CN219016061U - 一种基于高光谱的农作物检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及农作物检测领域，尤其是一种基于高光谱的农作物检测装置，包括可调节宽度和高度的支撑架、三轴龙门滑台、用于对农作物检测的高光谱相机、用于给高光谱相机提供辅助光源的补光装置、遮光装置、供电装置；在支撑架的四角设置滚动轮，在支撑架上固定检测架，在检测架内设置三轴龙门滑台，所述的高光谱相机固定在三轴龙门滑台上，在检测架上设置多个用于给高光谱相机补光的补光装置，在检测架上设置用于对支撑架和检测架遮光的遮光装置，本实用新型可方便高光谱成像设备在野外大田或者实验室作物的病虫害检测，不受作物不同以及天气的限制。

Description

一种基于高光谱的农作物检测装置

技术领域

本实用新型涉及农作物检测领域，尤其是一种基于高光谱的农作物检测装置。

背景技术

近年来，随着信息技术的迅猛发展，高光谱检测技术作为一种快速检测的手段已经被广泛应用于农业、园林病虫害检测中。但是现在的高光谱检测设备检测的装置在使用时，比较繁琐，还很不方便。首先，高光谱检测设备通常比较笨重，接线复杂，需要连接显示器和鼠标等附件，这给野外大田工作带来不便。其次，大田作物种类繁多，植株高矮不同，目前的检测装置不便于对植株较高作物进行测量。再次高光谱成像设备高度依赖环境光，阴天或者光线不足，现场无法进行图像采集。如专利名称为农作物叶片光谱数据采集小车（专利号为202020787087.2）包括移动底盘机构和升降机构，以及云台机构；云台机构上设置有用于采集叶片表面光谱信息的高光谱扫描仪和多光谱扫描仪。通过设置采集小车及采集系统，使采集小车携带高光谱扫描仪和多光谱扫描仪在农田中移动，对农田中的农作物叶片光谱数据进行采集，虽然这种小车可以实现移动，并且可以调节高度，但是这种检测小车仅能在光照条件好的时候使用，在阴天下雨的时候就无法使用，故亟需一种不依赖天气的农作物检测装置。

实用新型内容

针对上述问题，本方案提出了一种基于高光谱的农作物检测装置，可方便高光谱成像设备在野外大田或者实验室作物的病虫害检测，不受作物不同以及天气的限制。

本实用新型提供如下技术方案：一种基于高光谱的农作物检测装置，包括可调节宽度和高度的支撑架、三轴龙门滑台、用于对农作物检测的高光谱相机、用于给高光谱相机提供辅助光源的补光装置、遮光装置、供电装置；在支撑架的四角设置滚动轮，在支撑架上固定检测架，在检测架内设置三轴龙门滑台，所述的高光谱相机固定在三轴龙门滑台上，在检测架上设置多个用于给高光谱相机补光的补光装置，在检测架上设置用于对支撑架和检测架遮光的遮光装置，所述供电装置用于给三轴龙门滑台、高光谱相机、补光装置供电。

支撑架包括四个可伸缩的支腿和可调节宽度的上框架，在每个支腿底部均设置有滚动轮。滚动轮便于移动整个装置，支腿和宽度均可伸缩，可根据农作物不同生长时期的高矮来调整支撑架高度，可根据农田作物的不同种植行距来调整行走宽度，可减少工作时对作物的损坏；升降和宽度调节均采用螺丝调节升降和宽度，通过螺丝卡在孔洞中的位置，来调节支腿的高度和上框架的宽度。

三轴龙门滑台固定在检测架内，三轴龙门滑台包括两个平行的直线滑轨，所述直线滑轨固定在检测架上，在两个直线滑轨上分别设置两个可以沿直线滑轨滑动的立柱，在直线滑轨上设置用于驱动立柱滑动的立柱驱动电机，两个立柱之间设置横梁，横梁可以沿立柱上下滑动，所述高光谱相机固定在横梁上且沿横梁移动，在立柱上设置用于驱动横梁上下移动的横梁驱动电机。实现了高光谱相机的X、Y、Z轴三方向的移动，当被测物体不在四轮车中间，可以使用三轴龙门滑台，保证高光谱相机架设到被测物体上方合适高度，提高测量精准性和适用性。

补光装置包括多个补光灯，所述补光灯固定在检测架内侧，且在每个检测架的竖架上均设置有补光灯。补光灯定在检测架的竖架中上部，当户外光线不佳时为高光谱检测设备提供辅助光源；补光灯采用光谱范围较宽的卤素灯，卤素灯灯头角度可调，检测时根据作物的高度，进行调节；卤素灯光谱范围：350-2500nm,光源具有宽光谱响应范围，高光源输出功率等特点，提供了非常好的匀化光源，满足可见光、近红外高光谱设备图像采集需求。

