CN208887574U - 一种农作物尺寸测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种农作物尺寸测量系统，系统包括：图像采集装置，旋转放置台，位于图像采集装置的取景范围内；处理装置，与图像采集装置相连；其中，旋转放置台包括：固定座分别与第二支架的第一端相连、第一支架的第一端相连，固定座的底部与底座固定连接；照光设备分别与第二支架的第二端相连、第一支架的第二端相连，且照光设备的底部与固定座固定连接；放置台与图像采集装置相对设置，待测试农作物置于放置台的置物平台上，放置台的底部与固定座固定连接；图像采集装置与固定座连接；放置台的置物平台在驱动装置驱动下旋转。应用本实用新型实施例，实现自动测量测量农作物的尺寸，且结构简单，可拆卸，易于携带，装置成本低廉。

Description

一种农作物尺寸测量系统

技术领域

本实用新型涉及农作物尺寸测量技术领域，尤其涉及一种农作物尺寸测量系统。

背景技术

在我国农业生产中，小麦和水稻占据了全国粮食产业的一大部分，我国自从20世纪50年代引进了谷物调播机，棉花播种机等。播种机械在保证粮食增产、推动种植业发展和农业科技进步中，具有极其重要的地位和作用。现在愈来愈多的农业机械化工作者汲取传统耕作法，并结合现代耕作技术与机械化手段，已先后研制了一批播种机械，为了满足精准农机装备的生产与改进，对于农作物种子的各方面物理特性必须要精准测量。例如，小麦播种机的排粒口尺寸大小的确定必须要依据所选良好种子的尺寸大小，这样才能保证播种的正确率，才能够提高粮食生产效率，提高种子的发芽率，提升收获的粮食品质，满足人们对粮食品质的要求。在提高播种机械性能方面，农作物籽粒的物理特性的测量尤为重要，尤其在籽粒尺寸测量方面。目前，测量种子尺寸的最普遍的方法，是采用游标卡尺测量。这种测量方式存在以下几点不足：接触式测量易变形。种子与卡尺接触部位易变形，产生测量误差；测量位置不准确，种子尺寸较小或者形状不规则，三个轴向位置难以确定；人工操作不稳定，尤其是小籽粒种子的大量测量，容易疲劳，产生误差；速度慢。用游标卡尺测量农作物种子尺寸，精确度相对低、误差相对较大、测量速度慢。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种农作物尺寸测量系统，旨在实现通过旋转放置台的转动，自动测量测量农作物的尺寸，且结构简单，可拆卸，易于携带，装置成本低廉。具体技术方案如下：

为达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种农作物尺寸测量系统，所述系统包括：

图像采集装置，

旋转放置台，位于所述图像采集装置的取景范围内；

处理装置，与所述图像采集装置相连；

其中，所述旋转放置台包括：底座、放置台、照光设备、第一支架、第二支架、固定座、电机驱动装置；

所述固定座分别与所述第二支架的第一端相连、所述第一支架的第一端相连，所述固定座的底部与所述底座固定连接；

所述照光设备分别与所述第二支架的第二端相连、所述第一支架的第二端相连，且所述照光设备的底部与所述固定座固定连接；

所述放置台与所述图像采集装置相对设置，待测试农作物置于所述放置台的置物平台上，放置台的底部与所述固定座固定连接；

所述图像采集装置与所述固定座连接；所述放置台的置物平台在所述电机驱动装置驱动下旋转。

本实用新型的一种实现方式中，所述放置台包括：所述置物平台、至少一个转动轴，每一个转动轴上安装有齿轮，且齿轮之间相互啮合运动，所述置物平台置于转动轴的顶部。

本实用新型的一种实现方式中于，所述转动轴的上端连接所述置物平台，所述齿轮与所述电机驱动装置相连。

本实用新型的一种实现方式中，所述电机驱动装置包括：小型减速电机、电机驱动电路；所述齿轮套在所述小型减速电机上，所述小型减速电机与所述电机驱动电路相连。

本实用新型的一种实现方式中，所述电机驱动电路，包括：

电机驱动芯片、第一发光二极管、第二发光二极管、第一电阻；

所述电机驱动芯片的第一输出端与所述第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一发光二极管的阳极、所述第二发光二极管的阴极相连，所述电机驱动芯片的第二输出端与所述第一发光二极管的阴极、所述第二发光二极管的阳极相连，所述电机驱动芯片的第一输出端和第二输出端与小型减速电机相连。

