專利名稱：一種溫室懸掛式自走對(duì)靶噴霧機(jī)系統(tǒng)及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)噴霧機(jī)系統(tǒng)及其操作方法，特別是關(guān)于一種用于溫室的懸 掛式自走對(duì)靶噴霧機(jī)系統(tǒng)及其操作方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械將邁入智能化時(shí)期。特別 是在設(shè)施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，智能化農(nóng)業(yè)裝備的使用將成為現(xiàn)代精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要標(biāo) 志。在果蔬生產(chǎn)作業(yè)中，農(nóng)藥噴灑勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率較低。目前國(guó)內(nèi)果蔬施藥作業(yè) 基本上還是手工完成，尤其在溫室內(nèi)，較為密閉的工作環(huán)境下，對(duì)操作人員的身體具有 很大的危害，同時(shí)頻繁過(guò)量施藥不但造成物資的浪費(fèi)，同時(shí)還污染環(huán)境，使農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量 下降，從而最終影響社會(huì)效益、市場(chǎng)價(jià)格和經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種智能化、可自動(dòng)噴灑農(nóng)藥、工作效率 高的溫室懸掛式自走對(duì)靶噴霧機(jī)系統(tǒng)及其操作方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種溫室懸掛式自走對(duì)靶噴霧機(jī) 系統(tǒng)，其特征在于它包括導(dǎo)軌、自走式移動(dòng)平臺(tái)、霍爾傳感器、噴霧機(jī)械臂裝置、雙 目視覺(jué)系統(tǒng)和PLC邏輯控制器；所述導(dǎo)軌為平行設(shè)置的兩根，其中一根上設(shè)置有若干 磁定位標(biāo)記，另一根的兩端分別設(shè)置有一壟頭磁標(biāo)記和一壟尾磁標(biāo)記；所述自走式移動(dòng) 平臺(tái)包括一機(jī)架，所述機(jī)架頂部通過(guò)一由第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)的行走機(jī)構(gòu)設(shè)置在導(dǎo)軌上，所述 機(jī)架上設(shè)置有一連接所述第一電機(jī)的變頻器；所述霍爾傳感器包括分別設(shè)置在機(jī)架一側(cè) 兩端、且與所述壟頭磁標(biāo)記和壟尾磁標(biāo)記對(duì)應(yīng)的壟頭霍爾傳感器和壟尾霍爾傳感器；所 述機(jī)架的另一側(cè)設(shè)置有一壟定位霍爾傳感器；所述噴霧機(jī)械臂裝置包括一設(shè)置在所述機(jī) 架上、由第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)的Z向交剪式吊架，所述吊架的下方通過(guò)一旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)連接一 水平設(shè)置的噴桿；所述噴桿上連接有一用于連接藥源的噴管，所述噴管上設(shè)置有若干噴 頭，每一所述噴頭上設(shè)置有一獨(dú)立的電磁閥；所述機(jī)架上設(shè)置有一連接所述第二電機(jī)的 驅(qū)動(dòng)控制器；所述雙目視覺(jué)系統(tǒng)包括兩分別安裝在所述吊架兩側(cè)噴桿上的CCD攝像機(jī)， 所述兩CCD攝像機(jī)分別連接一設(shè)置在所述機(jī)架上、且其內(nèi)預(yù)置有控制軟件的上位機(jī)；所 述PLC邏輯控制器設(shè)置在所述機(jī)架上，所述PLC邏輯控制器分別電連接所述上位機(jī)、霍 爾傳感器、變頻器、驅(qū)動(dòng)控制器、電磁閥和CCD攝像機(jī)。所述旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在所述吊架下部的若干合頁(yè)連接件，每一所述合頁(yè) 連接件連接一設(shè)置在所述噴桿上的合頁(yè)，所述吊架與所述噴桿之間設(shè)置有一定位桿，所 述定位桿一端通過(guò)螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述吊架的底部，另一端卡設(shè)在所述噴桿上設(shè)置的凹 槽內(nèi)，所述凹槽為兩個(gè)，一個(gè)用于限位噴桿上噴頭的噴射方向與地面平行，另一個(gè)用于 限位噴桿上噴頭的噴射方向與地面垂直。所述吊架上設(shè)置有鋼絲繩，所述鋼絲繩的另一端連接所述第二電機(jī)的輸出端。
