CN111615880A - 一种旋转式玉米果穗考种装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式玉米果穗考种装置。该装置包括：旋转装置、主控板、第一图像采集装置和第二图像采集装置；旋转装置用于承载玉米果穗并带动玉米果穗转动；第一图像采集装置用于采集玉米果穗的侧面图像；第二图像采集装置用于采集玉米果穗的端部图像；主控板用于接收旋转装置的转角信号，根据转角信号控制第一图像采集装置和/或第二图像采集装置采集玉米果穗的图片，并对玉米果穗的图片进行处理。本发明的旋转式玉米果穗考种装置，小巧便携，单手可持操作，能够满足对玉米果穗田间原位考种的需求，自动化程度高，能够自动获取并分析果穗端、侧部图像，实现无损检测。

Description

一种旋转式玉米果穗考种装置

技术领域

本发明涉及玉米考种技术领域，特别是涉及一种旋转式玉米果穗考种装置。

背景技术

玉米是我国最主要的粮食作物之一，在农业生产中占有重要地位，玉米育种通过对子代玉米果穗、籽粒的考察，能够分析评选出优良品种。其中考察又称为考种，是对玉米育种结果的检验，主要包括对果穗长、穗粗、穗行粒数以及秃尖程度等外部性状的检测、分析和记录。对于玉米育种单位，每年需要考察大量的玉米果穗，传统的玉米考种方法是将玉米收集后进行人工检测，工作效率低、精确度差、人力成本高，作业持续时间长，堆积时穗间摩擦、碰撞造成籽粒脱落、损耗影响考种质量。

现有考种技术中公开了一种掉落式玉米果穗穗部性状检测装置及其测量方法，能够测量果穗的全角度信息，然而三个镜头只采集穗侧图像，成本高且无法获取穗端性状；且尺寸较大，难以用于便携式装置实地考种。现有考种技术中还公开了一种玉米果穗性状检测装置，用两水平辊筒摩擦转动果穗，并从辊筒间用线阵CCD扫描获取全周图像，然而线阵CCD扫描时间长、效率低，且无转角反馈，仅依靠像素比例估算尺寸，穗侧不平而致颠簸运动，影响测量精度。现有考种技术中公开的一种便携式玉米果穗穗部考种装置，采用拍摄仪可对背景板上的多个果穗自动测量分析，然而该方法无法采集果穗全周图像。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转式玉米果穗考种装置，能够自动获取并分析果穗端、侧部图像，实现无损检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种旋转式玉米果穗考种装置，包括：

旋转装置、主控板、第一图像采集装置和第二图像采集装置；

所述旋转装置用于承载玉米果穗并带动所述玉米果穗转动；

所述第一图像采集装置位于所述旋转装置的上方，所述第一图像采集装置用于采集所述玉米果穗的侧面图像；

所述第二图像采集装置位于所述旋转装置的旁侧，所述第二图像采集装置用于采集所述玉米果穗的端部图像；

所述主控板分别与所述旋转装置、所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置连接；所述主控板用于接收所述旋转装置的转角信号，根据所述转角信号控制所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置采集所述玉米果穗的图片，并对所述玉米果穗的图片进行处理。

可选的，所述旋转式玉米果穗考种装置，还包括：

壳体；

所述旋转装置、所述主控板、所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置位于所述壳体内。

可选的，所述旋转装置，具体包括：

第一转动装置、第二转动装置和压紧辊子；

所述第一转动装置设置在所述壳体的侧壁，所述第二转动装置设置在所述壳体的底部，所述压紧辊子通过弹性支杆设置在所述壳体的盖板上；

所述第一转动装置、所述第二转动装置和所述压紧辊子带动所述玉米果穗旋转。

可选的，所述第一转动装置，具体包括：

第一辊子和第一电机；

所述第一电机的驱动端与所述第一辊子电连接，所述第一电机的控制端与所述主控板电连接，所述第一电机的固定端设置在所述壳体的侧壁上。

可选的，所述第二转动装置，具体包括：

第二辊子和旋转编码器；

所述旋转编码器的一端与所述第二辊子连接，所述旋转编码器的另一端与所述主控板电连接，所述主控板用于接收所述旋转编码器的输出信号，并将所述输出信号转换为转角信号，根据所述转角信号控制所述第一图像采集装置和/或所述第二图像采集装置采集所述玉米果穗的图片。

