一种传感器和风箱可调式喷雾的制造方法
【专利摘要】一种传感器和风箱可调式喷雾机，包括牵引底盘以及设置于牵引底盘上的超声波探测装置、施药装置和竖直齿轮箱，超声波探测装置设置于牵引底盘上方前端两侧，包括竖直移动装置和超声波传感器阵列，超声波传感器阵列由多个超声波传感器组成，每个移动机构连接一个的驱动电机带动超声波传感器上下运动；施药装置包括药箱、可旋转风箱和旋转控制装置，药箱连接若干位于可旋转风箱内的喷头，可旋转风箱有两个，分别设置于竖直齿轮箱上端输出轴的两侧，旋转控制装置包括步进电机及其电机驱动器，步进电机连接可旋转风箱控制其旋转角度。本实用新型采用可移动超声波探测装置及自动旋转左右风箱，可根据果树的高度和行距进行旋转调整以提高施药效率。
【专利说明】 —种传感器和风箱可调式喷雾机
【技术领域】
[0001]本实用新型属于农业植保机械领域，涉及喷雾机，特别涉及一种传感器和风箱可调式喷雾机。
【背景技术】
[0002]果园果树病虫害多，根据不同的需求多次施药，每年喷药的次数多达8 —16次。但是目前我国施药技术和自动施药机具严重落后，喷洒的农药只有少部分能附着在要防治的靶标上，农药利用率极低，据统计附着在果树上的农药仅有15% — 20%，超过80%的农药流失至周围的环境中，在造成严重的农药浪费和环境污染的同时对人畜安全造成极大威胁。我国现有的对靶风送喷雾机，主要根据相应的传感器采集信息，喷雾机的喷雾范围由送风风速及对应喷头的启闭控制，无法适应靶标树形，如自走式果园对靶风送喷雾机(CN201310007484.8)、自走式果园自动对靶喷雾机及其喷雾方法(CN201310538956.2)、一种自走式自动对靶精准施药机(CN201210120687.3)，无法根据果园果树的高度和行距进行自动调整施药方式，在施药之前风箱的旋转角度及喷雾范围必须依靠人力手动调节，在施药过程中要实行调节必须停止作业才能完成，自动化程度低，同时结构必须由其特殊的行走装置连接，广泛通用性差。针对我国植保机械和施药技术的严重落后的现状，急需研究课减少农药使用量，降低农药污染的施药技术和施药机械。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种传感器和风箱可调式喷雾机，采用可移动超声波探测装置及自动旋转左右风箱，可根据果树的高度和行距进行旋转调整以提高施药效率，因此降低在喷药过程中造成的农药浪费，减少环境污染、减少农药残留和化学农药对人身安全的危害。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0005]一种传感器和风箱可调式喷雾机，包括牵引底盘22以及设置于牵引底盘22上的超声波探测装置、施药装置和竖直齿轮箱26，其特征在于:
[0006]所述超声波探测装置设置于牵引底盘22上方前端两侧，包括竖直移动装置和超声波传感器阵列，竖直移动装置包括竖直支架4，在竖直支架4上有纵向的轨道3，所述超声波传感器阵列由安装于多个移动机构上的多个超声波传感器35组成，所述每个移动机构均位于轨道3上且各自连接一个相应的驱动电机40，带动超声波传感器35上下运动；
[0007]所述施药装置包括药箱20、可旋转风箱5和旋转控制装置，所述药箱20连接若干位于可旋转风箱5内的喷头9，可旋转风箱5有两个，分别设置于竖直齿轮箱26上端输出轴的两侧，所述旋转控制装置包括步进电机6及其电机驱动器，步进电机6连接可旋转风箱5控制其旋转角度。
[0008]所述轨道3带有齿槽，所述移动机构包括位于所述齿槽中的齿轮31，齿轮31连接驱动电机40由其带动在齿槽中运动。
[0009]所述驱动电机40安装于支架33上，支架33上还安装有外侧挡板2、内侧挡板32和U型件41，其中齿轮31位于外侧挡板2和内侧挡板32之间，U型件41上安装有筒口指向两侧的保护筒34，超声波传感器35位于保护筒34中。
