一种植物形态扫描装置的制作方法

本发明涉及一种植物形态扫描装置，属于农业工程技术领域。

背景技术：

植物形态扫描拍摄是对植物生长状况和趋势进行记录的重要步骤，植物形态的正确拍摄记录有利于对植物生长状况和趋势进行综合分析，还可进行三维ar建模，对植物体缺水情况进行判断。但是目前的植物形态扫描拍摄都是人工进行，自动化程度低，操作过程繁多，效率低下，拍摄人员所站立的角度和拍摄习惯各有差异，因此存在拍摄角度不完美、操作过程费时费力等突出问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种植物形态扫描装置。本装置工作效率高，自动化程度高，操作简单，大大的节省人力，降低了成本，同时能对植物形态进行精准扫描。本发明通过以下技术方案实现。

一种植物形态扫描装置，包括调平机构1、环轨2、运动驱动模块3、角度调节机构底座4、角度调节机构5和手机夹持机构6；

所述调平机构1包括支撑腿ⅰ7、支撑腿ⅱ8、支撑腿ⅲ9、调平螺栓ⅰ10、调平螺栓ⅱ11和调平螺栓ⅲ12，环轨2底面均匀设有支撑腿ⅰ7、支撑腿ⅱ8、支撑腿ⅲ9，支撑腿ⅰ7、支撑腿ⅱ8、支撑腿ⅲ9上分别设有调平螺栓ⅰ10、调平螺栓ⅱ11和调平螺栓ⅲ12进行环轨2调平；

所述环轨2内层和外层均匀设有环形密封轨道；

所述运动驱动模块3包括滚轮ⅰ13、滚轮ⅱ14、滚轮ⅲ15、滚轮ⅳ16、轮轴固定板17、带轴齿轮ⅰ18、带轴齿轮ⅱ19、带轴齿轮ⅲ20、带轴齿轮ⅳ21、小轴承，电机固定支架39、主动轮48、单轴步进电机49和驱动模块保护箱34，运动驱动模块3中滚轮ⅰ13、滚轮ⅱ14安装在环轨2外层以及滚轮ⅲ15、滚轮ⅳ16安装在环轨2内层，滚轮ⅰ13、滚轮ⅱ14、滚轮ⅲ15、滚轮ⅳ16能沿着环轨2环形密封轨道滑动，滚轮ⅰ13、滚轮ⅱ14、滚轮ⅲ15、滚轮ⅳ16上部分别与驱动模块保护箱34内的带轴齿轮ⅰ18、带轴齿轮ⅱ19、带轴齿轮ⅲ20、带轴齿轮ⅳ21的输出轴连接，带轴齿轮ⅰ18、带轴齿轮ⅱ19、带轴齿轮ⅲ20、带轴齿轮ⅳ21通过小轴承安装在轮轴固定板17四侧，轮轴固定板17安装在驱动模块保护箱34内部，轮轴固定板17中间位置设有主动轮48，轮轴固定板17上设有电机固定支架39，电机固定支架39上设有单轴步进电机49，单轴步进电机49的输出轴穿过主动轮48轴孔与主动轮48连接并带动主动轮48转动，单轴步进电机49位于驱动模块保护箱34内部，在单轴步进电机49带动下滚轮ⅰ13、滚轮ⅱ14、滚轮ⅲ15、滚轮ⅳ16能沿着环轨2环形密封轨道滑动；

