溫室噴霧機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)及噴施方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種溫室噴霧機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)及噴施方法。所述對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)包括激光傳感器、單片機(jī)控制器、避障傳感器、監(jiān)控顯示屏、無(wú)線遙控器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、混藥箱、過(guò)濾器、隔膜泵、流量傳感器、電磁閥、溢流閥和多個(gè)噴嘴。該噴施方法根據(jù)不同行駛速度，進(jìn)行連續(xù)3次的動(dòng)態(tài)采樣，實(shí)時(shí)判斷靶標(biāo)，可有效避免采樣頻率過(guò)大時(shí)造成電磁閥的頻繁啟閉和果樹冠層枝葉間間隙較大或樹冠層的空洞而造成的誤噴。與現(xiàn)有技術(shù)相比：具有安裝和調(diào)試簡(jiǎn)單，對(duì)靶精度高，操作性強(qiáng)，噴施效果好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
溫室噴霧機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)及噴施方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種溫室噴霧機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)及噴施方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的施藥方式為連續(xù)性施藥，由于溫室作物的非連續(xù)性種植，許多藥液噴灑在果樹之間空檔處，沒有沉積在作物上面，影響了作物的防治效果。將連續(xù)性施藥轉(zhuǎn)變?yōu)殚g歇性自動(dòng)對(duì)靶施藥是解決當(dāng)前農(nóng)藥利用率低、環(huán)境影響大的有效解決途徑，通過(guò)將自動(dòng)化技術(shù)與噴霧技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)對(duì)果樹靶標(biāo)的識(shí)別和噴霧裝置的自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)靶施藥，最終達(dá)到只對(duì)特定靶標(biāo)實(shí)施噴霧的目的。
[0003]目前溫室靶標(biāo)探測(cè)技術(shù)按照探測(cè)原理可以分為基于超聲波傳感器、基于圖像處理和基于紅外傳感器的靶標(biāo)探測(cè)技術(shù)等。但是由于超聲波傳感器具有波束角，對(duì)靶識(shí)別準(zhǔn)確率低；圖像處理時(shí)間長(zhǎng)，響應(yīng)延遲高;紅外傳感器受環(huán)境影響大，探測(cè)距離短。
[0004]公開號(hào)CN103548802A提供了一種自走式果園自動(dòng)對(duì)靶噴霧機(jī)及其噴霧方法，其采樣頻率是固定的，當(dāng)行駛速度過(guò)大時(shí)會(huì)造成對(duì)靶不精確，同時(shí)也沒有給出完整的對(duì)靶噴霧控制步驟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提出一種精度高、抗干擾能力強(qiáng)的帶有激光檢測(cè)裝置，并能實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控的溫室噴霧機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)及噴施方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]噴霧機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)，安裝在自走式噴霧機(jī)上，包括單片機(jī)控制器、激光傳感器、避障傳感器、監(jiān)控顯示屏、無(wú)線遙控器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、混藥箱、過(guò)濾器、隔膜栗、流量傳感器、兩位兩通電磁閥、溢流閥、多個(gè)噴嘴;其中:單片機(jī)控制器分別與所述的激光傳感器、避障傳感器、無(wú)線遙控器、監(jiān)控顯示屏、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、流量傳感器、兩位兩通電磁閥相連;噴嘴、兩位兩通電磁閥、流量傳感器、隔膜栗、過(guò)濾器、混藥箱依次相連，溢流閥并聯(lián)連接在混藥箱和流量傳感器之間。
