输出时，减少了彼此之间的影响。
[0027]所述激光传感器7位于喷雾机前端，采用水平安装形式，利用其270°的扫描角度可同时扫描左右两侧植株。
[0028]所述速度传感器13采用高精度车载雷达速度传感器，位于喷雾机底部与水平地面形成35°夹角，距离地面垂直高度为66cm。传感器在安装后进行了场地校准和标定，能够达到较高的使用精度，保证所获取喷雾速度的精确度及可靠性。
[0029]所述PC/104计算机16通过高速通信方式读取激光传感器7的扫描数据信息和雷达速度传感器13的速度信息，计算获取植株目标三维信息，再根据五指喷头的空间位置进行区域分割，获取各个五指喷头对应的植株目标区域特征，形成对应的风量控制指令，通过CAN总线发送给ARM Cortex控制器15，再由ARM Cortex控制器15控制电磁阀4。
[0030]所述电磁阀4采用脉宽调制技术(PWM)独立控制各个五指喷头3输出风量的大小。
[0031]所述电磁阀4根据每个五指喷头3所对应的喷施区间内植株目标的分布特征，独立控制对应五指喂'头3的输出风;H；。
[0032]所述各个电磁阀4控制导流管8的输出风量并通过软管5连接到激光传感器7上方的空气喷嘴6，形成气流风幕，防止灰尘影响激光传感器7性能。
[0033]如图2所示，此风量调节装置位于喷雾机后侧。触摸屏9、嵌入式PC/104计算机16安装于驾驶室内，通过线缆连接器10与ARM Cortex控制器15相连；激光传感器7水平安装在一块垂直的铝板上，位于喷雾机的前方；控制输出的风量通过软管汇集到空气喷嘴6，形成气流风幕，阻止灰尘污染激光传感器，同时也能吹走激光传感器上的灰尘。40路电磁阀组12用于分别控制五指喷头内的各个喷嘴的流量，实现喷嘴变流量独立控制；压力传感器11和流量传感器14用于喷雾过程中流量控制与监控。
[0034]如图3所示，为本发明风量调节装置控制原理图。触摸屏9为人机操作界面，用于参数设置、状态显示、指令输入等；激光传感器7用于扫描两侧植株目标，通过高速数据接口传送给嵌入式计算机；速度传感器13用于实时获取喷雾速度，并同步更新到嵌入式计算机；嵌入式PC/104计算机16是喷雾机系统的主要控制核心，用于运行数据分析、特征提取及控制算法；计算完成的控制算法通过CAN总线发送给ARM Cortex控制器15，ARM控制器解析控制指令形成各个风量控制电磁阀的PWM驱动信号，经过电磁阀驱动模块实现对电磁阀4的风量控制。
[0035]本发明在喷施过程中，先通过驾驶室内的触摸屏设置好喷雾的相关参数，并给出开始喷雾指令。喷雾机在行驶过程中，激光传感器首先扫描左右两侧的植株目标，并由嵌入式PC/104计算机通过高速数据接口读取植株扫描数据，同时读取速度传感器13实时速度信息，由算法程序据此些信息计算获取植株目标三维特征，再根据五指喷头的空间位置进行区域分割，分别计算出各个五指喷头对应的植株目标区域特征，形成对应的风量控制指令；根据实时速度，计算喷头到达目标区域的时间；通过延迟后，由CAN总线发送给ARMCortex控制器，再由ARM Cortex控制器采用PWM控制技术分别控制各个导流管上的电磁阀驱动的占空比，实现每个五指喷头风量调节，使对应五指喷头达到目标位置时的风量输出正好是激光扫描传感器之前获取数据后计算获得输出风量，实现每个五指喷头基于植株特征自适应调节风量的目的。
[0036]本发明采用的电磁阀独立控制五指喷头的输出风量装置，结构简单、控制过程响应速度快、实时性好、控制简单，能够较好实现针对植株局部特征进行独立风量调节，在枝叶稀疏部分减少了雾滴漂移，植株枝叶茂密部分加大雾滴的穿透性，增加了植株内部雾滴的附着率。
[0037]最后应当说明的是，以上实例仅用于说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。
【主权项】
