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WIWAM植物表型成像分析系統Line
品 牌:比利時WIWAM [品牌所有]
型 號:WIWAM Line
價 格:洽談
分 類:植物表型組學儀器
適用行業:生態|環境|氣象
編 號:1024
發表時間:2017-04-10
產品詢價產品介紹
WIWAM植物表型成像系統由比利時SMO公司與Ghent大學VIB研究所研制生產,整合了LED植物智能培養、自動化控制系統、葉綠素熒光成像測量分析、植物熱成像分析、植物近紅外成像分析、植物高光譜分析、植物多光譜分析、植物CT斷層掃描分析、自動條碼識別管理、RGB真彩3D成像等多項先進技術,以較優化的方式實現大量植物樣品——從擬南芥、玉米到各種其它植物的生理生態與形態結構成像分析,用于高通量植物表型成像分析測量、植物脅迫響應成像分析測量、植物生長分析測量、生態毒理學研究、性狀識別及植物生理生態分析研究等。
SMO是歐洲先進的機械設備制造與設計工程公司,是一家將大規模自動化理念和工業級零件和設備整合入植物成像系統的廠家,在機械自動化以及機器視覺成像領域擁有豐富的設計和實踐經驗,為歐洲先進客戶提供機械設計解決方案,SMO公司將機械領域的先進理念帶入了植物表型機器人領域,所采用的配件均為工業界廣泛認可的高品質配件,耐受苛刻環境,另外表型設備領域的諸多自動化配件,均由SMO公司自主設計,因公司擁有較為強大的工程師團隊,基于工業領域的豐富經驗,可針對不同客戶需求,一般2-3周就可以提供較復雜表型成像系統的解決方案。目前WIWAM植物表型平臺分為WIWAM XY,WIWAM Line以及WIWAM Conveyor 3個系列,同時還提供WIWAM Boxing柜式成像系統,也提供野外表型成像系統設計方案。
植物表型成像系統WIWAM Line產品說明
WIWAM Line是一款高通量可重復性表型機器人,用于對小型植物,如小玉米植物研究。該機器人可定期對多種植物參數進行自動化灌溉和并測量多種植物生長參數。WIWAM line代替了很多手工處理,省時省錢,精度較高。
WIWAM Line由花盆定位桌面,不同個體線路,底層端口機器人以及1或多個成像或稱重/澆水站組成。全套系統可以安裝在現有生長室,內置高品質工業部件。
植物在各自花盆內生長,預設時間間隔,機器臂提取植物,將其帶到成像和稱重澆水工作站。機器人將桌面上的線路移到旁邊,生成機械臂到定位花盆所需空間,并將其提升脫離桌面。RFID讀取裝置以及花盆底部的RFID標簽,可作為額外花盆識別法,識別和校正桌面上因手工花盆安置造成的錯誤。通常旁邊取景照相機從不同角度獲得圖像。成像站可安裝一系列照相機系統。組合稱重/澆水站集成在機器臂上。花盆中植物在澆水時旋轉以獲得較佳水分布。灌溉精度較高可達+/- 0.1 mL。另外,灌溉可基于自動目標重量計算或固定量。在整個實驗過程中,可有效控制土壤濕度水準。集成光溫度和濕度傳感器可監控溫度,詳細記錄實驗生長條件。
成像系統優勢
所有表型平臺均為SMO工程部門自主設計、針對課題組的研究項目快速、準確提供技術方案,設備中諸多備件為自主生產和設計;公司軟件設計團隊針對具體項目提供有針對性的WIWAM定制軟件;SMO和VIB自主開發PIPPA 數據管理、視覺成像和分析軟件,系統有效處理整個實驗設計的大數據;PIPPA 軟件可安裝在網絡服務器上(包括專有用戶管理系統),網絡中每個計算機均可操作;在PIPPA軟件內,可集成整合外來分析數據和文本;易于獲取數據庫和原始圖像數據;與客戶自有IT技術設施進行整合;針對客戶對表型設備運行環境了解欠缺的事實,提供表型設備生長室、溫室建設交鑰匙設計方案,實現環境參數如 照明、溫度、濕度等控制,提供一站式表型研究解決方案;專門技術人員維護設備、定期指導維護硬件;代理密切溝通服務、提供支持反饋;自主電路設計、建筑內電柜設計、機械電纜布線以及PLC管理所有室內設施,將工業領域理念灌輸到科研中;多篇利用WIWAM系統進行研究的文章發表在先進期刊如Nature Biotechnology等上面;迅速增長的用戶群;采用開放式框架設計,可整合市面上的所以種類成像模塊。
應用領域
遺傳資源和序列數據快速積累,但將該信息與基因功能相關聯的進程要緩慢的多,這表明植物表型是理解基因 編碼過程以及應用該知識作物產量的主要瓶頸。表型工作是較耗勞力和較具技術挑戰性的部分,成本高且耗時。但該“表型瓶頸”已可通過集成新型圖像獲取技術、機器人技術、圖像分析技術以及數據處理技術解決。WIWAM 植物表型成像系統集成了這些技術,替代了很多人工處理。該植物表型平臺可應用到多個研究領域,包括植物生 長調節、耐旱研究、植物生理、鹽堿或重金屬脅迫反應等。也可在不同光照條件,營養水平或土壤類型下,研究化學物影響.
