專利名稱：植物葉片面積測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于農(nóng)業(yè)科研的測量儀，尤其是指植物葉片面積測量儀。
背景技術(shù)：
植物葉片面積測定廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)科研，植物葉片通過光合作用制造營 養(yǎng)而使植物不斷生長并形成產(chǎn)量，在植物光合速率和受光照時(shí)間一定的情況 下，葉面積的大小就直接影響著植物光合產(chǎn)物的多少，從而直接影響作物產(chǎn) 量。國內(nèi)外對植物葉片特性的研究極為重視，而在研究葉片的特征中其面積 的測量是工作的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)葉面積的測定方法有數(shù)方格法、剪葉形稱紙法 等，此類方法較為落后，存在費(fèi)工、費(fèi)時(shí)和誤差大的缺點(diǎn)。目前國外出現(xiàn)有 針對植物葉片分析的各種類型測量儀，它們的結(jié)構(gòu)復(fù)雜和價(jià)格昂貴， 一般的 農(nóng)業(yè)科研單位都難于承受。至今為止尚無能夠連續(xù)走多片、條形葉，連續(xù)測 定、計(jì)算、累加得測定結(jié)果數(shù)值而且價(jià)格低廉的葉面積測量儀。因此，如何 解決上述問題，成為亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種分析效率高、精確，結(jié)構(gòu)簡單和成本低的植 物葉片面積測量儀。本發(fā)明的測量儀能解決我們?nèi)粘？蒲行枰瑧?yīng)用范圍廣 泛，除可測定水稻外，還可測定其它糧食作物如小麥、玉米、高粱、大豆和 園藝作物如蔬菜、蠶葉等。并實(shí)現(xiàn)連續(xù)走葉，連續(xù)測定、計(jì)算和累加得測定 結(jié)果數(shù)值的技術(shù)效果。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種植物葉片面積測量儀，該測量儀包括 上傳送壓帶、下傳送帶、電機(jī)、攝像頭、影像反射鏡、后端反射鏡、照明光 源、訊號發(fā)送軸和繞設(shè)在訊號發(fā)送軸上的反光膜帶，所述攝像頭、影像反射 鏡、照明光源和訊號發(fā)送軸均設(shè)置在通過傳輸定位軸組定位成環(huán)形的下傳送 帶中；
所述下傳送帶上部形成喂料測定平臺，所述上傳送壓帶相貼合設(shè)置在下 傳送帶上部的左側(cè)并連動形成喂料檢測口 ； 所述訊號發(fā)送軸設(shè)在喂料測定平臺下部； 所述下傳送帶、訊號發(fā)送軸和上傳送帶與電機(jī)連動；
所述影像反射鏡設(shè)在訊號發(fā)送軸下部，其鏡面呈斜面面向測定平臺，后 端反射鏡設(shè)在訊號發(fā)送軸右側(cè)上部并與影像反射鏡相對；
所述照明光源分別設(shè)置在訊號發(fā)送軸兩側(cè)，其光源與喂料檢測口和后端 反射鏡相對；
所述攝像頭設(shè)在影像反射鏡右側(cè)、其鏡頭通過影像反射鏡面覆蓋喂料檢
測口至后端反射鏡。
上述的植物葉片面積測量儀，所述下傳送帶上部右側(cè)還設(shè)有導(dǎo)料板，導(dǎo)
料板板面設(shè)有多條平行的導(dǎo)葉槽。
上述的植物葉片面積測量儀，所述上傳送壓帶套設(shè)定位在左右傳送軸上。 上述的植物葉片面積測量儀，所述照明光源由導(dǎo)光燈槽和排燈構(gòu)成。 上述的植物葉片面積測量儀，所述訊號發(fā)送軸呈黑色圓軸，所述反光膜
帶由黑色圓軸的一端繞設(shè)在另一端呈 形。
上述的植物葉片面積測量儀，所述上傳送壓帶為白色PE軟膜。 上述的植物葉片面積測量儀，所述下傳送帶為半透明PE軟膜。 上述的植物葉片面積測量儀，所述影像反射鏡呈40° 50°斜面，以45°
斜面為佳，與之相對的攝像頭保持垂直方向。
上述的植物葉片面積測量儀，所述導(dǎo)光燈槽側(cè)邊及上側(cè)還分別設(shè)有隔光板。
