一种基于激光扫描技术的果园自动变量喷雾机制造技术

本发明专利技术涉及一种基于激光扫描技术的果园自动变量喷雾机。喷雾机包括牵引底盘、激光扫描探测装置、变量喷雾装置、可调喷杆装置和电源供给装置，激光扫描探测装置包括激光扫描仪；变量喷雾装置包括药箱、隔膜泵、调压分流器、一级分流器、二级分流器、电磁阀组和多个五指雾化器；电源供给装置包括布置在牵引底盘上的发电机和电源变压器。本发明专利技术可自动采集树行两侧的果树树冠信息，根据施药算法自动独立控制每个喷头流量和单个风机风量，实现按需喷雾和供给风量，以提高农药利用率和沉积均匀性，降低施药过程中由于农药飘移造成的环境污染和对操作者的人身伤害。

An automatic variable sprayer for orchard based on laser scanning technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光扫描技术的果园自动变量喷雾机
本专利技术属于农业植保机械领域，涉及一种喷雾机，特别涉及一种基于激光扫描技术的果园自动变量喷雾机。
技术介绍
果树喷雾是苗圃和果树普遍采用的有效植保方式，在我国，当前应用于果树喷雾的自动植保机械和施药技术比较落后，农药利用率极低，果园喷雾机在整个施药过程中连续不变量喷雾，极易形成农药飘移和流失造成严重的农药浪费和环境污染，同时还造成了农产品的农药残留超标。对靶变量施药技术可以提高农药有效利用率，改善药液在冠层沉积均匀性，降低施药过程中由于农药飘移造成的环境污染和对操作者的人身伤害。我国现有的自动对靶变量喷雾机主要根据相应的传感器采集树冠信息，通过调节喷头流量和风机出风口实现，如中国专利技术专利申请“一种采用激光传感器智能风送变量喷雾机”(申请号201410785519.5)，利用激光传感器采集树冠信息，但其只能调节喷药流量；中国专利技术专利申请“一种自适应式果园喷雾机”(申请号201410321884.0)，通过调整风箱的旋转角度和电磁阀频率实现对靶喷雾，但其无法根据靶标树冠参数实时进行风量调节，该喷雾机采用单个轴流风机作气流源，对果树的适应性差，施药过程中很容易造成风量过大或过小造成的农药飘移或沉积不均匀等问题，自动化程度较低。针对目前我国植保机械和施药技术落后的局面和对环境保护的重视，有必要设计一种新型的果园自动对靶变量喷雾机，既可以实时调节喷雾流量减少农药使用量，又可以实时调节风量减少农药飘移造成的环境污染。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于激光扫描技术的果园自动变量喷雾机，采用激光扫描探测装置及变量喷雾装置，可根据树冠靶标的有无和树冠密度进行自动变流量和风量调节，以提高农药有效利用率，提高冠层靶标上的雾滴沉积均匀性，降低施药过程中造成的农药浪费，减少施药过程中由于农药飘移造成的环境污染和对操作者的人身伤害。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种基于激光扫描技术的果园自动变量喷雾机，由拖拉机2后部设置的牵引杆4牵引作业，所述喷雾机包括牵引底盘22、激光扫描探测装置、变量喷雾装置、可调喷杆装置和电源供给装置，其中，所述激光扫描探测装置包括用于采集果树树冠信息的激光扫描仪12。所述变量喷雾装置包括药箱16、隔膜泵9、调压分流器、一级分流器33、二级分流器37、电磁阀组18和多个五指雾化器19。所述药箱16的顶部和底部分别设有进液口和出液口，所述出液口通过连接管路依次连接隔膜泵9和调压分流器；所述隔膜泵9通过万向联轴器5从拖拉机辅助动力输出获得动力，产生喷雾压力。所述调压分流器包括调压阀32和两个输出管路；所述调压阀32用于调节两个输出管路的输出压力；所述两个输出管路包括第一输出管路和第二输出管路；所述第一输出管路与一级分流器33的进液端连接；所述第二输出管路与设置在药箱16的内部底端的第二搅拌器38连接。所述一级分流器33的出液端包括两个一级分流支路，每个一级分流支路各与一个二级分流器37的进液端连接；两个二级分流器37的出液端均包括多个二级分流支路。所述电磁阀组18包括分别与一个二级分流器37对应连接的左电磁阀组和右电磁阀组，左电磁阀组和右电磁阀组均包括多个电磁阀。所述五指雾化器19包括五个朝向果树树冠、由上至下呈弧形排列的喷头和一个无刷风机25，所述无刷风机25通过风机驱动15驱动工作。