专利名称：一种果树靶标探测施药装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及农业机械领域，特别是涉及一种果树靶标探测施药装置。
背景技术：
果园病虫害的有效防治可以挽回损失近10%，目前病虫害防治主要靠化学农药，然而农药的过量施用导致大量农药残留严重污染着生态环境，威胁着农产品安全。无靶标喷施造成的靶标外大量农药沉积是果园农药残留的主要原因之一，对靶喷药技术是降低农药残留的有效手段，其关键技术是靶标探测技术。目前果园靶标探测主要采用红外、图像和超声等探测技术感知果树冠层形状及位置信息，该方法能准确判断稠密树冠存在与否，甚至能很好的探测出靶标外形轮廓。但某些果树树冠很小且枝叶稀疏，难以通过探测树冠准确获取靶标位置信息。对于果树的施药通常还需人工进行操作，费时费力工作量大，但又是·果树生长病虫防治的关键时期，所以急需一种可以针对果树实现自动化施药的装置。
实用新型内容(一 )要解决的技术问题本实用新型要解决的技术问题是提供一种果树靶标探测施药装置，可以根据探测到的果树树干对其进行精准施药，以克服现有技术中存在的果树树冠由于枝叶稀疏难以通过探测树冠获取靶标位置的缺陷。( 二 )技术方案为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种果树靶标探测施药装置，包括控制单元，及与之电连接的速度传感器、至少一组红外传感器及喷雾电磁阀；所述红外传感器用于探测所述待施药果树树干，并将探测信号发送到控制单元；所述速度传感器安装于用于搭载所述果树靶标探测施药装置的行走机构上，用于测量其实际轮子行进的速度，并将速度值发送到所述控制单元；所述控制单元接收红外传感器及速度传感器的信号，控制喷雾电磁阀的开闭。其中，所述控制单元为单片机。其中，所述果树靶标探测施药装置还包括施药参数输入装置，所述施药参数输入装置包括喷雾宽度调节旋钮及延迟距离调节旋钮，分别用于用户输入喷雾宽度值及施药延迟距离，喷雾宽度调节旋钮及延迟距离调节旋钮与所述单片机之间还连接有A/D转换器。其中，所述喷雾宽度调节旋钮及所述延迟距离调节旋钮为滑动变阻器信号输入装置。其中，所述单片机与所述红外传感器及所述速度传感器之间还连接有信号调理单
J Li ο其中，所述单片机与所述喷雾电磁阀之间连接有驱动电路，用来提高负载能力以便更加稳定的精确控制电磁阀开合。其中，所述果树靶标探测施药装置还具有12V电源，所述电源经降压稳压单元为所述单片机供电。其中，所述装置顶端设置有电源总开关及电源指示灯。其中，所述果树靶标探测施药装置包括多组红外传感器及喷雾电磁阀，用于控制安装在不同高度的喷头及分别用于所述行走机构两侧果树的监测及施药。(三)有益效果上述技术方案所提供的果树靶标探测施药装置，其包括控制单元，及与之电连接的速度传感器、至少一组红外传感器及喷雾电磁阀；所述红外传感器用于探测所述待施药果树树干，并将探测信号发送到控制单元；所述速度传感器安装于用于搭载所述果树靶标探测施药装置的行走机构上，用于测量其实际轮子行进的速度，并将速度值发送到所述控制单元；所述控制单元接收红外传感器及速度传感器的信号，控制喷雾电磁阀的开闭。本实 用新型基于红外传感器设计了靶标果树靶标探测施药装置，该果树靶标探测施药装置能同时探测喷药机两侧果树树干，根据用户设置的喷雾宽度和延迟距离等参数计算出靶标喷雾位置，并准确控制电磁阀开闭以进行对靶喷药。
