一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备的制作方法

1.本实用新型涉及农田作业技术领域，特别涉及一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备。


背景技术：

2.农田田头的土壤有机质含量是土壤肥力评价的重要指标，土壤有机质含量的检测对于土壤有机碳储量的估算具有重要意义。现有的土壤有机质检测方法主要包括遥感反演方法；
3.遥感反演方法利用建立多因素模型，其显著优势在于其能够开展区域尺度土壤有机质时空变化研究，因此，其成为土壤有机质检测的发展趋势。然而，目前遥感反演方法只能通过工作人员手动对田头的不同位置进行跨远距离、高强度定点采集及有机质检测，其无法实现对土壤有机质的精确、快速、定量分析，给土地质量调查带来诸多限制。
4.为此，提出一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型实施例希望提供一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；
6.本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备，包括运载小车，所述运载小车上安装有有机质测试器，所述运载小车上安装有自动检测机构；
7.所述自动检测机构对称各自存在三个线性自由度，并驱动电动夹爪夹取试纸，以仿生人手臂运动的形式对外部田头环境进行取样，并置于所述有机质测试器进行检测。
8.作为本技术方案的进一步优选的：所述运载小车的上部安装有试纸储存腔，用于储存有机质测试器。
9.作为本技术方案的进一步优选的：所述运载小车为agv运载小车。
10.作为本技术方案的进一步优选的：所述自动检测机构包括机架和第一伺服电机；
11.所述第一伺服电机垂直朝上安装于所述运载小车的内部，所述第一伺服电机的输出轴与所述机架固定连接；
12.所述自动检测机构还包括左右对称的两个驱动机构，所述驱动机构存在三个线性自由度。
13.作为本技术方案的进一步优选的：所述驱动机构包括连接板、第一齿轮组、第二齿轮组、第一铰架、第二铰架、铰臂和第一铰杆；
14.所述连接板铰接于所述机架，所述第一齿轮组安装于所述连接板上，用于驱动连接盘进行整周位置调节，驱动t型架的两端分别安装有两个所述第二齿轮组，两个所述第二齿轮组分别驱动第一铰架和第二铰架进行角度调节，推杆的两端分别与所述第二铰架和所述铰臂铰接，且所述铰臂贯穿并滑动连接于所述第一铰架的内侧壁；
15.所述电动夹爪的外表面与所述铰臂连接。
16.作为本技术方案的进一步优选的：所述连接板的外部安装有伺服电缸，所述伺服电缸的活塞杆与缸体分别与所述连接板与所述机架连接。
17.作为本技术方案的进一步优选的：所述第一齿轮组由第二伺服电机驱动；所述第二齿轮组由第二伺服电机驱动。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过自动检测机构之间的机械联动及相互配合，在实际应用的过程中通过自走式定量检测，并以仿生驱动的形式模拟工作人员的手动取样-检测-传递信息的全套自动化工作流程，无需人力手动操作便可精确、定量进行分析，有效满足实际使用需求及其实用性的需求。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型的一视角立体结构示意图；
21.图2为本实用新型的另一视角立体结构示意图；
22.图3为本实用新型的自动检测机构立体结构示意图；
23.图4为本实用新型的驱动机构立体结构示意图；
24.图5为本实用新型的驱动机构部分立体结构示意图。
25.附图标记：1、运载小车；2、试纸储存腔；3、有机质测试器；4、自动检测机构；401、机架；402、第一伺服电机；5、驱动机构；503、连接板；5031、伺服电缸；504、第一齿轮组；5041、t型架；505、第二伺服电机；506、第二齿轮组；507、第三伺服电机；508、第一铰架；509、第二铰架；5091、推杆；510、铰臂；6、电动夹爪。
具体实施方式
26.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
27.需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量；
