24之间电连接；电池24为控制电路板23和CIS传感器22供电；控制电路板23至少设有控制单元和计算单元，控制单元控制CIS传感器22工作并采集、处理来自CIS传感器22的数据信号，计算单元根据预设程序计算测量结果；长方体外壳外部，如图1的B所示，面积最小的平面作为滑动平面25，与滑动平面25垂直的扫描平面26设有与CIS传感器22相配合的窗口27；滑动平面25与窗口27长边方向垂直；与滑动平面25和扫描平面26均垂直的一个平面上设置按钮开关28，按钮开关28与控制电路板23电连接，控制控制电路板23的启动和关闭。如图2的B所示，在长方体外壳表面，与扫描平面26平行的表面上设置液晶显示屏29，液晶显示屏29与控制电路板23、电池24电连接，用于显示控制电路板23的计算单元得到的测量结果。

实施例2

一种植物叶面积测量仪，包括叶片固定底板和扫描测量主机；

如图3所示，所述的叶片固定底板主体为一扁平矩形板，上表面为白色平面11；白色平面11某一长边内侧设有线条组12，线条组12由若干0.5mm宽的黑色直线121以0.5mm间距平行分布构成，所述的所有黑色直线121垂直于白色平面11的长边，所述的线条组12整体平行于白色平面11的长边；白色平面11长边内侧还设有限位装置13，限位装置13是两个长条夹板131与强力弹簧132组成的夹紧装置，夹紧白色平面11的边缘后不会产生滑动位移，位于白色平面11上面的矩形夹板边缘与线条组12整体平行，其边缘高于白色平面11，限位装置13不覆盖线条组12；白色平面11上进一步设置面积不小于白色平面的高透膜15；高透膜15的一边被限位装置13加紧于白色平面11表面，与白色平面11之间也形 成不会发生滑动的紧密接触；高透膜15另一边和白色平面11背面分别设置相配合的尼龙粘扣16用于固定高透膜；

所述的移动测量单元大体呈长方体；长方体外壳内部结构同实施例1，参考图2，设置有CIS传感器22、控制电路板23和电池24，所述的CIS传感器22、控制电路板23和电池24之间电连接；电池24为控制电路板23和CIS传感器22供电；控制电路板23至少设有控制单元和计算单元，控制单元控制CIS传感器22工作并采集、处理来自CIS传感器22的数据信号，计算单元根据预设程序计算测量结果；所述的长方体外壳外部，如图4所示，面积最小的平面作为滑动平面25，与滑动平面25垂直的扫描平面26设有与CIS传感器22相配合的窗口27；滑动平面25与窗口27长边方向垂直；滑动平面25上设置按钮开关28，按钮开关28与滑动平面25大小相同，按钮开关28与控制电路板23电连接，控制控制电路板23的启动和关闭，整体压下按钮开关28可启动控制电路。如同实施例1一样，在长方体外壳21表面，与扫描平面26平行的表面上设置液晶显示屏，液晶显示屏与控制电路板23、电池24电连接，用于显示控制电路板23的计算单元得到的测量结果。

Claims (10)

1.一种植物叶面积测量系统，其特征在于：它包括叶片固定单元和移动测量单元；

所述的叶片固定单元设有一个白色平面，所述白色平面至少有一条直边，所述直边内侧的白色平面上设有线条组，所述的线条组由若干等宽黑色直线以等间距平行分布构成，且间距宽度与黑色直线宽度相同，所述的所有黑色直线垂直于所述的直边，所述的线条组整体平行于所述的直边；所述的直边内侧的白色平面上还设有限位装置，所述的限位装置至少有一条平行于所述的线条组整体的边缘，所述的边缘高于所述的白色平面，与白色平面之间无滑动地紧密接触或连接，所述的限位装置不覆盖所述的线条组；所述的白色平面上进一步设置面积不小于白色平面的高透膜；所述的高透膜的一边固定在所述限位装置下方；

所述的移动测量单元包括外壳；所述的外壳内部，至少设置有CIS传感器、控制电路板和电源，所述的CIS传感器、控制电路板和电源之间电连接；电源为控制电路板和CIS传感器供电；控制电路板至少设有控制单元和计算单元，控制单元控制CIS传感器工作并采集、处理来自CIS传感器的数据信号，计算单元根据预设程序计算测量结果；所述的外壳外部，至少设有一可沿所述限位装置的所述边缘滑动的滑动平面，以及垂直于所述滑动平面的扫描平面，所述的扫描平面设有与所述的CIS传感器相配合的窗口；所述的滑动平面与所述的窗口长边方向垂直；所述外壳外表面上设有按压式开关，所述的按压式开关与控制电路板电连接，控制所述的控制电路板的启动和关闭。

2.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于：所述的叶片固定单元的限位装置是与所述白色平面固定连接的一个长条形平板。

3.如权利要求2所述的测量系统，其特征在于：所述的长条形平板带有至少2个定位孔，所述的白色平面靠近其直边处也设有至少2个定位孔，所述的限位装置与所述的白色平面通过定位孔层叠式螺接固定。

4.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于：所述的移动测量单元的外壳至少具有两个相互垂直的平面，两个相互垂直的平面中面积较小的平面作为所述的滑动平面，面积较大的平面作为所述的扫描平面，所述的扫描平面上沿其长边方向开有所述的窗口。

5.如权利要求4所述的测量系统，其特征在于：所述的滑动平面上设置与所述滑动平面大小相同的按压式开关，所述按压式开关被整体压下时启动所述的控制电路板电路。

6.如权利要求4所述的测量系统，其特征在于：在所述的扫描平面上窗口以外的位置设置低阻力按压式开关。

7.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于：所述的移动测量单元的外壳为长方体，以所述长方体面积最小的面作为滑动平面，与所述的滑动平面垂直的任意一面作为扫描平面，所述的扫描平面上沿其长边方向开有所述的窗口，所述的按压式开关设置在与滑动平面和扫描平面均垂直的平面的中间位置。

8.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于：所述的线条组中黑色线条宽度及其间距均在0.5‐1.5mm。

9.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于：所述的叶片固定单元还设有高透膜固定装置，用于将覆盖了叶片的高透膜固定。

10.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于：所述的移动测量单元外壳表面进一步设置液晶显示屏，所述的液晶显示屏与所述的控制电路板电连接，用于显示控制电路板计算单元得到的测量结果。