一种基于多喷头协同作业的树木自动刷白控制装置的制作方法

本实用新型涉及环保设备领域，具体地讲，涉及一种基于多喷头协同作业的树木自动刷白控制装置。

背景技术：

随着树木种植面积不断加大，对树木栽培维护的工作量也是日益加大，树木涂白工作是其中一项重要内容。涂白能有效延迟树木的萌芽和开花期，防止早春霜冻危害。同时早春树木易被冻裂，尤其是大树，颜色深，树干粗，韧性组织同比较差，更易开裂。树木涂白后，能反射掉40％～70％的直射阳光，借此特性缩小树干白天和夜间的温度差，有效预防树木因温差造成开裂；此外树木涂白还可以防虫、杀虫、防止动物啃咬，防止病菌感染、杀灭病菌。

目前树木涂白工作基本由人工实现，人工刷树的方法是用刷子沾取盛放在桶中的涂白剂，再将涂白剂均匀的涂抹在树基周围，刷完一棵树需要几分钟的时间，虽然步骤简单，但是工人在操作过程会造成涂料浪费，并且用时过长，使用的涂料也会对工人身体造成伤害，通过一种基于多喷头协同作业的自动化装置可以提高树木刷白工作效率，减轻工人负担，使工人有一个更好的工作环境。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于多喷头协同作业的树木自动刷白控制装置，有利于实现树木自动刷白。

本实用新型采用如下技术方案实现实用新型目的：

一种基于多喷头协同作业的树木自动刷白控制装置，包括电源装置和控制装置，其特征是：

所述电源装置电性连接所述控制装置；

所述电源装置包括电源模块以及稳压电路；

所述电源模块电性连接所述稳压电路；

所述控制装置包括单片机、电机模块、传感器模块和气泵。

作为对本技术方案的进一步限定，所述电机模块包括直流减速电机一(23)、直流减速电机二(44)、直流减速电机三(48)、步进电机(35)和气泵(4)，所述传感器模块包括红外测距传感器一(11)、两个红外测距传感器二(14)和金属传感器(31)，所述稳压电路电性连接所述单片机、所述直流减速电机一(23)、所述直流减速电机二(44)、所述直流减速电机三(48)、所述步进电机(35)、所述气泵(4)、所述红外测距传感器一(11)、两个所述红外测距传感器二(14)和所述金属传感器(31)；所述控制器电性连接所述直流减速电机一(23)、所述直流减速电机二、所述直流减速电机三、所述步进电机、所述气泵、所述红外测距传感器一(11)、两个所述红外测距传感器二(14)和所述金属传感器(31)。

作为对本技术方案的进一步限定，所述气泵(4)固定在原料桶(2)上，所述原料桶(2)固定在底盘(3)上，所述底盘(3)的上侧固定连接支撑架(1)，所述支撑架(1)固定连接旋转机构，所述旋转机构固定连接直线移动机构，所述直线移动机构固定连接喷涂抱合机构。

作为对本技术方案的进一步限定，所述旋转机构包括直流减速电机二(44)，所述支撑架(1)固定连接所述直流减速电机二(44)，所述直流减速电机二(44)的输出轴固定连接链轮二(51)，链条(43)的一端环绕所述链轮二(51)，所述链条(43)的另一端环绕链轮一(42)，所述链轮一(42)的中心固定连接圆轴一(40)，所述圆轴一(40)的两端分别铰接方板三(39)，对称的方板三(39)分别固定连接所述支撑架(1)，所述圆轴一(40)固定连接对称的同步带轮(41)，对称的同步带二(45)分别环绕对应的所述同步带轮(41)，对称的所述同步带二(45)分别环绕对应的同步轮三(46)，对称的所述同步轮三(46)分别固定连接圆轴二(47)，所述圆轴二(47)的两端分别铰接方板二(38)，对称的所述方板二(38)分别固定连接所述支撑架(1)。

作为对本技术方案的进一步限定，所述圆轴二(47)固定连接支撑板三(49)，所述支撑板三(49)固定连接直流减速电机三(48)，所述直流减速电机三(48)的输出轴穿过所述支撑板三(49)，所述直流减速电机三(48)的输出轴固定连接圆盘(50)。