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上述裝置的一種溫室懸掛式自走對(duì)靶噴霧機(jī)系統(tǒng)的操作方法，其包括以下步 驟1)將自走式移動(dòng)平臺(tái)設(shè)置在導(dǎo)軌上，調(diào)整噴霧機(jī)械臂裝置中的噴頭，使噴頭噴射方 向以及CCD攝像機(jī)的采集方向與地面平行，啟動(dòng)PLC邏輯控制器；2)PLC邏輯控制器 啟動(dòng)變頻器，變頻器通過(guò)其內(nèi)預(yù)先加載的梯形加減速程序驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一電機(jī) 通過(guò)皮帶帶動(dòng)行走機(jī)構(gòu)行走，行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)自走式移動(dòng)平臺(tái)行走；3)機(jī)架上的壟定位霍 爾傳感器檢測(cè)到導(dǎo)軌上的磁標(biāo)記時(shí)，向PLC邏輯控制器發(fā)出信號(hào)，PLC邏輯控制器向變 頻器發(fā)出停車指令，變頻器控制第一電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，自走式移動(dòng)平臺(tái)停止運(yùn)行；4)PLC 邏輯控制器向驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)控制器控制第二電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，第二電機(jī)使噴霧機(jī) 械臂裝置中的吊架展開(kāi)向下運(yùn)動(dòng)；5)上位機(jī)啟動(dòng)CCD攝像機(jī)采集植株和病害圖像，并 將采集到的圖像傳入上位機(jī)，上位機(jī)實(shí)時(shí)處理并將處理結(jié)果返回給PLC邏輯控制器；6) PLC邏輯控制器控制有病害部位對(duì)應(yīng)的電磁閥打開(kāi)，噴嘴開(kāi)始噴霧作業(yè)，直至吊架下降 到有效行程；7)PLC邏輯控制器向驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)出指令，第二電機(jī)使吊架開(kāi)始向上收縮 復(fù)位，同時(shí)關(guān)閉CCD攝像機(jī)和電磁閥；8)吊架復(fù)位后，PLC邏輯控制器重新啟動(dòng)自走式 移動(dòng)平臺(tái)前進(jìn)，直到遇到下一個(gè)磁標(biāo)記；①如果該磁標(biāo)記不是壟尾磁標(biāo)記，則返回步驟 3)重復(fù)上述步驟；②如果該磁標(biāo)記是壟尾磁標(biāo)記，壟尾霍爾傳感器向PLC邏輯控制器發(fā) 出信號(hào)，PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出后退指令，自走式移動(dòng)平臺(tái)后退，直至壟頭霍爾 傳感器檢測(cè)到導(dǎo)軌上粘貼的壟頭磁標(biāo)記，自走式移動(dòng)平臺(tái)歸位，完成整個(gè)工作流程。上述裝置的一種溫室懸掛式自走對(duì)靶噴霧機(jī)系統(tǒng)的操作方法，其包括以下步 驟1)將自走式移動(dòng)平臺(tái)設(shè)置在導(dǎo)軌上，調(diào)整噴霧機(jī)械臂裝置中的噴頭，使噴頭噴射方 向和CCD攝像機(jī)采集方向與地面垂直，啟動(dòng)PLC邏輯控制器；2)PLC邏輯控制器向驅(qū) 動(dòng)控制器發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)控制器控制第二電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使吊架向下展開(kāi)，使噴管達(dá)到指定 位置；3)PLC邏輯控制器啟動(dòng)變頻器，變頻器通過(guò)其內(nèi)預(yù)先加載的梯形加減速程序驅(qū)動(dòng) 第一電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一電機(jī)通過(guò)皮帶帶動(dòng)行走機(jī)構(gòu)行走，行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)自走式移動(dòng)平臺(tái)運(yùn) 行；4)上位機(jī)啟動(dòng)CCD攝像機(jī)采集植株和病害圖像，并采集的圖像傳入上位機(jī)，上位 機(jī)實(shí)時(shí)處理并將處理結(jié)果返回給PLC邏輯控制器；5) PLC邏輯控制器控制有病害部位對(duì) 