一种无耗材的在线雾滴沉积检测装置及方法与流程

本发明属于植保施药检测技术领域，涉及一种无耗材的在线雾滴沉积检测装置及方法，适用于施药雾滴沉积的现场检测与喷雾性能的快速评估，具有检测实时性好、无耗材、多次重复使用、成本低廉等优点。

背景技术：

喷雾施药作业过程中雾滴在靶标上沉积分布的均匀性，是衡量喷雾质量的重要指标之一。为了研究喷雾质量的可靠性与稳定性,，可对喷雾沉积量、沉积密度及分布均匀性等参数进行分析。通过这些研究数据，可以分析喷雾过程中喷雾机械的高度或者运行速度对沉积均匀性及浓度的影响。

传统的雾滴沉积检测方法主要有水敏纸法、油盘法、示踪法等检测方式，用来检测雾滴的沉积规律和农药利用率。在施药试验或植保作业现场，在植株的不同部位放置水敏纸，进行药液雾滴的收集，再通过专业仪器设备对所收集的雾滴进行沉积量分析，从而确定雾滴在植株不同部位的沉积情况。水敏纸雾滴沉积测量方法中，由于水敏纸价格昂贵，且只能一次性使用，工作量较大，效率较低。目前水敏纸法、示踪法的检测方式在测试过程中只能检测在正面的雾滴分布情况，无法检测雾滴在叶片背面分布情况及均匀性。另外，制造企业选用的水敏纸材质变化还影响洇染、外扩等特性差异，进而影响检测准确度。

因此急需一种无耗材的在线雾滴沉积检测装置及方法，实现作物雾滴沉积特性的快速检测和现场检测，准确评价雾滴沉积性能。

技术实现要素：

本发明针对上述雾滴沉积检测的不足，提供了一种无耗材的在线雾滴沉积检测装置及方法，适用于施药雾滴沉积的现场检测与喷雾性能的快速评估，具有检测实时性好、无耗材、多次重复使用、成本低廉等优点。

本发明一种无耗材的在线雾滴沉积检测装置采用的技术方案，其特征在于：包括外壳、承接板、伸缩机构、雾滴图像采集装置和控制系统。所述的外壳采用不透光材料，用于固定其他装置和隔离外部光线；所述的承接板为细长矩形状的不透明薄板，优选采用疏水材料，用于在施药场景中分别用正反面承接雾滴分布。

所述的伸缩机构包括微型减速电机和四个承接板夹持轮；所述的承接板夹持轮通过固定轴固定在外壳上，用于将承接板夹持紧；所述的微型减速电机固定在外壳上，微型减速电机驱动配合承接板夹持轮的正反转动将承接板相对于外壳伸出或缩回的横向运动。

所述的雾滴图像采集装置包括两个反光镜、两个面光源和微距摄像模组，用于同时采集承接板正反面上的雾滴分布图像。所述的两个反光镜分别与承接板的正反面成一定的角度固定在外壳上，优选角度范围为45度到70度；所述的两个面光源布置在承接板的正反面两侧，固定在外壳上，为反光镜提供成像的光源；雾滴沉积在承接板正反面后，通过面光源的反射，分别将正反面雾滴反射在相应的反光镜上；所述的微距摄像模组，优选高分辨率微距工业相机，其平行布置在承接板的一侧，固定在外壳上，其拍摄图像同时包含两个反光镜中反射的承接板正反面雾滴分布。

所述的控制装置为包括电源、单片机模块和无线通讯模组，所述的单片机模块通过与电机驱动器微型减速电机联接，实现对微型减速电机的正反转控制，从而驱动承接板的伸缩运动；所述的无线通讯模组，用于实现与外部无线系统的控制指令和图像信息的传输；所述的单片机模块通过总线与微距摄像模组联接，实现拍摄指令的控制与拍摄图像的传输。所述的电源为装置用电模块供电。

本发明一种无耗材的在线雾滴沉积检测装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)将本发明的雾滴测试装置放置于植株群体内部或施药试验区域；

