种植物密度测量装置和种植物密度测量方法与流程

本发明涉及一种种植物密度测量装置和种植物密度测量方法。
背景技术：
：田间作物的生长密度是影响收割机控制操作的关键指标。现有的联合收割机收割作业自动控制采用脱粒滚筒转速等参数进行反馈控制，而这个控制过程的关键是根据田间作物的密度、长势等因素对其行驶速度进行控制从而保证脱粒滚筒的转速符合要求。因此，对待收割区域的作物的生长密度进行检测是具有重要意义的。传统的作物生长密度的测量方法是利用航空摄影或卫星云图获取被测田间的作物生长情况的图像。这种方法适用于大面积的田地作物的测量分析，测量的数据过于广泛，不能及时提供实时的田间作物密度以满足联合收割机的操控需求。技术实现要素：为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够测量田间种植物密度的种植物密度测量装置。为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种种植物密度测量装置，包括：第一测量车和第二测量车；第一测量车和第二测量车分别设置在种植物的种植区域的两侧；第一测量车包括：第一测量器和第一车架；第一测量器固定至第一车架；第一车架上设有显示测量结果的第一显示屏；第一测量器包括第一电动推杆、第一升降台、第一电机、第一转动台、第一水箱、第一浮板、第一安装座、第一夹持装置、第一uwb传感器、第一长杆和激光扫平仪；第一电动推杆固定至车架并驱动第一升降台沿直线运动；第一电机固定至第一升降台并驱动第一转动台转动；第一水箱固定至第一转动台；第一水箱内装有水；浮板漂浮在第一水箱内的水面上；第一安装座固定到第一浮板；第一uwb传感器和第一长杆固定至第一安装座；第一夹持装置固定至第一水箱；第一夹持装置在浮板静止时夹持第一安装座从而保证第一安装座和第一水箱固定成一个整体；激光扫平仪能够发射水平激光线；第二测量车包括：第二测量器和第二车架；第二测量器固定至第二车架；第二车架上设有显示测量结果的第二显示屏；第二测量器包括第二电动推杆、第二升降台、第二电机、第二转动台、第二水箱、第二浮板、第二安装座、第二夹持装置、第二uwb传感器、第二长杆和标尺；第二电动推杆固定至车架并驱动第二升降台沿直线运动；第二电机固定至第二升降台并驱动第二转动台转动；第二水箱固定至第二转动台；第二水箱内装有水；浮板漂浮在第二水箱内的水面上；第二安装座固定到第二浮板；第二uwb传感器和第二长杆固定至第二安装座；第二夹持装置固定至第二水箱；第二夹持装置在浮板静止时夹持第二安装座从而保证第二安装座和第二水箱固定成一个整体；标尺固定至第二长杆；标尺上设有刻度线。进一步地，第一电机驱动第一转动台转动的转动速度不等于第二电机驱动第二转动台转动的转动速度。进一步地，第一电机驱动第一转动台转动的转动速度大于第二电机驱动第二转动台转动的转动速度。进一步地，第一转动台转动的速度大于等于50rpm且小于等于70rpm；第二转动台转动的速度大于等于30rpm且小于等于40rpm。进一步地，第一车架还包括第一把手；第一把手供用户推动第一测量车使第一测量车在地面上运动；第二车架还包括第二把手；第二把手供用户推动第二测量车使第二测量车在地面上运动。进一步地，第一测量车设有供用户控制第一测量车的第一操控面板；第二测量车设有供用户控制第二测量车的第二操控面板；第一操控面板固定至第一把手；第二操控面板固定至第二把手。进一步地，第一显示屏设置于第一操控面板；第二显示屏设置于第二操控面板。进一步地，第一夹持装置包括多个第一定位螺栓；第一定位螺栓与第一水箱的箱壁通过螺纹配合；多个第一定位螺栓的一端与第一安装座接触从而夹持第一安装座；第二夹持装置包括多个第二定位螺栓；第二定位螺栓与第二水箱的箱壁通过螺纹配合；多个第二定位螺栓的一端与第二安装座接触从而夹持第二安装座。进一步地，标尺上的多个刻度线在标尺的延伸方向上从中间向两端逐渐缩短。一种种植物密度测量装置的测量方法包括以下步骤：将第一测量车和第二测量车分别移动至种植物的种植区域的两侧；启动第一电动推杆调节第一水箱的高度使第一uwb传感器不高于种植物的高度且激光扫平仪高于种植物的高度；第一水箱内的水平静后，利用第一夹持装置固定第一安装座；根据激光扫平仪发射的光线与标尺的位置，控制第二电动推杆调节第二水箱的高度从而使第二uwb传感器和第一uwb传感器处于同一高度；第二水箱内的水平静后，利用第二夹持装置固定第二安装座；启动第一电机和第二电机，使第一电机带动第一uwb传感器转动，第二电机带动第二uwb传感器转动；从第一显示屏或第二显示屏上读取测量结果。发明的有益之处在于种植物密度测量装置及其测量方法能够精确测量田间种植物的密度。附图说明图1是本发明种植物密度测量装置结构的示意图；图2是种植物密度测量装置的第一测量车和第二测量车分别位于田间作物两侧进行测量时的状态图。