CN109757459A - 一种植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置及方法，包括无人飞机、雷达、药箱、泵、主管和组合喷头；所述雷达设置在无人飞机的下方，无人飞机上配置有药箱；所述药箱上连接有泵，并通过主管与组合喷头连接；所述组合喷头包括自上而下依次安装的电机、上管路、上离心喷头、中管路、中离心喷头、下管路、下离心喷头、堵头；所述上离心喷头包括内转子、外转子、磁流变液、挡圈、轴承、喷洒装置由内而外形成同心结构，所述喷洒装置通过支撑座固定在外转子上。本发明的植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置及方法能够比较精确的控制离心喷头的雾滴粒径的大小，并且操作方便，使用高效，充分满足实际生产需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种农业施药设备和方法，具体涉及一种植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置及方法。
背景技术
植保无人飞机作为一种先进的施药机具，具有高效、快捷等优点。当前无人飞机在喷雾作业时一般采用同一种喷头，当作业参数、作物类型发生变化时候，对离心喷头而言只是简单调节雾化转盘的转速以及喷雾流量来改变雾滴粒径的大小，此种调节方法只能在一定范围内控制雾滴粒径的大小，而不能满足实际生产需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术，提供一种植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置及方法。
本发明采用的技术方案是：一种植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置，包括无人飞机、雷达、药箱、泵、主管和组合喷头；所述雷达设置在无人飞机的下方，无人飞机上配置有药箱；所述药箱上连接有泵，并通过主管与组合喷头连接；
所述组合喷头包括自上而下依次安装的电机、上管路、上离心喷头、中管路、中离心喷头、下管路、下离心喷头、堵头；
所述上离心喷头包括内转子、外转子、磁流变液、挡圈、轴承、喷洒装置由内而外形成同心结构，所述外转子通过轴承安装在内转子上，内转子与外转子通过密封圈形成密闭空间，二者之间充满磁流变液，内转子上内部设有线圈；
所述喷洒装置通过支撑座固定在外转子上，喷洒装置包括圆环、进水管和出水管，所述进水管和出水管均与圆环相通；
所述外转子上设有环形槽、下出水口和上出水口；所述上离心喷头的外侧安装有电磁阀，电磁阀与上出水口及进水管连接；线圈与电磁阀均通过导电环与电源连接，且导电环与内转子之间设有绝缘层；
所述上离心喷头、中离心喷头、下离心喷头均安装在雾化转盘上，所述电机下端设有上LED光源，上离心喷头上端设有上光电传感器，上离心喷头下端设有中LED光源，中离心喷头上端设有中光电传感器，中离心喷头下端设有下LED光源，下离心喷头的上端设有下光电传感器。
作为优选，所述内转子的材料为透磁材料，主要是内转子内部有线圈，磁场要能穿透内转子的表面，进一步的控制磁流变液。
一种采用上述装置的植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控方法，包括以下步骤：
1)植保作业时，根据作物的类型对飞行参数：作业高度、飞行速度、作业航线进行设置，无人飞机开始飞行，雷达探测作物的冠层密度，从而确定作业参数：雾滴粒径、流量，进一步控制泵的流量，以及组合喷头的工作参数，判断电机转速以及采用组合喷头中的某一种喷头，组合喷头与主管上连接；
2)离心喷头的雾滴粒径不仅与转盘转速、流量相关，同时与雾化转盘的齿数密切相关，所述上离心喷头、中离心喷头、下离心喷头上的雾化转盘齿数不同，具体齿数确定根据实验室在不同高度、不同作物上的试验结果制定；
3)工作时，根据判断的结果，决定采用上离心喷头、中离心喷头、下离心喷头，如结论是上离心喷头喷洒，此时电机通电旋转，带动线圈旋转，线圈与电磁阀也开始通电，通过耦合效应雾化转盘旋转，当线圈通电时，产生的电磁效应控制内转子与外转子之间的磁流变液的磁流变效应，内转子与外转子产生耦合效应，进一步控制离心雾化转盘；并且通过控制线圈的电流，达到磁流变效应的变化，从而控制离心雾化转盘的转速；电磁阀打开，泵开始输送药液，无人机开始作业；上管路在外转子内部滑动，中管路在中离心喷头内部滑动，同时由于中离心喷头、下离心喷头上的电磁阀与线圈均未通电，从而药液不会从管路流至雾化转盘上，且外转子不会旋转，进一步的节约能耗，下离心喷头外转子上安装有堵头，保证药液不会泄漏；