[0008]上述的對(duì)靶噴施的執(zhí)行裝置為安裝在與噴嘴相通的兩位兩通電磁閥，兩位兩通電磁閥通過(guò)高速光電隔離電路與單片機(jī)控制器連接，采用高速光電隔離電路實(shí)現(xiàn)高速M(fèi)OSFET驅(qū)動(dòng)電磁閥，通過(guò)單片機(jī)控制器控制電磁閥開啟和關(guān)閉時(shí)間。由于兩位兩通電磁閥具有較高的開關(guān)頻率，設(shè)計(jì)了電磁閥反向吸收電路，能夠達(dá)到較好的流量控制線性度。
[0009]上述的無(wú)線遙控器通過(guò)按鍵操作，控制噴霧機(jī)的運(yùn)行和停止、作業(yè)速度0.5-lm/s內(nèi)的調(diào)節(jié)，該無(wú)線傳輸通過(guò)在單片機(jī)控制器串口處連接第一無(wú)線接收模塊，在無(wú)線遙控器中安裝第二無(wú)線收發(fā)模塊，以固定編碼進(jìn)行無(wú)線通信。
[0010]上述的噴霧機(jī)自動(dòng)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)，其對(duì)靶噴霧控制方法步驟如下:
[0011](I)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后根據(jù)果樹的生長(zhǎng)狀況選擇是否使用對(duì)靶噴霧:當(dāng)果樹生長(zhǎng)茂密且植株間間隙較小時(shí)，通過(guò)監(jiān)控顯示屏選擇連續(xù)噴霧，當(dāng)果樹枝葉間隙大生長(zhǎng)較稀疏時(shí)，通過(guò)監(jiān)控顯示屏選擇對(duì)靶噴霧。
[0012](2)根據(jù)作業(yè)需求，通過(guò)監(jiān)控顯示屏設(shè)定自走式噴霧機(jī)行駛速度，其速度設(shè)置在0.5—lm/s可調(diào)，控制器根據(jù)設(shè)定的行駛速度設(shè)置激光傳感器的動(dòng)態(tài)采樣頻率。
[0013](3)激光傳感器針對(duì)噴嘴對(duì)應(yīng)的單行果樹進(jìn)行實(shí)時(shí)靶標(biāo)檢測(cè)，當(dāng)控制器判斷出是靶標(biāo)時(shí)，通過(guò)控制器控制兩位兩通電磁閥開啟，進(jìn)行噴施作業(yè);當(dāng)識(shí)別程序判斷出是非靶標(biāo)時(shí)，若當(dāng)前正在噴霧，則延遲一個(gè)采樣周期發(fā)出關(guān)閉兩位兩通電磁閥的信號(hào)，使噴嘴停止噴霧，若當(dāng)前噴嘴不在噴霧，則繼續(xù)循環(huán)檢測(cè)和判斷。
[0014]步驟(I)中，所述的果樹生長(zhǎng)茂密且植株間間隙較小時(shí)指:株距很小，小于該控制系統(tǒng)的最小靶標(biāo)識(shí)別間距1cm且果樹樹冠層內(nèi)無(wú)大于Icm的空隙;所述的果樹枝葉間隙大生長(zhǎng)較稀疏時(shí)指:樹與樹之間的間隙明顯，株距大于等于10cm，且果樹樹冠層內(nèi)有大于Icm的的空隙。
[0015]步驟(2)中，控制器根據(jù)設(shè)定的行駛速度設(shè)置激光傳感器的采樣頻率指:當(dāng)噴霧機(jī)行駛速度變化時(shí)，都能保證噴霧機(jī)每行駛5cm，單片機(jī)控制器能循環(huán)一個(gè)自身的檢測(cè)周期，來(lái)判斷是否檢測(cè)到靶標(biāo)，為動(dòng)態(tài)采樣。
[0016]當(dāng)速度為0.5m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為30HZ;當(dāng)速度為0.6m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為36HZ;當(dāng)速度為0.7m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為42HZ;當(dāng)速度為0.8m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為48HZ;當(dāng)速度為0.9m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為54HZ;當(dāng)速度為lm/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為60HZ;即當(dāng)使用固定的采樣頻率時(shí)，采樣頻率過(guò)小會(huì)造成對(duì)靶不精確，采樣頻率過(guò)大會(huì)造成電磁閥的頻繁啟閉，縮短電磁閥壽命和影響噴霧效果。
[0017]步驟(3)中，激光傳感器針對(duì)噴嘴對(duì)應(yīng)的單行果樹進(jìn)行實(shí)時(shí)靶標(biāo)檢測(cè)指:每個(gè)檢測(cè)周期進(jìn)行3次采樣，S卩I個(gè)檢測(cè)周期等于3個(gè)采樣周期，計(jì)算3次采樣的平均值;計(jì)算該檢測(cè)周期3次采樣值與平均值間的差值并取絕對(duì)值；當(dāng)有2個(gè)或以上差值小于預(yù)設(shè)的閥值并且3次采樣的平均值小于2.5m時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為傳感器檢測(cè)到靶標(biāo)樹冠，進(jìn)行噴霧；否則，系統(tǒng)認(rèn)為沒有檢測(cè)到靶標(biāo)，無(wú)需噴霧。
