CN211697562U - 一种农作物病变监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种农作物病变监测装置，其包括摄像组件和移动组件，其中摄像组件包括支撑架、旋转电机、以及图像采集器，其中支撑架设置于移动组件，旋转电机和图像采集器吊装于支撑架，移动组件带动摄像组件移动，旋转电机驱动图像采集器旋转，图像采集器在自身重力的作用下保持沿重力方向设置。本实用新型能够克服地形和距离的限制，适应地形提供较佳的拍摄姿态，提高了采集到的图像质量，为后续的图像分析提供了便利。

Description

一种农作物病变监测装置

技术领域

本实用新型涉及农业技术领域，更详而言之涉及一种农作物病变监测装置。

背景技术

随着信息科学技术的飞速发展，图像处理技术已涉及到农作物病变识别诊断、农作物生长质量检验等方面，并取得了一系列的成果。我国是农业大国，农作物的产量和质量关系到人们的幸福生活。采集到的农作物图像是病害诊断的重要依据，图像效果直接影响着后期诊断、识别、检测的结果，因此对农作物图像采集的要求也日益提高。

目前，扫描仪、数码相机等图像采集设备被广泛应用到农作物的图像采集作业中。由于地心引力和光照的影响，绝大多数农作物都是垂直生长的(即使在斜面)。但是，由于田间地形的情况较为复杂，图像采集设备采集图像时往往会受到斜面、坑洼、土坡等复杂地形的影响，很难以相对最佳的拍摄角度对农作物进行图像采集，造成所采集到的图像质量较差，为后续的图像识别、分析等工作带来了较大困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种农作物病变监测装置，在一定程度上解决了上述问题，能够适应地形提供较佳的拍摄姿态，为后续的图像分析带来了便利。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种农作物病变监测装置，其包括：

摄像组件；和

移动组件，其中所述摄像组件连接于所述移动组件，所述摄像组件包括支撑架、旋转电机、以及图像采集器，其中所述支撑架设置于所述移动组件，所述旋转电机设置于所述支撑架，所述图像采集器可活动地连接于所述旋转电机，所述移动组件带动所述摄像组件移动，所述旋转电机驱动所述图像采集器旋转，所述图像采集器在自身重力的作用下保持沿重力方向设置，由此使得所述图像采集器能够克服地形和距离的限制，始终沿重力方向设置对农作物进行拍摄，改善了拍摄角度和方向，提高了采集到的图像质量，为后续的图像分析提供了便利。

根据本实用新型的优选实施例，所述摄像组件进一步包括万向轴套和固定架，所述万向轴套连接于所述旋转电机的转轴，所述图像采集器连接于所述固定架，所述固定架包括万向滚珠，所述万向滚珠可活动地设置在所述万向轴套内，所述万向滚珠的表面设置有凸点，所述万向轴套的内壁设置有交叉布置的引导槽，所述凸点适于在所述引导槽内移动，所述万向滚珠在重力作用下沿所述引导槽在所述万向轴套内转动。所述旋转电机驱动所述万向轴套旋转以带动所述图像采集器旋转。通过所述凸点和所述引导槽的配合，一方面，对所述万向滚珠起到限位作用，避免所述万向轴套在进行旋转时与所述万向滚珠发生相对位移而影响所述图像采集器的旋转调节；另一方面，所述引导槽的交叉设置使得所述图像采集器能够在重力作用下通过所述万向滚珠的转动始终沿重力方向设置。

优选地，所述引导槽在所述万向轴套内沿周向交叉的布置，且互相垂直，交叉点为所述万向轴套的中心点。

根据本实用新型的优选实施例，所述移动组件包括驱动电机和车轮，所述车轮在所述驱动电机的驱动下带动所述摄像组件在地面移动。

根据本实用新型的优选实施例，所述农作物病变监测装置进一步包括升降组件，所述升降组件连接于所述移动组件，所述摄像组件设置于所述升降组件，所述升降组件适于调节所述摄像组件的拍摄高度，从而使得所述摄像组件可以对不同生长高度的农作物进行拍摄。

根据本实用新型的优选实施例，所述升降组件包括伸缩电机、升降铰链机构、以及升降平台，其中所述升降铰链机构的两端分别连接于所述伸缩电机的伸缩轴和所述升降平台，所述升降平台适于设置所述摄像组件，所述伸缩电机通过所述伸缩轴的伸缩运动来驱动所述升降铰链机构的收放，从而实现所述升降平台的高度调节。

优选地，所述摄像组件进一步包括照明灯，所述照明灯为所述图像采集器的拍摄提供照明。

根据本实用新型的优选实施例，所述农作物病变监测装置进一步包括主控模块和通讯模块，所述主控模块适于初步分析所述图像采集器拍摄得到的图像，所述通讯模块适于将所述图像采集器拍摄得到的图像通过电子通讯网络发送至外部分析系统。