供电装置包括太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池、逆变器，所述太阳能电池组件设置在检测架的上方，太阳能电池组件、蓄电池、逆变器分别与太阳能控制器连接，所述的逆变器分别与补光装置、三轴龙门滑台和高光谱相机连接进行供电。太阳能电池组件将太阳能转化为电能，通过太阳能控制器对蓄电池进行充电和给逆变器负载供电，同时当太阳能电池板功率不足时，控制器控制蓄电池给逆变器负载供电。逆变器将直流电源转为交流电源，由于高光谱相机和补光设备通常需要提供220V的交流电源，而太阳能和蓄电池一般为24V直流电源，所以采用逆变器，将直流电源转为交流电源供高光谱相机等设备使用。

在检测架上还设置显示屏和输入设备，输入设备为键盘和鼠标，所述的显示屏和输入设备分别与控制器连接，所述控制器分别与高光谱相机、补光灯、三轴龙门滑台连接，逆变器与控制器连接进行供电。显示器用于显示被测物体的预览图像，便于指导三轴龙门滑台位置移动，鼠标和键盘，用于进行具体操作。当被测农作物放入检测装置时，首先打开高光谱相机和显示器，通过三轴龙门滑台调节高光谱相机位置，使高光谱相机移动到被检测物体的正上方，也就是使被测物体位于镜头中间，然后使用高光谱相机内部的调焦功能，调节图像的清晰度，预览图像正常后，就可以采集高光谱图像。

遮光装置包括顶部遮光布和侧面遮光布，顶部遮光布可拆卸的安装在检测架顶部，侧面遮光布可拆卸的安装在检测架侧面；顶部遮光布和侧面遮光布形成遮挡支撑架及检测架的遮光腔，所述遮光布采用加厚双面银的结构；当户外天气晴朗，光线充足且无云时，不使用外部遮光部件和补光设备，而当户外阴天或者多云天气，光线不足时，可以打开外部遮光部件，使检测装置内部没有自然光，然后打开补光设备电源，高光谱使用补光设备光源进行检测。

通过上述描述可以看出，本方案的装置通过调节车宽度、高度，满足不同间距种植作物、不同高度作物的检测；通过安装太阳能供电，解决了高光谱检测设备野外工作的供电问题；检测装置配有紧密的电控结构，可以实现对检测对象快速的检测，节约了人力成本，提高了工作效率；通过内部固定高光谱相机和补光灯、外部有遮光措施，解决了高光谱设备高度依赖环境光的问题。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式检测装置的结构示意图。

图2是支撑架的结构示意图。

图3是检测装置遮光状态的示意图。

图4是三轴龙门滑台的结构示意图。

图5是本实用新型具体实施方式的电气框图。

图6为供电装置的电气框图。

图中，1为显示屏，2为高光谱相机，3为输入设备，4为遮光装置，5为太阳能电池组件，6为供电装置，7为三轴龙门滑台，8为补光装置，9为检测架，10为支撑架，11为滚动轮，12为上框架伸缩节点，13为支腿伸缩节点，14为侧面遮光布，15为顶部遮光布，16为直线滑轨，17为立柱驱动电机，18为立柱，19为横梁，20为载物台，21为横梁驱动电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型具体实施方式中的附图，对本实用新型具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本实用新型一种具体实施方式，而不是全部的具体实施方式。基于本实用新型中的具体实施方式，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具体实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

通过附图可以看出，本实用新型的一种基于高光谱的农作物检测装置，包括可调节宽度和高度的支撑架10、三轴龙门滑台7、用于对农作物检测的高光谱相机2、用于给高光谱相机提供辅助光源的补光装置8、遮光装置4、供电装置6。

在支撑架10的四角设置滚动轮11，在支撑架10上固定检测架9，在检测架9内设置三轴龙门滑7，所述的高光谱相机2固定在三轴龙门滑台7上，在检测架9上设置多个用于给高光谱相机补光的补光装置8，在检测架9上设置用于对支撑架10和检测架9遮光的遮光装置4，所述供电装置6用于给三轴龙门滑台7、高光谱相机2、补光装置8供电。采用上述检测装置，可方便高光谱成像设备在野外大田或者实验室作物的病虫害检测，不受作物不同以及天气的限制，提高了检测效率、节省时间。

支撑架10包括四个可伸缩的支腿和可调节宽度的上框架，在每个支腿底部均设置有滚动轮11。升降和宽度调节均采用螺丝调节升降和宽度，即在上框架伸缩节点12和支腿伸缩节点13处通过螺丝卡在孔洞中的位置，来调节支腿的高度和上框架的宽度。

所述的三轴龙门滑台7固定在检测架9内，三轴龙门滑台7包括两个平行的直线滑轨16，所述直线滑轨16固定在检测架9上，在两个直线滑轨16上分别设置两个可以沿直线滑轨16滑动的立柱18，在直线滑轨16上设置用于驱动立柱滑动的立柱驱动电机17，两个立柱18之间设置横梁19，横梁19可以沿立柱18上下滑动，所述高光谱相机通过载物台20固定在横梁19上且可以沿横梁19移动，在立柱18上设置用于驱动横梁19上下移动的横梁驱动电机21。

