智能煙苗定量澆水的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種智能煙苗定量澆水機(jī)，包括機(jī)架、檢測(cè)控制系統(tǒng)、光箱、電瓶、儲(chǔ)水罐、電磁閥、水箱和潛水泵；水箱安裝在機(jī)架上；檢測(cè)控制系統(tǒng)封裝在檢測(cè)控制盒中，檢測(cè)控制盒固定在光箱頂部的檢測(cè)控制系統(tǒng)安裝口上；攝像頭固定在光箱中的攝像頭懸掛架上面，攝像頭尾部通過(guò)數(shù)據(jù)線與ARM控制板相連，光箱通過(guò)光箱懸掛架固定在智能煙苗定量澆水機(jī)尾部；儲(chǔ)水罐安裝在光箱尾部。本實(shí)用新型提供的智能煙苗定量澆水機(jī)能夠通過(guò)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)準(zhǔn)確的檢測(cè)出煙苗位置，ARM控制板中的程序和繼電器控制電路能夠控制電磁閥完成煙苗的澆水作業(yè)，澆水效果滿足農(nóng)藝要求，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、高效、自動(dòng)化作業(yè)。
【專利說(shuō)明】智能煙苗定量澆水機(jī)
(—)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種智能煙苗定量澆水機(jī)，屬于煙草田間管理機(jī)械。
(二)【背景技術(shù)】
[0002]煙草是我國(guó)主要經(jīng)濟(jì)作物之一，種植煙草已成為增加農(nóng)民收入和財(cái)政稅收的重要組成部分。在煙草的生長(zhǎng)期間，水分直接影響著煙草的生長(zhǎng)發(fā)育、生理生化代謝以及產(chǎn)量和品質(zhì)。但是，我國(guó)北方降水少，每年的降水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到煙草生長(zhǎng)所需的水量；南方雨水雖然比較充沛，但分配很不均勻，梅雨季節(jié)雨量過(guò)于集中，其他時(shí)間相對(duì)較少，與煙草的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程不能相對(duì)應(yīng)，常造成旺長(zhǎng)期缺水，而成熟采烤期雨水過(guò)多的現(xiàn)象。因此，實(shí)現(xiàn)煙草的機(jī)械化、自動(dòng)化澆水是保障煙農(nóng)經(jīng)濟(jì)效益的有效措施，也是目前煙草生產(chǎn)亟待解決的重大問(wèn)題。
[0003]我國(guó)的煙草田間管理機(jī)械雖然取得了一定的進(jìn)步，但是，與煙草生產(chǎn)各環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)機(jī)械中，深耕起壟、覆膜、移栽等機(jī)械多，而與澆水作業(yè)相配套的澆水機(jī)械卻仍未問(wèn)世，使得在澆水這一環(huán)節(jié)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，大多數(shù)地方還是以人工或畜力為主，機(jī)械化程度相當(dāng)?shù)?，無(wú)法按需澆水，即浪費(fèi)了水資源，又無(wú)法將澆水量控制在煙草生長(zhǎng)所需要的最佳范圍。即便是如美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家也未有專門的煙草澆水機(jī)械來(lái)完成澆水作業(yè)。所以，研究智能煙苗定量澆水機(jī)可以大大節(jié)約水資源，減少人力的投入，縮短勞動(dòng)時(shí)間，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)獲得優(yōu)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的煙草和提高作業(yè)效率具有重要的意義。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種智能煙苗定量澆水機(jī)，既解決了人工澆水勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題，又可控制煙苗的澆水量和澆水位置，避免了水資源的浪費(fèi)。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]所述的智能煙苗定量澆水機(jī)包括機(jī)架、檢測(cè)控制系統(tǒng)、光箱、電瓶、儲(chǔ)水罐、電磁閥、水箱和潛水泵。
