一种遥控可重复雾滴喷洒质量测试装置及方法与流程

本发明属于农业植保应用技术领域，具体涉及一种遥控可重复雾滴喷洒质量测试装置及方法。

背景技术

在植保喷洒作业中，雾滴分布特性是评价喷雾作业效果的一个重要指标，不同的作业环境及机具作业参数对喷洒效果会产生不同的影响。在喷雾机具研制或测试过程种均需要对其雾滴分布情况进行检测，从而对其各项性能指标进行优化并制定合理的作业参数或是根据不同作业条件进行作业参数调整。

目前在测量喷雾机具喷雾喷幅、雾滴沉积量、雾滴覆盖密度等数据时，常规方法是通过设置多个采样点并布置水敏纸、纸卡、聚酯卡等采样装置来进行雾滴分布数据的收集，一般采用多次重复试验，在测量过程中需要多次进行布卡及采样操作，过程繁琐且后期数据采集工作任务量大，耗时长且重复性工作多，大大增加了工作量并降低了工作效率。

技术实现要素：

本发明目的是针对现有技术存在的重复布样、采样工作量大的问题，提供一种遥控可重复雾滴喷洒质量测试装置及方法，以提高雾滴分布特性测试过程中布样、采样效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种遥控可重复雾滴喷洒质量测试装置，所述装置包括前盖、外壳、环状固定夹、旋转布样机构、开合机构、图像采集机构以及控制机构；所述旋转布样机构安装于外壳内部；外壳上表面设有雾滴采集窗口，雾滴采集窗口内安装有开合机构；所述图像采集机构设于雾滴采集窗口的一侧并安装在外壳上；所述控制机构设于外壳下方；所述环状固定夹与外壳固定连接，用于调节外壳的高度；

所述旋转布样机构由采样卡固定座和轮盘电机组成；采样卡固定座其上表面设有若干固定卡槽，固定卡槽沿所述采样卡固定座一周均匀分布；所述采样卡固定座中心位置的一侧安装有轮盘电机，另一侧与前盖固定连接；

所述开合机构由雾滴采集口上盖和舵机组成，所述雾滴采集口上盖可拆卸的安装于雾滴采集窗口，所述舵机的控制端与雾滴采集口上盖相连接，用于控制雾滴采集窗口的打开或关闭；

所述图像采集机构由摄像头和若干补光灯源组成，图像采集机构安装处的外壳向外凸出，所述摄像头设于外壳凸出部的中间位置；补光灯源与摄像头设于同一侧，位于外壳凸出部的内壁；

所述控制机构包括主控制模块、轮盘电机控制模块、舵机控制模块、图像采集机构控制模块，遥控信号模块、gps模块以及电源模块；其中，电源模块的电源连接端与主控制模块的电平输入端连接；主控制模块的信号接收端与遥控信号模块的信号发射端连接；所述主控制模块的信号输出端分别与舵机控制模块、轮盘电机控制模块、图像采集机构控制模块以及gps模块的信号输入端连接。

本发明进一步解决的技术方案是，所述采样卡固定座为轮盘结构，其上表面设置的固定卡槽个数为8个。

本发明进一步解决的技术方案是，所述固定卡槽的长宽比与雾滴采集窗口的长宽比相同。

本发明进一步解决的技术方案是，所述外壳上设有外壳吊耳，所述外壳吊耳沿外壳两端对称设置。

本发明进一步解决的技术方案是，所述图像采集机构的补光灯源设有两个，分别为第一补光灯源和第二补光灯源，第一补光灯源和第二补光灯源沿着摄像头两侧对称分布。

本发明进一步解决的技术方案是，所述主控制模块设有4个信号输出端；所述主控制模块的第1信号输出端与舵机控制模块的信号输入端连接；所述主控制模块的第2信号输出端与轮盘电机控制模块的信号输入端连接；所述主控制模块的第3信号输出端与图像采集机构控制模块的信号输入端连接；所述主控制模块的第4信号输出端与gps模块的信号输入端连接。

本发明进一步解决的技术方案是，所述主控制模块采用at89s52芯片；所述遥控信号模块采用nrf24l01芯片；所述舵机控制模块的型号为mg996r；所述轮盘电机控制模块采用chs-20byg永磁直流无刷步进电机；所述gps模块的型号为u-bloxneo-6m。

本发明进一步解决的技术方案是，所述主控制模块中，at89s52芯片的p2.1/a9引脚与舵机控制模块连接，at89s52芯片的p2.0/a8引脚与轮盘电机控制模块连接，at89s52芯片的p3.1/txd引脚与图像采集机构控制模块连接，gps模块通过电阻r5与at89s52芯片的p3.0/rxd引脚连接。

