开云优惠体育网页版入口

专利名称：一种植物三维表型信息测量装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410897645.3

专利申请（专利权）人：临沂大学
权利人地址：山东省临沂市兰山区工业大道北段西侧

专利发明（设计）人：李辉,孙晓妮,姚起,田秀国,林登峰,张洪涛,蔡其臣,陈宁,王瑞江,田慧

专利摘要：本发明涉及轮廓计量的技术领域，并公开了一种植物三维表型信息测量装置，包括：行走小车，可远程遥控行走；竖向移动模组，设置有两组并分别安装于行走小车的两侧；折叠机构，竖向移动模组用于竖向移动折叠机构；水平支撑台，折叠机构用于推动水平支撑台靠近或远离行走小车，且水平支撑台保持水平；旋转驱动机构，设置有两组并分别安装于两侧的折叠机构上，旋转驱动机构用于驱动水平支撑台水平旋转；三维测量仪，设置有两组并分别位于两侧的水平支撑台的下方；摇摆机构，摇摆机构用于摆动三维测量仪。本发明实现了双边扫描，且可收拢测量装置，并可以收：蟮纳枰墙邪Щ，既可以提高测量效率，也可以提高对扫描仪的保护。

主权利要求：
1.一种植物三维表型信息测量装置，其特征在于，包括：
行走小车(1)，可远程遥控行走；
竖向移动模组(2)，设置有两组并分别安装于所述行走小车(1)的两侧；
折叠机构(3)，设置有两组并分别安装于两侧的所述竖向移动模组(2)上，所述竖向移动模组(2)用于竖向移动所述折叠机构(3)；
水平支撑台(4)，设置有两组并分别安装于两侧的所述折叠机构(3)上，所述折叠机构(3)用于推动所述水平支撑台(4)靠近或远离所述行走小车(1)，且所述水平支撑台(4)保持水平；
旋转驱动机构(5)，设置有两组并分别安装于两侧的所述折叠机构(3)上，所述旋转驱动机构(5)用于驱动所述水平支撑台(4)水平旋转；
三维测量仪(6)，设置有两组并分别位于两侧的所述水平支撑台(4)的下方；
摇摆机构(7)，设置有两组并分别安装于两侧的所述水平支撑台(4)上，所述摇摆机构(7)用于摆动所述三维测量仪(6)；
所述折叠机构(3)包括：
支撑座(31)，安装于所述竖向移动模组(2)上，所述竖向移动模组(2)带动所述支撑座(31)竖向移动；
折叠杆一(32)，所述折叠杆一(32)的两端均固接有齿轮一(321)，所述折叠杆一(32)设置有多根，且相邻两个所述折叠杆一(32)上的齿轮一(321)相互啮合，靠近所述支撑座(31)的折叠杆一(32)其中一端的齿轮一(321)转动设置于所述支撑座(31)上；
Z型件(33)，相邻两个所述折叠杆一(32)之间均设置有所述Z型件(33)，所述折叠杆一(32)的端部铰接于所述Z型件(33)上；
折叠杆二(34)，每根所述折叠杆一(32)均对应设置有与其相平行的折叠杆二(34)，所述折叠杆二(34)的端部铰接于所述Z型件(33)的端部，靠近所述支撑座(31)的折叠杆二(34)远离Z型件(33)的一端铰接于所述支撑座(31)上；
驱动电机一(35)，安装于所述支撑座(31)上，并用于驱动所述支撑座(31)上的齿轮一(321)转动；
所述旋转驱动机构(5)包括：
电机支撑架(51)，固定于所述折叠机构(3)中与所述支撑座(31)间距最远的Z型件(33)上；
驱动电机二(52)，安装于所述电机支撑架(51)上；
旋转杆(53)，转动设置于所述电机支撑架(51)上，所述旋转杆(53)的底端固定于所述水平支撑台(4)上，所述旋转杆(53)与所述驱动电机二(52)的输出轴同轴连接；
所述折叠机构(3)中距离所述支撑座(31)间距最远的所述折叠杆一(32)上铰接有防护栅格板(36)，所述折叠机构(3)处于收拢状态下的所述三维测量仪(6)位于所述防护栅格板(36)和所述竖向移动模组(2)之间；