[0007]所述的機(jī)架包括發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和行走系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)變速箱將動(dòng)力傳遞給行走系統(tǒng)帶動(dòng)整機(jī)前進(jìn)，該變速箱有兩個(gè)前進(jìn)擋和兩個(gè)后退檔，可以滿足澆水機(jī)所需要的行進(jìn)速度，傳動(dòng)穩(wěn)定、可靠。行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、配合合理、質(zhì)量輕、強(qiáng)度大、調(diào)整方便、穩(wěn)定性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、制造成本低、用途廣泛，通過(guò)絲杠還可以調(diào)整作業(yè)高度，適合不同地段的澆水作業(yè)。
[0008]所述的檢測(cè)控制系統(tǒng)由攝像頭、ARM控制板和繼電器控制電路組成。檢測(cè)控制系統(tǒng)封裝在檢測(cè)控制盒中，檢測(cè)控制盒固定在光箱頂部的檢測(cè)控制系統(tǒng)安裝口上。兩個(gè)12V電瓶串聯(lián)后，通過(guò)電源轉(zhuǎn)換模塊將24V電壓轉(zhuǎn)換成5V給ARM控制板和繼電器控制電路供電，所有負(fù)極接地。攝像頭固定在光箱中的攝像頭懸掛架上面，攝像頭上下位置、前后位置可調(diào)，攝像頭尾部通過(guò)數(shù)據(jù)線與ARM控制板相連，并通過(guò)數(shù)據(jù)線將所獲取的數(shù)據(jù)傳遞給ARM控制板。ARM控制板的信號(hào)輸出端與繼電器控制電路相連，繼電器控制電路中的繼電器I號(hào)弓丨腳與兩個(gè)12V電瓶串聯(lián)后的24V正極相連，2號(hào)引腳與電磁閥正極相連。向ARM控制板中輸入設(shè)定好的程序(輸入的程序包括彩色圖像處理程序和信號(hào)輸出控制程序，可實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的處理與控制信號(hào)的輸出等功能)，通過(guò)調(diào)節(jié)ARM控制板內(nèi)的程序來(lái)控制繼電器中電控開關(guān)閉合時(shí)間的長(zhǎng)短，從而控制電磁閥打開時(shí)間的長(zhǎng)短和澆水量的大小。
[0009]所述的光箱由五個(gè)塑料板組成，每個(gè)塑料板均由表面不反光，不透光的材料制造，起到防靜電和隔絕外界光線的目的。光箱通過(guò)光箱懸掛架固定在智能煙苗定量澆水機(jī)尾部，光箱懸掛架高度可調(diào)。光箱頂部開有一個(gè)檢測(cè)控制系統(tǒng)安裝口，用以安裝檢測(cè)控制系統(tǒng)。光箱內(nèi)部均勻安裝多個(gè)LED燈條，LED燈條采用并聯(lián)方式與一個(gè)12V電瓶連接，燈條負(fù)極接地。光箱頂部與光箱長(zhǎng)邊平行的中心線上垂直安裝攝像頭固定架，攝像頭安裝架(攝像頭安裝架包括套筒和懸掛板)通過(guò)套筒可活動(dòng)的套在攝像頭固定架外面，通過(guò)調(diào)節(jié)套筒在攝像頭固定架上的位置來(lái)調(diào)整攝像頭離煙壟的高度，從而實(shí)現(xiàn)攝像頭的高度調(diào)節(jié)。懸掛板與套筒垂直固定安裝，在懸掛板兩側(cè)(即沿?zé)焿艃蓚?cè))對(duì)稱設(shè)有多對(duì)攝像頭固定孔，攝像頭通過(guò)攝像頭固定孔安裝在懸掛板上；通過(guò)改變攝像頭的安裝位置可以改變攝像頭沿水平方向的位置，從而實(shí)現(xiàn)攝像頭在光箱中前后位置(以澆水機(jī)行進(jìn)方向?yàn)榍?的調(diào)節(jié)。作業(yè)時(shí)保證攝像頭在煙壟的正上方。
[0010]所述的儲(chǔ)水罐安裝在光箱尾部(澆水機(jī)的最后方)，為澆水作業(yè)儲(chǔ)存水源。儲(chǔ)水罐上方開有兩個(gè)圓柱孔，一個(gè)圓柱孔通過(guò)輸水管與潛水泵的出水口相連，儲(chǔ)水罐另外一個(gè)圓柱孔通過(guò)輸水管與水箱相通。
[0011]所述的電磁閥通過(guò)螺紋連接安裝在儲(chǔ)水罐下部，電磁閥與攝像頭的水平距離為100?150mm。電磁閥米用兩個(gè)12V電瓶串聯(lián)供電，電磁閥正極與繼電器的2號(hào)引腳相連，負(fù)極接地。
[0012]所述的水箱安裝在機(jī)架上，可實(shí)現(xiàn)澆水機(jī)長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)。
[0013]所述的潛水泵安置在水箱里，采用兩個(gè)12V電瓶串聯(lián)為潛水泵供電，負(fù)極接地。潛水泵出水口通過(guò)輸水管和儲(chǔ)水罐相連，可不斷向儲(chǔ)水罐供水，保證儲(chǔ)水罐時(shí)刻充滿水。
[0014]所述的電瓶安裝在機(jī)架上，為監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)、所有的LED燈條、潛水泵和電磁閥供電。
