[实用新型]自适应施药控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及自动化与检测技术领域，尤其涉及一种基于嵌入式系统的自适应施药控制装置。

背景技术

篱架型作物喷雾机自适应控制系统是根据篱架型作物的生长特点，通过机器视觉与图像信息处理、超声波测距、嵌入式等方面的技术手段对施药对象的位置、数量等信息进行处理判断，自动完成对施药目标的跟踪、施药剂量与喷射压力等方面的调节操作，从而实现对目标对象的实时动态作业，以达到精准而又定量施药的目的。该系统能够有效的提高防治效果，减少药物流失，提高农药的利用率，减少人畜中毒和降低对环境的污染。

从上个世纪90年代开始，一些发达国家(以美国、日本为代表)已经开始研究面向农业生产的农药可变量应用。Giles D.K和D.C.Slaughter(1997)研制了一种基于机器视觉的精确施药装置，该系统由机器视觉导向系统使喷头直接位于每一行作物的上方，并能根据目标作物的宽度自动调节扇形喷头相对于前进方向的偏转角度，从而保证雾滴分布宽度与目标作物宽度相一致，以减少农药的浪费。目前，我国在自动化施药技术的研究应用中还处于起步阶段，也取得了一系列成果。安徽农业大学邵陆寿等研究了一套基于模糊控制的变量施药控制系统，通过摄像头获取田间作物生长密度信息、病虫害发生等级信息，由单片机控制施药系统自动完成农药配制。

目前，国内的精确施药系统大多基于机器视觉来获取靶标的特征信息，利用单片机来实现对施药系统的控制。但其图像处理部分都采用PC机来实现，这就存在成本过高、可扩展性不高的缺点，此外，还存在功耗高、体积大、不便携带的缺点，同时利用单片机来实现对系统的控制，大大影响了系统的实时性和准确性。

实用新型内容

(一)技术问题

本实用新型要解决的一个技术问题是：提高施药系统可扩展性，降低系统功耗，减小系统体积。

(二)技术方案

为达到所述目的，本实用新型提供了一种自适应施药控制装置图像采集器，与微处理器连接，用于根据微处理器的采集命令连续采集多帧施药对象图像，获取施药对象冠层稀疏度信息，并将所述冠层稀疏度信息发送至微处理器；信息采集与控制器，与微处理器连接，用于根据微处理器的采集命令采集施药状态信息，将所述施药状态信息发送至微处理器，并根据所述微处理器的控制命令驱动施药机构，以实现自适应控制施药；测距器，与微处理器连接，用于对施药对象进行超声波测距，并将获得的距离信息发送至微处理器；微处理器，用于向所述图像采集器、信息采集与控制器、以及测距器发送采集命令，根据所述冠层稀疏度信息、施药状态信息、以及距离信息生成控制命令，并将所述控制命令发送给所述信息采集与控制器。

其中，所述图像采集器包括：图像采集模块，与图像处理模块连接，用于根据所述采集命令连续采集多帧施药对象图像，并将采集到的图像帧发送至图像处理模块；图像处理模块，用于对所述图像帧逐帧进行处理，获得包含施药对象冠层稀疏度信息的数字信号，并将所述数字信号发送至所述微处理器；串口通信模块，与图像处理模块连接，用于根据所述包含施药对象冠层稀疏度信息的数字信号通过串口与所述微处理器通信。

其中，所述图像采集器还包括：输出模块，与显示模块连接，用于将当前处理的图像帧转换为模拟信号，并发送至显示模块；显示模块，用于实时显示所述输出模块发送的当前处理的图像帧。

其中，所述信息采集与控制器包括：信息采集模块，用于根据所述采集命令采集施药状态信息，并将所述施药状态信息发送至微处理器；控制模块，用于根据所述控制命令输出驱动信号至驱动电路；驱动电路，与控制模块连接，用于根据所述驱动信号，驱动施药机构，以实现自适应控制施药；CAN总线通信模块，用于通过CAN总线与所述微处理器通信。

其中，所述微处理器包括：通信模块，通过串口或CAN总线与所述图像采集器、信息采集与控制器、以及测距器通信，获取所述冠层稀疏度信息、施药状态信息、以及距离信息；控制命令生成模块，与通信模块连接，用于根据所述冠层稀疏度信息、施药状态信息、以及距离信息生成控制命令，并发送至所述信息采集与控制器；显示模块，用于实时显示所述施药状态信息以及实现人机交互。

其中，所述测距器包括：超声波测距模块，利用超声波传感器获取距离信息；通信模块，通过串口与所述微处理器通信。

其中，所述图像采集器为TMS320DM642型DSP。

其中，所述信息采集与控制器为TMS320F2806型DSP。

其中，所述测距器为STC11F02E型单片机。

其中，所述微处理器为S3C2410型ARM微处理器。