一种用于叠层鸡舍鸡病监测的鸡粪图像采集系统

1.本实用新型属于自动化技术领域，特别涉及一种用于叠层鸡舍鸡病监测的鸡粪图像采集系统。


背景技术：

2.机器视觉技术在畜牧业中已得到广泛的应用，其硬件主体部分是图像采集系统。图像采集系统用于对畜禽进行行为监测、疾病诊断、福利状态评价等研究时，进行图像、视频数据的采集。对于规模化叠层鸡舍而言，观察鸡便性状是进行鸡病监测的重要手段。为代替人工实现在线、无损的鸡病监测，需要在叠层鸡舍清粪带末端安装图像采集系统。但叠层鸡舍清粪带末端环境较差，粉尘浓度较高，若相机长时间暴露于舍内环境中，不仅会损坏相机、镜头等贵重零件，还会影响图像采集质量和进一步的研究。因此需要研发一款保护性强、结构简单、工作可靠的用于叠层鸡舍鸡病监测的鸡粪图像采集系统。国内对于此类装备的研发仍处于相对空白的阶段。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于叠层鸡舍鸡病监测的鸡粪图像采集系统，其结构简单、工作可靠，能够有效实现在需要采集图像数据时打开保护罩，图像采集完毕后关闭保护罩，以保护相机、镜头等零件，解决叠层鸡舍内存在的环境差、灰尘浓度高，进而影响图像采集系统正常工作的问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
5.一种用于叠层鸡舍鸡病监测的鸡粪图像采集系统，包括图像采集装置、外壳1、驱动装置、开合门装置、相机固定装置和保护罩固定装置。
6.所述图像采集装置为工业相机9；
7.所述外壳1为一由前板、后板、侧板、顶板4和底板16构成的壳体；所述底板16包括左侧底板和右侧底板，所述左侧底板和右侧底板之间具有一定的距离，左侧底板和右侧底板之间的区域为图像采集口。
8.所述外壳1通过保护罩固定装置固接在叠层鸡舍清粪带末端上方
9.所述工业相机9通过相机固定装置高度可调地安装在外壳1内，工业相机9的镜头10通过所述图像采集口采集图像。
10.所述开合门装置包括两块平移对开式的开合门板15，分别为左侧开合门板和右侧开合门板，所述左侧开合门板和右侧开合门板均包括一水平部和一竖直部；所述左侧底板和右侧底板的上表面沿横向分别设有导轨18，所述左侧开合门板和右侧开合门板的水平部下方设有能够在导轨18内左右滑动的导轮17；左侧开合门板和右侧开合门板通过驱动装置完成开启和闭合。当左侧开合门板位于左极限位置，右侧开合门板位于右极限位置时，左侧开合门板位于左侧底板上方，右侧开合门板位于右侧底板上方；当左侧开合门板位于右极限位置，右侧开合门板位于左极限位置时，左侧开合门板和右侧开合门板位于图像采集口
位置，并完全覆盖图像采集口，两块开合门板15与外壳1共同构成一密闭保护空间。
11.所述驱动装置包括电机11、第一锥齿轮21、联轴器19、第一锥齿轮轴22、立式带座轴承20、第二锥齿轮23、第二锥齿轮轴24、齿轮支撑架、第一菱形卧式带座轴承25、第二菱形卧式带座轴承28、第一圆柱齿轮27、第二圆柱齿轮31、圆柱齿轮轴34、第三菱形卧式带座轴承32、第四菱形卧式带座轴承33和齿条14。
12.所述齿轮支撑架包括两个分别固接在左侧底板和右侧底板上的支撑柱，以及自上而下依次水平固接在两个支撑柱上的第一支撑梁26和第二支撑梁29。
13.所述电机11通过电机支撑架12固定在外壳1的侧板的内壁上，水平布置的电机11的动力输出轴通过联轴器19与第一锥齿轮轴22同轴线连接，所述第一锥齿轮轴22通过立式带座轴承20进行固定；第一锥齿轮21固接在水平布置的第一锥齿轮轴22上，第二锥齿轮23固接在竖直布置的第二锥齿轮轴24上，所述第二锥齿轮23与第一锥齿轮21相互啮合；所述第二锥齿轮轴24分别通过第一菱形卧式带座轴承25和第二菱形卧式带座轴承28竖直地安装在第一支撑梁26和第二支撑梁29上。所述第一圆柱齿轮27安装在位于第一支撑梁26与第二支撑梁29之间的第二锥齿轮轴24上；第二圆柱齿轮31固接在圆柱齿轮轴34上，所述第二圆柱齿轮31与第一圆柱齿轮27相互啮合；圆柱齿轮轴34分别通过第四菱形卧式带座轴承33和第三菱形卧式带座轴承32安装在第一支撑梁26和第二支撑梁29上；两个齿条14分别固接在左侧开合门板和右侧开合门板的竖直部上，并分别与第一圆柱齿轮27和第二圆柱齿轮31啮合。
14.两个支撑柱上分别设有一限位器30。
15.所述相机固定装置包括竖直螺纹轴7、水平螺纹轴36、换向固定块35和夹板37；一对竖直螺纹轴7固定于顶板4上，两个换向固定块35上下位置可调地分别通过螺母固定在两个竖直螺纹轴7上；所述水平螺纹轴36固接在两个换向固定块35上；两个用于夹持相机的夹板37间隔距离可调地分别通过螺母固定水平螺纹轴36上。
16.所述保护罩固定装置包括两个间隔距离可调的顶部固定板5；所述顶板4的上表面沿横向设有用于顶部固定板5滑动的顶板“t”形槽3，通过螺栓限定顶部固定板5的位置。
17.所述顶部固定板5的内表面设有橡胶垫片6。
18.所述图像采集系统进一步包括控制装置，所述控制装置包括可编程逻辑控制器plc13、触发传感器2、树莓派开发板8；所述可编程逻辑控制器plc13通过继电器分别与电机11、触发传感器2和限位器30连接；所述树莓派开发板8分别与工业相机9和触发传感器2连接；所述触发传感器2安装在外壳1外部，用以采集触发信号。
19.本实用新型的有益效果在于：
20.1、本实用新型安装于叠层鸡舍清粪带末端上方，可在粉尘浓度较高环境下工作。图像采集区域开口向下，实现对鸡粪图像的采集。
