一种可自动调整声波频率的声学虫卵灭杀装置及控制方法

1.本发明属于声学虫卵灭杀装置技术领域，尤其涉及一种可自动调整声波频率的声学虫卵灭杀装置及控制方法。


背景技术：

2.目前，随着生活水平的提高，人们越来越重视身体的健康，绿色、环保的健康饮食已日益成为关注焦点。在传统农业生产中，植物的病虫害都是通过农药进行防治，存在受到农药污染的食物对人体长期、隐蔽而持续的伤害问题，同时农药还将污染环境、影响生态。发展具有绿色环保、对生命健康无害、不破坏生态的植物虫害物理防治技术将成为未来虫害防治的重要技术。
3.植物虫害物理防治技术中，声学灭杀虫卵方式已被证实是一种有效的技术手段。声学灭杀虫卵的基本原理是通过声波作用于虫卵，通过声波的振动、空化等效应的物理作用破坏虫卵的组织结构，使其丧失孵化能力，达到杀灭虫卵的目的。声学虫卵灭杀装置与农药灭虫装置相比，具有无农药残留、无持续环境污染、不破坏生态等显著优势。但是目前声学虫卵灭杀装置的主要问题在于作用时间长，往往要几十甚至上百分钟的持续声波作用才能将虫卵全部杀死，这种低效率的作用方式限制了声学虫卵灭杀装置的实际应用。
4.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的声学虫卵灭杀装置往往要几十甚至上百分钟的持续声波作用才能将虫卵全部杀死，效率低。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可自动调整声波频率的声学虫卵灭杀装置及控制方法。
6.本发明是这样实现的，一种可自动调整声波频率的声学虫卵灭杀装置包括：
7.机箱；
8.机箱内部固定有声波装置和红外装置，声波装置与红外装置通过数据线装置线性连接信号处理模块；
9.红外装置为高分辨率摄像头，声波装置为声波发射装置，数据线装置分为摄像头数据线和声波发射装置数据线，高分辨率摄像头和声波发射装置固定在机箱内部的两个圆形空域中，信号处理模块安装在高分辨率摄像头和声波发射装置中间，并且通过摄像头数据线和声波发射装置数据线分别连接，其目的是进行数据的传输和声波频率的确定等信息。
10.进一步，所述高分辨率摄像头设有一号红外线发射装置，一号红外线发射装置安装在一号红外线发射装置基座上，二号红外线发射装置安装在二号红外线发射装置基座上；可以通过移动一号红外线发射装置、二号红外线发射装置来控制两个平行红外线光束之间的距离，二号红外线发射装置基座分别安装在高分辨率摄像头的两侧，即可随着摄像头的移动而移动，保证了红外线光束一直存在于摄像范围内，红外线发射装置基座上还固
定有摄像头主体，摄像头主体内部固定有闪光灯，闪光灯中间固定有主摄像头，闪光灯可保证在夜间也能正常地工作，主摄像头保证了拍摄图片的清晰度，麦克风阵列保证了发射能够消灭虫卵的声波频率。
11.进一步，所述声波装置设有声波发射装置，声波发射装置镶嵌在箱体内部，声波发射装置设有声波发射装置基座，声波发射装置基座前端固定有声波发射装置机体，声波发射装置机体前端镶嵌有麦克风阵列。
12.进一步，所述机箱内部有两个开槽，凹槽内设有螺钉螺母结构固定高分辨率摄像头、信号处理模块、声波发射装置。
13.进一步，所述摄像头机体为类球体，可实现机身的摆动和转动。
14.进一步，所述红外线发射装置基座内有凹型凹槽，安装在内部的红外线发射装置可以通过此凹型凹槽进行移动，从而控制两束红外线之间的距离。
15.进一步，所述声波发射装置机体为类球体，可实现机身的摆动和转动。
16.本发明另一目的在于提供一种可自动调整声波频率的声学虫卵灭杀装置的控制方法，具体步骤如下：
17.步骤一：红外线发射装置会对农作物叶片上发射出两道固定距离为l的光束；
18.步骤二：高分辨率摄像头会对目标区域的虫卵以及光束点进行拍摄；
19.步骤三：在图像中测量两个光点的中心距离d，以及其对应的像素点数n，信号处理模块会通过l/n计算出每个像素点对应的实际距离δd＝l/n；
20.步骤四：高分辨率摄像头随着信号处理模块的控制下，摄像头会全天候地对农作物区域进行扫描，并将拍摄的照片通过高分辨率摄像头数据线传输给信号处理模块；
