一种谷物表型一体化检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种谷物表型一体化检测装置，包括机架、吸嘴、吸嘴套、气管、第一连接板、第一电动滑台、第二连接板、步进电机、第三连接板、第四连接板、第二电动滑台、第三电动滑台、第五连接板、上漏斗、近红外光源装置、第六连接板、种盘、识别相机、种盘托架、图像采集相机、第七连接板、图像采集相机底座、第八连接板、第四电动滑台、收种盒托架、收种盒、第五电动滑台、第九连接板、下漏斗。该装置可分为搬运模块、近红外光谱数据获取模块、取种模块、图像采集模块和收种模块，分别完成谷物的搬运、近红外光谱数据获取、谷物取种、图像采集、谷物接收工作，本发明专利技术能实现谷物的图像、近红外光谱数据和重量参数自动化一体化无损化获取。

An Integrated Detection Device for Cereal Phenotype

The invention relates to an integrated detection device for grain phenotype, which comprises a frame, a suction nozzle, a suction sleeve, a trachea pipe, a first connecting plate, a first electric slide, a second connecting plate, a step motor, a third connecting plate, a fourth connecting plate, a second electric slide, a third electric slide, a fifth connecting plate, an upper funnel, a near infrared light source device, a sixth connecting plate, a seed plate, a recognition camera and a seed. Tray bracket, image acquisition camera, seventh connection board, image acquisition camera base, eighth connection board, fourth electric sliding platform, seed collection box bracket, seed collection box, fifth electric sliding platform, ninth connection board, lower funnel. The device can be divided into transport module, near infrared spectrum data acquisition module, seed acquisition module, image acquisition module and seed harvesting module. It can complete grain handling, near infrared spectrum data acquisition, grain seed acquisition, image acquisition and grain reception respectively. The invention can realize automatic and non-destructive acquisition of grain images, near infrared spectrum data and weight parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种谷物表型一体化检测装置
本专利技术属于农产品品质、形态检测
，涉及谷物表型检测，特别涉及一种谷物表型一体化检测装置。
技术介绍
谷物种质资源在生长发育、生理、生化、遗传等研究过程中，都以其表型改变为依据。其表型特征是种质创新和生物学研究的物质基础，是种质资源引进、筛选、评价、身份构建时的重要目标。谷物单粒种质的表型鉴定主要包含两方面，一方面是种质的形态鉴定，针对这一点，国内外已广泛开展基于图像分析的手段来分析谷物表面积、籽长、粒宽、厚度、圆度、周长、色泽、容重等多项形态指标；另一方面是种质的内在品质鉴定，这方面越来越多的研究者使用快速、简便、非破坏性的近红外、红外等光谱仪对谷物水分、粗蛋白、脂肪、淀粉、沉降值、氨基酸等多组分同时测定。总体来说，目前的谷物种质的表型性状获取主要依赖于专业仪器和人工测量，费时费力，容易引入人为主观误差，因此亟需开发设计一套完善的谷物种质表型信息自动化无损化一体化获取装置，以满足现代谷物育种过程对籽粒表型性状的精确快速获取的诉求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种谷物表型一体化检测装置，能实现谷物的图像、近红外光谱数据和重量参数自动化一体化无损化获取。