本发明所述的遥控信号模块中的nrf24l01芯片包括ce、csn、sck和mosi四个数字输入引脚以及miso和irq两个数字输出引脚；其中，nrf24l01芯片的ce引脚与at89s52芯片的p1.2引脚连接，nrf24l01芯片的csn引脚与at89s52芯片的p1.3引脚连接，nrf24l01芯片的sck引脚与at89s52芯片的p1.7引脚连接，nrf24l01芯片的mosi引脚与at89s52芯片的p1.5引脚连接，nrf24l01芯片的miso引脚与at89s52芯片的p1.6引脚连接，nrf24l01芯片的irq引脚与at89s52芯片的p1.4引脚连接。

主控制模块以at89s52芯片为核心单元，配备12mhz晶振电路、稳定的电压转换电路、复位电路等最小电路系统；主控制模块的扩展电路包括遥控信号接收电路和执行电路，用于接收遥控信号，驱动采集窗口上盖开合、轮盘转动和图像采集；所述遥控信号模块接收遥控端的遥控通道信号；通道1的信号高电平控制舵机mg996r转动90°实现雾滴采集窗口的上盖打开；通道2的信号高电平控制轮盘电机chs-20byg旋转一定角度实现采样卡的更换；通道3的信号高电平触发高清摄像头进行拍照；通道4的信号高电平控制gps模块技能型数据的采集与保存。

本发明还提出了一种遥控可重复雾滴喷洒质量测试装置的使用方法，通过控制遥控信号模块，使舵机、轮盘电机以及摄像头执行开合、转动以及拍照采集的操作，最后通过gps模块将采集的图像信息进行保存，所述方法包括如下步骤：

步骤一，将采样卡安装于采样卡固定座对应的固定卡槽中，接通控制机构的电源模块，将所述装置置于采样区；

步骤二，控制遥控信号模块将信号发送至主控制模块，主控制模块将信号从第1信号输出端传送至舵机控制模块，舵机控制模块控制驱动舵机将雾滴采集口上盖打开，进行雾滴采样；一次采样完毕后，再通过控制遥控信号模块发送信号驱动雾滴采集口上盖闭合；

步骤三，控制遥控信号模块将信号发送至主控制模块，主控制模块将信号从第2信号输出端传送至轮盘电机控制模块，轮盘电机控制模块驱动轮盘电机转动，使采样卡所在的固定卡槽转至图像采集机构，同时与之相邻的固定卡槽转至雾滴采集窗口；

步骤四，控制遥控信号模块将信号发送至主控制模块，主控制模块将信号从第3信号输出端传送至图像采集机构控制模块，图像采集机构控制模块控制补光灯源开启，并驱动摄像头进行图像采集；

步骤五，控制遥控信号模块将信号发送至主控制模块，主控制模块将信号从第4信号输出端传送至gps模块，gps模块记录步骤四中采集到的图像信息，通过2串口将其传送至计算机中保存成文本格式的数据。

本发明所述的方法进一步解决的技术方案是，所述步骤三中轮盘电机控制模块驱动轮盘电机转动的角度为45-50°。

本发明的有益效果为：

本发明的一种遥控可重复雾滴喷洒质量测试装置及方法，所述装置采用轮盘采样卡旋转布置机构，可以在重复性雾滴采样试验中节省采样卡的更换时间，同时避免更换过程中对采样卡造成的污染；同时集成了图像信息采集机构，可以在采样卡完成采样后及时进行图像信息采集并可以进行自动编号，提高后期数据处理效率，本发明结构简单操作简便，适宜推广使用。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构示意图。

图2为本发明装置的内部结构示意图。

图3为本发明采样卡固定座结构示意图。

图4为本发明控制机构的电路原理示意图。

图5为本发明主控制模块at89s52芯片的引脚连接图。

图中序号，1-前盖、2-采样卡固定座、3-第一补光灯源、4-摄像头、5-舵机、6-雾滴采集口上盖、7-第二补光灯源、8-环状固定夹、9-外壳、10-轮盘电机、11-雾滴采集窗口、12-外壳突出部、13-外壳吊耳、14-控制机构、15-主控制模块、16-遥控信号模块、17-舵机控制模块、18-轮盘电机控制模块、19-图像采集机构控制模块、20-gps模块、21-电源模块、22-固定卡槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的发明内容作进一步地说明。

一种遥控可重复雾滴喷洒质量测试装置，如图1-3所示，所述装置包括前盖1、外壳9、环状固定夹8、旋转布样机构、开合机构、图像采集机构以及控制机构14；所述旋转布样机构安装于外壳9内部；外壳9上表面设有雾滴采集窗口11，雾滴采集窗口11内安装有开合机构；所述图像采集机构设于雾滴采集窗口11的一侧并安装在外壳9上；所述控制机构14设于外壳9下方；所述环状固定夹8与外壳9固定连接，用于调节外壳9的高度；

所述旋转布样机构由采样卡固定座2和轮盘电机10组成；采样卡固定座2上表面设有若干固定卡槽22，固定卡槽22沿所述采样卡固定座2一周均匀分布；所述采样卡固定座2中心位置的一侧安装有轮盘电机10，另一侧与前盖1固定连接；

