專(zhuān)利名稱(chēng)：一種果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，特別是涉及一種果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置。
背景技術(shù)：
果園病蟲(chóng)害的有效防治可以挽回?fù)p失近10%，目前病蟲(chóng)害防治主要靠化學(xué)農(nóng)藥，然而農(nóng)藥的過(guò)量施用導(dǎo)致大量農(nóng)藥殘留嚴(yán)重污染著生態(tài)環(huán)境，威脅著農(nóng)產(chǎn)品安全。無(wú)靶標(biāo)噴施造成的靶標(biāo)外大量農(nóng)藥沉積是果園農(nóng)藥殘留的主要原因之一，對(duì)靶噴藥技術(shù)是降低農(nóng)藥殘留的有效手段，其關(guān)鍵技術(shù)是靶標(biāo)探測(cè)技術(shù)。目前果園靶標(biāo)探測(cè)主要采用紅外、圖像和超聲等探測(cè)技術(shù)感知果樹(shù)冠層形狀及位置信息，該方法能準(zhǔn)確判斷稠密樹(shù)冠存在與否，甚至能很好的探測(cè)出靶標(biāo)外形輪廓。但某些果樹(shù)樹(shù)冠很小且枝葉稀疏，難以通過(guò)探測(cè)樹(shù)冠準(zhǔn)確獲取靶標(biāo)位置信息。對(duì)于果樹(shù)的施藥通常還需人工進(jìn)行操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力工作量大，但又是·果樹(shù)生長(zhǎng)病蟲(chóng)防治的關(guān)鍵時(shí)期，所以急需一種可以針對(duì)果樹(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化施藥的裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，可以根據(jù)探測(cè)到的果樹(shù)樹(shù)干對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)施藥，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的果樹(shù)樹(shù)冠由于枝葉稀疏難以通過(guò)探測(cè)樹(shù)冠獲取靶標(biāo)位置的缺陷。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，包括控制單元，及與之電連接的速度傳感器、至少一組紅外傳感器及噴霧電磁閥；所述紅外傳感器用于探測(cè)所述待施藥果樹(shù)樹(shù)干，并將探測(cè)信號(hào)發(fā)送到控制單元；所述速度傳感器安裝于用于搭載所述果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置的行走機(jī)構(gòu)上，用于測(cè)量其實(shí)際輪子行進(jìn)的速度，并將速度值發(fā)送到所述控制單元；所述控制單元接收紅外傳感器及速度傳感器的信號(hào)，控制噴霧電磁閥的開(kāi)閉。其中，所述控制單元為單片機(jī)。其中，所述果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置還包括施藥參數(shù)輸入裝置，所述施藥參數(shù)輸入裝置包括噴霧寬度調(diào)節(jié)旋鈕及延遲距離調(diào)節(jié)旋鈕，分別用于用戶(hù)輸入噴霧寬度值及施藥延遲距離，噴霧寬度調(diào)節(jié)旋鈕及延遲距離調(diào)節(jié)旋鈕與所述單片機(jī)之間還連接有A/D轉(zhuǎn)換器。其中，所述噴霧寬度調(diào)節(jié)旋鈕及所述延遲距離調(diào)節(jié)旋鈕為滑動(dòng)變阻器信號(hào)輸入裝置。其中，所述單片機(jī)與所述紅外傳感器及所述速度傳感器之間還連接有信號(hào)調(diào)理單
J Li ο其中，所述單片機(jī)與所述噴霧電磁閥之間連接有驅(qū)動(dòng)電路，用來(lái)提高負(fù)載能力以便更加穩(wěn)定的精確控制電磁閥開(kāi)合。其中，所述果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置還具有12V電源，所述電源經(jīng)降壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧獮樗鰡纹瑱C(jī)供電。其中，所述裝置頂端設(shè)置有電源總開(kāi)關(guān)及電源指示燈。其中，所述果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置包括多組紅外傳感器及噴霧電磁閥，用于控制安裝在不同高度的噴頭及分別用于所述行走機(jī)構(gòu)兩側(cè)果樹(shù)的監(jiān)測(cè)及施藥。