[0018]噴霧機(jī)自動(dòng)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)的閥值為0.75m，即平均每株果樹樹冠層的最大半徑，是為了避免果樹冠層枝葉間間隙較大或樹冠層的空洞而造成的誤噴;設(shè)定的3次采樣的平均值小于2.5m，是為了避免激光傳感器探測(cè)到其他行的果樹而造成的誤噴;每個(gè)采樣周期的時(shí)間，該控制系統(tǒng)按照行駛速度設(shè)置的采樣頻率來(lái)確定;在行駛方向上，激光傳感器安裝在噴嘴前20cm處，用于提前探測(cè)靶標(biāo)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]1.激光檢測(cè)技術(shù)本身具有精度高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能識(shí)別的最小靶間距僅2cm，適合溫室果樹靶標(biāo)識(shí)別。
[0022]2.采用連續(xù)3次采樣來(lái)識(shí)別靶標(biāo)，識(shí)別方法準(zhǔn)確率高，能避免果樹枝葉間的間隙和其他行果樹而造成的誤判。同時(shí)根據(jù)行駛速度動(dòng)態(tài)調(diào)整采樣頻率的方法，保證了噴霧機(jī)在不同行駛速度下，都能每隔5cm進(jìn)行一次靶標(biāo)檢測(cè)。
[0023]3.通過(guò)提前探測(cè)和延后一個(gè)采樣周期停止噴霧，提高了噴施過(guò)程中霧滴覆蓋均勻性。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明的對(duì)靶噴施識(shí)別算法流程圖。
[0026]圖3為采樣點(diǎn)布置示意圖。
[0027]圖4為不同噴霧方式下霧滴覆蓋率變化趨勢(shì)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]參見圖1所示，溫室噴霧機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)包括單片機(jī)控制器、激光傳感器、避障傳感器、監(jiān)控顯示屏、無(wú)線遙控器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、混藥箱、過(guò)濾器、隔膜栗、流量傳感器、兩位兩通電磁閥、溢流閥和多個(gè)噴嘴;其中:單片機(jī)控制器分別與所述的激光傳感器、避障傳感器、無(wú)線遙控器、監(jiān)控顯示屏、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、流量傳感器、兩位兩通電磁閥相連；噴嘴、兩位兩通電磁閥、流量傳感器、隔膜栗、過(guò)濾器、混藥箱依次相接。
[0029]激光傳感器通過(guò)I/V轉(zhuǎn)換電路連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將檢測(cè)到的果樹冠層距離信息快速傳遞給單片機(jī)控制器，噴嘴軸線和激光傳感器發(fā)出的光束相平行且在行駛方向上激光傳感器安裝在噴嘴前20cm處，該激光傳感器有效探測(cè)距離0.l-5m可調(diào)；流量傳感器通過(guò)高速光電隔離電路，將噴霧機(jī)噴施流量信息傳遞給單片機(jī)控制器。
[0030]兩位兩通電磁閥與多個(gè)噴嘴相連接，通過(guò)單片機(jī)控制器控制啟閉，兩位兩通電磁閥和單片機(jī)控制器通過(guò)高速光電隔離電路連接，使得輸入和輸出相互隔離，避免電磁閥的頻繁動(dòng)作導(dǎo)致輸入和輸出電壓波動(dòng)，同時(shí)由于兩位兩通電磁閥具有較高的開關(guān)頻率，設(shè)計(jì)了反向吸收電路與電磁閥并聯(lián)，其中反向吸收電路為單向?qū)ǖ恼鞫O管，能夠達(dá)到較好的流量控制線性度。
[0031]參見圖2所示，噴施控制方法如下:
[0032](I)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后根據(jù)果樹的生長(zhǎng)狀況選擇是否使用對(duì)靶噴霧:當(dāng)果樹生長(zhǎng)茂密且植株間間隙較小時(shí)，通過(guò)監(jiān)控顯示屏選擇連續(xù)噴霧，當(dāng)果樹枝葉間隙大生長(zhǎng)較稀疏時(shí)，通過(guò)監(jiān)控顯示屏選擇對(duì)靶噴霧。
[0033](2)根據(jù)作業(yè)需求，通過(guò)監(jiān)控顯示屏設(shè)定自走式噴霧機(jī)行駛速度，其速度設(shè)置在0.5—lm/s可調(diào)，控制器根據(jù)設(shè)定的行駛速度設(shè)置激光傳感器的動(dòng)態(tài)采樣頻率。