所述左电磁阀组和右电磁阀组的各电磁阀的输入端均与一个二级分流器37的二级分流支路一一对应连接，输出端与五指雾化器19的喷头一一对应连接；五指雾化器19安装在可调喷杆装置上。所述电源供给装置包括布置在牵引底盘22上的发电机23和电源变压器10；所述发电机23与电源变压器10连接，电源变压器10将发电机23输出的220V交流电压转换为12V直流电，输出给用电装置使用。所述喷雾机进一步包括信号控制装置，所述信号控制装置包括雷达地速传感器1、嵌入式控制平台3和信号控制主板11；所述雷达地速传感器1安装在拖拉机2的前部，并朝向地面，用于检测作业速度。所述嵌入式控制平台3布置在拖拉机2的驾驶室内，与信号控制主板11连接；所述信号控制主板11分别与雷达地速传感器1、激光扫描仪12、电磁阀组18的电磁阀和风机驱动15连接。所述雷达地速传感器1和激光扫描仪12经信号控制主板11分别将采集的作业速度和冠层边界距离、形状、高度等信息发送至嵌入式控制平台3，嵌入式控制平台3根据雷达地速传感器1和激光扫描仪12采集到的信息，通过施药算法进行计算，从而获取样本靶标的各段冠层体积、密度，并传输到信号控制主板11；信号控制主板11将收到的信息转化为PWM信号，传输到各段树形所对应的五指雾化器19的喷头的电磁阀以及无刷风机25的风机驱动15，驱动相应的喷头和无刷风机25工作，并根据靶标有无及外形大小实时调节电磁阀的占空比和无刷风机25转速。所述牵引底盘22为轮式结构，其前部和中部分别设置有导向轮7和行进轮24；所述导向轮7上设有丝杆升降器6，丝杆升降器6包括一用于调节升降器高度的丝杆调节手轮8。牵引底盘22的前部竖直地设置有一支撑杆13，所述激光扫描仪12固接在支撑杆13的顶端，所述支撑杆13包括上支撑杆和下支撑杆，上支撑杆与下支撑杆相互套接，并通过螺栓紧固。所述出液口与隔膜泵9之间的连接管路上设有第一过滤装置35；所述隔膜泵9与调压分流器之间的连接管路上设有第二过滤装置40。所述隔膜泵9上安装有安全阀36，安全阀36通过连接管路与设置在药箱16的内部底端的第一搅拌器30连接。所述第二输出管路进一步包括回流管路39，所述回流管路39与药箱16的上部连通。所述调压分流器进一步包括压力表31；所述两个一级分流支路上各设有一个用于输出控制的开关阀34。所述可调喷杆装置包括喷杆主支架29、横向一级固定杆28、横向二级伸缩杆27和抱箍26。两个并列的喷杆主支架29均通过其底端设置的主支架固定节20与固定在牵引底盘22后端的法兰21相互固接，垂直地固接在牵引底盘22上；多个横向一级固定杆28水平且高度可调地固接在两个喷杆主支架29上；每个横向一级固定杆28的左右两端均套接一能够沿横向一级固定杆28的长度方向滑动的横向二级伸缩杆27，横向二级伸缩杆27通过螺栓紧固在横向一级固定杆28上；每个横向二级伸缩杆27的端部均通过抱箍26安装有一五指雾化器19。所述信号控制主板11与电磁阀驱动、风机驱动15及雷达地速传感器1的信号输出均采用航空插头连接；嵌入式控制平台3与信号控制主板11、激光扫描仪12分别采用以太网口和USB转RS232连接，方便拆装；所述电磁阀驱动与电磁阀组18的各电磁阀之间的连接导线以及风机驱动15与无刷风机25之间的连接导线，均收纳于设置在药箱16上的导线拖链14中，且导线连接处均采用快插方式。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1.基于激光扫描仪采集的靶标树冠信息实现风量、流量的单独控制。控制系统共包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光扫描技术的果园自动变量喷雾机，由拖拉机(2)后部设置的牵引杆(4)牵引作业，其特征在于：所述喷雾机包括牵引底盘(22)、激光扫描探测装置、变量喷雾装置、可调喷杆装置和电源供给装置，其中，/n所述激光扫描探测装置包括用于采集果树树冠信息的激光扫描仪(12)；/n所述变量喷雾装置包括药箱(16)、隔膜泵(9)、调压分流器、一级分流器(33)、二级分流器(37)、电磁阀组(18)和多个五指雾化器(19)；/n所述药箱(16)的顶部和底部分别设有进液口和出液口，所述出液口通过连接管路依次连接隔膜泵(9)和调压分流器；所述隔膜泵(9)通过万向联轴器(5)从拖拉机辅助动力输出获得动力，产生喷雾压力；/n所述调压分流器包括调压阀(32)和两个输出管路；所述调压阀(32)用于调节两个输出管路的输出压力；所述两个输出管路包括第一输出管路和第二输出管路；所述第一输出管路与一级分流器(33)的进液端连接；所述第二输出管路与设置在药