所述摇摆机构(7)包括：
缸架(71)，固定安装于所述水平支撑台(4)上；
伸缩缸(72)，安装于所述缸架(71)上，且所述伸缩缸(72)的伸缩杆(721)穿过所述水平支撑台(4)；
翻转凹板(73)，所述翻转凹板(73)一侧为凹状，且所述翻转凹板(73)的凹面上固接有对称设置的立板(731)，所述伸缩缸(72)的伸缩杆(721)底端铰接于两侧所述立板(731)顶部之间；
推拉杆(74)，设置有两根并分别位于两侧立板(731)背离伸缩杆(721)的一侧，所述推拉杆(74)的一端铰接于立板(731)上，另一端铰接于所述水平支撑台(4)上；
斜杆(75)，一端固接于所述翻转凹板(73)的一侧，另一端用于安装所述三维测量仪(6)，所述三维测量仪(6)在测量状态下的所述斜杆(75)远离所述翻转凹板(73)的一端位于翻转凹板(73)的下方；
所述行走小车(1)包括：
门架(11)，设置有两个且相互平行，两个所述门架(11)之间具有间距；
轮毂电机(12)，设置有四个且两两安装于两个所述门架(11)的底部；
多级变距杆(13)，铰接于两侧所述门架(11)之间；
连接杆(14)，两侧所述门架(11)的顶部固接有限位柱(111)，所述连接杆(14)的两端分别插设于两侧门架(11)顶部的限位柱(111)上。
2.如权利要求1所述的一种植物三维表型信息测量装置，其特征在于，所述行走小车(1)还包括支撑轮(15)，每个所述门架(11)底部的两个支轮毂电机(12)之间均安装有所述支撑轮(15)，所述支撑轮(15)和所述轮毂电机(12)分别位于门架(11)的两侧。
3.如权利要求1所述的一种植物三维表型信息测量装置，其特征在于，所述竖向移动模组(2)包括：丝杆(21)，竖直设置且转动设置于所述行走小车(1)上；
光杆(22)，竖直设置且固定于所述行走小车(1)上，所述光杆(22)位于所述丝杆(21)的一侧；
螺母座(23)，安装于所述丝杆(21)上，且所述光杆(22)穿过所述螺母座(23)，所述折叠机构(3)安装于所述螺母座(23)上；
驱动电机三(24)，安装于所述行走小车(1)上，且用于驱动所述丝杆(21)旋转。 说明书 : 一种植物三维表型信息测量装置技术领域[0001] 本发明涉及轮廓计量的技术领域，尤其涉及一种植物三维表型信息测量装置。背景技术[0002] 植物表型研究是现代农业研究领域的重点之一，植物表型研究主要是通过对植物的外部形态特征进行观察和分析，探究植物生长发育规律、品种鉴别以及抗逆性等方面。植物表型三维扫描建模及轮廓线3D尺寸测量可以为植物表型研究提供更加准确、详尽的数据支持，这种方法可以无损分类不同品种的主茎、叶柄和叶片，并在三维空间中准确估计主要生长参数，如植物和器官的高度、角度和面积。[0003] 利用三维激光扫描仪来扫描植物，在具体实际操作中，会将三维激光扫描仪安装在行走小车上，由于一般农业研究会在实验农田里进行研究工作，实验农田的路面修建较为平整，因此通过遥控行走小车来实现远距离扫描采集，可以减少工作强度。[0004] 而目前对于小规模的实验农田植物三维扫描，只是简单的在行走小车上搭建扫描仪，且在测量过程中是单边扫描，每次只能扫描一排农作物，测量效率低下。发明内容[0005] 本发明通过提供一种植物三维表型信息测量装置，解决了现有技术中行走小车只能单边扫描，测量效率低下的技术问题，实现了双边扫描，且可收拢测量装置，并可以收：蟮纳枰墙邪Щ，既可以提高测量效率，也可以提高对扫描仪的保护。