專利名稱：包裹式對(duì)靶噴霧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴霧裝置，尤其是涉及農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域中的一種包裹式對(duì)靶噴霧裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)粗獷式噴霧方式使大量霧滴被誤噴到作物周圍土壤的表層，致使土壤板結(jié)和“3s”即殘留residuce、害物再娼獗resurgence和害物的抗藥性resistance等環(huán)境問(wèn)題日益加劇，同時(shí)過(guò)量的農(nóng)藥化肥殘留在農(nóng)作物上又會(huì)引發(fā)食品安全問(wèn)題，然而為了保證糧食穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)又不得不施用化學(xué)藥劑。對(duì)靶技術(shù)能夠有效的解決這一沖突，主要通過(guò)圖像處理技術(shù)依據(jù)目標(biāo)對(duì)象的有無(wú)而選擇性的噴施。該技術(shù)的引入不僅能減少噴施藥劑使用量，同時(shí)結(jié)合機(jī)器視覺(jué)標(biāo)定方法能盡可能的提高霧滴有效沉積率。在對(duì)靶技術(shù)上還有通過(guò)靜電噴霧等霧滴處理方法來(lái)進(jìn)一步提高噴霧效率。靜電噴霧裝置能夠有效提高霧滴有效沉積率，但該方法在施藥過(guò)程中霧滴穿透性能較差，因此未能得到廣泛推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種包裹式對(duì)靶噴霧裝置，旨在進(jìn)一步提高噴霧霧滴沉積率，緩解由于過(guò)量施用化學(xué)藥劑所帶來(lái)的環(huán)境及食品安全問(wèn)題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明包括絲杠升降平臺(tái)、對(duì)靶機(jī)構(gòu)和DSP控制器，其中
1)絲杠升降平臺(tái)包括電機(jī)支撐板、第一步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器、上固定絲杠支撐座、上支板、導(dǎo)向軸、滾珠絲杠、連接板、下支板、下固定絲杠支撐座、噴霧架和兩根連接桿；上支板通過(guò)螺栓連接上固定絲杠支撐座，電機(jī)支撐板固定支撐第一步進(jìn)電機(jī)，聯(lián)軸器一端連接第一步進(jìn)電機(jī)，聯(lián)軸器另一端與滾珠絲杠的一端連接，滾珠絲杠穿過(guò)上固定絲杠支撐座后，滾珠絲杠的另一端安裝在下固定絲杠支撐座孔中，下固定絲杠支撐座安裝在下支板上，位于滾珠絲杠兩側(cè)的上支板和下支板間對(duì)稱裝有導(dǎo)向軸，連接板中部與滾珠絲杠螺旋副連接，連接板兩側(cè)孔與導(dǎo)向軸滑動(dòng)配合，兩根連接桿的一端固定在滾珠絲杠兩側(cè)的連接板上，兩根連接桿的另一端與噴霧架中部連接；
2)四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的對(duì)靶機(jī)構(gòu)均包括第二步進(jìn)電機(jī)、齒輪、滑槽、圓柱齒條、霧臂、噴頭固定座、噴頭和舵機(jī)；每個(gè)對(duì)靶機(jī)構(gòu)的圓柱齒條的一端分別嵌入在各自滑槽內(nèi)，滑槽側(cè)面裝有第二步進(jìn)電機(jī)，第二步進(jìn)電機(jī)軸上的齒輪與圓柱齒條上的齒相嚙合，圓柱齒條的另一端焊接在霧臂的一端，霧臂的另一端為舵機(jī)支承板，舵機(jī)支承板的一側(cè)安裝舵機(jī)，舵機(jī)軸穿過(guò)舵機(jī)支承板后，與裝有噴頭的噴頭固定座固接，四個(gè)對(duì)靶機(jī)構(gòu)分別通過(guò)各自的滑槽伸出臂均布在噴霧架上；
