一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐标测量平台的制作方法

[0001]
本发明涉及植物表型的数据采集与植物样本三维空间构型技术领域，具体涉及一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐标测量平台。


背景技术：

[0002]
如何获取植物地上部表型数据以及如何测量植物样本三维空间分布是植物表型组学的重要研究内容。植物表型数据与植物的三维构型决定了植物的生理与生态功能，获取植物表型参数与测量植物的三维空间拓扑结构是定量描述植物生长状态的基础工作。而工业中普遍使用的各类数字化仪虽然能够提供很高的测试精度，但是一方面这些三维数字化仪对工作环境的清洁度要求很高，不适合植物样本测定与泥土等污染物较重的场合使用。另一方面工业中的三维数字化仪价格较高，并不适合农业科学研究的需要，尤其是田间实地的样本测试使用要求。因此需要针对植物数据采集与植物样本构型的实际需求研制一台综合测量台将有效解决现有仪器无法实地测量的困难。


技术实现要素：

[0003]
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐标测量平台，解决了现有技术中综合试验台不方便实地测量的技术问题。
[0004]
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
[0005]
一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐标测量平台：包括底座、相机及探测针，底座设有用于放置植物的回转支架，探测针通过探测针支架连接于底座，探测针支架包括竖向支架及横向支架，竖向支架下端连接于底座，上端连接于横向支架的一端，横向支架的另一端连接探测针，相机连接于底座。
[0006]
作为本发明的一种优选方案，前述的一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐标测量平台：相机通过遮阳架连接于底座，遮阳架包括竖向遮阳架及连接于竖向遮阳架顶端的横向遮阳台，相机连接于横向遮阳台，横向遮阳台设置于回转支架的正上方。
[0007]
作为本发明的一种优选方案，前述的一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐标测量平台：竖向遮阳架可伸缩且设有用于固定伸缩状态的伸缩支架。
[0008]
作为本发明的一种优选方案，前述的一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐标测量平台：竖向遮阳架还设有正对相机设置的幕布。
[0009]
作为本发明的一种优选方案，前述的一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐标测量平台：横向遮阳台的下方还设有补光装置。
[0010]
作为本发明的一种优选方案，前述的一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐标测量平台：竖向支架、横向支架均可伸缩设置且设有用于显示探测针位置的刻度。
[0011]
作为本发明的一种优选方案，前述的一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐标测量平台：回转支架还设有用于显示回转支架旋转角度的刻度盘。
[0012]
作为本发明的一种优选方案，前述的一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐
标测量平台：回转支架可相对于底座上下伸缩。
[0013]
作为本发明的一种优选方案，前述的一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐标测量平台：回转支架的侧部还设有用于固定取样桶的固定螺钉。
[0014]
作为本发明的一种优选方案，前述的一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐标测量平台：还包括用于夹持植物的固定夹，固定夹通过固定夹支架连接于底座。
[0015]
本发明所达到的有益效果：现对于现有技术，本发明便于携带，对测量对象的清洁度要求不高。本发明可对植物的生长状况和根系进行采集，本发明的回转支架可旋转、可升高，配合竖向遮阳架的可升降，能够满足不同高度植物的测量需求。在测量过程中，所需数值可根据刻度盘、竖向支架、横向支架直接进行读取，减少了测量及换算的时间。
附图说明
[0016]
图1是本发明整体结构轴测图一；
[0017]
图2是本发明整体结构轴测图二；
[0018]
图3是图1的局部放大图(隐藏幕布)；
[0019]
附图标记的含义：1-底座；2-回转台架；9-探测针；3-探测针支架；4-竖向遮阳架；5-横向遮阳台；6-相机；7-幕布；8-固定夹支架；21-固定螺钉；22-刻度盘；23-取样桶；31-竖向支架；32-横向支架；41-伸缩支架；51-补光装置；81-固定夹。
具体实施方式
[0020]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0021]