[0010]所述外侧挡板2和内侧挡板32都带有导轮1，导轮I卡入竖直支架4的侧面凹槽中，沿竖直支架4上下滑动。
[0011]所述可旋转风箱5上设置风箱旋转法兰28，风箱旋转法兰28上有扇形涡轮27，步进电机6上有与所述扇形涡轮27啮合的蜗杆7，实现对可旋转风箱5旋转角度的控制。
[0012]所述可旋转风箱5上设置有限位螺杆13，限位螺杆13连接限位板8，将可旋转风箱5的旋转角度限定在限位板8的允许角度范围内。
[0013]所述可旋转风箱5中设置有与喷头9对应的离心式风扇12，相邻的喷头9之间以可调整角度的导流板10隔开，离心式风扇12分别连接在所述竖直齿轮箱26上端输出轴的两端，实现等速反向旋转。
[0014]所述药箱20通过液泵21连接至主管道16，液泵21通过皮带变速装置25连接竖直齿轮箱26输入轴的一端,主管道16上设置有电动球阀19构成分路,一路分别再次分路连接至各个喷头9，另一路通过回流管18回接药箱20，在每个喷头9与主管道16的分路连接处均设置有电磁阀11。主管道上同时还设置有溢流阀17连接至回流管18。
[0015]所述牵引底盘22通过牵引架36和万向联轴器37连接至拖拉机39，牵引底盘22下方有行走轮24和导向轮30。
[0016]本实用新型与现有自动对靶风送施药机相比，由于设有可移动超声波探测装置及风箱角度旋转控制装置，可控制具有移动功能的超声波传感器获取样本靶标的树形信息，同时根据样本靶标的树形信息控制超声波传感器的分布位置及控制可旋转风箱的旋转角度和喷雾范围，不但可以手动调节可旋转风箱的旋转角度和喷雾范围，还可以加设控制系统实现自动调整。并可调节电动球阀控制回流量的大小以保证药液的均匀稳定的喷施，提高了药液的利用率，减少了农药对周围环境的污染，减少了农药对操作者的危害，本实用新型可由拖拉机直接挂载连接，通用性强，同时其系统性能可以适用于不同时期的不同果园的果树，有极广的适应性，系统的结构紧凑，施药效果好。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型主体结构示意图。
[0018]图2为本实用新型移动机构结构示意图。
[0019]图3为本实用新型可旋转风箱角度调整结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。
[0021]图中附图标记的含义:
[0022]1-导轮；2_外侧挡板；3_轨道；4_竖直支架；5_可旋转风箱；6_步进电机；7_蜗杆；8_限位板；9_喷头；10_导流板；11_电磁阀；12_尚心式风扇；13_限位螺杆；14_流量传感器；15_压力传感器；16_主管道；17_溢流阀；18_回流管；19_电动球阀；20_药箱；21-液泵；22_牵引底盘；23_速度传感器；24_行走轮；25_皮带传动装置；26_竖直齿轮箱；27-扇形涡轮；28-风箱旋转法兰；29_加强杆；30_导向轮；31_齿轮；32_内侧挡板；33_支架；34_保护筒；35_超声波传感器；36_牵引架；37_万向联轴器；38_嵌入式操控平台；39-拖拉机；40-驱动电机；41-U型件。
[0023]【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。
[0025]如图1所示，为本实用新型一种传感器和风箱可调式喷雾机的具体结构，包括牵引底盘22，牵引底盘22采用轮式结构,包括后方的行走轮24、前方的导向轮30和牵引架36，行走轮24上设置速度传感器23。牵引底盘22通过牵引架36和万向联轴器37连接至拖拉机39，由拖拉机39带动前进。在牵引底盘22上设置超声波探测装置、施药装置和竖直齿轮箱26等主要机构。