應(yīng)的電磁閥打開(kāi)，噴嘴開(kāi)始噴霧作業(yè)；6)自走式移動(dòng)平臺(tái)不斷前進(jìn)，直到壟尾霍爾傳感 器檢測(cè)到導(dǎo)軌上的壟尾磁標(biāo)記；7) PLC邏輯控制器控制電磁閥和CCD攝像機(jī)關(guān)閉，吊架 收縮復(fù)位；8)PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出后退指令，第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)自走式移動(dòng)平臺(tái)后 退，直到壟頭霍爾傳感器檢測(cè)到導(dǎo)軌上粘貼的壟頭磁標(biāo)記，自走式移動(dòng)平臺(tái)歸位，完成 整個(gè)工作流程。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明在溫室頂棚設(shè)置有 導(dǎo)軌，噴霧機(jī)械臂裝置設(shè)置在自走式移動(dòng)平臺(tái)上，自走式移動(dòng)平臺(tái)通過(guò)行走機(jī)構(gòu)設(shè)置在 導(dǎo)軌上，并通過(guò)PLC邏輯控制器控制行走機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌上的行走和停止，并通過(guò)霍爾傳感 器檢測(cè)磁定位標(biāo)記，每檢測(cè)到一磁定位標(biāo)記都進(jìn)行停車噴霧作業(yè)，因此，可以在溫室環(huán) 境下自動(dòng)噴灑農(nóng)藥，避免噴灑農(nóng)藥過(guò)程中對(duì)操作人員造成的身體傷害，提高勞動(dòng)效率。 2、本發(fā)明設(shè)置有雙目視覺(jué)系統(tǒng)，采用該系統(tǒng)可有效獲取、識(shí)別、定位噴霧對(duì)象，并最終 控制噴霧機(jī)械臂動(dòng)作和噴嘴對(duì)靶噴霧。3、本發(fā)明可以通過(guò)上位機(jī)內(nèi)預(yù)置的控制軟件以及 PLC邏輯控制器，對(duì)霍爾傳感器、驅(qū)動(dòng)控制器、變頻器、高速電磁閥和CCD攝像機(jī)進(jìn)行 控制，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥噴灑位置的定位及農(nóng)藥的自動(dòng)噴灑，噴霧作業(yè)完成后自動(dòng)返回，因此，操作人員無(wú)需進(jìn)入溫室，即可實(shí)現(xiàn)智能化噴藥作業(yè)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，操作方便， 可廣泛用于農(nóng)藥噴灑過(guò)程中。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)立體2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)左視4是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視5是本發(fā)明的噴桿結(jié)構(gòu)垂直向下時(shí)的主視6是本發(fā)明的噴桿結(jié)構(gòu)垂直向下時(shí)的左視7是本發(fā)明用于籬架型植物的生長(zhǎng)期、初花期和成熟期示例流程8是本發(fā)明用于植物苗期或者低矮植株示例流程圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明主要包括導(dǎo)軌1、自走式移動(dòng)平臺(tái)2、霍爾傳感器、噴霧機(jī) 械臂裝置、雙目視覺(jué)系統(tǒng)和PLC邏輯控制器。導(dǎo)軌1為平行設(shè)置在溫室頂棚上的兩根，導(dǎo)軌1的延伸方向與植物壟種植方向垂 直。根據(jù)植物種植壟的數(shù)目，在其中一導(dǎo)軌1內(nèi)側(cè)預(yù)設(shè)有若干磁定位標(biāo)記11，在另一導(dǎo) 軌1內(nèi)側(cè)的前端和后端與植物種植壟的壟頭和壟尾相對(duì)應(yīng)的位置分別設(shè)置有一壟頭磁標(biāo) 記和壟尾磁標(biāo)記。自走式移動(dòng)平臺(tái)2是整個(gè)噴霧機(jī)系統(tǒng)的支撐平臺(tái)，其包括一機(jī)架21，機(jī)架21頂 部設(shè)置有一行走機(jī)構(gòu)22，行走機(jī)構(gòu)22設(shè)置在導(dǎo)軌1上，自走式移動(dòng)平臺(tái)2通過(guò)行走機(jī)構(gòu) 22可以沿導(dǎo)軌1行走。行走機(jī)構(gòu)22包括一主動(dòng)輪軸23，主動(dòng)輪軸23帶動(dòng)一從動(dòng)輪軸24 轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)輪軸23的輸入端通過(guò)皮帶連接第一電機(jī)25，第一電機(jī)25連接一變頻器(圖 中未示出)，變頻器內(nèi)預(yù)置有梯形加減速程序，第一電機(jī)25和變頻器設(shè)置在機(jī)架21上?