本实用新型的一种实现方式中，所述电机驱动装置还包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；

所述电机驱动芯片的第一输出端与所述第一二极管的阳极和所述第三二极管的阴极相连；

所述电机驱动芯片的第二输出端与所述第二二极管的阳极和所述第四二极管的阴极相连；

所述第一二极管、所述第二二极管的阴极连接工作电压VCC，所述第三二极管、所述第四二极管的阳极接地。

本实用新型的一种实现方式中，还包括启动电路，所述启动电路包括：压力传感器、AD转换器、第一比较器、第二比较器、光电耦合器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、电压VCC、所述与门；

所述压力传感器与所述AD转换器相连，所述AD转换器与所述第一比较器的正向输入端相连，所述第一比较器的反向输入端连接在所述第二电阻的滑动端，所述第二电阻的一端接地、另一端连接所述电压VCC；

所述光电耦合器的第一输入端与工作电压相连，所述光电耦合器的另一输入端通过第三电阻接地，所述光电耦合器的输出端与所述第二比较器的正向输入端相连、并通过所述第四电阻滤波接地，所述第二比较器的反向输入端与所述第五电阻的滑动端相连，所述第五电阻的一端接地、另一端连接所述电压VCC；

所述第一比较器的输出端连接到所述与门的一个输入端，所述第二比较器的输出端连接到所述与门的另一个输入端，所述与门的输出端与所述电机驱动芯片供电电压端相连；且所述压力传感器设置在所述置物平台上。

应用本实用新型提供的农作物尺寸测量系统，实现：

1、通过旋转放置台的转动，自动测量测量农作物的尺寸，且结构简单，可拆卸，易于携带，装置成本低廉；

2、通过设置的照光设备改善图像质量，提高籽粒的测量精度；

3、自动检测在光线强度充足和检测到旋转放置台的置物平台有置物的情况下，给电机驱动芯片供电，进行电机转动，否则不进行电机转动，在实现自动测量的同时能够进一步节能。

附图说明

图1是本实用新型实施例中农作物尺寸测量系统的一种结构图；

图2是本实用新型实施例中农作物尺寸测量系统的另一种机构图；

图3是本实用新型实施例中农作物尺寸测量系统的一种电路图；

图4是本实用新型实施例中农作物尺寸测量系统的另一种电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例针对的是小籽粒的尺寸测量，例如，花生、大豆、玉米、红豆、绿豆、豌豆、黄米等农作物进行尺寸测量。应用范围适合于进行农作物的抽检、科学实验应用前的尺寸检测等领域。

本实用新型提供的农作物尺寸测量系统，可以实现多种小尺寸的农作物籽粒三轴尺寸的自动测量，能够为各种农业机械尺寸提供设计的依据，例如为播种、排种等机械的籽粒出口提供尺寸设计依据，为在制造农机切割、脱粒、清选以及排粒等精细机器提供更准确地籽粒数据支持。

如图1所示，本实用新型提供的一种农作物尺寸测量系统，所述系统包括：图像采集装置2，旋转放置台3，位于所述图像采集装置2的取景范围内；处理装置1，与所述图像采集装置2相连；

其中，所述旋转放置台3包括：底座31、放置台32、照光设备33、第一支架34、第二支架35、固定座36、电机驱动装置；

所述固定座36分别与所述第二支架35的第一端相连、所述第一支架34的第一端相连，所述固定座36的底部与所述底座31固定连接；所述照光设备33 分别与所述第二支架35的第二端相连、所述第一支架34的第二端相连，且所述照光设备33的底部与所述固定座36固定连接；所述放置台32与所述图像采集装置2相对设置，待测试农作物置于所述放置台32的置物平台13上，放置台32的底部与所述固定座36固定连接；所述图像采集装置2与所述固定座36 连接；所述放置台32的置物平台13在电机驱动装置驱动下旋转。