21.2、本实用新型中的相机固定装置，上下位置可调且夹板行程范围广，可满足多种规格多种品牌相机的固定。
22.3、本实用新型中的触发传感器可采集触发信号，实现对保护罩定时开合与相机的控制。
23.4、本实用新型中的触发传感器可更换，适用于不同工作特性的图像采集系统。
24.5、本实用新型结构紧凑简单、重量轻、成本低，适合多种场合的使用。
25.6、本实用新型中的保护罩固定装置可调，适用于不同安装环境。
附图说明
26.图1为本实用新型的用于叠层鸡舍鸡病监测的鸡粪图像采集系统的结构示意图；
27.图2为本实用新型的开合门装置的结构示意图；
28.图3为本实用新型的驱动装置的结构示意图；
29.图4为本实用新型的相机固定装置的结构示意图；
30.图5为本实用新型的用于叠层鸡舍鸡病监测的鸡粪图像采集系统的工作流程图。
31.其中的附图标记为：
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外壳
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触发传感器
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顶板“t”形槽
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顶板
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顶部固定板
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橡胶垫片
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竖直螺纹轴
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树莓派开发板
[0036]9ꢀꢀ
工业相机
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10 镜头
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11 电机
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12 电机支撑架
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13 可编程逻辑控制器plc
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14 齿条
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15 开合门板
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16 底板
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17 导轮
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18 导轨
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19 联轴器
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20 立式带座轴承
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21 第一锥齿轮
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22 第一锥齿轮轴
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23 第二锥齿轮
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24 第二锥齿轮轴
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25 第一菱形卧式带座轴承
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26 第一支撑梁
[0045]
27 第一圆柱齿轮
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28 第二菱形卧式带座轴承
[0046]
29 第二支撑梁
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30 限位器
[0047]
31 第二圆柱齿轮
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32 第三菱形卧式带座轴承
[0048]
33 第四菱形卧式带座轴承
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34 圆柱齿轮轴
[0049]
35 换向固定块
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36 水平螺纹轴
[0050]
37 夹板
具体实施方式
[0051]
