CN105197245A - 一种雾化盘幅宽精准控制***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业施药技术领域，尤其涉及一种雾化盘幅宽精准控制***及方法。该雾化盘幅宽精准控制***利用风速风向仪检测所述喷头单元周围的风量信息，并反馈至所述上位机，所述上位机根据反馈的风量信息进行变量施药的决策，并将决策信号反馈至所述下位机；所述喷头单元包括直流电机、拖杆、驱动器和舵机及雾化盘；所述下位机分别与所述直流电机和舵机通讯连接；所述直流电机与雾化盘连接，用于带动所述雾化盘进行旋转；所述舵机可移动地安装在所述拖杆上，所述拖杆位于所述雾化盘的上方；所述驱动器设置在所述舵机上，用于产生不同流量的雾滴；所述舵机用于调节雾滴在所述雾化盘上的落点；所述雾化盘用于将落下的雾滴向外加速抛洒。

Description

一种雾化盘幅宽精准控制***及方法

技术领域

本发明涉及农业施药技术领域，尤其涉及一种雾化盘幅宽精准控制***及方法。

背景技术

目前,我国的精准施药技术发展非常迅速，依托无人机的施药器械已经很快的发展起来，无人机采用雾化盘进行喷雾具有幅宽大、雾滴抗漂移能力强的特点。但是，传统方式不考虑周围气象参数以及无人机高度的影响，采用固定幅宽或简单调节的雾化盘幅宽控制技术，很大程度上制约了施药的精度和效率。而且，改进的精准控制技术目前没有研究突破，亟需一种可解决上述瓶颈问题的设备与方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供了一种雾化盘幅宽精准控制***及方法，使得可对雾化盘的幅宽进行精准控制，利于提高施药的精度和效率。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种雾化盘幅宽精准控制***，其包括：风速风向仪、上位机、下位机及依次连通的药箱、直流泵、高频电磁阀、喷头单元；所述风速风向仪用于检测所述喷头单元周围的风量信息，并反馈至所述上位机，所述上位机根据反馈的风量信息进行变量施药的决策，并将决策信号反馈至所述下位机；

所述喷头单元包括：直流电机、拖杆、驱动器和舵机及雾化盘；所述下位机分别与所述直流电机和舵机通讯连接；所述直流电机与雾化盘连接，用于带动所述雾化盘进行旋转；所述舵机可移动地安装在所述拖杆上，所述拖杆位于所述雾化盘的上方；所述驱动器设置在所述舵机上，用于产生不同流量的雾滴；所述舵机用于调节雾滴在所述雾化盘上的落点；所述雾化盘用于将落下的雾滴向外加速抛洒。

其中，所述喷头单元还包括位置传感器，所述位置传感器用于检测所述舵机的运动位置，并反馈给所述下位机。

其中，所述喷头单元还包括流量计，所述流量计用于计量雾滴的实际流量，并反馈给所述下位机。

其中，所述喷头单元还包括防护罩，所述防护罩设置在所述直流电机外。

其中，所述防护罩固定在无人机的底部喷杆上。

其中，所述喷头单元的数量为多路，各路所述喷头单元的防护罩分别间隔地固定在所述喷杆上。

其中，所述直流电机的输出轴与所述雾化盘的圆心连接，并通过PWM的控制方式对所述雾化盘进行转速调节。

本发明还提供一种采用上述雾化盘幅宽精准控制***的方法，其包括如下步骤：

S1、通过上位机采集风速风向仪的风量信息，并根据该风量信息进行决策运算，并将决策信号反馈给下位机进行在线动态调节；

S2、下位机根据决策信号以控制直流电机的转速，进而控制雾化盘的转速，从而实现调节落入雾化盘的雾滴的初速度；

S3、根据雾化幅宽的需要控制舵机进行移动，实现雾滴在雾化盘上的接触落点位置发生变化，并通过位置传感器实时检测该舵机的运动位置，并反馈给下位机；

S4、通过流量计实时计量雾滴的实际流量，并反馈给所述下位机，通过对流量的调节控制雾滴的雾化效果。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明提供一种雾化盘幅宽精准控制***，通过调节雾化盘转速、雾滴大小及雾滴在雾化盘上的落点，从而实现无人机施药雾化盘喷药幅宽的精准控制，利于提高施药的精度和效率。

