一种便携式孢子捕捉检测装置

1.本实用新型涉及农业机械和智能检测领域，尤其涉及一种植物孢子捕捉设备和在线检测方法。


背景技术：

2.我国农业及粮食的主要危害之一是真菌性伤害，对于农作物的产量和质量影响严重，空气中的孢子数量能够极大表征真菌繁殖的数量和危害程度，是检测真菌的最佳手段，目前的孢子采集器不具备便携性和全自动化地无人值守功能，对于大面积稻田的检测需要较多人力，如采用孢子捕捉器进行捕捉取样，并将捕捉到的附有病原菌孢子的载玻片带回实验室以进行观测，并采用人工计数的方法进行统计；
3.现有专利中，如专利便携式孢子采集器(cn 212925024 u)，只有将载玻片带回试验室分析才能获知结果，且这一过程会增加人为污染载玻片的风险，另外现有专利的检测算法也需要改进，如专利一种基于支持向量机的稻瘟病菌孢子显微图像检测识别方法(cn 108564124a)，使用的支持向量机模型，精度和计算速度都有待提高，此专利采用一对一的标签匹配，将孢子形状特征参数和纹理特征参数输入训练好的分类模型，完成单类别的分类，且需要对目标图像进行图像分割时得到的所有疑似轮廓区域分别重复该步骤，步骤繁琐。
4.基于上述情况，本实用新型提出了一种便携式孢子捕捉检测装置，可有效解决以上问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于，克服上述现有技术的不足，提供一种便携式孢子捕捉检测装置，能够解决需要将载玻片带回实验室检测、收集过程中玻片污染的问题以及现有检测算法精度和计算速度不高、计算步骤重复繁琐的问题。
6.为此，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种便携式孢子捕捉检测装置，包括箱体，还包括所述箱体内设有的孢子采集机构、工作机构、雾化机构和拍照上传机构，所述孢子采集机构包括空气管道，所述工作机构包括转盘，所述转盘上端面设有玻片夹，所述转盘下侧设有载玻片收集盒，所述转盘一侧连接设有遮光块，所述遮光块另一侧设有光耦，所述转盘远离所述光耦一侧设有移动机构，所述移动机构包括滑块，所述滑块固定连接有载玻进料片和载玻出料片，所述孢子采集机构能够将空气中的孢子吸入落在所述玻片夹夹紧的工作载玻片表面，所述雾化机构能够对所述工作载玻片表面的孢子进行染色处理，所述拍照上传机构能够对所述工作载玻片表面的孢子进行拍摄上传图像数据，所述滑块能够沿所述丝杆长度方向移动，从而通过所述载玻进料片和所述载玻出料片将完成载玻片的移出和安装，所述遮光块经过所述光耦时能够遮光定位。
8.在采用上述技术方案的基础上，本实用新型还可采用以下进一步的技术方案，或
对这些进一步的技术方案组合使用：
9.所述箱体内设有第一安装板和高于所述第一安装板的第二安装板，所述第一安装板下侧固定连接有第一步进电机，所述第一步进电机的电机轴上端位于所述第一安装板的上侧，所述第一步进电机的电机轴动力连接有位于所述第一安装板上侧的所述转盘，所述第一安装板上侧固定连接有所述光耦，所述遮光块和所述玻片夹分别固定连接于所述转盘的两侧，所述转盘设有掉落方槽，所述掉落方槽位于所述玻片夹靠近所述转盘中心一侧，所述掉落方槽下侧固定连接有所述载玻片收集盒。
10.所述移动机构包括安装块，所述安装块一侧与所述箱体固定连接，所述安装块另一侧固定连接有第二步进电机，所述第二步进电机动力连接有丝杆，所述丝杆螺纹连接有所述滑块，所述安装块固定连接有载玻片储存盒，所述载玻片储存盒位于所述转盘远离所述光耦一侧，所述载玻进料片位于所述载玻片储存盒的下侧，所述载玻出料片下侧固定连接有止回组件。
11.所述箱体上侧设有防尘网，所述空气管道位于所述防尘网的下侧且为漏斗形，所述空气管道内设有负压风扇，所述空气管道一侧设有电线出口，所述负压风扇下方的所述空气管道逐渐缩小至一个小孔出气口，所述小孔出气口位于所述玻片夹夹持的载玻片上方。
12.所述第二安装板上侧连接设有储液瓶，所述储液瓶下侧连接设有第一软管，所述第一软管下侧连接设有电磁阀，所述电磁阀下侧连接设有第二软管，所述第二软管设有滴液口，所述第二安装板可拆卸连接有所述拍照上传机构，所述拍照上传机构包括微型显微镜、补光灯、数字储存以及无线上传模块，所述空气管道的小孔出气出口、所述滴液口、所述微型显微镜以及所述玻片夹以所述转盘的圆心为中心环形时针顺序分布，且所述小孔出气口的位置为孢子收集工位，所述滴液口的位置为雾化染色工位，所述微型显微镜的位置为拍照工位，当所述转盘位于初始位置时，所述玻片夹的位置为载玻片装载与回收工位。
