CN209913951U

CN209913951U - 植物表型采集装置

Info

Publication number: CN209913951U
Application number: CN201920781527.0U
Authority: CN
Inventors: 吴升; 郭新宇; 樊江川; 温维亮; 王传宇
Original assignee: Beijing Research Center for Information Technology in Agriculture
Current assignee: Beijing Research Center for Information Technology in Agriculture
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2020-01-07
Anticipated expiration: 2029-05-28

Abstract

本实用新型涉及植物表型信息采集技术领域，提供一种植物表型采集装置，包括支撑架组件、第一滑轨组件和第二滑轨组件，所述第一滑轨组件设置在所述支撑架组件上，所述第一滑轨组件上设有第一传感器组件，所述第二滑轨组件设置在位于所述第一滑轨组件下侧的所述支撑架组件上，所述第二滑轨组件上设有第二传感器组件。通过支撑架组件支撑第一滑轨组件和第二滑轨组件，组装方便，便携运输，通过第一传感器组件完成对植物顶部的表型数据的采集，通过第二传感器组件完成对植物周侧表型数据的采集，进而实现对整个植物表型的采集，提高了对不同大小植物测量的适用性，集成性强，结构组装合理，操作简单，提高了表型信息采集完整性和准确性。

Description

植物表型采集装置

技术领域

本实用新型涉及植物表型信息采集技术领域，特别是涉及一种植物表型采集装置。

背景技术

当前，高通量获取植物表型数据以及基于表型数据进行植物3D建模，是开展表型育种、品种审定、株型分析、植物3D仿真建模等应用的重要技术手段。在植物表型性状的数据获取以及植物真三维数据形态数据获取方面，常规获取手段包括：田间人工利用卷尺、直尺、量角器测量，田间图像拍照等手段，费时费力而且只能获取植株的高度、叶片个数等一些基本的表型性状，缺乏植物表型3D全局信息。

随着信息化技术的发展，近年来，在植物高通表型数据获取方面，已有大量软硬件产品涌现，而现有设备缺点在于设备造价昂贵不易推广、便捷性差和可测量植物大小的限定性等问题，无法适用于不同大小类型的植物测量。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种植物表型采集装置，以解决现有设备便捷性差和可测量植物大小的限定性的问题。

(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表型采集装置，包括支撑架组件、第一滑轨组件和第二滑轨组件，所述第一滑轨组件设置在所述支撑架组件上，所述第一滑轨组件上设有第一传感器组件，用以采集植物顶部的表型数据，所述第二滑轨组件设置在位于所述第一滑轨组件下侧的所述支撑架组件上，所述第二滑轨组件上设有第二传感器组件，用以采集植物周侧的表型数据。

其中，所述第一滑轨组件包括直行滑轨，所述直行滑轨上设有第一滑块和第一驱动器，所述第一驱动器驱动所述第一滑块沿所述直行滑轨移动，所述第一滑块上设有与植物顶部相对设置的所述第一传感器组件。

其中，所述第一传感器组件包括激光雷达传感器和第一图像传感器，所述激光雷达传感器安装在所述第一滑块上，所述第一图像传感器通过第一云台安装在所述第一滑块上。

其中，所述第二滑轨组件包括圆形滑轨，所述圆形滑轨上设有第二滑块，所述第二滑块上设有第二驱动器，用以驱动所述第二滑块沿所述圆形滑轨移动，所述第二滑块上还设有与植物周侧相对设置的所述第二传感器组件。

其中，所述第二传感器组件包括第二图像传感器，所述第二图像传感器通过第二云台安装在所述第二滑块上。

其中，所述支撑架组件包括第一支撑架、第二支撑架、横梁、第一纵梁、第二纵梁、第三支撑架、第四支撑架、第五支撑架和第六支撑架，所述第一支撑架和所述第二支撑架分别设于所述横梁两端，所述第一滑轨组件安装在所述横梁上，所述第二滑轨组件通过所述第一纵梁和所述第二纵梁与所述横梁连接，所述第三支撑架和所述第四支撑架设于所述第一纵梁的两端，所述第五支撑架和所述第六支撑架设于所述第二纵梁的两端。