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种谷物表型一体化检测装置，包括机架1以及安装于机架1上的：取种模块，包括种盘17以及朝向种盘17用于识别其中谷物分布的识别相机18；搬运模块，包括电动三轴滑台及安装于其上的接气管4的吸嘴2，所述吸嘴2基于气压从种盘17中吸取单粒谷物；图像采集模块，包括图像采集相机20，采集吸嘴2吸取的单粒谷物的多角度照片，获取所述单粒谷物的尺寸及体积参数；近红外光谱数据获取模块，包括上漏斗14和近红外光源装置15，所述上漏斗14承接吸嘴2释放的单粒谷物，所述近红外光源装置15为外表布置有近红外光源的斜向设置的玻璃管道，其上端与上漏斗14出口连接，在单粒谷物下滑过程中获取其近红外光谱数据；收种模块，位于近红外光源装置15出口下部，包括电动十字滑台及安装于其上收种盒26，通过与近红外光源装置15出口连接的下漏斗29接收出近红外光谱数据获取模块的单粒谷物。所述机架1采用30mm×30mm的铝型材搭建成上层、中层和下层的三层结构，上层安装搬运模块，中层安装取种模块、图像采集模块、近红外光谱数据获取模块和收种模块中的下漏斗29，下层安装收种模块中除下漏斗29外的其它部件。所述电动三轴滑台包括X向的第三电动滑台12、Y向的第一电动滑台6以及Z向的第二电动滑台11，其中：所述第三电动滑台12安装在第五连接板13上，第五连接板13安装在机架1上，所述第一电动滑台6安装在第二连接板7上，第二连接板7安装在第三电动滑台12上，所述第二电动滑台11安装在第四连接板10上，第四连接板10安装在第一电动滑台6上，所述吸嘴2和气管4安装在吸嘴套3上，步进电机8和吸嘴套3安装在第一连接板5上，第一连接板5安装在第三连接板9上，第三连接板9安装在第二电动滑台11上。所述吸嘴2和步进电机8轴同心，吸嘴2在步进电机8的带动下沿Z轴旋转而吸嘴套3固定不动，所述气管4另一端连接着真空发生器，为吸嘴2吸附谷物提供动力。所述种盘17和识别相机18安装在种盘托架19上，所述种盘托架19安装在机架1上，所述近红外光源装置15安装在第六连接板16上，所述第六连接板16安装在机架1上，所述图像采集相机20安装在图像采集相机底座22上，所述图像采集相机底座22安装在第七连接板21上，所述第七连接板21安装在机架1上。所述种盘17选用透明材质的圆盘，识别相机18安装于种盘17正下方，镜头与种盘17同心，且识别相机18与种盘17的距离可调整，方便识别相机18调整到合适的位置，保证能拍下整个种盘17；所述图像采集相机20采用微距高分辨的工业相机，图像采集相机底座22能够对安装在其上的图像采集相机20进行前后左右和上下的微调，保证图像采集相机20处在最合适的位置拍摄谷物的图像；所述上漏斗14接收从吸嘴2上掉落的谷物并准确引导谷物进入近红外光源装置15，谷物再从近红外光源装置15出口滑出，谷物从近红外光源装置15入口进入到从出口滑出的过程中，近红外光源装置15将谷物的近红外光谱数据获取并上传至PC。所述电动十字滑台包括X向的第四电动滑台24和Y向的第五电动滑台27，其中，所述第四电动滑台24安装在第八连接板23上，第八连接板23安装在机架1上，所述第五电动滑台27安装在第九连接板28上，第九连接板28安装在第四电动滑台24上，所述收种盒26安装在收种盒托架25上，所述收种盒托架25安装在第五电动滑台27上。所述下漏斗29准确接收从近红外光源装置15出口滑出的谷物，引导谷物从下漏斗29出口滑出，所述收种盒26一共有三块，每块有6×8个带有编号的孔穴，在电动十字滑台的运动下实现谷物精准接收进入收种盒26的孔穴中。所述图像采集模块获取的谷物图像和近红外光谱数据获取模块获取的谷物近红外光谱数据，两者相结合建立线性回归模型，计算出谷物的重量。对图像采集模块获取的谷物图像，根据最小外接矩形算法提取其轮廓，获取谷物的长、宽、厚数据，并进行归一化处理，对近红外光谱获取模块的光谱数据，经过归一化处理之后，根据连续投影算法提取出光谱特征波长，将归一化后的长、宽、厚数据和光谱特征波长一起，作为谷物重量线性回归模型的输入，将精密电子天枰测量过的实际谷物重量，作为线性回归模型的输出，用最小二乘法逼近拟合出线性回归模型，下次测量时，检测装置根据新测量谷物的图像数据和光谱数据，经由软件平台中的线性回归模型即可预测出其重量。与现有技术相比，本专利技术可以自动、无损一体化获取谷物的图像、光谱数据和重量参数，能有效地节省劳动力、降低成本、提高工作效率，并且本专利技术结构简单，操作简便。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图。图2为本专利技术机架铝型材三维图。图3为本专利技术取种模块示意图。图4为本专利技术搬运模块示意图。图5为本专利技术图像采集模块示意图。图6为本专利技术近红外光谱数据获取模块示意图。图7为本专利技术收种模块示意图。