CN112414445A - 一种基于作物群体承载力的标定装置及其标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于作物群体承载力的标定装置及其标定方法，标定装置包括机壳、固定框、固定板、重量控制机构、驱动器、控制模块、显示屏、摄像头、电动伸缩杆和接触传感器；机壳的顶部与固定框连接，机壳内设有支撑架，支撑架沿机壳的内壁周向布置，固定板与固定框连接，控制模块、显示屏和摄像头均设于固定板上，电动伸缩杆的一端与固定板连接，另一端与驱动器连接，控制模块与电动伸缩杆电性连接，控制模块分别与显示屏和摄像头电性连接；重量控制机构包括装载器、运输管和自稳装置，装载器与支撑架连接，装载器内填充内容物，运输管的一端连接至装载器，另一端伸出机壳外，自稳装置用以控制运输管吸入或排出内容物。

Description

一种基于作物群体承载力的标定装置及其标定方法

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，特别涉及一种基于作物群体承载力的标定装置及其标定方法。

背景技术

测量设备的标定，主要是指使用更高精度的标定设备，对所使用仪器的准确度(精度)进行校准。在田间测量作物数据，是一件繁琐且困难的事情，所能使用的测量设备，即便提前标定好，当被携带至大田环境，测量设备的工作稳定性及所测得的数据可靠性依然难以保证，甚至出现故障。

在进行田间测量时，对所有测量设备统一使用一种标定装置，可提高田间试验的简便性及效率，简化试验流程。现有标定装置多数需固定使用，对于田间环境，尤其是水田来说，极不便利。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于作物群体承载力的标定装置，解决了现有标定装置测量不便利的问题。

本发明的另一目的在于，提供一种上述基于作物群体承载力的标定装置的标定方法。

本发明的技术方案为：一种基于作物群体承载力的标定装置，包括机壳、固定框、固定板、重量控制机构、驱动器、控制模块、显示屏、摄像头、电动伸缩杆和接触传感器；

所述机壳的顶部与固定框连接，机壳内设有支撑架，支撑架沿机壳的内壁周向布置，固定板与固定框连接，控制模块、显示屏和摄像头均设于固定板上，电动伸缩杆的一端与固定板连接，另一端与驱动器连接，控制模块与电动伸缩杆电性连接，控制模块分别与显示屏和摄像头电性连接；

重量控制机构包括装载器、运输管和自稳装置，所述装载器与支撑架连接，装载器内填充内容物，运输管的一端连接至装载器，另一端伸出机壳外，自稳装置与支撑架连接，自稳装置与控制模块电性连接，自稳装置用以控制运输管吸入或排出内容物；

接触传感器安装于机壳表面，接触传感器与控制模块电性连接，接触传感器用以检测作物与机壳的接触情况。

进一步，还包括轨道座、滑块和伸缩杆，所述轨道座安装于固定板上，显示屏安装至轨道座上，轨道座上设有轨道，滑块滑动安装至轨道内，伸缩杆的一端与滑块连接，另一端与摄像头连接。通过设置轨道座、滑块和伸缩杆，使摄像头的拍摄的位置可调，方便查看监测。

进一步，还包括刻度条，所述刻度条安装至固定框的外表面。刻度条直观反映测试区域内的作物是否达到预期值。

进一步，还包括多个彩色块，多个彩色块分别安装至机壳的外表面，彩色块采用感光材料制成。彩色块的颜色在不同气候条件或不同光线条件下颜色会发生改变，通过颜色反映着当下的环境条件。

进一步，所述机壳采用柔性材料制成。通过采用柔性材料，方便机壳根据作物的情况来改变形状，针对茎杆相对较硬的作物，如棉花、玉米，机壳将在大于种植间隔的基础上更“苗条”；针对茎杆相对较软的作物，如水稻，机壳的底面面积将更大。再例如，标定测速设备时，机壳将呈漏斗状；标定作物叶片相关指数时，机壳呈圆饼状。

进一步，还包括支撑罩，所述支撑罩包括安装环和多个片体，安装环与固定框连接，片体的一端与安装环连接，另一端向上延伸，片体的形状为弧形，相邻两个片体之间具有间距。通过设置支撑罩，用以防止驱动器对机壳上的电子元件造成损坏。

进一步，还包括防护罩，所述防护罩与固定框连接且位于支撑罩外，防护罩呈喇叭口状。通过设置防护罩，防止作物与机壳上的电子元件产生碰撞。

进一步，所述装载器为气囊，内容物为气体。

进一步，还包括激光传感器，所述激光传感器安装于机壳，激光传感器与控制模块电性连接，激光传感器用以测距和测速。

本发明的另一技术方案为：上述基于作物群体承载力的标定装置的标定方法，包括以下步骤：

步骤S1：根据作物的种类，调整支撑架的形状，进一步改变机壳的形状；

步骤S2：根据作物冠层承载力，往装载器内填充适量内容物；

步骤S3：将测量设备架设完毕，驱使标定装置在目标测量区域的作物冠层上方，测量设备与标定装置的控制模块电性连接，将测量设备的实时测量数据与标定装置的测量数据互通；

步骤S4：接触传感器将作物与机壳的接触情况传输至控制模块，摄像头将拍摄数据传输至控制模块，控制模块将接触情况数据和拍摄数据传输与测量设备的测量数据进行比对、分析，并把结果传输至显示器；