所述角度调节机构5包括圆盘50、双轴步进电机55、左轴固定支架56、右轴固定支架57、左动力臂58和右动力臂59，左动力臂58包括左支架轴承67、左轴传动帽78和左力臂84，右动力臂59包括右支架体75、右支架轴承76、右轴传动帽85和右力臂91，左轴固定支架56包括左支架体66，右轴固定支架57包括右支架体75，所述运动驱动模块3顶部设有圆盘50，圆盘50顶部设有双轴步进电机55，圆盘50顶部两侧分别设有左轴固定支架56中的左支架体66、右轴固定支架57的右支架体75，左支架体66通过左支架轴承67（左支架轴承67通过左支架轴承螺栓68安装左支架体66）和左轴传动帽78（左支架轴承67通过左传动帽连接螺栓83连接左轴传动帽78，左轴传动帽78通过左轴扣合螺栓ⅰ79、左轴扣合螺栓ⅱ80、左轴扣合螺栓ⅲ81和左轴扣合螺栓ⅳ82安装在左力臂84上）设有左力臂84，右支架体75通过右支架轴承76（右支架轴承76通过右支架轴承螺栓77安装在右支架体75）和右轴传动帽85（右轴传动帽85通过右传动帽连接螺栓91连接右轴传动帽85，右轴传动帽85通过右轴扣合螺栓ⅰ86、右轴扣合螺栓ⅱ87、右轴扣合螺栓ⅲ88和右轴扣合螺栓ⅳ89安装在右力臂91上）设有右力臂91，左力臂84、右力臂91底端分别与穿过左支架体66、右支架体75的双轴步进电机55输出轴连接，左力臂84、右力臂91顶部分别连接手机夹持机构6的凹槽板93两侧；

所述手机夹持机构6包括凹槽板93、凸槽板94、弹簧ⅰ95、弹簧ⅱ96和伸缩结构，凹槽板93和凸槽板94连接处设有伸缩结构控制凹槽板93和凸槽板94组成的手机容纳空间大小，伸缩结构处设有弹簧ⅰ95、弹簧ⅱ96。

所述小轴承通过轴承螺栓（轴承螺栓ⅰ26、轴承螺栓ⅱ27、轴承螺栓ⅲ28、轴承螺栓ⅳ29、轴承螺栓ⅴ30、轴承螺栓ⅵ31）安装在轮轴固定板17上。

所述轮轴固定板17通过板箱固定螺栓（板箱固定螺栓ⅰ35、板箱固定螺栓ⅱ36、板箱固定螺栓ⅲ37和板箱固定螺栓ⅳ38）安装在驱动模块保护箱34内部。

所述轮轴固定板17通过固定螺栓（固定螺栓ⅴ44、固定螺栓ⅵ45、固定螺栓ⅶ46和固定螺栓ⅷ47）设有电机固定支架39。

所述电机固定支架39通过固定螺栓（固定螺栓ⅰ40、固定螺栓ⅱ41、固定螺栓ⅲ42和固定螺栓ⅳ43）设有单轴步进电机49。

所述运动驱动模块3顶部通过底座螺栓设有圆盘50；圆盘50顶部一侧通过左支架螺栓（左支架螺栓ⅰ60、左支架螺栓ⅱ61、左支架螺栓ⅲ62、左支架螺栓ⅳ63、左支架螺栓ⅴ64和左支架螺栓ⅵ65）设有左支架体66，圆盘50顶部另一侧通过右支架螺栓设有右支架体75。

所述圆盘50表面设有左力臂84、右力臂91限位摆动的小行程开关92。

该植物形态扫描装置的工作原理为：

1、将装置从植物顶端套入，放置在植物所处的地面上，反复调节调平螺栓ⅰ10，调平螺栓ⅱ11和调平螺栓ⅲ12，目测装置的水平状况，使装置处于水平状态，将手机夹持在手机加持机构6的凹槽板93和凸槽板94之间，打开手机摄像头；

2、打开单轴步进电机49，主动轮48带动带轴齿轮ⅰ18、带轴齿轮ⅱ19、带轴齿轮ⅲ20、带轴齿轮ⅳ21转动，驱动滚轮ⅰ13、滚轮ⅱ14、滚轮ⅲ15、滚轮ⅳ16沿环轨2运动，带动运动驱动模块3、角度调节机构底座4、角度调节机构5和手机夹持机构6移动到支撑腿ⅰ7、支撑腿ⅱ8、支撑腿ⅲ9三条支撑腿中任一位置停止移动，打开双轴步进电机55使其转动，待左力臂84触碰到小行程开关92之后，控制双轴步进电机55反转，待旋转固定角度后停止，观察手机所呈现的画面，若扫描拍摄角度不理想，可增大或减小双轴步进电机55待左力臂84触碰到小行程开关92之后反转的角度，重复上述操作，直到拍摄角度适当，使装置复位；

