一種基于樹形重構(gòu)的果園智能噴藥的制造方法
【專利摘要】本實用新型為一種基于樹形重構(gòu)的果園智能噴藥機，主要由行走裝置，檢測裝置，控制裝置，施藥裝置組成。所述行走裝置主要有驅(qū)動輪、橡膠履帶、支撐輪、柴油機和變速箱組成；所述檢測裝置主要由激光掃描儀、速度傳感器組成，用于果樹位置檢測、樹形重構(gòu)和速度檢測；所述控制裝置主要由工控機、右側(cè)電磁閥、左側(cè)電磁閥、溢流閥組成，其處理檢測裝置發(fā)來的信號，生成控制指令控制右側(cè)電磁閥、左側(cè)電磁閥、溢流閥的開啟與關(guān)閉；所述施藥裝置主要由藥箱、噴藥汽油機、噴藥裝置變速箱、高壓泵、右側(cè)噴頭、左側(cè)噴頭組成。本實用新型可以在車輛行駛過程中自動檢測兩側(cè)果樹的位置及重構(gòu)樹形，進行自動定量施藥，提高了農(nóng)藥的利用率，改善了噴藥效果，從根本上降低了農(nóng)藥對環(huán)境的污染。
【專利說明】—種基于樹形重構(gòu)的果園智能噴藥機
[0001]一、【技術(shù)領(lǐng)域】:本實用新型涉及果園智能施藥領(lǐng)域，特別涉及一種基于激光進行定位和樹形重構(gòu)的果園智能噴藥機系統(tǒng)。
二、【背景技術(shù)】:
[0002]果園的管理包括種植、施肥、灌溉、整枝和病蟲害的防治等多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其中病蟲害的防治是最重要也是最耗時的環(huán)節(jié)。果樹在一年的生長期中大約需要噴藥8?15次。目前，我國果園施藥機械主要有手動踏板式噴霧器和高壓噴槍，而且使用覆蓋式連續(xù)的噴灑化學制劑，這種粗放式落后的噴藥方式使滯留在果樹上的農(nóng)藥很少，50?70%的農(nóng)藥降落在土壤和周圍環(huán)境中，造成了嚴重的環(huán)境污染，也導致了我國農(nóng)藥的利用率遠低于發(fā)達國家。
[0003]我國是水果生產(chǎn)大國，無論面積或產(chǎn)量均居世界第一，但是果樹的種植和管理技術(shù)落后，尤其是果園噴藥技術(shù)還處于發(fā)達國家20世紀70?80年代的水平，主要存在以下問題:
[0004]I)噴藥設(shè)備單一，主要有壓縮式噴霧機、背負式噴霧機、噴桿噴霧機等常用的噴藥設(shè)備，不能滿足病蟲害的快速高效防治。
[0005]2)農(nóng)藥有效利用率低、浪費大，造成的環(huán)境污染嚴重。
[0006]3)噴藥機械工作效率低，其中90%以上是手動背負式噴霧器，很難保證實時防治，且勞動成本高。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0007]1、發(fā)明目的:本實用新型提供了一種基于樹形重構(gòu)的果園智能噴藥機，其目的是實現(xiàn)噴藥機在果園行間行駛過程中自動檢測兩側(cè)的果樹位置和形狀，實施定量精確噴藥，從而提高農(nóng)藥的利用率，改善噴藥效果，減少農(nóng)藥對噴藥者身體的傷害，從根本上降低農(nóng)藥對環(huán)境的污染。
[0008]2、技術(shù)方案:本實用新型是按照以下技術(shù)方案實施的:一種基于樹形重構(gòu)的果園智能噴藥機，包括行走裝置，行走裝置前端設(shè)置有檢測裝置，后端設(shè)置有施藥裝置，施藥裝置管道上的右側(cè)電磁閥14、左側(cè)電磁閥20和溢流閥26連接至工控機7，檢測裝置主要包括激光掃描儀3和速度傳感器32,激光掃描儀3和速度傳感器32的輸出信號傳送給工控機7，工控機7融合處理激光掃描儀3掃描的果樹位置、形狀信息和速度傳感器32檢測的行走速度信息生成控制指令，控制右側(cè)電磁閥14、左側(cè)電磁閥20和溢流閥26的開啟和關(guān)閉。