28.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型；可以是机械连接，可以是直接相连，可以是焊接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书附图结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.实施例
30.请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备，包括运载小车1；
31.运载小车1负责带动所有装置进行远程遥控运载，实现大面积田头的自走化检测；
32.其中，运载小车1的内部安装有控制器，并预先编程控制本装置内所有的电器元件进行自动化驱动作业；同时更进一步地，还可安装无线收发模块，用于联动外部工作人员进行远程控制，并实时收发检测与遥感距离数据；
33.同时，运载小车1的内部安装有蓄电池，用于为本装置的所有电器元件进行供电；
34.运载小车1还可选择为agv运载小车，通过铺设磁轨进行巡逻式运行；
35.其中主要的，运载小车1上安装有有机质测试器3；
36.有机质测试器3与控制器进行联接，以实时储存或对外部工作人员传输检测数据；其中有机质测试器3为常规模块化装置；
37.运载小车1上安装有自动检测机构4；
38.自动检测机构4主要包括对称各自存在的三个线性自由度，并驱动电动夹爪6夹取试纸，以仿生人手臂运动的形式对外部田头环境进行取样，并置于有机质测试器3进行检测；
39.其中具体的，运载小车1的上部安装有试纸储存腔2，用于储存有机质测试器3；电动夹爪6可从试纸储存腔2内抽夹取试纸；同时检测完后的试纸可放入其他有试纸储存腔2内；
40.其中，自动检测机构4包括机架401和第一伺服电机402；
41.第一伺服电机402垂直朝上安装于运载小车1的内部，第一伺服电机402的输出轴与机架401固定连接；
42.自动检测机构4整体的整周角度调节通过第一伺服电机402实现；
43.除此之外的，自动检测机构4还包括左右对称的两个驱动机构5，驱动机构5存在三个线性自由度。
44.驱动机构5包括连接板503、第一齿轮组504、第二齿轮组506、第一铰架508、第二铰架509、铰臂510和第一铰杆511；
45.连接板503铰接于机架401，第一齿轮组504安装于连接板503上，用于驱动连接盘503进行整周位置调节，驱动t型架5041的两端分别安装有两个第二齿轮组506，两个第二齿轮组506分别驱动第一铰架508和第二铰架509进行角度调节，推杆5091的两端分别与第二铰架509和铰臂510铰接，且铰臂510贯穿并滑动连接于第一铰架508的内侧壁；
46.电动夹爪6的外表面与铰臂510连接。
47.在其中上述里，连接板503的外部安装有伺服电缸5031，伺服电缸5031的活塞杆与缸体分别与连接板503与机架401连接。
48.在其中上述里，第一齿轮组504由第二伺服电机505驱动；第二齿轮组506由第三伺服电机507驱动；且第一齿轮组504和第二齿轮组506均为两个齿轮组成；其具体的齿数、传动比等参数可根据实际情况进行选择；
49.在上述结构配合条件下，控制器预先对第一伺服电机402、电动夹爪6、第二伺服电机505、第三伺服电机507和伺服电缸5031进行编程控制其各自的输出条件(转速、运转时间
等)，即可根据上述结构配合的原理模拟实现仿生人手式的田头有机质取样及检测动作；
50.其中，伺服电缸5031负责对驱动机构5进行俯仰角度调节；
51.其中，驱动机构5的第二伺服电机505驱动第一齿轮组504，即可控制其它驱动机构5的元件在当前俯仰角度的基础上进行整周角度调节；
52.其中，第二伺服电机505安装于连接板503，第一齿轮组504的从动轮与t型架5041固定连接；
53.同时在t型架5041的基础上，其t形结构的两端的第二齿轮组506的从动轮分别驱动第一铰架508和第二铰架509进行角度调节，且各自的第三伺服电机507固定连接于t型架5041的外部；
54.其中具体的，第二铰架509的角度变化，会推动或牵扯推杆5091进行进给作业，其进而推动铰臂510进行位置调节，此时的铰臂510是存在多余的自由度的，而第一铰架508的同步角度变化且与之配合的关系(铰臂510贯穿并滑动连接于第一铰架508的内侧壁)会将该多余自由度消除，此时铰臂510及第一铰架508处于联动状态，及第一铰架508的角度调节配合带动电动夹爪6进行相对俯仰角度调节，而铰臂510的角度调节配合带动电动夹爪6进行相对的进给间距调节；
