一种植物表型测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及植物表型测量技术领域，尤其涉及一种植物表型测量装置。


背景技术：

2.植物表型数据对于农业生产具有重要意义，近年来，对植物表型的测量越来越受到重视，利用推扫式传感器可以实现对植物三维结构或高光谱信息的测量。
3.为实现推扫式测量，可以通过搭建“sensor-to-plant”的结构，让传感器在植物冠层上方移动测量，但这种方式往往占地面积较大。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种植物表型测量装置，以解决占地空间大，且稳定测量单株盆栽植物的表型信息的推扫式测量的问题。
5.基于上述目的，本实用新型提供了一种植物表型测量装置，包括：
6.主体框架，所述主体框架设有供植物进出的检测通道；
7.检测组件，设置在所述主体框架上，位于所述检测通道的上方，被配置为测量植物的表型信息；
8.竖直传动组件，被配置为控制所述检测组件的竖直移动；
9.平移滑动组件，设置在所述主体框架上，位于所述检测通道的底部，被配置为传送所述植物沿水平测量方向往复移动；
10.控制箱，设置在所述主体框架上，被配置为控制所述竖直传动组件、平移滑动组件的移动以及控制所述检测组件的测量。
11.可选地，所述检测组件包括：
12.拍照设备，位于所述检测通道的上方，且所述拍照设备被配置为拍照进光方向正对所述检测通道。
13.可选地，所述竖直传动组件包括:
14.立柱，竖直固定在所述主体框架上，且位于所述检测通道的上方；
15.第一丝杆滑台，竖直固定在所述立柱上，且所述第一丝杆滑台的滑台与所述拍照设备固定连接；
16.第一驱动电机，固定设置在所述第一丝杆滑台的顶端，与控制器电连接，被配置为驱动所述第一丝杆滑台的丝杆转动。
17.可选地，所述检测组件还包括补光灯组，所述第一丝杆滑台的滑台与所述拍照设备之间固定设有水平支臂，所述水平支臂的相对两端均铰接有补光灯组，所述补光灯组被配置为灯光方向朝向所述植物。
18.可选地，所述平移滑动组件包括：
19.第二丝杆滑台，沿水平测量方向固定在所述检测通道的底部；
20.置物台，底面与所述第二丝杆滑台的滑台固定连接，被配置为放置所述植物；
21.第二驱动电机，固定设置在第二丝杆滑台的一端，与控制器电连接，被配置为控制所述第二丝杆滑台的丝杆转动。
22.可选地，所述平移滑动组件还包括：
23.滑轨，固定在所述第二丝杆滑台的两侧；
24.其中所述置物台的底面固定设有与所述滑轨适配的滑块。
25.可选地，所述主体框架上设有检测探头，与控制器电连接，被配置为检测所述置物台上是否放置有待检测的植物。
26.可选地，所述第一丝杆滑台的丝杆靠近所述第一驱动电机的一端设有第一锥形齿轮，所述第一驱动电机的输出轴设有第二锥形齿轮，所述第一锥形齿轮与所述第二锥形齿轮啮合。
27.可选地，所述第二丝杆滑台的丝杆靠近所述第二驱动电机的一端设有第三锥形齿轮，所述第二驱动电机的输出轴设有第四锥形齿轮，所述第三锥形齿轮与所述第四锥形齿轮啮合。
28.可选地，所述主体框架和所述滑轨的底部设有多个可调地脚。
29.从上面所述可以看出，本实用新型提供的一种植物表型测量装置，具有如下有益效果：
30.1.通过在主体框架上设置检测组件，竖直传动组件和平移滑动组件能够有效减小对于占地空间的需求，占地空间固定且区域小。
31.2.通过对第二丝杆滑台和第二驱动电机的配合，实现置物台在检测通道中沿水平测量方向往复移动，实现单株盆栽植物的表型信息的测量，同时节省人工搬运植物在检测通道中沿水平测量方向或者人工持拍照设备在植物上方移动测量。
32.3.可以根据植物表型信息的不同需求，可以对拍照设备进行相应设置。