13.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本实用新型提出一种结合孢子捕捉和检测方法的农田孢子成分分析系统，相较于现有农田孢子捕捉设备而言，实现了分布式的算法分析和实时推理，达到自动化对象识别的同时，减少站点间数据传输的压力；采用基于无锚框的深度学习模型，具有鲁棒性更高、精度和计算速度更高、适用多类别识别的优点；使用深度卷积网络结构的模型，对于光照、角度不同以及重叠的被测对象都适用，且检测精度更高；本实用新型中检测算法采用的是一对多的标签匹配策略，推理时只需提取目标图像的特征矩阵计算类别概率和位置坐标，即可一步到位实现多类别检测。
附图说明
14.图1是本实用新型的整体布置图；
15.图2是本实用新型的孢子采集机构示意图；
16.图3是本实用新型的部分工作机构的俯视图；
17.图4是本实用新型载玻进料片和载玻出料片的俯视图；
18.图5是本实用新型载玻进料片和载玻出料片的右视图。
具体实施方式
19.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型的优选实施方案进行描述，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似功能的元件，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。
20.本实用新型技术方案中，孢子身份识别的具体应用场景可以是实验室环境孢子识别、农田环境孢子识别等，本技术不作严格限定
21.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
22.参照附图。本实用新型提供的一种便携式孢子捕捉检测装置，包括箱体5，还包括所述箱体5内设有的孢子采集机构1、工作机构2、雾化机构3和拍照上传机构4，所述孢子采集机构1包括空气管道12，所述工作机构2包括转盘22，所述转盘22上端面设有玻片夹29，所述转盘22下侧设有载玻片收集盒28，所述转盘22一侧连接设有遮光块221，所述遮光块 221另一侧设有光耦23，所述转盘22远离所述光耦23一侧设有移动机构，所述移动机构25 包括滑块26，所述滑块26固定连接有载玻进料片261和载玻出料片262，所述孢子采集机构 1能够将空气中的孢子吸入落在所述玻片夹29夹紧的工作载玻片表面，所述雾化机构3能够对所述工作载玻片表面的孢子进行染色处理，所述拍照上传机构4能够对所述工作载玻片表面的孢子进行拍摄上传图像数据，所述滑块26能够沿所述丝杆25长度方向移动，从而通过所述载玻进料片261和所述载玻出料片262将完成载玻片的移出和安装，所述遮光块221经过所述光耦23时能够遮光定位。
23.所述箱体5内设有第一安装板61和高于所述第一安装板61的第二安装板62，所述第一安装板61下侧固定连接有第一步进电机21，所述第一步进电机21的电机轴上端位于所述第一安装板61的上侧，所述第一步进电机21的电机轴动力连接有位于所述第一安装板61上侧的所述转盘22，所述第一安装板61上侧固定连接有所述光耦23，所述遮光块221和所述玻片夹29分别固定连接于所述转盘22的两侧，所述转盘22设有掉落方槽222，所述掉落方槽 222位于所述玻片夹29靠近所述转盘22中心一侧，所述掉落方槽222下侧固定连接有所述载玻片收集盒28。
24.所述移动机构包括安装块7，所述安装块7一侧与所述箱体5固定连接，所述安装块7 另一侧固定连接有第二步进电机24，所述第二步进电机24动力连接有丝杆25，所述丝杆25 螺纹连接有所述滑块26，所述安装块7固定连接有载玻片储存盒27，所述载玻片储存盒27 位于所述转盘22远离所述光耦23一侧，所述载玻进料片261位于所述载玻片储存盒27的下侧，所述载玻出料片262下侧固定连接有止回组件264。
