CN113155833A - 一种自伸缩油橄榄成熟度检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自伸缩油橄榄成熟度检测仪，包括自伸缩***、信息采集***和控制***，自伸缩***包括齿轮、内嵌齿条的金属杆、底座、圆形转盘以及嵌套套管。金属杆与设置于整个仪器上表面的嵌套套管最内层刚性连接，嵌套套管最内层的顶端安置有摄像头。步进电机通过齿轮驱动金属杆，带动表面嵌套套管，实现摄像头上升。控制***计算控制步进电机的步进数控制摄像头的升降，摄像头通过Wi‑Fi模块将采集的图像数据传输到微型卡片计算机进行成熟度检测，并将检测的结果发送到显示器显示。本发明的自伸缩油橄榄成熟度检测仪可以实现拍摄、检测、存储于一体，实现了成熟度检测仪的低成本、高精度、智能化、一体化的完美集成。

Description

一种自伸缩油橄榄成熟度检测仪

技术领域

本发明属于成熟度检测仪器领域，尤其涉及一种自伸缩的油橄榄成熟度检测仪。

背景技术

油橄榄是世界著名的油料树种，也是我国食用木本油料的主要树种之一。橄榄油中的不饱和脂肪酸含量接近90％，而且脂肪酸平衡模式接近人体所需。另外橄榄油中还含有人体所必需的A、D、E、K等脂溶性维生素以及微量元素和其他营养物质，可以降低胆固醇、降低血脂，被誉为最高等级的天然植物油。不同成熟度的橄榄果在含油率、油酸含量和不饱和脂肪酸含量之间存在明显差异，然而，由于缺乏专业的油橄榄成熟度检测方法，目前油橄榄成熟度检测只能依靠经验来判断，存在一定的主观性并且容易发生误判。而大部分油橄榄树高一般在3米左右，高处的橄榄果常因为树叶、树枝的遮挡影响观测者的判断。因此研究一种自伸缩的油橄榄成熟度检测仪已成为迫切需要解决的实际需求。

专利申请号为CN202010347869.9，发明名称为“水果成熟度AI识别***”的中国专利。该发明的智能移动终端内设有水果成熟度检测的APP程序[0019]需要将拍摄的图片传至云服务器来获取相对应的水果成熟度，这种方法极大的限制水果成熟度检测的速度而且容易受到网络信号的影响。除此之外，在水果成熟度检测过程中[0020]通过手持式移动设备对目标水果进行拍摄，将拍摄的照片通过4G/3G网络传至云服务器进行识别，识别结果再返回智能终端。这种方法在拍照的过程中极易受到树木高度的限制，尽管可以在拍照时调整相机焦距，但是所获得的图像不能解决遮挡问题。

专利申请号为CN201610185690.1，发明名称为“一种便携式香蕉成熟度检测仪”的中国专利。该发明在香蕉成熟度检测过程[0013]中采用颜色采集器对香蕉颜色进行数据信号采集，这极易受到光照以及周围香蕉颜色的干扰，影响香蕉成熟度的检测，并且挂枝状态的香蕉通过颜色采集器采集香蕉的颜色信息容易受到树度的限制。

以上两种方法分别通过可见光图像和颜色信息研究了水果的成熟度检测问题，但都存在因果树高度造成的检测信息获取困难的问题；针对上述情况，本发明设计了一种自伸缩的油橄榄成熟度检测仪，可以通过伸缩装置实现摄像头的升降从而解决不同高度橄榄果的成熟度检测问题。

发明内容

针对现有方法和技术的局限性，本发明的目的在于克服上述方法的不足之处，提供一种自伸缩的油橄榄成熟度检测仪，该仪器可以通过伸缩装置实现摄像头的升降来检测不同高度橄榄果的成熟度，且带有多种传感器，可以实时的检测光照强度、温度、湿度等橄榄树生存的环境参数。

本发明提供了一种自伸缩的油橄榄成熟度检测仪，它由信息采集***、自伸缩***以及控制***构成，所述信息采集***包括摄像头和多种传感器，所述摄像头安置于嵌套套管最内层顶端的支架中心，所述传感器集成于摄像头内；所述自伸缩***包括齿轮、内嵌齿条的金属杆、底座、圆形转盘以及嵌套套管，所述齿轮带动所述金属杆上升，所述金属杆与放置于整个仪器上表面最内层的嵌套套管刚性连接，当金属杆伸出仪器时，带动套管伸长；所述控制***与所述自伸缩***通过电线连接；所述控制***与所述信息采集机构通过Wi-Fi进行数据传输，获取拍摄的橄榄果的图像以及检测的多种环境参数。

