CN109116373B - 一种基于二维激光雷达扫描传感器的雾滴漂移检测*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于二维激光雷达扫描传感器的雾滴漂移检测***，包括二维激光雷达扫描传感器、PC机、以太网电缆、蓄电池、天气防护罩、云台、支架与移动平台，所述PC机通过所述以太网电缆与所述二维激光雷达扫描传感器连接，所述蓄电池与所述二维激光雷达扫描传感器的电源端连接，所述二维激光雷达扫描传感器的信号输出端与所述天气防护罩连接，所述二维激光雷达扫描传感器的控制输出端与所述云台连接，所述通过所述支架安装于所述移动平台上。与现有技术相比，本发明可有效记录与检测漂移雾滴的动态变化，为植保机械的参数设置、质量评估与作业标准的制定奠定基础。

Description

一种基于二维激光雷达扫描传感器的雾滴漂移检测***
技术领域
本发明涉及一种农业技术，尤其涉及一种基于二维激光雷达扫描传感器的雾滴漂移检测***。
背景技术
植保机械在田间作业过程中，农药雾滴受喷头类型、喷雾压力、机械行驶速度、操作方法、空气温湿度、风速等因素的影响会产生雾滴漂移，飘移的雾滴具有很大的危害性，会造成非靶标区域的污染，损害周边的自然生态***，甚至危及附近居民的生活环境。因此，漂移雾滴的有效检测成为评估植保机械作业质量的重要因素之一。传统漂移雾滴的采集与测量采用人工布样、采样、后期样本化学分析的方法，费工费时，操作复杂，重复性与适应性较差，且难以获取漂移雾滴在时间与空间上的变化趋势。激光雷达扫描传感器(LiDAR，Light Detection and Ranging)能够在一个扫描面内连续发射激光脉冲波，经物体表面反射返回多点距离值，能够在时间与空间上全面获取漂移雾滴的动态模型。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于二维激光雷达扫描传感器的雾滴漂移检测***。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明一种基于二维激光雷达扫描传感器的雾滴漂移检测***，包括二维激光雷达扫描传感器、PC机、以太网电缆、蓄电池、天气防护罩、云台、支架与移动平台，所述PC机通过所述以太网电缆与所述二维激光雷达扫描传感器连接，所述蓄电池与所述二维激光雷达扫描传感器的电源端连接，所述二维激光雷达扫描传感器的信号输出端与所述天气防护罩连接，所述二维激光雷达扫描传感器的控制输出端与所述云台连接，所述通过所述支架安装于所述移动平台上。
本发明一种基于二维激光雷达扫描传感器的雾滴漂移检测***的检测方法，靶标区为喷雾机喷施区域，缓冲区为靶标区域周边的隔离带，设A、B、C、D分别为缓冲区的4个边界顶点，将雾滴检测***移动到与AD方向平行、且***中心O点距A点4m的位置，雾滴检测***的单边激光束扫描距离至少为8米，扫描角度设置为0°－180°，角度分辨率设置为1°，扫描频率10Hz，则单个扫描周期周期内的扫描范围为一个垂直于地面的、半径为8m的半圆面；当作业的喷雾机按其正常的行驶速度经过靶标区边界，开启雾滴漂移检测***并开始计时，漂移雾滴随时间空间的变化会穿过雾滴检测***的激光束，计时30秒后，关闭雾滴检测***，完成漂移雾滴的田间采集。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种基于二维激光雷达扫描传感器的雾滴漂移检测***，与现有技术相比，本发明可有效记录与检测漂移雾滴的动态变化，为植保机械的参数设置、质量评估与作业标准的制定奠定基础。
附图说明
图1是本发明的***结构图；
图2是本发明的雾滴漂移检测方法示意图；
图3是本发明的雾滴漂移检测***工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示：本发明一种基于二维激光雷达扫描传感器的雾滴漂移检测***，包括二维激光雷达扫描传感器、PC机、以太网电缆、蓄电池、天气防护罩、云台、支架与移动平台，所述PC机通过所述以太网电缆与所述二维激光雷达扫描传感器连接，所述蓄电池与所述二维激光雷达扫描传感器的电源端连接，所述二维激光雷达扫描传感器的信号输出端与所述天气防护罩连接，所述二维激光雷达扫描传感器的控制输出端与所述云台连接，所述通过所述支架安装于所述移动平台上。