21.步骤五：信号处理模块是对信号进行处理；
22.步骤六：声波发射装置在接收到虫卵共振频率后会向虫卵区域发射固定频率声波，以获得高效的声波杀灭虫卵效果。
23.进一步，所述信号处理模块是对信号进行处理，具体包括以下方法：
24.(1)：在摄像头没有识别到虫卵的情况下，控制摄像头以1m/s的速度均匀的扫描所有农作物区域进行扫描；
25.(2)：识别到虫卵后，对目标区域进行拍摄，其中内置的mask rcnn的神经网络框架会对照片进行处理，对于球形虫卵测量这些虫卵在图像中的半径包含的像素点，并以其平均值nc乘以δd得到虫卵半径r；
26.(3)：对于椭球形虫卵测量其投影在叶片上图像的椭圆的长半轴和短半轴所包含的像素点，并分别以这些虫卵的这两个尺寸的平均像素点值na、nb乘以δd计算出长半轴尺寸a和短半轴尺寸b；
27.(4)：计算虫卵体积及质量，同时计算虫卵共振频率，并将虫卵共振频率传递给声波发射装置。
28.进一步，所述计算虫卵体积及质量和计算虫卵共振频率具体为：对于圆形虫卵，通过得到其体积v，对于椭球形虫卵通过计算虫卵体积v，通过虫卵密度ρ以公式m＝ρv计算得到虫卵的质量m。通过虫卵弹性系数k，以公式计算出虫卵共振
频率fr。
29.进一步，所述声波发射装置固定频率声波的为，一个不大于0.2的非负常数确定的频率范围(1-σ)fr～(1+σ)fr内的扫频声波，以获得高效的声波杀灭虫卵效果。
30.结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
31.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
32.1.操作简单：本发明操作简单，只需要将整个装置安装在大棚的顶部或者架子上，通过螺栓或者轧带将装置固定，打开装置开关，本发明即可全天候地对整个区域的虫卵进行自动的扫描和消灭。
33.2.无污染，保护环境：本发明采用发射声波让物体内部产生共振从而消灭虫卵，相比于传统地使用农药、杀虫剂而言，解决了在处理虫卵方面的难题，以一种零污染零化学残留的方式有效地消灭了虫卵。
34.3.提供了一种自动调整声波频率的声学虫卵灭杀的方法，通过根据虫卵自身的尺寸，确定的声波频率，定向的发射声波，该方法简单，人工成本低。
35.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
36.二号红外线发射装置基座分别安装在高分辨率摄像头的两侧，即可随着摄像头的移动而移动，保证了红外线光束一直存在于摄像范围内，闪光灯可保证在夜间也能正常地工作，主摄像头保证了拍摄图片的清晰度，麦克风阵列保证了发射能够消灭虫卵的声波频率。
附图说明
37.图1是本发明实施例提供的可自动调整声波频率的声学虫卵灭杀装置结构示意图；
38.图2是本发明实施例提供的信号处理模块结构示意图；
39.图3是本发明实施例提供的可自动调整声波频率的声学虫卵灭杀装置方法流程图；
40.图中：1、机箱；2、高分辨率摄像头底座；3、一号红外线发射装置基座；4、一号红外线发射装置；5、摄像头机体；6、闪光灯；7、主摄像头；8、二号红外线发射装置基座；9、二号红外线发射装置；10、声波发射装置基座；11、声波发射装置机体；12、麦克风阵列；13、摄像头数据线；14、信号处理模块；15、声波发射装置数据线。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术
方案进行展开说明的解释说明实施例。
43.如图1－图3所示，本发明实施例提供的可自动调整声波频率的声学虫卵灭杀装置包括：机箱1、高分辨率摄像头底座2、一号红外线发射装置基座3、一号红外线发射装置4、摄像头机体5、闪光灯6、主摄像头7、二号红外线发射装置基座8、二号红外线发射装置9、声波发射装置基座10、声波发射装置机体11、麦克风阵列12、摄像头数据线13、信号处理模块14、声波发射装置数据线15。
44.机箱1内部固定有声波装置和红外装置，声波装置与红外装置通过数据线装置线性连接信号处理模块14；