(三)有益效果上述技術(shù)方案所提供的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，其包括控制單元，及與之電連接的速度傳感器、至少一組紅外傳感器及噴霧電磁閥；所述紅外傳感器用于探測(cè)所述待施藥果樹(shù)樹(shù)干，并將探測(cè)信號(hào)發(fā)送到控制單元；所述速度傳感器安裝于用于搭載所述果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置的行走機(jī)構(gòu)上，用于測(cè)量其實(shí)際輪子行進(jìn)的速度，并將速度值發(fā)送到所述控制單元；所述控制單元接收紅外傳感器及速度傳感器的信號(hào)，控制噴霧電磁閥的開(kāi)閉。本實(shí) 用新型基于紅外傳感器設(shè)計(jì)了靶標(biāo)果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，該果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置能同時(shí)探測(cè)噴藥機(jī)兩側(cè)果樹(shù)樹(shù)干，根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的噴霧寬度和延遲距離等參數(shù)計(jì)算出靶標(biāo)噴霧位置，并準(zhǔn)確控制電磁閥開(kāi)閉以進(jìn)行對(duì)靶噴藥。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置的施藥原理框圖。其中，I :紅外傳感器；2 :噴霧電磁閥；3 :速度傳感器；4 :電源指示燈；5 :延遲距離調(diào)節(jié)旋鈕；6 :噴霧寬度調(diào)節(jié)旋鈕；7 12V電源；8 :裝置本體；9 :總開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。其中附圖2中的實(shí)心箭頭線為電源傳輸線，空心箭頭線為信號(hào)傳輸線。結(jié)合圖I及圖2所示，為本實(shí)施例的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖及施藥原理框圖，其包括控制單元，及與之電連接的速度傳感器3、至少一組紅外傳感器I及噴霧電磁閥2 ;紅外傳感器I用于探測(cè)待施藥果樹(shù)樹(shù)干，并將探測(cè)信號(hào)發(fā)送到控制單元；速度傳感器3安裝于用于搭載果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置的行走機(jī)構(gòu)上，用于測(cè)量其實(shí)際輪子行進(jìn)的速度，并將速度值發(fā)送到控制單元；本實(shí)施例中的行走機(jī)構(gòu)可以為拖拉機(jī)，小型貨車(chē)，農(nóng)用三輪車(chē)等常用的機(jī)構(gòu)，一切可移動(dòng)用于果園噴藥的可移動(dòng)裝置均可以用作本施藥裝置的行走機(jī)構(gòu)；控制單元接收紅外傳感器I及速度傳感器3的信號(hào)，控制噴霧電磁閥2的開(kāi)閉。本實(shí)施例中優(yōu)選的控制單元為單片機(jī)。本實(shí)施例中，優(yōu)選的紅外傳感器I及噴霧電磁閥2為2組，分別位于裝置本體8的兩側(cè)，分別用于所述行走機(jī)構(gòu)兩側(cè)果樹(shù)的監(jiān)測(cè)及施藥。也可以根據(jù)需要只在單邊設(shè)置紅外傳感器I及噴霧電磁閥2進(jìn)行單邊靶標(biāo)探測(cè)施藥，還可以雙邊設(shè)置紅外傳感器I及噴霧電磁閥2選擇性的進(jìn)行單邊靶標(biāo)探測(cè)施藥，具體的工作方式靈活多樣。果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置中的紅外傳感器及噴霧電磁閥也可擴(kuò)展為多組，用于控制安裝在不同高度的噴頭。以宏晶STC12C5A60S2單片機(jī)為例，其作為核心，能夠感知左右兩側(cè)果樹(shù)靶標(biāo)位置信息，分別控制左右噴霧電磁閥2以對(duì)靶噴藥。兩個(gè)紅外傳感器I用于探測(cè)果樹(shù)樹(shù)干位置信息。該傳感器是現(xiàn)有技術(shù)的一款漫反射式紅外傳感器1，其標(biāo)稱(chēng)探測(cè)距離為50cm，響應(yīng)時(shí)間小于2. 5msο果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置還包括施藥參數(shù)輸入裝置，施藥參數(shù)輸入裝置包括噴霧寬度調(diào)節(jié)旋鈕6及延遲距離調(diào)節(jié)旋鈕5，延遲距離調(diào)節(jié)旋鈕5用于根據(jù)安裝位置設(shè)置紅外傳感器I到噴頭之間的距離，噴霧寬度調(diào)節(jié)旋鈕6用于根據(jù)果樹(shù)樹(shù)冠平均寬度設(shè)置噴霧寬度，兩個(gè)旋鈕輸出的信號(hào)均為0-5V模擬信號(hào)，需要經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換再輸入單片機(jī)。本實(shí)施例中的噴霧寬度調(diào)節(jié)旋鈕6及所述延遲距離調(diào)節(jié)旋鈕5為滑動(dòng)變阻器信號(hào)輸入裝置。單片機(jī)通過(guò)任何一個(gè)紅外傳感器I感知到果樹(shù)樹(shù)干時(shí)，根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的延遲距離LI和噴霧寬度L2，計(jì)算出到開(kāi)閉對(duì)應(yīng)電磁閥噴藥機(jī)還需要分別行走的距離SI和S2，然后通過(guò)速度傳感器3計(jì)算出噴藥機(jī)行走距離，并在指定位置向電磁閥發(fā)出開(kāi)閉命令。本文設(shè)計(jì)的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置L2范圍為O 3m，LI的范圍為L(zhǎng)2 6m，SI和S2計(jì)算公式如下 τ I τsI=lI--lI