种植物密度测量装置100，第一测量车101，第二测量车102，第一测量器103，第一车架104，第一电动推杆106，第一升降台107，第一电机108，第一转动台109，第一水箱110，第一浮板111，第一安装座112，第一夹持装置113，第一uwb传感器114，第一长杆115，激光扫平仪116，第二测量器117，第二车架118，第二电动推杆120，第二升降台121，第二电机122，第二转动台123，第二水箱124，第二浮板125，第二安装座126，第二夹持装置127，第二uwb传感器128，第二长杆129，标尺130，刻度线131，第一手把132，第二手把133，第一定位螺栓136，第二定位螺栓137，田间作物200。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。如图1至图2所示，一种种植物密度测量装置100，包括：第一测量车101和第二测量车102；第一测量车101和第二测量车102分别设置在种植物的种植区域的两侧；第一测量车101包括：第一测量器103和第一车架104；第一测量器103固定至第一车架104；第一车架104上设有显示测量结果的第一显示屏；第一测量器103包括第一电动推杆106、第一升降台107、第一电机108、第一转动台109、第一水箱110、第一浮板111、第一安装座112、第一夹持装置113、第一uwb传感器114、第一长杆115和激光扫平仪116；第一电动推杆106固定至车架并驱动第一升降台107沿直线运动；第一电机108固定至第一升降台107并驱动第一转动台109转动；第一水箱110固定至第一转动台109；第一水箱110内装有水；浮板漂浮在第一水箱110内的水面上；第一安装座112固定到第一浮板111；第一uwb传感器114和第一长杆115固定至第一安装座112；第一夹持装置113固定至第一水箱110；第一夹持装置113在浮板静止时夹持第一安装座112从而保证第一安装座112和第一水箱110固定成一个整体；激光扫平仪116能够发射水平激光线；第二测量车102包括：第二测量器117和第二车架118；第二测量器117固定至第二车架118；第二车架118上设有显示测量结果的第二显示屏；第二测量器117包括第二电动推杆120、第二升降台121、第二电机122、第二转动台123、第二水箱124、第二浮板125、第二安装座126、第二夹持装置127、第二uwb传感器128、第二长杆129和标尺130；第二电动推杆120固定至车架并驱动第二升降台121沿直线运动；第二电机122固定至第二升降台121并驱动第二转动台123转动；第二水箱124固定至第二转动台123；第二水箱124内装有水；浮板漂浮在第二水箱124内的水面上；第二安装座126固定到第二浮板125；第二uwb传感器128和第二长杆129固定至第二安装座126；第二夹持装置127固定至第二水箱124；第二夹持装置127在浮板静止时夹持第二安装座126从而保证第二安装座126和第二水箱124固定成一个整体；标尺130固定至第二长杆129；标尺130上设有刻度线131。作为一种优选的实施方式，第一电机108驱动第一转动台109转动的转动速度不等于第二电机122驱动第二转动台123转动的转动速度。作为一种优选的实施方式，第一电机108驱动第一转动台109转动的转动速度大于第二电机122驱动第二转动台123转动的转动速度。作为一种优选的实施方式，第一转动台109转动的速度大于等于50rpm且小于等于70rpm；第二转动台123转动的速度大于等于30rpm且小于等于40rpm。作为一种优选的实施方式，第一车架104还包括第一把手132；第一把手132供用户推动第一测量车101使第一测量车101在地面上运动；第二车架118还包括第二把手133；第二把手133供用户推动第二测量车102使第二测量车102在地面上运动。作为一种优选的实施方式，第一测量车101设有供用户控制第一测量车101的第一操控面板；第二测量车102设有供用户控制第二测量车102的第二操控面板；第一操控面板固定至第一把手132；第二操控面板固定至第二把手133。作为一种优选的实施方式，第一显示屏设置于第一操控面板；第二显示屏设置于第二操控面板。作为一种优选的实施方式，第一夹持装置113包括多个第一定位螺栓136；第一定位螺栓136与第一水箱110的箱壁通过螺纹配合；多个第一定位螺栓136的一端与第一安装座112接触从而夹持第一安装座112；第二夹持装置127包括多个第二定位螺栓137；第二定位螺栓137与第二水箱124的箱壁通过螺纹配合；多个第二定位螺栓137的一端与第二安装座126接触从而夹持第二安装座126。作为一种优选的实施方式，标尺130上的多个刻度线131在标尺130的延伸方向上从中间向两端逐渐缩短。