基于光谱的农作物病虫害预先感知系统的制作方法

1.本实用新型属于农作物光谱扫描技术领域，特别是指基于光谱的农作物病虫害预先感知系统。


背景技术：

2.作物病虫害种类众多，对病虫害的监测是植保部门重要的工作内容。近几年，高光谱监测技术的发展将为田间病虫害调查提供更为方便、无损、快捷、准确的新方法。因为不同作物品种间的生理生化特性存在一定差异。植物光谱的吸收特性与植物的化学成分有关。植物色素含量、水分含量、树冠结构的大小决定了光谱反射率，植物组织蛋白的化学成分，木质素、纤维素、糖、淀粉和其他因素也会影响植物的光谱反射率，所以高光谱特性不同的农作物也存在显著的不同，因此，可用光谱特性来识别不同的植物及其生理生化特征。
3.而现有光谱仪只能在人工取样后，拿回实验室对农作物进行扫描，这种方式费时费力；随着科学技术的发展，出现了发展无人机或者便携式的光谱仪，但是无论是手持还是和无人机配合的光谱仪都无法防抖动，导致拍摄出的图像也参差不齐，所以为了保证无人机搭建的光谱拍摄方式的稳定，我们提出了一种基于光谱的农作物病虫害预先感知系统。


技术实现要素：

4.针对现有光谱扫描的不足，本实用新型提供了基于光谱的农作物病虫害预先感知系统，具备能够自行稳定且拍摄范围广的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：基于光谱的农作物病虫害预先感知系统，包括无人机，无人机的底部四角均安装有支撑腿；
6.无人机的底部中心位置安装有条形座，条形座的底部转动连接有水平稳定器，水平稳定器的底部通过连接臂安装有支撑管；
7.支撑管内通过轴承安装有安装轴，安装轴的两端均设有水平设置的u型支撑框，两个u型支撑框对称设置且开口均朝向外侧，u型支撑框的侧面中部连接在安装轴的末端上；
8.u型支撑框的两个末端之间均设有垂直定位器，垂直定位器底部安装有光谱扫描仪，垂直定位器的两侧对称连接有第一支撑杆，第一支撑杆的末端通过轴承连接在轴承座中，两个轴承座分别安装在u型支撑框末端上。
9.优选的，无人机的外壳底部中间位置两侧均安装有连接座，条形座置于连接座下方且二者之间通过螺栓紧固。
10.优选的，条形座的底面中部安装有u型座，u型座内通过转轴安装有转动座，转动座在无人机底部前后转动；
11.水平稳定器包括第二定位筒体，第二定位筒体的顶面中部和转动座底部相连，第二定位筒体底面中部和连接臂顶部相连；
12.在第二定位筒体的一端内部同轴安装有第二驱动电机，第二驱动电机的驱动轴上安装有第二飞轮，在所述第二定位筒体远离第二驱动电机的一端安装有第二配重块，在静
止状态下第二定位筒体中心轴线水平；
13.垂直定位器包括第一定位筒体，第一定位筒体的顶部两侧和第一支撑杆相连，第一定位筒体的底部内同轴安装有第一驱动电机，第一驱动电机的驱动轴顶部安装有第一飞轮，在所述第一定位筒体内的底部安装有第一配重块，光谱扫描仪安装在所述第一定位筒体底部，在静止状态下第一定位筒体中心轴垂直向下。
14.优选的，连接在第一驱动电机和光谱扫描仪上的第一导线沿着第一支撑杆、u型支撑框、连接臂和第二定位筒体的表面弯曲排列，两个u型支撑框上的第一导线对称设置；
15.第一导线通过多个线卡分别和第一支撑杆、u型支撑框、连接臂、第二定位筒体的表面固定，连接第二驱动电机的第二导线和第一导线合并呈一股，且第一导线和第二导线通过多接口的连接器和无人机控制系统相连。
16.优选的，无人机表面上安装有备用电池组，备用电池组和无人机的控制系统相连。
17.优选的，所述第一定位筒体的底部可拆卸连接有保护罩。
18.与现有技术相比，本实用新型在使用时，无人机底部安装有两个光谱扫描仪，两个光谱扫描仪同时拍摄，拍摄于范围广，而且光谱扫描仪还能在竖直方向和水平方向进行自动稳定，能够保证扫描的图像清晰。
附图说明
19.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
20.图1为本实用新型的完整的结构示意图。
21.图2为本实用新型去除无人机后的结构示意图。
22.图3为本实用新型的第一定位筒体结构示意图。
23.图4为本实用新型的第二定位筒体结构示意图。
24.图中：1、光谱扫描仪；2、第一定位筒体；3、第二定位筒体；4、支撑管；5、连接臂；6、轴承座；7、第一支撑杆；8、连接座；9、条形座；10、连接器；11、u型座；12、保护罩；13、第一飞轮；14、第一配重块；15、第一驱动电机；16、转动座；17、第二驱动电机；18、第二飞轮；19、第二配重块；20、线卡；21、u型支撑框；22、无人机；23、备用电池组；24、支撑腿；25、安装轴；26、第一导线；27、第二导线。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.请参阅图1至图4，本实用新型提供技术方案：基于光谱的农作物病虫害预先感知系统，包括无人机22，无人机22的底部四角均安装有支撑腿24，无人机22为远程遥控无人机；
