本發(fā)明涉及農(nóng)機自動化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及對噴桿式噴霧機進(jìn)行控制系統(tǒng)改進(jìn)，提高其自動化程度，從而提高作業(yè)效率。

背景技術(shù)：

噴桿式噴霧機具有作業(yè)效率高，噴灑均勻等特點，廣泛應(yīng)用于大面積農(nóng)田、草坪，苗圃等環(huán)境下的農(nóng)藥噴灑。隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)業(yè)機械自動化程度提高，其應(yīng)用將更加廣泛。噴桿式噴霧機采用單點吊掛平衡結(jié)構(gòu)，平衡效果好，拉桿轉(zhuǎn)盤式折疊結(jié)構(gòu)，非常方便噴桿系統(tǒng)升降和折疊，操控簡單方便。有鑒于此，本專利提出對噴桿式噴霧機進(jìn)行控制系統(tǒng)改進(jìn)，提高其自動化程度，從而提高作業(yè)效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種新型的噴桿式噴霧機系統(tǒng)。

本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：一種噴桿式噴霧機系統(tǒng)，包括噴霧機本體，所述噴霧機本體設(shè)有檢測單元、控制單元和執(zhí)行單元，

所述檢測單元與控制單元連接，通過檢測單元將檢測數(shù)據(jù)傳送至控制單元，計算出噴桿兩端和作物冠層之間的高度；

所述控制單元和執(zhí)行單元連接，根據(jù)檢測結(jié)果，控制執(zhí)行單元進(jìn)行調(diào)節(jié)；

所述執(zhí)行單元包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路、比例換向閥及液壓缸，所述控制單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路、比例換向閥及液壓缸依次連接。

優(yōu)選的，還包括電源及人機對話單元，所述電源及人機對話單元分別與與控制單元連接，所述人機對話單元由鍵盤和顯示電路組成，用于設(shè)定系統(tǒng)中的位姿控制參數(shù)，顯示系統(tǒng)輸出結(jié)果。

優(yōu)選的，所述噴霧機本體包括藥箱、噴藥管和噴桿，所述藥箱背面設(shè)有固定機架，噴桿上設(shè)有可在固定機架上上下滑動的導(dǎo)軌，噴桿上還設(shè)有噴桿折疊控制系統(tǒng)，所述噴桿與導(dǎo)軌之間設(shè)有升降機構(gòu)和鎖止機構(gòu)，所述噴桿包括呈梯形結(jié)構(gòu)的固定噴桿及固定噴桿兩端依次鉸接的數(shù)個折疊噴桿，固定噴桿通過重心軸固定于導(dǎo)軌上并可繞重心軸轉(zhuǎn)動，與固定噴桿相鄰的折疊噴桿鉸接于固定噴桿的底角處，并且該折疊噴桿與固定噴桿之間鉸接有一臂油缸，所述一臂油缸的一端鉸接在固定噴桿的上底面上，另一端鉸接在該折疊噴桿上；

相鄰的兩個折疊噴桿之間設(shè)有可使折疊噴桿前后折疊的折疊機構(gòu)，并且相鄰的兩個折疊噴桿折疊方向相反，最外端的兩個折疊噴桿之間還設(shè)有保護(hù)機構(gòu)，所述保護(hù)機構(gòu)包括一根上部帶螺紋的旋轉(zhuǎn)軸，在旋轉(zhuǎn)軸上自下而上依次設(shè)有橫向桿、套有固定塊、彈簧、固定螺母，所述橫向桿固定連接在旋轉(zhuǎn)軸上，所述固定螺母螺紋連接在所述旋轉(zhuǎn)軸上，所述彈簧上端固定在固定螺母上，下端固定在固定塊上，所述固定塊下表面設(shè)有凹槽，所述橫向桿位于所述凹槽內(nèi)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸不轉(zhuǎn)而固定塊轉(zhuǎn)動時，所述橫向桿能從凹槽內(nèi)滑出，所述固定噴桿上開有一個前后貫通的凹坑。

優(yōu)選的，所述折疊機構(gòu)包括三角板、液壓油缸，所述三角板包括固定頂點、主動頂點和被動頂點，所述三角板與離固定噴桿近的折疊噴桿在固定頂點處鉸接，與液壓油缸的輸出端在主動頂點處鉸接，與離固定噴桿遠(yuǎn)的折疊噴桿在被動頂點處鉸接，所述液壓油缸的油缸鉸接在離固定噴桿近的折疊噴桿上；

所述升降機構(gòu)在固定噴桿上左右各一套，每套包括固定于固定噴桿上的升降液壓油缸和纜繩，所述固定噴桿上設(shè)有下定滑輪，所述升降液壓油缸缸桿的頂端設(shè)有上定滑輪，所述纜繩一端固定在固定噴桿上，另一端先后繞過上定滑輪和下定滑輪后通過拉簧固定在固定機架頂端；