[0006] 本发明提供了一种植物三维表型信息测量装置，包括：行走小车，可远程遥控行走；竖向移动模组，设置有两组并分别安装于所述行走小车的两侧；折叠机构，设置有两组并分别安装于两侧的所述竖向移动模组上，所述竖向移动模组用于竖向移动所述折叠机构；水平支撑台，设置有两组并分别安装于两侧的所述折叠机构上，所述折叠机构用于推动所述水平支撑台靠近或远离所述行走小车，且所述水平支撑台保持水平；旋转驱动机构，设置有两组并分别安装于两侧的所述折叠机构上，所述旋转驱动机构用于驱动所述水平支撑台水平旋转；三维测量仪，设置有两组并分别位于两侧的所述水平支撑台的下方；摇摆机构，设置有两组并分别安装于两侧的所述水平支撑台上，所述摇摆机构用于摆动所述三维测量仪。[0007] 进一步的，所述折叠机构包括：支撑座，安装于所述竖向移动模组上，所述竖向移动模组带动所述支撑座竖向移动；折叠杆一，所述折叠杆一的两端均固接有齿轮一，所述折叠杆一设置有多根，且相邻两个所述折叠杆一上的齿轮一相互啮合，靠近所述支撑座的折叠杆一其中一端的齿轮一转动设置于所述支撑座上；Z型件，相邻两个所述折叠杆一之间均设置有所述Z型件，所述折叠杆一的端部铰接于所述Z型件上；折叠杆二，每根所述折叠杆一均对应设置有与其相平行的折叠杆二，所述折叠杆二的端部铰接于所述Z型件的端部，靠近所述支撑座的折叠杆二远离Z型件的一端铰接于所述支撑座上；驱动电机一，安装于所述支撑座上，并用于驱动所述支撑座上的齿轮一转动。[0008] 进一步的，所述旋转驱动机构包括：电机支撑架，固定于所述折叠机构中与所述支撑座间距最远的Z型件上；驱动电机二，安装于所述电机支撑架上；旋转杆，转动设置于所述电机支撑架上，所述旋转杆的底端固定于所述水平支撑台上，所述旋转杆与所述驱动电机二的输出轴同轴连接。[0009] 进一步的，所述折叠机构中距离所述支撑座间距最远的所述折叠杆一上铰接有防护栅格板，所述折叠机构处于收拢状态下的所述三维测量仪位于所述防护栅格板和所述竖向移动模组之间。[0010] 进一步的，所述摇摆机构包括：缸架，固定安装于所述水平支撑台上；伸缩缸，安装于所述缸架上，且所述伸缩缸的伸缩杆穿过所述水平支撑台；翻转凹板，所述翻转凹板一侧为凹状，且所述翻转凹板的凹面上固接有对称设置的立板，所述伸缩缸的伸缩杆底端铰接于两侧所述立板顶部之间；推拉杆，设置有两根并分别位于两侧立板背离伸缩杆的一侧，所述推拉杆的一端铰接于立板上，另一端铰接于所述水平支撑台上；斜杆，一端固接于所述翻转凹板的一侧，另一端用于安装所述三维测量仪，所述三维测量仪在测量状态下的所述斜杆远离所述翻转凹板的一端位于翻转凹板的下方。[0011] 进一步的，所述行走小车包括：门架，设置有两个且相互平行，两个所述门架之间具有间距；轮毂电机，设置有四个且两两安装于两个所述门架的底部；多级变距杆，铰接于两侧所述门架之间；连接杆，两侧所述门架的顶部固接有限位柱，所述连接杆的两端分别插设于两侧门架顶部的限位柱上。[0012] 进一步的，所述行走小车还包括支撑轮，每个所述门架底部的两个支轮毂电机之间均安装有所述支撑轮，所述支撑轮和所述轮毂电机分别位于门架的两侧。[0013] 进一步的，所述竖向移动模组包括：丝杆，竖直设置且转动设置于所述行走小车上；光杆，竖直设置且固定于所述行走小车上，所述光杆位于所述丝杆的一侧；螺母座，安装于所述丝杆上，且所述光杆穿过所述螺母座，所述折叠机构安装于所述螺母座上；驱动电机三，安装于所述行走小车上，且用于驱动所述丝杆旋转。