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      植物葉片面積測量儀的制作方法

      文檔序號:6040538閱讀:281來源:國知局
      專利名稱:植物葉片面積測量儀的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型涉及一種適用于農(nóng)業(yè)科研的測量儀,尤其是指植物葉片面積
      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。

      實(shí)用新型內(nèi)容
      本實(shí)用新型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。本實(shí)用新型的測量儀能解決我們?nèi)粘?蒲行枰?,?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。
      本實(shí)用新型的目的是這樣實(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;
      3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^f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。
      本實(shí)用新型采用上述結(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l)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
      4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。
      本實(shí)用新型利用辦公室現(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)。
      以下結(jié)合附圖中的具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明,但不 構(gòu)成對本實(shí)用新型的任何限制。


      圖1是本實(shí)用新型一種具體實(shí)施狀態(tài)的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型另一種具體實(shí)施狀態(tài)的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖3是本實(shí)用新型導(dǎo)料板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖4是本實(shí)用新型訊號發(fā)送軸的俯視結(jié)構(gòu)示意圖5是本實(shí)用新型的電路原理圖。
      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上部右惻還設(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Gl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。 本實(shí)用新型在具體實(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。
      本實(shí)用新型的主要技術(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。 本實(shí)用新型在具體操作時(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"表示可以開始測定。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)施例僅是本實(shí)用新型的優(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,在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下,還可以做出 若干結(jié)構(gòu)的調(diào)整和改進(jìn),這些也應(yīng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(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。
      專利摘要本實(shí)用新型涉及一種適用于農(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;本實(shí)用新型具有分析效率高、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G01B11/28GK201266079SQ20082020073
      公開日2009年7月1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
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