补光装置8包括多个补光灯，所述补光灯固定在检测架9内侧，且在每个检测架的竖架上均设置有补光灯。

供电装置6包括太阳能电池组件5、太阳能控制器、蓄电池、逆变器，所述太阳能电池组件5设置在检测架的上方，太阳能电池组件、蓄电池、逆变器分别与太阳能控制器连接，所述的逆变器分别与补光装置8、三轴龙门滑台7和高光谱相机2连接进行供电。

在检测架9上还设置显示屏1和输入设备3，输入设备为键盘和鼠标，所述的显示屏1和输入设备分别与控制器连接，所述控制器分别与高光谱相机、补光灯、三轴龙门滑台连接，逆变器与控制器连接进行供电。

遮光装置4包括顶部遮光布15和侧面遮光布14，且两个遮光布均可以折叠，且侧面遮光布14可以采用多段；顶部遮光布15可拆卸的安装在检测架9顶部，侧面遮光布14可拆卸的安装在检测架9侧面；顶部遮光布15和侧面遮光布14形成遮挡支撑架10及检测架9的遮光腔，可以将本装置除了供电装置外的其他结构完全遮挡住。

检测时，根据农作物不同生长时期的高矮来调整检测高度，根据农田作物的种植距离来调整支撑架10的宽度，移动支撑架10到需要检测的农作物处，打开高光谱相机2和显示器1，通过三轴龙门滑台7来调节高光谱相机2的高度和位置，使高光谱相机2的镜头移动到被检测物体的正上方，也就是使被测物体位于镜头中间，然后使用高光谱内部的调焦功能，调节图像的清晰度，预览图像正常后，就可以采集高光谱图像。如果是阴天或者多云天气，光线不足时，可以打开外部遮光部件，使检测装置内部没有自然光，然后打开补光灯，调整补光灯的角度，对被检测农作物进行照射，高光谱相机使用补光设备光源进行检测。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种基于高光谱的农作物检测装置，其特征在于：包括可调节宽度和高度的支撑架、三轴龙门滑台、用于对农作物检测的高光谱相机、用于给高光谱相机提供辅助光源的补光装置、遮光装置、供电装置；

在支撑架的四角设置滚动轮，在支撑架上固定检测架，在检测架内设置三轴龙门滑台，所述的高光谱相机固定在三轴龙门滑台上，在检测架上设置多个用于给高光谱相机补光的补光装置，在检测架上设置用于对支撑架和检测架遮光的遮光装置，

所述供电装置用于给三轴龙门滑台、高光谱相机、补光装置供电。

2.根据权利要求1所述的基于高光谱的农作物检测装置，其特征是：

所述支撑架包括四个可伸缩的支腿和可调节宽度的上框架，在每个支腿底部均设置有滚动轮。

3.根据权利要求1所述的基于高光谱的农作物检测装置，其特征是：

所述的三轴龙门滑台固定在检测架内，三轴龙门滑台包括两个平行的直线滑轨，所述直线滑轨固定在检测架上，在两个直线滑轨上分别设置两个可以沿直线滑轨滑动的立柱，在直线滑轨上设置用于驱动立柱滑动的立柱驱动电机，两个立柱之间设置横梁，横梁可以沿立柱上下滑动，所述高光谱相机固定在横梁上且沿横梁移动，在立柱上设置用于驱动横梁上下移动的横梁驱动电机。

4.根据权利要求3所述的基于高光谱的农作物检测装置，其特征是：

所述的补光装置包括多个补光灯，所述补光灯固定在检测架内侧，且在每个检测架的竖架上均设置有补光灯。

5.根据权利要求4所述的基于高光谱的农作物检测装置，其特征是：

所述供电装置包括太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池、逆变器，所述太阳能电池组件设置在检测架的上方，太阳能电池组件、蓄电池、逆变器分别与太阳能控制器连接，所述的逆变器分别与补光装置、三轴龙门滑台和高光谱相机连接进行供电。

6.根据权利要求5所述的基于高光谱的农作物检测装置，其特征是：

在检测架上还设置显示屏和输入设备，所述的显示屏和输入设备分别与控制器连接，所述控制器分别与高光谱相机、补光灯、三轴龙门滑台连接，逆变器与控制器连接进行供电。

7.根据权利要求1所述的基于高光谱的农作物检测装置，其特征是：

所述的遮光装置包括顶部遮光布和侧面遮光布，顶部遮光布可拆卸的安装在检测架顶部，侧面遮光布可拆卸的安装在检测架侧面；顶部遮光布和侧面遮光布形成遮挡支撑架及检测架的遮光腔。

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