可选的，所述第二转动装置，具体包括：

第二辊子和第二电机；

所述第二电机的驱动端与所述第二辊子电连接，所述第二电机的控制端与所述主控板电连接，所述第二电机的固定端设置在所述壳体的侧壁上。

可选的，

所述第一图像采集装置，具体包括：

第一摄像装置、设置在所述第一摄像装置两侧的第一LED光源和设置在所述第一摄像装置两侧的第一激光发射器；

所述第一摄像装置、所述第一LED光源和所述第一激光发射器均与所述主控板电连接；所述第一激光发射器用于图像尺寸校准；

所述第二图像采集装置，具体包括：

第二摄像装置、设置在所述第二摄像装置两侧的第二LED光源和设置在所述第二摄像装置两侧的第二激光发射器；

所述第二摄像装置、所述第二LED光源和所述第二激光发射器均与所述主控板电连接；所述第二激光发射器用于图像尺寸校准。

可选的，所述旋转式玉米果穗考种装置，还包括：

定位装置；

所述定位装置与所述主控板连接，所述定位装置用于对所述玉米果穗的地理位置进行定位。

可选的，所述旋转式玉米果穗考种装置，还包括：

RFID读写模块；

所述RFID读写模块与所述主控板连接，所述RFID读写模块用于将所述玉米果穗的定位信息写入RFID标签。

可选的，所述旋转式玉米果穗考种装置，还包括：

显示装置；

所述显示装置与所述主控板连接，所述显示装置用于显示所述玉米果穗的侧面图像、所述玉米果穗的端部图像和图像处理数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种旋转式玉米果穗考种装置，包括旋转装置、主控板、第一图像采集装置和第二图像采集装置；旋转装置用于承载玉米果穗并带动玉米果穗转动；第一图像采集装置用于采集玉米果穗的侧面图像；第二图像采集装置用于采集玉米果穗的端部图像；主控板用于接收旋转装置的转角信号，根据转角信号控制第一图像采集装置和/或第二图像采集装置采集玉米果穗的图片，并对玉米果穗的图片进行处理，本发明的旋转式玉米果穗考种装置，小巧便携，单手可持操作，能够满足对玉米果穗田间原位考种的需求，自动化程度高，能够自动获取并分析果穗端、侧部图像，实现无损检测。

此外，本发明的旋转式玉米果穗考种装置，功能多样化，包括果穗图分析、位置获取、果穗标签读写；拓展性好，通过改变各辊子尺寸及相对位置，能够用于其他类柱产品考察。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中旋转式玉米果穗考种装置主视图；

图2为本发明实施例中旋转式玉米果穗考种装置左视图；

图3为本发明实施例中考种工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种旋转式玉米果穗考种装置，能够自动获取并分析果穗端、侧部图像，实现无损检测。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-3所示，一种旋转式玉米果穗考种装置，包括：旋转装置、主控板3、第一图像采集装置7、第二图像采集装置9、壳体1、定位装置4、RFID读写模块5和显示装置6。

旋转装置用于承载玉米果穗并带动玉米果穗转动；第一图像采集装置7位于旋转装置的上方，第一图像采集装置7用于采集玉米果穗的侧面图像；第二图像采集装置9位于旋转装置的旁侧，第二图像采集装置9用于采集玉米果穗的端部图像；主控板3分别与旋转装置、第一图像采集装置7和第二图像采集装置9连接；主控板3用于接收旋转装置的转角信号，根据转角信号控制第一图像采集装置7和第二图像采集装置9采集玉米果穗的图片，并对玉米果穗的图片进行处理。第一图像采集装置7距离果穗周侧、第二图像采集装置9距离果穗端部的成像距离均应大于各自所配微距镜头标定的最小成像距离，保证镜头能够正常成像。

定位装置4与主控板3连接，定位装置4用于对玉米果穗的地理位置进行定位，定位装置4为GNSS定位模块。RFID读写模块5与主控板3连接，RFID读写模块5用于将玉米果穗的定位信息写入RFID标签。显示装置6与主控板3连接，显示装置6用于显示玉米果穗的侧面图像、玉米果穗的端部图像和图像处理数据。显示装置6为触控屏幕，触控屏幕与主控板3交互相连，使用者能够通过触控屏幕实现考种过程的可视化控制，检测、分析、存储数据。