3)DSP控制器固定在下支板上，五個(gè)步進(jìn)電機(jī)和四個(gè)舵機(jī)與DSP控制器電連接。本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明是通過(guò)改進(jìn)對(duì)靶機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及調(diào)整噴頭運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)的。在噴施過(guò)程中將目標(biāo)對(duì)象近似成空間幾何體，結(jié)合株距信息計(jì)算出噴頭對(duì)靶運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)使用對(duì)靶性能優(yōu)良的扇形噴霧噴頭，通過(guò)控制噴頭逼近對(duì)靶運(yùn)動(dòng)軌跡完成對(duì)該植株的包裹噴霧，從而提高了霧滴的有效沉積率，緩解由于過(guò)量施用化學(xué)藥劑所帶來(lái)的環(huán)境及食品安全問(wèn)題。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為對(duì)靶機(jī)構(gòu)示意圖。圖3為植株主要參數(shù)測(cè)量。圖4為幾何包絡(luò)模型生成示意圖。圖5為包裹式對(duì)靶噴霧示工作意圖。
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圖6為DSP控制器程序流程圖。圖中1.電機(jī)支撐板，2.第一步進(jìn)電機(jī)，3.聯(lián)軸器，4.上固定絲杠支撐座，5.上支板，6.導(dǎo)向軸，7.滾珠絲杠，8.絲杠軸承，9.直線軸承，10.連接板，11.控制器，12.下支板，13.支持座，14.下固定絲杠支撐座，15.噴霧架，16.第二步進(jìn)電機(jī)，17.齒輪，18.滑槽，19.圓柱齒條，20.霧臂，21.噴頭固定座，22.噴頭，23.舵機(jī)，24.連接桿。
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)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I、圖2所示，本發(fā)明包括絲杠升降平臺(tái)、對(duì)靶機(jī)構(gòu)和DSP控制器；其中
I)絲杠升降平臺(tái)包括電機(jī)支撐板I、第一步進(jìn)電機(jī)2、聯(lián)軸器3、上固定絲杠支撐座4、上支板5、導(dǎo)向軸6、滾珠絲杠7、絲杠軸承8、直線軸承9、連接板10、下支板12、支持座13、下固定絲杠支撐座14、噴霧架15和兩根連接桿24。上支板5通過(guò)螺栓連接上固定絲杠支撐座4，電機(jī)支撐板I固定支撐第一步進(jìn)電機(jī)2，聯(lián)軸器3 —端連接第一步進(jìn)電機(jī)2，聯(lián)軸器3另一端與滾珠絲杠7的一端連接，滾珠絲杠7穿過(guò)上固定絲杠支撐座4后，滾珠絲杠7的另一端安裝在下固定絲杠支撐座14孔中，下固定絲杠支撐座14安裝在下支板12上，位于滾珠絲杠7兩側(cè)的上支板5和下支板12間對(duì)稱裝有導(dǎo)向軸6，導(dǎo)向軸6通過(guò)支持座13與上支板5和下支板12固結(jié)，連接板10中部與滾珠絲杠7螺旋副連接，連接板10兩側(cè)孔與導(dǎo)向軸6滑動(dòng)配合，主要實(shí)現(xiàn)方式為絲杠軸承8與珠絲杠7配合，直線軸承9與導(dǎo)向軸6配合，連接板10通過(guò)螺栓與絲杠軸承8及直線軸承9連接。兩根連接桿24的一端固定在滾珠絲杠7兩側(cè)的連接板10上，兩根連接桿24的另一端與噴霧架15中部連接，為盡量減少導(dǎo)向軸6與滾珠絲杠7所受到的彎矩，噴霧架15和兩根連接桿24采用鋁合金型材通過(guò)螺釘連接。