45.红外装置为高分辨率摄像头，声波装置为声波发射装置，数据线装置分为摄像头数据线13和声波发射装置数据线15，高分辨率摄像头固定在高分辨率摄像头底座2内，高分辨率摄像头底座2和声波发射装置固定在机箱1内部的两个圆形空域中，信号处理模块14安装在高分辨率摄像头和声波发射装置中间，并且通过摄像头数据线13和声波发射装置数据线15分别连接，其目的是进行数据的传输和声波频率的确定等信息。
46.高分辨率摄像头设有一号红外线发射装置4，一号红外线发射装置4安装在一号红外线发射装置4基座3上，二号红外线发射装置9安装在二号红外线发射装置9基座8上；可以通过移动一号红外线发射装置4、二号红外线发射装置9来控制两个平行红外线光束之间的距离，二号红外线发射装置9基座8分别安装在高分辨率摄像头的两侧，即可随着摄像头的移动而移动，保证了红外线光束一直存在于摄像范围内，红外线发射装置基座上还固定有摄像头主体，摄像头主体内部固定有闪光灯6，闪光灯6中间固定有主摄像头7，闪光灯6可保证在夜间也能正常地工作，主摄像头7保证了拍摄图片的清晰度，麦克风阵列12保证了发射能够消灭虫卵的声波频率。
47.声波装置设有声波发射装置，声波发射装置镶嵌在箱体内部，声波发射装置设有声波发射装置基座10，声波发射装置基座10前端固定有声波发射装置机体11，声波发射装置机体11前端镶嵌有麦克风阵列12。
48.机箱1内部有两个开槽，凹槽内设有螺钉螺母结构固定高分辨率摄像头、信号处理模块14、声波发射装置。
49.摄像头机体5为类球体，可实现机身的摆动和转动。
50.红外线发射装置基座内有凹型凹槽，安装在内部的红外线发射装置可以通过此凹型凹槽进行移动，从而控制两束红外线之间的距离。
51.声波发射装置机体11为类球体，可实现机身的摆动和转动。
52.如图3所示，本发明另一目的在于提供一种可自动调整声波频率的声学虫卵灭杀装置的控制方法，具体步骤如下：
53.s301：红外线发射装置会对农作物叶片上发射出两道固定距离为l的光束；
54.s302：高分辨率摄像头会对目标区域的虫卵以及光束点进行拍摄；
55.s303：在图像中测量两个光点的中心距离d，以及其对应的像素点数n，信号处理模块会通过l/n计算出每个像素点对应的实际距离δd＝l/n；
56.s304：高分辨率摄像头随着信号处理模块的控制下，摄像头会全天候地对农作物区域进行扫描，并将拍摄的照片通过高分辨率摄像头数据线传输给信号处理模块；
57.s305：信号处理模块是对信号进行处理；
58.s306：声波发射装置在接收到虫卵共振频率后会向虫卵区域发射固定频率声波，以获得高效的声波杀灭虫卵效果。
59.信号处理模块是对信号进行处理，具体包括以下方法：
60.(1)：在摄像头没有识别到虫卵的情况下，控制摄像头以1m/s的速度均匀的扫描所有农作物区域进行扫描；
61.(2)：识别到虫卵后，对目标区域进行拍摄，其中内置的mask rcnn的神经网络框架会对照片进行处理，对于球形虫卵测量这些虫卵在图像中的半径包含的像素点，并以其平均值nc乘以δd得到虫卵半径r；
62.(3)：对于椭球形虫卵测量其投影在叶片上图像的椭圆的长半轴和短半轴所包含的像素点，并分别以这些虫卵的这两个尺寸的平均像素点值na、nb乘以δd计算出长半轴尺寸a和短半轴尺寸b；
63.(4)：计算虫卵体积及质量，同时计算虫卵共振频率，并将虫卵共振频率传递给声波发射装置。
64.计算虫卵体积及质量和计算虫卵共振频率具体为：对于圆形虫卵，通过得到其体积v，对于椭球形虫卵通过计算虫卵体积v，通过虫卵密度ρ以公式m＝ρv计算得到虫卵的质量m。通过虫卵弹性系数k，以公式计算出虫卵共振频率fr。
65.声波发射装置固定频率声波的为，一个不大于0.2的非负常数确定的频率范围(1-σ)fr～(1+σ)fr内的扫频声波，以获得高效的声波杀灭虫卵效果。
66.本发明实施例应用在声学虫卵灭杀中。
67.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。