一种喷雾效果可视化检测系统技术方案

本实用新型专利技术属于农业航空喷洒技术领域，涉及一种喷雾效果可视化检测系统。系统包括：喷头液压系统、风机、激光粒度仪和二维红外激光雷达等；所述系统的应用简述如下：将喷头等调至待测位置；启动喷头液压系统，用激光粒度仪获得雾滴粒径分布；用二维红外激光雷达扫描雾场，检测雾滴分布；调整喷头位置，测显不同截面雾滴粒径分布；调整激光粒度仪至起始位置，通过二维红外激光雷达的升降，测显雾场整体分布与立体模型；调整压力、喷头高度和风速，实现不同条件下的雾滴粒径和雾场立体分布检测。本实用新型专利技术实现了：对喷雾场在三种因素作用下的检测，检测误差小、操作简便，具有可重复性，特别适于光强较弱的环境和复杂条件的喷施效果评价。

A visual detection system for spray effect

【技术实现步骤摘要】
一种喷雾效果可视化检测系统
本技术属于农业航空喷洒
，尤其涉及一种喷雾效果可视化检测系统。
技术介绍
喷头喷雾是农作物施药最常用的方法，利用雾滴沉积附着在作物表面，达到防治效果。但喷雾过程中，农药雾滴的漂移会对目标作物及周边环境产生影响，也会降低喷施的效果。因此，准确评价喷头喷洒效果、展现喷雾雾滴的空间分布，是农业喷雾施药应用技术的必要基础支撑。国内外已开始有多项研究，计算流体力学是方法之一，但是由于喷雾过程受喷施技术参数(如喷雾距离、喷头型号、喷雾压力、风机风速)和外界环境因素(风速、风向、空气温度和相对湿度)的交互作用，且环境因素不可控，因此计算流体动力学对喷雾过程的模拟仿真结果仍需用其他检测技术进行验证；沉积量反演法也是最常用的方法之一，采用滤纸、水敏纸、雾滴采集架和试管等材料，结合示踪剂溶液，收集分析雾滴含量进行沉积量反演，从而推算出整个喷雾过程中雾滴的空间分布，但是该方法的试验过程与数据处理繁杂，且处理结果依赖图像扫描效果，容易导致测量结果不准确。高速相机法则利用高速相机拍摄整个喷雾过程，并采用相应的图像处理技术和算法来分析雾滴的分布情况，但高速相机的成本较高，且拍摄的效果受光照影响较大，图像分析软件的准确率也仍有待提高。此外，上述的几种方法虽然较为常用，但是仍然处于独立应用阶段，尚未考虑对喷头在多种不同因素交互下的喷施效果进行综合评价。因此，提出一种对喷头喷施效果进行综合检测的系统，对节约喷施时间，提升喷头喷施效果综合检测的可重复性，具有重大意义。
技术实现思路
为了能够实现对喷头的喷施效果进行综合检测与评价，获得喷头喷雾场的空间尺度、粒径分布和均匀性等参数，本技术提出了一种喷雾效果可视化检测系统，具体技术方案如下：一种喷雾效果可视化检测系统，包括：激光器升降平台1、激光粒度仪承载平台2、喷头升降测试架3、喷头液压系统、若干风机4、底座5、面阵激光器7、二维红外激光雷达8、喷头9、激光粒度仪10、单片机(下位机)、若干电机驱动器和计算机(上位机)；所述喷头9安装于喷头升降测试架3上；所述喷头9的喷嘴朝下；所述喷头升降测试架3用于：升降喷头9；所述喷头液压系统与喷头9连接，用于：将待测液体传输至喷头9中，进行喷雾，形成喷雾场；所述面阵激光器7与二维红外激光雷达8安装于激光器升降平台1上，且所述面阵激光器7与二维红外激光雷达8位于所述喷雾场一侧；所述激光器升降平台1用于：升降面阵激光器7与二维红外激光雷达8；所述面阵激光器7用于：对正在检测的喷雾场截面照射可见激光，高亮显示截面位置与截面内雾滴的二维分布，达到直观、清晰的可视化效果；所述激光粒度仪10安装于激光粒度仪承载平台2上；所述激光粒度仪承载平台2位于底座5上，并与底座5连接；所述激光粒度仪承载平台2用于：调节激光粒度仪10的位置，以扫描喷雾场；所述若干风机4活动安装于底座5上，用于：向所述喷雾场吹风，模拟外界环境风因素；所述风机4包括：风机电机；所述单片机作为控制核心，通过电机驱动器与激光器升降平台1、激光粒度仪承载平台2、喷头升降测试架3、风机电机连接；所述单片机通过继电器与喷头液压系统连接；所述单片机与计算机连接；所述计算机与二维红外激光雷达8、激光粒度仪10连接；所述计算机用于：显示可视化界面，作为人机交互的接口；通过单片机实现：①面阵激光器7与二维红外激光雷达8的升降；②喷头9的升降；③激光粒度仪10的位置移动；④调整风机4的风速；⑤喷头液压系统的启停与压力调节。