；魻杺鞲衅靼ㄒ粔蓬^霍爾傳感器31、一壟尾霍爾傳感器32和一壟定位霍爾傳 感器33。沿導(dǎo)軌1前進(jìn)方向，壟頭霍爾傳感器31設(shè)置在機(jī)架21的前端與壟頭磁標(biāo)記相 對(duì)應(yīng)的一側(cè)；壟尾霍爾傳感器32設(shè)置在機(jī)架21的后端與壟尾磁標(biāo)記相對(duì)應(yīng)的一側(cè)，壟定 位霍爾傳感器33設(shè)置在機(jī)架21的后端與磁定位標(biāo)記11相對(duì)應(yīng)的一側(cè)。如圖2、圖3、圖4所示，噴霧機(jī)械臂裝置包括設(shè)置在機(jī)架21—端的Z向交剪式 吊架41，Z向交剪式吊架41的下方通過(guò)一旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)水平設(shè)置有一噴桿42，噴桿42 與導(dǎo)軌1的延伸方向垂直，噴桿42上固定設(shè)置有一連接藥源的噴管43，噴管43上間隔設(shè) 置有若干噴頭44，每一噴頭44上設(shè)置有一獨(dú)立的高速電磁閥45。通過(guò)旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)可 以使噴頭44的噴射方向處于垂直于地面和平行于地面的其中一種狀態(tài)。Z向交剪式吊架 41上設(shè)置有鋼絲繩，鋼絲繩的另一端連接第二電機(jī)(圖中未示出)的輸出端，第二電機(jī)設(shè) 置在Z向交剪式吊架41頂部，第二電機(jī)的輸入端連接一驅(qū)動(dòng)控制器(圖中未示出)，通 過(guò)驅(qū)動(dòng)控制器和第二電機(jī)可以使鋼絲繩收卷或放開(kāi)，進(jìn)而可以使Z向交剪式吊架41對(duì)應(yīng) 收縮或展開(kāi)，最終實(shí)現(xiàn)噴桿42的升降動(dòng)作。
上述實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在Z向交剪式吊架41下部的若干合頁(yè)連 接件46，每一合頁(yè)連接件46連接一合頁(yè)47，合頁(yè)47設(shè)置在噴桿42上，合頁(yè)47的開(kāi)合， 可以使噴桿42向下轉(zhuǎn)動(dòng)90° (如圖5、圖6所示)。Z向交剪式吊架41與噴桿42之間 設(shè)置有一定位桿48。定位桿48 —端通過(guò)螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)連接在Z向交剪式吊架41的底板上。 另一端可以卡設(shè)在噴桿42中間部位設(shè)置的凹槽49內(nèi)。噴桿42中間部位分別設(shè)置有兩個(gè) 凹槽，其中一個(gè)凹槽為平行限位凹槽，當(dāng)定位桿48另一端卡設(shè)在平行限位凹槽內(nèi)時(shí)，可 以限位噴頭44的噴射方向平行于地面；另一個(gè)凹槽為垂直限位凹槽，當(dāng)定位桿48的另一 端卡設(shè)在垂直限位凹槽內(nèi)時(shí)，可以限位噴頭44的噴射方向垂直于地面。如圖1、圖2所示，雙目視覺(jué)系統(tǒng)包括兩個(gè)高分辨率的彩色CCD攝像機(jī)51，兩 CCD攝像機(jī)51分別固定安裝在噴桿42兩端，其攝像頭方向與噴頭44的噴射方向一致， 兩CCD攝像機(jī)51分別通過(guò)USB插頭連接一其內(nèi)預(yù)置有控制軟件的上位機(jī)(圖中未示 出)，上位機(jī)可以采用筆記本電腦，但不限于此。上位機(jī)設(shè)置在自走式移動(dòng)平臺(tái)2上，噴 霧機(jī)系統(tǒng)不作業(yè)的情況下可以取下。PLC邏輯控制器設(shè)置在控制設(shè)備放置架61內(nèi)，控制設(shè)備放置架61與自走式移動(dòng) 平臺(tái)的機(jī)架21設(shè)置為一體。PLC邏輯控制器的輸入端連接三個(gè)霍爾傳感器和上位機(jī)的輸 出端，PLC邏輯控制器的輸出端連接上位機(jī)、變頻器、高速電磁閥45、CCD攝像機(jī)51和 驅(qū)動(dòng)控制器的輸入端。上述實(shí)施例中，導(dǎo)軌1距離底面的高度為3m，導(dǎo)軌1寬Im ； Z向交剪式吊架41 的有效行程為2.8m，種植壟內(nèi)作業(yè)完成后，Z向交剪式吊架41收縮復(fù)位，可將噴桿42上 升至約2.5m的高度。上述實(shí)施例中，噴管43長(zhǎng)2m，間隔0.2m布置一個(gè)噴頭，共布置10個(gè)變量噴頭 44。合頁(yè)47的開(kāi)合可以實(shí)現(xiàn)噴頭44和CCD攝像機(jī)51的方向發(fā)生90°變化。