1.一种基于植株特征自适应喷雾风量调节装置，其特征在于:包括喷雾风量调节部件组、风量调节控制单元； 所述喷雾风量调节部件组包括PTO驱动的风机(I)、主风道软管(2)、汇流软管(5)、导流管(8)、五指喷头(3)、空气喷嘴(6);所述PTO驱动的风机(I)和两个主风道软管(2)的进入口相连通，所述位于喷雾机两侧的主风道软管(2)分别和各个五指喷头(3)相连通，且主风道软管(2)上靠近各个五指喷头(3)的连接管路上均设置有导流支路，导流支路由导流管(8)和其上的电磁阀(4)构成，所述导流管(8)的输出端均连通到汇流软管(5)上，所述汇流软管(5)还和空气喷嘴(6)相连通； 所述风量调节控制单元包括触摸屏(9)、激光传感器(7)、速度传感器(13)、ARMCortex控制器(15)、嵌入式PC/104计算机(16);所述嵌入式PC/104计算机(16)分别和触摸屏(9)、激光传感器(7)、速度传感器(13)、ARM Cortex控制器(15)相连接，所述ARMCortex控制器(15)连接电磁阀驱动模块，所述电磁阀驱动模块连接电磁阀(4)，用于控制五指喷头的风量；所述触摸屏(9)为人机操作界面，用于参数设置、状态显示、指令输入；所述激光传感器(7)用于扫描两侧植株目标，通过高速数据接口传送给嵌入式计算机；所述速度传感器(13)用于实时获取喷雾速度；所述嵌入式PC/104计算机(16)用以计算出各个五指喷头对应的植株目标区域特征，形成对应的风量控制指令。
2.根据权利要求1所述的一种基于植株特征自适应喷雾风量调节装置，其特征在于:所述导流管(8)安装在距离五指喷头进风口 15cm处与五指喷头(3)水平方向成30°夹角，离所述主风道软管(2) 30cm。
3.根据权利要求1所述的一种基于植株特征自适应喷雾风量调节装置，其特征在于:所述雷达速度传感器(13)位于喷雾机底部与水平地面成35°夹角，距离地面的垂直高度为 66cm。
4.根据权利要求1所述的一种基于植株特征自适应喷雾风量调节装置，其特征在于:所述电磁阀(4)采用脉宽调制，用以独立控制各个五指喷头(3)风量大小输出。
5.根据权利要求1所述的一种基于植株特征自适应喷雾风量调节装置，其特征在于:所述嵌入式PC/104计算机(16)通过CAN总线连接ARM Cortex控制器(15)。
6.一种基于植株特征自适应喷雾风量调节方法，其特征在于，包括步骤: 步骤1，设定触摸屏(9)喷雾的相关参数，并给出开始喷雾指令； 步骤2，喷雾机在行驶过程中，激光传感器(7)首先扫描左右两侧的植株目标，并由嵌入式PC/104计算机(16)通过高速数据接口读取植株扫描数据，同时读取速度传感器(13)实时速度信息； 步骤3，由嵌入式PC/104计算机(16)根据植株扫描数据和实时速度信息计算获取植株目标三维特征，再根据五指喷头的空间位置进行区域分割，分别计算出各个五指喷头对应的植株目标区域特征，形成对应的风量控制指令； 步骤4，根据实时速度计算五指喷头(3)到达目标区域的时间；通过延迟后，由CAN总线发送给ARM Cortex控制器(15)，再由ARM Cortex控制器(15)采用PWM控制技术分别控制各个导流管上的电磁阀驱动的占空比，实现对每个五指喷头(3)的风量调节，使对应五指喷头(3)达到目标位置时的风量输出正好是激光传感器(7)之前获取数据后计算获得输出风量，实现每个五指喷头(3)基于植株特征自适应调节风量的目的。
【专利摘要】本发明公开了一种基于植株特征自适应喷雾风量调节装置及方法，包括：五指喷头，PTO驱动的风机，连接五指喷头与风机出风口的软管，导流管上用于控制五指喷头风量的电磁阀，连接电磁阀输出风量的导流管，连接各个导流管的软管，连接左右两侧汇流软管的空气喷嘴，安装于喷雾机前端的激光传感器，安装于驾驶室内的触摸屏，安装于喷雾机底部的雷达速度传感器，用于风量及变量喷雾控制的ARM Cortex控制器，连接触摸屏、激光传感器、速度传感器和ARM Cortex控制器的嵌入式PC/104计算机。本发明实现每个五指喷头根据对应区域植株特征进行自适应风量调节。对于植株稀疏部分减少了雾滴漂移，植株枝叶茂密部分加大雾滴的穿透性，增加了植株内部雾滴的附着率。
【IPC分类】A01M7-00
【公开号】CN104621083
【申请号】CN201510044751
【发明人】刘慧 , 夏伟, 沈跃, 徐慧
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月28日