作为对本技术方案的进一步限定，所述直线移动机构包括电机固定壳(37)，所述旋转机构的所述圆盘(50)固定连接所述电机固定壳(37)，所述电机固定壳(37)固定连接步进电机(35)，所述步进电机(35)的输出轴固定连接同步轮二(34)，所述电机固定壳(37)固定连接两组对称的导向块(36)，所述电机固定壳(37)的凹槽铰接对称的导向圆杆(371)。

作为对本技术方案的进一步限定，同步带一(28)中部环绕所述同步轮二(34)，同时所述同步带一(28)的两端环绕对称的同步轮一(33)，对称的所述同步轮一(33)的中心轴两端分别铰接支撑座(32)，两组对称的所述支撑座(32)分别固定连接支撑板二(25)，对称的所述支撑板二(25)分别固定连接两组对称的圆杆(26)的一端，其中两个所述圆杆(26)分别固定连接对应的所述导向块(36)，所述同步带二(45)固定连接方板一(30)，另外两个所述圆杆(26)分别穿过所述方板一(30)后侧的方块，每组所述圆杆(26)分别穿过对应的滑块(27)，所述方板一(30)的中心固定连接法兰盘(29)，上侧所述支撑板二(25)固定连接金属传感器(31)。

作为对本技术方案的进一步限定，所述喷涂抱合机构包括两个pvc管一(9)，一个所述pvc管一(9)固定连接所述直线移动机构的所述法兰盘(29)，两个所述pvc管一(9)通过pvc管连接件一(10)固定连接，两个所述pvc管一(9)夹角为90度，另一个所述pvc管一(9)固定连接支撑框(20)，所述支撑框(20)通过电机支架(22)固定连接直流减速电机一(23)，所述支撑框(20)铰接四个均匀分布的齿轮(21)，所述直流减速电机一(23)的输出轴固定连接中间一个所述齿轮(21)的中心轴，相邻的所述齿轮(21)相互啮合，两侧的所述齿轮(21)中心轴分别固定连接固定块(52)，对称的所述固定块(52)分别设置在所述支撑框(20)的凹槽内，另一个所述pvc管一(9)固定连接红外测距传感器一(11)。

作为对本技术方案的进一步限定，对称的所述固定块(52)分别固定连接pvc管二(15)的一端，对称的所述pvc管二(15)分别固定连通宝塔接口(12)，对称的所述宝塔接口(12)分别固定连接防溅罩(6)，对称的所述防溅罩(6)下侧分别固定连接防溅槽(8)，对称的所述防溅罩(6)分别固定连接pvc管固定件(7)，对称的所述pvc管四(19)分别固定连通三通管(18)，对称的所述pvc管四(19)分别固定连通pvc管二(15)，所述pvc管二(15)连通pvc管三(16)，对称的所述pvc管四(19)分别固定连接红外测距传感器二(14)，对称的所述pvc管二(15)分别设置在对称的卡扣(24)内，两组对称的所述卡扣(24)分别固定连接对应的所述pvc管固定件(7)，对称的所述pvc管三(16)的末端分别固定连通pvc管连接件二(17)，对称的所述三通管(18)和末端的所述pvc管连接件二(17)分别固定连通对应的所述广角喷头(13)。

作为对本技术方案的进一步限定，所述同步带一(28)两端穿过对称的所述支撑板二(25)的中心槽；所述同步带一(28)接触对称的所述导向圆杆(371)；所述底盘(3)下侧四角分别固定连接轮子(5)的安装座。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

(1)本系统以实现功率低、稳定性高、便于操作、安全性高等优点，提高生产效率，节省人力；

(2)本系统传感器模块探测树干以及环抱喷涂机构的位置，将位置信息发送给单片机，方便自动化控制；

(3)本系统单片机根据传感器模块传送的信息进行分析，控制电机驱动模块，使各个电机分别动作，达到调整环抱喷涂机构与树干位置的目的，使树干始终处于环抱喷涂机构中间位置，方便喷涂。