噴頭44 噴射方向和CCD攝像機(jī)51的采集方向垂直于地面時(shí)，適用于植物苗期或者低矮植株， CCD攝像機(jī)獲取植株冠層信息。噴頭44噴射方向和CCD攝像機(jī)51的采集方向平行于 地面時(shí)，適用于籬架型作物的生長(zhǎng)期、初花期和成熟期的施藥作業(yè)。上述實(shí)施例中，雙目視覺(jué)系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)病害信息感知、特征判斷、空間定位。 下面列舉一具體的圖像信息獲取及處理方法下1)適當(dāng)改變黃瓜種植模式，黃瓜壟間距l(xiāng)m，壟內(nèi)作物單行栽培，株距0.4m，便 于噴霧機(jī)械臂裝置下降作業(yè)；2)上位機(jī)內(nèi)預(yù)置的控制軟件實(shí)時(shí)檢測(cè)PLC邏輯控制器的狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到噴霧機(jī) 械臂裝置下降時(shí)，上位機(jī)啟動(dòng)CCD攝像機(jī)51進(jìn)入序列采集模式，采集黃瓜植株和病害信 息，并將圖像傳入上位機(jī)；3)上位機(jī)中基于C++編寫的處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理圖像數(shù)據(jù)完成圖像識(shí)別及坐標(biāo)運(yùn) 算，顯示結(jié)果，得到黃瓜植株和葉片的特征信息，并將病害位置信息發(fā)送到PLC邏輯控 制器；4)上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC邏輯控制器控制下的噴霧機(jī)械臂裝置的狀態(tài)位數(shù)據(jù)，對(duì) 噴霧機(jī)械臂裝置發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令，噴頭44按照處理結(jié)果開(kāi)啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)一系列病害變量 噴霧動(dòng)作。本發(fā)明系統(tǒng)包括以下兩種操作方法
如圖1、圖7所示，針對(duì)籬架型植物的生長(zhǎng)期、初花期和成熟期。1)將自走式移動(dòng)平臺(tái)2設(shè)置在導(dǎo)軌1上，調(diào)整噴霧機(jī)械臂裝置中的噴頭44，使 噴頭44的噴射方向和CCD攝像機(jī)51的采集方向與地面平行，啟動(dòng)PLC邏輯控制器。2)PLC邏輯控制器啟動(dòng)變頻器，變頻器通過(guò)其內(nèi)預(yù)先加載的梯形加減速程序驅(qū) 動(dòng)第一電機(jī)25，第一電機(jī)25通過(guò)皮帶帶動(dòng)行走機(jī)構(gòu)22行走，實(shí)現(xiàn)自走式移動(dòng)平臺(tái)2的前 進(jìn)。3)當(dāng)機(jī)架21上的壟定位霍爾傳感器33檢測(cè)到預(yù)置在導(dǎo)軌1上的磁定位標(biāo)記11 時(shí)，向PLC邏輯控制器發(fā)出信號(hào)，PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出停車指令，變頻器控制 第一電機(jī)25停止轉(zhuǎn)動(dòng)，自走式移動(dòng)平臺(tái)2停止運(yùn)行。4)PLC邏輯控制器向驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)控制器啟動(dòng)第二電機(jī)，通過(guò)第 二電機(jī)使噴霧機(jī)械臂裝置中的Z向交剪式吊架41向下運(yùn)動(dòng)。5)當(dāng)上位機(jī)檢測(cè)到噴霧機(jī)械臂裝置下降時(shí)，啟動(dòng)CCD攝像機(jī)51采集植株和病 害圖像，每個(gè)CCD攝像機(jī)51的采集范圍對(duì)應(yīng)相應(yīng)一側(cè)5個(gè)噴嘴的噴霧范圍，CCD攝像 機(jī)51采集到的圖像傳入上位機(jī)，上位機(jī)實(shí)時(shí)處理并返回處理結(jié)果，傳遞處理結(jié)果給PLC 邏輯控制器。6) PLC邏輯控制器控制有病害部位對(duì)應(yīng)的高速電磁閥45打開(kāi)，高速電磁閥45對(duì) 應(yīng)的噴嘴44開(kāi)始噴霧作業(yè)，直至噴霧機(jī)械臂裝置中的Z向交剪式吊架41下降到有效行程。7)PLC邏輯控制器向驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)出指令，第一電機(jī)25驅(qū)動(dòng)Z向交剪式吊架41 開(kāi)始向上收縮復(fù)位，同時(shí)關(guān)閉CCD攝像機(jī)51和高速電磁閥45。