一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，是由固定框架和激光器組成;固定框架為圓柱面或其它柱面，在固定框架上有多個(gè)孔，在每個(gè)孔中固定安裝有激光器，激光器在固定框架上形成點(diǎn)陣，每個(gè)激光器發(fā)出的激光匯聚在一條直線上。相鄰兩列的孔間距恒定，相鄰兩行的孔有一恒定的位移，以確保激光器輻照時(shí)沒(méi)有坐標(biāo)空隙。激光器與控制器相連，通過(guò)監(jiān)視器定位雜草位置，再由控制器控制點(diǎn)陣儀上對(duì)應(yīng)的激光器開關(guān)，通過(guò)發(fā)射激光熱傷除草。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理，可以根據(jù)雜草的具體位置，控制相應(yīng)激光器的開關(guān)，逐行逐行地精確除草。把該設(shè)計(jì)放置在農(nóng)機(jī)上，隨著農(nóng)機(jī)的前行，實(shí)現(xiàn)全覆蓋適時(shí)激光除草的目的。
【專利說(shuō)明】一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用于熱傷田間除草。
【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)期以來(lái)，人們賴以生存的食物靠栽種植物和飼養(yǎng)動(dòng)物等方法來(lái)提供，然而在栽種植物過(guò)程中，不可避免地要遇到防治草害的問(wèn)題。雜草是生長(zhǎng)在不適當(dāng)區(qū)域的植物，經(jīng)常伴生于作物的不同生長(zhǎng)發(fā)育期，同作物激烈地競(jìng)爭(zhēng)水分和養(yǎng)分，嚴(yán)重干擾了作物的正常生長(zhǎng)，導(dǎo)致作物減產(chǎn)和品質(zhì)下降。
[0003]農(nóng)田雜草防除的方法有機(jī)械、化學(xué)、人力、靜電、生物除草等，近年來(lái)，由于化學(xué)除草的高效性使其成為了主要的除草方式。但化學(xué)除草方法的廣泛使用也引發(fā)了一系列的農(nóng)業(yè)環(huán)境惡化和糧食安全問(wèn)題。而機(jī)械除草會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的水分蒸發(fā)丟失，在水資源稀少的地方需謹(jǐn)慎使用。因此雖然最小化耕耘得到了廣泛的采用，雜草控制問(wèn)題依然存在。熱除草提供了一種不使用除草劑的方法，并實(shí)現(xiàn)了最小化耕耘，且有些熱除草方法不受風(fēng)雨天氣的約束、易于操作，為有機(jī)農(nóng)業(yè)提供了可行的方法。而熱除草方法中的激光器除草利用了激光器集中了大量的能量于一束窄的激光束面積內(nèi)，能精確快速地指向目標(biāo)，并且激光束能聚焦在一個(gè)小的面積內(nèi)，增加單位面積上的能量。激光可以用來(lái)作為物理雜草控制的切割方法，也能在不切斷雜草莖桿的情況下也能達(dá)到控制雜草的效果。激光可以選擇性地傳遞高密度能量給植物，升 高植物細(xì)胞中水分的溫度從而致使它停止或延遲生長(zhǎng)。激光雜草控制的效果與激光的波長(zhǎng)、照射時(shí)間、光斑大小、功率以及雜草的種類有關(guān)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決問(wèn)題是:雜草在田間的分布是隨機(jī)的、不均勻的，而且具有簇生性。正是這種雜草分布的不連續(xù)性，為精確除草技術(shù)的可行性提供了依據(jù)。本實(shí)用新型就是在基于激光點(diǎn)陣排列和聚焦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提供了一種全覆蓋激光適時(shí)熱傷田間除草新方法。該結(jié)構(gòu)控制精度高，可以全覆蓋地去除田間雜草。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:主要提供一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，由固定框架和激光器組成；固定框架為圓柱面或其它柱面，在固定框架上有多個(gè)孔，在每個(gè)孔中固定安裝有激光器，激光器在固定框架上形成點(diǎn)陣，每個(gè)激光器發(fā)出的激光匯聚在一條聚焦直線上。
[0006]固定框架上相鄰兩列的孔間距恒定，相鄰兩行的孔有一恒定的位移，以確保激光器輻照時(shí)沒(méi)有坐標(biāo)空隙。
[0007]具體地，固定框架為圓柱面或其它形式柱面，在固定框架上每行排列N個(gè)孔，共排列M行?？椎闹睆綖镈1,同行的孔間距為Cl1，相鄰行的孔間距d2，確保(UD1 = M *D2(可以通過(guò)改變Cl1的值來(lái)滿足此關(guān)系式)。圓柱面軸長(zhǎng)L= (M-1) -((^+D1),弧長(zhǎng)SSM-D1+(M-1) *d2,所采用激光器直徑和孔直徑相等，激光器發(fā)射光斑在距離R處的直徑為D2。設(shè)固定框架的行方向?yàn)閄軸方向，固定框架上排列的激光點(diǎn)陣關(guān)于中心線對(duì)稱，沿中心線向兩側(cè)分布，相鄰兩行的孔沿X軸方向都有一定的位移C1 = D2,從而可以使柱面軸線上的每一點(diǎn)都有激光器光斑覆蓋，確保激光器掃描時(shí)沒(méi)有坐標(biāo)空隙。
[0008]設(shè)計(jì)一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，固定框架I為圓柱面，舉例說(shuō)明:若激光器2米用半導(dǎo)體激光器,其輸出波長(zhǎng)為650nm±5nm,輸出功率為5mw,在距離600mm遠(yuǎn)處的激光光斑直徑為D2 = 2mmο圓柱面軸長(zhǎng)I = 980mm,半徑R = 600mm,弧長(zhǎng)s = 400mm,對(duì)應(yīng)的圓心角Θ =2/3弧度。固定框架I上每行排列M = 50個(gè)孔，共排列N = 20行，固定框架I上排列的激光點(diǎn)陣關(guān)于中心線對(duì)稱，孔的直徑和激光器2直徑相等D1 = 10mm，每行相鄰孔間距(I1 = IOmm,相鄰行的孔間距d2 = 10mm。沿固定框架I的中心線向兩側(cè)分布，相鄰行的孔沿X軸方向的位移均為C1 = c2 = c3 = c4 = c5 = c6 = c7 = c8 = c9 = 2mm,從而確保激光器能夠完全覆蓋圓柱面的軸線，激光輻照沒(méi)有坐標(biāo)空隙。