旋转装置，具体包括：第一转动装置、第二转动装置和压紧辊子12。第一转动装置设置在壳体的侧壁，第二转动装置设置在壳体的底部，压紧辊子12通过弹性支杆设置在壳体的盖板13上；第一转动装置、第二转动装置和压紧辊子12带动玉米果穗旋转。

第一转动装置，具体包括：第一辊子8和第一电机10。第一电机10的驱动端与第一辊子8电连接，第一电机10的控制端与主控板3电连接，第一电机10的固定端设置在壳体的侧壁上。

第二转动装置，具体包括：第二辊子14和旋转编码器11。旋转编码器11的一端与第二辊子14连接，旋转编码器11的另一端与主控板3电连接，主控板3用于接收旋转编码器11的输出信号，并将输出信号转换为转角信号，根据转角信号控制第一图像采集装置7和/或第二图像采集装置9采集玉米果穗的图片。

可采用双驱动的方式，即将旋转编码器11替换为与第一电机10相同的驱动电机(第二电机)，并通过主控板3分析第二图像采集装置9的图像而推算角度。第二转动装置设置在壳体的底部，第二转动装置，具体包括：第二辊子14和第二电机。第二电机的驱动端与第二辊子14电连接，第二电机的控制端与主控板3电连接，第二电机的固定端设置在壳体的侧壁上。

第一辊子8和第二辊子14以及压紧辊子12外表面摩擦系数高，且两端均支承在轴承上，滚动摩擦小；且第一辊子8和第二辊子14最小间距应小于待测最小玉米果穗直径一定值，压紧辊子12能够压紧固定果穗，保证果穗能够在三辊子间稳定滚动。第一电机10驱动第一辊子8转动，果穗受到周向摩擦力转动，间接带动第二棍子转动，触发旋转编码器11输出信号，由主控板3读取并转换为转角。可改变第一辊子8和第二辊子14的位置，由两对轴支架一前一后平行得支承在壳体下腔的底面，如此应调整压紧辊子12的位置确保压紧力向心。

第一图像采集装置7，具体包括：第一摄像装置、设置在第一摄像装置两侧的第一LED光源和设置在第一摄像装置两侧的第一激光发射器。第一摄像装置、第一LED光源和第一激光发射器均与主控板3电连接；第一激光发射器用于图像尺寸校准。第一摄像装置是一广角微距镜头及CMOS感光芯片，第一图像采集装置7的支撑条两端与壳体内侧固连。

第二图像采集装置9，具体包括：第二摄像装置、设置在第二摄像装置两侧的第二LED光源和设置在第二摄像装置两侧的第二激光发射器。第二摄像装置、第二LED光源和第二激光发射器均与主控板3电连接；第二激光发射器用于图像尺寸校准。第二图像采集装置9固连在壳体下腔左内壁，第二摄像装置为微距摄像头。

旋转装置、主控板3、第一图像采集装置7和第二图像采集装置9位于壳体内，壳体包括控制器上腔和果穗下腔两部分。上腔中：主控板3通过电路与各器件相连，并由蓄电池2供电，蓄电池2为直接连接主控板3及电机驱动供电，间接通过主控板3为其他用电模块供电；主控板3的外部接口、GNSS定位模块的天线接口与壳体的上开孔对应，主控板3能够满足图像处理、分析程序的计算需求，且具有接口连接GNSS定位模块和RFID读写模块5的功能，用于位置、标签信息的读取、记录。下腔中：第一辊子8和第二辊子14为平行一对，由两对轴支架支承在下腔内里面和下面的中部；第一电机10与旋转编码器11分别贴近里面和下面的中部固定在下腔右内壁，第一电机10能够带动第一辊子8转动，而第二辊子14带动编码器输入端同步转动；盖板13与壳体铰链连接，能够关闭或打开；压紧辊子12通过一对弹性支杆安装在盖板13内面中心。

盖板13工作时关闭以阻止外部光源射入，盖板13内测固连的弹性杆末端装有压紧辊子12，关闭盖板13时能够给果穗一径向力，使直径尺寸不同的果穗能够贴紧第一辊子8和第二辊子14稳定转动；改变第一辊子8、第二辊子14和压紧辊子12的尺寸或相对位置，能使本发明的装置用于玉米之外的其他类柱状产品的考察需要。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种旋转式玉米果穗考种装置，其特征在于，包括：

