一种喷杆式喷雾机系统的制作方法

本发明涉及农机自动化技术领域，具体涉及对喷杆式喷雾机进行控制系统改进，提高其自动化程度，从而提高作业效率。

背景技术：

喷杆式喷雾机具有作业效率高，喷洒均匀等特点，广泛应用于大面积农田、草坪，苗圃等环境下的农药喷洒。随着农业种植结构调整和农业机械自动化程度提高，其应用将更加广泛。喷杆式喷雾机采用单点吊挂平衡结构，平衡效果好，拉杆转盘式折叠结构，非常方便喷杆系统升降和折叠，操控简单方便。有鉴于此，本专利提出对喷杆式喷雾机进行控制系统改进，提高其自动化程度，从而提高作业效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种新型的喷杆式喷雾机系统。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种喷杆式喷雾机系统，包括喷雾机本体，所述喷雾机本体设有检测单元、控制单元和执行单元，

所述检测单元与控制单元连接，通过检测单元将检测数据传送至控制单元，计算出喷杆两端和作物冠层之间的高度；

所述控制单元和执行单元连接，根据检测结果，控制执行单元进行调节；

所述执行单元包括数模转换电路、信号放大电路、比例换向阀及液压缸，所述控制单元和数模转换电路连接，所述数模转换电路、信号放大电路、比例换向阀及液压缸依次连接。

优选的，还包括电源及人机对话单元，所述电源及人机对话单元分别与与控制单元连接，所述人机对话单元由键盘和显示电路组成，用于设定系统中的位姿控制参数，显示系统输出结果。

优选的，所述喷雾机本体包括药箱、喷药管和喷杆，所述药箱背面设有固定机架，喷杆上设有可在固定机架上上下滑动的导轨，喷杆上还设有喷杆折叠控制系统，所述喷杆与导轨之间设有升降机构和锁止机构，所述喷杆包括呈梯形结构的固定喷杆及固定喷杆两端依次铰接的数个折叠喷杆，固定喷杆通过重心轴固定于导轨上并可绕重心轴转动，与固定喷杆相邻的折叠喷杆铰接于固定喷杆的底角处，并且该折叠喷杆与固定喷杆之间铰接有一臂油缸，所述一臂油缸的一端铰接在固定喷杆的上底面上，另一端铰接在该折叠喷杆上；

相邻的两个折叠喷杆之间设有可使折叠喷杆前后折叠的折叠机构，并且相邻的两个折叠喷杆折叠方向相反，最外端的两个折叠喷杆之间还设有保护机构，所述保护机构包括一根上部带螺纹的旋转轴，在旋转轴上自下而上依次设有横向杆、套有固定块、弹簧、固定螺母，所述横向杆固定连接在旋转轴上，所述固定螺母螺纹连接在所述旋转轴上，所述弹簧上端固定在固定螺母上，下端固定在固定块上，所述固定块下表面设有凹槽，所述横向杆位于所述凹槽内，当旋转轴不转而固定块转动时，所述横向杆能从凹槽内滑出，所述固定喷杆上开有一个前后贯通的凹坑。

优选的，所述折叠机构包括三角板、液压油缸，所述三角板包括固定顶点、主动顶点和被动顶点，所述三角板与离固定喷杆近的折叠喷杆在固定顶点处铰接，与液压油缸的输出端在主动顶点处铰接，与离固定喷杆远的折叠喷杆在被动顶点处铰接，所述液压油缸的油缸铰接在离固定喷杆近的折叠喷杆上；

所述升降机构在固定喷杆上左右各一套，每套包括固定于固定喷杆上的升降液压油缸和缆绳，所述固定喷杆上设有下定滑轮，所述升降液压油缸缸杆的顶端设有上定滑轮，所述缆绳一端固定在固定喷杆上，另一端先后绕过上定滑轮和下定滑轮后通过拉簧固定在固定机架顶端；

所述锁止机构包括设置在两条导轨上的平衡油缸和锁止架，所述锁止架位于所述平衡油缸的下方并且平衡油缸的输出端铰接在所述锁止架上，所述锁止架在平衡油缸的带动下可绕锁止架与两条导轨的连接点之间的连线转动，所述锁止架的另一端设有锁止杆，所述锁止杆可插入固定喷杆上的凹坑内。

有益效果在于：本实用新型结构简单，适于系统改造，可以方便地实现喷雾作业自动化。

附图说明

图1为本实用新型的喷杆自动调节系统组成框图；

图2为本实用新型的超声波传感器检测原理图；

图3为本实用新型的喷杆位姿控制系统硬件结构图；

图4为本实用新型的主程序流程图。

具体实施方式

为了使从事喷杆式喷雾机系统改造和农业机械自动化相关技术人员能更好地理解本发明方案，下面参照附图对本发明实施方式进行详细说明。

该喷杆式喷雾机系统，包括喷雾机本体，所述喷雾机本体设有检测单元、控制单元和执行单元，

所述检测单元与控制单元连接，通过检测单元将检测数据传送至控制单元，计算出喷杆两端和作物冠层之间的高度；

所述控制单元和执行单元连接，根据检测结果，控制执行单元进行调节；

所述执行单元包括数模转换电路、信号放大电路、比例换向阀及液压缸，所述控制单元和数模转换电路连接，所述数模转换电路、信号放大电路、比例换向阀及液压缸依次连接。

优选的，还包括电源及人机对话单元，所述电源及人机对话单元分别与与控制单元连接，所述人机对话单元由键盘和显示电路组成，用于设定系统中的位姿控制参数，显示系统输出结果。