[0009]所述施藥裝置還包括藥箱8，藥箱8通過高壓泵12連接主管道13，高壓泵12連接噴藥裝置變速箱11，噴藥裝置變速箱11通過V帶10連接噴藥汽油機9，回流管25通過溢流閥26連接主管道13，主管道13分支后通過分管道17連接多個右側(cè)電磁閥14、左側(cè)電磁閥20，右側(cè)電磁閥14、左側(cè)電磁閥20分別連接右側(cè)噴頭15、左側(cè)噴頭18。
[0010]所述施藥裝置的噴藥立架19交叉布置有右側(cè)噴頭15、左側(cè)噴頭18和右側(cè)電磁閥14、左側(cè)電磁閥20，噴藥立架19安裝在液壓升降機構(gòu)21上，可調(diào)整噴藥立架19的高度，液壓升降機構(gòu)21固定在旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)盤24上，可進行噴藥方向的調(diào)整。
[0011]3、優(yōu)點及效果:本實用新型由于設(shè)置有檢測和控制裝置，在工作過程中，可以自動檢測車輛兩側(cè)果樹的位置和形狀信息，控制右側(cè)電磁閥、左側(cè)電磁閥和溢流閥的開啟和關(guān)閉，設(shè)置在行走輪上的速度傳感器可以根據(jù)車輛行走的速度自動控制右側(cè)電磁閥、左側(cè)電磁閥的開啟量，調(diào)節(jié)噴藥量的多少，通過本實用新型的實施，可以提高農(nóng)藥的利用率，降低勞動成本，改善噴藥效果，減少農(nóng)藥對噴藥者身體的傷害，從根本上降低環(huán)境污染。
四、【專利附圖】

【附圖說明】；
[0012]圖1為本實用新型噴藥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0013]圖2為果樹定位與重構(gòu)原理圖。
[0014]標注:1-儀器架；2_調(diào)節(jié)孔；3_激光掃描儀；4_行走裝置變速箱；5_12V電瓶；6-逆變器；7_工控機；8-藥箱；9_噴藥汽油機；IO-V帶；11-噴藥裝置變速箱；12_高壓泵；13-主管道；14-右側(cè)電磁閥；15-右側(cè)噴頭；16-固定環(huán)；17-分管道；18-左側(cè)噴頭；19_噴藥立架；20_左側(cè)電磁閥；21_液壓升降機構(gòu)；22_加強筋；23_車廂；24_旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)盤；25_回流管；26_溢流閥；27_驅(qū)動輪；28_橡膠履帶；29_支撐輪系統(tǒng)；30_車架；31_行走裝置柴油機；32_速度傳感器；33_導向輪；34_工控機外設(shè)插口。
五、【具體實施方式】:
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型作更進一步的說明:
[0016]如圖1所示，一種基于樹形重構(gòu)的果園智能噴藥機結(jié)構(gòu)示意圖，包括行走裝置，行走裝置采用履帶式，包括后方的驅(qū)動輪27、中間的支撐輪系統(tǒng)29、前方的導向輪33、橡膠履帶28、車架30、行走裝置柴油機31以及行走裝置變速箱4，在行走裝置上方設(shè)置車廂23。
[0017]在行走裝置的前端，車廂23上安裝有儀器架1，儀器架I上固定有激光掃描儀3，激光掃描儀3可根據(jù)果樹高度需要通過調(diào)節(jié)孔2進行安裝高度調(diào)節(jié)。
[0018]在行走裝置的中間，藥箱8的前方，設(shè)置有控制裝置，控制裝置包括12V電瓶組5，12V電瓶組5直接給激光掃描儀3供電，12V電瓶組5通過逆變器6給工控機7供電，工控機7接收激光掃描儀3和速度傳感器32檢測的信號，處理融合被檢測到信號后發(fā)送給右側(cè)電磁閥14、左側(cè)電磁閥20和溢流閥26。