2)四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的對(duì)靶機(jī)構(gòu)均包括步進(jìn)電機(jī)16、齒輪17、滑槽18、圓柱齒條19、霧臂20、噴頭固定座21、噴頭22和舵機(jī)23 ;每個(gè)對(duì)靶機(jī)構(gòu)的圓柱齒條19的一端分別嵌入在各自滑槽18內(nèi)，滑槽18側(cè)面裝有第二步進(jìn)電機(jī)16，第二步進(jìn)電機(jī)16軸上的齒輪17與圓柱齒條19上的齒相嚙合，從而實(shí)現(xiàn)圓柱齒條19的上下移動(dòng)。圓柱齒條19的另一端焊接在霧臂20的一端，霧臂20的另一端為舵機(jī)支承板，舵機(jī)支承板的一側(cè)安裝舵機(jī)23，舵機(jī)23軸穿過(guò)舵機(jī)支承板后，與裝有噴頭22的噴頭固定座21固接，通過(guò)對(duì)舵機(jī)23的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)噴頭22的角度控制，四個(gè)對(duì)靶機(jī)構(gòu)分別通過(guò)各自的滑槽伸出臂均布在噴霧架15上。3)市售DSP控制器11固定在下支板12上，五個(gè)步進(jìn)電機(jī)和四個(gè)舵機(jī)與DSP控制器電連接。使用時(shí)將本裝置安裝在具有測(cè)速傳感器的行走底盤上，將測(cè)速傳感器輸出信號(hào)接入到控制器11的速度采集接口上。對(duì)靶機(jī)構(gòu)控制的噴頭軌跡，是以莖桿類作物實(shí)際幾何外形和構(gòu)建過(guò)程快速簡(jiǎn)便為原則，選用橢球體作為植株包絡(luò)模型，因此噴頭軌跡為橢圓弧形包裹軌跡。采樣測(cè)量田中作業(yè)對(duì)象植株空間幾何外觀數(shù)據(jù)植株葉片與地面最小距離L，株高H，植株最大直徑D以及株距M，測(cè)量主要參數(shù)見(jiàn)圖3。將采樣測(cè)量后做各參數(shù)數(shù)據(jù)做平均后作為軌跡控制輸入?yún)?shù)輸入到主控制器中，主控制器進(jìn)行模型解算，解算過(guò)程如圖4，以株距M及植株最大直徑D為橢圓軸I控制參數(shù)，L與株高H作為橢圓軸2控制參數(shù)，比較橢圓軸I與橢圓軸2大小生成橢圓長(zhǎng)軸與短軸，結(jié)合舵機(jī)響應(yīng)動(dòng)作時(shí)間生成橢圓弧形包裹軌跡。設(shè)計(jì)的DSP控制器程序流程圖如圖6所示，首先由控制器11控制步進(jìn)電機(jī)2驅(qū)動(dòng) 滾珠絲杠軸7帶動(dòng)噴霧架15使所有噴頭22達(dá)到一定離地高度，啟動(dòng)行走底盤，速度傳感器將速度信息傳至控制器11，由DSP進(jìn)行積分運(yùn)算得到位移信息，控制器11結(jié)合包絡(luò)軌跡運(yùn)算得到噴頭22當(dāng)前理論離地高度，并以噴頭當(dāng)前理論離地高度為控制目標(biāo)，控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪17帶動(dòng)圓柱齒條19完成對(duì)噴頭22實(shí)際離地高度的控制。由軌跡點(diǎn)與橢圓圓心的連線的幾何夾角得到噴頭22理論對(duì)靶角度，由控制器11完成相應(yīng)脈寬計(jì)算并控制舵機(jī)帶動(dòng)噴頭到達(dá)相應(yīng)角度，具體對(duì)靶工作過(guò)程如圖5所示，當(dāng)運(yùn)噴頭運(yùn)動(dòng)至A點(diǎn)時(shí)即完成對(duì)一靶植株的對(duì)靶噴施，由A點(diǎn)到B點(diǎn)過(guò)程中，控制器11對(duì)舵機(jī)進(jìn)行歸位控制以便完成下一次對(duì)靶控制。
權(quán)利要求
