CN213986218U - 一种高通量小麦麦穗性状自动分析装置 - Google Patents
一种高通量小麦麦穗性状自动分析装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及农业自动化设备领域，具体提供了一种高通量小麦麦穗性状自动分析装置。该装置包括机架单元、传送单元及测量单元；所述机架单元为装置的支撑机构，并设置有操作、显示、移动及上料、下料功能，并为测量单元提供稳定的成像环境；所述传送单元为小麦麦穗的传输机构，并设置有上料检测、测量定位、自动下料、自动循环功能；所述测量单元为小麦麦穗的图像处理系统，对小麦麦穗进行拍照、数据传输及图像处理，并在所述机架单元上实时显示小麦麦穗的图像及数据处理结果。本实用新型结构简单，操作方便，测量环境可靠，测量自动化程度高，能大幅度减小人工作业强度，极大地提高测量效率，并能便携移动，快速在实验室或田间进行场地切换。
Description
技术领域
本实用新型属于农业自动化设备领域，具体涉及一种高通量小麦麦穗性状自动分析装置。本实用新型可快速、高效、准确地检测出小麦麦穗的形状、大小、颜色、数量等表型性状特征。
背景技术
小麦麦穗性状分析是农业技术人员在育种评估及优选、产量计算、质量监测方面常用的技术手段之一。
目前，最常用的小麦麦穗性状分析方法是靠技术人员在田间进行实地勘测，根据技术人员的经验水平确认小麦麦穗的性状特征，并采用人工的方式进行计数确认。由于作业场地分布广，环境具有多异性，导致技术人员的工作强度非常大而效率不高，且评估结果依赖于技术人员的经验水平，评估一致性低。
有研究学者提供了一种小麦穗数测量装置，采用热红外的方式对小麦穗数进行测量，该方法测量特征单一，不能对小麦其它性状特征进行分析，且测量环境易受干扰，测量效率较低。也有研究学者提供了一种单株麦穗的麦粒参数测量装置，采用图像处理的方式对单株麦穗的麦粒参数进行成像及数据处理，该方法操作便捷性低，测量效率也较低。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种结构简单、操作方便的高通量小麦麦穗性状自动分析装置，减小人工作业强度及人工成本，提高自动化测量效率，减小环境影响及技术人员主观因素的影响，提高测量准确性。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种高通量小麦麦穗性状自动分析装置：
一种高通量小麦麦穗性状自动分析装置，用于实现小麦麦穗高通量全自动表型性状参数获取及存储一体化，其特征在于：所述高通量小麦麦穗性状自动分析装置包括机架单元、传送单元、测量单元和计算机单元；所述传送单元设置在所述机架单元内部，并与所述机架单元固定连接，传送单元包括5个透明亚克力载物盘，用于放置待测量小麦麦穗，所有透明亚克力载物盘均通过传动皮带在传送单元进行循环传动，并在每个检测位置进行停留，便于测量单元对小麦麦穗进行图像采集分析；所述测量单元设置在所述机架单元内部，测量单元包括一个顶视工业相机和对应的背光光源，采用背光成像的方式获取小麦麦穗的俯视图像，并进行图像数据分析，并与所述传送单元固定连接；计算机单元基于测量单元获取得到的小麦麦穗图像，采用图像数据处理算法计算得到小麦麦穗的表型性状参数，并存储。
优选地，所述机架单元包括机壳外罩，用于给小麦麦穗成像提供稳定的成像环境，并且包含上料口及下料口。
优选地，所述机架单元的机壳外罩上的上料口与传送单元的透明亚克力载物盘暂停位置保持一致，保证操作人员可无障碍通过下料口放置小麦麦穗到透明亚克力载物盘上；所述机架单元的机壳外罩上的下料口与传送单元的透明亚克力载物盘翻转的位置保持一致，保证了样品测量完成后，透明亚克力载物盘经过环形输送机构边缘时自动翻转将小麦麦穗样品送入下料口。
优选地，所述传送单元包括5个透明亚克力载物盘、输送皮带、定位感应片和框架结构；所述5个透明亚克力载物盘均匀分布在传送单元输送皮带一周，与定位感应片配合形成循环传动，实现测量样品和下一个待测样品不间断，达到高通量测量；所述输送皮带在驱动电机的动力下进行循环传动，同时输送皮带上安装有定位感应片，在透明亚克力载物盘达到上料口和测量单元位置的时候进行准确定位；所述框架结构在上料口和测量单元位置装有定位传感器。
优选地，所述测量单元包括一个可见光工业相机位于测量样品的正上方，垂直成像，对应光源位于测量单元区域透明亚克力载物盘的下方，并于传动单元的框架结构固定在一起。
优选地，所述测量单元光源采用白色无重影背光光源，小麦麦穗位于透明亚克力载物盘上与背光光源构成背光模式，可将小麦麦穗的轮廓展现得更加突出，便于相机达到最佳的成像效果。
优选地，所述计算机单元实现整个装置控制流程以及图像数据实时分析，并将结果实时显示存储。
