作物籽粒千粒重測定裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供作物籽粒千粒重測定裝置，包括：支撐裝置、中空結(jié)構(gòu)蓋板、底板、樣本盤(安裝光源上方)、主控板和與主控板連接的圖像采集模組、光敏傳感器、稱重裝置、電源裝置及光源；稱重裝置和電源裝置位于蓋板與底板間；稱重裝置及光源與蓋板不接觸，光源背面經(jīng)固定裝置安裝稱重裝置上方；支撐裝置一端豎直裝在底板上，圖像采集模組和光敏傳感器裝在支撐裝置另一端；稱重裝置測樣本盤上作物籽粒的重量；圖像采集模組采集樣本盤上作物籽粒的圖像；光敏傳感器檢測環(huán)境光照強(qiáng)度并自動調(diào)節(jié)光源發(fā)光強(qiáng)度；主控板根據(jù)上述圖像獲得作物籽粒個數(shù)，并根據(jù)該個數(shù)和稱重裝置測得重量，獲得作物籽粒的千粒重。該裝置能自動快速測量作物籽粒千粒重，準(zhǔn)確性高。
【專利說明】
作物籽粒千粒重測定裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及千粒重測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種作物籽粒千粒重測定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]千粒重是以克表示的一千粒種子的重量，與種子大小及飽滿程度直接相關(guān)，他不但是檢驗(yàn)種子質(zhì)量和作物考種的重要指標(biāo)，也是田間預(yù)測產(chǎn)量時的重要依據(jù)之一。因此作物千粒重參數(shù)是作物育種與生產(chǎn)過程中必須進(jìn)行計(jì)算的指標(biāo)。
[0003]國家標(biāo)準(zhǔn)《谷物與豆類千粒重的測定》GB/T5519-2008規(guī)定的谷物及豆類千粒重測定方法為:從樣品中隨機(jī)挑出約500粒完整粒，稱重量(mQ)，精確到0.0I g;記錄試樣的粒數(shù)(N)。每份樣品應(yīng)平行測定兩次。千粒重(πω)的計(jì)算方法為:πω = mo X 1000/N。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在重復(fù)性條件下，對于千粒重大于25g的種子，兩次測定結(jié)果的絕對差值必須小于6%，對其他千粒重的，不大于10%，否則需要重新測定。傳統(tǒng)的測定方法是使用人工或數(shù)粒儀測定種子數(shù)目，然后通過稱重，計(jì)算獲得作物種子千粒重。
[0004]現(xiàn)有的作物千粒重測量裝置及方法主要采用人工方式、光電方式或圖像方式進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)完成后結(jié)合所稱得的重量換算出千粒重參數(shù)。采用人工計(jì)數(shù)方式，費(fèi)時費(fèi)力，且人工在計(jì)數(shù)過程中極易出現(xiàn)疲勞，影響測定結(jié)果;采用光電計(jì)數(shù)方式，計(jì)數(shù)時須保證谷物單粒下落逐一計(jì)數(shù)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且計(jì)數(shù)速度緩慢，無法滿足生產(chǎn)實(shí)踐過程大批量樣本的實(shí)際使用需求;采用圖像方式，可在保證精度的同時大大節(jié)省作物籽粒計(jì)數(shù)速度，并能夠與重量信息相結(jié)合，換算出籽粒千粒重，例如現(xiàn)有技術(shù)公開了一種快速測定作物籽粒千粒重的方法，采用掃描儀掃描獲取試樣圖像，通過圖像處理進(jìn)行計(jì)數(shù)，在圖像處理結(jié)束后需將試樣從掃描儀中取出，用天平稱重，最后換算出千粒重，測量效率雖優(yōu)于傳統(tǒng)測量方法，但仍需耗時兩分鐘，耗費(fèi)時間較長。
