甜瓜果型參數連續測量裝置的製作方法
2023-07-26 02:33:06 1
專利名稱：甜瓜果型參數連續測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種瓜果檢測技術領域的測量裝置，特別涉及的是一種甜瓜 果型參數連續測量裝置。
背景技術：
隨著精準農業的發展，要求對作物的體積等變化有精確地掌握，目前對於作物生 長信息的連續獲取方法有非視覺的如接觸式測量，視覺的非接觸測量。前者耗時而且易影 響作物正常生長，後者則相反，可以實現對作物的持續無損測量。現在對作物的視覺測量用 數位相機和工業相機較多。數位相機多用手工操作，並且有自動變焦的特點，致使前後圖像 很難保證一致的拍攝效果，不利提取作物的生長變化。工業相機具有高的圖像穩定性、高傳 輸能力和高抗幹擾能力等特點，並且也可以實現自動控制定時連續拍攝圖像，但是工業相 機成本高，不具有大的本地存儲空間，且其定時拍攝存儲需要上位機軟體來實現，即需要連 接計算機，部件偏多，體積偏大，這樣就不適合複雜多變的農作物生長環境。並且數位相機 和工業相機都不能控制外部光源與拍攝圖像的協調工作。因此數位相機和工業相機都不太 實用與作物生長信息的連續觀測以及光源的控制。經過對現有技術的檢索發現，中國申請專利號=200820131444. 9，名為「圖像採集 裝置」，該裝置是一種用於採集文稿的圖像採集裝置，可以實現圖像的定焦連續採集，成本 低，但是其結構不緊湊，且其工作需要計算機的協調，因此不適於在溫室環境裡放置。
實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術存在的缺點，提供了一種甜瓜果型參數連續 測量裝置，本實用新型結構小，安裝靈活，適合溫室裡多葉片遮擋的甜瓜果實形態參數的獲 取，實現了自動定時拍攝存儲高質量圖像，滿足圖像採集要求。本實用新型是通過以下技術方案實現的本實用新型包括工業鏡頭、盒體、支架、控制件、圖像採集器和圖像傳感器，將圖 像採集器和控制件集成在盒體內，將圖像傳感器和工業鏡頭固定在盒體有螺紋孔的一端， 工業鏡頭通過螺紋配合與盒體連接，圖像傳感器位於盒體內部，有固定板保證圖像傳感器 與工業鏡頭同心，控制件連接圖像採集器發送指令獲取和存儲圖像，支架與盒體連接，形成 六自由度調整盒體的球面副連接。所述的控制件與圖像採集器通過連接線連接，控制件通過繼電器的動作控制圖像 採集器的復位與外部光源的亮滅。所述的圖像採集器通過USB線與計算機進行數據傳送。所述的盒體，與後端蓋連接固定，後端蓋為矩形塊，後端蓋上設有USB線、電源線 和控制線。所述的支架為三連杆機構，連杆之間為球面副連接，兩端的連杆端部為螺紋。一端 與盒體上的螺孔配合，另一端連接外部固定設備。通過連杆之間的球面副的調整，可實現六自由度調整裝置的位置。 所述的盒體為兩端開口的長方體，一端為螺紋孔，一端為矩形孔。所述的控制件由電源模塊、時鐘模塊、串行通信模塊以及繼電器模組組成，其中電 源模塊將5V電壓轉換為3. 3V為單片機以和串口通信供電，時鐘模塊為圖像的拍攝提供正 確的年月日時分秒的時間，串行通信模塊用來向單片機寫入程序以及與圖像採集器通信。本實用新型的控制件中的電源模塊將5V電壓轉換為3. 3V為單片機以及串口通信 供電；時鐘模塊為圖像的拍攝提供正確的年月日時分秒的時間；串行通信模塊用來向單片 機寫入程序以及與圖像採集器通信；基於控制件通過繼電器的通斷來控制光源的亮滅及圖 像採集器的圖像採集與復位，通過程序的循環運行實現對甜瓜果實果型參數的連續獲取。 本實用新型的工業鏡頭可以在圖像採集時固定焦距，使得前後採集的圖像具有可比性，從 而便於分析甜瓜的果型參數的變化規律，圖像採集器通過USB線連續採集的圖像存儲到本 地，本地存儲的圖像與計算機連接傳輸，再與圖像傳感器連接。