优选地，所述高通量小麦麦穗性状自动分析装置测量的表型参数包括：穗长度、穗宽度、穗粒数、穗投影面积、穗外轮廓周长、芒长、麦芒数量和分支角度。
本实用新型的有益效果是：结构简单，操作简便，设置的滚轮机构，可方便地将设备移动至场外田间或实验室，设置的显示机构，可实时地获取当前分析测量的数据结果，设置的上料口及下料口，可方便人工操作，设置的外罩机构及相机机构可减小测量过程的环境干扰，提高测量的准确性，设置的循环传送机构，可将上料位、测量位、下料位分工协作，极大地提高测量的效率及自动化程度。
附图说明
图1高通量小麦麦穗性状自动分析装置。
图2高通量小麦麦穗性状自动分析装置传送单元。
图1中1.1-底座单元，1.2-外罩单元，1.3-操作单元，1.4-显示单元，1.5-移动单元，1.6-上料口，1.7-下料口。
图2中2.1-框架单元，2.2-输送带单元，2.3-托盘单元，2.4-位置单元，3.1- 相机单元，3.2-光源单元，3.3-图像处理单元。
具体实施方式
为使本的目的、技术方案及有益效果更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实时例，基于本实用新型中的实施例，本领域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它实施例，均属于本实用新型保护的范围。
如图1-2所示，本实用新型提供了一种高通量小麦麦穗性状自动分析装置，其测量步骤如下：
01、通过机架单元1上的滚轮机构，将分析装置移动至测量场地，测量场地可为场外田间或实验室；
02、通过机架单元1上的操作平台启动分析装置，位于机架单元1上的显示单元1.4正常显示；
03、将准备好的一定量的小麦麦穗，从机架单元1上的上料口1.6放入到位于传送单元2前端位置的托盘上；
04、传送单元2前端的位置感应器检测到上料口1.6的小麦麦穗，发送信号至输送带单元2.2的驱动机构；
05、输送带单元2.2的驱动机构驱动皮带运转，皮带上的托盘带着小麦麦穗一起向前运动，直到托盘单元2.3运动至测量单元3的相机位置下方；
06、传送单元2中间的位置感应器检测到测量单元3处的小麦麦穗，发送信号至测量单元3的工控机；
07、测量单元3的工控机控制测量单元3的光源开启，光源从透明托盘下方照亮位于透明托盘上的小麦麦穗，同时控制测量单元3的相机对小麦麦穗进行成像，由于整个测量单元3处于机架单元1的外罩密封环境下，成像稳定，没有环境因素的干扰；
08、测量单元3的工控机对图像进行实时处理，并将图像及处理结果显示在机架单元1的显示单元1.4上，便于操作者实时查看，同时给输送带单元2.2的驱动机构发送数据获取完成信号；
09、输送带单元2.2的驱动机构驱动皮带运转，皮带上的托盘带着小麦麦穗一起向前运动，直到托盘单元2.3运动至传送单元2的末端；
10、托盘单元2.3在传送单元2的末端位置随皮带一起翻转，位于托盘中的小麦麦穗受重力作用向下滑落，从机架单元1的下料口1.7自动流出分析装置。
11、托盘单元2.3随输送带单元2.2的皮带从传送单元2的下部流回至传送单元2的前端，重复上述步骤。
特别地，上述步骤为单个托盘单元2.3的自动流转测量步骤，传送单元2上的托盘单元2.3为五个，实际操作时，每个托盘单元2.3处于不同的位置，例如入料位置或测量位置或下料翻转位置或回流位置，每个托盘单元2.3重复着相同的测量步骤，从而实现连续上料、连续自动测量、连续自动下料的过程。
本申请中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种修改或补充或采用类似的方法替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种高通量小麦麦穗性状自动分析装置，用于实现小麦麦穗高通量全自动表型性状参数获取及存储一体化，其特征在于：所述高通量小麦麦穗性状自动分析装置包括机架单元、传送单元、测量单元和计算机单元；所述传送单元设置在所述机架单元内部，并与所述机架单元固定连接，传送单元包括5个透明亚克力载物盘，用于放置待测量小麦麦穗，所有透明亚克力载物盘均通过传动皮带在传送单元进行循环传动，并在每个检测位置进行停留，便于测量单元对小麦麦穗进行图像采集分析；所述测量单元设置在所述机架单元内部，测量单元包括一个顶视工业相机和对应的背光光源，采用背光成像的方式获取小麦麦穗的俯视图像，并进行图像数据分析，并与所述传送单元固定连接；计算机单元基于测量单元获取得到的小麦麦穗图像，采用图像数据处理算法计算得到小麦麦穗的表型性状参数，并存储。