附图说明
33.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本实用新型示意图；
35.图2为本实用新型检测组件与竖直传动组件示意图；
36.图3为本实用新型平移滑动组件示意图；
37.图4为本实用新型实施例补光灯组角度调节示意图；
38.图5为本实用新型正视示意图；
39.图6为本实用新型第一滑动丝杆和第一驱动电机配合示意图。
具体实施方式
40.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
41.需要说明的是，除非另外定义，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语
应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
42.植物的三维形态结构、光谱信息等表型的测量，经常需要使用推扫式传感器，为实现推扫式测量，可以通过搭建“sensor-to-plant”的结构，让传感器在植物冠层上方移动测量，但这种方式往往占地面积较大。在实际操作中，工作人员在对单株盆栽植物进行表型信息测量的时候，利用现有推扫式测量，往往都是占地面积较大的大型推扫式测量装置进行测量，统一对多株植物进行测量，而如果利用此大型测量装置对单株盆栽植物进行表型信息测量，则会造成资源浪费。
43.在实现本技术的过程中，实现占地空间固定且区域小，能在有限的空间里实现对单株盆栽植物的推扫式测量，同时又能根据不同植物的尺寸大小调整拍照设备，从而达到好的成像效果的目的，同时也能够满足根据不同的植物表型信息测量需求，例如三位形态结构、光谱信息等表型信息的测量，而配备不同的拍照设备，例如三维激光、高光谱摄像仪等。
44.通过具体的实施例并结合图1—图6进一步详细说明本技术的技术方案。
45.本技术的一些实施例提供了一种植物表型测量装置，如图1所示，包括：主体框架1，主体框架1设有供植物7进出的检测通道2；检测组件3，设置在主体框架1上，位于检测通道2的上方，被配置为测量植物7的表型信息；竖直传动组件4，被配置为控制检测组件3的竖直移动；平移滑动组件5，设置在主体框架1上，位于检测通道2的底部，被配置为传送植物7沿水平测量方向往复移动；控制箱6，设置在主体框架1上，被配置为控制竖直传动组件4、平移滑动组件5的移动以及控制检测组件3的测量。
46.将植物7放置在平移传动组件上，控制植物7在检测通道2内沿水平测量方向匀速通过检测组件3的下方，水平测量方向为如图1中x轴所示方向，检测组件3的对通过的植物7进行测量，其中主要是对植物7进行表型信息的测量，而竖直传动组件4可以调整检测组件3在竖直方向上的位置，从而使检测组件3达到合适的测量位置，完成对植物7的拍摄，控制箱6分别对竖直传动组件4、平移滑动组件5的往复移动，以及控制检测组件3的测量，减少人工对竖直传动组件4、平移滑动组件5以及检测组件3的工作，其中，控制箱6内设有plc控制器，用于控制检测组件3的拍摄，控制竖直传动组件4在竖直方向的移动以及控制平移滑动组件5在水平测量方向的移动。
47.本装置结构简单，占用空间面积小，适合对单株盆栽植物7表型信息的测量。
48.在一些实施方式中，如图1、图2所示，检测组件3包括：拍照设备31，位于检测通道2的上方，且拍照设备31被配置为拍照进光方向正对所述检测通道2。
49.拍照设备31可以根据对植物7表型信息测量的不同需求而进行不同拍照设备31的设置，例如，表型信息的测量包括：三维形态结构、光谱信息等的不同，可以选用不同的拍照设备31，例如三维激光摄像仪、高光谱摄像仪等，在此，对拍照设备31不做具体限定，拍照设
