The invention provides a real-time measuring system and method for the relative height of spray rod to crop canopy, which comprises the following steps: the calibration of ultrasonic ranging sensor; the determination of the angle between two ultrasonic ranging sensors; the acquisition of relative height between spray rod and crop canopy; and the anti-interference of the height data acquisition. Step five: the calculation of the relative height between the boom and the crop canopy. It is characterized in that two ultrasonic ranging sensors with a certain angle are installed at the two ends of the spray rod, the height of the crop canopy is effectively collected under the control unit, the relative height between the spray rod and the crop canopy is obtained after the data anti-interference analysis and conversion, and the relative height of the spray rod and the crop canopy is aligned when the spray rod is inclined. It breaks through the technical bottleneck that the relative height between the spray rod and crop canopy can not be accurately obtained when the spray rod is tilted due to turbulence during field operation, and lays a technical foundation for dynamic adjustment of spray rod balance and height.
【技术实现步骤摘要】
一种喷杆相对作物冠层高度实时测量系统及方法
本专利技术一种喷杆相对作物冠层高度实时测量系统及方法，属于智能化农业装备领域。
技术介绍
我国市面上现有喷杆喷雾机以6-12米为主，有限的喷幅一方面导致喷雾效率低，另一方面喷雾机在一定作业面积作业时，在田间来回行走趟数多，对作物压损面积大。随着我国土地快速轮转和规模化种植的发展需求，目前市面上出现了幅宽为24m以上的喷杆喷雾机。大幅宽喷杆喷雾机带来的新问题：喷雾机在田间作业时，由于地面起伏不平引起喷杆抖动和倾斜。对于大喷幅的喷雾机，喷杆倾斜一个小的角度很可能导致喷杆末端触地造成喷杆折断或弯曲，也会刮伤作物。在实际作业中，为提高雾滴沉积均匀性和防止漂移，喷杆必须与作物冠层保持平行且具有一定高度。因此，为提高喷雾质量和避免喷杆损坏，需要对喷杆与作物的相对高度进行稳定、精确、动态的控制，而对喷杆与作物的相对高度的动态监测是实现其稳定、精确控制的前提和关键。现有技术中，专利1(申请号20150079697.0)公开了一种喷杆平衡和高度自动调节装置及方法，该装置中采用超声波传感器测距模块进行了喷杆对地高度的测量，由于地面相对比较平坦，喷杆对地高度易于测量，但由于田间作物长势不均匀，导致作物冠层起伏不平，测量精度受作物种类、种植密度、风速、行走速度等因素的客观影响，需要对采集的数据进行恰当的抗干扰处理才可以获得有效高度数据；另外，由于超声波传感器垂直安装在喷杆横梁上，喷杆倾斜时传感器也随着倾斜，无法获得喷杆的垂直对地高度。因此，专利1公开的喷杆平衡和高度自动调节装置及方法无法用于喷杆对作物冠层高度的实时测量。专利2(申请号2...