在上述技术方案的基础上，所述激光器升降平台1包括：激光器支撑板11、激光器升降平台电机12、滚珠丝杠线性模组一16、支撑杆17和滑块二；所述支撑杆17竖直安装于底座5上；所述滚珠丝杠线性模组一16安装于支撑杆17一侧，其螺纹部下端与激光器升降平台电机12连接；所述激光器升降平台电机12安装于底座5上；所述单片机通过电机驱动器与激光器升降平台电机12连接；在所述滚珠丝杠线性模组一16上设有与其螺纹部配合的滑块二；所述激光器支撑板11由水平板和竖直板组成，为折形；所述竖直板与滑块二固定连接；所述面阵激光器7与二维红外激光雷达8安装于所述水平板上；当激光器升降平台电机12运转时，带动滚珠丝杠线性模组一16的螺纹部转动，滑块二进行竖直升降运动，进而带动激光器支撑板11进行竖直升降运动，实现面阵激光器7与二维红外激光雷达8的竖直升降。在上述技术方案的基础上，所述喷头升降测试架3包括：升降杆13、滑块一14、喷头升降电机15和滚珠丝杠线性模组二18；所述滚珠丝杠线性模组二18竖直安装于底座5上；所述喷头升降电机15安装于滚珠丝杠线性模组二18底部一侧，并与滚珠丝杠线性模组二18的螺纹部连接；所述单片机通过电机驱动器与喷头升降电机15连接；所述滑块一14与滚珠丝杠线性模组二18的螺纹部螺纹配合；所述升降杆13的一端与滑块一14固定连接，另一端与喷头9固定连接；当喷头升降电机15运转时，带动滚珠丝杠线性模组二18的螺纹部转动，滑块一14进行竖直升降运动，进而升降杆13进行竖直升降运动，实现喷头9的竖直升降。在上述技术方案的基础上，所述升降杆13和支撑杆17利用工业铝型材制作。在上述技术方案的基础上，所述喷头液压系统包括：储水罐19、液压泵20、减压阀21和数字水压表22；所述储水罐19用于：盛装待测液体；所述液压泵20的一端通过液压管从储水罐19中获取待测液体，另一端通过液压管与减压阀21的一端连接；所述减压阀21的另一端通过液压管与喷头9连接；在减压阀21与喷头9连接的液压管上设有数字水压表22；所述单片机通过继电器与液压泵20连接；当液压泵20运转时，待测液体从储水罐19中依次通过液压泵20和减压阀21传输至喷头9。在上述技术方案的基础上，所述底座5包括：弧形导轨(弧形轨道)6、若干直线导轨、滚珠丝杠线性模组三23、SBR导轨24和激光粒度仪承载平台电机；所述滚珠丝杠线性模组三23与SBR导轨24平行设置；所述激光粒度仪承载平台2的下方与滚珠丝杠线性模组三23螺纹配合，激光粒度仪承载平台2位于SBR导轨24上方，并在SBR导轨24上滑动；在所述底座5的边缘上设有弧形导轨6和若干直线导轨；所述若干直线导轨与弧形导轨6依次首尾连接，形成封闭轨道；所述激光粒度仪承载平台电机与滚珠丝杠线性模组三23的螺纹部连接；所述单片机通过电机驱动器与激光粒度仪承载平台电机连接；当激光粒度仪承载平台电机运转时，带动滚珠丝杠线性模组三23的螺纹部转动，激光粒度仪承载平台2沿SBR导轨24移动，进而调节激光粒度仪10的位置。在上述技术方案的基础上，在所述弧形导轨6上安装有可拆卸的风机4，在直线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷雾效果可视化检测系统，其特征在于，包括：激光器升降平台(1)、激光粒度仪承载平台(2)、喷头升降测试架(3)、喷头液压系统、若干风机(4)、底座(5)、面阵激光器(7)、二维红外激光雷达(8)、喷头(9)、激光粒度仪(10)、单片机、若干电机驱动器和计算机；/n所述喷头(9)安装于喷头升降测试架(3)上；/n所述喷头(9)的喷嘴朝下；/n所述喷头升降测试架(3)用于：升降喷头(9)；/n所述喷头液压系统与喷头(9)连接，用于：将待测液体传输至喷头(9)中，进行喷雾，形成喷雾场；/n所述面阵激光器(7)与二维红外激光雷达(8)安装于激光器升降平台(1)上，且所述面阵激光器(7)与二维红外激光雷达(8)位于所述喷雾场一侧；/n所述激光器升降平台(1)用于：升降面阵激光器(7)与二维红外激光雷达(8)；/n所述面阵激光器(7)用于：对正在检测的喷雾场截面照射可见激光，高亮显示截面位置与截面内雾滴的二维分布；/n所述激光粒度仪(10)安装于激光粒度仪承载平台(2)上；/n所述激光粒度仪承载平台(2)位于底座(5)上，并与底座(5)连接；/n所述激光粒度仪承载平台(2)用于：调节激光粒度仪(10)的位置，以扫描喷雾场；/n所述若干风机(4)活动安装于底座(5)上，用于：向所述喷雾场吹风，模拟外界环境风因素；/n所述风机(4)包括：风机电机；/n所述单片机通过电机驱动器与激光器升降平台(1)、激光粒度仪承载平台(2)、喷头升降测试架(3)、风机电机连接；/n所述单片机通过继电器与喷头液压系统连接；/n所述单片机与计算机连接；/n所述计算机与二维红外激光雷达(8)、激光粒度仪(10)连接；/n所述计算机用于：显示可视化界面，作为人机交互的接口；通过单片机实现：①面阵激光器(7)与二维红外激光雷达(8)的升降；②喷头(9)的升降；③激光粒度仪(10)的位置移动；④调整风机(4)的风速；⑤喷头液压系统的启停与压力调节。/n...

