[发明专利]基于自动对焦直线菲涅尔透镜的田间自走式光能除虫卵装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于自动对焦直线菲涅尔透镜的田间自走式光能除虫卵装置及方法，装置包括：包括行走机构、直线菲涅尔透镜、位置调节装置以及定位装置，所述直线菲涅尔透镜通过位置调节装置设置在行走机构上，所述定位装置设置在行走机构上。本发明采用自动对焦直线菲涅尔透镜的田面自动对焦技术，通过调节透镜的角度和高度，通过自动调节路径宽度适应阳光照射角度，实现杀虫带光照强度稳定，高效杀灭虫卵。另外本发明的行走机构，基于高精度卫星定位信号，实现直线路径高精度自动跟踪，提高自动作业的覆盖率，从而提高灭虫质量。

技术领域

本发明属于农用智能装备的技术领域，特别涉及一种基于自动对焦直线菲涅尔透镜的田间自走式光能除虫卵装置及方法。

背景技术

原始农业刀耕火种，通过焚烧秸秆、稻茬等作物茎秆达到无机质还田和高温消杀虫病害的目的。但是现代农业不提倡焚烧：一、会产生大量的粉尘和二氧化碳污染环境，二、容易引起火灾风险。现代农业提倡秸秆还田或黄储再利用，这样带来了新的问题，没有杀灭虫卵病原的过程，很容易使虫害病害遗留到下一季作物上，不得不使用更多的农药，进一步造成环境污染，同时恶化土地墒情。

现有的解决这一问题的方法有使用天然气喷射器对田面进行灭虫灭菌处理，起到了一定的减少农药施用的作用。该方法虽然没有粉尘污染，但是能源消耗较大、成本较高，也会产生大量二氧化碳。所以本发明提出一种利用太阳能的直线菲涅尔透镜聚光灭虫卵装置，大大降低能源消耗，节能环保，具有很高的经济社会意义。

但是直线菲涅尔透镜灭虫需要对焦并扫描田面，使用人工难以长时间作业，除了要应对田面起伏，阳光入射角变化，面对覆盖率问题，长期观察聚光带也会产生视觉损伤。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，本发明提供了一种基于自动对焦直线菲涅尔透镜的田间自走式光能除虫卵装置及方法，能够实现田面自动对焦和自动导航高覆盖作业功能，大大降低能源消耗，节能环保，并克服了人工作业的困难，省工省力。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种基于自动对焦直线菲涅尔透镜的田间自走式光能除虫卵装置，包括行走机构、直线菲涅尔透镜、位置调节装置以及定位装置，所述直线菲涅尔透镜通过位置调节装置设置在行走机构上，所述定位装置设置在行走机构上；所述直线菲涅尔透镜为透明介质的锯齿状截面形状，用于将阳光聚焦虫卵杀灭带，并产生高温和高强度的紫外线，经过紫外线照射之后将土壤中留存的虫卵进行有效杀灭；所述位置调节装置包括透镜框架、角度调节减速电机、高度调节支架和推杆电机，所述透镜框架与高度调节支架铰接，并由角度调节减速电机调整倾斜角度，所述推杆电机控制高度调节支架的高度；所述定位机构用于实时获得行走机构的定位数据，并基于定位数据对除虫卵装置进行路径跟踪导航控制。

作为优选的技术方案，所述行走机构为平行二轮电动车，包括车身本体、前轮和后轮，所述后轮包括电动轮毂，由电动轮毂驱动行走机构行走。

作为优选的技术方案，所述定位机构为北斗卫星定位天线。

本发明另一方面提供了一种基于自动对焦直线菲涅尔透镜的田间自走式光能除虫卵装置的控制方法，包括下述步骤：

获取太阳高度角α和太阳方位角β；

设定直线菲涅尔透镜与水平面的倾角α₁，α₁＝90-α；

通过位置调节装置控制直线菲涅尔透镜与水平面的倾角为α₁；

通过推杆电机伸长和收缩控制调支架的高度，控制目标为镜面中心到地高度；

根据太阳方位角β设计行走间距w＝w_l cosθ，其中，w_l为直线菲涅尔透镜的宽度；