附图说明

图1为本发明实施例雾化盘幅宽精准控制***的结构示意图；

图2为本发明实施例喷头单元的结构示意图；

图3为本发明实施例无人机的工作状态图。

其中，1：药箱；2：直流泵；3：下位机；4：上位机；8：高频电磁阀；9：喷头单元；10：风速风向仪；11：无人机；91：防护罩；92：直流电机；93：拖杆；94：驱动器；95：舵机；96：位置传感器；97：流量计；98：雾化盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，本实施例提供的一种雾化盘幅宽精准控制***，其包括：风速风向仪10、上位机4、下位机3及依次连通的药箱1、直流泵2、高频电磁阀8、喷头单元9；其中，风速风向仪10用于检测喷头单元9周围的风量信息，并反馈至上位机4，上位机4根据反馈的风量信息进行变量施药的决策，并将决策信号反馈至下位机3；

同时，该喷头单元9包括：直流电机92、拖杆93、驱动器94和舵机95及雾化盘98；下位机3分别与直流电机92和舵机95通讯连接，用于对直流电机92和舵机95进行智能控制；直流电机92与雾化盘98连接，用于带动雾化盘98进行旋转；舵机95可移动地安装在拖杆93上，且拖杆93位于雾化盘98的上方；驱动器94设置在舵机95上，用于产生不同流量的雾滴；舵机95在下位机3的控制下进行移动，用于调节雾滴在雾化盘98上的落点，落点不同，旋转后雾滴的加速度不同，雾滴的初速度不同；雾化盘98在直流电机92的带动下，用于将落下的雾滴向外加速抛洒。

此外，喷头单元9还包括位置传感器96，位置传感器96用于检测舵机95的运动位置，并反馈给下位机3。也就是说，位置传感器96用来反馈落点的位置，通过PID方式实现位置调节的精确定位。

进一步的，喷头单元9还包括流量计97，流量计97用于计量雾滴的实际流量，并反馈给下位机3，用来反馈雾滴控制的精确度。

当然，喷头单元9还包括防护罩91，防护罩91设置在直流电机92外。而且，防护罩91固定在无人机11的底部喷杆上。喷头单元9的数量为多路，各路喷头单元9的防护罩91分别间隔地固定在喷杆上。

而且，直流电机92的输出轴与雾化盘98的圆心连接，并通过PWM的控制方式对雾化盘98进行转速调节。

具体而言，喷头单元9通过雾滴在雾化盘98上的移动将雾滴抛洒出去，雾化盘98的速度通过下位机3调节，上位机4采集风速风向仪10(风速传感器信号和机身风速风向传感器信号)分别获得侧风信息和无人机风向的信息，然后通过上位机4根据风量信息进行决策运算，并根据漂移模拟模型完成风对雾滴影响后的落点进行预估，然后根据决策结果发出控制信号给下位机3，下位机3根据信号改变直流电机92的转速，并根据雾化幅宽的需要控制舵机95移动，实现雾滴在雾化盘98上的接触落点位置发生变化，从而改变雾滴的粒径实现抗飘移、改变雾滴的幅宽实现落点区域的变化调节。