步骤S5：测量结束后，导出数据包，将标定装置关闭，完成一次标定作业。

上述基于作物群体承载力的标定装置的工作原理：根据作物的种类，调整支撑架的形状，由于机壳采用柔性材料，支撑架的形状改变即可机壳的形状，控制模块根据作业要求控制电动伸缩杆伸缩，控制驱动器的工作高度，接触传感器将作物与机壳的接触情况传输至控制模块，摄像头将拍摄数据传输至控制模块，激光传感器用以测距和测速，并将测量数据传输至控制模块，控制模块可将各类数据传输至显示屏上；自稳装置根据作业飞行姿态的需要，将飞行数据传输至控制模块，控制模块控制运输管吸入或排出内容物，来调节标定装置的重量。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明的基于作物群体承载力的标定装置，使用方式简单，基于作物群体承载力，直接接触作物，能有效测量作物的多项指标，并作为一个综合参考，与多种测量设备的测量情况结合起来，起到标定作用。根据实测结果，处于分蘖盛期的水稻(美香占2号)冠层，其单位面积承载力可达100N，该承重力足以支持功能完善的标定装置在中硬茎秆作物、甚至是水稻这类茎秆较软的作物上自由游走。

本发明的基于作物群体承载力的标定装置，机壳采用柔性材料，方便机壳根据作物的情况来改变形状，针对茎杆相对较硬的作物，如棉花、玉米，机壳将在大于种植间隔的基础上更“苗条”；针对茎杆相对较软的作物，如水稻，机壳的底面面积将更大。再例如，标定测速设备时，机壳将呈漏斗状；标定作物叶片相关指数时，机壳呈圆饼状。

附图说明

图1为本发明的基于作物群体承载力的标定装置的结构示意图。

图2为本发明的基于作物群体承载力的标定装置的局部结构示意图。

图3为本发明的基于作物群体承载力的标定装置的分解图。

图4为本发明的基于作物群体承载力的标定装置的另一视角的分解图。

图5为本发明的机壳与支撑架和装载器的装配示意图。

机壳1、固定框2、固定板3、驱动器4、显示屏5、摄像头6、电动伸缩杆7、轨道座8、轨道81、滑块9、伸缩杆10、彩色块11、支撑罩12、防护罩13、装载器14、安装环15、片体16、支撑架17。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1和图3所示，本实施例提供了一种基于作物群体承载力的标定装置，包括机壳1、固定框2、固定板3、支撑架17、重量控制机构、驱动器4、控制模块、显示屏5、摄像头6、电动伸缩杆7、接触传感器、激光传感器、轨道座8、滑块9、伸缩杆10、刻度条、彩色块11、支撑罩12和防护罩13。

如图2、图3、图4和图5所示，机壳的顶部与固定框连接，机壳内设有支撑架，支撑架沿机壳的内壁周向布置，固定板与固定框连接，控制模块、显示屏和摄像头均设于固定板上，电动伸缩杆的一端与固定板连接，另一端与驱动器连接，控制模块与电动伸缩杆电性连接，控制模块分别与显示屏和摄像头电性连接；轨道座安装于固定板上，显示屏安装至轨道座上，轨道座上设有轨道81，滑块滑动安装至轨道内，伸缩杆的一端与滑块连接，另一端与摄像头连接。通过设置轨道座、滑块和伸缩杆，使摄像头的拍摄的位置可调，方便查看监测。

机壳采用柔性材料制成，通过采用柔性材料，方便机壳根据作物的情况来改变形状，针对茎杆相对较硬的作物，如棉花、玉米，机壳将在大于种植间隔的基础上更“苗条”；针对茎杆相对较软的作物，如水稻，机壳的底面面积将更大。再例如，标定测速设备时，机壳将呈漏斗状；标定作物叶片相关指数时，机壳呈圆饼状。机壳的形状根据机壳内的支撑架的形状改变而改变。

如图1和图4所示，接触传感器安装于机壳表面，接触传感器与控制模块电性连接，接触传感器用以检测作物与机壳的接触情况；多个彩色块分别安装至机壳的外表面，彩色块采用感光材料制成。彩色块的颜色在不同气候条件或不同光线条件下颜色会发生改变，通过颜色反映着当下的环境条件；刻度条安装至固定框的外表面。刻度条直观反映测试区域内的作物生长是否达到预期值；激光传感器安装于机壳，激光传感器与控制模块电性连接，激光传感器用以测距和测速。

如图5所示，重量控制机构包括装载器14、运输管和自稳装置，装载器与支撑架连接，装载器内填充内容物，运输管的一端连接至装载器，另一端伸出机壳外，自稳装置与支撑架连接，自稳装置与控制模块电性连接，自稳装置用以控制运输管吸入或排出内容物；在本实施例中，装载器为气囊，内容物为气体，通过控制气囊吸气或排气来调节装置整体的重量。