[0014] 本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：[0015] 1：将水平支撑台移动到预设高度位置和横向位置，利用旋转驱动机构来使得水平支撑台进行旋转，进而下方三维测量仪也做周向旋转，来实现农作物三维表型信息的采集，且可以单独控制行走小车两侧的折叠机构、竖向移动模组、旋转驱动机构以及摇摆机构，从而可以对两侧的三维测量仪的位置单独进行调整，进而可以适应道路两侧不同农作物的采集，解决了现有技术中行走小车只能单边扫描，测量效率低下的技术问题，实现了双边扫描。[0016] 2：当无需三维表型信息的采集时，可以将行走小车中的两个门架转换成同一水平面上，对折叠机构进行收拢，并使得斜杆上的三维测量仪翻转至水平支撑台的上方，最终行走小车上的两个三维测量仪被两侧收：蟮恼鄣机构、两片防护栅格板以及两个门架包围，从而在植物三维表型信息测量装置非使用状态下对三维测量仪提高了保护，降低损坏的可能性。附图说明[0017] 图1为本发明实施例中植物三维表型信息测量装置在测量状态下的整体结构示意图；[0018] 图2为图1中部分结构的构造，主要示意竖向移动模组、折叠机构、水平支撑台、旋转驱动机构、三维测量仪已经摇摆机构之间的示意图；[0019] 图3为图2中部分结构的示意图，主要示意折叠机构的构造；[0020] 图4为图3中部分结构的示意图，主要示意旋转驱动机构和摇摆机构的构造；[0021] 图5为本发明实施例中植物三维表型信息测量装置在完全收：蟮恼褰峁故疽馔迹籟0022] 图6为图5中部分结构的示意图，主要示意三维测量仪在折叠机构收：蟮淖刺疽馔迹籟0023] 图中：1、行走小车；11、门架；111、限位柱；12、轮毂电机；13、多级变距杆；14、连接杆；15、支撑轮；2、竖向移动模组；21、丝杆；22、光杆；23、螺母座；24、驱动电机三；3、折叠机构；31、支撑座；32、折叠杆一；321、齿轮一；33、Z型件；34、折叠杆二；35、驱动电机一；36、防护栅格板；4、水平支撑台；5、旋转驱动机构；51、电机支撑架；52、驱动电机二；53、旋转杆；6、三维测量仪；7、摇摆机构；71、缸架；72、伸缩缸；721、伸缩杆；73、翻转凹板；731、立板；74、推拉杆；75、斜杆。具体实施方式[0024] 为了更好的理解本发明的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明。[0025] 参照图1，一种植物三维表型信息测量装置，包括行走小车1、竖向移动模组2、折叠机构3、水平支撑台4、旋转驱动机构5、三维测量仪6以及摇摆机构7。竖向移动模组2、折叠机构3、水平支撑台4、旋转驱动机构5、三维测量仪6以及摇摆机构7均设置有两组，并对称设置于行走小车1的两侧，行走小车1可以行走在实验农田的过道上，行走小车1两侧的三维测量仪6对过道两侧的农作物进行扫描。[0026] 参照图2，竖向移动模组2包括丝杆21、光杆22、螺母座23以及驱动电机三24。丝杆21竖直设置，丝杆21转动设置于行走小车1上；光杆22竖直设置，光杆22固定于行走小车1上，光杆22位于丝杆21的一侧；螺母座23安装于丝杆21上，且光杆22穿过螺母座23，折叠机构3安装于螺母座23上；驱动电机三24安装于行走小车1上，驱动电机三24用于驱动丝杆21旋转。[0027] 驱动电机三24带动螺母座23上下移动，螺母座23可以带动折叠机构3上下移动，进而可以调整折叠机构3的高度。[0028] 参照图2和图3所示，行走小车1两侧的折叠机构3分别安装于两侧竖向移动模组2中的螺母座23上。折叠机构3包括支撑座31、折叠杆一32、Z型件33、折叠杆二34以、驱动电机一35以及防护栅格板36。支撑座31安装于竖向移动模组2中的螺母座23上，螺母座23的移动可以带动支撑座31的竖向移动。