本发明专利技术涉及一种盆栽作物长势动态检测装置，包括检测平台和旋转轴，所述旋转轴的轴底端部安装有旋转电机，所述旋转电机带动所述旋转轴转动；所述旋转轴上部固定有第一悬臂架，所述第一悬臂架的末端安装有激光测距传感器；所述旋转轴下部固定有第二悬臂架，所述旋转轴上还固定有第一步进电机；所述第二悬臂架的末端安装有压力传感器；所述检测平台上设有第二步进电机，所述检测平台上还设有若干底座，本发明专利技术通过荷重传感器采集作物重量信息，通过压力传感器、光电编码器和激光测距传感器采集作物茎粗和株高信息，通过信息融合对作物长势信息进行描述，能够提高效率，实现对目标作物生长过程长势动态变化信息的连续监测。
【技术实现步骤摘要】
一种盆栽作物长势动态检测装置及其检测方法
本专利技术涉及一种作物长势动态检测装置及其检测方法，适用于盆栽作物
技术介绍
作物长势信息监测是进行水肥科学决策的重要依据，茎粗、株高和生物量是体现作物长势的重要指标，通过对这些指标的科学检测，能够为作物生长过程中的水肥管理、产量预估提供科学依据。目前，作物长势检测主要是以人工方式为主，例如在生物量检测过程中需要采收后通过称重方式测量作物在不同生长阶段的生物量，这种取样和测量方法耗时、费力。由于在不同生长阶段生物量测定的样本不是来自同一样本，不同样本之间作物长势的差异会影响作物生物量测定的准确性。申请号为201210078528.1的专利技术专利申请，公开了一种手持式生物量测定装置及方法，利用压力传感器获取作物形变时产生的回弹力，从而对田间作物的生物量进行探测，该装置适用于田间育种过程中对小地块中小群体农作物生物量的检测，由于检测方式的不同，该装置和方法难以对盆栽作物的个体长势信息进行动态的连续监测。申请号为201210430049.1的专利技术专利申请，公开了一种作物生长信息检测装置及检测方法，该装置适用于对自然生长的小麦、水稻等每个单株具有多个茎杆的作物进行株高和茎粗的检测，也无法对盆栽作物进行动态连续监测。综上所述，现有的作物长势检测装置和方法由于其自身的局限性，很难对盆栽作物的生物量信息及其动态变化过程进行连续的动态检测，不能满足现代化盆栽作物在规模化生产过程中实现对作物长势进行准实时精确动态监测的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种作物长势动态检测装置和检测方法，实现对盆栽作物的无损动态检测。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种盆栽作物长势动态检测装置，包括检测平台和旋转轴，所述旋转轴的轴底端部安装有旋转电机，所述旋转电机带动所述旋转轴转动；所述旋转轴上部固定有第一悬臂架，所述第一悬臂架的末端安装有激光测距传感器；所述旋转轴下部固定有第二悬臂架，所述旋转轴上还固定有第一步进电机，所述第一步进电机通过齿轮齿条装置带动所述第二悬臂架左右移动；所述第二悬臂架的末端安装有压力传感器；所述检测平台上设有第二步进电机，所述第二步进电机依靠齿轮齿条装置带动所述旋转轴左右移动；所述检测平台上还设有若干底座，所述每个底座上安装有载重传感器，所述底座沿所述旋转轴呈圆形排列。上述方案中，所述第一步进电机上还安装光电编码器，所述光电编码器通过检测所述第一步进电机的旋转圈数来测定第二悬臂架的位移量，从而实现对盆栽作物样本茎粗的测量。上述方案中，还包括信号传输处理系统，所述信号传输处理系统包括数据采集卡、控制模块和计算机，所述数据采集卡用来将所述激光测距传感器、所述压力传感器、所述光电编码器和所述载重传感器的信号传输给所述控制模块，所述控制模块与所述计算机相连，所述控制模块用来控制所述旋转电机、所述第一步进电机8和所述第二步进电机。