[0034](3)激光傳感器針對(duì)噴頭對(duì)應(yīng)的單行果樹進(jìn)行實(shí)時(shí)靶標(biāo)檢測(cè)，當(dāng)控制器判斷出是靶標(biāo)時(shí)，通過(guò)控制器控制兩位兩通電磁閥開啟，進(jìn)行噴施作業(yè);當(dāng)識(shí)別程序判斷出是非靶標(biāo)時(shí)，若當(dāng)前正在噴霧，則延遲一個(gè)采樣周期發(fā)出關(guān)閉兩位兩通電磁閥的信號(hào)，使噴嘴停止噴霧，若當(dāng)前噴嘴不在噴霧，則繼續(xù)循環(huán)檢測(cè)和判斷。
[0035]上述的實(shí)時(shí)靶標(biāo)檢測(cè)中，控制器根據(jù)設(shè)定的行駛速度設(shè)置激光傳感器的采樣頻率，為動(dòng)態(tài)采樣。當(dāng)速度為0.5m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為30HZ;當(dāng)速度為0.6m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為36HZ;當(dāng)速度為0.7m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為42HZ;當(dāng)速度為0.8m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為48HZ;當(dāng)速度為0.9m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為54HZ;當(dāng)速度為lm/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為60HZ。即當(dāng)噴霧機(jī)行駛速度變化時(shí)，都能保證噴霧機(jī)每行駛5cm，單片機(jī)控制器能循環(huán)一個(gè)檢測(cè)周期，來(lái)判斷是否檢測(cè)到靶標(biāo);當(dāng)使用固定的采樣頻率時(shí)，采樣頻率過(guò)小會(huì)造成對(duì)靶不精確，采樣頻率過(guò)大會(huì)造成電磁閥的頻繁啟閉，縮短電磁閥壽命和影響噴霧效果。
[0036]上述的實(shí)時(shí)靶標(biāo)檢測(cè)中，每個(gè)檢測(cè)周期進(jìn)行3次采樣，計(jì)算3次采樣的平均值;計(jì)算該周期3次采樣值與平均值間的差值并取絕對(duì)值;當(dāng)有2個(gè)或以上差值小于預(yù)設(shè)的閥值并且3次采樣的平均值小于2.5m時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為傳感器檢測(cè)到靶標(biāo)樹冠，進(jìn)行噴霧;否則，系統(tǒng)認(rèn)為沒有檢測(cè)到靶標(biāo)，無(wú)需噴霧。噴霧機(jī)自動(dòng)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)的閥值為0.75m，即平均每株果樹樹冠層的最大半徑，是為了避免果樹冠層枝葉間間隙較大或樹冠層的空洞而造成的誤噴;設(shè)定的3次采樣的平均值小于2.5m，是為了避免激光傳感器探測(cè)到其他行的果樹而造成的誤噴。
[0037]激光傳感器用于收集果樹參數(shù)信息，測(cè)定靶標(biāo)距離噴嘴的距離，并將信息反饋給單片機(jī)控制器。單片機(jī)控制器根據(jù)接收到的信息進(jìn)行分析，從而控制電磁閥的啟閉。
[0038]無(wú)線遙控器通過(guò)按鍵操作，控制噴霧機(jī)的運(yùn)行和停止、作業(yè)速度0.5-lm/s內(nèi)的調(diào)節(jié)，該無(wú)線傳輸通過(guò)在單片機(jī)控制器串口處連接第一無(wú)線接收模塊，在無(wú)線遙控器中安裝第二無(wú)線收發(fā)模塊，以固定編碼進(jìn)行無(wú)線通信。
[0039]溫室果樹一般形狀、疏密各異，采用本技術(shù)的噴霧方法，可有效避免果樹冠層內(nèi)枝葉間間隙過(guò)多而造成的電磁閥頻繁啟閉或者應(yīng)枝葉間間隙過(guò)大形成的空洞而造成的誤判。同時(shí)提高了噴施過(guò)程的霧滴覆蓋率，降低了農(nóng)藥使用量，具有良好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。
[0040]實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:
[0041 ]實(shí)驗(yàn)采用3株樹冠直徑約1.5m，樹高1.7m，樹干高0.5m的仿真樹。試驗(yàn)時(shí)設(shè)定噴霧壓力為0.3MPa，行駛速度0.5m/s，噴霧單元與樹之間距離保持在lm，仿真樹的最小間距為
