[发明专利]一种基于激光扫描检测的连续仿形变量喷雾方法

说明书

本发明涉及一种基于激光扫描检测的连续仿形变量喷雾方法，包括以下步骤：激光扫描检测单元获得扫描点极坐标数据；当扫描检测周期次数T10时，回到第一步；当扫描检测周期次数T大于10时，进行下一步；读取行走车体行进位置和当前速度v，将T重置为0；将扫描点极坐标数据转换为直坐标扫描点数据，以扫描点数据的y坐标值将扫描点划分到D1～DN分区中，存到对应区域点云数据矩阵中；计算D1～DN分区冠层体积、冠层叶面积密度、喷雾定位点与喷雾角，利用其计算喷雾流量与喷雾风量以及伸缩运动机构的反解，实现对树冠实时连续跟踪仿形。本发明能有效解决现有仿形喷雾方法难以实现实时连续跟踪仿形、难以对喷雾量和风量作出实用性调整以及农药利用率较低的问题。

技术领域

本发明涉及仿形喷雾技术领域，具体涉及基于激光扫描检测的连续仿形变量喷雾方法。

背景技术

果树仿形喷雾是一种随着现代精细农业的发展而出现的新型果树农药喷施技术和方法，它通过检测果树实际形状、自动控制喷头组在理想的喷雾距离下进行，以提高屋滴在果树内的分布均匀性。在果树精确喷雾中往往需要根据果树或作物的不同随时调整喷头的位置及其它喷雾参数，实现变量喷施农药。仿形喷雾作业时，除获得果树位置参数外，还要实时获得果树的形状，相对密度等形态结构参数，并依照所获得的参数对喷雾时间、喷雾压力等参数进行及时控制，还需要根据不同树种、稠密度不同等条件下对机构进行形状、位置等的调整。

目前对果树外形的检测和识别主要采用图像处理和超声波检测距离、红外光电测距法等方法，果树外形轮廓的仿真与仿形喷雾装置的研究时通过建立虚拟模型进行模拟，以实现仿形喷雾。上述方法较为复杂，且难以实现实时连续的跟踪仿形，同时难以实现喷雾量和风量的适用性调整，雾滴的沉积特性和农药利用率都较低。因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于激光扫描检测的连续仿形变量喷雾方法，能有效解决现有仿形喷雾方法难以实现实时连续跟踪仿形、难以对喷雾量和风量作出实用性调整以及农药利用率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种基于激光扫描检测的连续仿形变量喷雾方法，该方法是在折叠式仿形喷雾机的基础上实施的；

所述折叠式仿形喷雾机包括行走车体、用以探测树冠的激光扫描检测单元以及用以喷洒农药的仿形喷雾机构；行走车体包括车箱和行走底盘，车箱内设有电气控制单元、喷雾供液单元和供电单元；所述电气控制单元包括用以控制激光扫描检测单元的激光扫描探测控制系统、用以操控行走底盘的行走底盘控制系统、用于控制喷雾供液单元的喷雾控制系统、风量控制系统以及用于操控主折叠单元和伸缩滑动单元的机构仿形控制系统；

所述仿形喷雾机构包括：对称设在车箱两侧的若干主折叠单元以及间隔设在折叠主杆上的若干伸缩滑动单元，主折叠单元包括折叠主杆，折叠主杆的一端与车箱铰接，折叠主杆的另一端设有传感设备；所述伸缩滑动单元均包括固定杆和移动杆，固定杆的一端滑动设置在折叠主杆上、且固定杆均沿折叠主杆的杆长方向运动，移动杆与固定杆平行，且移动杆沿固定杆杆长方向滑动；移动杆远离固定杆一端设有喷雾组件，喷雾组件包括喷气罩和喷头；

所述基于激光扫描检测的连续仿形变量喷雾控制方法包括以下步骤：

(1)激光扫描检测单元探测树木冠层获得扫描点极坐标数据；

(2)当扫描检测周期次数T10时，跳到步骤(1)；当扫描检测周期次数T大于10时，跳到步骤(3)；

(3)读取行走车体行进位置X1和当前速度v，扫描检测周期次数T重置为0；

(4)将扫描点极坐标数据转换为直坐标扫描点数据，并以扫描点数据的y坐标值将扫描点划分到D1～DN分区中，存到对应区域点云数据矩阵中，式中N为单侧伸缩滑动单元数量；

(5)计算D1～DN分区各种参数，具体如下：