[實(shí)用新型]一種基于機(jī)器視覺的谷物與豆類千粒重及含水量檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720969273.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN206960278U
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李雪;方波;施慧;唐潮;陳愛軍;胡佳成;李東升
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N5/00
• 分類號(hào): G01N5/00;G01N21/84
• 代理公司: 杭州奧創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司33272
• 代理人: 王佳健

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)谷物與豆類考種的技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種基于機(jī)器視覺的谷物與豆類千粒重及含水量檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

根據(jù)《GB/T 5519-2008谷物與豆類千粒重的測(cè)定要求》，千粒重＝(1000x m₀)/N ,m₀是試樣質(zhì)量，N是試樣的粒數(shù)。

千粒重是衡量谷物與豆類飽滿程度的關(guān)鍵指標(biāo)和預(yù)測(cè)田間產(chǎn)量的重要依據(jù)，這個(gè)指標(biāo)對(duì)于中國(guó)這個(gè)需要用世界7%的土地來(lái)養(yǎng)育世界22%人口的國(guó)家來(lái)說(shuō)，其重要性不言而喻。

然而現(xiàn)今中國(guó)鄉(xiāng)下大部分采用的考種方式還是人工計(jì)數(shù)并采用杠桿天平進(jìn)行稱重的這種原始而又不高效的方式；也有較多采用光電管統(tǒng)計(jì)種子數(shù)目的方式，這種方式對(duì)于不一樣的半徑大小種子需要使用不一樣的零件，且當(dāng)種子出現(xiàn)重疊粘連現(xiàn)象或交叉現(xiàn)象時(shí)計(jì)數(shù)極易出現(xiàn)誤差，不僅操作繁瑣，成本較高，而且精度也低。

隨著機(jī)器視覺和圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的人們開始研究利用機(jī)器視覺進(jìn)行考種的方式，這種方式不需要根據(jù)種子的不同更改儀器上的設(shè)備，而且編譯好程序后，只需要相機(jī)拍攝圖像就能進(jìn)行計(jì)數(shù)，大大減小能量消耗。然而對(duì)于谷物與豆類這種尺寸較小且輪廓不均勻的對(duì)象來(lái)說(shuō)，最艱難的任務(wù)莫過于如何解決種子粘連、堆疊的問題。

考慮到現(xiàn)今社會(huì)上存在的販賣陳舊、發(fā)霉谷物的社會(huì)問題，農(nóng)業(yè)上對(duì)于谷物含水量檢測(cè)的需求也越來(lái)越強(qiáng)烈，根據(jù)西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)者對(duì)基于千粒重的谷物含水量的研究，在其所測(cè)的樣品數(shù)據(jù)中，谷物的含水量和千粒重都具有明顯的線性關(guān)系，由線性回歸處理后得到的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了較高的水平，比如某一玉米樣品中，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.975748，具有良好的線性特征。說(shuō)明二者之間可以通過函數(shù)關(guān)系進(jìn)行換算，在得到谷物千粒重的同時(shí)可計(jì)算該類谷物的含水量。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型針對(duì)傳統(tǒng)散料板易使谷物粘連、堆疊而造成的計(jì)數(shù)難點(diǎn)以及農(nóng)業(yè)上對(duì)于谷物含水量檢測(cè)的需求等問題，提供了一種精準(zhǔn)可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，并且可有效減少種子粘連、堆疊，減小后期圖像處理難度的基于機(jī)器視覺的谷物與豆類千粒重及含水量檢測(cè)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型至少包括CCD相機(jī)機(jī)構(gòu)、風(fēng)琴式可伸縮散料板機(jī)構(gòu)、條形光源機(jī)構(gòu)、精密電子天平、機(jī)箱、上位機(jī)模塊和條碼打印機(jī)模塊。

在機(jī)箱內(nèi)放置有所述風(fēng)琴式可伸縮散料板機(jī)構(gòu)、所述條形光源機(jī)構(gòu)、所述精密電子天平機(jī)構(gòu)，其中所述精密電子天平位于所述風(fēng)琴式可伸縮散料板機(jī)構(gòu)正下方，用于對(duì)谷物與豆類進(jìn)行稱重；

所述機(jī)箱殼體正面放置一顯示屏，用于顯示電子天平中的示數(shù)；

所述機(jī)箱殼體右面開一窗口，用于所述風(fēng)琴式可伸縮散料板機(jī)構(gòu)的伸縮調(diào)節(jié)；

所述機(jī)箱殼體后面開一窗口，用于所述風(fēng)琴式可伸縮散料板機(jī)構(gòu)、所述條形光源機(jī)構(gòu)、所述精密電子天平的電源線和通訊連接線的引出；

所述機(jī)箱殼體上方開一窗口，用于所述CCD相機(jī)機(jī)構(gòu)采集所述風(fēng)琴式可伸縮散料板上谷物的圖像；

所述上位機(jī)模塊用于所述CCD相機(jī)機(jī)構(gòu)采集的圖像的計(jì)數(shù)處理、千粒重和含水量計(jì)算以及給條碼打印機(jī)模塊發(fā)送命令打印帶有信息的條碼；

所述條碼打印機(jī)模塊用于打印包含種子粒數(shù)、重量、千粒重、含水量的信息；

所述風(fēng)琴式可伸縮散料板機(jī)構(gòu)包括可伸縮散料板、滑軌、滑塊、絲杠；可伸縮散料板與所述滑塊相連接，所述滑塊中央設(shè)有一通孔，所述絲杠與所述通孔相配合，轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿使得滑塊能夠沿滑軌移動(dòng)，從而使所述可伸縮散料板做拉伸運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步說(shuō)，所述CCD相機(jī)機(jī)構(gòu)位于所述機(jī)箱的正上方，所述CCD相機(jī)機(jī)構(gòu)通過支撐桿與所述機(jī)箱連接；所述的CCD相機(jī)機(jī)構(gòu)由工業(yè)CCD相機(jī)、相機(jī)夾、連接塊、緊固旋鈕、上下微調(diào)旋鈕、前后微調(diào)旋鈕組成；所述工業(yè)CCD相機(jī)通過所述緊固旋鈕固定在相機(jī)夾上，所述連接塊與所述相機(jī)夾相連接，所述連接塊上設(shè)有通孔，通過緊固螺絲將所述連接塊上的通孔與支撐桿相配合；所述連接塊上設(shè)有螺紋孔，所述連接塊通過螺紋孔與所述上下微調(diào)旋鈕和前后微調(diào)旋鈕相配合，可調(diào)節(jié)所述CCD相機(jī)的高度以及前后位置。

進(jìn)一步說(shuō)，所述可伸縮散料板以PVC硬板材料為龍骨支撐，外層為透光性材料，所述龍骨與所述外層材料通過熱合連接。

進(jìn)一步說(shuō)，所述風(fēng)琴式可伸縮散料板機(jī)構(gòu)中絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)由手搖手柄或電動(dòng)手柄帶動(dòng)。

進(jìn)一步說(shuō)，所述條形光源機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)條形光源，在所述條形光源兩個(gè)側(cè)面分別有四個(gè)螺紋孔，通過緊固螺絲將所述條形光源固定于所述機(jī)箱的殼體上方，所述條形光源的照向所述風(fēng)琴式可伸縮散料板機(jī)構(gòu)。