上述方案中，所述旋转轴与所述第一悬臂架和所述第二悬臂架之间为可拆卸固定连接，所述第一悬臂架和所述第二悬臂架能够根据不同类型的盆栽作物样本安装在所述旋转轴的不同位置上。但对于该喷在作物长势动态检测装置而言，没一个动态检测周期内，检测平台上的待检测盆栽作物的种类类型都是一样的。本专利技术还提供了一种利用盆栽作物长势动态检测装置对盆栽作物长势进行动态检测方法，包括如下步骤：A多传感检测装置的预置①采用一个无作物样本作为标定样本，调整无作物样本和盆栽作物样本，使其具有等量的基质和水肥，并采用同样的施肥灌溉措施；②将无作物样本和盆栽作物作物样本均放置在底座上；③根据盆栽作物样本的需要，调整第一悬臂架的位置，使激光测距传感器位于盆栽作物样本正上方，调整第二悬臂架的位置，使压力传感器处于作物的茎部位置；设置装有压力传感器的第二旋臂架的初始位置，使压力传感器的最外边缘与所有盆栽作物样本形成的圆相切；④对设置在所述底座和所述无作物样本之间的荷重传感器进行标定；⑤根据检测需要在计算机上设置各个电动机的起始位置，确定旋转角度、启动时间和循环时间；B启动盆栽作物长势动态检测装置，对作物长势进行检测盆栽作物长势动态检测装置首先采集无作物样本质量信息，确定基准信息之后，盆栽作物长势动态检测装置的各个传感器按照计算机的程序顺序达到预设位置进行检测，在一个循环周期内完成作物质量、茎粗和株高信息的采集后复位，然后按设置的循环时间重复上述检测过程，从而实现对作物长势信息的动态检测。C对盆栽作物样本长势特征参数的量化和描述①从盆栽作物样本荷重传感器采集到的质量信息与无作物样本荷重传感器采集到的质量信息做差运算，得到作物生物量的变化；②从激光测距传感器1和压力传感器2采集到的盆栽作物样本信息中提取茎粗、株高特征参数；③根据获取的作物茎粗、株高、质量信息的变化，通过多信息融合对作物生长过程中长势变化信息进行量化描述输出。本专利技术的效果：（1）本专利技术可以在不破坏作物的情况对同一类型的作物长势信息进行实时动态检测。通过力学-光学多传感器来检测作物茎粗、株高和生物量，不仅可以实现快速、实时、有效的作物长势无损探测，而且可以连续动态地监测作物的长势信息。这也是未来数字农业的发展趋势。（2）本专利技术将荷重传感器、压力传感器、光电编码器和激光测距传感器相结合，对作物茎粗、株高和生物量的进行连续动态监测。通过荷重传感器采集作物重量信息，通过压力传感器、光电编码器和激光测距传感器采集作物茎粗和株高信息，通过力学-光学多信息融合对作物长势信息进行描述。（3）与传统的人工检测方法相比，不仅能够提高效率，而且可以实现对目标作物生长过程长势动态变化信息的连续监测。与光谱、图像等遥感监测方法相比，受光照和复杂背景等环境因素的影响较小。附图说明图1是基于力学-光学多传感信息的作物长势动态检测装置结构简图。图中：1—激光测距传感器2—压力传感器3—光电编码器4—荷重传感器5—第一悬臂架6—第二悬臂架7—旋转轴8—第一步进电机9—第二步进电机10—底座11数据采集卡12控制模块13—计算机。具体实施方式基于力学-光学多传感信息的作物长势动态检测装置技术方案如下：1）多传感检测装置的预置①本装置可同时对三个作物样本进行取样监测，采用一个无作物样本作为标定样本。调整无作物样本和作物样本的使其具有等量的基质和水肥，并采用同样的施肥灌溉措施。②将各样本放置在荷重传感装置上，通过锁紧装置锁紧各样本。其中，在最后一个位置放置无作物样本。③调整激光测距传感器旋转臂的位置，使激光测距传感器位于作物正上方，通过紧固螺栓使相对位置固定；调整压力传感器旋转臂的上下位置，使压力传感器处于作物的茎部位置。④对无作物样本的荷重传感器进行标定。