本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)后，定位下傳送帶的傳輸定位軸、定位上傳送壓帶 套的傳送軸和訊號發(fā)送軸通過電機(jī)齒輪連動，帶動下傳送帶和上傳送壓帶套 同步轉(zhuǎn)動，不斷帶動測定平臺面的葉片進(jìn)入喂料檢測口，實(shí)現(xiàn)連續(xù)走葉；攝 像頭通過影像反射鏡向測定平臺；前側(cè)照明光源的排燈向斜上方照亮被測的 葉片及葉片后的白色塑料輸送帶，使在攝像頭前緣所得的影像是一段段的黑 色(即葉子)及一段段的白色。以黑色的長度(總數(shù))作為葉子的寬度計(jì)算。 后側(cè)照明光源的排燈及一長條形后端反射鏡有兩個(gè)作用1)排燈通過后端反 射鏡將光線折射到訊號發(fā)送軸上(從左到右在訊號發(fā)送軸橫向表面上照亮一 長幅表面)，隨著訊號發(fā)送軸的轉(zhuǎn)動，在其上的反色薄膜帶進(jìn)入被照亮光的區(qū) 域時(shí)顯示為光斑。2)后端反射鏡將被照亮的光斑折反射到攝像頭的后緣。作 為取樣時(shí)間段，讀取前和后兩個(gè)數(shù)值(數(shù)值范圍是在0 320之內(nèi)，每次數(shù)取 數(shù)值的差值約3 5之間)；
調(diào)整攝像頭的焦距，使得喂料檢測口的圖像及訊號發(fā)送軸上的光點(diǎn)都清
晰地落在攝像頭上。圖像分為兩個(gè)區(qū)域分別讀取兩組數(shù)據(jù)圖像的前緣端用 來讀取葉片在某一時(shí)空段內(nèi)前后的葉片寬度取其平均值，而圖像的后緣端讀 出同一時(shí)間段內(nèi)的走葉長度，由此計(jì)算該段的實(shí)測面積。葉片經(jīng)過喂料檢測 口時(shí)，被檢測的葉片圖像落在CCD畫面的前緣端，其黑影的大小與葉面成正 比，在運(yùn)算程序中這是葉寬的數(shù)據(jù)。另一方面訊號發(fā)送軸表面上的光點(diǎn)D不 斷地由左向右移動，其數(shù)值由0—320，周而復(fù)始。它代表D1 D2在不斷采 集數(shù)值過程中，前后兩點(diǎn)的距離，亦即代表葉片移動的距離(或移動的長度)。 某一時(shí)段采集到葉寬和葉長的乘積等于該測量段的葉面積。在整個(gè)走葉過程 中，連續(xù)地累加，得出該過程中所測到的葉面積總數(shù)，由電腦顯示及記錄保 存下來，另一測定樣本又重復(fù)上述步驟；
導(dǎo)料板板面設(shè)有多條平行的導(dǎo)葉槽，實(shí)現(xiàn)適用于水稻(或其它細(xì)長葉型) 葉片，可同時(shí)放入多片葉片，并可不斷地連續(xù)喂入測定。解決了大量樣本的 測定，各葉片各自向前直走而不互相重疊而影響精度。
本發(fā)明利用辦公室現(xiàn)有的電腦作為運(yùn)算工具，攝像頭驅(qū)動程序與電腦PC 程序使攝像頭與電腦聯(lián)動，攝像頭負(fù)責(zé)采集測定數(shù)據(jù)，電腦顯示測定值和數(shù) 據(jù)記錄，實(shí)現(xiàn)測定結(jié)果，由電腦顯示結(jié)果，并記錄到存儲記憶區(qū)內(nèi)，供日后 調(diào)閱。與現(xiàn)有技術(shù)相比具有分析效率高、精確，結(jié)構(gòu)簡單和成本低等的優(yōu)點(diǎn)。


下面結(jié)合附圖中的具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但不構(gòu)成 對本發(fā)明的任何限制。
圖1是本發(fā)明一種具體實(shí)施狀態(tài)的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明另一種具體實(shí)施狀態(tài)的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明導(dǎo)料板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明訊號發(fā)送軸的俯視結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明的電路原理圖。