[0005]鑒于此，如何實(shí)現(xiàn)不同作物籽粒千粒重指標(biāo)的快速、自動、準(zhǔn)確測量成為當(dāng)前需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種作物籽粒千粒重測定裝置，能夠?qū)Σ煌魑镒蚜ＧЯＶ刂笜?biāo)進(jìn)行自動、快速的測量，準(zhǔn)確性高。
[0007]第一方面，本發(fā)明提供一種作物籽粒千粒重測定裝置，包括:支撐裝置、蓋板、底板、稱重裝置、電源裝置、主控板、光源、樣本盤、圖像采集模組、光敏傳感器；
[0008]所述圖像采集模組、所述光敏傳感器、所述稱重裝置、所述電源裝置和所述光源均與所述主控板連接；
[0009]所述稱重裝置和所述電源裝置安裝在所述蓋板與所述底板之間，所述蓋板為中空結(jié)構(gòu)，所述稱重裝置與所述蓋板底面不接觸，所述光源背面通過與所述稱重裝置接觸的固定裝置安裝在所述稱重裝置上方，所述光源與所述蓋板不接觸，所述光源上方安裝所述樣本盤；
[0010]所述支撐裝置的一端豎直安裝在所述底板上，所述圖像采集模組和所述光敏傳感器均安裝在所述支撐裝置的另一端；
[0011]所述稱重裝置，用于測量放置在所述樣本盤上的待測作物籽粒的重量，并發(fā)送給所述主控板；
[0012]所述圖像采集模組正向面對所述樣本盤，用于采集放置在所述樣本盤上的待測作物籽粒的圖像，并發(fā)送給所述主控板；
[0013]所述光敏傳感器，用于檢測所處環(huán)境的光照強(qiáng)度，并根據(jù)檢測的光照強(qiáng)度通過所述主控板自動調(diào)節(jié)所述光源的發(fā)光強(qiáng)度；
[0014]所述主控板，用于接收待測作物籽粒的圖像和重量，根據(jù)所述圖像獲得待測作物籽粒的個數(shù)，并根據(jù)待測作物籽粒的個數(shù)和重量，獲得待測作物籽粒的千粒重。
[0015]可選地，所述支撐裝置包括:相對設(shè)置的上殼和下殼、豎直安裝在所述底板上的導(dǎo)套以及穿設(shè)于所述導(dǎo)套中的滑動立柱；
[0016]所述上殼和下殼相對設(shè)置的一端安裝在所述滑動立柱的上端，所述圖像采集模組和所述光敏傳感器均安裝在所述上殼和下殼之間，以使所述圖像采集模組隨著所述滑動立柱沿著所述導(dǎo)套的上下滑動調(diào)整與所述樣本盤之間的距離，進(jìn)而調(diào)整所述圖像采集模組采集圖像的視場范圍。
[0017]可選地，所述圖像采集模組采用USB接口與所述主控板連接。
[0018]可選地，所述圖像采集模組為自動對焦彩色攝像裝置。
[0019]可選地，所述稱重裝置采用RS-232串口與所述主控板連接。
[0020]可選地，所述稱重裝置的測量精度為0.0lg，最大稱重為2kg。
[0021]可選地，所述電源裝置為充電電池，和/或外接電源接口。
[0022]可選地，所述光源為可調(diào)式白色背光光源。
[0023]可選地，所述裝置還包括:與所述主控板連接的觸摸顯示面板，用于顯示待測作物籽粒的個數(shù)、重量及千粒重。
[0024]可選地，所述裝置還包括:與所述主控板連接的存儲裝置，用于存儲裝置待測作物籽粒的千粒重。
[0025]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的作物籽粒千粒重測定裝置，能夠?qū)Σ煌魑镒蚜ＧЯＶ刂笜?biāo)進(jìn)行自動、快速的測量，準(zhǔn)確性高。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種作物籽粒千粒重測定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為圖1所示作物籽粒千粒重測定裝置的實(shí)現(xiàn)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他的實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種作物籽粒千粒重測定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例的作物籽粒千粒重測定裝置，包括:支撐裝置、蓋板14、底板5、稱重裝置6、電源裝置7、主控板9、光源10、樣本盤11、圖像采集模組12、光敏傳感器13;