一种采用如上所述的种植物密度测量装置100进行测量的种植物密度测量方法，包括以下步骤：将第一测量车101和第二测量车102分别移动至种植物的种植区域的两侧；启动第一电动推杆106调节第一水箱110的高度使第一uwb传感器114不高于种植物的高度且激光扫平仪116高于种植物的高度；第一水箱110内的水平静后，利用第一夹持装置113固定第一安装座112；根据激光扫平仪116发射的光线与标尺130的位置，控制第二电动推杆120调节第二水箱124的高度从而使第二uwb传感器128和第一uwb传感器114处于同一高度；第二水箱124内的水平静后，利用第二夹持装置127固定第二安装座126；启动第一电机108和第二电机122，使第一电机108带动第一uwb传感器114转动，第二电机122带动第二uwb传感器128转动；从第一显示屏或第二显示屏上读取测量结果。工作原理：当对田间作物200的密度进行测量时，工作人员将第一测量车101和第二测量车102分别推至田间作物200的两侧并使得第一测量车101和第二测量车102的第一uwb传感器114和第二uwb传感器128尽量贴近田间作物200。在平整的地面上，将第一uwb传感器114和第二uwb传感器128设定在同一水平高度时，激光扫平仪116发出的激光照射在标尺130上的刻度线131为预设刻度。由于田间土地不平整，当第一测量车101和第二测量车102相对停在不同高度的地面时，启动第一电动推杆106调节第一水箱110的高度使第一uwb传感器114不高于种植物的高度且激光扫平仪116高于种植物的高度；启动第二电动推杆120驱动第二升降台121从而调节第二长杆129的相对于第一长杆115的高度。在进行升降操作时保证第一uwb传感器114和第二uwb传感器128的不高于田间种植物的高度。直到激光扫平仪116发射的激光照射在标尺130的刻度线131上的刻度为预设刻度时，则第一uwb传感器114和第二uwb传感器128处于同一水平高度。当第一水箱110和第二水箱124静止后两个水箱内的水逐渐静止，而第一浮板111和第二浮板125分别在水的浮力作用下也保持静止且都处于水平静止状态。此时，用第一夹持装置113和第二夹持装置127分别夹持住处于水平静止状态下的第一安装座112和第二安装座126从而使得第一uwb传感器114和第二uwb传感器128发射的信号波能在同一水平高度。通过这种方式保证了第一测量车101和第二测量车102在凹凸不平的田间土地上进行测量时第一uwb传感器114和第二uwb传感器128发射的信号波能够处于同一高度并能相互接收，从而保证测量结果的精确性。当第一uwb传感器114和第二uwb传感器128处同一水平高度时，启动第一电机108和第二电机122，使第一电机108带动第一uwb传感器114转动，第二电机122带动第二uwb传感器128转动。第一电机108和第二电机122的转速不同保证了当第一uwb传感器114和第二uwb传感器128转动至相互对齐时发射的信号波在同一高度上能相互接收从而完成检测。第一uwb传感器114和第二uwb传感器128分别将检测到的数据上传至第一显示屏和第二显示屏上供工作人员读取。作为uwb传感器的使用，一般用来检测距离。进一步，可以通过多个空间距离实现空间定位。uwb传感器的基础工作原理是采用飞行时间测距法。飞行时间测距法主要利用信号在两个异步收发机之间飞行时间来测量节点间的距离。双向飞行时间法每个模块从启动开始即会生成一条独立的时间戳。模块a的发射机在其时间戳上的ta1发射请求性质的脉冲信号，模块b在tb2时刻发射一个响应性质的信号，被模块a在自己的时间戳ta2时刻接收。由此可以计算出脉冲信号在两个模块之间的飞行时间，从而确定飞行距离s。距离：s＝c[(ta2-ta1)-(tb2-tb1)](c为光速)。本申请利用电磁波在不同介质中传播速度不同的原理，将传统的uwb传感器作为一种新的使用方式，放置到待测物体的两侧，介质直接影响了uwb传感器的检测数据，或者说uwb传感器检测的数据由电磁波所经过的介质所影响。uwb传感器释放的电磁波穿过了空气和种植物，种植物体内含有一定的水分。空气和种植物体内的水分在uwb传感器的电磁波运动路径上的占比直接影响了uwb传感器的测量数据。水的介电常数远大于空气。也就是说uwb传感器检测的数据主要取决运动路径上植物的数量或植物的水量。电磁波在种植物体内的水分中的传播速度远大于空气中的传播速度。同样种类的种植物其水分含量大致相同。其中种植物在电磁波传播路径上的占比与uwb传感器检测的数据成线性关系。或者说，种植物的密度与uwb传感器检测的数据成线性关系。可以根据uwb传感器检测的数据获得种植物的密度。介质名称介电常数介质名称介电常数空气1干燥煤粉2.2聚苯乙烯颗粒1.05～1.5石膏1,8～2.5洗衣粉1.1～1.3食用油2～4液态煤气1.2～1.7粮食2.5～4.5塑料粒1.5～2干燥沙3～4玻璃片1.2～2.2沥青4～5奶粉1.8～2.2水泥4～6汽油1.9甲醚5环乙醇2异氰酸酯7.5柴油2.1水81常见物质介电常数表以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。当前第1页12