【技术实现步骤摘要】
自适应调整幅宽式智能对行喷药机及其控制方法
[0001]本专利技术属于农业机械
，尤其涉及自适应调整幅宽式智能对行喷药机及其控制方法。
技术介绍
[0002]截止到目前，玉米大田作业环境下，主要采用高地隙植保机和航空植保机，其一般采取全覆盖喷药的方式，可以大面积覆盖喷洒，但是作物行间的空喷不仅造成了大量药液流失，也污染了土壤和空气。现如今，我国玉米的种植模式主要以分散式小农经济为主，其特点是地块比较分散，不适合大型高地隙植保机和航空植保机进行病虫害的防治，因此在广大的农村植保机械仍然是以小型人工背负式为主，这种机械容易造成药物喷洒不均，并且操作人员与农药处于同一空间，易造成操作人员慢性中毒，严重损害劳动者的身体健康。现有的大田喷杆式施药机喷雾过程中喷头无法精准对行喷施，容易造成农药浪费，而且打药机的幅宽很难改变，对于左右两侧有阻碍的小块地形，很难开展作业。
[0003]综上所述，设计一种喷药机，在自适应改变喷杆喷幅的同时，使喷头自动对准不同行距的作物，已经成为亟需解决的问题。
技术实现思路
[0004]为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本专利技术的目的在于针对上述问题，提供自适应调整幅宽式智能对行喷药机，包括四驱电动底盘、喷洒机构、自动对行机构、自适应调整幅宽机构、喷杆升降机构13和电气控制箱9，其特征在于，所述电气控制箱9控制四驱电动底盘、喷洒机构、自动对行机构、自适应调整幅宽机构共同协作运行，达到自适应调整工作幅宽和自动调整行距的目标，从而实现智能化自动控制完成精准喷雾作业。>[0005]优选的，四驱电动底盘包括车架1和四个车轮2，四个车轮2分别通过相应的轮子支撑3安装到车架1上，四个车轮2分别由四个单独的电机4驱动，通过控制四个电机4的速度，利用差速，实现机器的转向和转弯。
[0006]优选的，喷洒机构包括安装在车架1上的药水箱10和电动隔膜泵12，药水箱10通过电动隔膜泵12连接有六个喷头17。
[0007]优选的，自动对行机构包括同步带滑轨15、步进电机16、滑块19和喷杆架21，其中，同步带滑轨15、步进电机16和滑块19均设置有六个且分别与六个喷头17一一对应设置，六个喷头17分别安装在相应的滑块19上，六个滑块19安装在相应的同步带滑轨15上，六个步进电机16均安装在相应同步带滑轨15的一侧，步进电机16通过相应的同步带滑轨15驱动相应的滑块19做直线平移运动，同时适应等行距和变行距，实现不同行距的精准定位；喷杆架21包括结构相同的左侧喷杆、右侧喷杆和中间喷杆，左侧喷杆与右侧喷杆分别转动连接到中间喷杆的左右两端，左侧喷杆、右侧喷杆和中间喷杆的后侧壁均安装有两个同步带滑轨15。
[0008]优选的，自适应调整幅宽机构包括折叠电动推杆20和六个电磁水阀，折叠电动推
杆20左右对称设置有两个，位于右侧的折叠电动推杆20的两端分别转动连接到右侧喷杆与中间喷杆的前侧壁上，位于左侧的折叠电动推杆20的两端分别转动连接到左侧喷杆与中间喷杆的前侧壁上。
[0009]优选的，喷杆升降机构13包括升降电动推杆18和两个连接杆，两个连接杆左右对称设置且其两端分别转动连接到车架1和中间喷杆的后侧壁上，升降电动推杆18的一端固定连接到车架1上，另一端向上倾斜设置并转动连接到中间喷杆上，通过调控升降电动推杆18的伸缩，调节喷头17的喷洒高度。
[0010]优选的，车架1上还设置有电池14和汽油增程器11，电池14用于为整个喷药机供电，汽油增程器11用于给电池14充电，以增加行驶里程。
[0011]优选的，车架1的前端左右两侧均通过相机架8安装有摄像头5，电气控制箱9包计算机和电子控制单元，摄像头5通过USB数据线连接到计算机，计算机通过USB
‑
CAN转换模块与电子控制单元相连接。
[0012]本专利技术的目的还在于提供自适应调整幅宽式智能对行喷药机的控制方法，包括如下步骤：
[0013]步骤S1，摄像头5采集获取地面玉米状况视频信息经USB传输至计算机；
[0014]步骤S2，计算机将摄像头5采集的视频进行分解成以帧为单位的图像信息；
[0015]步骤S3，对图像信息进行预处理得到玉米行信息；
[0016]步骤S4，进行自适应感兴趣区域划分，判断感兴趣区域中玉米行数量，采用双目测距算法对存在的玉米行信息进行处理得到图像的横向像素坐标值；
[0017]步骤S5，计算机将图像中的横向像素坐标值进行坐标换算成以车架1的中心为原点的实际坐标值；
[0018]步骤S6，计算机根据滑块19当前位置与目标位置的差值来控制步进电机16的转动角度，进而使载有喷头17的滑块19移动到指定位置；
[0019]步骤S7，计算机将需要工作的玉米行位置信息通过USB
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CAN转换模块下发到电子控制单元，电子控制单元通过控制电磁阀的关闭，自动关闭不需要的喷头17。
[0020]优选的，步骤S3中，对图像预处理的具体方法为：采用Excess Green法用颜色特征因子对图像进行处理，得到玉米苗的灰度图像，将灰度图像转换为二值化图像，使用中值滤波的方法消除离散的噪点，然后再进行膨胀后腐蚀操作的形态学处理，最后用垂直投影法对预处理图像进行自适应感兴趣区域划分。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：