可以理解的是，通过照光设备33对置于放置台32上的农作物进行照明，避免由于光线太弱造成图像采集装置2所采集到的图像效果太差，从而使得处理装置1的处理效果不佳。

需要说明的是，通过电机驱动装置带动放置台32的转动，使得图像采集装置2采集到放置台32上农作物的多个角度图片。具体的，图像处理过程不是本实用新型的保护点，本实用新型采用的是现有的处理装置用于实现图像处理过程，因此，本实用新型的方案不包含软件实现的图像处理。

因此，通过将放置台32、照光设备33、第一支架34、第二支架35、固定座36、电机驱动装置固定置于底座31上，能够形成结构简单，可拆卸，易于携带，装置成本低廉的农作物尺寸测量系统。

本实用新型的一种实现方式中，所述放置台32包括：所述置物平台13、至少一个转动轴12，每一个转动轴12上安装有齿轮，且齿轮之间相互啮合运动，所述置物平台13置于转动轴12的顶部。

如图2所示，通过齿轮7之间相互啮合运动，从而带动置物平台13的转动。另外，每一个转动轴12对应一个圆形的平面，从而构成置物平台13，此外，转动轴12上也可以连接一个完整的平台平面，构成置物平台13。

本实用新型的一种实现方式中所述转动轴12的上端连接所述置物平台13，所述齿轮与所述电机驱动装置相连。具体的，所述电机驱动装置包括：小型减速电机6、电机驱动电路；所述齿轮套在所述小型减速电机6上，所述小型减速电机6与所述电机驱动电路相连。

通过电机驱动电路驱动小型减速电机6的转动，从而驱动齿轮的转动，带动整个置物平台13的转动。

本实用新型的一种实现方式中，所述电机驱动电路，包括：电机驱动芯片U1、第一发光二极管L1、第二发光二极管L2、第一电阻R1；所述电机驱动芯片U1 的第一输出端OUT1与所述第一电阻R1的一端相连，所述第一电阻R1的另一端与所述第一发光二极管L1的阳极、所述第二发光二极管L2的阴极相连，所述电机驱动芯片U1的第二输出端OUT2与所述第一发光二极管L1的阴极、所述第二发光二极管L2的阳极相连，所述电机驱动芯片U1的第一输出端OUT1和第二输出端OUT2与小型减速电机6相连。

具体的，由于采集图像时要保证图像边缘轮廓清晰，小型减速电机6故选择电机型号为GA12-N20减速电机，转速为15rmb/min，转速较慢，可以满足要求。塑料齿轮选择38-2A，即直径为20mm，内孔直径为2mm，五个齿轮型号相同传动比1：1，故转速相同，达成同步运动。置物平台13用白色塑料平面圆盘用于籽粒的放置，其规格为直径16mm，中间打孔，孔径为2mm。转动轴如同桥梁一般连接齿轮和平面圆盘，中间连接齿轮，顶端连接平面圆盘，既起到连接作用，又起到了支撑作用。

整个籽粒放置平台旋转机构的运行如下；提供5V电源，启动减速电机，电机转动轴转动带动主轴齿轮转动，主轴齿轮与单层齿轮啮合，如图2所示，由于Z1＝Z2，齿数相同，转速相同，依次同步传动至最后一个齿轮。单层齿轮旋转带动2mm的转动轴旋转，间接地带动了白色平面圆盘缓慢旋转，农作物籽粒放置平面圆盘中心也随之转动，为相机图像采集提供全方位的视角。转动轴使每个齿轮间距固定，确保齿轮间能够完全啮合，同时，也起到了支撑和保护作用，提高整体机构系统的稳定性。

具体的，电机驱动芯片U1的输入端可以与处理装置1相连，接收处理装置1 所发送的指令，驱动电机的运转方向及其运转状态，由于该部分可以通过现有技术实现，在此本实用新型不做具体说明。