本实用新型为基于多喷头协同作业的树木自动刷白装置控制装置，有利于实现树木自动刷白。

附图说明

图1为本实用新型的电源供电系统原理方框图。

图2为本实用新型的控制器电路图。

图3为本实用新型的单片机最小系统电路示意图。

图4为本实用新型的立体结构示意图一。

图5为本实用新型的局部立体结构示意图一。

图6为本实用新型的局部立体结构示意图二。

图7为本实用新型的局部立体结构示意图三。

图8为本实用新型的局部立体结构示意图四。

图9为本实用新型的局部立体结构示意图五。

图10为本实用新型的局部立体结构示意图六。

图11为本实用新型的局部立体结构示意图七。

图12为本实用新型的局部立体结构示意图八。

图13为本实用新型的局部立体结构示意图九。

图14为本实用新型的局部立体结构示意图十。

图15为本实用新型的立体结构示意图二。

图16为本实用新型的支撑框的结构示意图。

图中：1、支撑架，2、原料桶，3、底盘，4、气泵，5、轮子，6、防溅罩，7、pvc管固定件，8、防溅槽，9、pvc管一，10、pvc管连接件一，11、红外测距传感器一，12、宝塔接口，13、广角喷头，14、红外测距传感器二，15、pvc管二，16、pvc管三，17、pvc管连接件二，18、三通管，19、pvc管四，20、支撑框，21、齿轮，22、电机支架，23、直流减速电机一，24、卡扣，25、支撑板二，26、圆杆，27、滑块，28、同步带一，29、法兰盘，30、方板一，31、金属传感器，32、支撑座，33、同步轮一，34、同步轮二，35、步进电机，36、导向块，37、电机固定壳，371、导向圆杆，38、方板二，39、方板三，40、圆轴一，41、同步带轮，42、链轮一，43、链条，44、直流减速电机二，45、同步带二，46、同步轮三，47、圆轴二，48、直流减速电机三，49、支撑板三，50、圆盘，51、链轮二，52、固定块。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1-图16所示，本实用新型包括包括电源装置和控制装置，所述电源装置电性连接所述控制装置；

所述电源装置包括电源模块以及稳压电路；

所述电源模块电性连接所述稳压电路；

所述控制装置包括单片机、电机模块、传感器模块和气泵4，所述电源模块采用锂电池，所述稳压电路采用现有技术的稳压电路，不再赘述。

所述电机模块包括直流减速电机一23、直流减速电机二44、直流减速电机三48、步进电机35和气泵4，所述传感器模块包括红外测距传感器一11、两个红外测距传感器二14和金属传感器31，所述稳压电路电性连接所述单片机、所述直流减速电机一23、所述直流减速电机二44、所述直流减速电机三48、所述步进电机35、所述气泵4、所述红外测距传感器一11、两个所述红外测距传感器二14和所述金属传感器31；所述单片机电性连接所述直流减速电机一23、所述直流减速电机二、所述直流减速电机三、所述步进电机、所述气泵、所述红外测距传感器一11、两个所述红外测距传感器二14和所述金属传感器31。

所述气泵4固定在原料桶2上，所述原料桶2固定在底盘3上，所述底盘3的上侧固定连接支撑架1，所述支撑架1固定连接旋转机构，所述旋转机构固定连接直线移动机构，所述直线移动机构固定连接喷涂抱合机构。

所述旋转机构包括直流减速电机二44，所述支撑架1固定连接所述直流减速电机二44，所述直流减速电机二44的输出轴固定连接链轮二51，链条43的一端环绕所述链轮二51，所述链条43的另一端环绕链轮一42，所述链轮一42的中心固定连接圆轴一40，所述圆轴一40的两端分别铰接方板三39，对称的方板三39分别固定连接所述支撑架1，所述圆轴一40固定连接对称的同步带轮41，对称的同步带二45分别环绕对应的所述同步带轮41，对称的所述同步带二45分别环绕对应的同步轮三46，对称的所述同步轮三46分别固定连接圆轴二47，所述圆轴二47的两端分别铰接方板二38，对称的所述方板二38分别固定连接所述支撑架1。