[0022]本专利技术中，喷药机在进入田间工作时，通过分别安装在车架上方的两台摄像头实时拍摄车辆前方玉米苗的图像，然后快速的进行图像处理，得到玉米苗的苗线，测出苗线之间的距离，通过坐标转换得到玉米苗线所处的真实坐标，通过自动对行机构分别改变喷头的坐标，使喷头实现苗线对行；此外，喷药机在行驶过程中可以自动对准不同行距的玉米，并且可以根据感兴趣区域中作物行数量以及作物行的位置，自适应改变喷杆喷幅，自动关闭不需要的喷头，该装置的环境的适应能力更强，喷施精确，能节省农药使用量及减少环境污染。
附图说明
[0023]附图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0024]附图2为本专利技术整体结构的俯视图；
[0025]附图3为本专利技术的喷杆结构示意图；
[0026]附图4为本专利技术的摄像头捕捉画面图；
[0027]附图5为本专利技术玉米苗线识别图。
[0028]图中附图标记为：
[0029]1‑
车架，2
‑
车轮，3
‑
轮子支撑，4
‑
电机，5
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摄像头，6
‑
电机减速器，7
‑
传动机构，8
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相机架，9
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电气控制箱，10
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药水箱，11
‑
汽油增程器，12
‑
电动隔膜泵，13
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喷杆升降机构，14
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电池，15
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同步带滑轨，16
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步进电机，17
‑
喷头，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.自适应调整幅宽式智能对行喷药机，包括四驱电动底盘、喷洒机构、自动对行机构、自适应调整幅宽机构、喷杆升降机构(13)和电气控制箱(9)，其特征在于，所述电气控制箱(9)控制四驱电动底盘、喷洒机构、自动对行机构、自适应调整幅宽机构共同协作运行，达到自适应调整工作幅宽和自动调整行距的目标，从而实现智能化自动控制完成精准喷雾作业。2.根据权利要求1所述的自适应调整幅宽式智能对行喷药机，其特征在于，四驱电动底盘包括车架(1)和四个车轮(2)，四个车轮(2)分别通过相应的轮子支撑(3)安装到车架(1)上，四个车轮(2)分别由四个单独的电机(4)驱动，通过控制四个电机(4)的速度，利用差速，实现机器的转向和转弯。3.根据权利要求2所述的自适应调整幅宽式智能对行喷药机，其特征在于，喷洒机构包括安装在车架(1)上的药水箱(10)和电动隔膜泵(12)，药水箱(10)通过电动隔膜泵(12)连接有六个喷头(17)。4.根据权利要求3所述的自适应调整幅宽式智能对行喷药机，其特征在于，自动对行机构包括同步带滑轨(15)、步进电机(16)、滑块(19)和喷杆架(21)，其中，同步带滑轨(15)、步进电机(16)和滑块(19)均设置有六个且分别与六个喷头(17)一一对应设置，六个喷头(17)分别安装在相应的滑块(19)上，六个滑块(19)安装在相应的同步带滑轨(15)上，六个步进电机(16)均安装在相应同步带滑轨(15)的一侧，步进电机(16)通过相应的同步带滑轨(15)驱动相应的滑块(19)做直线平移运动，同时适应等行距和变行距，实现不同行距的精准定位；喷杆架(21)包括结构相同的左侧喷杆、右侧喷杆和中间喷杆，左侧喷杆与右侧喷杆分别转动连接到中间喷杆的左右两端，左侧喷杆、右侧喷杆和中间喷杆的后侧壁均安装有两个同步带滑轨(15)。5.根据权利要求4所述的自适应调整幅宽式智能对行喷药机，其特征在于，自适应调整幅宽机构包括折叠电动推杆(20)和六个电磁水阀，折叠电动推杆(20)左右对称设置有两个，位于右侧的折叠电动推杆(20)的两端分别转动连接到右侧喷杆与中间喷杆的前侧壁上，位于左侧的折叠电动推杆(20)的两端分别转动连接到左侧喷杆与中间喷杆的前侧壁上。6.根据权利要求5所述的自适应调整幅宽式智能对行喷药机，其特征在于，喷杆升降机构(13)包括升降电动推杆(18)和两个连接杆，两...
【专利技术属性】
技术研发人员：王庆杰，苏晓龙，徐迪娟，杨丽，山弘道，洪长安，张馨悦，张衡，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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