圖中A為上傳送壓帶，B為下傳送帶，Bl為喂料測定平臺，C為電機(jī)， D為攝像頭，E為影像反射鏡，F(xiàn)為后端反射鏡，G為照明光源，Gl為導(dǎo)光燈 槽、G2為排燈，H為訊號發(fā)送軸，I為反光膜帶，J為傳輸定位軸，K為導(dǎo)料 板，L為導(dǎo)葉槽，M為左、右傳送軸，N為隔光板，O為傳動齒輪,P為攝像頭 輸出線。
具體實(shí)施例方式
如圖1中所示， 一種植物葉片面積測量儀，該測量儀包括上傳送壓帶A、 下傳送帶B、微型減速電機(jī)C、攝像頭D、影像反射鏡E、后端反射鏡F、前 后照明光源G、訊號發(fā)送軸H和繞設(shè)在訊號發(fā)送軸上的反光膜帶I,攝像頭D 輸出線P連接電腦主機(jī)，攝像頭D、影像反射鏡E、照明光源G和訊號發(fā)送軸 H均設(shè)置在通過傳輸定位軸J組定位成環(huán)形的下傳送帶B中；
下傳送帶B帶上部形成喂料測定平臺Bl,所述上傳送壓帶A相貼合設(shè)置 在下傳送帶B上部的左側(cè)并連動形成喂料檢測口 ；
訊號發(fā)送軸H設(shè)在喂料測定平臺Bl下部；
下傳送帶B、訊號發(fā)送軸H和上傳送帶A與電機(jī)C通過齒輪0連動；
影像反射鏡E設(shè)在訊號發(fā)送軸H下部，其鏡面呈45。斜面面向測定平臺 Bl,后端反射鏡F設(shè)在訊號發(fā)送軸H右側(cè)上部并與影像反射鏡E相對；
左右兩組照明光源G分別設(shè)置在訊號發(fā)送軸H兩側(cè)，其光源與喂料檢測 口和后端反射鏡F相對；
攝像頭D設(shè)在影像反射鏡E右側(cè)、其鏡頭通過影像反射鏡E面覆蓋喂料 檢測口至后端反射鏡F。
如圖2和圖3所示，下傳送帶B上部右側(cè)還設(shè)有導(dǎo)料板K，導(dǎo)料板K板 面設(shè)有八條平行的導(dǎo)葉槽L，導(dǎo)料板K與機(jī)架可翻轉(zhuǎn)鉸接，翻轉(zhuǎn)后呈斜面其 導(dǎo)葉槽K槽口與喂料檢測口相對。
上傳送壓帶A套設(shè)定位在左右傳送軸M上。
照明光源G由導(dǎo)光燈槽G1和排燈G2構(gòu)成,排燈G2由多組三個(gè)二極管串、 并聯(lián)組成。
如圖4所示，訊號發(fā)送軸H呈黑色圓軸，反光膜I帶由黑色圓軸的一端 繞設(shè)在另一端呈 形。
上傳送壓帶A為白色PE軟膜。 下傳送帶B為半透明PE軟膜。
左側(cè)照明光源G的導(dǎo)光燈槽G1內(nèi)側(cè)分別還設(shè)有隔光板N;右側(cè)照明光源 G的導(dǎo)光燈槽Gl上側(cè)和右側(cè)設(shè)有隔光板N。 本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)
1、 攝像頭D采用CCD攝像頭(韓國生產(chǎn)的羅技筆記本型攝像頭)，其芯 片是CCD片，能確保精度(市售價(jià)約為550元/個(gè))。
2、 在傳送喂入平臺的下方裝有攝像頭D，其鏡頭通過影像反射鏡E向測
定平臺B1。調(diào)整攝像頭D的焦距，使得喂料檢測口的葉片圖像及訊號發(fā)送軸 H上的光點(diǎn)都清晰地落在攝像頭D上。被檢測的葉片圖像落在CCD畫面的前 緣端，葉片經(jīng)過檢測口時(shí)，其黑影的大小與葉面成正比；在運(yùn)算程序中這是 葉寬的數(shù)據(jù)。另一方面訊號發(fā)送軸H表面上的光點(diǎn)D不斷地由左向右移動， 其數(shù)值由0—320，周而復(fù)始；它代表D1 D2在不斷采集數(shù)值過程中，前后 兩點(diǎn)的距離，亦即代表葉片移動的距離(或移動的長度)。某一時(shí)段采集到葉 寬和葉長的乘積等于該測量段的葉面積。整個(gè)走葉過程中，連續(xù)地累加，得 出該過程中所測到的葉面積總數(shù)，由電腦顯示及記錄保存下來，另一測定樣 本又重復(fù)上述步驟。
