Фитогониофотометр (устройство для измерения площади проекции кроны растения в различных сечениях)

Классификация по МПК: G01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2367905
Дата публикации: 
Воскресенье, Сентябрь 20, 2009
Начало действия патента: 
Среда, Июнь 18, 2008

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к обработке оптических изображений и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве для измерения площади проекции кроны растения в различных сечениях, что необходимо для обоснованного выбора облучателя в сооружениях для выращивания растений при искусственном облучении. Сущность: устройство содержит компьютер, шаговые двигатели, подвижный рычаг, горизонтальную штангу, цифровую камеру, лимб, противовес, поворотный столик, станину. Измерение площади сечения кроны растения при заданной высоте растения в выбранной плоскости ведут путем получения кадров с цифровой камеры при различных положениях подвижного рычага. Площадь сечения кроны получают путем программной обработки полученного кадра методами фотограмметрии. Технический результат: повышение точности измерений, обеспечение возможности измерения площади сечения в различных меридиональных плоскостях, упрощение устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.


Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к обработке оптических изображений и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве для измерения площади проекции кроны растения в различных сечениях, что необходимо для определения формы кроны растения и обоснованного выбора облучателя в сооружениях для выращивания растений при искусственном облучении.

Известно устройство [Пат. 2093790 РФ, МПК6 G01B 21/28 Устройство для измерения площади плоских фигур / заявители, авторы и патентообл. Богуславский В.В., Емельянов А.Н., Скворцов Б.В., Фокин В.А., Хабибуллин Х.М. - №95105633/28; заявл. 12.04.1995; опубл. 20.10.1997.] для измерения площади плоских фигур, которое может быть использовано для определения значения площади проекции кроны растения. Устройство содержит телекамеру, выход которой соединен со входом видеоконтрольного устройства, блок выделения видеосигнала и блок селекции строчных импульсов. Выход блока выделения видеосигнала подключен к входу дифференцирующего устройства, а выход блока селекции строчных импульсов соединен с входом умножителя частоты, выход которого подключен к одному из входов логического ключа, другой вход которого подключен к выходу дифференцирующего устройства, а выход ключа подключен к входу счетчика.

Недостатками известного устройства является необходимость в аппаратной реализации функции измерения площади, что приводит к усложнению устройства, а так же затрудненность измерения площади проекции объемных тел под различными углами к вертикали.

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения площади проекции биологических объектов [Пат. на полезную модель 49226 РФ, МПК7 G01B 21/28 Устройство для измерения площади проекции биологических объектов / Суетинов Г.С., Косицын О.А.; патентообладатель ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П.Горячкина. - №2004137021/22; заявл. 17.12.2004; опубл. 10.11.2005. - Бюл. №31].

Устройство содержит цифровую камеру, подвижный рычаг, вертикальный лимб со щелями по дуге с шагом 5 угловых градусов от 0° до 90° к вертикали, оптопару, конечные выключатели, электропривод, компьютер, фоновую черную ткань, осветитель.

Недостатками известного технического решения является низкая точность измерений, заданная конструкцией устройства, невозможность проведения измерений в различных меридианальных плоскостях, наличие избыточных элементов (функции которых могут быть реализованы программными средствами).

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое устройство, является повышение точности измерений, обеспечение возможности измерения площади сечения в различных меридианальных плоскостях, упрощение устройства за счет переложения функций некоторых конструктивных элементов на программное обеспечение управляющего компьютера.

Новые существенные признаки изобретения заключаются в следующем.

В устройство, содержащее цифровую камеру, подвижный рычаг, лимб, компьютер, дополнительно включены шаговые двигатели, горизонтальная штанга, противовес, поворотный столик, станина. Управление шаговыми двигателями, позволяющими установить высоту поворотного столика, плоскость, в которой будут проводиться измерения и угол наклона подвижного рычага осуществляется от компьютера.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Устройство содержит (фиг.): компьютер 1; шаговые двигатели 2, 8, 11; подвижный рычаг 3; горизонтальную штангу 4; цифровую камеру 5; лимб 6; противовес 7; поворотный столик 9; станину 10.

Устройство работает следующим образом.

Подлежащее измерению растение помещают на поворотный столик 9. Высоту поворотного столика h изменяют путем подачи сигналов от компьютера 1 на шаговый двигатель 8 таким образом, что бы центр кроны растения совпал с осью вращения подвижного рычага 3. Задают меридианальную плоскость измерений площади сечений кроны растения (определяемую углом β) путем подачи сигналов от компьютера 1 на шаговый двигатель 11. Задают угол отклонения подвижного рычага от вертикальной оси α путем подачи сигналов от компьютера 1 на шаговый двигатель 2. При заданных углах α получают кадры изображения кроны, которые поступает в компьютер 1 во всем диапазоне изменения угла α.

Для обеспечения возможности проведения измерений кроны различных размеров и формы взаимные соединения цифровой камеры, горизонтальной штанги, подвижного рычага, его оси вращения, противовеса выполнены регулируемыми с возможностью изменения их относительного расположения.

Площадь сечения кроны получают путем программной обработки полученного кадра методами фотограмметрии.

Формула изобретения

1. Фитогониофотометр - устройство для измерения площади проекции кроны растения в различных сечениях, содержащее цифровую камеру, компьютер, к которому подключен выход камеры, подвижный рычаг, лимб, отличающееся тем, что оно снабжено станиной, поворотным столиком для исследуемого растения, первым шаговым двигателем регулирования высоты столика, вторым шаговым двигателем изменения угла поворота столика в горизонтальной плоскости, третьим шаговым двигателем изменения угла наклона подвижного рычага, причем цифровая камера закреплена на горизонтальной штанге, соединенной с подвижным рычагом, и уравновешена противовесом на его противоположном конце так, что продолжение оси вращения подвижного рычага и направление визирования цифровой камеры взаимно перпендикулярны и пересекаются в центре кроны исследуемого растения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что взаимные соединения цифровой камеры, горизонтальной штанги, подвижного рычага, его оси вращения, противовеса выполнены регулируемыми с возможностью изменения их относительного расположения.