本发明还提供一种采用上述任一项所述的雾化盘幅宽精准控制***的方法，其包括如下步骤：

S1、通过上位机采集风速风向仪的风量信息，并根据该风量信息进行决策运算，并将决策信号反馈给下位机进行在线动态调节；

S2、下位机根据决策信号以控制直流电机的转速，进而控制雾化盘的转速，从而实现调节落入雾化盘的雾滴的初速度；

S3、根据雾化幅宽的需要控制舵机进行移动，实现雾滴在雾化盘上的接触落点位置发生变化，并通过位置传感器实时检测该舵机的运动位置，并反馈给下位机；

S4、通过流量计实时计量雾滴的实际流量，并反馈给下位机，通过对流量的调节控制雾滴的雾化效果。

本发明方法是根据施药时侧风和无人机风场的大小变化改变雾化盘作业参数实现雾滴及幅宽的变量调节。利用传感器信号获得风速和风向的信息，根据风场实时变化情况调节雾化盘的转速以及药液在雾化盘上的落点，从而改变雾滴的特性和覆盖的幅宽，实现无人机施药幅宽的改变。同时，通过机载的激光雷达测量无人机距离地面的高度变化，根据高度信号的改变调节最佳的幅宽，避免雾滴喷洒重叠带来的药害和农药浪费的问题。

综上所述，本发明基于航空植保技术提供一种雾化盘幅宽精准控制***，通过采用智能控制方法实现调节雾滴大小及雾滴在雾化盘上的落点，同时通过占空比改变雾化盘转速实现无人机施药雾化盘喷药幅宽的精准控制。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种雾化盘幅宽精准控制***，其特征在于，包括：风速风向仪、上位机、下位机及依次连通的药箱、直流泵、高频电磁阀、喷头单元；所述风速风向仪用于检测所述喷头单元周围的风量信息，并反馈至所述上位机，所述上位机根据反馈的风量信息进行变量施药的决策，并将决策信号反馈至所述下位机；

所述喷头单元包括：直流电机、拖杆、驱动器和舵机及雾化盘；所述下位机分别与所述直流电机和舵机通讯连接；所述直流电机与雾化盘连接，用于带动所述雾化盘进行旋转；所述舵机可移动地安装在所述拖杆上，所述拖杆位于所述雾化盘的上方；所述驱动器设置在所述舵机上，用于产生不同流量的雾滴；所述舵机用于调节雾滴在所述雾化盘上的落点；所述雾化盘用于将落下的雾滴向外加速抛洒。

2.根据权利要求1所述的雾化盘幅宽精准控制***，其特征在于，所述喷头单元还包括位置传感器，所述位置传感器用于检测所述舵机的运动位置，并反馈给所述下位机。

3.根据权利要求1所述的雾化盘幅宽精准控制***，其特征在于，所述喷头单元还包括流量计，所述流量计用于计量雾滴的实际流量，并反馈给所述下位机。

4.根据权利要求1所述的雾化盘幅宽精准控制***，其特征在于，所述喷头单元还包括防护罩，所述防护罩设置在所述直流电机外。

5.根据权利要求4所述的雾化盘幅宽精准控制***，其特征在于，所述防护罩固定在无人机的底部喷杆上。

6.根据权利要求5所述的雾化盘幅宽精准控制***，其特征在于，所述喷头单元的数量为多路，各路所述喷头单元的防护罩分别间隔地固定在所述喷杆上。

7.根据权利要求1所述的雾化盘幅宽精准控制***，其特征在于，所述直流电机的输出轴与所述雾化盘的圆心连接，并通过PWM的控制方式对所述雾化盘进行转速调节。

8.一种采用如权利要求1-7中任一项所述的雾化盘幅宽精准控制***的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过上位机采集风速风向仪的风量信息，并根据该风量信息进行决策运算，并将决策信号反馈给下位机进行在线动态调节；

S2、下位机根据决策信号以控制直流电机的转速，进而控制雾化盘的转速，从而实现调节落入雾化盘的雾滴的初速度；

S3、根据雾化幅宽的需要控制舵机进行移动，实现雾滴在雾化盘上的接触落点位置发生变化，并通过位置传感器实时检测该舵机的运动位置，并反馈给下位机；

S4、通过流量计实时计量雾滴的实际流量，并反馈给下位机，通过对流量的调节以控制雾滴的雾化效果。