图I是本实用新型实施例的果树靶标探测施药装置的结构示意图；图2是本实用新型实施例的果树靶标探测施药装置的施药原理框图。其中，I :红外传感器；2 :喷雾电磁阀；3 :速度传感器；4 :电源指示灯；5 :延迟距离调节旋钮；6 :喷雾宽度调节旋钮；7 12V电源；8 :装置本体；9 :总开关。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。其中附图2中的实心箭头线为电源传输线，空心箭头线为信号传输线。结合图I及图2所示，为本实施例的果树靶标探测施药装置的结构示意图及施药原理框图，其包括控制单元，及与之电连接的速度传感器3、至少一组红外传感器I及喷雾电磁阀2 ;红外传感器I用于探测待施药果树树干，并将探测信号发送到控制单元；速度传感器3安装于用于搭载果树靶标探测施药装置的行走机构上，用于测量其实际轮子行进的速度，并将速度值发送到控制单元；本实施例中的行走机构可以为拖拉机，小型货车，农用三轮车等常用的机构，一切可移动用于果园喷药的可移动装置均可以用作本施药装置的行走机构；控制单元接收红外传感器I及速度传感器3的信号，控制喷雾电磁阀2的开闭。本实施例中优选的控制单元为单片机。本实施例中，优选的红外传感器I及喷雾电磁阀2为2组，分别位于装置本体8的两侧，分别用于所述行走机构两侧果树的监测及施药。也可以根据需要只在单边设置红外传感器I及喷雾电磁阀2进行单边靶标探测施药，还可以双边设置红外传感器I及喷雾电磁阀2选择性的进行单边靶标探测施药，具体的工作方式灵活多样。果树靶标探测施药装置中的红外传感器及喷雾电磁阀也可扩展为多组，用于控制安装在不同高度的喷头。以宏晶STC12C5A60S2单片机为例，其作为核心，能够感知左右两侧果树靶标位置信息，分别控制左右喷雾电磁阀2以对靶喷药。两个红外传感器I用于探测果树树干位置信息。该传感器是现有技术的一款漫反射式红外传感器1，其标称探测距离为50cm，响应时间小于2. 5msο果树靶标探测施药装置还包括施药参数输入装置，施药参数输入装置包括喷雾宽度调节旋钮6及延迟距离调节旋钮5，延迟距离调节旋钮5用于根据安装位置设置红外传感器I到喷头之间的距离，喷雾宽度调节旋钮6用于根据果树树冠平均宽度设置喷雾宽度，两个旋钮输出的信号均为0-5V模拟信号，需要经过A/D转换器进行模数转换再输入单片机。本实施例中的喷雾宽度调节旋钮6及所述延迟距离调节旋钮5为滑动变阻器信号输入装置。单片机通过任何一个红外传感器I感知到果树树干时，根据用户设置的延迟距离LI和喷雾宽度L2，计算出到开闭对应电磁阀喷药机还需要分别行走的距离SI和S2，然后通过速度传感器3计算出喷药机行走距离，并在指定位置向电磁阀发出开闭命令。本文设计的果树靶标探测施药装置L2范围为O 3m，LI的范围为L2 6m，SI和S2计算公式如下 τ I τsI=lI--lI
L ⑴S2 = + ~L2⑵单片机与红外传感器I及速度传感器3之间还连接有信号调理单元。速度传感器3通过感应固定在行走机构上，通常为农用拖拉机前轮的强磁铁上，其输出12V脉冲信号，其经过信号调理单元进行信号调理转换为5V脉冲信号输入单片机，该传感器优选乐清市高得电气有限公司生产的接近开关LJ12A3-4-Z/BX。信号调理单元一般包括滤波，放大等电路，使得传感器得到的信号复合输入单片机的需求。单片机与喷雾电磁阀2之间连接有驱动电路，用来提高负载能力以便更加稳定的精确控制电磁阀开合。喷雾电磁阀2驱动电压为12V，驱动电路用于将单片机输出的5V控制信号放大到12V以开闭电磁阀。果树靶标探测施药装置还具有12V电源7，12V电源7经降压稳压单元为单片机供电。该12V电源选自12V车载电瓶，降压稳压模块用于将12V电压转换为5V电压以供单片机所用。如图I所示，果树靶标探测施药装置的顶端设置有电源总开关9及电源指示灯4。电源总开关9，用于打开和切断12V电源7 ;电源指示灯4，用于显示施药装置的工作状态。果树靶标探测施药装置侧面包括与其各个部件相应的6个接口 两侧各一个红外传感器接口，用于接喷药机左、右侧的红外传感器I ;两侧各一个喷雾电磁阀接口，用于接喷药机左、右侧的喷雾电磁阀2 ;速度传感器接口，用于接速度传感器3 ;12V电源接口，用于接12V车载电瓶。