各组成部分的作用如下：
(1)二维激光雷达扫描传感器用于发射激光束，检测漂移雾滴，返回雾滴距离与角度信息到PC机；
(2)PC机通过以太网电缆与二维激光雷达扫描传感器相连，用于设置二维激光雷达扫描传感器参数与接收、处理数据；
(3)以太网电缆用于连接二维激光雷达扫描传感器与PC机，实现数据通讯；
(4)蓄电池用于为二维激光雷达扫描传感器供电；
(5)天气防护罩安装在二维激光雷达扫描传感器上用于防止空气中的水汽、灰尘等污染传感器镜面；
(6)云台直接与二维激光雷达扫描传感器连接，用于调节传感器探测区方向；
(7)支架，用于安装二维激光雷达扫描传感器到移动平台；
(8)移动平台用于搭载整个硬件***，便于雾滴漂移检测***在田间移动。
如图2所示：图中1-靶标、2-靶标区、3-缓冲区、4-喷雾机、5-漂移雾滴、6-雾滴检测***、7-激光束，本发明一种基于二维激光雷达扫描传感器的雾滴漂移检测***的检测方法，靶标区为喷雾机喷施区域，缓冲区为靶标区域周边的隔离带，设A、B、C、D分别为缓冲区的4个边界顶点，将雾滴检测***移动到与AD方向平行、且***中心O点距A点4m的位置，雾滴检测***的单边激光束扫描距离至少为8米(扫描距离取决于内部激光雷达扫描传感器型号)，扫描角度设置为0°－180°，角度分辨率设置为1°，扫描频率10Hz，则单个扫描周期周期内的扫描范围为一个垂直于地面的、半径为8m的半圆面；当作业的喷雾机按其正常的行驶速度经过靶标区边界，开启雾滴漂移检测***并开始计时，漂移雾滴随时间空间的变化会穿过雾滴检测***的激光束，计时30秒后，关闭雾滴检测***，完成漂移雾滴的田间采集。
雾滴漂移检测***单次的工作流程如图3所示。
(1)首先，设置二维激光雷达扫描传感器参数，包括角度分辨率、扫描范围、扫描频率等；
(2)调试二维激光雷达扫描传感器与PC机之间的数据通信，确保数据通讯正常；
(3)将雾滴检测***移动至试验田，确定检测位置与方向；
(4)开启雾滴检测***并计时30s；
(5)计时时间到，关闭雾滴检测***，完成田间数据采集；
(6)田间数据采集后，基于PC机上开发的软件***对数据进行处理、分析与建模，完成漂移雾滴的检测。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种基于二维激光雷达扫描传感器的雾滴漂移检测***的检测方法，基于二维激光雷达扫描传感器的雾滴漂移检测***，其包括二维激光雷达扫描传感器、PC机、以太网电缆、蓄电池、天气防护罩、云台、支架与移动平台，所述PC机通过所述以太网电缆与所述二维激光雷达扫描传感器连接，所述蓄电池与所述二维激光雷达扫描传感器的电源端连接，所述二维激光雷达扫描传感器的信号输出端与所述天气防护罩连接，所述二维激光雷达扫描传感器的控制输出端与所述云台连接，所述通过所述支架安装于所述移动平台上；其特征在于：靶标区为喷雾机喷施区域，缓冲区为靶标区域周边的隔离带，设A、B、C、D分别为缓冲区的4个边界顶点，将雾滴检测***移动到与AD方向平行、且***中心O点距A点4m的位置，雾滴检测***的单边激光束扫描距离至少为8米，扫描角度设置为0°－180°，角度分辨率设置为1°，扫描频率10Hz，则单个扫描周期周期内的扫描范围为一个垂直于地面的、半径为8m的半圆面；当作业的喷雾机按其正常的行驶速度经过靶标区边界，开启雾滴漂移检测***并开始计时，漂移雾滴随时间空间的变化会穿过雾滴检测***的激光束，计时30秒后，关闭雾滴检测***，完成漂移雾滴的田间采集。
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基于三维激光点云的靶标叶面积密度计算方法;张美娜等;《农业机械学报》;20171130;第48卷(第11期);第173-176页第1、2节，图1-4 *

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