本實用新型的盒體後端蓋與 盒體螺紋連接；本實用新型支架連接到盒體上部，保持盒體水平，鏡頭與目標甜瓜同心。調 整鏡頭與目標的距離為固定焦距。然後系統上電，基於單片機的控制件通過繼電器的通斷 來控制光源的亮滅及圖像採集器的圖像採集與復位，通過程序的循環運行實現對甜瓜果實 果型參數的連續獲取，可以實現盒體六個自由度的調整，方便整個裝置位置的調整固定。本實用新型利用結構上的特徵通過控制件實現了對甜瓜生長不同時間間隔信息 的獲取，體積小，成本低，集成度高，本地存儲空間大等特點，適用於自動連續定時間間隔監 測作物的生長過程，在固定焦距下連續獲取甜瓜果實果型參數；能夠六自由度調整裝置的 位置，可以滿足在溫室各種環境下的調整；可用於作物長勢，瓜果果徑、品質及莖杆直徑等 生長信息的連續可靠採集。
圖1是本甜瓜果型參數連續測量裝置結構示意圖；圖中工業鏡頭1、盒體2、支架3、控制件4、圖像採集器5、圖像傳感器6、USB線7、 後端蓋8。圖2是控制件的組成示意圖。圖3是圖像採集過程流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例作詳細說明本實施例在以本實用新型技術 方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本實用新型的保護範圍不限於 下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括工業鏡頭1、盒體2、支架3、控制件4、圖像採集器5和 圖像傳感器6，將圖像採集器5和控制件4集成在盒體2內，將圖像傳感器6和工業鏡頭1 固定在盒體2有螺紋孔的一端，工業鏡頭1通過螺紋配合與盒體2連接，圖像傳感器6位於 盒體2內部，有固定板保證圖像傳感器6與工業鏡頭1同心，控制件4連接圖像採集器5發 送指令獲取和存儲圖像，支架3與盒體2連接，形成六自由度調整盒體2的球面副連接。所述的圖像採集器5通過USB線7與計算機進行數據傳送。[0022]所述的盒體2，與後端蓋8連接固定，後端蓋8為矩形塊，後端蓋8上設有USB線 7、電源線和控制線。所述的支架3為三連杆機構，連杆之間為球面副連接，兩端的連杆端部為螺紋。一 端與盒體2上的螺孔配合，另一端連接外部固定設備。通過連杆之間的球面副的調整，可實 現六自由度調整裝置的位置。調整好本裝置的位置後，擰緊中間連杆上的緊定螺釘固定該 位置。所述的盒體2為兩端開口的長方體，一端為螺紋孔，一端為矩形孔。如圖2所示，所述的控制件4由電源模塊、時鐘模塊、串行通信模塊以及繼電器模 組組成，其中電源模塊將5V電壓轉換為3. 3V為單片機以及串口通信供電，時鐘模塊為圖像 的拍攝提供正確的年月日時分秒的時間，串行通信模塊用來向單片機寫入程序以及與圖像 採集器5通信。其中電源模塊將5V電壓轉換為3. 3V為單片機以及串口通信供電；時鐘模 塊為圖像的拍攝提供正確的年月日時分秒的時間；串行通信模塊用來向控制件4寫入程序 以及與圖像採集器5通信；基於單片機的控制件4通過繼電器的通斷來控制光源的亮滅及 圖像採集器5的圖像採集與復位，通過程序的循環運行實現對甜瓜果實果型參數的連續獲 取。控制件4通過排線2控制圖像採集器5的動作，二者放於盒體2內部；圖像採集器5的 電源由後端蓋8引入；圖像傳感器6固定於盒體2的端部，通過連接線與圖像採集器5傳送 圖像數據；工業鏡頭1與盒體2通過螺紋連接，其與圖像傳感器6同心，相對距離固定；支架 3與盒體2通過螺釘連接固定，可以任意自由度調整攝像頭位置；後端蓋8與盒體2通過螺 釘連接，接插件及引線由後端蓋8引出；接插件通過後端蓋8引入+5V直流電源，引出四根 控制線控制外部光源的亮滅。