8) Z向交剪式吊架41復(fù)位后，PLC邏輯控制器重新啟動(dòng)自走式移動(dòng)平臺(tái)2前進(jìn)， 直到遇到下一個(gè)磁定位標(biāo)記；①如果該磁定位標(biāo)記不是壟尾磁標(biāo)記，則返回步驟3)重復(fù)上述流程。②如果該磁標(biāo)記是壟尾磁標(biāo)記，則壟尾霍爾傳感器32向PLC邏輯控制器發(fā)出信 號(hào)，PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出后退指令，自走式移動(dòng)平臺(tái)2后退，直至壟頭霍爾傳感 器31檢測(cè)到導(dǎo)軌1上預(yù)置的壟頭磁標(biāo)記，自走式移動(dòng)平臺(tái)2完成歸位，溫室懸掛式自走 對(duì)靶噴霧機(jī)系統(tǒng)完成整個(gè)工作流程。如圖5、圖8所示，針對(duì)植物苗期或者低矮植株。1)自走式移動(dòng)平臺(tái)2放置在導(dǎo)軌1上，將噴桿42旋轉(zhuǎn)90°，使噴頭44的噴射 方向和CCD攝像機(jī)51的拍攝方向垂直于地面，啟動(dòng)PLC邏輯控制器。2)PLC邏輯控制器向驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)控制器啟動(dòng)第二電機(jī)，第二電 機(jī)驅(qū)動(dòng)Z向交剪式吊架41向下展開(kāi)，使噴管43達(dá)到指定位置。3)PLC邏輯控制器啟動(dòng)變頻器，變頻器通過(guò)其內(nèi)預(yù)先加載的梯形加減速程序驅(qū) 動(dòng)第一電機(jī)25，第一電機(jī)25通過(guò)皮帶帶動(dòng)行走機(jī)構(gòu)22行走，實(shí)現(xiàn)自走式移動(dòng)平臺(tái)2的運(yùn) 行。4)上位機(jī)啟動(dòng)CCD攝像機(jī)51采集黃瓜植株和病害圖像，每個(gè)CCD攝像機(jī)51的 采集范圍對(duì)應(yīng)相應(yīng)一側(cè)的噴嘴44的噴霧范圍，CCD攝像機(jī)51采集的圖像傳入上位機(jī)， 上位機(jī)實(shí)時(shí)處理并返回處理結(jié)果，傳遞處理結(jié)果給PLC邏輯控制器。5) PLC邏輯控制器控制有病害部位對(duì)應(yīng)的高速電磁閥45打開(kāi)，噴嘴44開(kāi)始噴霧
8作業(yè)。6)自走式移動(dòng)平臺(tái)2不斷前進(jìn)，直到壟尾霍爾傳感器32檢測(cè)到導(dǎo)軌1上預(yù)置的 壟尾磁標(biāo)記，此時(shí)，自走式移動(dòng)平臺(tái)2運(yùn)行至壟尾。7)PLC邏輯控制器控制高速電磁閥45和CCD攝像機(jī)51關(guān)閉，Z向交剪式吊架 41收縮復(fù)位。8)PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出后退指令，第一電機(jī)25驅(qū)動(dòng)自走式移動(dòng)平臺(tái)2 后退，直到壟頭霍爾傳感器31檢測(cè)到導(dǎo)軌1上預(yù)置的壟頭磁標(biāo)記，自走式移動(dòng)平臺(tái)2完 成歸位，溫室懸掛式自走對(duì)靶噴霧機(jī)系統(tǒng)完成整個(gè)工作流程。上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有 所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā) 明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種溫室懸掛式自走對(duì)靶噴霧機(jī)系統(tǒng)，其特征在于它包括導(dǎo)軌、自走式移動(dòng)平 臺(tái)、霍爾傳感器、噴霧機(jī)械臂裝置、雙目視覺(jué)系統(tǒng)和PLC邏輯控制器；所述導(dǎo)軌為平行設(shè)置的兩根，其中一根上設(shè)置有若干磁定位標(biāo)記，另一根的兩端分 別設(shè)置有一壟頭磁標(biāo)記和一壟尾磁標(biāo)記；所述自走式移動(dòng)平臺(tái)包括一機(jī)架，所述機(jī)架頂部通過(guò)一由第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)的行走機(jī)構(gòu) 設(shè)置在導(dǎo)軌上，所述機(jī)架上設(shè)置有一連接所述第一電機(jī)的變頻器；所述霍爾傳感器包括分別設(shè)置在機(jī)架一側(cè)兩端、且與所述壟頭磁標(biāo)記和壟尾磁標(biāo)記 對(duì)應(yīng)的壟頭霍爾傳感器和壟尾霍爾傳感器；所述機(jī)架的另一側(cè)設(shè)置有一壟定位霍爾傳感 器；所述噴霧機(jī)械臂裝置包括一設(shè)置在所述機(jī)架上、由第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)的Z向交剪式吊 