一种自动超声雾化喷药无人机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种自动超声雾化喷药无人机，包括机体，机体内设有处理单元和引擎，处理单元与引擎电连接，机体上设有旋翼，旋翼与引擎传动连接，机体下设有增稳云台和药液箱，增稳云台上设有摄像头，药液箱上设有转换器，转换器上设有若干口径互不相同的超声雾化喷头，超声雾化喷头通过转换器与药液箱连通，机体内还设有色彩过滤芯片，色彩过滤芯片分别与摄像头、处理单元电连接，增稳云台与处理单元电连接，转换器与处理单元电连接并与引擎传动连接。本实用新型可实时分析区域状态，有针对性的喷洒农药，将超声雾化喷头应该到无人机中，使得无人机精准喷药，节约药水，并且保证施药效率。
【专利说明】
一种自动超声雾化喷药无人机
技术领域
[0001]本实用新型属于无人机技术领域，具体涉及一种自动超声雾化喷药无人机。
【背景技术】
[0002]农业发展趋势必然为集约型大规模生产模式，在这种模式下使用机械化工具替代人工作业是必要条件之一，其中一种喷洒农药的途径是使用无人机携载农药在空中喷洒。现有的无人机喷洒农药的作业过程中，一般需要人工操控，较为耗费人力，也可以由无人机按照既定程序均匀的喷洒农药，而实际情况是，作物各区域的病虫受灾状况不尽相同，均匀喷洒农药意味着农药浪费量较大，且一些区域的病虫状况不能得到充足的压制。一般的无人机是采用直接喷洒农药或者离心雾化的方法喷洒药水，这种喷头药水用量大且喷洒不均匀。实践表明，给药液施加超声作用条件下，能有效地提高液滴的雾化程度，雾化程度的提高有利于作物对药液的吸附作用，同时利于吸收，减少药物使用量。附加以气力推送的功能，能更好的将雾态的药液吹送至作物叶表。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要达到的目的是提供一种自动超声雾化喷药无人机，可根据区域状况的不同，有针对性地喷洒农药，采用了超声雾化喷头，提高液滴雾化程度，提高作物药物及营养吸收，减少药物浪费，改善喷雾效果。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种自动超声雾化喷药无人机，包括机体，机体内设有处理单元和引擎，处理单元与引擎电连接，机体上设有旋翼，旋翼与引擎传动连接，机体下设有增稳云台和药液箱，增稳云台上设有摄像头，药液箱上设有转换器，转换器上设有若干口径互不相同的超声雾化喷头，超声雾化喷头通过转换器与药液箱连通，机体内还设有色彩过滤芯片，色彩过滤芯片分别与摄像头、处理单元电连接，增稳云台与处理单元电连接，转换器与处理单元电连接并与引擎传动连接。所述超声雾化喷头包括轴心加工有细小液体流道的喷杆、超声发生装置、喷头气嘴、高压静电发生器，喷头气嘴设置包围在喷杆端部构成喷头，所述喷杆中部设有支撑装置，超声发生装置、高压静电发生器通过紧固装置压紧固定在支撑装置的远离喷头的一侧面上，所述超声发生装置设有压电晶片、后座和导线，导线连接在压电晶片上，后座位于压电晶片一端与所述高压静电发生器接触，所述压电晶片设有压电陶瓷片、电极片，电极片采用金属银作为导电材料分别镀在压电陶瓷片的正反两面，高压静电发生器设有电极接通喷杆轴心的液体流道。
[0005]无人机上的摄像头采集到区域影像，通过色彩过滤芯片过滤掉红外线、紫外线等影响分析的色谱后，交由处理单元分析病虫色谱，处理单元经过计算分析和对照可知道该区域的病虫灾害程度，根据该区域的病虫灾害程度，处理单元通过转换器使喷头喷出适宜数量的药液。摄像头通过增稳云台与无人机连接，增稳云台的稳定数据调教由处理单元提供，增稳云台能够尽可能让摄像头保持稳定，从而获得更精确清晰的色谱图像，利于数据分析。针对不同作物使用不同，处理单元通过转换器选择不同口径的超声雾化喷头，否则若雾滴直径过大，在作物表面的沉降效果好，但是雾滴会滚落在土壤中，造成土壤污染和农药的浪费，若直径过小，农药虽覆盖量大，但是虽飞机扰动气流的漂移严重，不易沉降。