產品可選配模塊
可見光RGB成像模塊
可見光RGB成像是所有高通量植物表型平臺的核心部分,它分辨率高、測量快速、科研中應用最多、發表文章最多,可以捕獲與植物生長和發育相關的大量參數。此外,它們可以提供植物形態和結構的測量,并且包含顏色信息。參數如下:
葉面積、植物緊實度/緊密度、葉片周長、偏心率、葉圓度、葉寬指數 、葉片細長度SOL、植物圓直徑、植物質心、節間距、生長高度、植物三維最大高度和寬度、葉傾角、節葉片數量、可見光RGB成像技術參數。
分辨率:4008×2672像素
最大信噪比:41.3 dB
最大幀頻:39幀
雜散光敏感度:1/50000
輸出:24位RGB
擴展動態范圍:是,最高90 dB
敏感度:5,56 V/lux.s
暗電流:125 e-/s (25 degC)
轉換增益:0,075 LSB/e-
固定模式噪音:< 1 LSB (<0.1% of full swing)
完全充電:13500 e-
電源電壓:1.8V / 3.3V
暗噪音:13 e- (RMS)
功率:600 mW
動態范圍:60 dB
葉綠素熒光成像模塊
葉綠素熒光成像屬于定制化設計,成像面積范圍是從30x30cm到200x200cm,是目前適合大型植物植株成像的熒光成像系統。它可以頂部成像,也可以側面成像,甚至頂部和側面都成像;集成到高通量植物表型平臺中,進行高通量的光合表型測量。該模塊技術參數如下:Fo, FI, Fm, Ft, Fm’, FI’, Fo’, Fv/Fm, φPSII, φRO, NPQ, qN, qP, Rfd, NDVI,RNIR, RChl, RAnth, RRed, RGreen, RBlue, Chl. Index, Ant. Index等。
葉綠素熒光成像技術參數
相機傳感器類型:CCD
相 機 分 辨 率 :140萬像素
Binning:1 x 1到8 x 8
灰階:14比特或16 384級灰階
圖像采集速度:30幀/秒
圖像格式:16位RAW格式
光譜范圍:350~950 nm
鏡頭類型:8 mm定焦,4
光學濾光片:6種高質量光學干涉濾光片,包括熒光、紅光、綠光、藍光、花青素和近紅外濾光片
數據傳輸方式:Ethernet
葉綠素熒光激發光源:光強0-1 000 umol m-2 s-1
光化光源:光強0-1 000 umol m-2 s-1
多光譜和彩色圖像光源:白色LED和近紅外LED
成像面積:30 cm x 30 cm到200 cm x 200 cm,完全定制化設計
工作溫度:+5~+40℃
群體植物光合長期監測模塊
群體植物光合監測系統適用于實驗室、溫室和大田,采用葉綠素熒光“遙測”技術,實現了大面積對植物群體光合作用的連續監測。
群體植物光合監測系統安裝在植物上方1-4m處,每5秒鐘,激光束不斷變化在植物上的位置,每次循環可生成數百個測量點。它用一束激光(類似于激光筆的光線)打到葉片上進行葉綠素熒光測量,在30min到1h內可以對數平米內的所有植物測量一次。測量參數包括最大光合效率Fv/Fm、實際光合效率Fq’/Fm’(DF/Fm’)、光強PAR、太陽總輻射、相對電子傳遞速率ETR、植物高度等。
系統特點
可以獲得24/7樣品的實時信息可達 17000個測量/天
能夠區分植物樣品和非植物樣品,只有植物樣品才會被測量并存儲能夠選擇感興趣的區域(ROI),進行小區域或單株光合作用分析測量位點可編程控制
在植物上方1-4米處遙測
同時測量光合效率、PAR、相對電子傳遞速率、太陽總輻射、測量點的葉片高度、植物平均高度,并估算植物葉片對土壤的覆蓋度
獨立使用或集成到WIWAM在線軟件平臺
實時監測,同時滿足溫室和田間使用的需求
測量參數
各個葉片最大光合效率Fv/Fm(夜間)、各個葉片實際光合效率DF/Fm’(白天)