所述鎖止機構(gòu)包括設(shè)置在兩條導(dǎo)軌上的平衡油缸和鎖止架，所述鎖止架位于所述平衡油缸的下方并且平衡油缸的輸出端鉸接在所述鎖止架上，所述鎖止架在平衡油缸的帶動下可繞鎖止架與兩條導(dǎo)軌的連接點之間的連線轉(zhuǎn)動，所述鎖止架的另一端設(shè)有鎖止桿，所述鎖止桿可插入固定噴桿上的凹坑內(nèi)。

有益效果在于：本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，適于系統(tǒng)改造，可以方便地實現(xiàn)噴霧作業(yè)自動化。

附圖說明

圖1為本實用新型的噴桿自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成框圖；

圖2為本實用新型的超聲波傳感器檢測原理圖；

圖3為本實用新型的噴桿位姿控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本實用新型的主程序流程圖。

具體實施方式

為了使從事噴桿式噴霧機系統(tǒng)改造和農(nóng)業(yè)機械自動化相關(guān)技術(shù)人員能更好地理解本發(fā)明方案，下面參照附圖對本發(fā)明實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

該噴桿式噴霧機系統(tǒng)，包括噴霧機本體，所述噴霧機本體設(shè)有檢測單元、控制單元和執(zhí)行單元，

所述檢測單元與控制單元連接，通過檢測單元將檢測數(shù)據(jù)傳送至控制單元，計算出噴桿兩端和作物冠層之間的高度；

所述控制單元和執(zhí)行單元連接，根據(jù)檢測結(jié)果，控制執(zhí)行單元進(jìn)行調(diào)節(jié)；

所述執(zhí)行單元包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路、比例換向閥及液壓缸，所述控制單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路、比例換向閥及液壓缸依次連接。

優(yōu)選的，還包括電源及人機對話單元，所述電源及人機對話單元分別與與控制單元連接，所述人機對話單元由鍵盤和顯示電路組成，用于設(shè)定系統(tǒng)中的位姿控制參數(shù)，顯示系統(tǒng)輸出結(jié)果。

優(yōu)選的，所述噴霧機本體包括藥箱、噴藥管和噴桿，所述藥箱背面設(shè)有固定機架，噴桿上設(shè)有可在固定機架上上下滑動的導(dǎo)軌，噴桿上還設(shè)有噴桿折疊控制系統(tǒng)，所述噴桿與導(dǎo)軌之間設(shè)有升降機構(gòu)和鎖止機構(gòu)，所述噴桿包括呈梯形結(jié)構(gòu)的固定噴桿及固定噴桿兩端依次鉸接的數(shù)個折疊噴桿，固定噴桿通過重心軸固定于導(dǎo)軌上并可繞重心軸轉(zhuǎn)動，與固定噴桿相鄰的折疊噴桿鉸接于固定噴桿的底角處，并且該折疊噴桿與固定噴桿之間鉸接有一臂油缸，所述一臂油缸的一端鉸接在固定噴桿的上底面上，另一端鉸接在該折疊噴桿上；

相鄰的兩個折疊噴桿之間設(shè)有可使折疊噴桿前后折疊的折疊機構(gòu)，并且相鄰的兩個折疊噴桿折疊方向相反，最外端的兩個折疊噴桿之間還設(shè)有保護(hù)機構(gòu)，所述保護(hù)機構(gòu)包括一根上部帶螺紋的旋轉(zhuǎn)軸，在旋轉(zhuǎn)軸上自下而上依次設(shè)有橫向桿、套有固定塊、彈簧、固定螺母，所述橫向桿固定連接在旋轉(zhuǎn)軸上，所述固定螺母螺紋連接在所述旋轉(zhuǎn)軸上，所述彈簧上端固定在固定螺母上，下端固定在固定塊上，所述固定塊下表面設(shè)有凹槽，所述橫向桿位于所述凹槽內(nèi)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸不轉(zhuǎn)而固定塊轉(zhuǎn)動時，所述橫向桿能從凹槽內(nèi)滑出，所述固定噴桿上開有一個前后貫通的凹坑。

優(yōu)選的，所述折疊機構(gòu)包括三角板、液壓油缸，所述三角板包括固定頂點、主動頂點和被動頂點，所述三角板與離固定噴桿近的折疊噴桿在固定頂點處鉸接，與液壓油缸的輸出端在主動頂點處鉸接，與離固定噴桿遠(yuǎn)的折疊噴桿在被動頂點處鉸接，所述液壓油缸的油缸鉸接在離固定噴桿近的折疊噴桿上；