如图1和图3所示，支撑罩包括安装环15和多个片体16，安装环与固定框连接，片体的一端与安装环连接，另一端向上延伸，片体的形状为弧形，相邻两个片体之间具有间距。通过设置支撑罩，用以防止驱动器对机壳上的电子元件造成损坏。支撑罩设置多个片体，有利于驱动器的下冲气流的发散。

如图3和图4所示，防护罩与固定框连接且位于支撑罩外，防护罩呈喇叭口状。通过设置防护罩，防止作物与机壳上的电子元件产生碰撞。

上述基于作物群体承载力的标定装置的标定方法，包括以下步骤：

步骤S1：根据作物的种类，调整支撑架的形状，进一步改变机壳的形状；

步骤S2：根据作物冠层承载力，往装载器内填充适量内容物；

步骤S3：将测量设备架设完毕，驱使标定装置在目标测量区域的作物冠层上方，测量设备与标定装置的控制模块电性连接，将测量设备的实时测量数据与标定装置的测量数据互通；

步骤S4：接触传感器将作物与机壳的接触情况传输至控制模块，摄像头将拍摄数据传输至控制模块，控制模块将接触情况数据和拍摄数据传输与测量设备的测量数据进行比对、分析，并把结果传输至显示器；

步骤S5：测量结束后，导出数据包，将标定装置关闭，完成一次标定作业。

上述基于作物群体承载力的标定装置的工作原理：根据作物的种类，调整支撑架的形状，由于机壳采用柔性材料，支撑架的形状改变即可机壳的形状，控制模块根据作业要求控制电动伸缩杆伸缩，控制驱动器的工作高度，接触传感器将作物与机壳的接触情况传输至控制模块，摄像头将拍摄数据传输至控制模块，激光传感器用以测距和测速，并将测量数据传输至控制模块，控制模块可将各类数据传输至显示屏上；自稳装置根据作业飞行姿态的需要，将飞行数据传输至控制模块，控制模块控制运输管吸入或排出内容物，来调节标定装置的重量。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于作物群体承载力的标定装置，其特征在于，包括机壳、固定框、固定板、重量控制机构、驱动器、控制模块、显示屏、摄像头、电动伸缩杆和接触传感器；

所述机壳的顶部与固定框连接，机壳内设有支撑架，支撑架沿机壳的内壁周向布置，固定板与固定框连接，控制模块、显示屏和摄像头均设于固定板上，电动伸缩杆的一端与固定板连接，另一端与驱动器连接，控制模块与电动伸缩杆电性连接，控制模块分别与显示屏和摄像头电性连接；

重量控制机构包括装载器、运输管和自稳装置，所述装载器与支撑架连接，装载器内填充内容物，运输管的一端连接至装载器，另一端伸出机壳外，自稳装置与支撑架连接，自稳装置与控制模块电性连接，自稳装置用以控制运输管吸入或排出内容物；

接触传感器安装于机壳表面，接触传感器与控制模块电性连接，接触传感器用以检测作物与机壳的接触情况。

2.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的标定装置，其特征在于，还包括轨道座、滑块和伸缩杆，所述轨道座安装于固定板上，显示屏安装至轨道座上，轨道座上设有轨道，滑块滑动安装至轨道内，伸缩杆的一端与滑块连接，另一端与摄像头连接。

3.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的标定装置，其特征在于，还包括刻度条，所述刻度条安装至固定框的外表面。

4.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的标定装置，其特征在于，还包括多个彩色块，多个彩色块分别安装至机壳的外表面，彩色块采用感光材料制成。

5.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的标定装置，其特征在于，所述机壳采用柔性材料制成。

6.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的标定装置，其特征在于，还包括支撑罩，所述支撑罩包括安装环和多个片体，安装环与固定框连接，片体的一端与安装环连接，另一端向上延伸，片体的形状为弧形，相邻两个片体之间具有间距。

7.根据权利要求6所述的基于作物群体承载力的标定装置，其特征在于，还包括防护罩，所述防护罩与固定框连接且位于支撑罩外，防护罩呈喇叭口状。

8.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的标定装置，其特征在于，所述装载器为气囊，内容物为气体。

9.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的标定装置，其特征在于，还包括激光传感器，所述激光传感器安装于机壳，激光传感器与控制模块电性连接，激光传感器用以测距和测速。

10.一种权利要求1-9任一所述的基于作物群体承载力的标定装置的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：根据作物的种类，调整支撑架的形状，进一步改变机壳的形状；

步骤S2：根据作物冠层承载力，往装载器内填充适量内容物；

步骤S3：将测量设备架设完毕，驱使标定装置在目标测量区域的作物冠层上方，测量设备与标定装置的控制模块电性连接，将测量设备的实时测量数据与标定装置的测量数据互通；

步骤S4：接触传感器将作物与机壳的接触情况传输至控制模块，摄像头将拍摄数据传输至控制模块，控制模块将接触情况数据和拍摄数据传输与测量设备的测量数据进行比对、分析，并把结果传输至显示器；

步骤S5：测量结束后，导出数据包，将标定装置关闭，完成一次标定作业。

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