0.5m;將仿真樹的樹冠中心沿水平方向設(shè)定3個(gè)采樣點(diǎn)，S卩3 X 3 = 9點(diǎn)，此9點(diǎn)為每棵樹的測(cè)量米樣點(diǎn)，在樹與樹的間隙中心處也設(shè)置I個(gè)米樣。每個(gè)米樣點(diǎn)正面布置2.5cm X 5.0cm大小的濾紙承接霧滴，濾紙按照采樣點(diǎn)位置進(jìn)行編號(hào)。待霧滴干燥后收集紙卡，用掃描儀進(jìn)行掃描，并通過(guò)Matlab軟件將掃描圖片用圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行灰度和二值化處理，測(cè)定統(tǒng)計(jì)每張紙卡的霧滴覆蓋率，重復(fù)3次。
[0042]實(shí)驗(yàn)采用3種噴霧方式，方式I為連續(xù)噴霧，方式2為不采用動(dòng)態(tài)采樣和提前對(duì)靶以及延遲一個(gè)采樣周期的噴霧方法，方式3為上述所描述的噴霧方法。采樣點(diǎn)布置如圖3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4。
[0043]由圖4可算出3種方式下樹冠層的霧滴覆蓋率分別為67.8%、82.5%、90.5%，其中方式3的霧滴覆蓋率高于采用現(xiàn)有對(duì)靶噴霧方法的方式2;對(duì)于方式2和3下的霧滴沉積分布均勻性的比較，用變異系數(shù)Cv表示。經(jīng)計(jì)算(此為常規(guī)計(jì)算，不再詳述)，采用方式3的變異系數(shù)為0.069遠(yuǎn)小于方式2的0.222，說(shuō)明在同樣條件下，采用本發(fā)明的對(duì)靶噴霧方法能有效提高樹冠層霧滴覆蓋率和霧滴沉積分布均勻性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.噴霧機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)，安裝在自走式噴霧機(jī)上，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括單片機(jī)控制器、激光傳感器、避障傳感器、監(jiān)控顯示屏、無(wú)線遙控器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、混藥箱、過(guò)濾器、隔膜栗、流量傳感器、兩位兩通電磁閥、溢流閥、多個(gè)噴嘴;其中:單片機(jī)控制器分別與所述的激光傳感器、避障傳感器、無(wú)線遙控器、監(jiān)控顯示屏、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、流量傳感器、兩位兩通電磁閥相連;噴嘴、兩位兩通電磁閥、流量傳感器、隔膜栗、過(guò)濾器、混藥箱依次相連，溢流閥并聯(lián)連接在混藥箱和流量傳感器之間。2.如權(quán)利要求1所述的噴霧機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)，其特征在于:所述兩位兩通電磁閥通過(guò)高速光電隔離電路與單片機(jī)控制器連接，采用高速光電隔離電路實(shí)現(xiàn)高速M(fèi)OSFET驅(qū)動(dòng)電磁閥，通過(guò)單片機(jī)控制器控制電磁閥開啟和關(guān)閉時(shí)間。由于兩位兩通電磁閥具有較高的開關(guān)頻率，設(shè)計(jì)了電磁閥反向吸收電路，能夠達(dá)到較好的流量控制線性度。3.如權(quán)利要求1所述的噴霧機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)線遙控器通過(guò)按鍵操作，控制噴霧機(jī)的運(yùn)行和停止、作業(yè)速度0.5-lm/s內(nèi)的調(diào)節(jié)，該無(wú)線傳輸通過(guò)在單片機(jī)控制器串口處連接第一無(wú)線接收模塊，在無(wú)線遙控器中安裝第二無(wú)線收發(fā)模塊，以固定編碼進(jìn)行無(wú)線通信。4.如權(quán)利要求1所述的噴霧機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)，其特征在于:激光傳感器通過(guò)I/V轉(zhuǎn)換電路連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將檢測(cè)到的果樹冠層距離信息快速傳遞給單片機(jī)控制器;噴嘴軸線和激光傳感器發(fā)出的光束相平行且在行駛方向上激光傳感器安裝在噴嘴前20cm處，該激光傳感器有效探測(cè)距離0.l-5m可調(diào);流量傳感器通過(guò)高速光電隔離電路，將噴霧機(jī)噴施流量信息傳遞給單片機(jī)控制器。5.