3、待进行植物形态扫描拍摄时，按下拍摄按钮，控制单轴步进电机49转动，带动手机进行视频或图片的拍摄，当单轴步进电机49沿环轨2转动一圈后，控制单轴步进电机49停止转动，按下停止拍摄按钮，完成一次正向扫描拍摄。若想进行逆向扫描拍摄，可再次按下拍摄按钮，控制单轴步进电机49反转沿环轨2逆向转动一圈后停止转动，按下停止拍摄按钮，完成一次逆向扫描拍摄。待扫描拍摄完成后，从手机夹持机构6取下手机，上述操作可重复进行。

本装置中没有详细描述的结构均是本领域公知的、与本发明作用相同的现有结构。

本发明的有益效果是：

1、本装置设有调平机构，能应对植物所生长环境的复杂情况而进行灵活的调平操作；

2、本装置在运动驱动模块中设有驱动模块保护箱，能防止外界杂物进入运动驱动模块内部，使装置在运转时不受干扰；

3、本装置用来固定单轴步进电机的单机固定支架恰好能将单轴步进电机固定在轮轴固定板上而不影响内部带轴齿轮的运转和安装。

4、本装置凹槽板下方设有小行程开关，可对拍摄的纵向角度进行反复调节，直到角度适当为止。

5、左轴固定支架与右轴固定支架将双轴步进电机对称固定，可以减小扫描拍摄的误差。

6、设备简单，易操作，造价低廉，运行稳定，便于大众使用与推广。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明调平机构示意图；