[0030]所述圖像采集模組12、所述光敏傳感器13、所述稱重裝置6、所述電源裝置7和所述光源10均與所述主控板9連接；
[0031]所述稱重裝置6和所述電源裝置7安裝在所述蓋板14與所述底板5之間，所述蓋板14為中空結(jié)構(gòu)，所述稱重裝置6與所述蓋板14底面不接觸，所述光源10背面通過與所述稱重裝置6接觸的固定裝置(圖中未畫出)安裝在所述稱重裝置6上方，所述光源10與所述蓋板14不接觸，所述光源10上方安裝所述樣本盤11;
[0032]所述支撐裝置的一端豎直安裝在所述底板5上，所述圖像采集模組12和所述光敏傳感器13均安裝在所述支撐裝置的另一端；
[0033]所述稱重裝置6，用于測量放置在所述樣本盤11上的待測作物籽粒的重量，并發(fā)送給所述主控板9;
[0034]所述圖像采集模組12正向面對所述樣本盤11，用于采集放置在所述樣本盤11上的待測作物籽粒的圖像，并發(fā)送給所述主控板9;
[0035]所述光敏傳感器13，用于檢測所處環(huán)境的光照強(qiáng)度，并根據(jù)檢測的光照強(qiáng)度通過所述主控板9自動調(diào)節(jié)所述光源10的發(fā)光強(qiáng)度；
[0036]所述主控板9，用于接收待測作物籽粒的圖像和重量，根據(jù)所述圖像獲得待測作物籽粒的個數(shù)，并根據(jù)待測作物籽粒的個數(shù)和重量，獲得待測作物籽粒的千粒重。
[0037]可理解的是，所述蓋板14為中空結(jié)構(gòu)，可配合底板5方便主控板9的安裝;所述光源10與所述蓋板14不接觸，這樣不會影響稱重。
[0038]在具體應(yīng)用中，本實(shí)施例所述支撐裝置包括:相對設(shè)置的上殼2和下殼1、豎直安裝在所述底板5上的導(dǎo)套3以及穿設(shè)于所述導(dǎo)套3中的滑動立柱4;
[0039]所述上殼2和下殼I相對設(shè)置的一端安裝在所述滑動立柱4的上端，所述圖像采集模組12和所述光敏傳感器13均安裝在所述上殼2和下殼I之間，以使所述圖像采集模組12隨著所述滑動立柱4沿著所述導(dǎo)套3的上下滑動調(diào)整與所述樣本盤11之間的距離，進(jìn)而調(diào)整所述圖像采集模組12采集圖像的視場范圍。
[0040]在具體應(yīng)用中，本實(shí)施例所述圖像采集模組12可以為自動對焦彩色攝像裝置，具體可優(yōu)選為500萬像素的自動對焦彩色攝像裝置，可實(shí)現(xiàn)自動對焦功能，在調(diào)整圖像采集模組12和待測作物籽粒的距離后無需調(diào)節(jié)攝像頭焦距，便可實(shí)現(xiàn)自動對焦。
[0041]在具體應(yīng)用中，所述圖像采集模組12可采用USB接口與所述主控板連接，將采集的待測作物籽粒的圖像發(fā)送給所述主控板9。
[0042]在具體應(yīng)用中，本實(shí)施例所述光源10可優(yōu)選為(自制)可調(diào)式白色背光光源;所述光源10的尺寸可優(yōu)選為280mm(長)X 250mm(寬)X 5mm(厚)，發(fā)光面尺寸可優(yōu)選為250mm X220mm，所述光源10的質(zhì)量可優(yōu)選為400g。應(yīng)說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，所述光源10的尺寸可根據(jù)檢測需求進(jìn)行調(diào)整。
[0043]可理解的是，本實(shí)施例所述光敏傳感器13檢測所處環(huán)境的光照強(qiáng)度，根據(jù)檢測的光照強(qiáng)度通過所述主控板9自動調(diào)節(jié)所述光源10的發(fā)光強(qiáng)度，配合圖像采集模組12以獲取高質(zhì)量的檢測目標(biāo)圖像(即待測作物籽粒的圖像)，可適用于不同光照環(huán)境。
[0044]在具體應(yīng)用中，本實(shí)施例所述稱重裝置6可采用高精度稱重傳感器為核心部件制作，所述稱重裝置6的測量精度為0.0lg,最大稱重為2kg，所述稱重裝置6可采用RS-232串口與所述主控板9連接，實(shí)時將所測重量發(fā)送至所述主控板9。