所述开合机构由雾滴采集口上盖6和舵机5组成，所述雾滴采集口上盖6可拆卸的安装于雾滴采集窗口11，所述舵机5的控制端与雾滴采集口上盖6相连接，用于控制雾滴采集窗口11的打开或关闭；

所述图像采集机构由摄像头4和若干补光灯源组成，图像采集机构安装处的外壳向外凸出，所述摄像头4设于外壳凸出部12的中间位置；补光灯源与摄像头4设于同一侧，位于外壳凸出部12的内壁；

本发明控制机构的电路工作原理参见图4，所述控制机构包括主控制模块15、轮盘电机控制模块18、舵机控制模块17、图像采集机构控制模块19，遥控信号模块16、gps模块20以及电源模块21；其中，电源模块21的电源连接端与主控制模块15的电平输入端连接；主控制模块15的信号接收端与遥控信号模块16的信号发射端连接；所述主控制模块15的信号输出端分别与舵机控制模块17、轮盘电机控制模块18、图像采集机构控制模块19以及gps模块20的信号输入端连接。

本实施例中，所述采样卡固定座2为轮盘结构，其上表面设置的固定卡槽22个数为8个。

本实施例中，所述固定卡槽22的长宽比与雾滴采集窗口11的长宽比相同。

本实施例中，所述外壳上设有外壳吊耳13，所述外壳吊耳13沿外壳9两端对称设置。

本实施例中，所述图像采集机构的补光灯源设有两个，分别为第一补光灯源3和第二补光灯源7，第一补光灯源3和第二补光灯源7沿着摄像头4两侧对称分布。

本实施例中，所述主控制模块15设有4个信号输出端；所述主控制模块15的第1信号输出端与舵机控制模块17的信号输入端连接；所述主控制模块15的第2信号输出端与轮盘电机控制模块18的信号输入端连接；所述主控制模块15的第3信号输出端与图像采集机构控制模块19的信号输入端连接；所述主控制模块15的第4信号输出端与gps模块20的信号输入端连接。

本实施例中，所述主控制模块15采用at89s52芯片；所述遥控信号模块16采用nrf24l01芯片；所述舵机控制模块17的型号为mg996r；所述轮盘电机控制模块18采用chs-20byg永磁直流无刷步进电机；所述gps模块20的型号为u-bloxneo-6m。

本实施例中，参见图5，所述主控制模块15中，at89s52芯片的p2.1/a9引脚与舵机控制模块17连接，at89s52芯片的p2.0/a8引脚与轮盘电机控制模块18连接，at89s52芯片的p3.1/txd引脚与图像采集机构控制模块18连接，gps模块20通过电阻r5与at89s52芯片的p3.0/rxd引脚连接。

该遥控可重复雾滴喷洒质量测试装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一，将采样卡安装于采样卡固定座2对应的固定卡槽中，接通控制机构的电源模块21，将所述装置置于采样区；

步骤二，控制遥控信号模块16将信号发送至主控制模块15，主控制模块15将信号从第1信号输出端传送至舵机控制模块17，舵机控制模块17控制驱动舵机5将雾滴采集口上盖6打开，进行雾滴采样；一次采样完毕后，再通过控制遥控信号模块17发送信号驱动雾滴采集口上盖6闭合；

步骤三，控制遥控信号模块16将信号发送至主控制模块15，主控制模块15将信号从第2信号输出端传送至轮盘电机控制模块18，轮盘电机控制模块18驱动轮盘电机10转动，使采样卡所在的固定卡槽22转至图像采集机构，同时与之相邻的固定卡槽转至雾滴采集窗口11；

步骤四，控制遥控信号模块16将信号发送至主控制模块15，主控制模块15将信号从第3信号输出端传送至图像采集机构控制模块19，图像采集机构控制模块19控制补光灯源开启，并驱动摄像头4进行图像采集；

步骤五，控制遥控信号模块16将信号发送至主控制模块15，主控制模块15将信号从第4信号输出端传送至gps模块20，gps模块20记录步骤四中采集到的图像信息，通过串口将其传送至计算机中保存成文本格式的数据。

本发明装置的具体操作过程：根据图1-3，将摄像头4和舵机5安装在外壳9对应的位置上，然后在外壳9底部安装控制机构14电路；在采样卡固定座2的卡槽22中对应安装8个采样卡，然后将采样卡固定座2安装于外壳9的对应位置，接通装置电源，通过环状固定夹8调节装置的安装高度，将整套装置布置在采集雾滴的农田中；发出遥控信号，将雾滴采集窗口11打开进行沉降雾滴采集，一次采样结束关闭采样窗口；发出遥控信号，控制轮盘电机10使采样卡固定座2旋转45°，将已采集到雾滴的采样卡旋转至图像采集机构的采集区域，同时其相邻的未使用的采集卡转至雾滴采集窗口的正下方；发出遥控信号，控制图像采集机构的摄像头4进行拍照；最后发出遥控信号使gps模块20对采集的图像信息进行处理并保存成文本格式。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。