图3是本发明运动驱动模块内部结构示意图；

图4是本发明小轴承安装方式示意图；

图5是本发明双轴步进电机主视安装结构示意图；

图6是本发明双轴步进电机后视安装结构示意图；

图7是本发明右动力臂传动结构示意图；

图8是本发明角度调节结构示意图；

图9是本发明单轴步进电机固定螺栓示意图；

图10是本发明电机固定支架固定螺栓示意图；

图11是本发明电机固定支架三维立体结构示意图；

图12是本发明板箱固定螺栓示意图；

图13是本发明弹簧ⅰ结构示意图；

图14是本发明弹簧ⅱ结构示意图。

图中：1-调平机构，2-环轨，3-运动驱动模块，4-角度调节机构底座，5-角度调节机构，6-手机夹持机构，7-支撑腿ⅰ，8-支撑腿ⅱ，9-支撑腿ⅲ，10-调平螺栓ⅰ，11-调平螺栓ⅱ，12-调平螺栓ⅲ，13-滚轮ⅰ，14-滚轮ⅱ，15-滚轮ⅲ，16-滚轮ⅳ，17-轮轴固定板，18-带轴齿轮ⅰ，19-带轴齿轮ⅱ，20-带轴齿轮ⅲ，21-带轴齿轮ⅳ，22-小轴承ⅰ，23-小轴承ⅱ，24-小轴承ⅲ，25-小轴承ⅳ，26-轴承螺栓ⅰ，27-轴承螺栓ⅱ，28-轴承螺栓ⅲ，29-轴承螺栓ⅳ，30-轴承螺栓ⅴ，31-轴承螺栓ⅵ，32-轴承螺栓ⅶ，33-轴承螺栓ⅷ，34-驱动模块保护箱，35-板箱固定螺栓ⅰ，36-板箱固定螺栓ⅱ，37-板箱固定螺栓ⅲ，38-板箱固定螺栓ⅳ，39-电机固定支架，40-固定螺栓ⅰ，41-固定螺栓ⅱ，42-固定螺栓ⅲ，43-固定螺栓ⅳ，44-固定螺栓ⅴ，45-固定螺栓ⅵ，46-固定螺栓ⅶ，47-固定螺栓ⅷ，48-主动轮，49-单轴步进电机，50-圆盘，51-底座螺栓ⅰ，52-底座螺栓ⅱ，53-底座螺栓ⅲ，54-底座螺栓ⅳ，55-双轴步进电机，56-左轴固定支架，57-右轴固定支架，58-左动力臂，59-右动力臂，60-左支架螺栓ⅰ，61-左支架螺栓ⅱ，62-左支架螺栓ⅲ，63-左支架螺栓ⅳ，64-左支架螺栓ⅴ，65-左支架螺栓ⅵ，66-左支架体，67-左支架轴承，68-左支架轴承螺栓，69-右支架螺栓ⅰ，70-右支架螺栓ⅱ，71-右支架螺栓ⅲ，72-右支架螺栓ⅳ，73-右支架螺栓ⅴ，74-右支架螺栓ⅵ，75-右支架体，76-右支架轴承，77-右支架轴承螺栓，78-左轴传动帽，79-左轴扣合螺栓ⅰ，80-左轴扣合螺栓ⅱ，81-左轴扣合螺栓ⅲ，82-左轴扣合螺栓ⅳ，83-左传动帽连接螺栓，84-左力臂，85-右轴传动帽，86-右轴扣合螺栓ⅰ，87-右轴扣合螺栓ⅱ，88-右轴扣合螺栓ⅲ，89-右轴扣合螺栓ⅳ，90-右传动帽连接螺栓，91-右力臂，92-小行程开关，93-凹槽板，94-凸槽板，95-弹簧ⅰ，96-弹簧ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1至14所示，该植物形态扫描装置，包括调平机构1、环轨2、运动驱动模块3、角度调节机构底座4、角度调节机构5和手机夹持机构6；

所述调平机构1包括支撑腿ⅰ7、支撑腿ⅱ8、支撑腿ⅲ9、调平螺栓ⅰ10、调平螺栓ⅱ11和调平螺栓ⅲ12，环轨2底面均匀设有支撑腿ⅰ7、支撑腿ⅱ8、支撑腿ⅲ9，支撑腿ⅰ7、支撑腿ⅱ8、支撑腿ⅲ9上分别设有调平螺栓ⅰ10、调平螺栓ⅱ11和调平螺栓ⅲ12进行环轨2调平；

所述环轨2内层和外层均匀设有环形密封轨道；

所述运动驱动模块3包括滚轮ⅰ13、滚轮ⅱ14、滚轮ⅲ15、滚轮ⅳ16、轮轴固定板17、带轴齿轮ⅰ18、带轴齿轮ⅱ19、带轴齿轮ⅲ20、带轴齿轮ⅳ21、小轴承，电机固定支架39、主动轮48、单轴步进电机49和驱动模块保护箱34，运动驱动模块3中滚轮ⅰ13、滚轮ⅱ14安装在环轨2外层以及滚轮ⅲ15、滚轮ⅳ16安装在环轨2内层，滚轮ⅰ13、滚轮ⅱ14、滚轮ⅲ15、滚轮ⅳ16能沿着环轨2环形密封轨道滑动，滚轮ⅰ13、滚轮ⅱ14、滚轮ⅲ15、滚轮ⅳ16上部分别与驱动模块保护箱34内的带轴齿轮ⅰ18、带轴齿轮ⅱ19、带轴齿轮ⅲ20、带轴齿轮ⅳ21的输出轴连接，带轴齿轮ⅰ18、带轴齿轮ⅱ19、带轴齿轮ⅲ20、带轴齿轮ⅳ21通过小轴承安装在轮轴固定板17四侧，轮轴固定板17安装在驱动模块保护箱34内部，轮轴固定板17中间位置设有主动轮48，轮轴固定板17上设有电机固定支架39，电机固定支架39上设有单轴步进电机49，单轴步进电机49的输出轴穿过主动轮48轴孔与主动轮48连接并带动主动轮48转动，单轴步进电机49位于驱动模块保护箱34内部，在单轴步进电机49带动下滚轮ⅰ13、滚轮ⅱ14、滚轮ⅲ15、滚轮ⅳ16能沿着环轨2环形密封轨道滑动；