55.此时，电动夹爪6存在了三组自由度；
56.在上述基础上，根据预先编程驱动，即可控制电动夹爪6在指定的空间内进行指定的驱动轨迹行进，进而可以实现如下动作：
57.s1、对试纸进行夹取；
58.s2、运载试纸到指定的位置，对田头进行取样；
59.s3、运载试纸放入有机质测试器3内进行检测；
60.s4、检测完毕后，将试纸取出并置位。
61.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备，其特征在于，包括运载小车(1)，所述运载小车(1)上安装有有机质测试器(3)，所述运载小车(1)上安装有自动检测机构(4)；所述自动检测机构(4)对称各自存在三个线性自由度，并驱动电动夹爪(6)夹取试纸，以仿生人手臂运动的形式对外部田头环境进行取样，并置于所述有机质测试器(3)进行检测。2.根据权利要求1所述的一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备，其特征在于：所述运载小车(1)的上部安装有试纸储存腔(2)，用于储存有机质测试器(3)。3.根据权利要求1所述的一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备，其特征在于：所述运载小车(1)为agv运载小车。4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备，其特征在于：所述自动检测机构(4)包括机架(401)和第一伺服电机(402)；所述第一伺服电机(402)垂直朝上安装于所述运载小车(1)的内部，所述第一伺服电机(402)的输出轴与所述机架(401)固定连接；所述自动检测机构(4)还包括左右对称的两个驱动机构(5)，所述驱动机构(5)存在三个线性自由度。5.根据权利要求4所述的一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备，其特征在于：所述驱动机构(5)包括连接板(503)、第一齿轮组(504)、第二齿轮组(506)、第一铰架(508)、第二铰架(509)、铰臂(510)和第一铰杆(511)；所述连接板(503)铰接于所述机架(401)，所述第一齿轮组(504)安装于所述连接板(503)上，用于驱动连接板(503)进行整周位置调节，驱动t型架(5041)的两端分别安装有两个所述第二齿轮组(506)，两个所述第二齿轮组(506)分别驱动第一铰架(508)和第二铰架(509)进行角度调节，推杆(5091)的两端分别与所述第二铰架(509)和所述铰臂(510)铰接，且所述铰臂(510)贯穿并滑动连接于所述第一铰架(508)的内侧壁；所述电动夹爪(6)的外表面与所述铰臂(510)连接。6.根据权利要求5所述的一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备，其特征在于：所述连接板(503)的外部安装有伺服电缸(5031)，所述伺服电缸(5031)的活塞杆与缸体分别与所述连接板(503)与所述机架(401)连接。7.根据权利要求5所述的一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备，其特征在于：所述第一齿轮组(504)由第二伺服电机(505)驱动；所述第二齿轮组(506)由第三伺服电机(507)驱动。

技术总结
本实用新型公开了一种田头自动识别有机质测试试纸读数的视觉识别设备，包括运载小车，所述运载小车上安装有有机质测试器，所述运载小车上安装有自动检测机构；所述自动检测机构对称各自存在三个线性自由度，并驱动电动夹爪夹取试纸，以仿生人手臂运动的形式对外部田头环境进行取样，并置于所述有机质测试器进行检测；所述运载小车的上部安装有试纸储存腔；本实用新型通过自动检测机构之间的机械联动及相互配合，在实际应用的过程中通过自走式定量检测，并以仿生驱动的形式模拟工作人员的手动取样-检测-传递信息的全套自动化工作流程，无需人力手动操作便可精确、定量进行分析，有效满足实际使用需求及其实用性的需求。有效满足实际使用需求及其实用性的需求。有效满足实际使用需求及其实用性的需求。


技术研发人员：奚秋玲 徐前良 顾斌斌
受保护的技术使用者：浙江国联千邑生态农业科技发展有限公司
技术研发日：2022.12.14
技术公布日：2023/7/23