27.无人机22的底部中心位置安装有条形座9，条形座9的底部转动连接有水平稳定器，水平稳定器用于保持水平姿态，水平稳定器的底部通过连接臂5安装有支撑管4，连接臂
5中心轴线和第二定位筒体3中心轴线垂直，支撑管4中心轴线和连接臂5中心轴线垂直；
28.支撑管4内通过轴承安装有安装轴25，安装轴25的两端均设有水平设置的u型支撑框21，两个u型支撑框21对称设置且开口均朝向外侧，u型支撑框21的侧面中部连接在安装轴25的末端上，使得u型支撑框21能够绕着支撑管4自由转动，两个u型支撑框21重量均相等，使得支撑管4两侧重量平衡；
29.u型支撑框21的两个末端之间均设有垂直定位器，垂直定位器用于稳定竖直方向的姿态，垂直定位器底部安装有光谱扫描仪1，在垂直定位器的稳定作用下，光谱扫描仪的扫描方向垂直向下；
30.垂直定位器的两侧对称连接有第一支撑杆7，第一支撑杆7的中心轴线和u型支撑框21两臂的中心轴线垂直，第一支撑杆7的末端通过轴承连接在轴承座6中，两个轴承座6分别安装在u型支撑框21末端上，使得第一支撑杆7和垂直定位器能够绕着轴承座6自由转动。
31.如图2和图4所示，条形座9的底面中部安装有u型座11，u型座11内通过转轴安装有转动座16，转动座16在无人机22底部前后转动，实际情况中，为了减少转动的摩擦，转轴和转动座16之间通过轴承连接，而转轴的两端固定在u型座11上；
32.如图4所示，水平稳定器包括第二定位筒体3，第二定位筒体3的顶面中部和转动座16底部相连，第二定位筒体3底面中部和连接臂5顶部相连；
33.在第二定位筒体3的一端内部同轴安装有第二驱动电机17，第二驱动电机17的驱动轴上安装有第二飞轮18，在所述第二定位筒体3远离第二驱动电机17的一端安装有第二配重块19，在静止状态下第二定位筒体3中心轴线水平。第二驱动电机17优选无刷电机，所以当第二驱动电机17转动带动第二飞轮18转动时，产生水平方向的角动量（如图4中箭头所指），使得第二定位筒体3整体能够维持水平方向上位置恒定；
34.如图3所示，而垂直定位器包括第一定位筒体2，第一定位筒体2的顶部两侧和第一支撑杆7相连，第一定位筒体2的底部内同轴安装有第一驱动电机15，第一驱动电机15的驱动轴顶部安装有第一飞轮13，在所述第一定位筒体2内的底部安装有第一配重块14，光谱扫描仪1安装在所述第一定位筒体2底部，在静止状态下第一定位筒体2中心轴线垂直向下。所以，当第一驱动电机15转动带动第一飞轮13转动时，产生垂直向下方向的角动量（如图3中箭头所指），使得第一定位筒体2整体能够维持垂直方向上位置恒定。
35.那么，在实际运用的过程中，如图2所示，u型支撑框21能沿着无人机前后转动（如图2中箭头a所指），u型支撑框21能够绕着支撑管4在无人机底部两侧转动（如图2中箭头d所指），而且光谱扫描仪1能够绕着轴承座6转动（如图2中箭头b所指）。所以相对于光谱扫描仪1和第一定位筒体2能够始终在飞行的过程中，处于垂直向下的状态，即使受到颠簸，也能够在定位器的作用下快速修正。
36.如图1所示，无人机22的外壳底部中间位置两侧均安装有连接座8，条形座9置于连接座8下方且二者之间通过螺栓紧固，方便和无人机进行拆卸和安装。
37.如图2所示，连接在第一驱动电机15和光谱扫描仪1上的第一导线26沿着第一支撑杆7、u型支撑框21、连接臂5和第二定位筒体3的表面弯曲排列，两个u型支撑框21上的第一导线26对称设置，致使两侧达到平衡，图2中显示的导线均包括信号传输、电能传输的所有导线；
38.第一导线26通过多个线卡20分别和第一支撑杆7、u型支撑框21、连接臂5、第二定
位筒体3的表面固定，需要说明的是第一支撑杆7和轴承座6转动处、安装轴25和安装轴25转动处、以及u型座11和转动座16的转动处位置的导线均设有预留部分，该预留部分可与用于转动，防止线束长度过短导致无法转动；
39.连接第二驱动电机17的第二导线27和第一导线26合并呈一股，且第一导线26和第二导线27通过多接口的连接器10和无人机22控制系统相连，如图1所示，连接器10设置在无人机22外部，方便拔插，而连接器10上的各个针脚分别和无人机、以及各种设备对应连接，让连接器插上后使得该设备既能正常使用。
40.如图1所示，无人机22表面上安装有备用电池组23，备用电池组23和无人机22的控制系统相连。