各個葉片表面光強PAR相對量、各個葉片相對電子傳遞速率rETR、太陽總輻射、測量點的葉片高度、植物平均高度、植物葉片對土壤的覆蓋度。
近紅外成像模塊
近紅外成像主要用于觀測分析植物的水分狀態及其在不同組織間的分布變異,處于良好澆灌狀態的植物表現出對近紅外光譜的高吸收性,而處于干旱狀態的植物則表現出對近紅外光譜的高反射性,通過分析軟件可以監測分析從干旱脅迫到再澆灌過程中的整個過程動態及植物對干旱脅迫的響應和水分利用效率,并形成假彩圖像,可以與植物的形態指數及葉綠素熒光指數進行相關分析研究。
近紅外成像模塊技術參數
分辨率:320 x 256像素
圖像傳感器:2/3英寸 INGaAs
像素大小:35 x 35μm
光譜范圍:900 - 1700nm
最大幀率:50Hz
數據傳輸:千兆以太網
圖像大小:1.5M
圖像位深度:Mono 16:12 字節/像素
鏡頭卡口:C接口
焦距:2.5 ~ 75mm
最大光圈:1:1.8
光圈控制:馬達,Type 1,6V,最大35mA
光圈速度:4 s
聚焦控制:馬達,Type 1,6V,最大40mA
聚焦控制速度:5 s
變焦控制:馬達,Type 1,6V,最大40mA
變焦控制速度:5s
可視角度(水平):(38°~49°)(廣角端)~(6°~40°)(遠端)
最小工作距離:0.5m
濾光片線程:49mm x 0.75mm
尺寸:101.5mm x 92.2mm x 94.5mm
重量:820g
最小變焦:200mm x 150mm
最大變焦:35mm x 26mm
工作溫度:10~55℃
高頻光源:22 kHz,光強波動范圍2%,平均壽命2500h
紅外熱成像模塊
紅外熱成像主要用于成像分析植物在光輻射情況下的二維發熱分布,良好的散熱可以使植物耐受較長時間的高光輻射或低水條件(干旱)。
紅外熱成像技術參數
分辨率:640 x 480像素
傳感器類型:焦平面陣列(FPA),非致冷微測熱輻射計
噪聲等效溫差(NETD): <0.05℃ @ + 30℃/ 50mK
光譜范圍:7.5 ~ 13μm
溫度測量范圍:–20~ +150℃,0 ~+650℃
數據傳輸:千兆以太網
圖像流:16-bit 640 x 480 pixels @ 25 Hz
焦 距 :24.5mm
光 圈 : F1
幀速:25Hz
空間分辨率(IFOV):0.69mrad
最小工作距離:0.4m
可視角度(水平):25°x 18.8°
工作溫度:-15~50℃
允許拍攝的植物最大尺寸:高約2m,寬約1.5m
精度:±2℃或讀數±2%
高光譜成像模塊
高光譜成像在估測植物各種生化組分的吸收光譜信息及植物生長情況的檢測上表現出了強大的優勢,主要用于植物 的營養狀況、水分含量、長勢情況、病蟲害情況監測等。
高光譜成像技術參數
光譜范圍:400-1000/900-1700 nm
光譜分辨率: 5.5 / 8 nm
空間像素數:1024 / 640
成像速度:330-9900 / 670-15000 Hz
波段可選
激光3D掃描多光譜成像模塊
激光3D掃描成像模塊
激光3D掃描成像能夠耐受全日照輻射而不影響測量,在高精度測量三維點云信息的同時,測量400-900 nm范圍內4個波段的多光譜成像,使得我們可以得到植物在X、Y和Z軸上所有坐標點的多光譜信息,通過點云的空間深度信息和角度信息,可以對光譜信息進行完美的校準,從而獲得更加精準的數據。此模塊可以得到的參數如下:
植物高度、3D葉面積、葉片投影面積、數字生物量、葉片傾斜度、葉面積指數、光穿透深度、葉片覆蓋度、歸一化植被指數、增強型植被指數、光化學反射指數、綠度、葉綠素、衰老信息
激光3D掃描成像技術參數
形態參數:10
光譜靈敏度:380-900nm
光譜帶:多達7
溫度控制:激光、LED和相機溫度控制
重量:5.3kg
尺寸:440×210×99mm
