[实用新型]一种龙门式全自动水稻植株表型检测装置

说明书

本实用新型公开了一种龙门式全自动水稻植株表型检测装置。为应对田间表型信息测量困难的问题。采用龙门式测量装置搭载多种光学传感器的方法来获取表型数据，通过三项交流电机带动行车在固定导轨上运行，使用升降式横梁控制相机与植株的距离，利用运动小车搭载光学传感器在横梁上横向移动实现对田间植株的图像获取；利用阳帘和制冷装置解决遮光以及传感器降温等问题；该装置搭载了RGB相机、红外相机和高光谱相机三种光学传感器以及配套光源。本实用新型提供了一种可以远程控制的水稻田间表型全自动测量方案，能快速准确获取多种田间水稻表型性状。

技术领域

本实用新型属于农业自动化领域，具体涉及一种龙门式全自动水稻植株表型检测装置。

背景技术

水稻是我国主要粮食作物，其遗传和育种的研究对于我国有着重要的意义。随着水稻基因测序工作完成，目前水稻育种中的热点问题是水稻功能基因组的解析，这会帮助生物学家针对性的改良品种，提高育种的效率。而要实现功能基因组的解析就必须结合表型测量筛选突变植株并定位相应的基因，所以表型数据的获取至关重要。

传统的表型检测步骤复杂、周期长、效率低、人工成本大的问题，严重影响了水稻研究的进度，需要自动化、高精度、高通量的表型设备来完成对植株的表型测量。近年来，随着科学技术的发展，表型设备借助自动化技术、光学成像、图像处理技术和深度学习等先进技术的应用得到广泛发展，已经取得一定的成果。但是就目前而言，表型设备普遍成本较高，对测量条件有着较高的要求，一般部署在实验室这种室内环境下。

然而实验室环境有着它的局限性，植株表型性状受环境影响比较大，实验室得到的结果不一定适用于自然环境下的植株，所以所获取的表型数据最好贴近于自然条件。生物学家希望能够在田间环境下实现植株表型的高通量测量。

发明内容：

(一)要解决的技术问题

要实现水稻田间表型检测，需要解决以下问题。1.高通量：田间测量一般面积较大，表型性状随时间变化较大，在研究当日不同时段表型变化时需要多次测量，所以要求短时间完成大批量的表型测量：2.多表型：为了结合多种表型信息联合分析，不仅可以分析表型与基因之间的相关性，也可以实现表型与表型之间的相关性分析；3.田间环境恶劣：水稻生长时间一般为夏季，高温高湿的田间环境对不仅影响正常测量也影响传感器的使用寿命。

(二)技术方案

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案，一种龙门式全自动水稻植株表型检测装置。

一种龙门式全自动水稻植株表型检测装置，其特征在于：以大田水稻为研究目标，实现水稻在自然条件下全生育期高通量、全自动、数字化的地上表型性状获取和解析；所述龙门式全自动水稻植株表型检测装置的两侧支撑柱运行在两条地面轨道上；所述支撑柱用于支撑中间横梁；支撑柱内部安装三相交流电机，交流电机驱动底部车轮转动，车轮卡在地面已经铺好的轨道上，保证装置按照固定轨道行驶；地面轨道上粘贴有条形码，支撑柱底端安装条码读取器，通过获取条形码数据实现系统定位和导航；支撑柱顶部安装伺服电机，伺服电机连接丝杆控制横梁的上下移动，横梁的升降用于调整相机与植株之间的距离；所述横梁顶部安装带有风扇和空调的制冷装置；所述横梁上安装两条滑轨，运动单元在滑轨上来回运行；横梁两侧边缘安装两组电动不透光窗帘，在测量植株性状时将窗帘自动拉上，避免外部光照对测量结果的影响，有助于系统全天候完成对植株表型信息的测量工作；所述运动单元上搭载运动伺服电机、卤素灯、RGB可见光相机、红外相机、高光谱相机、工控机和无线通讯模块。

优选地，横梁顶端安装制冷装置，包括四组风扇和两个空调，用于给横梁内部各元器件制冷，保证其正常运行。

优选地，横梁两侧下方等距安装两组LED光源用于给RGB相机提供稳定光源；其中一组LED光源间隔处安装红外相机，用于测量植株表层温度信息。