其中，所述支撑架组件上设有至少一个补光件。

其中，还包括传动台组件，所述传动台组件包括传动台、传动带和传动驱动器，所述传动台上设有重量感应器，用以感应植物的传送位置。

其中，还包括工控机，所述工控机分别与所述第一滑轨组件、所述第二滑轨组件、所述第一传感器组件和所述第二传感器组件连接，用以发送启停指令。

其中，还包括采集器，所述采集器分别与所述第一传感器组件和所述第二传感器组件连接，用以接收采集信息。

(三)有益效果

本实用新型提供的一种植物表型采集装置，通过支撑架组件支撑第一滑轨组件和第二滑轨组件，组装方便，便携运输，通过第一传感器组件完成对植物顶部的表型数据的采集，通过第二传感器组件完成对植物周侧表型数据的采集，进而实现对整个植物表型的采集，提高了对不同大小植物测量的适用性，集成性强，结构组装合理，操作简单，提高了表型信息采集完整性和准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例植物表型采集装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例植物表型采集装置支撑架组件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例植物表型采集装置第一滑轨组件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例植物表型采集装置第二滑轨组件的结构示意图；

图5为本实用新型实施例植物表型采集装置传动台组件的结构示意图。

图中，1：支撑架组件；100：第一支撑架；101：第二支撑架；102：第三支撑架；103：第四支撑架；104：第五支撑架；105：第六支撑架；110：刻度；120：三角支撑；130：横梁；140：第一纵梁；141：第二纵梁；150：调平珠；160：螺栓；2：第一滑轨组件；210：直行滑轨；220：第一驱动器；230：第一滑块；3：第二滑轨组件；310：圆形滑轨；320：第二滑块；330：第二驱动器；4：补光件；5：第一传感组件；510：激光雷达传感器；520：第一云台；530：第一图像传感器；6：第二传感组件；610：第二图像传感器；620：第二云台；7：传动台组件；710：传动台；720：传动带；730：传动驱动器；740：重量感应器；8：工控机；9：采集器；10：连接线。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，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的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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种植物表型采集装置，包括支撑架组件1、第一滑轨组件2和第二滑轨组件3，第一滑轨组件2设置在支撑架组件1上，第一滑轨组件2上设有第一传感器组件5，用以采集植物顶部的表型数据，第二滑轨组件3设置在位于第一滑轨组件2下侧的支撑架组件1上，第二滑轨组件3上设有第二传感器组件6，用以采集植物周侧的表型数据。

进一步的，如图3所示，第一滑轨组件2包括直行滑轨210，直行滑轨210上设有第一滑块230和第一驱动器220，第一驱动器220驱动第一滑块230沿直行滑轨210移动。值得说明的，直行滑轨210为采用滚动钢球的结构，第一驱动器220安装在直行滑轨210的一端侧，第一滑块230安装在直行滑轨210上，第一驱动器220驱动第一滑块230沿直行滑轨230的长度方向直线匀速移动。

其中，第一滑块230上设有与植物顶部相对设置的第一传感器组件5，第一传感器组件5包括激光雷达传感器510和第一图像传感器530，激光雷达传感器510安装在第一滑块230上，其扫描镜头与植物顶部相对设置。第一图像传感器530通过第一云台520安装在第一滑块230上，保证第一滑块230移动的过程中第一图像传感器530的平稳工作，确保表型采集数据的准确性。

进一步的，如图4所示，第二滑轨组件3包括圆形滑轨310，圆形滑轨310上设有第二滑块320，第二滑块320上设有第二驱动器330，用以驱动第二滑块320沿圆形滑轨310移动。值得说明的，圆形滑轨310的直径不小于植物的最大直径，实现全方位的表型采集，且为采用滚动钢球的结构。第二驱动器330安装在第二滑块320上，驱动第二滑块320沿圆形滑轨310匀速圆周移动。