所述升降機構(gòu)在固定噴桿上左右各一套，每套包括固定于固定噴桿上的升降液壓油缸和纜繩，所述固定噴桿上設(shè)有下定滑輪，所述升降液壓油缸缸桿的頂端設(shè)有上定滑輪，所述纜繩一端固定在固定噴桿上，另一端先后繞過上定滑輪和下定滑輪后通過拉簧固定在固定機架頂端；

所述鎖止機構(gòu)包括設(shè)置在兩條導(dǎo)軌上的平衡油缸和鎖止架，所述鎖止架位于所述平衡油缸的下方并且平衡油缸的輸出端鉸接在所述鎖止架上，所述鎖止架在平衡油缸的帶動下可繞鎖止架與兩條導(dǎo)軌的連接點之間的連線轉(zhuǎn)動，所述鎖止架的另一端設(shè)有鎖止桿，所述鎖止桿可插入固定噴桿上的凹坑內(nèi)。

參見圖1，本系統(tǒng)提供了噴桿自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成框圖，該系統(tǒng)主要由檢測單元、控制單元和執(zhí)行單元構(gòu)成。該系統(tǒng)屬于對原有噴桿進(jìn)行改進(jìn)，提高其自動化程度，所以其執(zhí)行單元仍為噴桿式噴霧系統(tǒng)的本體部分，而檢測單元和控制單元是系統(tǒng)的改進(jìn)部分。

參見圖2，給出了超聲波傳感器檢測原理圖，檢測單元采用兩路超聲波傳感器進(jìn)行檢測，利用超聲波測距方法，可以方便算出噴桿兩端和作物冠層之間的高度，利用檢測結(jié)果，可以實現(xiàn)其位置的自動調(diào)節(jié)。在檢測系統(tǒng)中，噴桿兩端各安裝一個超聲波傳感器，通過檢測噴桿兩端與作物冠層之間的高度h₁和h₂，得到噴桿兩端與作物冠層之間的高度差Δ_h＝h₁-h₂，根據(jù)高度差和噴桿的長度L，可以計算出噴桿相對于作物冠層的傾角從而確定噴桿的位姿。

參見圖3，給出了噴桿位姿控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖，系統(tǒng)主要由檢測單元、控制單元、執(zhí)行單元、人機對話單元和系統(tǒng)電源構(gòu)成。檢測單元采用HT-BEF2503超聲波傳感器作為檢測元件，安裝在噴桿兩端，用來檢測作物冠層高度，該超聲波傳感器自帶溫度補償功能，可以簡化溫度補償?shù)耐怆娐吩O(shè)計?？刂茊卧捎靡夥ò雽?dǎo)體的SM32系列單片機，該單片機內(nèi)部還有A/D轉(zhuǎn)換模塊，可以直接將傳感器檢測數(shù)據(jù)送入單片機，可以大大簡化系統(tǒng)設(shè)計。系統(tǒng)中的執(zhí)行單元為比例換向閥，單片機運算結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換、信號放大后送入比例換向閥，由比例換向閥驅(qū)動液壓油缸，實現(xiàn)位姿控制。人機對話單元主要由鍵盤和顯示電路組成，主要用于設(shè)定系統(tǒng)中的位姿控制參數(shù)，顯示系統(tǒng)輸出結(jié)果等。

參見圖4，給出了噴桿自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主程序流程圖。通過對單片機進(jìn)行編程，實現(xiàn)高度位置采集、信號轉(zhuǎn)換、控制輸出等具體功能。系統(tǒng)中按鍵程序是為了在某些情況下直接設(shè)定噴桿位姿狀態(tài)，相當(dāng)于給系統(tǒng)中加入了直接位姿設(shè)定，此時不再接受超聲傳感器信息，系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)的位姿狀況進(jìn)行噴灑。當(dāng)系統(tǒng)通訊正常，便可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在參數(shù)正常情況下，啟動定時中斷程序，將超聲波檢測結(jié)果送入單片機，計算控制輸出，使噴桿本體按照控制輸出執(zhí)行，從而實現(xiàn)噴灌自動化作業(yè)。本專利采用高度集成的SM32單片機作為主控單元，結(jié)合兩路超聲傳感器實現(xiàn)噴桿位置信息檢測，借助噴桿式噴霧機的系統(tǒng)本體單元，非常適于系統(tǒng)改造，可以方便地實現(xiàn)噴霧作業(yè)自動化。

以上內(nèi)容是結(jié)合優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所做的詳細(xì)說明，不能認(rèn)定發(fā)明的具體實施僅限于這些，對于在不脫離本發(fā)明思想前提下做出的簡單推演及替換，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。