[發明專利]一種基于圖像的谷物流量測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201910218682.6
• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN109931998B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 劉成良;張偉;雷軍波;陶建峰;楊剛
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

本發明公開了一種基于圖像的谷物流量測量裝置，包括：控制組件和設置于谷物升運器的旁側的激光發射組件、激光接收組件、光發生組件和圖像采集組件；激光接收組件與激光發射組件設置在谷物升運器相對的兩側，當激光接收組件未接收到激光時，發送圖像采集信號至圖像采集組件；光發生組件用于發射光束，當谷物移動至與圖像采集組件對應的位置處形成標識光束；圖像采集組件用于在接收到圖像采集信號時，獲取谷物圖像；控制組件，用于將標識光束的長度輸入谷物質量模型，得到谷物的體積和/或質量。本發明通過采集升運器上谷物側面的圖像，使用谷物質量模型得到谷物的質量，具有結構簡單，計量準確，使用方便，實現了對升運器運送谷物的快速計量。

技術領域

本發明涉及農業機械測量技術領域，特別涉及一種基于圖像的谷物流量測量裝置。

背景技術

精準農業的思想是通過分析每一塊農田的空間差異性，根據農作物特點和土壤性質來最合理地優化肥料、種子、灌溉水等農業資源的投入，實現定時、定量、定位的現代化農田管理，進而獲得最大的環境效益和經濟效益。作物產量是精準農業中需要獲取的重要信息，它集中反映了農田土壤特性、化肥利用、地形結構、氣象因素、灌溉情況以及蟲草侵害等因素對產量的影響。谷物收獲時實時獲取的流量信息和據此得到的產量圖是“處方農作”中不可缺少的信息，而在谷物聯合收割機上安裝谷物流量傳感器是實現此環節的關鍵部分。根據聯合收割機谷物流量傳感器測得的數據計算出各地塊的產量，進而繪出的產量分布圖是下一季度變量作業決策依據，同時又可以來評價前一季精準管理的效果，進而修正相關決策模型，使精準農業成為完整的閉環調節系統。所以，谷物流量傳感器測得的數據是實現科學分配資源、處方施肥、增加糧食產量和減少環境污染的基礎和關鍵，對我國農業的可持續發展具有長遠和現實意義。

目前已經研制出來的谷物流量傳感器主要有沖量式傳感器，基于γ射線谷物流量傳感器和光電式谷物流量傳感器等。沖量式的傳感器是基于沖量定理，當谷物沖擊擋板時將會導致速度變化，同時擋板上會感受到力的變化，測量出力的變化即可推算出谷物的流量。沖量式谷物流量傳感器使用安全，應用廣泛，但是存在安裝調試困難和精度差的缺點，不利于在我國農業結構調整技術中的推廣和應用。基于γ射線谷物流量傳感器雖然測量精度高，但是其造價昂貴，且γ射線對人體有潛在的危害，這些缺點限制了這種傳感器的推廣。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種基于圖像的谷物流量測量裝置，通過采集升運器上谷物側面的圖像，使用谷物質量模型得到谷物的質量，具有結構簡單，計量準確，使用方便，實現了對升運器運送谷物的快速計量。

為解決上述技術問題，本發明實施例的第一方面提供了一種基于圖像的谷物流量測量裝置，包括：控制組件和設置于谷物升運器的旁側的激光發射組件、激光接收組件、光發生組件和圖像采集組件；所述激光發射組件，用于發射激光；所述激光接收組件，與所述激光發射組件設置在所述谷物升運器相對的兩側，且與所述激光發射組件的位置對應，用于接收所述激光發射組件發射的激光，以及當所述激光接收組件未接收到發射的激光時，發送圖像采集信號至所述圖像采集組件；所述光發生組件，用于發射光束，且當所述谷物升運器上的谷物移動至與所述圖像采集組件對應的位置處，沿所述谷物底邊的中心點至所述谷物頂邊的中心點在所述谷物上形成標識光束；所述圖像采集組件，與所述光發生組件設置在所述谷物升運器的同一側，用于在接收到所述圖像采集信號時，獲取谷物圖像，所述谷物圖像包括谷物的側面圖像和所述標識光束；所述控制組件，用于將所述標識光束的長度輸入所述谷物質量模型，得到所述谷物的質量。

進一步地，所述光發生組件位于所述圖像采集組件的下方，且與所述圖像采集組件保持預設距離。

進一步地，所述光發生組件為線激光發生器。

進一步地，基于圖像的谷物流量測量裝置還包括第一基座和第二基座；所述激光發射組件、所述光發生組件和所述圖像采集組件均設置在所述第一基座上，所述激光發射組件被設置為可沿所述第一基座的X軸方向和Z軸方向移動；所述激光接收組件設置在所述第二基座上，被設置為可沿所述第二基座的X軸方向和Z軸方向移動。