2)外部远程控制指令通过单片机模块由微型减速电机驱动将承接板伸出，然后开始喷雾作业，承接板正反面承接雾滴分布；

3)喷雾作业后，外部远程控制指令通过单片机模块由微型减速电机驱动将承接板缩回到达指定位置；

4)单片机模块开启面光源，打开微距摄像模组拍摄承接板正反面反光镜上的雾滴分布图像；

5)单片机模块将拍摄图像分割成单独的正反面两个图像文件，在本地进行雾滴沉积分析，或将两个图像文件通过无线通讯模组将图片传输到远程系统中使用雾滴沉积软件分析；

6)通过雾滴沉积统计分析后，给出雾滴分布的统计信息，如体积中径，粒径谱分布等。

本发明的有益效果是：

1、本发明的在线雾滴沉积检测装置，实现了雾滴沉积性能的现场布置和快速在线检测；

2、本发明可代替水敏纸检测雾滴沉积效果，无耗材，可多次使用，操作方便，推广性强；

3、本发明可同时进行雾滴正反面的同时检测，自动化程度高，并且由于使用了疏水材料降低了雾滴扩散，因而能更准确、快速地用于喷雾性能评价；

4、本发明可以为作物不同生长期施药喷雾参数的选择提供参考，提高农药的有效利用率，减少农药对生态环境的污染。

附图说明

图1为雾滴检测装置承接板伸出时的前斜视图；

图2为雾滴检测装置承接板缩回时的前斜视图；

图3为雾滴检测装置承接板缩回时的后斜视图；

图中：1、面光源2、微距摄像模组3、微型减速电机4、承接板5、单片机模块6、无线通讯模组7、承接板夹持轮8、反光镜9、电源

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步描述。一种无耗材的在线雾滴沉积检测装置及方法，如图1、2、3所示。所述的外壳采用不透光材料，用于固定其他装置和隔离外部光线；所述的承接板(4)为细长矩形状的不透明薄板，优选采用疏水材料，用于在受雾场景中分别用正反面承接雾滴分布。

所述的伸缩机构包括微型减速电机(3)和四个承接板夹持轮(7)；所述的承接板夹持轮(7)通过固定轴固定在外壳上，用于将承接板(4)夹持紧；所述的微型减速电机(3)固定在外壳上，微型减速电机(3)驱动配合承接板夹持轮(7)的正反转动将承接板(4)相对于外壳伸出或缩回的横向运动。

所述的雾滴图像采集装置包括两个反光镜(8)、两个面光源(1)和微距摄像模组(2)，用于同时采集承接板正反面上的雾滴分布图像。所述的两个反光镜(8)分别与承接板(4)的正反面成一定的角度固定在外壳上，优选角度范围为45度到70度，所述的两个面光源(1)布置在承接板(4)的正反面两侧，固定在外壳上，为反光镜(8)提供成像的光源；雾滴沉积在承接板(4)正反面后，通过面光源(1)的反射，分别将正反面雾滴反射在相应的反光镜(8)上。所述的微距摄像模组(2)，优选高分辨率微距工业相机，其平行布置在承接板(4)的一侧，固定在外壳上，其拍摄图像同时包含两个反光镜(8)中反射的承接板(4)正反面雾滴分布；

所述的控制装置为包括电源(9)、单片机模块(5)和无线通讯模组(6)，所述的单片机模块(5)通过与微型减速电机(3)联接，实现对微型减速电机(3)的正反转控制，从而驱动承接板(4)的伸缩运动；所述的控制器和无线通讯模组(6)联接，实现与外部无线系统的控制指令和图像信息的传输；所述的单片机模块(5)通过总线与微距摄像模组(2)联接，实现拍摄指令的控制与拍摄图像的传输。所述的电源(9)为装置用电模块供电。

本发明一种无耗材的在线雾滴沉积检测装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将本发明的雾滴测试装置放置于植株群体内部或施药试验区域；

2)外部远程控制指令通过单片机模块由微型减速电机驱动将承接板伸出，然后开始喷雾作业，承接板正反面承接雾滴分布；

3)喷雾作业后，外部远程控制指令通过单片机模块由微型减速电机驱动将承接板缩回到达指定位置；

4)单片机模块开启面光源，打开微距摄像模组拍摄承接板正反面反光镜上的雾滴分布图像；

5)单片机模块将拍摄图像分割成单独的正反面两个图像文件，在本地进行雾滴沉积分析程序分析，或将两个图像文件通过无线通讯模组将图片传输到远程系统中使用雾滴沉积软件分析；

6)通过雾滴沉积统计分析后，给出雾滴分布的统计信息，如体积中径、粒径谱分布、雾滴覆盖率、单位面积沉积量等。