架，所述吊架的下方通過(guò)一旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)連接一水平設(shè)置的噴桿；所述噴桿上連接有一 用于連接藥源的噴管，所述噴管上設(shè)置有若干噴頭，每一所述噴頭上設(shè)置有一獨(dú)立的電 磁閥；所述機(jī)架上設(shè)置有一連接所述第二電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制器；所述雙目視覺(jué)系統(tǒng)包括兩分別安裝在所述吊架兩側(cè)噴桿上的CCD攝像機(jī)，所述兩 CCD攝像機(jī)分別連接一設(shè)置在所述機(jī)架上、且其內(nèi)預(yù)置有控制軟件的上位機(jī)；所述PLC邏輯控制器設(shè)置在所述機(jī)架上，所述PLC邏輯控制器分別電連接所述上位 機(jī)、霍爾傳感器、變頻器、驅(qū)動(dòng)控制器、電磁閥和CCD攝像機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種溫室懸掛式自走對(duì)靶噴霧機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述旋 轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在所述吊架下部的若干合頁(yè)連接件，每一所述合頁(yè)連接件連接一設(shè) 置在所述噴桿上的合頁(yè)，所述吊架與所述噴桿之間設(shè)置有一定位桿，所述定位桿一端通 過(guò)螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述吊架的底部，另一端卡設(shè)在所述噴桿上設(shè)置的凹槽內(nèi)，所述凹槽 為兩個(gè)，一個(gè)用于限位噴桿上噴頭的噴射方向與地面平行，另一個(gè)用于限位噴桿上噴頭 的噴射方向與地面垂直。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種溫室懸掛式自走對(duì)靶噴霧機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述 吊架上設(shè)置有鋼絲繩，所述鋼絲繩的另一端連接所述第二電機(jī)的輸出端。
4.一種如權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述溫室懸掛式自走對(duì)靶噴霧機(jī)系統(tǒng)的操作方法，其 包括以下步驟1)將自走式移動(dòng)平臺(tái)設(shè)置在導(dǎo)軌上，調(diào)整噴霧機(jī)械臂裝置中的噴頭，使噴頭噴射方 向以及CCD攝像機(jī)的采集方向與地面平行，啟動(dòng)PLC邏輯控制器；2)PLC邏輯控制器啟動(dòng)變頻器，變頻器通過(guò)其內(nèi)預(yù)先加載的梯形加減速程序驅(qū)動(dòng) 第一電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一電機(jī)通過(guò)皮帶帶動(dòng)行走機(jī)構(gòu)行走，行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)自走式移動(dòng)平臺(tái)行 走；3)機(jī)架上的壟定位霍爾傳感器檢測(cè)到導(dǎo)軌上的磁標(biāo)記時(shí)，向PLC邏輯控制器發(fā)出信 號(hào)，PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出停車指令，變頻器控制第一電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，自走式移 動(dòng)平臺(tái)停止運(yùn)行；4)PLC邏輯控制器向驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)控制器控制第二電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，第二電 機(jī)使噴霧機(jī)械臂裝置中的吊架展開(kāi)向下運(yùn)動(dòng)；5)上位機(jī)啟動(dòng)CCD攝像機(jī)采集植株和病害圖像，并將采集到的圖像傳入上位機(jī)，上 位機(jī)實(shí)時(shí)處理并將處理結(jié)果返回給PLC邏輯控制器；6)PLC邏輯控制器控制有病害部位對(duì)應(yīng)的電磁閥打開(kāi)，噴嘴開(kāi)始噴霧作業(yè)，直至吊 架下降到有效行程；7)PLC邏輯控制器向驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)出指令，第二電機(jī)使吊架開(kāi)始向上收縮復(fù)位，同 時(shí)關(guān)閉CCD攝像機(jī)和電磁閥；8)吊架復(fù)位后，PLC邏輯控制器重新啟動(dòng)自走式移動(dòng)平臺(tái)前進(jìn)，直到遇到下一個(gè)磁 標(biāo)記；①如果該磁標(biāo)記不是壟尾磁標(biāo)記，則返回步驟3)重復(fù)上述步驟；②如果該磁標(biāo)記是壟尾磁標(biāo)記，壟尾霍爾傳感器向PLC邏輯控制器發(fā)出信號(hào)，PLC 邏輯控制器向變頻器發(fā)出后退指令，自走式移動(dòng)平臺(tái)后退，直至壟頭霍爾傳感器檢測(cè)到 導(dǎo)軌上粘貼的壟頭磁標(biāo)記，自走式移動(dòng)平臺(tái)歸位，完成整個(gè)工作流程。