备31的的拍照进光方向正对检测通道2，能够对进入检测通道2内的植物7进行更加细致拍摄而不会产生失真等问题，从而使表型信息测量不准确。
50.在一些实施方式中，如图1、图2所示，竖直传动组件4包括:立柱41，竖直固定在主体框架1上，且位于检测通道2的上方；第一丝杆滑台42，竖直固定在立柱41上，且第一丝杆滑台42的滑台与拍照设备31固定连接；第一驱动电机43，固定设置在第一丝杆滑台42的顶端，与控制器电连接，被配置为驱动第一丝杆滑台42的丝杆转动。
51.在根据植物7的高度不同，需要对拍照设备31的高度进行调节的时候，第一驱动电机43通过带动第一丝杆滑台42的丝杆转动，从而带动第一丝杆滑台42的滑台在竖直方向上下移动，拍照设备31便可以根据第一丝杆滑台42的滑台移动进行高度调整，达到最适合的高度对进入检测通道2的植物7进行拍摄测量，需要说明的是，图2、图4、图5中的虚线为拍照设备31的虚拟拍摄进光角度，换言之，就是拍照设备31拍摄植物7的角度。
52.其中，竖直传动组件4和检测组件3可以设置在如图1中朝向主体框架1里面的一侧，也可以设置在外面的一侧，根据实际情况，基于主体框架1对于竖直传动组件4和检测组件3的防护，优选将数值传动组件和检测组件3设置在朝向主体框架1里面的一侧。
53.需要说明的是，还可以利用齿轮与链条的配合代替第一丝杆滑台42，在立柱41朝向主体框架1里面的一侧固定连接立杆，立杆内部为空腔结构，远离立柱41的一侧设有滑槽，通过立杆的空腔的顶部活动连接主动齿轮，底部连接从动齿轮，第一驱动电机43的输出轴与主动齿轮固定连接，主动齿轮与从动齿轮通过链条连接，其中链条远离与齿轮接触的一侧设置滑块，滑块与滑槽配合，同时与拍照设备31固定连接，第一驱动电机43的输出轴带动主动齿轮正向和/或反向转动，同样能够控制拍照设备在竖直方向的移动。
54.在一些实施方式中，如图2、图4所示，检测组件3还包括补光灯组32，第一丝杆滑台42的滑台与拍照设备31之间固定设有水平支臂33，水平支臂33的相对两端均铰接有补光灯组32，补光灯组32被配置为灯光方向朝向植物7。
55.在对植物7的表型信息进行拍摄测量的时候，例如高光谱测量的时候，为了减少外界环境中不同的光造成的干扰，以实现更加精准的植物7表型信息的测量，可以利用补光灯组32进行补光，而根据需要补光的不同，可以利用水平支臂33与补光灯组32的铰接，对补光灯组32的角度进行调整，也能够避免无法调整过补光灯组32的光照角度，而造成只能进行统一补光，无法根据现场的实际情况进行相应的补光，如图4中所示箭头方向为补光灯组32的角度调节方向。
56.在一些实施方式中，如图3所示，平移滑动组件5包括：第二丝杆滑台51，沿水平测量方向固定在所述检测通道2的底部；置物台52，底面与所述第二丝杆滑台51的滑台固定连接，被配置为放置所述植物7；第二驱动电机53，固定设置在第二丝杆滑台51的一端，与控制器电连接，被配置为控制所述第二丝杆滑台51的丝杆转动。
57.将植物7放置在置物台52上，控制箱6控制第二驱动电机53工作，第二丝杆滑台51的丝杆转动，第二丝杆滑台51的滑台带动植物7台向沿水平测量方向进入到检测通道2中，此时拍照设备31已经到达合适的高度，对通过其下方的植物7进行拍照测量。
58.其中，需要说明的是，此时电机的输出轴匀速转动，从而第二丝杆滑台51的丝杆匀速转动，置物台52同样进入沿水平测量方向进入检测通道2，避免突然加速或者减速对置物台52上的植物7造成损坏或者从置物台52上掉下。
59.在一些实施方式中，平移滑动组件5还包括：滑轨54，固定在第二丝杆滑台51的两侧；其中置物台52的底面固定设有与滑轨54适配的滑块55。
