[发明专利]一种多旋翼植保无人机施药性能的室内检验系统与方法

说明书

本发明涉及一种多旋翼植保无人机施药性能的室内检验系统与方法，系统包括：上位机模块、下位机模块、直线运动模块、升降运动模块、直线运动距离检测模块、升降距离检测模块、底座和激光雷达。安装无人机于无人机固定装置上；将横梁调整至某一高度，将直线传动板调整至初始位置；设定无人机的运动速度，启动多旋翼植保无人机和直线电机模组，无人机开始前后直线运动；同时激光雷达扫描截面内的喷雾场，在上位机模块显示输出；根据检验需求，调整横梁的高度与无人机的速度，重复上述步骤，获得不同作业参数条件下的多旋翼植保无人机喷幅与雾场分布。本发明针对无人机喷雾在室内的模拟作业测试，检测误差小、操作简便，具有可重复性。

技术领域

本发明属于农业航空喷洒技术领域，尤其涉及一种多旋翼植保无人机施药性能的室内检验方法与系统。

背景技术

多旋翼植保无人机已在农业施药领域得到了广泛的应用。为保证施药效果，多旋翼植保无人机需要在施药作业前适当地调整喷头间距，并选择适当的作业参数(作业高度和作业速度)。然而，多旋翼植保无人机的喷雾系统结构评价、喷幅与雾滴分布均匀性评价，以及作业参数的选择一直是研究的热点与难点。因此，准确评价多旋翼植保无人机施药相关的性能指标，是促进植保无人机实际应用的必要基础支撑。

国内外已有大量关于植保无人机施药性能评价的研究，但是绝大多数研究均基于大田作业环境，常用的方法为沉积量反演法，即采用水敏纸、雾滴采集架等材料，有时在药液中溶解示踪剂，通过回收不同位置的水敏纸，分析雾滴沉积量进行反演，推算整个喷雾过程中雾滴的空间分布。但是该方法的数据处理繁杂，且处理结果依赖图像扫描效果，容易导致测量结果不准确。此外，在大田环境中检测评价多旋翼植保无人机的性能指标，极易受到不可控环境因素(自然风速、风向、空气温度和相对湿度)的影响，可能形成较大的结果误差，且无法被修正。室内环境作为较理想的环境之一，若有足够空间，可用于检测评价多旋翼植保无人机，能避免环境因素的干扰。现有的室内检测评价设备主要为风洞，通过利用较小密闭空间内的理想风场，结合植保无人机的吊装，模拟植保无人机施药时的前进状态。但是风洞装置的密闭空间有限，可能使植保无人机桨叶形成的风场无法充分发展，不能模拟实际的大田施药条件，且在风洞内检测雾滴沉积也常用沉积量反演法，可能导致检测结果存在误差。

综上所述，本发明提出一种针对多旋翼植保无人机施药性能的室内检验方法，形成一套检测系统，对准确评价多旋翼植保无人机施药性能、提高检测评价效率、提升检验的可重复性，具有重要意义。

发明内容

为了能够实现室内环境的多旋翼植保无人机施药性能检验，获得喷幅、施药均匀性等指标，实现作业参数选择与喷雾系统结构优化调整，本发明提出了一种针对多旋翼植保无人机施药性能的室内检验系统与方法，具体技术方案如下：

一种多旋翼植保无人机施药性能的室内检验系统，包括：

上位机模块、下位机模块、直线运动模块、升降运动模块、直线运动距离检测模块、升降距离检测模块、底座3、激光雷达14和PWM变频器；

所述直线运动模块包括直线电机安装平台1、直线电机模组2、SBR导轨4、SBR导轨滑块27、直线传动板5、带轮安装平台11、皮带轮12、平行带13和直线电机驱动器31；

所述升降运动模块包括升降电机模组6、左升降导轨7、横梁8、无人机固定装置9、右升降导轨10、升降导轨固定座15和升降电机驱动器34；

所述直线运动模块安装于所述底座3上，所述升降运动模块安装于所述直线运动模块上，所述激光雷达14安装于直线传动板5上；所述下位机模块分别与上位机模块、直线运动模块、升降运动模块、直线运动距离检测模块和升降距离检测模块相连接；所述激光雷达14与上位机模块相连接；

所述上位机模块用于显示可视化界面，作为人机交互的接口；并通过下位机模块实现对直线运动模块和升降运动模块的控制，以及存储激光雷达14采集的数据；