[0026]其中，超声波探测装置设置于牵引底盘22上方前端两侧，包括竖直移动装置和超声波传感器阵列，竖直移动装置包括竖直支架4，竖直支架4的下端通过加强杆29连接至牵引底盘22。在竖直支架4上有纵向的带有齿槽的轨道3，竖直支架4和轨道3的高度可根据风箱的喷雾范围设计。竖直移动装置上设置有上下移动的多个移动机构，每个移动机构上安装一个超声波传感器35构成超声波传感器阵列。每个移动机构均位于轨道3上且各自连接一个相应的驱动电机40，带动超声波传感器35上下运动。
[0027]如图2所示，移动机构包括位于轨道3齿槽中的齿轮31，齿轮31连接驱动电机40由其带动在齿槽中运动。驱动电机40安装于支架33上，支架33上还安装有外侧挡板2、内侧挡板32和U型件41，其中齿轮31位于外侧挡板2和内侧挡板32之间，外侧挡板2和内侧挡板32都带有导轮1，导轮I卡入竖直支架4的侧面凹槽中，沿竖直支架4上下滑动。U型件41上安装有筒口指向两侧的保护筒34，超声波传感器35位于保护筒34中。
[0028]施药装置包括药箱20、可旋转风箱5和旋转控制装置，药箱20通过液泵21连接至主管道16，液泵21通过皮带变速装置25连接竖直齿轮箱26输入轴的一端，主管道16上设置有电动球阀19构成分路，一路分别再次分路连接至各个喷头9，另一路通过回流管18回接药箱20。两路之间通过带溢流阀17的管路连接。在每个喷头9与主管道16的分路连接处均设置有电磁阀11，每个电磁阀11控制一个喷头9。主管道16中设置流量传感器14和压力传感器15。可旋转风箱5有两个，分别设置于竖直齿轮箱26上端输出轴的两侧，喷头9均位于可旋转风箱5中。旋转控制装置包括步进电机6及其电机驱动器，步进电机6连接可旋转风箱5控制其旋转角度。
[0029]如图3所示，可旋转风箱5上设置风箱旋转法兰28，风箱旋转法兰28上有扇形涡轮27，步进电机6上有与所述扇形涡轮27啮合的蜗杆7，实现对可旋转风箱5旋转角度的控制。旋转风箱5上设置有限位螺杆13，限位螺杆13连接限位板8，将可旋转风箱5的旋转角度限定在限位板8的允许角度范围内。可旋转风箱5中设置有与喷头9对应的离心式风扇12，相邻的喷头9之间以可调整角度的导流板10隔开，导流板10可根据树形进行手动调整。离心式风扇12分别连接在所述竖直齿轮箱26上端输出轴的两端，实现等速反向旋转。
[0030]利用上述结构，可对超声波传感器35的位置进行调整，获取到更加准确的树形信息，又可对可旋转风箱5的旋转角度进行调整，实现精准喷药，并可调节电动球阀19控制回流量的大小以保证药液的均匀稳定的喷施，从而提高了药液的利用率。
[0031]进一步地，可加设采用自动控制装置，利用上述电动球阀19、流量传感器14、压力传感器15、电磁阀11和速度传感器23构成施药信息监测控制装置。流量传感器14和压力传感器15监测主管道16的药液流量和压力的大小将信号送至嵌入式操控平台38，速度传感器23将速度信号送至嵌入式操控平台38，同时超声波传感器35的探测信号也传送至嵌入式操控平台38，嵌入式操控平台38整合流量信号、压力信号、速度信号和超声波传感器35的当前高度的靶标有无及外形大小来控制电动球阀19的开度和电磁阀11的启闭。
[0032]嵌入式操控平台38控制最高移动机构的驱动电机40从中间向上运动移动的距离和最低的移动机构的驱动电机40运动从中间向下运动的距离，超声波传感器35在运动中探测选取的样本靶标的树形信息，嵌入式操控平台38通过多个超声波传感器35的获取的多个靶标树形信息整合出靶标树形计算喷雾范围，根据计算出的喷雾范围控制移动机构的驱动电机40运动的方向和距离，使各个超声波传感器35的位置合理均布在计算的喷雾范围内，同时根据靶标树形的信息计算喷雾范围以控制风箱旋转步进电机6旋转带动可旋转风箱5旋转一定的角度。本实用新型可根据实际的需求通过嵌入式操控平台38手动实时调节可旋转风箱5的旋转角度，也可通过嵌入式操控平台38手动实时调节超声波传感器35的分布位置。