其中，第二滑块320上还设有与植物周侧相对设置的第二传感器组件6，第二传感器组件6包括第二图像传感器610，保证第二图像传感器610与植物周侧相对，实现对植物周侧表型的采集。第二图像传感器610通过第二云台620安装在第二滑块320上，提高第二滑块320移动过程中第二图像传感器610的稳定工作。

进一步的，如图2所示，支撑架组件1包括第一支撑架100、第二支撑架101、横梁130、第一纵梁140、第二纵梁141、第三支撑架102、第四支撑架103、第五支撑架104和第六支撑架105。第一支撑架100和第二支撑架101分别设于横梁130两端，实现对横梁130的稳定支撑作用。横梁130与第一支撑架100连接处、横梁130与第二支撑架101连接处均设有三角支撑120，加强横梁130的稳固强度。第一滑轨组件2安装在横梁130上，第一滑轨组件2沿横梁130的长度方向安装，且安装在横梁130靠近植物的一侧。

其中，第二滑轨组件3通过第一纵梁140和第二纵梁141与横梁130连接，第三支撑架102和第四支撑架103设于第一纵梁140的两端，第五支撑架104和第六支撑架105设于第二纵梁141的两端。可以理解的，第一纵梁140的两端通过螺栓160分别与圆形滑轨310、第三支撑架102和第四支撑架103连接，且为了提高圆形滑轨310的安装强度，第一纵梁140的中部通过螺栓160与横梁130固定连接。第二纵梁141的两端通过螺栓160分别与圆形滑轨310、第五支撑架104和第六支撑架105连接，且为了提高运行滑轨310的安装强度，第二纵梁141的中部通过螺栓160与横梁130固定连接。保证圆形滑轨310安装强度的时，提高第二传感组件6工作过程中的平稳性，提高表型采集数据的准确性。

其中，第一支撑架100、第二支撑架101、第三支撑架102、第四支撑架103、第五支撑架104、第六支撑架105均设有刻度110，用以调整横梁130、第一纵梁140和第二纵梁141的竖直高度，以适应植物的采集高度。横梁130上设有调平珠150，用以指示横梁130水平布置，以提高第一传感组件5采集数据的准确性。

进一步的，支撑架组件1上设有至少一个补光件4，用以为拍摄环境补光。本实施例中优选设置四个补光件4，其中两个补光件4设置在第一纵梁140上，且分别位于横梁130两侧，另外两个补光件4设置在第二纵梁141上，且分别位于横梁130两侧，提高补光强度的均匀性。补光件4优选LED灯。

进一步的，如图5所示，还包括传动台组件7，传动台组件7安装在支撑架组件1的正下方。传动台组件7包括传动台710、传动带720和传动驱动器730，传动台710上设有重量感应器740，用以感应植物的传送位置。可以理解的，传动带720安装在传动台710上，传动驱动器730安装在传动台710的一端，用以驱动传动带720的转动，重量感应器740设置在传动台710上的采集位置，优选传动台710的中心位置。

进一步的，还包括工控机8，工控机8通过连接线10分别与第一滑轨组件2、第二滑轨组件3、第一传感器组件5和第二传感器组件6连接，用以发送启停指令。还包括采集器9，采集器9通过连接线10分别与第一传感器组件5和第二传感器组件6连接，用以接收采集信息。

其中，连接线10为可伸缩线材，有效避免装置中数据线和电源线等线材，在设备运行过程中的缠绕问题，具体的采用可伸缩弹簧类线材。

本实用新型实施例植物表型采集装置的工作流程如下：

工控机与传动驱动器连接，控制其启动，将植物放置在传动带上，当重量感应器感应到植物传送到传动台的中心位置时，工控机关闭传动驱动器，同时，开启第一驱动器、第二驱动器、第一传感组件和第二传感组件；

