一种农用航空植保机自动仿形喷洒装置及其角度调整方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于农用航空植保领域，涉及一种农用航空植保机自动仿形喷洒装置及其角度调整方法。本发明专利技术是针对因作物树冠倾斜的生物学外形特性、地势造成的作物呈“梯度式”倾斜分布以及转向时机身倾斜等特点造成的喷雾不均匀问题，通过航空植保机喷杆角度自动调整的方法，建立机身倾斜角等于喷杆调整的反偏转角或建立仿形作物表面与地面的夹角等于喷杆调整的反偏转角的数学模型，应用该模型自动调节喷杆角度，使自动仿形喷洒装置达到仿形作物植冠外形提高喷雾均匀性的效果。本发明专利技术通过检测生物学特性、地理因素和机身倾斜等因素来指导设计适用于复杂环境条件下的喷杆角度调整，做到“少施药，施好药”，提高喷雾均匀性和覆盖率，提高农药的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农用航空植保领域，特别涉及一种农用航空植保机自动仿形喷洒装置及其角度调整方法。
技术介绍
影响航空喷雾均匀性的因素有很多种。就目前航空植保喷药机固定喷杆而言，在下述情况下势必对喷雾均匀性产生极大影响：第一，地势造成的作物呈“梯度式”或坡度(以下统一称为梯度)倾斜分布。由于地面有坡度所造成的作物梯度分布，如果农用航空植保机喷杆角度不可调，必然导致农用航空植保机在作业时候造成雾滴分布不均匀。第二，不同作物的生物学外形特性。当农用航空植保机在果园或茶园作业时，树冠有很明显的倾斜面，例如柑橘树、茶树等。考虑到农用航空植保机机身不发生倾斜的情况下，如果喷杆角度不可调性，仅仅从树冠上部施药，则会造成严重的施药不均匀现象。第三，农用航空植保机的机身倾斜。农用航空植保机在施药作业中，飞机在田间转弯过程中造成的机身倾斜现象不可避免，或者操作人员操作不当造成的机身倾斜现象经常发生，如果农用航空植保机喷杆不可调，施药均匀性会受到极大的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高农用航空植保喷雾均匀性的自动仿形喷洒装置。本专利技术的另一个目的是提供一种提高喷雾均匀性和覆盖率，提高化学农药的利用率的农用航空植保自动仿形喷洒装置的角度调整方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：本专利技术提供一种农用航空植保机自动仿形喷洒装置，包括机体支架1和喷杆13，该喷洒装置还包括“T”形折弯杆臂12、喷杆角度调整装置、数据采集装置和控制装置；机体支架1设置有上支撑板2和下支撑板14；“T”形折弯杆臂12具有水平部、竖直部以及折弯点，其中，“T”形折弯杆臂12竖直部的下端与喷杆13垂直固接；挂臂10的一端垂直固接于上支撑板2中部，挂臂10的另一端通过活动销轴11与“T”形折弯杆臂12的折弯点活动连接；喷杆角度调整装置包括步进电机3、联轴器4、丝杠5、滑块6、方管滑块7、活动螺栓8和导向杆9；所述步进电机3固定连接在上支撑板2上，步进电机3的输出端通过联轴器4与丝杠5的一端连接，丝杠5的另一端通过轴承组件安装在下支撑板14上；所述导向杆9为双杆结构，平行于丝杠5、垂直设置于上支撑板2和下支撑板14之间；所述滑块6在竖直方向上设置有三个并列的贯穿长孔；其中，中央的贯穿长孔设有内螺纹，丝杠5从所述设有内螺纹的中央贯穿长孔穿过，并与滑块6构成螺纹连接；两侧的贯穿长孔供导向杆9穿过，导