电机驱动芯片U1型号为L298N，L298N是专用驱动集成电路，属于双H桥集成电路，该驱动板可以驱动两路直流电机，使能端ENA高电平时，小型减速电机6(所连接的电机)处于使能状态，此时若IN1接5V，IN2接地，小型减速电机6正转，此时若IN1接地，IN2接5V，小型减速电机6反转。由于P1接口连接小型减速电机6，那么通过第一发光二极管L1、第二发光二极管L2能够分别表示连接在每一个输出端，以显示当前电机的做状态，电路实现简单。

本实用新型的一种实现方式中，所述电机驱动装置还包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4；所述电机驱动芯片U1的第一输出端OUT1与所述第一二极管D1的阳极和所述第三二极管D3的阴极相连；所述电机驱动芯片U1的第二输出端OUT2与所述第二二极管D2的阳极和所述第四二极管D4的阴极相连；所述第一二极管D1、所述第二二极管D2的阴极连接工作电压VCC，所述第三二极管D3、所述第四二极管D4的阳极接地。

通过D1-D4这4个二极管称为续流二极管，防止电压电流突变，起到平滑电流的作用，保证电机的驱动电流的波动较小。

本实用新型的一种实现方式中，还包括启动电路，所述启动电路包括：压力传感器、AD转换器、第一比较器U11A、第二比较器U11B、光电耦合器U13、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、电压VCC、所述与门U12；所述压力传感器与所述AD转换器相连，所述AD转换器与所述第一比较器U11A 的正向输入端相连，所述第一比较器U11A的反向输入端连接在所述第二电阻R2 的滑动端，所述第二电阻R2的一端接地、另一端连接所述电压VCC；所述光电耦合器U13的第一输入端与工作电压相连，所述光电耦合器U13的另一端通过第三电阻R3接地，所述光电耦合器U13的输出端与所述第二比较器U11B的正向输入端相连、并通过所述第四电阻R4滤波接地，所述第二比较器U11B的反向输入端与所述第五电阻R5的滑动端相连，所述第五电阻R5的一端接地、另一端连接所述电压VCC；所述第一比较器U11A的输出端连接到所述与门U12的一个输入端，所述第二比较器U11B的输出端连接到所述与门U12的另一个输入端，所述与门U12的输出端与所述电机驱动芯片U1供电电压端VSS相连；且所述压力传感器设置在所述置物平台13上。

当置物平台13设置有压力传感器时，在农作物置于置物平台13上可以采集到压力信号通过AD转换器进行转化为数字信号发送至第一比较器U11A的正向输入端，第一比较器U11A反向输入端的输入至受第二电阻R2的调节而变化，以便提高灵活器。

可以理解的是，假设当置物平台13设置有压力传感器，第一比较器U11A的正向输入端输入高电平，第一比较器U11A反向输入端输入低电平，则第一比较器U11A的输出端输出高电平。

光电耦合器U13接受到的光线强度不同，导致光电耦合器U13的输出值不同，例如光电耦合器U13接收到光照强度较大时，光电耦合器U13输出高电平至第二比较器U11B的正向输入端，假设此时第五电阻R5滑动端的分压小于光电耦合器U13输出值，那么第二比较器U11B的输出为高电平。

可以理解的是，当光线强度较高同时又有农作物施加于置物平台13，那么必然需要进行图像采集，然后进行农作物的测量。所以此时需要驱动置物平台13 的转动，那么就需要带动电机驱动芯片U1工作。

如图3所示，电机驱动芯片U1的芯片工作电压VSS引脚的工作的电压为5V，所以在第一比较器U11A、第二比较器U11B的输出均为高电平的情况下，与门 U12的输出同样为高电平，那么将与门U12与电机驱动芯片U1的芯片工作电压 VSS引脚相连可以通过启动电路的输出控制电机驱动芯片U1的工作与否。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种农作物尺寸测量系统，其特征在于，所述系统包括：