根据本实用新型的优选实施例，所述农作物病变监测装置进一步包括风量传感器和雨量传感器，所述风量传感器和所述雨量传感器分别电连接于所述主控模块，当所述风量传感器和/或所述雨量传感器的检测值超过预设阈值，则所述主控模块控制所述移动组件运行至预设地点，从而避免风雨天气对仪器造成损伤。

根据本实用新型的优选实施例，所述农作物病变监测装置进一步包括辅助采集器，所述辅助采集器无线连接于所述主控模块，所述辅助采集器适于独立对农作物进行拍摄，并将采集到的图像回传至所述主控模块。

本实用新型的上述以及其它目的、特征、优点将通过下面的详细说明和附图进一步明确。

附图说明

图1是根据本实用新型优选实施例的农作物病变监测装置的立体示意图；

图2是根据本实用新型优选实施例的农作物病变监测装置的透视示意图；

图3是根据本实用新型优选实施例的移动组件的结构示意图；

图4是根据本实用新型优选实施例的升降组件的结构示意图；

图5是根据本实用新型优选实施例的升降组件的另一结构示意图；

图6是根据本实用新型优选实施例的升降组件的爆炸示意图；

图7是根据本实用新型优选实施例的摄像组件的结构示意图；

图8是根据本实用新型优选实施例的摄像组件的爆炸示意图；

图9是根据本实用新型优选实施例的摄像组件的正面示意图；

图10是根据本实用新型优选实施例的摄像组件的剖面示意图；

图11是根据本实用新型优选实施例的万向轴套的剖面示意图；

图12是根据本实用新型优选实施例的万向滚珠与万向轴套连接状态下的剖面示意图；

图13是根据本实用新型优选实施例的摄像组件的另一结构示意图；

图14是根据本实用新型优选实施例的摄像组件的另一剖面示意图；

图中：摄像组件10；支撑架11；旋转电机12；万向轴套13；引导槽131；固定架14；万向滚珠141；凸点1411；图像采集器15；安装框架16；移动组件 20；驱动电机21；车轮22；升降组件30；伸缩电机31；伸缩轴311；升降铰链机构32；升降平台33；固定框架34；引导件35；引导通道351；辅助采集器40；机柜50。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参看附图之图1至图14，根据本实用新型优选实施例的农作物病变监测装置将在接下来的描述中被阐明。所述农作物病变监测装置包括摄像组件10、移动组件20、升降组件30、机柜50、供电组件(图中未示出)、主控模块(图中未示出)、以及通讯模块(图中未示出)，其中所述摄像组件10和所述升降组件 30设置在所述机柜50内，所述移动组件20设置在所述机柜50底部。所述机柜 50对所述升降组件30和所述摄像组件10起到防护作用，避免户外恶劣环境对设备造成损害。

优选地，所述机柜50的拍摄面被实施为由透明材料制成，从而在提供保护功能的同时又不影响所述拍摄组件的正常拍摄。

所述供电组件为所述摄像组件10、所述移动组件20、所述升降组件30、所述主控模块、以及所述通讯模块的正常工作提供电能。所述供电组件可以为现有技术中常用的电池、电瓶等，在本实用新型中不受限制。

所述主控模块分别电连接于所述摄像组件10、所述移动组件20、所述升降组件30、以及所述通讯模块，所述主控模块负责向本实用新型所提供的农作物病变监测装置中的其他各个设备发送控制指令。

所述移动组件20适于在所述主控模块的控制下行驶至所要拍摄的农作物附近，便于所述摄像组件10对疑似病变的农作物进行图像采集。所述移动组件20 的行进路线可以由所述主控模块的预设程序设定，也可以通过所述通讯模块接收外部控制指令来实时调整行进路线。

所述摄像组件10设置于所述升降组件30，所述升降组件30适于在所述主控模块的控制下进行升降来调整所述摄像组件10的高度，从而使得所述摄像组件10可以对不同生长高度的农作物进行拍摄。

参看附图之图3，所述移动组件20包括驱动电机21和车轮22。所述驱动电机21设置在所述机柜50底部，所述车轮22连接于所述驱动电机21的转轴，所述车轮22在所述驱动电机21的驱动下带动所述摄像组件10在地面移动。所述驱动电机21和所述车轮22的设置可以为现有技术中的常用结构，在本实用新型中不受限制。在其他可能的优选实施方式中，也可以将所述移动组件20实施为履带结构，从而提高本实用新型所述的农作物病变监测装置在户外的越野能力。