向杆9与滑块6构成滑动连接；滑块6的外侧中心位置设置有内螺纹盲孔61；所述方管滑块7为中空方管；所述“T”形折弯杆臂12的水平部穿过方管滑块7，并与方管滑块7构成滑动连接，方管滑块7内侧中心位置的管壁上设置有连接孔；所述活动螺栓8设置于滑块6和方管滑块7之间，活动螺栓8的一端与滑块6的内螺纹盲孔61螺纹连接，另一端与方管滑块7上的连接孔构成转动连接；所述数据采集装置包括左激光传感器16、右激光传感器17、角度位移传感器19和速度传感器20；左激光传感器16和右激光传感器17设置于喷杆13的左右两端；角度位移传感器19设置在“T”形折弯杆臂12的折弯点上；速度传感器20设置在喷杆13上；控制装置根据数据采集装置采集的数据，控制步进电机3的运转。优选地，所述“T”形折弯杆臂12的竖直部与喷杆13之间对称设置有两个加强板15，加强板15的一端通过螺栓18与“T”形折弯杆臂12的竖直部固接，另一端通过固定卡21固接在喷杆13上。所述滑块6的初始位置位于丝杠5和导向杆9的二分之一处。优选地，所述喷洒装置还包括左限位杆开关33和右限位杆开关32，左限位杆开关33和右限位杆开关32分别垂直固接于挂臂10的左右两侧，且左限位杆开关33和右限位杆开关32位于同一条直线上。所述控制装置包括控制器31、输出端单元30、右激光传感器单元26、左激光传感器单元28、角度位移传感器单元25、速度传感器单元27和测试单元29；右激光传感器单元26与右激光传感器17连接；左激光传感器单元28与左激光传感器16连接；角度位移传感器单元25与角度位移传感器19连接；速度传感器单元27与速度传感器20连接；所述控制器31的输入端分别与右激光传感器单元26、左激光传感器单元28、角度位移传感器单元25和速度传感器单元27连接，输出端与输出端单元30连接；输出端单元30与步进电机3连接；所述测试单元29与控制器31连接。所述角度调整装置还包括左激光传感器步进电机23和右激光传感器步进电机24；左激光传感器步进电机23和右激光传感器步进电机24分别设置于喷杆13的左右两端，并分别与左激光传感器16和右激光传感器17连接。所述左激光传感器16和右激光传感器17均可由超声波传感器代替。本专利技术提供一种农用航空植保机自动仿形喷洒装置的角度调整方法，该方法包括机身倾斜仿形模式，并包括如下步骤：a、调整左激光传感器16和右激光传感器17，使其均垂直于地面22，即，使得左激光传感器16和右激光传感器17的向前倾斜角度β＝0；b、左激光传感器16和右激光传感器17实时采集数据，并将数据传送到测试单元29，对数据进行处理和判断；如果M≤|L1|≤W时则进行喷杆调整，否则不进行喷杆调整，其中，L1是左激光传感器16和右激光传感器17分别到其投影点距离的差值，M和W为L1的下限值和上限值；同时，开启角度位移传感器19；c、通过L3＞L4的判断确定喷杆的调整方案，如果L3＞L4，判断机身处于右倾斜状态，则进行机身右倾斜喷杆调整，如果L3＜L4，判断机身处于左倾斜状态，则进行机身左倾斜喷杆调整；随后测试单元29给控制单元31发送控制信号，控制单元31驱动步进电机3带动丝杠5旋转，使螺纹滑块6移动；与此同时，方管滑块7带动“T”形折弯杆臂12转动；其中，L3为左激光传感器16到其投影点距离；L4为右激光传感器17到其投影点距离；d、开启角度位移传感器19后，初始化角度位移传感器19，角度计数置0，开始采集角度位移数据；根据建立的数学模型，计算出喷杆识别算法的角度参数，然后利用角度位移传感器19不断地探测和修正，从而使控制器31通过输出端单元30控制步进电机3转动；上述数学模型为：L1＝|L3-L4|∠α1=arc