箱(16)的内部底端的第二搅拌器(38)连接；/n所述一级分流器(33)的出液端包括两个一级分流支路，每个一级分流支路各与一个二级分流器(37)的进液端连接；两个二级分流器(37)的出液端均包括多个二级分流支路；/n所述电磁阀组(18)包括分别与一个二级分流器(37)对应连接的左电磁阀组和右电磁阀组，左电磁阀组和右电磁阀组均包括多个电磁阀；/n所述五指雾化器(19)包括五个朝向果树树冠、由上至下呈弧形排列的喷头和一个无刷风机(25)，所述无刷风机(25)通过风机驱动(15)驱动工作；/n所述左电磁阀组和右电磁阀组的各电磁阀的输入端均与一个二级分流器(37)的二级分流支路一一对应连接，输出端与五指雾化器(19)的喷头一一对应连接；五指雾化器(19)安装在可调喷杆装置上；/n所述电源供给装置包括布置在牵引底盘(22)上的发电机(23)和电源变压器(10)；所述发电机(23)与电源变压器(10)连接，电源变压器(10)将发电机(23)输出的220V交流电压转换为12V直流电，输出给用电装置使用。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光扫描技术的果园自动变量喷雾机，由拖拉机(2)后部设置的牵引杆(4)牵引作业，其特征在于：所述喷雾机包括牵引底盘(22)、激光扫描探测装置、变量喷雾装置、可调喷杆装置和电源供给装置，其中，
所述激光扫描探测装置包括用于采集果树树冠信息的激光扫描仪(12)；
所述变量喷雾装置包括药箱(16)、隔膜泵(9)、调压分流器、一级分流器(33)、二级分流器(37)、电磁阀组(18)和多个五指雾化器(19)；
所述药箱(16)的顶部和底部分别设有进液口和出液口，所述出液口通过连接管路依次连接隔膜泵(9)和调压分流器；所述隔膜泵(9)通过万向联轴器(5)从拖拉机辅助动力输出获得动力，产生喷雾压力；
所述调压分流器包括调压阀(32)和两个输出管路；所述调压阀(32)用于调节两个输出管路的输出压力；所述两个输出管路包括第一输出管路和第二输出管路；所述第一输出管路与一级分流器(33)的进液端连接；所述第二输出管路与设置在药箱(16)的内部底端的第二搅拌器(38)连接；
所述一级分流器(33)的出液端包括两个一级分流支路，每个一级分流支路各与一个二级分流器(37)的进液端连接；两个二级分流器(37)的出液端均包括多个二级分流支路；
所述电磁阀组(18)包括分别与一个二级分流器(37)对应连接的左电磁阀组和右电磁阀组，左电磁阀组和右电磁阀组均包括多个电磁阀；
所述五指雾化器(19)包括五个朝向果树树冠、由上至下呈弧形排列的喷头和一个无刷风机(25)，所述无刷风机(25)通过风机驱动(15)驱动工作；
所述左电磁阀组和右电磁阀组的各电磁阀的输入端均与一个二级分流器(37)的二级分流支路一一对应连接，输出端与五指雾化器(19)的喷头一一对应连接；五指雾化器(19)安装在可调喷杆装置上；
所述电源供给装置包括布置在牵引底盘(22)上的发电机(23)和电源变压器(10)；所述发电机(23)与电源变压器(10)连接，电源变压器(10)将发电机(23)输出的220V交流电压转换为12V直流电，输出给用电装置使用。


2.根据权利要求1所述的基于激光扫描技术的果园自动变量喷雾机，其特征在于：所述喷雾机进一步包括信号控制装置，所述信号控制装置包括雷达地速传感器(1)、嵌入式控制平台(3)和信号控制主板(11)；所述雷达地速传感器(1)安装在拖拉机(2)的前部，并朝向地面，用于检测作业速度；
所述嵌入式控制平台(3)布置在拖拉机(2)的驾驶室内，与信号控制主板(11)连接；所述信号控制主板(11)分别与雷达地速传感器(1)、激光扫描仪(12)、电磁阀组(18)的电磁阀和风机驱动(15)连接；
所述雷达地速传感器(1)和激光扫描仪(12)经信号控制主板(11)分别将采集的作业速度和冠层边界距离、形状、高度等信息发送至嵌入式控制平台(3)，
嵌入式控制平台(3)根据雷达地速传感器(1)和激光扫描仪(12)采集到的信息，通过施药算法进行计算，从而获取样本靶标的各段冠层体积、密度，并传输到信号控制主板(11)；信号控制主板(11)将收到的信息转化为PWM信号，传输到各段树形所对应的五指雾化器(19)的喷头的电磁阀以及无刷风机(25...

【专利技术属性】
技术研发人员：何雄奎，李龙龙，宋坚利，刘亚佳，曾爱军，王昌陵，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11