5. 一種如權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述溫室懸掛式自走對(duì)靶噴霧機(jī)系統(tǒng)的操作方法，其 包括以下步驟1)將自走式移動(dòng)平臺(tái)設(shè)置在導(dǎo)軌上，調(diào)整噴霧機(jī)械臂裝置中的噴頭，使噴頭噴射方 向和CCD攝像機(jī)采集方向與地面垂直，啟動(dòng)PLC邏輯控制器；2)PLC邏輯控制器向驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)控制器控制第二電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使吊架 向下展開(kāi)，使噴管達(dá)到指定位置；3)PLC邏輯控制器啟動(dòng)變頻器，變頻器通過(guò)其內(nèi)預(yù)先加載的梯形加減速程序驅(qū)動(dòng) 第一電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一電機(jī)通過(guò)皮帶帶動(dòng)行走機(jī)構(gòu)行走，行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)自走式移動(dòng)平臺(tái)運(yùn) 行；4)上位機(jī)啟動(dòng)CCD攝像機(jī)采集植株和病害圖像，并采集的圖像傳入上位機(jī)，上位機(jī) 實(shí)時(shí)處理并將處理結(jié)果返回給PLC邏輯控制器；5)PLC邏輯控制器控制有病害部位對(duì)應(yīng)的電磁閥打開(kāi)，噴嘴開(kāi)始噴霧作業(yè)；6)自走式移動(dòng)平臺(tái)不斷前進(jìn)，直到壟尾霍爾傳感器檢測(cè)到導(dǎo)軌上的壟尾磁標(biāo)記；7)PLC邏輯控制器控制電磁閥和CCD攝像機(jī)關(guān)閉，吊架收縮復(fù)位；8)PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出后退指令，第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)自走式移動(dòng)平臺(tái)后退，直 到壟頭霍爾傳感器檢測(cè)到導(dǎo)軌上粘貼的壟頭磁標(biāo)記，自走式移動(dòng)平臺(tái)歸位，完成整個(gè)工 作流程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種溫室懸掛式自走對(duì)靶噴霧機(jī)系統(tǒng)及其操作方法，其特征在于它包括導(dǎo)軌、自走式移動(dòng)平臺(tái)、霍爾傳感器、噴霧機(jī)械臂裝置、雙目視覺(jué)系統(tǒng)和PLC邏輯控制器；導(dǎo)軌上預(yù)設(shè)有若干磁定位標(biāo)記；自走式移動(dòng)平臺(tái)通過(guò)行走機(jī)構(gòu)設(shè)置在導(dǎo)軌上；自走式移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置有霍爾傳感器；噴霧機(jī)械臂裝置包括設(shè)置在機(jī)架上的Z向交剪式吊架，吊架下方通過(guò)一旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)水平設(shè)置有一噴桿，噴桿上固定設(shè)置有一噴管，噴管上間隔設(shè)置有若干噴頭，噴頭通過(guò)電磁閥獨(dú)立控制；吊架具有收放功能；雙目視覺(jué)系統(tǒng)包括兩CCD攝像機(jī)，兩CCD攝像機(jī)分別固定安裝在噴桿兩端，且連接一其內(nèi)預(yù)置有控制軟件的上位機(jī)；PLC邏輯控制器分別電連接上位機(jī)、霍爾傳感器、變頻器、驅(qū)動(dòng)控制器、電磁閥和CCD攝像機(jī)。
文檔編號(hào)A01M7/00GK102017938SQ201010519848
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者張俊雄, 曹崢勇, 李偉, 耿長(zhǎng)興 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)