所述角度调节机构5包括圆盘50、双轴步进电机55、左轴固定支架56、右轴固定支架57、左动力臂58和右动力臂59，左动力臂58包括左支架轴承67、左轴传动帽78和左力臂84，右动力臂59包括右支架体75、右支架轴承76、右轴传动帽85和右力臂91，左轴固定支架56包括左支架体66，右轴固定支架57包括右支架体75，所述运动驱动模块3顶部设有圆盘50，圆盘50顶部设有双轴步进电机55，圆盘50顶部两侧分别设有左轴固定支架56中的左支架体66、右轴固定支架57的右支架体75，左支架体66通过左支架轴承67（左支架轴承67通过左支架轴承螺栓68安装左支架体66）和左轴传动帽78（左支架轴承67通过左传动帽连接螺栓83连接左轴传动帽78，左轴传动帽78通过左轴扣合螺栓ⅰ79、左轴扣合螺栓ⅱ80、左轴扣合螺栓ⅲ81和左轴扣合螺栓ⅳ82安装在左力臂84上）设有左力臂84，右支架体75通过右支架轴承76（右支架轴承76通过右支架轴承螺栓77安装在右支架体75）和右轴传动帽85（右轴传动帽85通过右传动帽连接螺栓91连接右轴传动帽85，右轴传动帽85通过右轴扣合螺栓ⅰ86、右轴扣合螺栓ⅱ87、右轴扣合螺栓ⅲ88和右轴扣合螺栓ⅳ89安装在右力臂91上）设有右力臂91，左力臂84、右力臂91底端分别与穿过左支架体66、右支架体75的双轴步进电机55输出轴连接，左力臂84、右力臂91顶部分别连接手机夹持机构6的凹槽板93两侧；

所述手机夹持机构6包括凹槽板93、凸槽板94、弹簧ⅰ95、弹簧ⅱ96和伸缩结构，凹槽板93和凸槽板94连接处设有伸缩结构控制凹槽板93和凸槽板94组成的手机容纳空间大小，伸缩结构处设有弹簧ⅰ95、弹簧ⅱ96。

其中小轴承通过轴承螺栓（轴承螺栓ⅰ26、轴承螺栓ⅱ27、轴承螺栓ⅲ28、轴承螺栓ⅳ29、轴承螺栓ⅴ30、轴承螺栓ⅵ31）安装在轮轴固定板17上；轮轴固定板17通过板箱固定螺栓（板箱固定螺栓ⅰ35、板箱固定螺栓ⅱ36、板箱固定螺栓ⅲ37和板箱固定螺栓ⅳ38）安装在驱动模块保护箱34内部；轮轴固定板17通过固定螺栓（固定螺栓ⅴ44、固定螺栓ⅵ45、固定螺栓ⅶ46和固定螺栓ⅷ47）设有电机固定支架39；电机固定支架39通过固定螺栓（固定螺栓ⅰ40、固定螺栓ⅱ41、固定螺栓ⅲ42和固定螺栓ⅳ43）设有单轴步进电机49；运动驱动模块3顶部通过底座螺栓设有圆盘50；圆盘50顶部一侧通过左支架螺栓（左支架螺栓ⅰ60、左支架螺栓ⅱ61、左支架螺栓ⅲ62、左支架螺栓ⅳ63、左支架螺栓ⅴ64和左支架螺栓ⅵ65）设有左支架体66，圆盘50顶部另一侧通过右支架螺栓设有右支架体75；圆盘50表面设有左力臂84、右力臂91限位摆动的小行程开关92。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。