参看附图4至附图6，其示出了所述升降组件30的具体结构。所述升降组件30包括伸缩电机31、升降铰链机构32、升降平台33、以及固定框架34。所述伸缩电机31设置在所述固定框架34的底板，所述升降铰链机构32的两端分别连接于所述伸缩电机31的伸缩轴311和所述升降平台33。所述固定框架34 提高了所述升降组件30的稳定性。

所述固定框架34的底板上侧面和所述升降平台33的下侧面分别相对应地设置有4个引导件35，所述引导件35具有引导通道351。所述升降铰链机构32 的端部可滑动地设置在所述引导通道351内，所述伸缩电机31通过所述伸缩轴 311的伸缩运动来驱动所述升降铰链机构32的收放从而实现所述升降平台33的高度调节，所述引导通道351对所述升降铰链机构32的收放起到限位引导作用。所述摄像组件10设置在所述升降平台33。

进一步参看附图7至附图14，其示出了所述摄像组件10的具体结构。所述摄像组件10包括支撑架11、旋转电机12、万向轴套13、固定架14、图像采集器15、以及安装框架16。所述支撑架11安装在所述升降平台33，所述安装框架16安装在所述支撑架11的顶部，所述旋转电机12安装在所述安装框架16 内，所述万向轴套13连接于所述旋转电机12的转轴。所述图像采集器15连接于所述固定架14，所述固定架14包括万向滚珠141，所述万向滚珠141可活动地设置在所述万向轴套13内，所述图像采集器15在自身重力作用下始终保持沿重力方向设置。

本领域技术人员可以理解的是，所述图像采集器15可以为现有技术中的扫描仪、相机等图像采集装置。

通过上述的连接设置，实现了所述图像采集器15的吊装，所述移动组件20 带动所述摄像组件10移动，所述旋转电机12驱动所述万向轴套13旋转以带动所述图像采集器15旋转，所述图像采集器15在自身重力的作用下保持沿重力方向设置，由此使得所述图像采集器15能够克服地形和距离的限制，适应斜面、土坡、坑洼等地形，始终沿重力方向设置对农作物进行拍摄，改善了拍摄角度和方向，提高了采集到的图像质量，为后续的图像分析提供了便利。

在本实施例中，所述旋转电机12通过所述安装框架16固定地设置在所述支撑架11的顶端，在其他可能优选的实施方式中，所述旋转电机12也可以通过其他吊顶结构安装在所述支撑架11的顶端，吊顶结构的具体形式在本实用新型中不受限制。

所述支撑架11的作用是为所述图像采集器15的吊装提供支撑，同时不影响所述图像采集器15的正常拍摄。可以理解的是，所述支撑架11可以为框架结构，也可以由透明的板材制成，其具体的结构形式在本实用新型中不受限制。

进一步参看附图之图9至图14，所述图像采集器15能够保持沿重力方向设置的结构原理将在接下来的描述中阐明。如附图11和附图12所示，附图11为附图8中的截面A-A，附图12为附图9中的截面B-B。所述万向滚珠141的表面设置有凸点1411，所述万向轴套13的内壁设置有交叉布置的引导槽131，所述凸点1411适于在所述引导槽131内移动，所述万向滚珠141在重力作用下沿所述引导槽131在所述万向轴套13内转动。

优选地，在本实施例中，所述凸点1411的数量为4个，等距离间隔地沿所述万向滚珠141表面最长的圆周线设置。相应的，所述引导槽131在所述万向轴套13内沿周向交叉地布置，且互相垂直，交叉点为所述万向轴套13的中心点，从而形成垂直交叉的四条引导轨道。另外，所述引导槽131所在的平面垂直于所述旋转电机12旋转轴的旋转平面。

如附图13和附图14所示，在重力作用下，所述图像采集器15会带动所述万向滚珠141沿着所述引导槽131移动，由于所述引导槽131交叉地设置，所述万向滚珠141可以沿四个方向滚动，从而在重力作用下使得所述图像采集器 15始终沿重力方向设置。

通过所述凸点1411和所述引导槽131的配合，一方面，由于所述引导槽131 所在的平面垂直于所述旋转电机12旋转轴的旋转平面，所述引导槽131会对所述万向滚珠141在旋转方向上起到限位作用，避免所述万向轴套13在进行旋转时与所述万向滚珠141发生相对位移而影响所述图像采集器15的旋转调节；另一方面，所述引导槽131的交叉设置使得所述图像采集器15能够在重力作用下通过所述万向滚珠141的转动始终沿重力方向设置。

优选地，所述摄像组件10进一步包括照明灯(图中未示出)，所述照明灯设置在所述支撑架11，从而为所述图像采集器15在暗光环境下的拍摄提供照明。可以理解的是，所述照明灯在本实用新型的所述农作物病变监测装置中的具体设置位置不受限制。