41.所述第一定位筒体2的底部可拆卸连接有保护罩12，为了保护光谱扫描仪1，本实用新型在不使用的情况下，无人机放在水平面内时，u型支撑框21水平，光谱扫描仪1垂直向下，该种设计方便控制，在使用之前，先将各个定位器开启，让水平和垂直方向的转动惯量产生，再放飞无人机即可保持稳定拍摄。所有拍摄影响都会通过无人机自带的无线传输系统传递至操作人员手中，即遥控设备中。
42.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.基于光谱的农作物病虫害预先感知系统，包括无人机（22），其特征在于，无人机（22）的底部四角均安装有支撑腿（24）；无人机（22）的底部中心位置安装有条形座（9），条形座（9）的底部转动连接有水平稳定器，水平稳定器的底部通过连接臂（5）安装有支撑管（4）；支撑管（4）内通过轴承安装有安装轴（25），安装轴（25）的两端均设有水平设置的u型支撑框（21），两个u型支撑框（21）对称设置且开口均朝向外侧，u型支撑框（21）的侧面中部连接在安装轴（25）的末端上；u型支撑框（21）的两个末端之间均设有垂直定位器，垂直定位器底部安装有光谱扫描仪（1），垂直定位器的两侧对称连接有第一支撑杆（7），第一支撑杆（7）的末端通过轴承连接在轴承座（6）中，两个轴承座（6）分别安装在u型支撑框（21）末端上。2.根据权利要求1所述的基于光谱的农作物病虫害预先感知系统，其特征在于，无人机（22）的外壳底部中间位置两侧均安装有连接座（8），条形座（9）置于连接座（8）下方且二者之间通过螺栓紧固。3.根据权利要求1所述的基于光谱的农作物病虫害预先感知系统，其特征在于，条形座（9）的底面中部安装有u型座（11），u型座（11）内通过转轴安装有转动座（16），转动座（16）在无人机（22）底部前后转动；水平稳定器包括第二定位筒体（3），第二定位筒体（3）的顶面中部和转动座（16）底部相连，第二定位筒体（3）底面中部和连接臂（5）顶部相连；在第二定位筒体（3）的一端内部同轴安装有第二驱动电机（17），第二驱动电机（17）的驱动轴上安装有第二飞轮（18），在所述第二定位筒体（3）远离第二驱动电机（17）的一端安装有第二配重块（19），在静止状态下第二定位筒体（3）中心轴线水平；垂直定位器包括第一定位筒体（2），第一定位筒体（2）的顶部两侧和第一支撑杆（7）相连，第一定位筒体（2）的底部内同轴安装有第一驱动电机（15），第一驱动电机（15）的驱动轴顶部安装有第一飞轮（13），在所述第一定位筒体（2）内的底部安装有第一配重块（14），光谱扫描仪（1）安装在所述第一定位筒体（2）底部，在静止状态下第一定位筒体（2）中心轴垂直向下。4.根据权利要求3所述的基于光谱的农作物病虫害预先感知系统，其特征在于，连接在第一驱动电机（15）和光谱扫描仪（1）上的第一导线（26）沿着第一支撑杆（7）、u型支撑框（21）、连接臂（5）和第二定位筒体（3）的表面弯曲排列，两个u型支撑框（21）上的第一导线（26）对称设置；第一导线（26）通过多个线卡（20）分别和第一支撑杆（7）、u型支撑框（21）、连接臂（5）、第二定位筒体（3）的表面固定，连接第二驱动电机（17）的第二导线（27）和第一导线（26）合并呈一股，且第一导线（26）和第二导线（27）通过多接口的连接器（10）和无人机（22）控制系统相连。5.根据权利要求1所述的基于光谱的农作物病虫害预先感知系统，其特征在于，无人机（22）表面上安装有备用电池组（23），备用电池组（23）和无人机（22）的控制系统相连。6.根据权利要求3所述的基于光谱的农作物病虫害预先感知系统，其特征在于，所述第一定位筒体（2）的底部可拆卸连接有保护罩（12）。

技术总结
本实用新型公开了基于光谱的农作物病虫害预先感知系统，涉及农作物光谱扫描技术领域，具体包括无人机，无人机的底部四角均安装有支撑腿；无人机的底部中心位置安装有条形座，条形座的底部转动连接有水平稳定器，水平稳定器的底部通过连接臂安装有支撑管；支撑管内通过轴承安装有安装轴，安装轴的两端均设有水平设置的U型支撑框，两个U型支撑框对称设置且开口均朝向外侧，U型支撑框的侧面中部连接在安装轴的末端上。本实用新型在使用时，无人机底部安装有两个光谱扫描仪，两个光谱扫描仪同时拍摄，拍摄于范围广，而且光谱扫描仪还能在竖直方向和水平方向进行自动稳定。在竖直方向和水平方向进行自动稳定。在竖直方向和水平方向进行自动稳定。


技术研发人员：朱宇鹏 袁名勇 李璇
受保护的技术使用者：三沙国海信通科技发展有限公司
技术研发日：2022.11.15
技术公布日：2023/6/8