[0006]进一步的，所述机体内设有无线信号收发器，无线信号收发器与处理单元电连接。 无线信号收发器的有效距离可设置在0-500米之间，可将采集到的病虫害情况通过无线信号收发器回传到无人机站点，通过站点的分析，配置适宜的农药，避免农药的浪费。设置〇-500米的传输距离是保证图传数据传输全面有效的同时，降低图传能耗，从而提高无人机的飞行续航时间。
[0007]进一步的，所述增稳云台底部设有激光测距仪，激光测距仪与处理单元电连接。激光测距仪可测得无人机的实时高度，并将数据交由处理单元，处理单元根据该数据控制引擎及旋翼，使无人机升高或降低，进而使无人机保持在3-7米的高度，无人机高度过低会造成施药过程下旋风的穿透力过强，所施农药直接穿达地面，无人机高度过高会因周边气流的影响造成农药雾滴挥发，受周边气流影响，农药漂移，影响施药效果，严重时影响植物产量，甚至对人员造成伤害。
[0008]进一步的，所述超声发生装置中心部分设有与所述喷杆相适应的通孔，超声发生装置的压电晶片与后座及喷杆接触部分安装绝缘胶垫，喷杆的杆壁上对应压电晶片的部位均匀涂抹绝缘胶。
[0009]本实用新型具有如下技术效果:无人机可实时分析区域状态，有针对性的喷洒农药，节约农药的同时确保病虫灾害得到抑制。采用了超声雾化喷头，将超声发生装置及高压静电装置应用于喷雾设备当中，一方面，提高了液滴雾化程度，另一方面，应用静电吸附的原理，提高了药液的吸附能力。两项技术的结合，大大提高了作物对药物及营养吸收，减少药物浪费，改善喷雾效果，同时具有结构简单、操作方便、安全可靠、喷雾流量及距离可调等特点，对于提高农林业喷雾保护作业的质量具有重要意义。本实用新型将超声雾化喷头应该到无人机中，使得无人机精准喷药，节约药水，并且保证施药效率。【附图说明】[〇〇1〇]图1为本实用新型的不意图。
[0011]图2为本实用新型的模块示意图。
[0012]图3是超声雾化喷头的结构示意图。
[0013]图4是超声雾化喷头的局部放大图。[〇〇14]图中:1.机体、2.处理单元、3.引擎、4.旋翼、5.增稳云台、6.激光测距仪、7.摄像头、8.转换器、9.超声雾化喷头、10.色彩过滤芯片、11.无线信号收发器、901.喷头、902.超声发生装置、903.绝缘胶垫、904.气量调节阀、905.紧固装置、906.喷头气嘴、907.喷杆、 908.压电晶片、909.导线、910.后座、911.压电陶瓷片、912.电极片、913.垫片、914.弹簧垫片、915.固定螺母、916.绝缘胶、917.高压静电发生器、918.电极。【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型作经一步详细阐明。
[0016]如图1和图2所示，一种自动超声雾化喷药无人机，包括机体1，机体1内设有处理单元2和引擎3,处理单元2与引擎3电连接，机体1上设有旋翼4,旋翼4与引擎3传动连接，机体1下设有增稳云台5和药液箱，增稳云台5上设有摄像头7，药液箱上设有转换器8，转换器8上设有若干口径互不相同的超声雾化喷头9，超声雾化喷头9通过转换器8与药液箱连通，机体I内还设有色彩过滤芯片10，色彩过滤芯片10分别与摄像头7、处理单元2电连接，增稳云台5与处理单元2电连接，转换器8与处理单元2电连接并与引擎3传动连接。