所述圆轴二47固定连接支撑板三49，所述支撑板三49固定连接直流减速电机三48，所述直流减速电机三48的输出轴穿过所述支撑板三49，所述直流减速电机三48的输出轴固定连接圆盘50。

所述直线移动机构包括电机固定壳37，所述旋转机构的所述圆盘50固定连接所述电机固定壳37，所述电机固定壳37固定连接步进电机35，所述步进电机35的输出轴固定连接同步轮二34，所述电机固定壳37固定连接两组对称的导向块36，所述电机固定壳37的凹槽铰接对称的导向圆杆371。

同步带一28中部环绕所述同步轮二34，同时所述同步带一28的两端环绕对称的同步轮一33，对称的所述同步轮一33的中心轴两端分别铰接支撑座32，两组对称的所述支撑座32分别固定连接支撑板二25，对称的所述支撑板二25分别固定连接两组对称的圆杆26的一端，其中两个所述圆杆26分别固定连接对应的所述导向块36，所述同步带二45固定连接方板一30，另外两个所述圆杆26分别穿过所述方板一30后侧的方块，每组所述圆杆26分别穿过对应的滑块27，所述方板一30的中心固定连接法兰盘29，上侧所述支撑板二25固定连接金属传感器31。

所述喷涂抱合机构包括两个pvc管一9，一个所述pvc管一9固定连接所述直线移动机构的所述法兰盘29，两个所述pvc管一9通过pvc管连接件一10固定连接，两个所述pvc管一9夹角为90度，另一个所述pvc管一9固定连接支撑框20，所述支撑框20通过电机支架22固定连接直流减速电机一23，所述支撑框20铰接四个均匀分布的齿轮21，所述直流减速电机一23的输出轴固定连接中间一个所述齿轮21的中心轴，相邻的所述齿轮21相互啮合，两侧的所述齿轮21中心轴分别固定连接固定块52，对称的所述固定块52分别设置在所述支撑框20的凹槽内，另一个所述pvc管一9固定连接红外测距传感器一11。

对称的所述固定块52分别固定连接pvc管二15的一端，对称的所述pvc管二15分别固定连通宝塔接口12，对称的所述宝塔接口12分别固定连接防溅罩6，对称的所述防溅罩6下侧分别固定连接防溅槽8，对称的所述防溅罩6分别固定连接pvc管固定件7，对称的所述pvc管四19分别固定连通三通管18，对称的所述pvc管四19分别固定连通pvc管二15，所述pvc管二15连通pvc管三16，对称的所述pvc管四19分别固定连接红外测距传感器二14，对称的所述pvc管二15分别设置在对称的卡扣24内，两组对称的所述卡扣24分别固定连接对应的所述pvc管固定件7，对称的所述pvc管三16的末端分别固定连通pvc管连接件二17，对称的所述三通管18和末端的所述pvc管连接件二17分别固定连通对应的所述广角喷头13。

所述同步带一28两端穿过对称的所述支撑板二25的中心槽；所述同步带一28接触对称的所述导向圆杆371；所述底盘3下侧四角分别固定连接轮子5的安装座。

所述气泵4、所述红外测距传感器一11、红外测距传感器二14、所述金属传感器31、所述直流减速电机一23、所述直流减速电机二42、所述直流减速电机三48和所述步进电机35分别连接控制器。

所述控制器采用单片机mk60dn512vll10,所述控制器的引脚51和53连接所述直流减速电机一23，所述控制器的引脚54和55连接所述直流减速电机二42，所述控制器的引脚57和58连接所述直流减速电机三19，所述控制器的引脚62和63连接所述步进电机35，所述控制器的引脚64连接所述红外测距传感器一11，所述控制器的引脚65连接所述红外测距传感器二14，所述控制器的引脚67连接所述金属传感器31。