L ⑴S2 = + ~L2⑵單片機(jī)與紅外傳感器I及速度傳感器3之間還連接有信號(hào)調(diào)理單元。速度傳感器3通過(guò)感應(yīng)固定在行走機(jī)構(gòu)上，通常為農(nóng)用拖拉機(jī)前輪的強(qiáng)磁鐵上，其輸出12V脈沖信號(hào)，其經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理單元進(jìn)行信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換為5V脈沖信號(hào)輸入單片機(jī)，該傳感器優(yōu)選樂(lè)清市高得電氣有限公司生產(chǎn)的接近開(kāi)關(guān)LJ12A3-4-Z/BX。信號(hào)調(diào)理單元一般包括濾波，放大等電路，使得傳感器得到的信號(hào)復(fù)合輸入單片機(jī)的需求。單片機(jī)與噴霧電磁閥2之間連接有驅(qū)動(dòng)電路，用來(lái)提高負(fù)載能力以便更加穩(wěn)定的精確控制電磁閥開(kāi)合。噴霧電磁閥2驅(qū)動(dòng)電壓為12V，驅(qū)動(dòng)電路用于將單片機(jī)輸出的5V控制信號(hào)放大到12V以開(kāi)閉電磁閥。果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置還具有12V電源7，12V電源7經(jīng)降壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧獮閱纹瑱C(jī)供電。該12V電源選自12V車(chē)載電瓶，降壓穩(wěn)壓模塊用于將12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓以供單片機(jī)所用。如圖I所示，果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置的頂端設(shè)置有電源總開(kāi)關(guān)9及電源指示燈4。電源總開(kāi)關(guān)9，用于打開(kāi)和切斷12V電源7 ;電源指示燈4，用于顯示施藥裝置的工作狀態(tài)。果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置側(cè)面包括與其各個(gè)部件相應(yīng)的6個(gè)接口 兩側(cè)各一個(gè)紅外傳感器接口，用于接噴藥機(jī)左、右側(cè)的紅外傳感器I ;兩側(cè)各一個(gè)噴霧電磁閥接口，用于接噴藥機(jī)左、右側(cè)的噴霧電磁閥2 ;速度傳感器接口，用于接速度傳感器3 ;12V電源接口，用于接12V車(chē)載電瓶。由以上實(shí)施例可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，其包括控制單元，及與之電連接的速度傳感器3、至少一組紅外傳感器I及噴霧電磁閥2 ;所述紅外傳感器I用于探測(cè)所述待施藥果樹(shù)樹(shù)干，并將探測(cè)信號(hào)發(fā)送到控制單元；所述速度傳感器3安裝于用于搭載所述果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置的行走機(jī)構(gòu)上，用于測(cè)量其實(shí)際輪子行進(jìn)的速度，并將速度值發(fā)送到所述控制單元；所述控制單元接收紅外傳感器I及速度傳感器3的信號(hào)，控制噴霧電磁閥2的開(kāi)閉。本實(shí)用新型基于紅外傳感器I設(shè)計(jì)了靶標(biāo)果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，該果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置能同時(shí)探測(cè)噴藥機(jī)兩側(cè)果樹(shù)樹(shù)干，根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的噴霧寬度和延遲距離等參數(shù)計(jì)算出靶標(biāo)噴霧位置，并準(zhǔn)確控制電磁閥開(kāi)閉以進(jìn)行對(duì)靶噴藥。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍?！?br> 權(quán)利要求1.一種果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，其特征在于，包括控制單元，及與之電連接的速度傳感器、至少一組紅外傳感器及噴霧電磁閥； 所述紅外傳感器用于探測(cè)所述待施藥果樹(shù)樹(shù)干，并將探測(cè)信號(hào)發(fā)送到控制單元； 所述速度傳感器安裝于用于搭載所述果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置的行走機(jī)構(gòu)上，用于測(cè)量其實(shí)際輪子行進(jìn)的速度，并將速度值發(fā)送到所述控制單元； 所述控制單元接收紅外傳感器及速度傳感器的信號(hào)，控制噴霧電磁閥的開(kāi)閉。