[0045]在具體應(yīng)用中，本實(shí)施例所述電源裝置7可以為充電電池，在進(jìn)行電池充電后由充電電池供電；和/或，所述電源裝置7也可以外接電源接口，可通過外接電源接口直接供電，也可通過外接電源接口對充電電池進(jìn)行充電。
[0046]在具體應(yīng)用中，本實(shí)施例主控板9是本系統(tǒng)的核心處理控制部分，可通過USB接口獲取圖像采集模組12采集的圖像并進(jìn)行處理，獲得待測作物籽粒的個數(shù)，同時可通過RS-232 串口獲取稱重裝置 6 發(fā)送的待測作物籽粒的重量 ，可根據(jù)公式: 待測作物籽粒的千粒重=待測作物籽粒的重量X 1000/待測作物籽粒的個數(shù)，自動換算，獲得待測作物籽粒的千粒重參數(shù)，并自動存儲。
[0047]在具體應(yīng)用中，本實(shí)施例所述裝置還可以包括:
[0048]與所述主控板9連接的觸摸顯示面板8，用于接收用戶觸摸所述顯示面板8觸發(fā)的指令，以及實(shí)時顯示待測作物籽粒的個數(shù)和重量(即圖像處理結(jié)果)及所測試千粒重參數(shù)。
[0049]在具體應(yīng)用中，本實(shí)施例所述裝置還可以包括:與所述主控板9連接的存儲裝置，用于存儲裝置待測作物籽粒的千粒重，即可通過USB接口將所述主控板9存儲的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至該存儲裝置。
[0050]應(yīng)說明的是，在具體應(yīng)用中，本實(shí)施例所述主控板9可用臺式機(jī)、筆記本電腦或其他具有獨(dú)立計(jì)算處理功能的裝置替代。
[0051]圖2示出本實(shí)施例的作物籽粒千粒重測定裝置的實(shí)現(xiàn)原理圖，為了更清楚的，下面描述了本實(shí)施例的作物籽粒千粒重測定裝置的具體工作過程:
[0052]設(shè)備上電后，圖像采集模組12、光敏傳感器13、光源10、主控板9、稱重裝置6均處于工作狀態(tài);開啟安裝于主控板9上的作物千粒重測量軟件，點(diǎn)擊“準(zhǔn)備檢測”按鈕，此時光敏傳感器13根據(jù)檢測的光照強(qiáng)度調(diào)節(jié)光源10的光照強(qiáng)度，且實(shí)時顯示稱重裝置6測得的重量；將未放置檢測樣本的樣本盤11置于光源10上方，此時安裝于主控板9上的作物千粒重測量軟件顯示樣本盤11的重量，點(diǎn)擊“清零”將稱重裝置6所測得的重量數(shù)據(jù)清零;將待檢測樣本(即待測作物籽粒)置于樣本盤11中，測得的重量為樣本的凈重;點(diǎn)擊“開始檢測”按鈕，作物千粒重測量軟件根據(jù)圖像采集模組12所采集圖像進(jìn)行處理計(jì)算，同時根據(jù)同一時刻所獲得的樣本凈重?fù)Q算作物千粒重參數(shù)并存儲。
[0053]本實(shí)施例的作物籽粒千粒重測定裝置，基于機(jī)器視覺技術(shù)和圖像處理方法進(jìn)行數(shù)量分析，不受作物種類和形狀的限制，可適用于水稻、小麥、大豆、玉米等多種不同作物;采用自動對焦攝像頭，通過調(diào)整攝像頭的高度，可調(diào)整待檢測區(qū)域大小，適用于不同數(shù)量樣本測量;安裝有光照強(qiáng)度測量的光敏傳感器，實(shí)時測量檢測環(huán)境的光照強(qiáng)度，并據(jù)此調(diào)整白色背光光源亮度，以確保系統(tǒng)檢測的穩(wěn)定性;系統(tǒng)采用亮度可調(diào)節(jié)的白色背光光源輔助獲取種子圖像信息，光源尺寸及亮度可依據(jù)攝像頭視場進(jìn)行更換調(diào)整，使用范圍廣;本裝置操作簡單，能夠?qū)Σ煌魑镒蚜ＧЯＶ刂笜?biāo)進(jìn)行自動、快速的測量，準(zhǔn)確性高。
[0054]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用視覺方式進(jìn)行批量種子計(jì)數(shù)，在完成計(jì)數(shù)后無需單獨(dú)采用天平稱得試樣質(zhì)量換算千粒重。只需將待檢試樣放置于背光光源上方，系統(tǒng)自動計(jì)數(shù)和稱重并直接計(jì)算出千粒重，對水稻、小麥、大豆、玉米等多種作物均能進(jìn)行檢測。本發(fā)明操作簡單，適用范圍廣，檢測效率和準(zhǔn)確率高，硬件成本低，經(jīng)濟(jì)上具有可推廣性。