2.根据权利要求1所述的高通量小麦麦穗性状自动分析装置，其特征在于：所述机架单元包括机壳外罩，用于给小麦麦穗成像提供稳定的成像环境，并且包含上料口及下料口。
3.根据权利要求1所述的高通量小麦麦穗性状自动分析装置，其特征在于：所述机架单元的机壳外罩上的上料口与传送单元的透明亚克力载物盘暂停位置保持一致，保证操作人员可无障碍通过下料口放置小麦麦穗到透明亚克力载物盘上；所述机架单元的机壳外罩上的下料口与传送单元的透明亚克力载物盘翻转的位置保持一致，保证了样品测量完成后，透明亚克力载物盘经过环形输送机构边缘时自动翻转将小麦麦穗样品送入下料口。
4.根据权利要求1所述的高通量小麦麦穗性状自动分析装置，其特征在于：所述传送单元包括5个透明亚克力载物盘、输送皮带、定位感应片和框架结构；所述5个透明亚克力载物盘均匀分布在传送单元输送皮带一周，与定位感应片配合形成循环传动，实现测量样品和下一个待测样品不间断，达到高通量测量；所述输送皮带在驱动电机的动力下进行循环传动，同时输送皮带上安装有定位感应片，在透明亚克力载物盘达到上料口和测量单元位置的时候进行准确定位；所述框架结构在上料口和测量单元位置装有定位传感器。
5.根据权利要求1所述的高通量小麦麦穗性状自动分析装置，其特征在于：所述测量单元包括一个可见光工业相机位于测量样品的正上方，垂直成像，对应光源位于测量单元区域透明亚克力载物盘的下方，并于传动单元的框架结构固定在一起。
6.根据权利要求1所述的高通量小麦麦穗性状自动分析装置，其特征在于：所述测量单元光源采用白色无重影背光光源，小麦麦穗位于透明亚克力载物盘上与背光光源构成背光模式，可将小麦麦穗的轮廓展现得更加突出，便于相机达到最佳的成像效果。
7.根据权利要求1所述的高通量小麦麦穗性状自动分析装置，其特征在于：所述计算机单元实现整个装置控制流程以及图像数据实时分析，并将结果实时显示存储。
8.根据权利要求1所述的高通量小麦麦穗性状自动分析装置，其特征在于：所述高通量小麦麦穗性状自动分析装置测量的表型参数包括：穗长度、穗宽度、穗粒数、穗投影面积、穗外轮廓周长、芒长、麦芒数量和分支角度。
Priority Applications (1)
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| CN202023101282.4U CN213986218U (zh) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | 一种高通量小麦麦穗性状自动分析装置 |
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Publications (1)
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| CN213986218U true CN213986218U (zh) | 2021-08-17 |
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Family Applications (1)
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| CN202023101282.4U Active CN213986218U (zh) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | 一种高通量小麦麦穗性状自动分析装置 |
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2020
- 2020-12-14 CN CN202023101282.4U patent/CN213986218U/zh active Active
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Denomination of utility model: A high throughput automatic analysis device for wheat ear traits Effective date of registration: 20220528 Granted publication date: 20210817 Pledgee: Wuhan area branch of Hubei pilot free trade zone of Bank of China Ltd. Pledgor: WUHAN GREENPHENO SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2021420000046 |