[0015]本發(fā)明提供的智能煙苗定量澆水機(jī)能夠通過(guò)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)準(zhǔn)確的檢測(cè)出煙苗位置，將事先根據(jù)農(nóng)藝要求設(shè)定好的程序存入ARM控制板的SD卡中，設(shè)定程序包括彩色圖像處理程序、信號(hào)輸出控制程序(包括檢測(cè)到一顆煙苗時(shí)繼電器開關(guān)的時(shí)間)等；攝像頭在行進(jìn)中將獲取的圖像信息發(fā)送給ARM控制板，ARM控制板中彩色圖像處理程序?qū)π畔⑦M(jìn)行處理，以確定煙苗的位置，同時(shí)根據(jù)處理結(jié)果控制繼電器開關(guān)，從而控制電磁閥打開或關(guān)閉，達(dá)到定量澆水的目的。ARM控制板中的程序和繼電器控制電路能夠控制電磁閥完成煙苗的澆水作業(yè)，澆水效果滿足農(nóng)藝要求，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、高效、自動(dòng)化作業(yè)。
(四)【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的整機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2是本發(fā)明光箱結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3是本發(fā)明攝像頭安裝架圖。
[0019]圖4是本發(fā)明的工作流程圖。[0020]圖中:1.轉(zhuǎn)向離合2.行走離合3.輸水管4.水箱5.潛水泵6.電瓶7.變速箱
8.發(fā)動(dòng)機(jī)9.高度調(diào)節(jié)絲杠10.發(fā)動(dòng)機(jī)固定架11.行走系統(tǒng)12.光箱懸掛架13.光箱14.檢測(cè)控制系統(tǒng)15.攝像頭16.攝像頭懸掛架17.電磁閥18.儲(chǔ)水罐19.LED燈條20.檢測(cè)控制系統(tǒng)安裝口 21.攝像頭固定架22.套筒23.懸掛板24.攝像頭固定孔
(五)【具體實(shí)施方式】
[0021]以下【具體實(shí)施方式】用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0022]實(shí)施例1
[0023]本實(shí)施例中，將光箱懸掛架(12)安裝在機(jī)器的后下方，光箱(13)內(nèi)部固定有八個(gè)LDE燈條(19)，八個(gè)LED燈條(19)采用并聯(lián)方式對(duì)稱分布在光箱(13)的兩個(gè)矩形側(cè)壁內(nèi)側(cè)，用一個(gè)12V電壓的電瓶(6)給八個(gè)LED燈條(19)供電。[0024]檢測(cè)控制系統(tǒng)(14)用螺栓固定在光箱的檢測(cè)控制裝置安裝口(20)上，用電源轉(zhuǎn)換模塊將兩個(gè)電瓶(6)串聯(lián)后的24V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓來(lái)給檢測(cè)控制系統(tǒng)(14)供電。攝像頭(15)固定在光箱內(nèi)部的攝像頭懸掛架(16)上面，工作時(shí)攝像頭(15)在煙壟的正上方。繼電器控制電路的輸出端與電磁閥(17)相連。
[0025]儲(chǔ)水罐(18)焊接在光箱(13)尾部，儲(chǔ)水罐(18)上方開有兩個(gè)圓柱形孔，一個(gè)圓柱孔通過(guò)輸水管(3)與水箱(4)中潛水泵(5)的出水口相連，儲(chǔ)水罐(18)另外一個(gè)圓柱孔通過(guò)輸水管伸入水箱中。
[0026]電磁閥(17)通過(guò)螺紋連接安裝在儲(chǔ)水罐(18)下部，采用兩個(gè)12V電瓶(6)串聯(lián)后供電。電磁閥(17)與攝像頭(15)的水平距離為100~150mm，工作時(shí)電磁閥(17)在煙壟的正上方。
[0027]水箱(4)里面存有IOOKg水，可實(shí)現(xiàn)澆水機(jī)長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)。潛水泵(5)安置在水箱里，采用兩個(gè)12V電瓶(6)串聯(lián)后為潛水泵(5)供電，負(fù)極接地。潛水泵(5)出水口通過(guò)輸水管(3)和儲(chǔ)水罐(18)相連，工作時(shí)打開潛水泵(5)開關(guān)，使水通過(guò)潛水泵(5)和兩個(gè)輸水管(3)輸入儲(chǔ)水罐(18)中，保證儲(chǔ)水罐(18)時(shí)刻充滿水。
