[发明专利]一种采用激光传感器的风送式变量喷雾喷杆自动跟踪系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷雾系统，尤其是涉及一种采用激光传感器的风送式变量喷雾喷杆自动跟踪系统及控制方法。

背景技术

常规的喷雾系统自动化水平比较低，检测手段局限性较大，往往不能实现精密变量喷雾的要求，容易造成农药浪费，引起环境污染以及生态问题。精密变量喷雾作为一种先进的农业施药技术，能够根据农作物目标有无及特征的变化，选择性变量喷雾施药，在农业中已逐步得到推广。风送式喷雾机喷雾雾滴在风送的帮助下，雾滴能够有效穿透植株冠层，增加雾滴的穿透性，大大增加了雾滴在植株正反叶面的附着率。研究发现，在喷施过程中，风力随着喷雾距离的增加，逐渐减弱，且存在严重的漂移现象。如能自动控制调节喷嘴与植株之间的距离，使喷嘴能在理想的喷雾距离下进行喷施，从而达到减少雾滴漂移、增加雾滴穿透性和植株冠层枝叶附着力的目的，从而提高农药施用效率，减少农药用量，降低种植成本，提高农业自动化水平，改善农业生态环境。

发明内容

本发明的目的在于设计了一种提高农药施用效率和农业自动化水平，减少农药用量、采用激光传感器的风送式变量喷雾喷杆自动跟踪系统及控制方法。

本发明自动跟踪系统的技术方案为：

一种采用激光传感器的风送式变量喷雾喷杆自动跟踪系统，包括喷杆自动跟踪机构、距离测量与控制系统；所述喷杆自动跟踪机构包括五指喷嘴、可动喷杆、固定横杆、水平电动推杆、固定支架；多组所述五指喷嘴分成两排，分别安装在两根可动喷杆的一侧，两根可动喷杆与两根固定横杆相连接，共有四个连接点，且可动喷杆能够在固定横杆上左右平行移动；两个水平电动推杆头部分别与两根可动喷杆连接，水平电动推杆的尾部分别固定在两根固定横杆的竖直支架上，用来推动可动喷杆左右移动；所述距离测量与控制系统包括激光传感器、触摸屏、嵌入式计算机、喷雾控制器、速度传感器、压力传感器、流量传感器、电磁阀、直流步进电机驱动模块1和直流步进电机驱动模块2；所述激光传感器、触摸屏、喷雾控制器分别与嵌入式计算机相连接，所述速度传感器、压力传感器、流量传感器、电磁阀、直流步进电机驱动模块1、直流步进电机驱动模块2分别与喷雾控制器相连接；所述激光传感器在喷雾机前端用于对两侧植株目标扫描，将扫描到的植株行距信息传送给嵌入式计算机；所述喷雾控制器用于对直流步进电机驱动模块进行控制，进而调整可动喷杆与植株目标的位置，使其在理想的喷施距离内喷雾。

上述发明中五指喷嘴在可动喷杆上的上下位置可以人为调整。本发明采用激光传感器对目标植株进行检测，激光传感器可以测量植株目标到喷杆的有效距离，并且将检测到的植株距离信息反馈到控制单元，控制单元将激光传感器扫描的数据进行分析处理并结合喷雾施药信息对水平推杆的步进直流电动机进行控制。喷雾控制器控制直流步进电机的正反转，以此来控制推杆的伸缩。当检测到的植株行距过大或者过小时，经过处理分析环节之后，控制器迅速控制水平电动推杆向外伸长或者向内回缩，调整喷杆与植株目标的位置，位置调整好后，控制器即打开各个电磁阀，依据控制单元给出的喷雾措施开始执行喷雾过程。通过这样一个过程可以实现喷杆实时跟踪植株目标，从而达到减少雾滴漂移、增加雾滴穿透性和植株冠层沉积量的目的。

进一步，所述固定横杆采用上端面为三角面、下端面为齿面的结构。具有较好的稳定性和移动的同步性，三角面结构能有效减少干扰物的附着。

进一步，所述可动喷杆采用悬挂结构沿固定横杆左右移动，方便安装和拆卸。

进一步，所述固定横杆与可动喷杆通过凹槽滑轮结构、圆柱体齿轮以及盖板相配合的方式相连接，三者通过双头螺栓以及螺母加以固定。

进一步，所述凹槽滑轮和固定横杆的上端三角面紧密接触。用以支撑可动喷杆及五指喷嘴，保证可动喷杆不会前后晃动。

进一步，所述圆柱体齿轮和固定横杆的下端齿面紧密结合。防止喷杆上下移动，同时保证喷杆在推杆的作用下能够左右竖直移动。

进一步，所述盖板采用螺栓固定结构。其特殊结构设计能有效清除移动过程中横杆上三角面的尘土等附着物。

进一步，所述两根固定横杆在移动范围的左右两端均设有限位开关，所述限位开关为八个。当可动喷杆移动到左端或右端极限位置时，控制系统自动停止推杆动作，达到保护执行结构的目的。