如權(quán)利要求1所述的噴霧機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)的對(duì)靶噴霧控制方法，其特征在于步驟如下: (1)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后根據(jù)果樹的生長(zhǎng)狀況選擇是否使用對(duì)靶噴霧:當(dāng)果樹生長(zhǎng)茂密且植株間間隙較小時(shí)，通過(guò)監(jiān)控顯示屏選擇連續(xù)噴霧，當(dāng)果樹枝葉間隙大生長(zhǎng)較稀疏時(shí)，通過(guò)監(jiān)控顯示屏選擇對(duì)靶噴霧； (2)根據(jù)作業(yè)需求，通過(guò)監(jiān)控顯示屏設(shè)定自走式噴霧機(jī)行駛速度，其速度設(shè)置在0.5-lm/s可調(diào)，控制器根據(jù)設(shè)定的行駛速度設(shè)置激光傳感器的動(dòng)態(tài)采樣頻率； (3)激光傳感器針對(duì)噴嘴對(duì)應(yīng)的單行果樹進(jìn)行實(shí)時(shí)靶標(biāo)檢測(cè)，當(dāng)控制器判斷出是靶標(biāo)時(shí)，通過(guò)控制器控制兩位兩通電磁閥開啟，進(jìn)行噴施作業(yè)；當(dāng)識(shí)別程序判斷出是非靶標(biāo)時(shí)，若當(dāng)前正在噴霧，則延遲一個(gè)采樣周期發(fā)出關(guān)閉兩位兩通電磁閥的信號(hào)，使噴嘴停止噴霧，若當(dāng)前噴嘴不在噴霧，則繼續(xù)循環(huán)檢測(cè)和判斷。6.如權(quán)利要求5所述的對(duì)靶噴霧控制方法，其特征在于:步驟(I)中，所述的果樹生長(zhǎng)茂密且植株間間隙較小時(shí)指:株距很小，小于該控制系統(tǒng)的最小靶標(biāo)識(shí)別間距1cm且果樹樹冠層內(nèi)無(wú)大于Icm的空隙；所述的果樹枝葉間隙大生長(zhǎng)較稀疏時(shí)指:樹與樹之間的間隙明顯，株距大于等于10cm，且果樹樹冠層內(nèi)有大于Icm的的空隙。7.如權(quán)利要求5所述的對(duì)靶噴霧控制方法，其特征在于:步驟(2)中，控制器根據(jù)設(shè)定的行駛速度設(shè)置激光傳感器的采樣頻率指:當(dāng)噴霧機(jī)行駛速度變化時(shí)，都能保證噴霧機(jī)每行駛5cm，單片機(jī)控制器能循環(huán)一個(gè)自身的檢測(cè)周期，來(lái)判斷是否檢測(cè)到靶標(biāo)，為動(dòng)態(tài)采樣。8.如權(quán)利要求7所述的對(duì)靶噴霧控制方法，其特征在于:當(dāng)速度為0.5m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為30HZ;當(dāng)速度為0.6m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為36HZ;當(dāng)速度為0.7m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為42HZ;當(dāng)速度為0.8m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為48HZ;當(dāng)速度為0.9m/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為54HZ;當(dāng)速度為lm/s時(shí)，設(shè)置的采樣頻率為60HZ;即當(dāng)使用固定的采樣頻率時(shí)，采樣頻率過(guò)小會(huì)造成對(duì)革E不精確，采樣頻率過(guò)大會(huì)造成電磁閥的頻繁啟閉，縮短電磁閥壽命和影響噴霧效果。9.如權(quán)利要求5所述的對(duì)靶噴霧控制方法，其特征在于:步驟(3)中，激光傳感器針對(duì)噴嘴對(duì)應(yīng)的單行果樹進(jìn)行實(shí)時(shí)靶標(biāo)檢測(cè)指:每個(gè)檢測(cè)周期進(jìn)行3次采樣，S卩I個(gè)檢測(cè)周期等于3個(gè)采樣周期，計(jì)算3次采樣的平均值;計(jì)算該檢測(cè)周期3次采樣值與平均值間的差值并取絕對(duì)值；當(dāng)有2個(gè)或以上差值小于預(yù)設(shè)的閥值并且3次采樣的平均值小于2.5m時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為傳感器檢測(cè)到靶標(biāo)樹冠，進(jìn)行噴霧;否則，系統(tǒng)認(rèn)為沒有檢測(cè)到靶標(biāo)，無(wú)需噴霧。10.如權(quán)利要求9所述的對(duì)靶噴霧控制方法，其特征在于:噴霧機(jī)自動(dòng)對(duì)靶噴施控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)的閥值為0.75m，即平均每株果樹樹冠層的最大半徑，是為了避免果樹冠層枝葉間間隙較大或樹冠層的空洞而造成的誤噴;設(shè)定的3次采樣的平均值小于2.5m，是為了避免激光傳感器探測(cè)到其他行的果樹而造成的誤噴。
【文檔編號(hào)】A01M7/00GK105831052SQ201610090378
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年2月18日
【發(fā)明人】賈衛(wèi)東, 劉歡
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)