2.如權(quán)利要求I所述的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，其特征在于，所述控制單元為單片機(jī)。
3.如權(quán)利要求2所述的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，其特征在于，所述果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置還包括施藥參數(shù)輸入裝置，所述施藥參數(shù)輸入裝置包括噴霧寬度調(diào)節(jié)旋鈕及延遲距離調(diào)節(jié)旋鈕，分別用于用戶(hù)輸入噴霧寬度值及施藥延遲距離，噴霧寬度調(diào)節(jié)旋鈕及延遲距離調(diào)節(jié)旋鈕與所述單片機(jī)之間還連接有A/D轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求3所述的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，其特征在于，所述噴霧寬度調(diào)節(jié)旋鈕及所述延遲距離調(diào)節(jié)旋鈕為滑動(dòng)變阻器信號(hào)輸入裝置。
5.如權(quán)利要求3所述的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，其特征在于，所述單片機(jī)與所述紅外傳感器及所述速度傳感器之間還連接有信號(hào)調(diào)理單元。
6.如權(quán)利要求3所述的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，其特征在于，所述單片機(jī)與所述噴霧電磁閥之間連接有驅(qū)動(dòng)電路，用來(lái)提高負(fù)載能力以便更加穩(wěn)定的精確控制電磁閥開(kāi)合。
7.如權(quán)利要求3所述的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，其特征在于，所述果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置還具有12V電源，所述電源經(jīng)降壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧獮樗鰡纹瑱C(jī)供電。
8.如權(quán)利要求I所述的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，其特征在于，所述裝置頂端設(shè)置有電源總開(kāi)關(guān)及電源指示燈。
9.如權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，其特征在于，所述果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置包括多組紅外傳感器及噴霧電磁閥，用于控制安裝在不同高度的噴頭及分別用于所述行走機(jī)構(gòu)兩側(cè)果樹(shù)的監(jiān)測(cè)及施藥。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，公開(kāi)了一種果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置，其包括控制單元，及與之電連接的速度傳感器、至少一組紅外傳感器及噴霧電磁閥；紅外傳感器用于探測(cè)待施藥果樹(shù)樹(shù)干，并將探測(cè)信號(hào)發(fā)送到控制單元；速度傳感器安裝于用于搭載果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置的行走機(jī)構(gòu)上，用于測(cè)量其實(shí)際輪子行進(jìn)的速度，并將速度值發(fā)送到控制單元；控制單元接收紅外傳感器及速度傳感器的信號(hào)，控制噴霧電磁閥的開(kāi)閉。該果樹(shù)靶標(biāo)探測(cè)施藥裝置能同時(shí)探測(cè)噴藥機(jī)行走行的兩側(cè)果樹(shù)主干，根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的需噴霧的樹(shù)冠寬度和傳感器延遲距離等參數(shù)計(jì)算出噴霧裝置開(kāi)始噴霧和結(jié)束噴霧的位置，并準(zhǔn)確控制電磁閥開(kāi)閉以進(jìn)行對(duì)靶噴藥。
文檔編號(hào)A01G17/00GK202680313SQ2012201180
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者王秀, 馬偉, 翟長(zhǎng)遠(yuǎn), 張睿, 鄒偉 申請(qǐng)人:北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心