[0033]超声波传感器35在探测样本靶标的树形信息，流量传感器14采集的流量信号、压力传感器15采集的压力信号，速度传感器23采集的速度信号、电磁阀11的工作状态、靶标探测后的超声波传感器35位置、可旋转风箱5的旋转角度及作业信息通过人机界面与ARM处理单元交互，ARM处理单元接有存储模块、电源等设备，ARM处理单元根据采集的各种信号，整合后通过输出控制风箱旋转的步进电机6、电动球阀19和电磁阀11的动作，实现精确施药。
【权利要求】
1.一种传感器和风箱可调式喷雾机，包括牵引底盘(22)以及设置于牵引底盘(22)上的超声波探测装置、施药装置和竖直齿轮箱(26)，其特征在于: 所述超声波探测装置设置于牵引底盘(22)上方前端两侧，包括竖直移动装置和超声波传感器阵列，竖直移动装置包括竖直支架(4)，在竖直支架(4)上有纵向的轨道(3)，所述超声波传感器阵列由安装于多个移动机构上的多个超声波传感器(35)组成，所述每个移动机构均位于轨道(3)上且各自连接一个相应的驱动电机(40)，带动超声波传感器(35)上下运动； 所述施药装置包括药箱(20)、可旋转风箱(5)和旋转控制装置，所述药箱(20)连接若干位于可旋转风箱(5)内的喷头(9)，可旋转风箱(5)有两个，分别设置于竖直齿轮箱(26)上端输出轴的两侧，所述旋转控制装置包括步进电机(6)及其电机驱动器，步进电机(6)连接可旋转风箱(5)控制其旋转角度。
2.根据权利要求1所述的传感器和风箱可调式喷雾机，其特征在于，所述轨道(3)带有齿槽，所述移动机构包括位于所述齿槽中的齿轮(31)，齿轮(31)连接驱动电机(40)由其带动在齿槽中运动。
3.根据权利要求2所述的传感器和风箱可调式喷雾机，其特征在于，所述驱动电机(40)安装于支架(33)上，支架(33)上还安装有外侧挡板(2)、内侧挡板(32)和U型件(41)，其中齿轮(31)位于外侧挡板⑵和内侧挡板(32)之间，U型件(41)上安装有筒口指向两侧的保护筒(34)，超声波传感器(35)位于保护筒(34)中。
4.根据权利要求3所述的传感器和风箱可调式喷雾机，其特征在于，所述外侧挡板(2)和内侧挡板(32)都带有导轮(1)，导轮(I)卡入竖直支架(4)的侧面凹槽中，沿竖直支架(4)上下滑动。
5.根据权利要求1所述的传感器和风箱可调式喷雾机，其特征在于，所述可旋转风箱(5)上设置风箱旋转法兰(28)，风箱旋转法兰(28)上有扇形涡轮(27)，步进电机(6)上有与所述扇形涡轮(27)啮合的蜗杆(7)，实现对可旋转风箱(5)旋转角度的控制。
6.根据权利要求1所述的传感器和风箱可调式喷雾机，其特征在于，所述可旋转风箱(5)上设置有限位螺杆(13)，限位螺杆(13)连接限位板(8)，将可旋转风箱(5)的旋转角度限定在限位板(8)的允许角度范围内。
7.根据权利要求1所述的传感器和风箱可调式喷雾机，其特征在于，所述可旋转风箱(5)中设置有与喷头(9)对应的离心式风扇(12)，相邻的喷头(9)之间以可调整角度的导流板(10)隔开，离心式风扇(12)分别连接在所述竖直齿轮箱(26)上端输出轴的两端，实现等速反向旋转。
8.根据权利要求1所述的传感器和风箱可调式喷雾机，其特征在于，所述药箱(20)通过液泵(21)连接至主管道(16)，液泵(21)通过皮带变速装置(25)连接竖直齿轮箱(26)输入轴的一端，主管道(16)上设置有电动球阀(19)构成分路，一路分别再次分路连接至各个喷头(9)，另一路通过回流管(18)回接药箱(20)，在每个喷头(9)与主管道(16)的分路连接处均设置有电磁阀(11)。
9.根据权利要求1所述的传感器和风箱可调式喷雾机，其特征在于，所述牵引底盘(22)通过牵引架(36)和万向联轴器(37)连接至拖拉机(39)，牵引底盘(22)下方有行走轮(24)和导向轮(30)。
【文档编号】A01M7/00GK204070258SQ201420373735
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】翟长远, 李瀚哲, 朱瑞祥, 李卫, 徐莎, 张波, 李为 申请人:西北农林科技大学