25.所述箱体5上侧设有防尘网11，所述空气管道12位于所述防尘网11的下侧且为漏斗形，所述空气管道12内设有负压风扇13，所述空气管道12一侧设有电线出口14，所述负压风扇 13下方的所述空气管道12逐渐缩小至一个小孔出气口，所述小孔出气口位于所述玻片夹29 夹持的载玻片上方，所述负压风扇13打开后，能够通过所述空气管道12将空气中的
孢子吸入落在所述玻片夹29夹紧的载玻片表面中心。
26.所述第二安装板62上侧连接设有储液瓶31，所述储液瓶31下侧连接设有第一软管32，所述第一软管32下侧连接设有电磁阀33，所述电磁阀33下侧连接设有第二软管34，所述第二软管34设有滴液口，所述第二安装板62可拆卸连接有所述拍照上传机构4，所述拍照上传机构4包括微型显微镜、补光灯、数字储存以及无线上传模块，所述空气管道12的小孔出气出口、所述滴液口、所述微型显微镜以及所述玻片夹29以所述转盘22的圆心为中心环形时针顺序分布，且所述小孔出气口的位置为孢子收集工位102，所述滴液口的位置为雾化染色工位103，所述微型显微镜的位置为拍照工位104，当所述转盘22位于初始位置时，所述玻片夹29的位置为载玻片装载与回收工位101，所述转盘22能够分别转动至指定工位，所述小孔出气口能够在所述孢子收集工位102将空气中的孢子收集至所述玻片夹29夹紧的工作载玻片表面，所述滴液口能够在所述雾化染色工位103将微量液体注射至所述所述玻片夹29 夹紧的载玻片表面，所述微型显微镜能够在所述拍照工位104拍摄染色后孢子的图像数据。
27.本实用新型的一种便携式孢子捕捉检测装置，其工作流程如下：
28.首先将转盘22和滑块26的位置初始化，初始化后的玻片夹29位于载玻片装载与回收工位101，转盘22的遮光块221刚好遮住光耦23，滑块26位于丝杆25的右侧。
29.启动第二步进电机24，从而带动丝杆25转动，首先带动滑块向右移动，使载玻进料片 261从载玻片储蓄盒27下方移出，储蓄盒27内落下一片载玻片，滑块26再向左移动，载玻进料片261向左移动推动载玻片储蓄盒27下方下降的新载玻片于玻片夹29下，所述载玻出料片262下的止回组件264在载玻出料片262向左移动时能够顶住旧载玻片将其推出，完成载玻片的替换，再次启动第二步进电机，使滑块26复位，载玻出料片向右移动止回组件264 会升起从载玻片上方经过且不改变新载玻片位置。
30.启动第一步进电机21，从而带动转盘22转动至孢子收集工位102，启动负压风扇13，通过空气管道12将空气中的孢子吸入落在玻片夹29内的载玻片中心，孢子采集一段时间后，负压风扇关闭。
31.启动第一步进电机21，从而带动转盘22转动至雾化染色工位103，启动电磁阀33，使适量液体通过电磁阀33后关闭，液体由滴液口滴落至玻片夹29内的载玻片中心，从而对附着的孢子进行染色处理。
32.启动第一步进电机21，从而带动转盘22转动至拍照工位104，补光灯根据光照情况选择补光强度，拍照上传机构4将拍摄的图像数据上传至孢子智能检测系统。
33.依据本实用新型的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本实用新型的一种便携式孢子捕捉检测装置，并且能够产生本实用新型所记载的积极效果。
34.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个机构、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“内侧”、“水平”、“端部”、“长度”、“外端”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方
位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。用语“第一”、“第二”也仅为说明时的简洁而采用，并不是指示或暗示相对重要性。
36.此外，在实践本实用新型的权利要求时，通过对附图、公开和所附权利要求的研究中，本领域技术人员可以理解和影响对所公开的实施例的变化。此外，在权利要求、说明书中，“包括”、“含有”等词不排除其他元素或步骤，非复数名词不排除其复数形式。
37.以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围，即凡依本实用新型所作的均等变化与修饰，皆为本实用新型权利要求范围所涵盖，这里不再一一举例。