⑤设置机械式旋转臂多传感检测装置检测的起始位置和旋转角度；设置装有压力传感器旋转臂的初始位置，使压力传感器的最外边缘与4个样本形成的圆相切。根据检测需要设置循环时间和启动时间。2）启动多传感检测装置，对作物长势进行检测检测装置首先采集无作物样本质量信息，确定基准信息之后，检测装置顺序达到预设位置进行检测，在一个循环周期内完成作物质量、茎粗和株高信息的采集后复位，然后按设置的循环时间重复上述检测过程，从而实现对作物长势信息的动态检测。3）对作物长势特征参数的量化和描述①从作物样本荷重传感器采集本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种盆栽作物长势动态检测装置，其特征在于，包括检测平台和旋转轴（7），所述旋转轴（7）的轴底端部安装有旋转电机，所述旋转电机带动所述旋转轴（7）转动；所述旋转轴（7）上部固定有第一悬臂架（5），所述第一悬臂架（5）的末端安装有激光测距传感器（1）；所述旋转轴（7）下部固定有第二悬臂架（6），所述旋转轴（7）上还固定有第一步进电机（8），所述第一步进电机（8）通过齿轮齿条装置带动所述第二悬臂架（6）左右移动；所述第二悬臂架（6）的末端安装有压力传感器（2）；所述检测平台上设有第二步进电机（9），所述第二步进电机（9）依靠齿轮齿条装置带动所述旋转轴（7）左右移动；所述检测平台上还设有若干底座（10），所述每个底座（10）上安装有载重传感器（4），所述底座（10）沿所述旋转轴（7）呈圆形排列。
【技术特征摘要】
1.一种盆栽作物长势动态检测装置，其特征在于，包括检测平台和旋转轴（7），所述旋转轴（7）的轴底端部安装有旋转电机，所述旋转电机带动所述旋转轴（7）转动；所述旋转轴（7）上部固定有第一悬臂架（5），所述第一悬臂架（5）的末端安装有激光测距传感器（1）；所述旋转轴（7）下部固定有第二悬臂架（6），所述旋转轴（7）上还固定有第一步进电机（8），所述第一步进电机（8）通过齿轮齿条装置带动所述第二悬臂架（6）左右移动；所述第二悬臂架（6）的末端安装有压力传感器（2）；所述检测平台上设有第二步进电机（9），所述第二步进电机（9）依靠齿轮齿条装置带动所述旋转轴（7）左右移动；所述检测平台上还设有若干底座（10），所述每个底座（10）上安装有载重传感器（4），所述底座（10）沿所述旋转轴（7）呈圆形排列；所述第一步进电机（8）上还安装光电编码器（3），所述光电编码器（3）通过检测所述第一步进电机（8）的旋转圈数来测定第二悬臂架（6）的位移量，从而实现对盆栽作物样本茎粗的测量。2.根据权利要求1所述的一种盆栽作物长势动态检测装置，其特征在于，还包括信号传输处理系统，所述信号传输处理系统包括数据采集卡（11）、控制模块（12）和计算机（13），所述数据采集卡（11）用来将所述激光测距传感器（1）、所述压力传感器（2）、所述光电编码器（3）和所述载重传感器（4）的信号传输给所述控制模块（12），所述控制模块（12）与所述计算机（13）相连，所述控制模块（12）用来控制所述旋转电机、所述第一步进电机（8）和所述第二步进电机（9）。3.根据权利要求2所述的一种盆栽作物长势动态检测装置，其特征在于，所述旋转轴（7）与所述第一悬臂架（5）和所述第二悬臂架（6）之间为可拆卸固定连接，所述第一悬臂架（5）和所述第二悬臂架...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，李立，毛罕平，高洪燕，朱文静，孙俊，张红涛，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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