旋转装置、主控板、第一图像采集装置和第二图像采集装置；

所述旋转装置用于承载玉米果穗并带动所述玉米果穗转动；

所述第一图像采集装置位于所述旋转装置的上方，所述第一图像采集装置用于采集所述玉米果穗的侧面图像；

所述第二图像采集装置位于所述旋转装置的旁侧，所述第二图像采集装置用于采集所述玉米果穗的端部图像；

所述主控板分别与所述旋转装置、所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置连接；所述主控板用于接收所述旋转装置的转角信号，根据所述转角信号控制所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置采集所述玉米果穗的图片，并对所述玉米果穗的图片进行处理。

2.根据权利要求1所述的旋转式玉米果穗考种装置，其特征在于，所述旋转式玉米果穗考种装置，还包括：

壳体；

所述旋转装置、所述主控板、所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置位于所述壳体内。

3.根据权利要求2所述的旋转式玉米果穗考种装置，其特征在于，所述旋转装置，具体包括：

第一转动装置、第二转动装置和压紧辊子；

所述第一转动装置设置在所述壳体的侧壁，所述第二转动装置设置在所述壳体的底部，所述压紧辊子通过弹性支杆设置在所述壳体的盖板上；

所述第一转动装置、所述第二转动装置和所述压紧辊子带动所述玉米果穗旋转。

4.根据权利要求3所述的旋转式玉米果穗考种装置，其特征在于，所述第一转动装置，具体包括：

第一辊子和第一电机；

所述第一电机的驱动端与所述第一辊子电连接，所述第一电机的控制端与所述主控板电连接，所述第一电机的固定端设置在所述壳体的侧壁上。

5.根据权利要求4所述的旋转式玉米果穗考种装置，其特征在于，所述第二转动装置，具体包括：

第二辊子和旋转编码器；

所述旋转编码器的一端与所述第二辊子连接，所述旋转编码器的另一端与所述主控板电连接，所述主控板用于接收所述旋转编码器的输出信号，并将所述输出信号转换为转角信号，根据所述转角信号控制所述第一图像采集装置和/或所述第二图像采集装置采集所述玉米果穗的图片。

6.根据权利要求4所述的旋转式玉米果穗考种装置，其特征在于，所述第二转动装置，具体包括：

第二辊子和第二电机；

所述第二电机的驱动端与所述第二辊子电连接，所述第二电机的控制端与所述主控板电连接，所述第二电机的固定端设置在所述壳体的侧壁上。

7.根据权利要求1所述的旋转式玉米果穗考种装置，其特征在于，

所述第一图像采集装置，具体包括：

第一摄像装置、设置在所述第一摄像装置两侧的第一LED光源和设置在所述第一摄像装置两侧的第一激光发射器；

所述第一摄像装置、所述第一LED光源和所述第一激光发射器均与所述主控板电连接；所述第一激光发射器用于图像尺寸校准；

所述第二图像采集装置，具体包括：

第二摄像装置、设置在所述第二摄像装置两侧的第二LED光源和设置在所述第二摄像装置两侧的第二激光发射器；

所述第二摄像装置、所述第二LED光源和所述第二激光发射器均与所述主控板电连接；所述第二激光发射器用于图像尺寸校准。

8.根据权利要求1所述的旋转式玉米果穗考种装置，其特征在于，所述旋转式玉米果穗考种装置，还包括：

定位装置；

所述定位装置与所述主控板连接，所述定位装置用于对所述玉米果穗的地理位置进行定位。

9.根据权利要求8所述的旋转式玉米果穗考种装置，其特征在于，所述旋转式玉米果穗考种装置，还包括：

RFID读写模块；

所述RFID读写模块与所述主控板连接，所述RFID读写模块用于将所述玉米果穗的定位信息写入RFID标签。

10.根据权利要求1所述的旋转式玉米果穗考种装置，其特征在于，所述旋转式玉米果穗考种装置，还包括：

显示装置；

所述显示装置与所述主控板连接，所述显示装置用于显示所述玉米果穗的侧面图像、所述玉米果穗的端部图像和图像处理数据。

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