[0017]如图3和图4所示，所述超声雾化喷头包括轴心加工有细小液体流道的喷杆907、超声发生装置902、喷头气嘴906、高压静电发生器917，喷头气嘴906设置包围在喷杆907端部构成喷头901，所述喷杆907中部设有支撑装置，超声发生装置902、高压静电发生器917通过紧固装置905压紧固定在支撑装置的远离喷头901的一侧面上，所述超声发生装置902设有压电晶片908、后座910和导线909，导线909连接在压电晶片908上，后座910位于压电晶片908—端与所述高压静电发生器917接触，所述压电晶片908设有压电陶瓷片911、电极片912，电极片912采用金属银作为导电材料分别镀在压电陶瓷片911的正反两面，通电后，电压短脉冲将通过导线909作用在压电晶片908两极，压电晶片908将发生弹性形变而产生弹性振荡，高压静电发生器917设有电极918接通喷杆907轴心的液体流道，高压静电发生器917将高压静电施加在通过喷杆907液体流道的液体上。
[0018]更具体地是，如图3所示，超声发生装置902、高压静电发生器917中心部分设有与所述喷杆907相适应的通孔，超声发生装置902的压电晶片908与后座910及喷杆907接触部分安装绝缘胶垫903，喷杆907的杆壁上对应压电晶片908的部位均匀涂抹绝缘胶916。压电陶瓷片911为平面圆盘式结构，压电陶瓷片911和后座910中心部分设有与所述喷杆907相适应的通孔。喷头气嘴906与喷杆907螺纹连接，喷头气嘴906内侧接头处加工有细牙内螺纹，与喷杆9077上的细牙螺纹连接起到密封的作用，通过旋动喷头气嘴906可以调节与中间喷杆9077的间隙。喷头气嘴906上设置有气量调节阀904，气量调节阀904采用电磁阀，通过外接电路控制气量调节阀9044的开度，调节外接供气装置的压强大小改变通入气体的压强，调整通气量。
[0019]更特别地是，如图4所示，紧固装置905包括垫片913、弹簧垫片914和固定螺母915，所述喷杆907远离喷头901的端部设有螺纹，垫片913、弹簧垫片914、固定螺母915依次设置在喷杆907端部，通过固定螺母915紧固超声发生装置902、高压静电发生器917于支撑装置上，在保证紧固的前提下，需要有适当的松紧程度以适应超声发生装置902的正常工作，垫片913，弹簧垫片914及固定螺母915采用不锈钢材料。喷头气嘴906，喷杆907和后座910均采用LY12铝合金材料制成。
[0020]无人机上的摄像头7采集到区域影像，通过色彩过滤芯片10过滤掉红外线、紫外线等影响分析的色谱后，交由处理单元2分析病虫色谱，处理单元2经过计算分析和对照可知道该区域的病虫灾害程度，根据该区域的病虫灾害程度，处理单元2通过转换器8使超声雾化喷头9喷出适宜数量的药液。摄像头7通过增稳云台5与无人机连接，增稳云台5的稳定数据调教由处理单元2提供，增稳云台5能够尽可能让摄像头7保持稳定，从而获得更精确清晰的色谱图像，利于数据分析。针对不同作物使用不同，处理单元2通过转换器8选择不同口径的超声雾化喷头9，否则若雾滴直径过大，在作物表面的沉降效果好，但是雾滴会滚落在土壤中，造成土壤污染和农药的浪费，若直径过小，农药虽覆盖量大，但是虽飞机扰动气流的漂移严重，不易沉降。无人机可实时分析区域状态，有针对性的喷洒农药，节约农药的同时确保病虫灾害得到抑制。