进一步讲：

所述摄像头安置于嵌套套管最内层的顶端，并且可以实现360°旋转，可以采集不同角度的橄榄果图像，能够解决树叶、树枝遮挡的问题；

所述传感器包括光照强度传感器、温湿度传感器、风速传感器，用来测量摄像头在升降过程中的光照强度、温度、湿度以及风速等环境参数，以检测油橄榄的生长环境；

所述自伸缩***包括底座、圆盘、金属杆、齿轮、嵌套套管；

所述底座的上表面安装一圆盘，圆盘通过底座中心的孔洞与安装在底座下面的步进电机连接，底座侧边固定有两个齿轮支架，用以固定齿轮；

所述圆盘内部具有6个大小相等、等距离分布的孔槽，用于放置金属杆；

所述金属杆的侧面内嵌与金属杆长度一致的齿条，金属杆的上表面设计成楔形弧形凸台，且在金属杆下表面的相同位置开设相同形状的楔形凹槽；本发明所设计的金属杆除了与最内层嵌套套管刚性连接的金属杆上表面不需要设计成楔形弧形凸台，其余金属杆上表面均需要设计成楔形弧形凸台；

所述齿轮固定于两个齿轮支架中间，并通过两端带有轴承的传动轴与两支架连接，传动轴的一端安装有步进电机，齿轮初始时与金属杆内嵌的齿条啮合；

所述嵌套套管的节数与安装在圆盘中的金属杆的数量一致，并且最内层的套管与初始时齿轮啮合的金属杆刚性连接；相邻两节套管之间对应设置一组弹珠与珠孔，所设弹珠与珠孔处于一条直线上，当套管伸长到一定位置时内层的弹珠会弹出卡扣到外层套管的珠孔中，以防止套管继续伸长时脱节；

嵌套套管最内层顶端安装有支架，支架与套管成45°，支架上装配摄像头和多种传感器；

所述控制***包括微型卡片计算机、电机驱动器、光耦电路以及Wi-Fi模块组成；在仪器的表面设置有显示器和按键，显示器用于显示橄榄果成熟度的检测结果和多种传感器检测的环境参数；按键用于控制自伸缩***实现摄像头的升降和橄榄果图像的采集，所采集的橄榄果图像通过Wi-Fi传输到微型卡片计算机，微型卡片计算机通过成熟度检测算法对采集的橄榄果图像中每个橄榄果进行成熟度检测，并将检测结果发送到显示器显示。

与已有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明是一种摄像头可以升降的成熟度检测仪器，通过伸缩***的调整可以实现摄像头的升降从而采集不同高度的橄榄果图像。

2、由于该仪器可以实现拍摄、检测、存储于一体，不需要将图像传输到后台，提高检测速度的同时降低了检测仪器的成本。

3、仪器顶端的摄像头能够实现360°旋转，可以解决采集图像时树叶、树枝的遮挡问题。

4、摄像头采集的图像和传感器采集的数据都通过Wi-Fi模块与微型卡片计算机进行传输，避免了线干扰。

附图说明

图1为本发明自伸缩成熟度检测仪的整体外形图

图2为本发明自伸缩成熟度检测仪伸缩***整体图

图3为图2中圆盘结构图

图4为图2中金属杆结构图

图5为本发明自伸缩成熟度检测仪电路连接框图

图中标号：1-摄像头、2-传感器、20-嵌套套管、21-圆杆、22-齿条、23-齿轮、24-传动轴、25-轴承、26-圆盘、27-底座、28-步进电机、29-电机支架、30-齿轮支架；

楔形弧形凸台21-1、楔形弧形凹槽21-2、孔槽26-1、轴端挡圈26-2、轴承座26-3；

31-显示器、32-上升按键、33-拍照按键、34-下降按键、35-微型卡片计算机、36-步进电机、37-WiFi模块、38-光耦电路、39-电机驱动电路；

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，其中，附图构成本申请一部分，并与本实施例一起阐释本发明。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案的唯一限定，凡是在本发明方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。

本发明为自伸缩油橄榄成熟度检测仪器，仪器可通过伸缩功能实现摄像头的升降，从而能够拍摄到不同高度处的橄榄果并进行成熟度的检测，同时通过多种传感器检测油橄榄树木生长的环境状态。