tanL1L2]]>∠α1＝∠α2其中，L1为左激光传感器16和右激光传感器17分别到其投影点距离的差值；L2为喷杆13的长度；L3为左激光传感器16到其投影点距离；L4为右激光传感器17到其投影点距离；∠α1为机身倾斜角；∠α2为喷杆13调整的反偏转角；e、角度位移传感器19不断地探测和修正后进行∠α1＝∠α2的判断，当∠α1≠∠α2时，步进电机3继续转动，角度位移传感器19继续采集角度位移数据，直到∠α1＝∠α2为止；当∠α1＝∠α2时，一次机身倾斜仿形结束，步进电机3停止转动，以“T”形折弯杆臂12本次机身倾斜仿形结束后的位置作为下一次机身倾斜仿形的角度位移基准点。本专利技术提供一种农用航空植保机自动仿形喷洒装置的角度调整方法，该方法包括作物仿形模式，并包括如下步骤：a、调整左激光传感器16和右激光传感器17，使其均向前倾斜，使得左激光传感器16和右激光传感器17的向前倾斜角度β＞0；b、左激光传感器16和右激光传感器17实时采集数据，并将数据传送到测试单元29，对数据进行处理和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农用航空植保机自动仿形喷洒装置，包括机体支架(1)和喷杆(13)，其特征在于：该喷洒装置还包括“T”形折弯杆臂(12)、喷杆角度调整装置、数据采集装置和控制装置；机体支架(1)设置有上支撑板(2)和下支撑板(14)；“T”形折弯杆臂(12)具有水平部、竖直部以及折弯点，其中，“T”形折弯杆臂(12)竖直部的下端与喷杆(13)垂直固接；挂臂(10)的一端垂直固接于上支撑板(2)中部，挂臂(10)的另一端通过活动销轴(11)与“T”形折弯杆臂(12)的折弯点活动连接；喷杆角度调整装置包括步进电机(3)、联轴器(4)、丝杠(5)、滑块(6)、方管滑块(7)、活动螺栓(8)和导向杆(9)；所述步进电机(3)固定连接在上支撑板(2)上，步进电机(3)的输出端通过联轴器(4)与丝杠(5)的一端连接，丝杠(5)的另一端通过轴承组件安装在下支撑板(14)上；所述导向杆(9)为双杆结构，平行于丝杠(5)、垂直设置于上支撑板(2)和下支撑板(14)之间；所述滑块(6)在竖直方向上设置有三个并列的贯穿长孔；其中，中央的贯穿长孔设有内螺纹，丝杠(5)从所述设有内螺纹的中央贯穿长孔穿过，并与滑块(6)构成螺纹连接；两侧的贯穿长孔供导向杆(9)穿过，导向杆(9)与滑块(6)构成滑动连接；滑块(6)的外侧中心位置设置有内螺纹盲孔(61)；所述方管滑块(7)为中空方管；所述“T”形折弯杆臂(12)的水平部穿过方管滑块(7)，并与方管滑块(7)构成滑动连接，方管滑块(7)内侧中心位置的管壁上设置有连接孔；所述活动螺栓(8)设置于滑块(6)和方管滑块(7)之间，活动螺栓(8)的一端与滑块(6)的内螺纹盲孔(61)螺纹连接，另一端与方管滑块(7)上的连接孔构成转动连接；所述数据采集装置包括左激光传感器(16)、右激光传感器(17)、角度位移传感器(19)和速度传感器(20)；左激光传感器(16)和右激光传感器(17)设置于喷杆(13)的左右两端；角度位移传感器(19)设置在“T”形折弯杆臂(12)的折弯点上；速度传感器(20)设置在喷杆(13)上；控制装置根据数据采集装置采集的数据，控制步进电机(3)的运转。...