优选的，所述喷雾机本体包括药箱、喷药管和喷杆，所述药箱背面设有固定机架，喷杆上设有可在固定机架上上下滑动的导轨，喷杆上还设有喷杆折叠控制系统，所述喷杆与导轨之间设有升降机构和锁止机构，所述喷杆包括呈梯形结构的固定喷杆及固定喷杆两端依次铰接的数个折叠喷杆，固定喷杆通过重心轴固定于导轨上并可绕重心轴转动，与固定喷杆相邻的折叠喷杆铰接于固定喷杆的底角处，并且该折叠喷杆与固定喷杆之间铰接有一臂油缸，所述一臂油缸的一端铰接在固定喷杆的上底面上，另一端铰接在该折叠喷杆上；

相邻的两个折叠喷杆之间设有可使折叠喷杆前后折叠的折叠机构，并且相邻的两个折叠喷杆折叠方向相反，最外端的两个折叠喷杆之间还设有保护机构，所述保护机构包括一根上部带螺纹的旋转轴，在旋转轴上自下而上依次设有横向杆、套有固定块、弹簧、固定螺母，所述横向杆固定连接在旋转轴上，所述固定螺母螺纹连接在所述旋转轴上，所述弹簧上端固定在固定螺母上，下端固定在固定块上，所述固定块下表面设有凹槽，所述横向杆位于所述凹槽内，当旋转轴不转而固定块转动时，所述横向杆能从凹槽内滑出，所述固定喷杆上开有一个前后贯通的凹坑。

优选的，所述折叠机构包括三角板、液压油缸，所述三角板包括固定顶点、主动顶点和被动顶点，所述三角板与离固定喷杆近的折叠喷杆在固定顶点处铰接，与液压油缸的输出端在主动顶点处铰接，与离固定喷杆远的折叠喷杆在被动顶点处铰接，所述液压油缸的油缸铰接在离固定喷杆近的折叠喷杆上；

所述升降机构在固定喷杆上左右各一套，每套包括固定于固定喷杆上的升降液压油缸和缆绳，所述固定喷杆上设有下定滑轮，所述升降液压油缸缸杆的顶端设有上定滑轮，所述缆绳一端固定在固定喷杆上，另一端先后绕过上定滑轮和下定滑轮后通过拉簧固定在固定机架顶端；

所述锁止机构包括设置在两条导轨上的平衡油缸和锁止架，所述锁止架位于所述平衡油缸的下方并且平衡油缸的输出端铰接在所述锁止架上，所述锁止架在平衡油缸的带动下可绕锁止架与两条导轨的连接点之间的连线转动，所述锁止架的另一端设有锁止杆，所述锁止杆可插入固定喷杆上的凹坑内。

参见图1，本系统提供了喷杆自动调节系统组成框图，该系统主要由检测单元、控制单元和执行单元构成。该系统属于对原有喷杆进行改进，提高其自动化程度，所以其执行单元仍为喷杆式喷雾系统的本体部分，而检测单元和控制单元是系统的改进部分。

参见图2，给出了超声波传感器检测原理图，检测单元采用两路超声波传感器进行检测，利用超声波测距方法，可以方便算出喷杆两端和作物冠层之间的高度，利用检测结果，可以实现其位置的自动调节。在检测系统中，喷杆两端各安装一个超声波传感器，通过检测喷杆两端与作物冠层之间的高度h₁和h₂，得到喷杆两端与作物冠层之间的高度差Δ_h＝h₁-h₂，根据高度差和喷杆的长度L，可以计算出喷杆相对于作物冠层的倾角从而确定喷杆的位姿。

参见图3，给出了喷杆位姿控制系统硬件结构图，系统主要由检测单元、控制单元、执行单元、人机对话单元和系统电源构成。检测单元采用HT-BEF2503超声波传感器作为检测元件，安装在喷杆两端，用来检测作物冠层高度，该超声波传感器自带温度补偿功能，可以简化温度补偿的外电路设计。控制单元采用意法半导体的SM32系列单片机，该单片机内部还有A/D转换模块，可以直接将传感器检测数据送入单片机，可以大大简化系统设计。系统中的执行单元为比例换向阀，单片机运算结果经D/A转换、信号放大后送入比例换向阀，由比例换向阀驱动液压油缸，实现位姿控制。人机对话单元主要由键盘和显示电路组成，主要用于设定系统中的位姿控制参数，显示系统输出结果等。

参见图4，给出了喷杆自动调节系统的主程序流程图。通过对单片机进行编程，实现高度位置采集、信号转换、控制输出等具体功能。系统中按键程序是为了在某些情况下直接设定喷杆位姿状态，相当于给系统中加入了直接位姿设定，此时不再接受超声传感器信息，系统按照预设的位姿状况进行喷洒。当系统通讯正常，便可进行数据传输，在参数正常情况下，启动定时中断程序，将超声波检测结果送入单片机，计算控制输出，使喷杆本体按照控制输出执行，从而实现喷灌自动化作业。本专利采用高度集成的SM32单片机作为主控单元，结合两路超声传感器实现喷杆位置信息检测，借助喷杆式喷雾机的系统本体单元，非常适于系统改造，可以方便地实现喷雾作业自动化。

以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些，对于在不脱离本发明思想前提下做出的简单推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。