如图1所示，一种自伸缩油橄榄成熟度检测仪主要包括：摄像头1、传感器2、嵌套套管20、显示器31、上升按键32、拍照按键33、下降按键34以及安装在仪器内部的伸缩***以及控制***，摄像头1安装在嵌套套管20最内层的顶端，并且摄像头1与嵌套套管20之间呈45°，显示器31安装在仪器的表面，用来显示橄榄果成熟度检测结果以及多种环境参数，上升按键32和下降按键34的配合使用可以控制伸缩***的伸缩从而实现摄像头1的升降，拍照按键33可以在摄像头达到合适的位置时采集橄榄果的图像。

摄像头1所获取的图像通过Wi-Fi模块传输到微型卡片计算机进行实时的成熟度检测，同时传感器2采集的环境参数也通过Wi-Fi模块传输到微型卡片计算机并发送到显示器31显示。嵌套套管20是一种可伸缩的套管，每一节套管的长度与金属杆21的长度一致，最内层套管直径等于金属杆21直径，其余各层套管内壁紧贴对应内管外壁；相邻两节套管之间设有弹珠和珠孔，且弹珠和弹孔在一条直线上，当内层套管伸长到一定位置时，弹珠会弹出卡扣在珠孔里，以防止套管不断伸长时脱节。

进一步讲，嵌套套管20各层的自动伸缩可通过如下结构实现：

如图2所示，成熟度检测仪器的内部设置一金属杆21和齿条22，金属杆21侧面设有凹槽并将齿条22内嵌在凹槽中；初始状态时，金属杆21内嵌的齿条22与齿轮23啮合，并且金属杆21的顶部与最内层嵌套套管20刚性连接，其余6根金属杆的凹槽皆装有齿条22，并且安装于圆盘26相对应的孔槽中。圆盘26通过底座27的孔洞与安装于底座27下的步进电机36连接，孔洞中安装有轴承25，使得步进电机36能够带动圆盘26转动。底座27的侧边安装有两个竖直的齿轮支架30，两齿轮支架设有孔洞，孔洞内固定有轴承25，两轴承之间通过传动轴24与齿轮23连接并使齿轮23与齿条22啮合，在传动轴24的一端安装有步进电机28以及将步进电机固定在齿轮支架上的电机支架29；步进电机28能够带动齿轮24运转，从而带动金属杆21上升，由于金属杆21与嵌套套管20最内层套管刚性连接，嵌套套管20最内层套管伸长时，可以实现摄像头的上升。当嵌套套管20最内层套管下方的弹珠与其外层套管之间珠孔卡扣时，齿轮23与金属杆21的齿条22啮合且齿条22的下方留有一定的齿数没有啮合；此时，步进电机36带动圆盘26转动一定的角度，使得下一根金属杆顶端的楔形弧形凸台与上一根金属杆底部的楔形弧形凹槽配合，从而实现两根金属杆的连接，并继续在齿轮23的作用下使得嵌套套管20不断伸长，摄像头1不断上升。

如图3所示，自伸缩***中圆盘26部分结构图，其由6个孔槽26-1、轴端挡圈26-2以及轴承座26-3构成。孔槽26-1用来放置金属杆21，圆盘26通过轴承座26-3与底座27中心孔洞的轴承25固定，步进电机36与圆盘26通过联轴器固定；当步进电机36带动圆盘26转动时，轴端挡圈26-2防止圆盘与底座直接接触，影响圆盘的转动。

如图4所示，自伸缩***中金属杆21和齿条22结构图，其由金属杆21、楔形弧形凸台21-1、楔形弧形凹槽21-2、齿条22构成。金属杆21放置于圆盘26的孔槽26-1中，齿条22内嵌于金属杆21的凹槽内，且与齿轮23啮合。当齿轮23带动金属杆21不断上升时，步进电机36带动圆盘26转动，使得下一根金属杆顶端的楔形弧形凸台21-1与上一根金属杆底端的弧形凹槽21-2配合。此时，齿轮23与齿条22啮合且齿条22下方留有一定的齿数没有啮合，当两根金属杆21配合以后，齿条22带动金属杆21整体上升。为了防止配合后的金属杆21在下降时脱节，金属杆21上表面的凸台和下表面的凹槽均设计成楔形；当摄像头1下降时，齿轮23反方向转动带动配合后的金属杆21下降并使得金属杆21***圆盘26相对应的孔洞26-1中，步进电机36反方向转动固定的角度使得圆盘26带动金属杆21转动并与上一根金属杆脱节。