輸入/輸出:數字信號外部觸發器,RS232/RS485*,7通道閃光TTL輸出
測量速率:50 XZ-profiles / s
溫度范圍:- 10-50°C
濕度:0—100%相對
激光等級:1M
電源要求:24伏直流電,10—36V直流電
耗電量:50W
保護等級:IP65
連接:WIFI,以太網
Y分辨率(Vscan = 50mm/s) :1mm
分辨率(Z-range20cm):X:0.19mm Z:<0.1mm
分辨率(Z-range120cm):X:0.7mm Z:0.2mm
分辨率(Z-range180cm):X:1.5mm Z:0.5mm
根系CT成像模塊
根系CT成像是植物表型平臺的重要組成部分,成功的實現了原位監測植株根系狀態,并對直徑20cm花盆內自然土 壤中的根系進行掃描和重建。
根系CT成像技術參數
尺寸:不包括外圍設備約5 m x 1.5 m x 2.5 m(高壓供電及控制箱需要額外1.5 m x 1 m)
焦點到檢測器的最大距離:850 mm
焦點到被測物的距離:740 mm
視野面積:20 x 20 cm(即花盆直徑最大20 cm,花盆高度最大20 cm)
安全防護:硬件互鎖,一旦門被打開射線發射器馬上停止工作
高通量測量:X-射線檢測器以及X-射線管安裝在傳送帶系統上,可以360°循環旋轉測量。
環境防護:關鍵部位涂有額外的保護涂層,以適應比較苛刻的環境(如灰塵)。如有其它特殊防護要求請客戶提前做出說明。
成像速度:為5 min/盆
有效面積:200 x 200 mm
像素間距:100 μm
分 辨 率 :約為 2000 x 2000 像素
電壓:10-225 kV
功率:800 W(光管焦斑尺寸為400 μm) 或 1800 W(光管焦斑尺寸為1 mm)
高壓供電:配備有高壓電源(電流16 A )
IT解決方案和儲存
WIWAM軟件在工業計算機上運行,觸摸屏。該軟件配有用戶友好圖形界面,用于控制機器人站行為以及以較高靈活度設計設計實驗。可同時運行多組實驗,可運行不同隨機模式,可及時規劃單個植株或一組植株的處理。在預設啟動時間,PC機將向工業PLC發送指令,照管機器人移動。所有成像,稱重/澆水以及環境數據均可存于SQL數據庫,記錄后可用于分析記錄。系統采用了開放式數據庫結構,可以直接獲取圖像。該平臺可以與高性能計算相連,用于分析儲存數據或者可與本地服務器設施整合。
SMS郵件服務可以通知用戶機器報警和錯誤,可盡快進行用戶干涉。系統可于任一點暫停和停下,UPS(不間斷電源)可防止數據丟失和確保在停電后全系統恢復。該軟件也有平臺管理員系統設置和維護行為通道。
圖像分析和數據可視化
WIWAM Conveyor有VIB開發的圖像分析和數據可視化軟件支持,此軟件包,稱為PIPPA,是網絡界面和數據庫,一方面用來為不同類型的WIWAM植物表型平臺提供管理的工具,另一方面用于分析圖像和數據。
PIPPA與該平臺通訊,通過將PIPPA網絡界面生成的實驗結果傳到平臺。每個花盆的處理和基因型信息已在數據庫限定以確保在整個實驗中的數據一體性。實驗期間PIPPA對來自平臺的稱重,灌溉測量,環境數據,錯誤記錄以及圖像信息進行處理分析。PIPPA支持這些圖像后續處理(旋轉/收獲/等)。圖像分析文本可以在PIPPA界面初始化,可設置于網絡服務器運行(獨立版本)或計算機群運行,以快速生成結果。隨后,通過檢查數據是否在特定閾值之內可在網絡幾面對輸出文本進行驗證,例如,是否生長相關性狀,如植物枝條面積一段時間內是否增加。
北京博普特科技有限公司是比利時WIWAM植物表型成像系統的中國區總總代理,全面負責其系列產品在中國市場的推廣、銷售和售后服務。
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