所述气泵4通过软管固定连通所述宝塔接口12(图上未画出)，方板一30的材料为金属。

所述防溅罩8的材料为橡胶。

所述气泵4的型号为yd-3035h气泵。

所述金属传感器31的型号为pr18-8dn直流三线npn金属传感器。

所述直流减速电机一23的型号为37gb3530直流减速电机。

所述直流减速电机二42的型号为dm08rc-150i90f直流减速电机。

所述直流减速电机三48的型号为zytd-50s-r直流减速电机。

所述步进电机35的型号为57byg250步进电机。

本实用新型的工作流程为：初始状态时，两个防溅罩6相互远离，防溅罩6稍高于地面，滑块27接触电机固定壳37。移动本装置到树干旁，使树干处于两个防溅罩6形成区域内，当红外测距传感器一11探测到距离树干约10厘米时(根据实际需求设定)，红外测距传感器一11给控制器发出信号，控制器打开直流减速电机一23，停止移动本装置，直流减速电机一23带动与其配合的齿轮21转动，一个齿轮21带动另外三个齿轮21转动，两侧齿轮21分别带动固定块52转动，固定块52带动pvc管二15摆动，pvc管二15带动宝塔接口12、三通管18及红外测距传感器二14摆动，三通管18和端部pvc管连接件二17带动广角喷头13摆动，pvc管二15带动卡扣24摆动，卡扣24带动pvc管固定件7摆动，pvc管固定件7和宝塔接口12带动防溅罩6摆动，防溅罩6带动防溅槽8摆动，直到红外测距传感器二14探测到距离树干约10厘米时(根据实际需求设定)，此时，防溅槽8靠近树干，红外测距传感器二14给控制器发出信号，控制器关闭直流减速电机一23。控制器打开气泵4，气泵4将原料桶2中涂料经过软管输送到宝塔接口12内，涂料进入pvc管二15，一部分从三通管18上的广角喷头13喷出，另一部分从端部pvc管连接件二17上的广角喷头13喷出到树干上。

与此同时，控制器打开步进电机35，金属传感器31探测方板一30的位置，步进电机35带动同步轮二34转动，同步轮二34带动同步带一28移动，同步带一28带动方板一30沿圆杆26移动，金属传感器31探测方板一30的位置远离电机固定壳37时，控制器控制同步带一28带动方板一30向靠近移动电机固定壳37移动，

同步带一28带动同步轮一33转动，方板一30带动法兰盘29移动，法兰盘29带动喷涂抱合机构移动。喷涂抱合机构移动过程中，红外测距传感器一11和红外测距传感器二14不断探测与树干的间距。

当红外测距传感器一11探测到与树干间距超过设定的距离5厘米(根据实际需要设定)时，控制器控制直流减速电机二44。直流减速电机二44带动链轮二51转动，链轮二51带动链条43转动，链条43带动链轮一42转动，链轮一42带动圆轴一40转动，圆轴一40带动同步带轮41转，同步带轮41带动同步带二45转动，同步带二45带动同步轮三46转动，同步轮三46带动圆轴二47转动，圆轴二47带动支撑板三49摆动，支撑板三49带动直流减速电机三48摆动，直流减速电机三48带动圆盘50摆动，圆盘50带动直线移动机构摆动，直线移动机构带动喷涂抱合机构摆动，使红外测距传感器一11与树干间距保持10厘米左右。

当两个红外测距传感器二14探测到与树干间距距离差超过设定值时，控制器控制直流减速电机三48。直流减速电机三48带动圆盘50摆动，圆盘50带动直线移动机构摆动，直线移动机构带动喷涂抱合机构摆动，两个红外测距传感器二14与树干间距保持相同的间距。

当两个红外测距传感器二14探测到与树干间距都大于10厘米时，控制器打开直流减速电机一23，使得两个防溅罩6相向运动，使红外测距传感器二14与树干间距保持在于10厘米使喷涂抱合机构发挥最佳效果。

在涂白过程中，多余的涂料落到防溅槽8中。

直到方板一30从最下端向上移动靠近电机固定壳37(或者反向移动)，金属传感器31探测到方板一30移动的位置符合预设位置，控制器关闭步进电机35，反向打开直流减速电机一23，使两个防溅罩6相互远离，移动本装置接近下一个树干，如此反复完成树干涂白。

以上公开的仅为本实用新型的一个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。