下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明。
[0052]
参照图1到图4所示，本实用新型的一种用于叠层鸡舍鸡病监测的鸡粪图像采集系统，包括图像采集装置、外壳1、驱动装置、开合门装置、相机固定装置、保护罩固定装置和控制装置。
[0053]
所述图像采集装置为工业相机9；
[0054]
所述外壳1为一由前板、后板、侧板、顶板4和底板16构成的壳体；所述底板16包括左侧底板和右侧底板，所述左侧底板和右侧底板之间具有一定的距离，左侧底板和右侧底板之间的区域为图像采集口。
[0055]
所述外壳1通过保护罩固定装置固接在叠层鸡舍清粪带末端上方
[0056]
所述工业相机9通过相机固定装置高度可调地安装在外壳1内，工业相机9的镜头10通过所述图像采集口采集图像。
[0057]
如图2所示，所述开合门装置包括两块平移对开式的开合门板15，分别为左侧开合门板和右侧开合门板，所述左侧开合门板和右侧开合门板均包括一水平部和一竖直部；所述左侧底板和右侧底板的上表面沿横向分别设有导轨18，所述左侧开合门板和右侧开合门板的水平部下方设有能够在导轨18内左右滑动的导轮17；左侧开合门板和右侧开合门板通过驱动装置完成开启和闭合。当左侧开合门板位于左极限位置，右侧开合门板位于右极限位置时，左侧开合门板位于左侧底板上方，右侧开合门板位于右侧底板上方；当左侧开合门板位于右极限位置，右侧开合门板位于左极限位置时，左侧开合门板和右侧开合门板位于图像采集口位置，并完全覆盖图像采集口，两块开合门板15与外壳1共同构成一密闭保护空间。
[0058]
如图3所示，所述驱动装置包括电机11、第一锥齿轮21、联轴器19、第一锥齿轮轴22、立式带座轴承20、第二锥齿轮23、第二锥齿轮轴24、齿轮支撑架、第一菱形卧式带座轴承25、第二菱形卧式带座轴承28、第一圆柱齿轮27、第二圆柱齿轮31、圆柱齿轮轴34、第三菱形卧式带座轴承32、第四菱形卧式带座轴承33和齿条14。
[0059]
所述齿轮支撑架包括两个分别固接在左侧底板和右侧底板上的支撑柱，以及自上而下依次水平固接在两个支撑柱上的第一支撑梁26和第二支撑梁29。
[0060]
所述电机11通过电机支撑架12固定在外壳1的侧板的内壁上，水平布置的电机11的动力输出轴通过联轴器19与第一锥齿轮轴22同轴线连接，所述第一锥齿轮轴22通过立式带座轴承20进行固定；第一锥齿轮21固接在水平布置的第一锥齿轮轴22上，第二锥齿轮23固接在竖直布置的第二锥齿轮轴24上，所述第二锥齿轮23与第一锥齿轮21相互啮合；所述第二锥齿轮轴24分别通过第一菱形卧式带座轴承25和第二菱形卧式带座轴承28竖直地安装在第一支撑梁26和第二支撑梁29上。所述第一圆柱齿轮27安装在位于第一支撑梁26与第二支撑梁29之间的第二锥齿轮轴24上；第二圆柱齿轮31固接在圆柱齿轮轴34上，所述第二圆柱齿轮31与第一圆柱齿轮27相互啮合；圆柱齿轮轴34分别通过第四菱形卧式带座轴承33和第三菱形卧式带座轴承32安装在第一支撑梁26和第二支撑梁29上。两个齿条14分别固接在左侧开合门板和右侧开合门板的竖直部上，并分别与第一圆柱齿轮27和第二圆柱齿轮31啮合。
[0061]
优选地，两个支撑柱上分别设有一限位器30，用以对两块开合门板15进行限位。
[0062]
如图4所示，所述相机固定装置包括竖直螺纹轴7、水平螺纹轴36、换向固定块35和夹板37。
[0063]
一对竖直螺纹轴7固定于顶板4上，两个换向固定块35上下位置可调地分别通过螺母固定在两个竖直螺纹轴7上；所述水平螺纹轴36固接在两个换向固定块35上；两个用于夹持相机的夹板37间隔距离可调地分别通过螺母固定水平螺纹轴36上。
[0064]
如图1所示，所述保护罩固定装置包括两个间隔距离可调的顶部固定板5；所述顶板4的上表面沿横向设有用于顶部固定板5滑动的顶板“t”形槽3，通过螺栓限定顶部固定板5的位置。
[0065]
优选地，所述顶部固定板5的内表面设有橡胶垫片6。
[0066]
所述控制装置包括可编程逻辑控制器plc13、触发传感器2、树莓派开发板8；所述
可编程逻辑控制器plc13通过继电器分别与电机11、触发传感器2和限位器30连接。所述树莓派开发板8分别与工业相机9和触发传感器2连接；所述触发传感器2安装在外壳1外部，用以采集触发信号。
[0067]
本实用新型的工作过程如下：
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如图5所示，图像采集系统开始工作前，安装固定相机位置：通过相机固定装置实现对图像采集装置相机的固定，相机需要调整竖直拍摄高度时，可调整换向固定块35在竖直螺纹轴7的上下位置。不同型号相机宽度不一致时，可调整夹板37在水平螺纹轴36的左右位置。图像采集系统未工作时，外壳1与开合门板15组成密闭保护空间。图像采集系统需要采集图像时，触发传感器2采集到触发信号(声音、光源变化等)并发送给可编程逻辑控制器plc13、树莓派开发板8，可编程逻辑控制器plc13控制电机11开始工作，电机11输入动力，通过两组齿轮啮合传动，将电机11的旋转运动转化为两块开合门板15的左右平移。开合门板15移动至触碰到限位器30停止，为相机提供图像采集区域。树莓派开发板8接收触发信号后控制工业相机9开始进行图像采集，将鸡粪图像数据存储于树莓派开发板8内，用于进一步的鸡病监测研究与分析。图像采集完毕，相机停止拍摄，开合门板15复位，为图像采集装置提供密闭保护空间。