如图1至图3所示：本实施例公开了一种植物地上部表型数据采集和样本空间坐标测量平台：包括底座1、相机6及探测针9，底座1设有用于放置植物的回转支架2，探测针9通过探测针支架3连接于底座1，探测针支架3包括竖向支架31及横向支架32，竖向支架31 下端连接于底座1，上端连接于横向支架32的一端，横向支架32的另一端连接探测针9，相机6连接于底座1。底座1设有用于控制试验台的操作面板及用于显示工作状态的显示装置。
[0022]
本实施例的相机6通过遮阳架连接于底座1，遮阳架包括竖向遮阳架4及连接于竖向遮阳架4顶端的横向遮阳台5，相机6连接于横向遮阳台5，两者之间可通过相机支架进行固定，横向遮阳台5设置于回转支架2的正上方。
[0023]
竖向遮阳架4可伸缩且设有用于固定伸缩状态的伸缩支架41，伸缩支架41用于将高度调整之后的竖向遮阳架4锁定在某一预设的固定位置。
[0024]
竖向遮阳架4还设有正对相机6设置的幕布7，幕布7最好采用纯色，用于给相机6提供较好的拍摄背景。
[0025]
横向遮阳台5的下方还设有补光装置51，补光装置51最好采用面光源，且亮度可调节。
[0026]
竖向支架31、横向支架32均可伸缩设置且设有用于显示探测针9位置的刻度，例如还在竖向支架31设置可上下移动的滑块，也就是说竖向支架31、横向支架32的可伸缩结构能够使探测针9在平面内形成二维运动机构，使探测针9在该平面内能够到达任意一个位置，再者，刻度能够直接读物探测针9的坐标，便于直接统计样品的测量竖直。
[0027]
另一方面，回转支架2还设有用于显示回转支架2旋转角度的刻度盘22，刻度盘用于统计样品的旋转角度。
[0028]
回转支架2可相对于底座1上下伸缩。回转支架2的侧部还设有用于固定取样桶23的固定螺钉21，即顶丝。固定螺钉21通过螺纹连接于回转支架2，其端部顶住取样桶23。
[0029]
还包括用于夹持植物的固定夹81，固定夹81通过固定夹支架8连接于底座1，固定夹 81用于夹住植物，在根系测量时使用。
[0030]
使用时，将取样桶23放置在回转台架2，通过固定螺钉21将其固定。根据植物样本的大小，对遮阳台进行调整。通过伸缩支架41控制遮阳台的高度，达到遮挡光照的效果。固定好遮阳台后，根据需要将幕布7进行升降，对拍摄背景进行布置。根据需要转动回转台架2 拍摄不同角度的植物样本。根据实际环境的需要，控制补光装置51的亮度。使用相机6采集植物表型数据，包括植物叶片平均(最大)叶长、平均(最大)叶宽、平均(最大)叶片周长、平均(最大)叶片面积、叶片数、绿叶总面积、总面积、绿叶面积比等。
[0031]
收集完植物地上部表型参数后，进行植物样本空间坐标测量。将回转台架上的刻度盘22 的0
°
刻线对准工作台上的0
°
刻线，移动横向支架31、竖向支架32使探测针9触及植物主根与土壤平面交点，记录下坐标原点(x0，z0，θ0)，包括横向支架读数x，竖向支架读数z，刻度盘读数θ。测量植物地上部空间坐标时根据植物的生长状况从植物样本坐标原点上移竖向支架31约3-5mm开始测量，转动回转台架2，移动横向支架32，令探测针9触及样本，并依次读取记录下刻度盘22、横向支架31和竖向支架32的数值按一定次数旋转回转台架2共360
°
测取完一层的所有植物样本坐标后，将竖向支架31上移3-5mm，再重复进行下一层的数据测量，直到完成植物样本地上部所有原始坐标original coordinatescoordinates的测量，其中i＝0，1,2,3
……
。
[0032]
当需要测量根系空间坐标时候，先取下取样桶23使回转台架2上保留植物样本与土壤，再利用固定夹81轻微固定植物样本令其可以旋转但不能沿x、y方向移动，然后根据小麦根系的生长状况从坐标原点(x0，z0，θ0)开始向下按3-5mm厚度用针尖挑拨清除土壤，将根系暴露后从植物样本坐标原点下移竖向支架31约3-5mm开始测量，转动回转台架2，移动横向支架32，令探测针9触及根系样本，并依次读取记录下刻度盘22、横向支架31和竖向支架32的数值按一定次数旋转回转台架2共360
°
测取完一层的所有植物根系样本坐标后，将样筒23向上推移出同等厚度的土层3-5mm，用针尖挑拨清除土壤。再次重复进行下一土层的植物根系坐标测量，直到完成一株小麦根系的所有原始坐标original coordinates 的测量，其中i＝0，1,2,3
……
。
[0033]
原始坐标original coordinates相对坐标relative coordinates笛卡尔坐标absolute coordinates的换算方法是：
[0034][0035][0036][0037]
[0038][0039][0040]
本实施例还可选配控制系统，比如在回转台架2配置自动旋转装置，实现半自动测量。
[0041]
现对于现有技术，本实施例便于携带，对测量对象的清洁度要求不高，更适合田间实地的样本测试。本发明可对植物的生长状况和根系进行采集，本发明的回转支架2可旋转、可升高，配合竖向遮阳架4的可升降，能够满足不同高度植物的测量需求。在测量过程中，所需数值可根据刻度盘22、竖向支架31、横向支架32直接进行读取，减少了测量及换算的时间。
[0042]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。