60.置物台52在第二丝杆滑台51的滑台上，为了能够使置物台52植物7摆放位置由于操作失误未放置在植物7太的中央或者植物7的重量较大，对置物台52与第二丝杆滑台51的滑台之间连接造成损坏或者直接对置物台52造成损坏，在第二丝杆滑台51的两侧设置两条平行的滑轨54，通过与置物台52底面的滑块55配合，既能对置物台52起到保护作用，同时能够对置物台52沿水平测量方向的往复移动起到辅助作用。
61.在一些实施方式中，主体框架1上设有检测探头(图中未示出)控制器电连接，被配置为检测所述置物台52上是否放置有待检测的植物7。
62.在此，检测探头可以设置主体框架1能够检测到置物台52上是否有植物7放置的任何地方，通过检测探头获取置物台52上有植物7放置，控制器控制第一驱动电机43、第二驱动电机53以及拍照设备31进入工作，从而完成对植物7的拍摄测量。
63.在一些实施方式中，如图2、图6所示，第一丝杆滑台42的丝杆靠近第一驱动电机43的一端设有第一锥形齿轮421，第一驱动电机43的输出轴设有第二锥形齿轮431，第一锥形齿轮421与第二锥形齿轮431啮合。
64.为了能够节省本装置的整体空间占用，第一驱动电机43设置的时候，第一丝杆滑台42的顶部，第一驱动电机43的长度方向沿着主体框架1的顶部的横梁方向，通过第一锥形齿轮421和第二锥形齿轮431的配合，避免了第一驱动电机43需要设置在第一丝杆滑台42顶端的同时，第一驱动电机43的输出轴直接与第一丝杆滑台42的丝杆连接，而第一驱动电机43整体超出了主体框架1的顶部，这样也不利于主体框架1对第一驱动电机43的防护。
65.在一些实施方式中，第二丝杆滑台51的丝杆靠近第二驱动电机53的一端设有第三锥形齿轮(图中未示出)，第二驱动电机53的输出轴设有第四锥形齿轮(图中未示出)，第三锥形齿轮与第四锥形齿轮啮合。
66.与第一锥形齿轮421和第二锥形齿轮431的效果相同，第二丝杆滑台51的丝杆的第三锥形齿轮和第二驱动电机53的第四锥形齿轮的啮合，同样能够避免第二驱动电机53与第二丝杆滑台51的丝杆直接连接。而使第二驱动电机53整体超出初始状态下置物台52的侧面，不利于对与第二驱动电机53的防护。
67.在一些实施方式中，主体框架1和滑轨54的底部设有多个可调地脚8。滑轨54底部地脚的设置，既可以起到对置物台52的承重作用，同时主体框架1和滑轨54底部的多个可调地脚8的设置，使得在一些特殊地方，例如地面不平的地方使得本装置的置物台52能够调整到与水平平行，提高主体框架1的整体稳定性。
68.工作原理：
69.将要测量的植物7放置在植物7平台上；
70.检测探头检测到植物7信息，控制箱6根据检测到的植物7信息控制第一驱动电机43工作，第一丝杆滑台42的滑台带动拍摄设备到达合适的拍摄位置，第一驱动电机43停止工作，同时拍照设备31的拍摄高度固定。
71.控制箱6控制第二驱动电机53工作，第二丝杆滑台51的滑台带动置物台52有初始位置沿检测通道2的方向朝主体框架1内移动，直至置物平台完全通过拍照设备31的拍摄范围，控制箱6控制拍照设备31停止工作。
72.控制箱6控制第二驱动电机53工作，将置物平台重新返回值初始位置，等待下一组植物7的放置和拍摄。
73.其中，可以通过手动对补光灯组32的角度以及拍照设备31进行调试。植物7台在检测通道2中的往复时间根据控制箱6内预先设定好的时间来控制第二驱动电机53的转动，第二驱动电机53的输出轴正向转动，则置物台52沿水平检测方向朝主体框架1内移动，到达往复周期一半时间的时候，控制箱6控制第二驱动电机53的输出轴反向转动，则置物台52沿水平检测方向朝主体框架1外移动，至此完成一个往复周期。
74.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
75.本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。