[发明专利]基于舵机驱动的喷头切换装置

说明书

技术领域

    本发明涉及喷头切换装置，尤其是涉及农业工程领域中适用于对靶喷雾机械的一种基于舵机驱动的喷头切换装置。

背景技术

农林病虫害严重危害当今世界的农业、林业生产及生态环境，化学方法防治病虫害仍然是最主要的方法，然而植保机械和农药使用技术的滞后使得农药利用率低、施药效果差，农药的过量使用给人们的身体健康及生态平衡带来了严重威胁。对靶喷雾技术能够有效的解决这一冲突，该技术主要利用机器视觉技术获取植物位置、大小等信息，缩减靶标范围，实现间歇喷雾。在保证防治有效性的前提下，对靶喷雾技术在一定程度上减少了农药使用量。

当前对靶喷雾技术主要利用机器视觉技术处理靶标图像，将靶标外接矩形的长度信息作为喷雾的射流距离，实现喷雾机械前进方向上的选择性喷施。而喷雾机械射流宽度的调节主要通过手动更换不同喷流角的喷头来实现，使得喷雾的射流宽度无法根据植株的实际宽度进行实时并自动的调节。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于舵机驱动的喷头切换装置，旨在实现植保作业过程中根据植株宽度的变化自动切换适宜喷流角的喷头，实现更精确的对靶喷雾，减少农药的过量使用带来的食品、环境等安全问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明包括信号采集处理单元、电磁阀、喷头、多喷头体、舵机驱动单元、固定支承单元；

信号采集处理单元：包括CCD摄像机、PC机和DSP控制器；CCD摄像机与PC机通过以太网口电连接，PC机与DSP控制器电连接并通过串行方式通讯，DSP控制器分别与电磁阀和舵机电连接；

多喷头体：包括圆周上设有等间距分布喷头座的多喷头体外壳、多喷头体转轴、弹簧、密封圈；多喷头体转轴与多喷体外壳中心孔形成转动副，弹簧的一端顶在空心圆柱的端面上，空心圆柱与多喷头体转轴中垂直流道形成滑动副，弹簧的另一端顶在垂直流道的顶面上，密封圈嵌入多喷头体转轴出水口处，在多喷头体外壳的内壁与多喷头体转轴的外壁之间形成密封，多个不同喷流角的喷头通过螺纹连接装配在各自的喷头座上，接头一端与多喷头体转轴水平流道连通，接头另一端与电磁阀出水口连通；

舵机驱动单元：包括舵机、第一齿轮和第二齿轮，舵机输出轴装配有第一齿轮，第二齿轮与多喷头体外壳过盈配合并与第一齿轮相啮合；

固定支撑单元：包括叉形支撑架和舵机固定板；多喷头体的一端通过螺栓与叉形支撑架的一面连接，多喷头体的另一端与叉形支撑架的另一面过盈连接，叉形支撑架上与多喷头体过盈连接的面的外侧面通过舵机固定板与舵机连接。

所述多喷头体转轴的内部流道为垂直流道及水平流道垂直相交构成，垂直流道出水口处开有嵌入密封圈的槽，水平流道进水口处钻有螺纹以连接接头，多喷头体转轴的一端钻有四个螺纹孔以与叉形支撑架固定。

所述空心圆柱不与弹簧接触的一端头部呈弧状。

所述多个不同喷流角的喷头为标准件，根据作业要求选购。

所述的叉形支撑架设有三个连接面，第一个连接面开有四个插入螺栓的孔，内壁带有抵住多喷头体外壳的凸缘，第二个连接面开有与多喷头体转轴过盈配合的孔，第三个连接面开有一对适于不同条件下舵机固定的调节槽孔。

本发明具有的有益效果是：

本发明是通过舵机来驱动多喷头体上的喷头切换。在对靶喷雾作业过程中，通过摄像机实时采集靶标信息，利用机器视觉技术获取靶标的有无情况及其外接矩形的长度和宽度信息。通过DSP控制器根据获取的靶标的有无情况及其外接矩形的长度信息确定喷头射流与否及射流距离，并控制电磁阀的开闭及动作持续时间；根据获取的靶标外接矩形的宽度信息选择合适雾流角的喷头，并驱动舵机旋转来切换喷头。由此在实现喷雾过程中射流距离可调的同时，使得喷雾机械能够根据植株宽度的变化自动切换适宜喷流角的喷头，实现更加精确的对靶喷雾，提高农药的利用率，缓解农药的过量施用带来的食品、环境等安全问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是执行机构的爆炸示意图。

图3是多喷头体和叉形支撑架配合的剖面图。

图中：1. 叉形支撑架，2. 舵机固定板，3. 舵机，4. 第一齿轮，5. 第二齿轮，6. 多喷头体外壳，7. 多喷头体转轴，8. 弹簧，9. 密封圈，10. 接头，11. 电磁阀，12. 喷头，13. 多喷头体，14. CCD摄像机，15. PC机，16. DSP控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。