本實施例工作時，首先保持盒體2水平，工業鏡頭1與目標甜瓜同心，工業鏡頭1 到目標的距離固定為焦距，然後有接插件接入+5V電源，系統上電，控制件4運行程序，向圖 像採集器5發送控制命令，控制過程如圖3所示，圖像採集過程開始，首先判斷時間是否已 到，時間到，則首先發送信號至繼電器組控制背光源亮，待背光源穩定後發送拍攝指令到圖 像採集器5採集圖像picl，此圖像加背光，利於目標對象的輪廓信息的提取；待Picl存儲 到本地存儲器後，控制件4再發送信號至繼電器組控制背光源滅，面光源亮，待面光源穩定 後再次發送拍攝指令到圖像採集器5採集圖像pic2，並存儲到本地，pic2隻加面光源，有利 於提取目標的顏色、紋理等表面信息。拍攝結束進入下一輪循環。本實施例實現了對甜瓜生長不同時間間隔信息的獲取，在固定焦距下連續獲取甜 瓜果實果型參數；能夠六自由度調整裝置的位置，可以滿足在溫室各種環境下的調整；可 用於作物長勢，瓜果果徑、品質及莖杆直徑等生長信息的連續可靠採集。
權利要求一種甜瓜果型參數連續測量裝置，其特徵在於，工業鏡頭、盒體、支架、控制件、圖像採集器和圖像傳感器，將圖像採集器和控制件集成在盒體內，將圖像傳感器和工業鏡頭固定在盒體有螺紋孔的一端，工業鏡頭通過螺紋配合與盒體連接，圖像傳感器位於盒體內部，有固定板保證圖像傳感器與工業鏡頭同心，控制件連接圖像採集器發送指令獲取和存儲圖像，支架與盒體連接，形成六自由度調整盒體的球面副連接。
2.根據權利要求1所述的甜瓜果型參數連續測量裝置，其特徵是，所述的控制件與圖 像採集器通過連接線連接，控制件通過繼電器的動作控制圖像採集器的復位與外部光源的 亮滅。
3.根據權利要求1所述的甜瓜果型參數連續測量裝置，其特徵是，所述的圖像採集器 通過USB線與計算機進行數據傳送。
4.根據權利要求1所述的甜瓜果型參數連續測量裝置，其特徵是，所述的盒體，與後端 蓋連接固定，後端蓋為矩形塊，後端蓋上設有USB線、電源線和控制線。
5.根據權利要求1所述的甜瓜果型參數連續測量裝置，其特徵是，所述的支架為三連 杆機構，連杆之間為球面副連接，兩端的連杆端部為螺紋。一端與盒體上的螺孔配合，另一 端連接外部固定設備，通過連杆之間的球面副的調整，實現六自由度調整裝置的位置。
6.根據權利要求1所述的甜瓜果型參數連續測量裝置，其特徵是，所述的盒體為兩端 開口的長方體，一端為螺紋孔，一端為矩形孔。
7.根據權利要求1所述的甜瓜果型參數連續測量裝置，其特徵是，所述的控制件由 電源模塊、時鐘模塊、串行通信模塊以及繼電器模組組成，其中電源模塊將5V電壓轉換為 3. 3V為單片機以及串口通信供電，時鐘模塊為圖像的拍攝提供正確的年月日時分秒的時 間，串行通信模塊用來向單片機寫入程序以及與圖像採集器通信。
專利摘要一種瓜果檢測技術領域的甜瓜果型參數連續測量裝置。包括工業鏡頭、盒體、支架、控制件、圖像採集器和圖像傳感器，將圖像採集器和控制件集成在盒體內，將圖像傳感器和工業鏡頭固定在盒體右端部，控制件連接圖像採集器發送指令獲取和存儲圖像，支架與盒體連接，形成六自由度調整盒體的球面副連接。本實用新型實現了對甜瓜生長不同時間間隔信息的獲取，在固定焦距下連續獲取甜瓜果實果型參數；能夠六自由度調整裝置的位置，可以滿足在溫室各種環境下的調整；可用於作物長勢，瓜果果徑、品質及莖杆直徑等生長信息的連續可靠採集。
文檔編號G01B11/30GK201716008SQ201020283878
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月6日 優先權日2010年8月6日
發明者呂福香, 吳吉麟, 朱強, 苗玉彬, 陳小波 申請人:上海交通大學