[0055]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種作物籽粒千粒重測定裝置，其特征在于，包括:支撐裝置、蓋板、底板、稱重裝置、電源裝置、主控板、光源、樣本盤、圖像采集模組、光敏傳感器； 所述圖像采集模組、所述光敏傳感器、所述稱重裝置、所述電源裝置和所述光源均與所述主控板連接； 所述稱重裝置和所述電源裝置安裝在所述蓋板與所述底板之間，所述蓋板為中空結(jié)構(gòu)，所述稱重裝置與所述蓋板底面不接觸，所述光源背面通過與所述稱重裝置接觸的固定裝置安裝在所述稱重裝置上方，所述光源與所述蓋板不接觸，所述光源上方安裝所述樣本盤; 所述支撐裝置的一端豎直安裝在所述底板上，所述圖像采集模組和所述光敏傳感器均安裝在所述支撐裝置的另一端； 所述稱重裝置，用于測量放置在所述樣本盤上的待測作物籽粒的重量，并發(fā)送給所述主控板； 所述圖像采集模組正向面對所述樣本盤，用于采集放置在所述樣本盤上的待測作物籽粒的圖像，并發(fā)送給所述主控板； 所述光敏傳感器，用于檢測所處環(huán)境的光照強(qiáng)度，并根據(jù)檢測的光照強(qiáng)度通過所述主控板自動調(diào)節(jié)所述光源的發(fā)光強(qiáng)度； 所述主控板，用于接收待測作物籽粒的圖像和重量，根據(jù)所述圖像獲得待測作物籽粒的個數(shù)，并根據(jù)待測作物籽粒的個數(shù)和重量，獲得待測作物籽粒的千粒重。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述支撐裝置包括:相對設(shè)置的上殼和下殼、豎直安裝在所述底板上的導(dǎo)套以及穿設(shè)于所述導(dǎo)套中的滑動立柱； 所述上殼和下殼相對設(shè)置的一端安裝在所述滑動立柱的上端，所述圖像采集模組和所述光敏傳感器均安裝在所述上殼和下殼之間，以使所述圖像采集模組隨著所述滑動立柱沿著所述導(dǎo)套的上下滑動調(diào)整與所述樣本盤之間的距離，進(jìn)而調(diào)整所述圖像采集模組采集圖像的視場范圍。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述圖像采集模組采用USB接口與所述主控板連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述圖像采集模組為自動對焦彩色攝像裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述稱重裝置采用RS-232串口與所述主控板連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述稱重裝置的測量精度為0.0lg，最大稱重為2kg。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電源裝置為充電電池，和/或外接電源接口。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光源為可調(diào)式白色背光光源。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括:與所述主控板連接的觸摸顯示面板，用于顯示待測作物籽粒的個數(shù)、重量及千粒重。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括:與所述主控板連接的存儲裝置，用于存儲裝置待測作物籽粒的千粒重。
【文檔編號】G01G17/00GK105865592SQ201610366169
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】宋鵬, 王成, 張晗, 潘大宇, 羅斌, 趙勇
【申請人】北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心