在实际作业中，所述图像采集器15将拍摄得到的农作物图像发送至所述主控模块。所述主控模块适于初步分析接收到的农作物图像，若初步判断该农作物的病变成立，则通过所述通讯模块将该农作物的图像通过电子通讯网络发送至外部分析系统进行进一步确诊分析。

本领域技术人员可以理解的是，所述通讯模块可以为4G模块、蓝牙模块、 WiFi模块等通讯网络模块。

进一步地，所述农作物病变监测装置还包括风量传感器和雨量传感器(图中未示出)，所述风量传感器和所述雨量传感器分别电连接于所述主控模块。当所述风量传感器和/或所述雨量传感器的检测值超过预设阈值，则所述主控模块控制所述移动组件20运行至预设地点，从而避免风雨天气对仪器造成损伤。

值得一提的是，所述农作物病变监测装置进一步包括辅助采集器40，所述辅助采集器40无线连接于所述主控模块。当通过所述图像采集器15的升降和旋转还是无法获得农作物的清晰图像时，所述辅助采集器40适于脱离所述机柜50对农作物进行拍摄，并将采集到的图像回传至所述主控模块。

所述辅助采集器40可以被具体实施为现有技术中的具有拍摄功能和通讯功能的无人机或无人小车，其工作状态受所述主控模块控制。

或者，所述辅助采集器40也可以被实施为通过机械结构实现从所述机柜50 探出，从而接近疑似病变的农作物进行拍摄来得到清晰的图像。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种农作物病变监测装置，其特征在于，包括：摄像组件；和移动组件，其中所述摄像组件连接于所述移动组件，所述摄像组件包括支撑架、旋转电机、以及图像采集器，其中所述支撑架设置于所述移动组件，所述旋转电机设置于所述支撑架，所述图像采集器可活动地连接于所述旋转电机，所述移动组件带动所述摄像组件移动，所述旋转电机驱动所述图像采集器旋转，所述图像采集器在自身重力的作用下保持沿重力方向设置。

2.根据权利要求1所述的农作物病变监测装置，其特征在于，所述摄像组件进一步包括万向轴套和固定架，所述万向轴套连接于所述旋转电机的转轴，所述图像采集器连接于所述固定架，所述固定架包括万向滚珠，所述万向滚珠可活动地设置在所述万向轴套内，所述万向滚珠的表面设置有凸点，所述万向轴套的内壁设置有交叉布置的引导槽，所述凸点适于在所述引导槽内移动，所述万向滚珠在重力作用下沿所述引导槽在所述万向轴套内转动。

3.根据权利要求2所述的农作物病变监测装置，其特征在于，所述引导槽在所述万向轴套内沿周向交叉的布置，且互相垂直，交叉点为所述万向轴套的中心点。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的农作物病变监测装置，其特征在于，进一步包括升降组件，所述升降组件连接于所述移动组件，所述摄像组件设置于所述升降组件，所述升降组件适于调节所述摄像组件的拍摄高度。

5.根据权利要求4所述的农作物病变监测装置，其特征在于，所述升降组件包括伸缩电机、升降铰链机构、以及升降平台，其中所述升降铰链机构的两端分别连接于所述伸缩电机的伸缩轴和所述升降平台，所述升降平台适于设置所述摄像组件，所述伸缩电机通过所述伸缩轴的伸缩运动来驱动所述升降铰链机构的收放，从而实现所述升降平台的高度调节。

6.根据权利要求5所述的农作物病变监测装置，其特征在于，所述移动组件包括驱动电机和车轮，所述车轮在所述驱动电机的驱动下带动所述摄像组件在地面移动。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的农作物病变监测装置，其特征在于，进一步包括提供照明的照明灯。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的农作物病变监测装置，其特征在于，进一步包括主控模块和通讯模块，所述主控模块适于分析所述图像采集器拍摄得到的图像，所述通讯模块适于将所述图像采集器拍摄得到的图像通过电子通讯网络发送至外部分析系统。

9.根据权利要求8所述的农作物病变监测装置，其特征在于，进一步包括风量传感器和雨量传感器，所述风量传感器和所述雨量传感器分别电连接于所述主控模块，当所述风量传感器和/或所述雨量传感器的检测值超过预设阈值，则所述主控模块控制所述移动组件运行至预设地点躲避风雨。

10.根据权利要求8所述的农作物病变监测装置，其特征在于，进一步包括辅助采集器，所述辅助采集器无线连接于所述主控模块，所述辅助采集器适于独立进行拍摄，并将采集到的图像回传至所述主控模块。

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