[0019]在行走裝置的后端，車廂23上設(shè)置施藥裝置，施藥裝置包括藥箱8，藥箱8通過高壓泵12連接主管道13，高壓泵12接噴藥裝置變速箱11，噴藥裝置變速箱11通過V帶10連接噴藥汽油機9，回流管25通過溢流閥26連接主管道13，主管13道通過固定環(huán)16安裝在噴藥立架19上，噴藥立架19通過加強板22連接在液壓升降機構(gòu)21上，液壓升降機構(gòu)21上固定在旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)盤24上，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)盤24通過螺栓安裝在車廂23中，主管道13分支后通過分管道17連接多個右側(cè)電磁閥14、左側(cè)電磁閥20，右側(cè)電磁閥14、左側(cè)電磁閥20分別連接右側(cè)噴頭15、左側(cè)噴頭18。
[0020]本實用新型所采用的工控機7可以通過外設(shè)插口 34接入顯示模塊進行噴藥機狀態(tài)的實時顯示，可以通過外設(shè)插口 34接入輸入模塊進行處理程序的輸入、調(diào)試。
[0021 ] 如圖2所示，激光掃描儀3的固定位置為原點O，噴藥機前進方向為X軸，豎直方向為I軸，建立直角坐標系，激光掃描儀3在掃描半徑R范圍內(nèi)，掃描果樹A,得到A在極坐標下的極徑Ri和極角Ai，將其轉(zhuǎn)換到直角坐標系下，完成坐標系內(nèi)所有果樹位置(Xi，Yi)的確定，激光掃描儀3隨著噴藥機的前進，縱向掃描果樹A的每個切面，最后將掃描的所有果樹縱切面點云圖像相疊加，構(gòu)成掃描果樹A的二維圖像，完成樹形重構(gòu)。
[0022]本實用新型所述一種基于樹形重構(gòu)的果園智能噴藥機，其工作過程如下:
[0023]噴藥機在工作之前，根據(jù)果園的實際情況和果樹的高度，調(diào)節(jié)激光掃描儀3的高度以及噴藥立架19的高度和角度，開啟噴藥汽油機9、工控機7和激光掃描儀3，設(shè)置噴藥裝置變速箱，調(diào)節(jié)噴藥壓力的大小，啟動行走裝置柴油機31，通過行走裝置變速箱4設(shè)定施藥機的前進速度；車輛在行走過程中，通過安裝在前端的激光掃描儀3掃描兩側(cè)果樹，得到果樹的位置和形狀信息，通過安裝在導向輪33上的速度傳感器32得到噴藥機的實時前進速度，將激光掃描儀3和速度傳感器32采集的信息發(fā)送給工控機7，工控機7進行信息處理得到控制指令，發(fā)送給右側(cè)電磁閥14、左側(cè)電磁閥20和溢流閥26，控制右側(cè)電磁閥14、左側(cè)電磁閥20和溢流閥26的開啟、閉合以及開啟量，從而實現(xiàn)自動精確施藥。
【權(quán)利要求】
1.一種基于樹形重構(gòu)的果園智能噴藥機，包括行走裝置，其特征為行走裝置前端設(shè)置有檢測裝置，后端設(shè)置有施藥裝置，施藥裝置管道上的右側(cè)電磁閥(14)、左側(cè)電磁閥(20)和溢流閥(26)連接至工控機(7)，檢測裝置主要包括激光掃描儀(3)和速度傳感器(32)，激光掃描儀(3)和速度傳感器(32)的輸出信號傳送給工控機(7)，工控機(7)處理激光掃描儀⑶和速度傳感器(32)輸出的信號生成控制指令，控制右側(cè)電磁閥(14)、左側(cè)電磁閥(20)和溢流閥(26)的開啟和關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于樹形重構(gòu)的果園智能噴藥機，其特征是所述施藥裝置的噴藥立架(19)交叉布置有右側(cè)噴頭(15)、左側(cè)噴頭(18)和右側(cè)電磁閥(14)、左側(cè)電磁閥(20)，其安裝在液壓升降機構(gòu)(21)上，可進行噴藥立架(19)高度的調(diào)整，液壓升降機構(gòu)(21)固定在旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)盤(24)上，可進行噴藥方向的調(diào)整。
【文檔編號】A01M7/00GK203424190SQ201320346605
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月14日
【發(fā)明者】陳軍, 慕軍營, 劉斐, 馬陽, 王峰霞, 王榮, 李博 申請人:西北農(nóng)林科技大學