3、 訊號發(fā)送軸H是一個(gè)直徑為llOmm，長度為240 mm的黑色圓軸，在H 軸表面上繞貼反光膜帶I，必需精確做到l)繞貼膜帶的角度始終保持一致、 均勻、貼牢；2)以起始端任意一點(diǎn)作為0° ，至繞了 360°時(shí)，其水平(或 軸向)距離應(yīng)與葉面喂入口的最大長度一致(以本機(jī)為例為200mm)。訊號發(fā) 送軸H位于攝像頭D的上前方，正好擋掉了畫面中不要的部分。照明光源G 的光經(jīng)后端反射鏡射到訊號發(fā)送軸H上；反光膜帶I的某一亮點(diǎn)經(jīng)折返再由 影像反射鏡E折返到攝像頭D。顯示器上的后緣端出現(xiàn)一個(gè)小亮點(diǎn)。在測定 過程中，訊號光點(diǎn)不斷地反復(fù)由左向右移動，提供讀取各次采樣的走葉長度 的訊號。
4、 左右兩組照明光源G:右側(cè)照明光源照亮訊號點(diǎn)，左側(cè)照明光源照亮 葉片。
5、 兩組循環(huán)轉(zhuǎn)動傳送帶。上面一組為上傳送壓帶A，作為葉面的白色背 景；下面一組為下傳送帶B，用于承載葉片，不斷送經(jīng)檢測口，葉片由前側(cè) 照明光源G照亮。
6、 直流微型減速電機(jī)C由36伏直流電驅(qū)動，是整機(jī)的主動力。
7、 適用于水稻(或其它細(xì)長葉型)專用導(dǎo)料板K由硬質(zhì)薄鋁片組成，導(dǎo) 料板K面設(shè)有八條平行的導(dǎo)葉槽L,可同時(shí)(最多)放入8片葉片，可不斷 地連續(xù)喂入測定；解決了大量樣本的測定，各葉片各自向前直走，不互相重 疊而影響精度。
本發(fā)明的主要技術(shù)指標(biāo)
1、 標(biāo)準(zhǔn)誤差《1% 2%;
2、 分辨率0.022cm2;
3、 走葉速度正常使用2米/分鐘，但可調(diào)范圍為1.5 4米/分鐘；
4、 連續(xù)測定長度無限；
5、 測定寬度《20cm;
6、 單次測定最大面積《28190 cm2;
7、 驅(qū)動電機(jī)最大耗電量5W,直流電壓36V。(可微調(diào))
8、 照明電源直流電18V;(可微調(diào))
9、 整機(jī)尺寸長X寬X高(29.5X25.5X23.7 cm3)。
10、 整機(jī)重量5.5公斤。
本發(fā)明在具體操作時(shí)
1、 給電腦安裝PC及羅技筆記本電腦驅(qū)程。
2、 啟動PC程序，顯示屏?xí)某鋈缦庐嬅?。如相?，然后雙擊 "PicCapture";屏上改顯如相片2,點(diǎn)擊"確認(rèn)"后，顯示如相片3表示可
開始工作。
3、 測定方法在測定前必須在測定口上先放入一小段葉片(最小寬度為 1 2mm)令左面畫框前端出現(xiàn)一個(gè)小黑點(diǎn)(當(dāng)小黑點(diǎn)消失，它代表已測定完 畢，自動停止測定)，此時(shí)點(diǎn)"開始測定"表示可以幵始測定。將驅(qū)動電機(jī)電 源打至"ON"位置，傳送帶開始將待測葉片送入，并不斷出現(xiàn)面積的增加， 直至最后一點(diǎn)葉片送出為止， 一次測定過程宣告結(jié)束，在面積框內(nèi)出現(xiàn)該次 的測定值。
4、 重復(fù)第三步驟，啟動另一測定。
5、 測定前的必須準(zhǔn)備工作"面積mm2"所顯示的數(shù)值并不是真正的面 積值(它只代表電腦運(yùn)算單位)，為此得先求出一個(gè)轉(zhuǎn)換系數(shù)(約為0. 282…) 先準(zhǔn)備一片黑色卡紙(例如200 cm2)連續(xù)按第三點(diǎn)測定31次。結(jié)束本次測 定。打開"我的電腦"，再點(diǎn)開C盤，可見到剛測定31次的結(jié)果(如相片4 所示)，求它們的平均值，將實(shí)際面積(200 cm2)除以平均值得相關(guān)系數(shù)。 一般應(yīng)不超過2%。