【技术特征摘要】
1.一种农用航空植保机自动仿形喷洒装置，包括机体支架(1)和喷杆(13)，其特征在于：该喷洒装置还包括“T”形折弯杆臂(12)、喷杆角度调整装置、数据采集装置和控制装置；机体支架(1)设置有上支撑板(2)和下支撑板(14)；“T”形折弯杆臂(12)具有水平部、竖直部以及折弯点，其中，“T”形折弯杆臂(12)竖直部的下端与喷杆(13)垂直固接；挂臂(10)的一端垂直固接于上支撑板(2)中部，挂臂(10)的另一端通过活动销轴(11)与“T”形折弯杆臂(12)的折弯点活动连接；喷杆角度调整装置包括步进电机(3)、联轴器(4)、丝杠(5)、滑块(6)、方管滑块(7)、活动螺栓(8)和导向杆(9)；所述步进电机(3)固定连接在上支撑板(2)上，步进电机(3)的输出端通过联轴器(4)与丝杠(5)的一端连接，丝杠(5)的另一端通过轴承组件安装在下支撑板(14)上；所述导向杆(9)为双杆结构，平行于丝杠(5)、垂直设置于上支撑板(2)和下支撑板(14)之间；所述滑块(6)在竖直方向上设置有三个并列的贯穿长孔；其中，中央的贯穿长孔设有内螺纹，丝杠(5)从所述设有内螺纹的中央贯穿长孔穿过，并与滑块(6)构成螺纹连接；两侧的贯穿长孔供导向杆(9)穿过，导向杆(9)与滑块(6)构成滑动连接；滑块(6)的外侧中心位置设置有内螺纹盲孔(61)；所述方管滑块(7)为中空方管；所述“T”形折弯杆臂(12)的水平部穿过方管滑块(7)，并与方管滑块(7)构成滑动连接，方管滑块(7)内侧中心位置的管壁上设置有连接孔；所述活动螺栓(8)设置于滑块(6)和方管滑块(7)之间，活动螺栓(8)的一端与滑块(6)的内螺纹盲孔(61)螺纹连接，另一端与方管滑块(7)上的连接孔构成转动连接；所述数据采集装置包括左激光传感器(16)、右激光传感器(17)、角度位移传感器(19)和速度传感器(20)；左激光传感器(16)和右激光传感器(17)设置于喷杆(13)的左右两端；角度位移传感器(19)设置在“T”形折弯杆臂(12)的折弯点上；速度传感器(20)设置在喷杆(13)上；控制装置根据数据采集装置采集的数据，控制步进电机(3)的运转。2.根据权利要求1所述的农用航空植保机自动仿形喷洒装置，其特征在于：所述“T”形折弯杆臂(12)的竖直部与喷杆(13)之间对称设置有两个加强板(15)，加强板(15)的一端通过螺栓(18)与“T”形折弯杆臂(12)的竖直部固接，另一端通过固定卡(21)固接在喷杆(13)上。3.根据权利要求1所述的农用航空植保机自动仿形喷洒装置，其特征在于：所述滑块(6)的初始位置位于丝杠(5)和导向杆(9)的二分之一处。4.根据权利要求1所述的农用航空植保机自动仿形喷洒装置，其特征在于：所述喷洒装置还包括左限位杆开关(33)和右限位杆开关(32)，左限位杆开关(33)和右限位杆开关(32)分别垂直固接于挂臂(10)的左右两侧，且左限位杆开关(33)和右限位杆开关(32)位于同一条直线上。5.根据权利要求1所述的农用航空植保机自动仿形喷洒装置，其特征在于：所述控制装置包括控制器(31)、输出端单元(30)、右激光传感器单元(26)、左激光传感器单元(28)、角度位移传感器单元(25)、速度传感器单元(27)和测试单元(29)；右激光传感器单元(26)与右激光传感器(17)连接；左激光传感器单元(28)与左激光传感器(16)连接；角度位移传感器单元(25)与角度位移传感器(19)连接；速度传感器单元(27)与速度传感器(20)连接；所述控制器(31)的输入端分别与右激光传感器单元(26)、左激光传感器单元(28)、角度位移传感器单元(25)和速度传感器单元(27)连接，输出端与输出端单元(30)连接；输出端单元(30)与步进电机(3)连接；所述测试单元(29)与控制器(31)连接。6.根据权利要求1所述的农用航空植保机自动仿形喷洒装置，其特征在于：所述角度调整装置还包括左激光传感器步进电机(23)和右激光传感器步进电机(24)；左激光传感器步进电机(23)和右激光传感器步进电机(24)分别设置于喷杆(13)的左右两端，并分别与左激光传感器(16)和右激光传感器(17)连接。7.根据权利要求1所述的农用航空植保机自动仿形喷洒装置，其特征在于：所述左激光传感器(16)和右激光传感器(17)均可由超声波传感器代替。8.一种根据权利要求1-7之一所述的农用航空植保机自动仿形喷洒装置的角度调整方法，其特征在于：该方法包括机身倾斜仿形模式，并包括如下步骤：a、调整左激光传感器(16)和右激光传感器(17)，使其均垂直于地面(22)，即，使得左激光传感器(16)和右激光传感器(17)的向前倾斜角度β＝0；b、左激光传感器(16)和右激光传...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁力钧，吴亚垒，杨知伦，高春花，杜政伟，曹军琳，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11