【技术特征摘要】
1.一种喷雾效果可视化检测系统，其特征在于，包括：激光器升降平台(1)、激光粒度仪承载平台(2)、喷头升降测试架(3)、喷头液压系统、若干风机(4)、底座(5)、面阵激光器(7)、二维红外激光雷达(8)、喷头(9)、激光粒度仪(10)、单片机、若干电机驱动器和计算机；
所述喷头(9)安装于喷头升降测试架(3)上；
所述喷头(9)的喷嘴朝下；
所述喷头升降测试架(3)用于：升降喷头(9)；
所述喷头液压系统与喷头(9)连接，用于：将待测液体传输至喷头(9)中，进行喷雾，形成喷雾场；
所述面阵激光器(7)与二维红外激光雷达(8)安装于激光器升降平台(1)上，且所述面阵激光器(7)与二维红外激光雷达(8)位于所述喷雾场一侧；
所述激光器升降平台(1)用于：升降面阵激光器(7)与二维红外激光雷达(8)；
所述面阵激光器(7)用于：对正在检测的喷雾场截面照射可见激光，高亮显示截面位置与截面内雾滴的二维分布；
所述激光粒度仪(10)安装于激光粒度仪承载平台(2)上；
所述激光粒度仪承载平台(2)位于底座(5)上，并与底座(5)连接；
所述激光粒度仪承载平台(2)用于：调节激光粒度仪(10)的位置，以扫描喷雾场；
所述若干风机(4)活动安装于底座(5)上，用于：向所述喷雾场吹风，模拟外界环境风因素；
所述风机(4)包括：风机电机；
所述单片机通过电机驱动器与激光器升降平台(1)、激光粒度仪承载平台(2)、喷头升降测试架(3)、风机电机连接；
所述单片机通过继电器与喷头液压系统连接；
所述单片机与计算机连接；
所述计算机与二维红外激光雷达(8)、激光粒度仪(10)连接；
所述计算机用于：显示可视化界面，作为人机交互的接口；通过单片机实现：①面阵激光器(7)与二维红外激光雷达(8)的升降；②喷头(9)的升降；③激光粒度仪(10)的位置移动；④调整风机(4)的风速；⑤喷头液压系统的启停与压力调节。


2.如权利要求1所述的喷雾效果可视化检测系统，其特征在于：所述激光器升降平台(1)包括：激光器支撑板(11)、激光器升降平台电机(12)、滚珠丝杠线性模组一(16)、支撑杆(17)和滑块二；
所述支撑杆(17)竖直安装于底座(5)上；
所述滚珠丝杠线性模组一(16)安装于支撑杆(17)一侧，其螺纹部下端与激光器升降平台电机(12)连接；
所述激光器升降平台电机(12)安装于底座(5)上；
所述单片机通过电机驱动器与激光器升降平台电机(12)连接；
在所述滚珠丝杠线性模组一(16)上设有与其螺纹部配合的滑块二；
所述激光器支撑板(11)由水平板和竖直板组成，为折形；
所述竖直板与滑块二固定连接；
所述面阵激光器(7)与二维红外激光雷达(8)安装于所述水平板上。


3.如权利要求2所述的喷雾效果可视化检测系统，其特征在于：所述喷头升降测试架(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑永军，杨圣慧，吕昊暾，陈炳太，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：新型
国别省市：北京;11