折叠杆一32为条形杆，折叠杆一32的两端均固接有齿轮一321，折叠杆一32设置有多根，其中一根折叠杆一32的一端转动设置于支撑座31上，驱动电机一35安装于支撑座31上，驱动电机一35带动支撑座31上的折叠杆一32端部的齿轮一321旋转，从而可以使得支撑座31上的折叠杆一32可以在竖直状态和水平状态之间转换，其他折叠杆一32依次首尾相邻，且相邻两根折叠杆一32端部的齿轮一321相互啮合。Z型件33呈Z字型，相邻两个折叠杆一32之间均设置有Z型件33，相邻两个折叠杆一32相靠近的一端分别铰接于Z型件33的拐角处。每根折叠杆一32均对应设置有折叠杆二34，且折叠杆二34与折叠杆一32相平行，相邻两根折叠杆二34分别位于相邻两根折叠杆一32的上下两侧，折叠杆二34的端部铰接于Z型件33的端部，且支撑座31上的折叠杆一32一侧的折叠杆二34远离Z型件33的一端铰接于支撑座31上。防护栅格板36铰接于折叠机构3中距离支撑座31最远的折叠杆一32上，当折叠机构3收拢时，折叠杆一32处于竖直状，防护栅格板36处于竖直且长度方向与折叠杆一32相垂直，且三维测量仪6位于防护栅格板36和竖向移动模组2之间。[0029] 折叠杆一32、折叠杆二34以及两个Z型件33之间会形成平行四边形，因此当驱动电机一35带动支撑座31上的折叠杆一32摆动时，折叠杆一32端部的齿轮一321会带动相邻齿轮一321旋转，进而可以带动相邻的折叠杆一32摆动，从而可以使得各个折叠杆一32展开为水平状，或者收拢为竖直状(参照图5所示)，且在折叠机构3收拢或者展开的过程中，Z型件33在移动过程中的角度保持不变。[0030] 参照图3和图4所示，旋转驱动机构5包括电机支撑架51、驱动电机二52以及旋转杆53。电机支撑架51固定于折叠机构3中与支撑座31间距最远的Z型件33上，由此折叠机构3在收拢或者展开的过程中，电机支撑架51也随之移动，并且角度保持不变。驱动电机二52安装于电机支撑架51上，驱动电机二52的输出轴竖向向下。旋转杆53转动设置于电机支撑架51上，且底端位于电机支撑架51的下方，驱动电机二52的输出轴与旋转杆53同轴连接。水平支撑台4固定于旋转杆53的底端，水平支撑台4为水平状。驱动电机二52带动旋转杆53旋转，旋转杆53会带动水平支撑台4水平旋转。[0031] 继续参照图3和图4所示，摇摆机构7包括缸架71、伸缩缸72、翻转凹板73、推拉杆74以及斜杆75。缸架71固定安装于水平支撑台4上，缸架71可以由两根立柱、顶板以及移动板组成，两根立柱竖直固定于水平支撑台4上，顶板固定于两根立柱的顶部，移动板位于顶板和水平支撑台4之间，立柱穿过移动板。伸缩缸72安装于缸架71的顶板上，且伸缩缸72中的伸缩杆721穿过水平支撑台4，并与移动板固接。翻转凹板73位于水平支撑台4的下方，翻转凹板73一侧为凹状，且翻转凹板73的凹面上固接有对称设置的立板731，伸缩缸72的伸缩杆721底端铰接于两侧立板731顶部之间。推拉杆74设置有两根，两根推拉杆74分别位于两侧立板731背离伸缩杆721的一侧，推拉杆74的一端铰接于立板731上，另一端铰接于水平支撑台4的底面。斜杆75一端固接于翻转凹板73的一侧，另一端用于安装三维测量仪6，三维测量仪6在测量状态下位于翻转凹板73的下方。[0032] 当伸缩缸72的伸缩杆721向下推动时，会带动翻转凹板73向一侧翻转，随着伸缩杆721的持续下推，最终会使得翻转凹板73翻转180度，此时会使得斜杆75远离翻转凹板73的一端翻转至水平支撑台4的上方，并位于缸架71的一侧，而通过控制翻转凹板73翻转的角度，可以来控制斜杆75的摆动角度，进而可以使得斜杆75上的三维测量仪6位置发生变化，从而在当旋转驱动机构5对水平支撑台4进行旋转时，三维测量仪6的旋转直径也可以进行调整，进而可以针对不同大小的农作物进行扫描。