[0021]本实用新型中，超声发生装置902通过压电陶瓷的逆压效应实现超声发生，当通电后，电压短脉冲将通过导线909作用在压电晶片908两极，晶片将发生弹性形变而产生弹性振荡。通过选择适当的压电陶瓷厚度可以得到所需超声波。高压静电发生器917将高压静电施加在通过喷杆907液体流道的液体上(液体中)。[〇〇22]本实用新型中，超声雾化喷头9的工作原理为:电流通入超声发生装置902中，将由超声发生装置902产生一个超高频的振动，这种振动的效果将作用在中间喷杆907上，并在中间喷杆907顶端处产生最大幅度的振荡。外部供气装置流入到喷头气嘴906上气流与流至中间喷杆907顶端处液流结合，液流将同时受到中间喷杆907超声振荡作用和来自喷头气嘴 906上喷入气流的冲击作用，带静电的液体在双重作用之下很大程度的雾化并具备了与喷入气流相接近的速度喷出，更好的扩撒至作物区并附着于作物上。可以通过调整喷头气嘴 906在中间喷杆907上的旋入深度和调整气量调节阀904分别来调节液滴雾化程度和雾滴喷出的速度。[〇〇23]机体1内设有无线信号收发器11，无线信号收发器11与处理单元2电连接，无线信号收发器11的有效距离可设置在0-500米之间，可将采集到的病虫害情况通过无线信号收发器11回传到无人机站点，通过站点的分析，配置适宜的农药，避免农药的浪费。设置0-500米的传输距离是保证图传数据传输全面有效的同时，降低图传能耗，从而提高无人机的飞行续航时间。[〇〇24] 增稳云台5底部设有激光测距仪6,激光测距仪6与处理单元2电连接，激光测距仪6 可测得无人机的实时高度，并将数据交由处理单元2，处理单元2根据该数据控制引擎3及旋翼4,使无人机升高或降低，进而使无人机保持在3-7米的高度，无人机高度过低会造成施药过程下旋风的穿透力过强，所施农药直接穿达地面，无人机高度过高会因周边气流的影响造成农药雾滴挥发，受周边气流影响，农药漂移，影响施药效果，严重时影响植物产量，甚至对人员造成伤害。
[0025]除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。
【主权项】
1.一种自动超声雾化喷药无人机，其特征在于:包括机体，机体内设有处理单元和引 擎，处理单元与引擎电连接，机体上设有旋翼，旋翼与引擎传动连接，机体下设有增稳云台 和药液箱，增稳云台上设有摄像头，药液箱上设有转换器，转换器上设有若干口径互不相同 的超声雾化喷头，超声雾化喷头通过转换器与药液箱连通，机体内还设有色彩过滤芯片，色 彩过滤芯片分别与摄像头、处理单元电连接，增稳云台与处理单元电连接，转换器与处理单 元电连接并与引擎传动连接，所述超声雾化喷头包括轴心加工有细小液体流道的喷杆、超 声发生装置、喷头气嘴、高压静电发生器，喷头气嘴设置包围在喷杆端部构成喷头，所述喷 杆中部设有支撑装置，超声发生装置、高压静电发生器通过紧固装置压紧固定在支撑装置 的远离喷头的一侧面上，所述超声发生装置设有压电晶片、后座和导线，导线连接在压电晶 片上，后座位于压电晶片一端与所述高压静电发生器接触，所述压电晶片设有压电陶瓷片、 电极片，电极片采用金属银作为导电材料分别镀在压电陶瓷片的正反两面，高压静电发生 器设有电极接通喷杆轴心的液体流道。2.根据权利要求1所述的一种自动超声雾化喷药无人机，其特征在于:所述机体内设有 无线信号收发器，无线信号收发器与处理单元电连接。3.根据权利要求1所述的一种自动超声雾化喷药无人机，其特征在于:所述增稳云台底 部设有激光测距仪，激光测距仪与处理单元电连接。4.根据权利要求1所述的一种自动超声雾化喷药无人机，其特征在于:所述超声发生装 置中心部分设有与所述喷杆相适应的通孔，超声发生装置的压电晶片与后座及喷杆接触部 分安装绝缘胶垫，喷杆的杆壁上对应压电晶片的部位均匀涂抹绝缘胶。
【文档编号】B64D47/08GK205589495SQ201620427136
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】孙德来
【申请人】江西兴航智控航空工业有限公司