第一滑块带动激光雷达传感器和第一图像传感器沿直行滑轨，匀速移动，速度优选5厘米/秒，激光雷达传感器的采集频率为20次/秒，当第一滑块移动到横梁中部时，开启第一图像传感器采集植物顶部表型数据图像，并将采集后的信息发送至采集器；

同时，第二驱动块带动第二图像传感器沿圆形滑轨匀速圆周移动，移动速度为5厘米/秒，实现对植物周侧表型的采集，并将采集的图像信息发送至采集器，共同完成对整个植物表型信息的采集；

当数据采集完成后，传动驱动器开启，将植物运离装置外，同时，第一滑块带动第一传感组件回到初始位置，第二滑块带动第二传感组件回到初始位置，准备下个植物表型的采集。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种植物表型采集装置，其特征在于，包括支撑架组件、第一滑轨组件和第二滑轨组件，所述第一滑轨组件设置在所述支撑架组件上，所述第一滑轨组件上设有第一传感器组件，用以采集植物顶部的表型数据，所述第二滑轨组件设置在位于所述第一滑轨组件下侧的所述支撑架组件上，所述第二滑轨组件上设有第二传感器组件，用以采集植物周侧的表型数据。

2.根据权利要求1所述的植物表型采集装置，其特征在于，所述第一滑轨组件包括直行滑轨，所述直行滑轨上设有第一滑块和第一驱动器，所述第一驱动器驱动所述第一滑块沿所述直行滑轨移动，所述第一滑块上设有与植物顶部相对设置的所述第一传感器组件。

3.根据权利要求2所述的植物表型采集装置，其特征在于，所述第一传感器组件包括激光雷达传感器和第一图像传感器，所述激光雷达传感器安装在所述第一滑块上，所述第一图像传感器通过第一云台安装在所述第一滑块上。

4.根据权利要求1所述的植物表型采集装置，其特征在于，所述第二滑轨组件包括圆形滑轨，所述圆形滑轨上设有第二滑块，所述第二滑块上设有第二驱动器，用以驱动所述第二滑块沿所述圆形滑轨移动，所述第二滑块上还设有与植物周侧相对设置的所述第二传感器组件。

5.根据权利要求4所述的植物表型采集装置，其特征在于，所述第二传感器组件包括第二图像传感器，所述第二图像传感器通过第二云台安装在所述第二滑块上。

6.根据权利要求1所述的植物表型采集装置，其特征在于，所述支撑架组件包括第一支撑架、第二支撑架、横梁、第一纵梁、第二纵梁、第三支撑架、第四支撑架、第五支撑架和第六支撑架，所述第一支撑架和所述第二支撑架分别设于所述横梁两端，所述第一滑轨组件安装在所述横梁上，所述第二滑轨组件通过所述第一纵梁和所述第二纵梁与所述横梁连接，所述第三支撑架和所述第四支撑架设于所述第一纵梁的两端，所述第五支撑架和所述第六支撑架设于所述第二纵梁的两端。

7.根据权利要求1所述的植物表型采集装置，其特征在于，所述支撑架组件上设有至少一个补光件。

8.根据权利要求1所述的植物表型采集装置，其特征在于，还包括传动台组件，所述传动台组件包括传动台、传动带和传动驱动器，所述传动台上设有重量感应器，用以感应植物的传送位置。

9.根据权利要求1所述的植物表型采集装置，其特征在于，还包括工控机，所述工控机分别与所述第一滑轨组件、所述第二滑轨组件、所述第一传感器组件和所述第二传感器组件连接，用以发送启停指令。

10.根据权利要求1所述的植物表型采集装置，其特征在于，还包括采集器，所述采集器分别与所述第一传感器组件和所述第二传感器组件连接，用以接收采集信息。