[0009]本實(shí)用新型還公開了一種利用所述激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)熱傷除草的方法，是將所述激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)安裝于農(nóng)機(jī)上，激光器與控制器相連，通過(guò)農(nóng)機(jī)上的監(jiān)視器定位雜草位置，再由控制器控制激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)上對(duì)應(yīng)的激光器開關(guān)，通過(guò)發(fā)射激光熱傷除草。
[0010]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理，可以根據(jù)雜草的具體位置，控制相應(yīng)激光器的開關(guān)，逐行逐行地精確除草。把該設(shè)計(jì)放置在農(nóng)機(jī)上，隨著農(nóng)機(jī)的前行，實(shí)現(xiàn)全覆蓋適時(shí)激光除草的目的，是一種具有很強(qiáng)實(shí)用性的激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0012]圖1是本實(shí)用新型一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]1-固定框架；2_激光器；3_激光器光斑；5_固定框架的曲面；6_聚焦直線；
[0014]圖2是本實(shí)用新型一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)正面結(jié)構(gòu)局部示意圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是本實(shí)用新型一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0018]如圖1所示，一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，其特征在于，固定框架I的曲面5為圓柱面，在固定框架I上每行排列N個(gè)孔，共排列M行?？椎闹睆綖镈1,同行的孔間距為Cl1，相鄰行的孔間距d2，確保ClJD1 = M.D2(可以通過(guò)改變Cl1的值來(lái)滿足此關(guān)系式)。圓柱面軸長(zhǎng)L = (M-1).(ClAD1)，弧長(zhǎng)S>M.DJ(M-1).d2，所采用激光器直徑和孔直徑相等，激光器發(fā)射光斑在距離R處的直徑為D2。以固定框架I行方向設(shè)為X軸方向，固定框架I上排列的激光點(diǎn)陣關(guān)于中心線對(duì)稱，沿中心線向兩側(cè)分布，相鄰兩行的孔沿X軸方向都有一定的位移C1 = D2，從而可以使柱面軸線上的每一點(diǎn)都有激光器光斑覆蓋，確保激光器掃描時(shí)沒(méi)有坐標(biāo)空隙。
[0019]如圖4所示，圓柱面的軸線左端為原點(diǎn)，軸線向右方向?yàn)閄軸方向，基于雜草識(shí)別技術(shù)，通過(guò)掃描儀檢測(cè)到在X軸上某點(diǎn)有雜草，點(diǎn)坐標(biāo)記為x(單位mm)，設(shè)圓柱面上激光器行、列位置坐標(biāo)為Z(m，η)，我們則可以通過(guò)雜草位置坐標(biāo)，確定需要工作激光器行、列位置坐標(biāo)Z (m, η),具體計(jì)算如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，其特征是由固定框架(1)和激光器(2)組成；固定框架(1)為圓柱面或其它柱面，在固定框架(1)上有多個(gè)孔，在每個(gè)孔中固定安裝有激光器(2)，激光器(2)在固定框架(1)上形成點(diǎn)陣，每個(gè)激光器(2)發(fā)出的激光匯聚在一條聚焦直線(6)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，其特征在于，固定框架(1)上相鄰兩列的孔間距恒定，相鄰兩行的孔有一恒定的位移，以確保激光器輻照時(shí)沒(méi)有坐標(biāo)空隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，其特征在于，固定框架(1)為圓柱面；在固定框架(1)上每行排列N個(gè)孔，共排列M行，孔的直徑為D1 ;所采用激光器直徑和孔直徑相等，激光器的光斑⑶直徑為D2，同一行的孔間距為Cl1，相鄰行的孔間距為 d2，確保 ^+D1 = M*D2 ;圓柱面軸長(zhǎng) L = (N-1).((^+D1),弧長(zhǎng) SU1+(M-1).d2 ；以固定框架(1)行的方向設(shè)為X軸方向，固定框架(1)上排列的激光點(diǎn)陣關(guān)于點(diǎn)陣的中心線對(duì)稱，沿中心線向兩側(cè)分布，相鄰兩行的孔沿X軸方向都有一定的位移C1 = D2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于熱傷除草的全覆蓋激光點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，其特征在于:固定框架(1)為圓柱面，圓柱面軸長(zhǎng)I = 980mm,半徑R = 600mm,弧長(zhǎng)s = 400mm,對(duì)應(yīng)的圓心角Θ = 2/3弧度；固定框架(1)上每行排列M = 50個(gè)孔，共排列N = 20行，固定框架(1)上排列的激光點(diǎn)陣關(guān)于X軸方向中心線對(duì)稱，孔的直徑和激光器(2)直徑相等01 = 10mm,每行相鄰孔間距Cl1 = 10mm，相鄰行的孔間距d2 = 10mm。
【文檔編號(hào)】A01M21/04GK203775996SQ201420059958
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月8日
【發(fā)明者】王紀(jì)俊, 張艷榮, 陳樹人, 洪云, 朱志盼 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)