附图中，各标号所代表的含义为：1—机架，2—吸嘴，3—气管，4—第一连接板，5—第一连接板，6—第一电动滑台，7—第二连接板，8—步进电机，9—第三连接板，10—第四连接板，11—第二电动滑台，12—第三电动滑台，13—第五连接板，14—上漏斗，15—近红外光源装置，16—第六连接板，17—种盘，18—识别相机，19—种盘托架，20—图像采集相机，21—第七连接板，22—图像采集相机底座，23—第八连接板，24—第四电动滑台，25—收种盒托架，26—收种盒，27—第五电动滑台，28—第九连接板，29—下漏斗。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的保护范围。参考图1，本专利技术一种谷物表型一体化检测装置，包括机架1以及安装于机架1上的取种模块、搬运模块、图像采集模块、近红外光谱数据获取模块以及收种模块。其中，参考图1和图2，机架1采用30mm×30mm的铝型材搭建成上层、中层和下层的三层结构(为图片简便性，整体结构示意图中铝型材为四方柱体，实际外观如图2所示)，上层安装搬运模块，中层安装取种模块、图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谷物表型一体化检测装置，其特征在于，包括机架(1)以及安装于机架(1)上的：取种模块，包括种盘(17)以及朝向种盘(17)用于识别其中谷物分布的识别相机(18)；搬运模块，包括电动三轴滑台及安装于其上的接气管(4)的吸嘴(2)，所述吸嘴(2)基于气压从种盘(17)中吸取单粒谷物；图像采集模块，包括图像采集相机(20)，采集吸嘴(2)吸取的单粒谷物的多角度照片，获取所述单粒谷物的尺寸及体积参数；近红外光谱数据获取模块，包括上漏斗(14)和近红外光源装置(15)，所述上漏斗(14)承接吸嘴(2)释放的单粒谷物，所述近红外光源装置(15)为外表布置有近红外光源的斜向设置的玻璃管道，其上端与上漏斗(14)出口连接，在单粒谷物下滑过程中获取其近红外光谱数据；收种模块，位于近红外光源装置(15)出口下部，包括电动十字滑台及安装于其上收种盒(26)，通过与近红外光源装置(15)出口连接的下漏斗(29)接收出近红外光谱数据获取模块的单粒谷物。

【技术特征摘要】
1.一种谷物表型一体化检测装置，其特征在于，包括机架(1)以及安装于机架(1)上的：取种模块，包括种盘(17)以及朝向种盘(17)用于识别其中谷物分布的识别相机(18)；搬运模块，包括电动三轴滑台及安装于其上的接气管(4)的吸嘴(2)，所述吸嘴(2)基于气压从种盘(17)中吸取单粒谷物；图像采集模块，包括图像采集相机(20)，采集吸嘴(2)吸取的单粒谷物的多角度照片，获取所述单粒谷物的尺寸及体积参数；近红外光谱数据获取模块，包括上漏斗(14)和近红外光源装置(15)，所述上漏斗(14)承接吸嘴(2)释放的单粒谷物，所述近红外光源装置(15)为外表布置有近红外光源的斜向设置的玻璃管道，其上端与上漏斗(14)出口连接，在单粒谷物下滑过程中获取其近红外光谱数据；收种模块，位于近红外光源装置(15)出口下部，包括电动十字滑台及安装于其上收种盒(26)，通过与近红外光源装置(15)出口连接的下漏斗(29)接收出近红外光谱数据获取模块的单粒谷物。2.根据权利要求1所述谷物表型一体化检测装置，其特征在于，所述机架(1)采用30mm×30mm的铝型材搭建成上层、中层和下层的三层结构，上层安装搬运模块，中层安装取种模块、图像采集模块、近红外光谱数据获取模块和收种模块中的下漏斗(29)，下层安装收种模块中除下漏斗(29)外的其它部件。3.根据权利要求1所述谷物表型一体化检测装置，其特征在于，所述电动三轴滑台包括X向的第三电动滑台(12)、Y向的第一电动滑台(6)以及Z向的第二电动滑台(11)，其中：所述第三电动滑台(12)安装在第五连接板(13)上，第五连接板(13)安装在机架(1)上，所述第一电动滑台(6)安装在第二连接板(7)上，第二连接板(7)安装在第三电动滑台(12)上，所述第二电动滑台(11)安装在第四连接板(10)上，第四连接板(10)安装在第一电动滑台(6)上，所述吸嘴(2)和气管(4)安装在吸嘴套(3)上，步进电机(8)和吸嘴套(3)安装在第一连接板(5)上，第一连接板(5)安装在第三连接板(9)上，第三连接板(9)安装在第二电动滑台(11)上。4.根据权利要求3所述谷物表型一体化检测装置，其特征在于，所述吸嘴(2)和步进电机(8)轴同心，吸嘴(2)在步进电机(8)的带动下沿Z轴旋转而吸嘴套(3)固定不动，所述气管(4)另一端连接着真空发生器，为吸嘴(2)吸附谷物提供动力。5.根据权利要求1所述谷物表型一体化检测装置，其特征在于，所述种盘(17)和识别相机(18)安装在种盘托架(19)上，所述种盘托架(19)安装在机架(1)上，所述近红外光源装置(15)安装在第六连接板(16)上，所述第六连接板(16)安装在机架(1)上，所述图像采集相机(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴婷婷，邵明肖，曾鹏博，高维瑞，张翔宇，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61