图像采集装置(2)，

旋转放置台(3)，位于所述图像采集装置(2)的取景范围内；

处理装置(1)，与所述图像采集装置(2)相连；

其中，所述旋转放置台(3)包括：底座(31)、放置台(32)、照光设备(33)、第一支架(34)、第二支架(35)、固定座(36)、电机驱动装置；

所述固定座(36)分别与所述第二支架(35)的第一端相连、所述第一支架(34)的第一端相连，所述固定座(36)的底部与所述底座(31)固定连接；

所述照光设备(33)分别与所述第二支架(35)的第二端相连、所述第一支架(34)的第二端相连，且所述照光设备(33)的底部与所述固定座(36)固定连接；

所述放置台(32)与所述图像采集装置(2)相对设置，待测试农作物置于所述放置台(32)的置物平台(13)上，放置台(32)的底部与所述固定座(36)固定连接；

所述图像采集装置(2)与所述固定座(36)连接；所述放置台(32)的置物平台(13)在所述电机驱动装置驱动下旋转。

2.根据权利要求1所述的一种农作物尺寸测量系统，其特征在于，所述放置台(32)包括：所述置物平台(13)、至少一个转动轴(12)，每一个转动轴(12)上安装有齿轮，且齿轮之间相互啮合运动，所述置物平台(13)置于转动轴(12)的顶部。

3.根据权利要求2所述的一种农作物尺寸测量系统，其特征在于，所述转动轴(12)的上端连接所述置物平台(13)，所述齿轮与所述电机驱动装置相连。

4.根据权利要求2或3所述的一种农作物尺寸测量系统，其特征在于，所述电机驱动装置包括：小型减速电机(6)、电机驱动电路；所述齿轮套在所述小型减速电机(6)上，所述小型减速电机(6)与所述电机驱动电路相连。

5.根据权利要求1所述的一种农作物尺寸测量系统，其特征在于，所述电机驱动电路，包括：

电机驱动芯片(U1)、第一发光二极管(L1)、第二发光二极管(L2)、第一电阻(R1)；

所述电机驱动芯片(U1)的第一输出端(OUT1)与所述第一电阻(R1)的一端相连，所述第一电阻(R1)的另一端与所述第一发光二极管(L1)的阳极、所述第二发光二极管(L2)的阴极相连，所述电机驱动芯片(U1)的第二输出端(OUT2)与所述第一发光二极管(L1)的阴极、所述第二发光二极管(L2)的阳极相连，所述电机驱动芯片(U1)的第一输出端(OUT1)和第二输出端(OUT2)与小型减速电机(6)相连。

6.根据权利要求5所述的一种农作物尺寸测量系统，其特征在于，所述电机驱动装置还包括：第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)；

所述电机驱动芯片(U1)的第一输出端(OUT1)与所述第一二极管(D1)的阳极和所述第三二极管(D3)的阴极相连；

所述电机驱动芯片(U1)的第二输出端(OUT2)与所述第二二极管(D2)的阳极和所述第四二极管(D4)的阴极相连；

所述第一二极管(D1)、所述第二二极管(D2)的阴极连接工作电压(VCC)，所述第三二极管(D3)、所述第四二极管(D4)的阳极接地。

7.根据权利要求2或3所述的一种农作物尺寸测量系统，其特征在于，还包括启动电路，所述启动电路包括：压力传感器、AD转换器、第一比较器(U11A)、第二比较器(U11B)、光电耦合器(U13)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、电压VCC、与门(U12)；

所述压力传感器与所述AD转换器相连，所述AD转换器与所述第一比较器(U11A)的正向输入端相连，所述第一比较器(U11A)的反向输入端连接在所述第二电阻(R2)的滑动端，所述第二电阻(R2)的一端接地、另一端连接所述电压VCC；

所述光电耦合器(U13)的第一输入端与工作电压相连，所述光电耦合器(U13)的另一输入端通过第三电阻(R3)接地，所述光电耦合器(U13)的输出端与所述第二比较器(U11B)的正向输入端相连、并通过所述第四电阻(R4)滤波接地，所述第二比较器(U11B)的反向输入端与所述第五电阻(R5)的滑动端相连，所述第五电阻(R5)的一端接地、另一端连接所述电压VCC；

所述第一比较器(U11A)的输出端连接到所述与门(U12)的一个输入端，所述第二比较器(U11B)的输出端连接到所述与门(U12)的另一个输入端，所述与门(U12)的输出端与所述电机驱动芯片(U1)供电电压端(VSS)相连；且所述压力传感器设置在所述置物平台(13)上。