由以上实施例可以看出，本实用新型实施例提供的果树靶标探测施药装置，其包括控制单元，及与之电连接的速度传感器3、至少一组红外传感器I及喷雾电磁阀2 ;所述红外传感器I用于探测所述待施药果树树干，并将探测信号发送到控制单元；所述速度传感器3安装于用于搭载所述果树靶标探测施药装置的行走机构上，用于测量其实际轮子行进的速度，并将速度值发送到所述控制单元；所述控制单元接收红外传感器I及速度传感器3的信号，控制喷雾电磁阀2的开闭。本实用新型基于红外传感器I设计了靶标果树靶标探测施药装置，该果树靶标探测施药装置能同时探测喷药机两侧果树树干，根据用户设置的喷雾宽度和延迟距离等参数计算出靶标喷雾位置，并准确控制电磁阀开闭以进行对靶喷药。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。·
权利要求1.一种果树靶标探测施药装置，其特征在于，包括控制单元，及与之电连接的速度传感器、至少一组红外传感器及喷雾电磁阀； 所述红外传感器用于探测所述待施药果树树干，并将探测信号发送到控制单元； 所述速度传感器安装于用于搭载所述果树靶标探测施药装置的行走机构上，用于测量其实际轮子行进的速度，并将速度值发送到所述控制单元； 所述控制单元接收红外传感器及速度传感器的信号，控制喷雾电磁阀的开闭。
2.如权利要求I所述的果树靶标探测施药装置，其特征在于，所述控制单元为单片机。
3.如权利要求2所述的果树靶标探测施药装置，其特征在于，所述果树靶标探测施药装置还包括施药参数输入装置，所述施药参数输入装置包括喷雾宽度调节旋钮及延迟距离调节旋钮，分别用于用户输入喷雾宽度值及施药延迟距离，喷雾宽度调节旋钮及延迟距离调节旋钮与所述单片机之间还连接有A/D转换器。
4.如权利要求3所述的果树靶标探测施药装置，其特征在于，所述喷雾宽度调节旋钮及所述延迟距离调节旋钮为滑动变阻器信号输入装置。
5.如权利要求3所述的果树靶标探测施药装置，其特征在于，所述单片机与所述红外传感器及所述速度传感器之间还连接有信号调理单元。
6.如权利要求3所述的果树靶标探测施药装置，其特征在于，所述单片机与所述喷雾电磁阀之间连接有驱动电路，用来提高负载能力以便更加稳定的精确控制电磁阀开合。
7.如权利要求3所述的果树靶标探测施药装置，其特征在于，所述果树靶标探测施药装置还具有12V电源，所述电源经降压稳压单元为所述单片机供电。
8.如权利要求I所述的果树靶标探测施药装置，其特征在于，所述装置顶端设置有电源总开关及电源指示灯。
9.如权利要求I至8中任一项所述的果树靶标探测施药装置，其特征在于，所述果树靶标探测施药装置包括多组红外传感器及喷雾电磁阀，用于控制安装在不同高度的喷头及分别用于所述行走机构两侧果树的监测及施药。
专利摘要本实用新型涉及农业机械领域，公开了一种果树靶标探测施药装置，其包括控制单元，及与之电连接的速度传感器、至少一组红外传感器及喷雾电磁阀；红外传感器用于探测待施药果树树干，并将探测信号发送到控制单元；速度传感器安装于用于搭载果树靶标探测施药装置的行走机构上，用于测量其实际轮子行进的速度，并将速度值发送到控制单元；控制单元接收红外传感器及速度传感器的信号，控制喷雾电磁阀的开闭。该果树靶标探测施药装置能同时探测喷药机行走行的两侧果树主干，根据用户设置的需喷雾的树冠宽度和传感器延迟距离等参数计算出喷雾装置开始喷雾和结束喷雾的位置，并准确控制电磁阀开闭以进行对靶喷药。
文档编号A01G17/00GK202680313SQ2012201180
公开日2013年1月23日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者王秀, 马伟, 翟长远, 张睿, 邹伟 申请人:北京农业信息技术研究中心