[0028]工作時(shí)首先調(diào)整智能煙草定量澆水機(jī)，使攝像頭(15)位于煙壟中心線正上方，然后根據(jù)壟高調(diào)節(jié)高度調(diào)節(jié)絲杠(9)以調(diào)整整機(jī)高度，使?jié)菜畽C(jī)作業(yè)過(guò)程中避開作物，以免對(duì)作物造成損傷；調(diào)節(jié)攝像頭懸掛架，使得攝像頭(15)距離壟頂平面10~15cm。打開行走離合，變速箱(7)將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)(8)的動(dòng)力傳遞給行走系統(tǒng)(11)，從而帶動(dòng)澆水機(jī)的前進(jìn)。打開ARM控制板開關(guān)和潛水泵(5)開關(guān)，此時(shí)ARM控制板向繼電器控制電路輸出高電平信號(hào)，繼電器中的電控開關(guān)處于打開狀態(tài)；與ARM控制板上連接的攝像頭(15)在澆水機(jī)行走過(guò)程中獲取圖像數(shù)據(jù)，攝像頭(15)將圖像數(shù)據(jù)傳遞給ARM控制板，ARM控制板對(duì)攝像頭取得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(在ARM控制板中已事先存儲(chǔ)圖像處理程序和控制信號(hào)輸出程序)，如果所獲取的數(shù)據(jù)在所設(shè)定的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)(不同的顏色存儲(chǔ)到ARM控制板上的數(shù)據(jù)是不一樣的，因煙草為綠色，所以通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出存儲(chǔ)在ARM控制板的程序中代表綠色的數(shù)據(jù)范圍)，則認(rèn)為檢測(cè)到煙草位置。此時(shí)ARM控制板向繼電器控制電路輸出的信號(hào)由高電平轉(zhuǎn)為低電平，繼電器控制電路接收到該低電平信號(hào)后，位于繼電器中的電控開關(guān)閉合，電磁閥(17)得電導(dǎo)通，開始澆水。澆水量可以通過(guò)電磁閥(17)打開的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)控制，電磁閥
(17)打開時(shí)間與繼電器電控開關(guān)閉合的時(shí)間一致，繼電器電控開關(guān)閉合的時(shí)間與ARM控制板輸出的低電平信號(hào)時(shí)間一致，ARM控制板輸出低電平信號(hào)的時(shí)間由ARM控制板中設(shè)定的程序控制，繼電器開關(guān)閉合的時(shí)間可事先設(shè)定。
[0029]所選ARM控制板的主頻為f，則ARM控制板的時(shí)鐘周期為
【權(quán)利要求】
1.一種智能煙苗定量澆水機(jī)，其特征在于包括機(jī)架、檢測(cè)控制系統(tǒng)、光箱、電瓶、儲(chǔ)水罐、電磁閥、水箱和潛水泵； 所述的機(jī)架包括發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和行走系統(tǒng)；發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)變速箱將動(dòng)力傳遞給行走系統(tǒng)帶動(dòng)整機(jī)前進(jìn)，所述的變速箱設(shè)有兩個(gè)前進(jìn)擋和兩個(gè)后退檔；所述的水箱安裝在機(jī)架上； 所述的檢測(cè)控制系統(tǒng)由攝像頭、ARM控制板和繼電器控制電路組成；檢測(cè)控制系統(tǒng)封裝在檢測(cè)控制盒中，檢測(cè)控制盒固定在光箱頂部的檢測(cè)控制系統(tǒng)安裝口上；ARM控制板的信號(hào)輸出端與繼電器控制電路相連，繼電器控制電路中的繼電器I號(hào)引腳與兩個(gè)12V電瓶串聯(lián)后的24V正極相連，2號(hào)引腳與電磁閥正極相連； 所述的光箱由五個(gè)塑料板組成；光箱通過(guò)光箱懸掛架固定在智能煙苗定量澆水機(jī)尾部，光箱懸掛架高度可調(diào)；光箱內(nèi)部均勻安裝多個(gè)LED燈條，全部LED燈條采用并聯(lián)方式與一個(gè)12V電瓶連接，LED燈條負(fù)極接地；光箱頂部與光箱長(zhǎng)邊平行的中心線上垂直安裝攝像頭固定架，攝像頭安裝架通過(guò)套筒可活動(dòng)的套在攝像頭固定架外面；攝像頭安裝架位置可調(diào)；所述的攝像頭安裝架包括套筒和懸掛板，懸掛板與套筒垂直固定安裝，在懸掛板兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有多對(duì)攝像頭固定孔，攝像頭通過(guò)攝像頭固定孔安裝在懸掛板上；攝像頭上下位置、前后位置可調(diào)；攝像頭尾部通過(guò)數(shù)據(jù)線與ARM控制板相連； 所述的儲(chǔ)水罐安裝在光箱尾部；潛水泵安置在水箱里，儲(chǔ)水罐上方開有兩個(gè)圓柱孔，一個(gè)圓柱孔通過(guò)輸水管與潛水泵的出水口相連，儲(chǔ)水罐另外一個(gè)圓柱孔通過(guò)輸水管與水箱相通； 所述的電磁閥安裝在儲(chǔ)水罐下部，電磁閥與攝像頭的水平距離為100?150mm ;電磁閥采用兩個(gè)12V電瓶串聯(lián)供電，電磁閥正極與繼電器的2號(hào)引腳相連，負(fù)極接地。
【文檔編號(hào)】A01G25/16GK203661744SQ201320678707
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】劉雙喜, 王金星, 范連祥, 劉杰, 傅生輝, 牟華偉, 孟凡榮 申請(qǐng)人:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)