一种对靶喷药方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种对靶喷药方法，还涉及一种实现所述对靶喷药方法的对靶喷药装 置。
【背景技术】
[0002] 当前，我国的果园施药作业主要采用人工施药的方式，这种施药方式生产效率低， 劳动强度大，农药浪费多。
[0003] 国内有一些研究机构研制了 一种果园精准喷药机，这种喷药机通过安装红外传感 器或者超声波传感器来探测喷药靶标（果树），实现了在有果树的地方进行喷药；在没有果 树的地方停止喷药。
[0004] 对靶喷药的核心在于靶标检测，靶标检测主要依赖于各种传感器，传感器的灵敏 度直接影响到检测结果。
[0005] 采用红外传感器探测靶标的喷药机，其控制系统通过红外传感器探测靶标是否在 范围内，如果控制系统收到传感器的电平信号，则认为这里有果树存在，系统开始实施喷药 作业。控制系统实际上只是探测靶标的有无，而对果树的其他信息无法得知。
[0006] 还有一些喷药机采用了超声波传感器技术，这种喷药机采用多个超声波传感器组 合在一起，去检测若干个果树靶标点，从而获取若干个靶标点到探头的距离数据。
[0007] 红外传感器的检测速度快，但是检测距离范围比较小，一般不超过一米，而且容易 受到温度和靶标颜色等环境因素的影响。被探测物（靶标）的颜色越深，传感器的探测范 围越小。对于很多果树来说，其树干树枝的颜色往往比较深，采用红外传感器对其进行靶标 检测时，效果不是很理想。另外，这些喷药机不能进行变量作业，操作者只能依靠经验去施 药。
[0008] 采用超声波传感器去探测靶标基本不受环境温度以及靶标颜色等因素的影响，但 是超声波探测一般适合表面比较平滑的靶标，对平面的探测可以获得比较准确的数据，但 是对表面不规则的靶标，检测数据往往存在很大的跳变，而果树的表面都是不平整的，控制 器即使采用大量数据处理算法，也很难获得精确的靶标信息。超声波传感器对靶标的反应 不是很灵敏，不能检测到反射面积较小的靶标。数据响应时间也不够快速，单次检测需要 150MS以上，不适合用于快速检测。采用超声传感检测技术的喷药机为获得尽量多的数据信 息，往往使用了超声波传感器列阵去检测靶标，所需传感器数量大，导致应用成本高。
[0009] 基于上述问题，目前该领域已经产生基于二维激光传感器进行靶标检测的技术， 但是该现有技术还存在以下问题：一方面，二维激光传感器价格比较高，增加了装置的成 本，另一方面，该种现有技术的二维激光传感器和喷头不在同一点（即在水平距离上有差 距，二维激光传感器在车头，喷头在车尾），但该现有技术并未公开如何根据二维激光传感 器检测到的喷喷药植株的位置进行对靶喷药的。
【发明内容】
[0010] 本发明提供一种对于传感器和探头不在同一位置时能实现精确对靶喷药的对靶 喷药方法。
[0011] 本发明还提供一种对于实现所述对靶喷药方法的对靶喷药装置。
[0012] -种对靶喷药方法，包括以下步骤：
[0013] 获取激光传感器运行到待喷药植株树外轮廓与第一垂直面的第一切点时对应的 行走装置的第一运行距离；
[0014] 在行走装置的第二运行距离等于所述第一运行距离与预设水平距离之和时开始 喷药，所述预设水平距离为喷头和激光传感器之间的水平距离；
[0015] 获取激光传感器持续运行到待喷药植株树冠外轮廓和第二垂直面的第二切点时 对应的行走装置的第三运行距离；
[0016] 在行走装置的第四运行距离等于所述第三运行距离与所述预设水平距离之和时 停止喷药；
[0017] 所述第一垂直面和第二垂直面为与所述行走装置运行方向垂直的平面；
[0018] 所述第一运行距离、第二运行距离、第三运行距离和第四运行距离均为所述行走 装置距离运行起点的运行距离。
[0019] 优选的，通过以下步骤获取所述行走装置的运行距离：
[0020] 获取所述行走装置的车轮上任一预设角度对应的终点相对于固定参照物所旋转 过的数量；
[0021] 在所述车轮相对于固定参照物旋转过一个所述预设角度的终点时实时检测车轮 的瞬时线速度，计算车轮的瞬时线速度对时间的积分，所述时间为当前时间与最后一个经 过所述固定参照物的预设角度终点的时间差；
[0022] 根据所述数量、预设角度的大小和所述车轮的半径计算所述车轮相对于所述固定 参照物旋转过的车轮总弧长；
[0023] 对所述车轮总弧长与车轮的瞬时线速度对时间的积分求和，将求和结果作为所述 行走装置的运行距离。
[0024] 优选的，所述固定参照物为位于所述行走装置车体上的霍尔传感器，在所述车轮 上设置有至少一块磁铁块，所述预设角度由任意相邻的两块磁铁块和所述车轮的中心构 成。
[0025] 优选的，各预设角度大小相等。
[0026] 进一步地，在所述获取激光传感器运行到待喷药植株树冠外轮廓与第一垂直面的 第一切点时对应的行走装置的第一运行距离之前，所述方法还包括：
[0027] 计算树冠上任意两个激光点对应的水平喷药深度差、垂直高度差和扫描步长，并 求上述水平喷药深度差、垂直高度差和扫描步长的乘积，该乘积确定为由所述两个激光点 对应的植株树冠的单位体积Vi;
[0028] 所述扫描步长为所述激光传感器每两次扫描之间对应所述行走装置的运行距 离；
[0029] 按照下述树冠总体积公式求取植株树冠的总体积以根据所述总体积进行喷药
[0031] 其中，V为树冠总体积
i为发射到树冠上的激光点 的序数，m为发射的激光点的最大个数，匕和hii分别为发射到植株树冠上的第i和第i-1 个激光点的垂直对地高度，wjPwii分别为发射到植株树冠上的第i和第i-1个激光点距 离植株树根的水平喷药深度，u为激光传感器的扫描步长。
[0032] 进一步地，在所述计算树冠上任意两个激光点对应的水平喷药深度差之前还包 括：
[0033] 判断发射到植株树冠上的激光点和所述激光传感器探头之间的水平距离与最大 水平喷药深度之间的关系；
[0034] 所述最大水平喷药深度为所述激光传感器探头和植株树根之间的水平距离；
[0035] 当发射到植株树冠上的激光点和所述激光传感器探头之间的水平距离大于所述 最大水平喷药深度时，确定该激光点为无效的激光点；
[0036] 否则，确定该激光点为有效的激光点。
[0037] -种用于实现所述对靶喷药方法的对靶喷药方法的对靶喷药装置，其特征在于， 所述对靶喷药装置包括行走装置、安装在所述行走装置上的一维激光传感器和电机，所述 电机驱动所述一维激光传感器在垂直于所述行走装置运行方向的二维面上扫描以获得待 喷药植株在该平面上的外轮廓。
[0038] 进一步地，所述对靶喷药装置还包括安装在所述行走装置车体位于所述一维激光 传感器后方的用于喷药的喷头，所述后方为以所述行走装置的行进方向为正方向的后方。
[0039] 进一步地，所述对靶喷药装置还包括安装在所述行走装置的车体上用于在感应到 待喷药植株前面有人体