【技术保护点】
1.一种喷杆相对作物冠层高度实时测量系统，包括喷杆(1)、传感单元(2)和控制单元(3)，其特征在于：在喷杆两端各设置有一个传感单元(2)，一个传感单元包括传感单元支撑架和传感器组(23)，所述传感器组由两个中心线呈一定角度的超声测距传感器组成，具体为喷杆的一端为传感单元中的超声测距传感器A(14)与超声测距传感器B(16)，喷杆的另一端为超声测距传感器C(19)与超声测距传感器D(20),传感单元(2)和控制单元(3)相连接，用于采集传感单元的信号，并计算出喷杆相对作物冠层高度的实时距离。
【技术特征摘要】
1.一种喷杆相对作物冠层高度实时测量系统，包括喷杆(1)、传感单元(2)和控制单元(3)，其特征在于：在喷杆两端各设置有一个传感单元(2)，一个传感单元包括传感单元支撑架和传感器组(23)，所述传感器组由两个中心线呈一定角度的超声测距传感器组成，具体为喷杆的一端为传感单元中的超声测距传感器A(14)与超声测距传感器B(16)，喷杆的另一端为超声测距传感器C(19)与超声测距传感器D(20),传感单元(2)和控制单元(3)相连接，用于采集传感单元的信号，并计算出喷杆相对作物冠层高度的实时距离。2.根据权利要求1所述的一种喷杆相对作物冠层高度实时测量系统，其特征在于：所述的传感单元(2)由传感单元支撑架固定在喷杆上，传感单元支撑架包括传感器固定架(4)、传感器安装高度调节与锁紧螺母A(5)、传感器安装角度调节机构(6)、锁紧螺母B(7)；所述传感器固定架(4)为T字形,T字形的两端均通过锁紧螺母B(7)与传感器安装角度调节机构(6)相连，传感器安装角度调节机构(6)能够围绕锁紧螺母B(7)相对传感器固定架(4)T字形的一端转动，传感器安装角度调节机构(6)上设置有传感器安装孔，通过锁紧螺母A(5)将超声测距传感器固定在传感器安装孔内，且超声测距传感器能够在传感器安装孔内上下调节。3.根据权利要求2所述的一种喷杆相对作物冠层高度实时测量系统，其特征在于：所述的传感器固定架(4)共有两个，由厚度为4mm的304不锈钢板制成，一端加工有中心距为40mm、直径为10mm的两个安装孔(24)，用于将传感单元(2)通过螺栓固定到喷杆(1)上；另一方面，传感器固定架(4)另一端加工有中心距为70mm、直径为10mm的两个安装孔，通过该安装孔将传感器安装角度调节机构(6)与传感器固定架(4)螺栓连接。4.根据权利要求2所述的一种喷杆相对作物冠层高度实时测量系统，其特征在于：所述的传感器安装角度调节机构(6)共有4个，均呈“∟”型折弯，折弯一端开有直径为30mm的传感器安装孔，用于安装超声测距传感器A(14)、超声测距传感器B(16)、超声测距传感器C(19)和超声测距传感器D(20)；折弯另一端开有直径为10mm的孔，用于与传感器固定架上直径为10mm的安装孔进行螺栓连接，调节两超声测距传感器的角度时，将锁紧螺母B(7)松开，然后旋转传感器安装角度调节机构(6)，调整到目标角度后，再用锁紧螺母B(7)锁紧。5.根据权利要求1所述的一种喷杆相对作物冠层高度实时测量系统，其特征在于：所述的控制单元(3)包括控制器(8)、模拟量采集模块(9)、超声测距传感器A(14)、超声测距传感器B(16)、超声测距传感器C(19)、超声测距传感器D(20)、U盘(12)、触摸屏(11)、DC升压模块(21)和12VDC电源(22)；控制器(8)和模拟量采集模块(9)为并行通讯，控制器(8)的RS485接口(10)和触摸屏(11)相连，触摸屏(11)和U盘(12)相连，12VDC电源(22)通过DC升压模块(21)给控制器(8)和模拟量采集模块(9)供电，模拟量采集模块(9)的4个A/D转换接口分别和超声测距传感器相连。6.一种喷杆相对作物冠层高度实时测量方法，其特征在于,包括以下步骤：步骤一：超声波测距传感器的标定:所用的超声测距传感器根据实际所测喷杆相对作物冠层高度在一定的范围内的数据进行了精确标定；步骤二：两超声测距传感器夹角的确定；步骤三：喷杆与作物冠层相对高度的采集：将喷杆喷雾机开到田间，使超声测距传感器A(14)、超声测距传感器B(16)、超声测距传感器C(19)和超声测距传感器D(20)对准作物行，启动控制单元(3)，在不同风速、不同行走速度下对不同种植密度和两种不同类作物如小麦、水稻等细长叶作物与玉米、大豆等宽叶作物进行喷杆与作物冠层高度采集并存储在U盘(12)供...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晋阳，徐晶，魏新华，孙宏伟，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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