[0033] 参照图1和图5所示，行走小车1包括门架11、轮毂电机12、多级边距杆、连接杆14以及支撑轮15。门架11设置有两个，两个门架11相互平行，两个门架11之间具有间距。轮毂电机12设置有四个，其中两个安装于其中一个门架11的底部，另外两个安装于另一个门架11的底部。多级变距杆13设置有两根，两根多级变距杆13均铰接于两侧门架11之间，且两根多级变距杆13相互平行并上下设置，两根多级变距杆13均位于门架11一端的端部位置处。连接杆14两侧门架11的顶部固接有限位柱111，连接杆14的两端分别插设于两侧门架11顶部的限位柱111上，利用连接杆14可以对两侧门架11中远离多级边距杆的一端进行固定。每个门架11底部的两个支轮毂电机12之间均安装有支撑轮15，支撑轮15和轮毂电机12分别位于门架11的两侧，支撑轮15可以对单独的门架11的行走进行支撑。[0034] 可以将行走小车1中的两个门架11转换成同一水平面上，转换过程为，先将两侧门架11顶部连接杆14取下，然后将多级变距杆13伸长，接着将一侧的门架11翻转，最终翻转为两侧的门架11为同一水平面(如图5所示)，最终可以使得两个门架11上的折叠机构3位于同侧且相互平行。[0035] 本发明可通过以下操作方式阐述其功能原理：[0036] 当需要进行农作物扫描时，可以远程控制轮毂电机12来实现对行走小车1的控制，可以使得行走小车1行走在农田中两侧农作物之间的道路上，然后可以启动驱动电机一35，将折叠机构3展开，进而可以使得水平支撑台4向农作物一侧移动，同时在竖向移动模组2对折叠机构3高度的控制下，最终可以使得水平支撑台4移动到预设高度位置和横向位置，然后利用旋转驱动机构5来使得水平支撑台4进行旋转，进而下方三维测量仪6也做周向旋转，来实现农作物三维表型信息的采集。此外，通过利用摇摆机构7来控制翻转凹板73翻转的角度，可以来控制斜杆75的摆动角度，进而可以使得斜杆75上的三维测量仪6位置发生变化，从而三维测量仪6的旋转直径也可以进行调整，进而可以针对不同大小的农作物进行扫描。进一步的，可以单独控制行走小车1两侧的折叠机构3、竖向移动模组2、旋转驱动机构5以及摇摆机构7，从而可以对两侧的三维测量仪6的位置单独进行调整，进而可以适应道路两侧不同农作物的采集。[0037] 此外，当无需三维表型信息的采集时，可以将行走小车1中的两个门架11转换成同一水平面上(如图5所示)，此时两个门架11上的折叠机构3位于同侧且相互平行，并对折叠机构3进行收拢，以及对通过摇摆机构7来使得斜杆75上的三维测量仪6翻转至水平支撑台4的上方(如图6所示)，最终行走小车1上的两个三维测量仪6被两侧收：蟮恼鄣机构3、两片防护栅格板36以及两个门架11包围，进而可以对较为贵重的三维测量仪6进行保护，从而在植物三维表型信息测量装置非使用状态下对三维测量仪6提高了保护，降低损坏的可能性。[0038] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。[0039] 以上所述的，仅为本发明实施例较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

专利地区：山东

专利申请日期：2024-07-04

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN118669687B