1.一種包裹式對(duì)靶噴霧裝置，其特征在于包括絲杠升降平臺(tái)、對(duì)靶機(jī)構(gòu)和DSP控制器;其中 1)絲杠升降平臺(tái)包括電機(jī)支撐板(I)、步進(jìn)電機(jī)(2)、聯(lián)軸器(3)、上固定絲杠支撐座(4)、上支板(5)、導(dǎo)向軸(6)、滾珠絲杠(7)、連接板(10)、下支板(12)、下固定絲杠支撐座(14)、噴霧架(15)和兩根連接桿(24);上支板(5)通過(guò)螺栓連接上固定絲杠支撐座(4)，電機(jī)支撐板(I)固定支撐第一步進(jìn)電機(jī)(2)，聯(lián)軸器(3) —端連接第一步進(jìn)電機(jī)(2)，聯(lián)軸器(3)另一端與滾珠絲杠(7)的一端連接，滾珠絲杠(7)穿過(guò)上固定絲杠支撐座(4)后，滾珠絲杠(7)的另一端安裝在下固定絲杠支撐座(14)孔中，下固定絲杠支撐座(14)安裝在下支板(12)上，位于滾珠絲杠(7)兩側(cè)的上支板(5)和下支板(12)間對(duì)稱裝有導(dǎo)向軸(6)，連接板(10)中部與滾珠絲杠(7)螺旋副連接，連接板(10)兩側(cè)孔與導(dǎo)向軸(6)滑動(dòng)配合，兩根連接桿(24)的一端固定在滾珠絲杠(7)兩側(cè)的連接板(10)上，兩根連接桿(24)的另一端與噴霧架(15)中部連接； 2)四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的對(duì)靶機(jī)構(gòu)均包括第二步進(jìn)電機(jī)(16)、齒輪(17)、滑槽(18)、圓柱齒條(19)、霧臂(20)、噴頭固定座(21)、噴頭(22)和舵機(jī)(23);每個(gè)對(duì)靶機(jī)構(gòu)的圓柱齒條(19)的一端分別嵌入在各自滑槽(18)內(nèi)，滑槽(18)側(cè)面裝有第二步進(jìn)電機(jī)(16)，第二步進(jìn)電機(jī)(16)軸上的齒輪(17)與圓柱齒條(19)上的齒相嚙合，圓柱齒條(19)的另一端焊接在霧臂(20)的一端，霧臂(20)的另一端為舵機(jī)支承板，舵機(jī)支承板的一側(cè)安裝舵機(jī)(23)，舵機(jī)(23)軸穿過(guò)舵機(jī)支承板后，與裝有噴頭(22)的噴頭固定座(21)固接，四個(gè)對(duì)靶機(jī)構(gòu)分別通過(guò)各自的滑槽伸出臂均布在噴霧架(15)上； 3)DSP控制器(11)固定在下支板(12 )上，五個(gè)步進(jìn)電機(jī)和四個(gè)舵機(jī)與DSP控制器(11)電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種包裹式對(duì)靶噴霧裝置。包括絲杠升降平臺(tái)、對(duì)靶機(jī)構(gòu)和DSP控制器。絲杠升降平臺(tái)上兩根連接桿與噴霧架中部連接；四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的對(duì)靶機(jī)構(gòu)的圓柱齒條的一端分別嵌入在各自滑槽內(nèi)，滑槽側(cè)面裝有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)軸上的齒輪與圓柱齒條上的齒相嚙合，圓柱齒條的另一端焊接在霧臂的一端，霧臂的另一端為舵機(jī)支承板，舵機(jī)支承板的一側(cè)安裝舵機(jī)，舵機(jī)軸穿過(guò)舵機(jī)支承板后，與裝有噴頭的噴頭固定座固接，四個(gè)對(duì)靶機(jī)構(gòu)分別通過(guò)各自的滑槽伸出臂均布在噴霧架上，DSP控制器固定在下支板上，五個(gè)步進(jìn)電機(jī)和四個(gè)舵機(jī)與DSP控制器電連接。本發(fā)明有望進(jìn)一步提高噴霧霧滴沉積率，緩解由于過(guò)量施用化學(xué)藥劑所帶來(lái)的環(huán)境及食品安全問(wèn)題。
文檔編號(hào)A01M7/00GK102893969SQ201210385540
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者蔣煥煜, 周鳴川, 童俊華, 周偉, 劉巖, 蔣卓華 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)