如图5所示，一种自伸缩成熟度检测仪的控制***连接框图，成熟度检测仪的底座27内安装有控制***及其电路。检测者通过控制仪器的上升按键32产生相应的脉冲，微型卡片计算机35接收到此脉冲信号后通过控制步进电机28转动，并记录步进电机28转过的步进次数，当金属杆21带动嵌套套管20最内层套管上升到弹珠弹出卡扣在弹孔内时，步进电机28达到设定的步进次数，微型卡片计算机35通过另一路信号控制步进电机36转动一定的步距角，从而使圆盘26转动固定的角度，使得下一根金属杆能够与上一根金属杆配合，从而继续带动嵌套套管20以及摄像头1上升。当上升到合适的高度时，检测者可以通过按键33控制摄像头1对橄榄果进行图像采集，采集的图像通过Wi-Fi模块传输到微型卡片计算机35内存中，微型卡片计算机35通过加载成熟度检测模型对采集的图像进行成熟度检测，并将检测结果以及图像发送到显示器31显示。为了防止步进电机“堵转”、“闷车”等不正常工作对微型卡片计算机35的损坏，在微型卡片计算机35与步进电机之间设计有光耦电路38以阻断步进电机不正常工作产生的电流。除此之外，在光耦电路38和步进电机之间设计有两路步进电机驱动电路，以驱动步进电机28和步进电机36。

利用上述原理，本发明可通过如下步骤操作：

第一步，检测人员观测到油橄榄树木高处有需要检测的橄榄果时，通过控制上升按键和下降按键调整摄像头的升降，并通过显示器观察摄像头采集的图像。

第二步，通过拍照按键可以对摄像头此时采集的图像进行拍照，并将所拍摄的图像通过Wi-Fi传输到微型卡片计算机进行成熟度检测。

第三步，微型卡片计算机将检测结果以及传感器检测的环境参数发送到显示器中显示。

Claims (8)

1.一种自伸缩油橄榄成熟度检测仪，其特征在于：包括自伸缩***、信息采集***和控制***，所述信息采集***包括摄像头和多种传感器，所述摄像头和所述传感器设置于所述自伸缩***顶端的支架；所述自伸缩***的内部设置有控制***，所述控制***与所述自伸缩***通过电线连接，所述控制***与所述信息采集***通过Wi-Fi无线连接，获取所述摄像头拍摄的图像进行成熟度检测。

2.根据权利要求1所述的自伸缩成熟度检测仪，其特征在于：所述自伸缩***包括齿轮、内嵌齿条的金属杆、圆形转盘、嵌套套管以及底座。

3.根据权利要求2所述的自伸缩成熟度检测仪，其特征在于：所述自伸缩***的底座上固定两个齿轮支架，所述齿轮通过传动轴固定于所述齿轮支架中间并与所述金属杆内嵌的齿条啮合。

4.根据权利要求2所述的自伸缩成熟度检测仪，其特征在于：所述圆盘内部具有6个大小相等、等距离分布的孔槽，用于放置内嵌齿条的金属杆。

5.根据权利要求2所述的自伸缩成熟度检测仪，其特征在于：所述金属杆的侧面内嵌长度与金属杆长度一致的齿条，所述金属杆的上表面设置成楔形弧形凸台，且在所述金属杆下表面的相同位置开设相同形状的楔形弧形凹槽；所述金属杆除了与最内层嵌套套管刚性连接的金属杆上表面不需要设置楔形弧形凸台，其余圆形杆上表面均需要设置楔形弧形凸台。

6.根据权利要求2所述的自伸缩成熟度检测仪，其特征在于：所述嵌套套管的节数与安装在所述圆盘中的金属杆的数量一致，并且最内层套管与所述齿轮啮合的金属杆上表面刚性连接；相邻两节套管之间对应设置一组弹珠与珠孔，所设弹珠与珠孔处于一条直线上，当套管伸长到一定位置时，内层的弹珠会卡扣到外层套管的珠孔中，防止套管继续伸长而脱节。

7.根据权利要求1或2所述的自伸缩成熟度检测仪，其特征在于：所述嵌套套管最内层顶端安装有支架，支架与套管成45°，所述支架上装配有摄像头和多种传感器。

8.根据权利要求1所述的自伸缩成熟度检测仪，其特征在于：所述控制***设置于所述底座的内部，包括微型卡片计算机、电机驱动器、光耦电路以及Wi-Fi模块组成；所述仪器的表面设置有显示器和按键，所述显示器用于显示橄榄果成熟度的检测结果和传感器检测的环境参数；所述按键用于控制自伸缩***实现摄像头的升降和橄榄果图像的采集，所采集的橄榄果图像通过Wi-Fi模块传输到微型卡片计算机，所述微型卡片计算机通过成熟度检测算法对采集的橄榄果图像进行成熟度检测，并将检测结果发送到显示器显示。

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