以上所述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干結(jié)構(gòu) 的調(diào)整和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種植物葉片面積測量儀，其特征在于該測量儀包括上傳送壓帶、下傳送帶、電機(jī)、攝像頭、影像反射鏡、后端反射鏡、照明光源、訊號發(fā)送軸和繞設(shè)在訊號發(fā)送軸上的反光膜帶，所述攝像頭、影像反射鏡、照明光源和訊號發(fā)送軸均設(shè)置在通過傳輸定位軸組定位成環(huán)形的下傳送帶中；所述下傳送帶上部形成喂料測定平臺，所述上傳送壓帶相貼合設(shè)置在下傳送帶上部的左側(cè)并連動形成喂料檢測口；所述訊號發(fā)送軸設(shè)在喂料測定平臺下部；所述下傳送帶、訊號發(fā)送軸和上傳送帶與電機(jī)連動；所述影像反射鏡設(shè)在訊號發(fā)送軸下部，其鏡面呈斜面面向測定平臺，后端反射鏡設(shè)在訊號發(fā)送軸右側(cè)上部并與影像反射鏡相對；所述照明光源分別設(shè)置在訊號發(fā)送軸兩側(cè)，其光源與喂料檢測口和后端反射鏡相對；所述攝像頭設(shè)在影像反射鏡右側(cè)、其鏡頭通過影像反射鏡面覆蓋喂料檢測口至后端反射鏡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物葉片面積測量儀，其特征在于所述下傳 送帶上部右側(cè)還設(shè)有導(dǎo)料板，導(dǎo)料板板面設(shè)有多條平行的導(dǎo)葉槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物葉片面積測量儀，其特征在于所述上傳 送壓帶套設(shè)在左右傳送軸上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物葉片面積測量儀，其特征在于所述照明 光源由導(dǎo)光燈槽和排燈構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物葉片面積測量儀，其特征在于所述訊號 發(fā)送軸呈黑色圓軸，所述反光膜帶由黑色圓軸的一端繞設(shè)在另一端呈 形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物葉片面積測量儀，其特征在于所述上傳 送壓帶為白色PE軟膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物葉片面積測量儀，其特征在于所述下傳 送帶為半透明PE軟膜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物葉片面積測量儀，其特征在于所述影像 反射鏡呈40。 50°斜面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的植物葉片面積測量儀，其特征在于所述導(dǎo)光燈槽側(cè)邊還分別設(shè)有隔光板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于農(nóng)業(yè)科研的植物葉片面積測量儀，包括上傳送壓帶、下傳送帶、微型減速電機(jī)、攝像頭、影像反射鏡、后端反射鏡、照明光源、訊號發(fā)送軸和繞設(shè)在訊號發(fā)送軸上的反光膜帶，所述攝像頭、影像反射鏡、照明光源和訊號發(fā)送軸均設(shè)置在通過傳輸定位軸組定位成環(huán)形的下傳送帶中；本發(fā)明具有分析效率高、精確、結(jié)構(gòu)簡單和成本低等優(yōu)點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)走葉，連續(xù)測定、計(jì)算和累加得測定結(jié)果數(shù)值的技術(shù)效果。
文檔編號G01B11/28GK101358842SQ200810198630
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者劉懷珍, 廖耀平, 李惠芬, 陸秀明, 陳冠華, 陳浩豐, 慶 黃 申請人:廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所