4)以上离心喷头旋转时转速反馈为例，上光电传感器安装在外转子上，上LED光源固定在电机外壳上，当上离心喷头旋转时，上光电传感器跟随着外转子以相同的转速旋转，将其转速测定反馈至下位机，并与目标转速进行比对，通过控制线圈上的电流以及内转子的转速，从而调整上离心喷头的转速；
5)流量调控，通过流量传感器测定当前实际流量，反馈至下位机，并与目标流量比对，通过控制泵的电压，从而调整输出药液流量。
作为优选，所述步骤3)中电机转速可以调整，进一步的可以控制外转子转速。
作为优选，所述步骤3)中通过控制线圈的电流为采用电阻或PWM占空比，达到磁流变效应的变化。
有益效果：本发明一种植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置及方法能够比较精确的控制离心喷头的雾滴粒径的大小，并且操作方便，使用高效，充分满足实际生产需求。
附图说明
图1为本发明植保无人飞机的俯视图；
图2为本发明植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置的使用示意图；
图3为本发明植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置的组合喷头结构示意图；
图4为本发明植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置的上离心喷头结构示意图；
图5a为本发明植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置的喷洒装置结构示意图；
图5b为图5a的俯视图；
图6为本发明植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置的外转子结构示意图；
图7为本发明植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置的内转子结构示意图；
图8为本发明调控流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
如图1-8所示，一种植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置，包括无人飞机1、雷达2、药箱3、泵4、主管5和组合喷头6；所述雷达2设置在无人飞机1的下方，无人飞机1上配置有药箱3；所述药箱3上连接有泵4，并通过主管5与组合喷头6连接；
所述组合喷头6包括自上而下依次安装的电机7、上管路8、上离心喷头9、中管路10、中离心喷头11、下管路12、下离心喷头13、堵头14；
所述上离心喷头9包括内转子19、外转子24、磁流变液26、挡圈20、轴承21、喷洒装置27由内而外形成同心结构，所述外转子24通过轴承21安装在内转子19上，内转子19与外转子24通过密封圈28形成密闭空间，二者之间充满磁流变液26，内转子19上内部设有线圈25；所述内转子19的材料为透磁材料，主要是内转子19内部有线圈25，磁场要能穿透内转子19的表面，进一步的控制磁流变液；
所述喷洒装置27通过支撑座16固定在外转子24上，喷洒装置27包括圆环15、进水管17和出水管18，所述进水管17和出水管18均与圆环15相通；
所述外转子24上设有环形槽31、下出水口32和上出水口33；所述上离心喷头9的外侧安装有电磁阀22，电磁阀22与上出水口33及进水管17连接；线圈25与电磁阀22均通过导电环30与电源连接，且导电环30与内转子19之间设有绝缘层29；
所述上离心喷头9、中离心喷头11、下离心喷头13均安装在雾化转盘23上，所述电机7下端设有上LED光源34，上离心喷头9上端设有上光电传感器35，上离心喷头9下端设有中LED光源36，中离心喷头11上端设有中光电传感器37，中离心喷头11下端设有下LED光源38，下离心喷头13的上端设有下光电传感器39。
一种采用上述装置的植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控方法，包括以下步骤：
1)植保作业时，根据作物的类型对飞行参数：作业高度、飞行速度、作业航线进行设置，无人飞机1开始飞行，雷达2探测作物的冠层密度，从而确定作业参数：雾滴粒径、流量，进一步控制泵4的流量，以及组合喷头6的工作参数，判断电机7转速以及采用组合喷头6中的某一种喷头，组合喷头6与主管5上连接；
2)离心喷头的雾滴粒径不仅与转盘转速、流量相关，同时与雾化转盘的齿数密切相关，所述上离心喷头9、中离心喷头11、下离心喷头13上的雾化转盘23齿数不同，具体齿数确定根据实验室在不同高度、不同作物上的试验结果制定；
3)工作时，根据判断的结果，决定采用上离心喷头9、中离心喷头11、下离心喷头13，如结论是上离心喷头9喷洒，此时电机7通电旋转，带动线圈25旋转，线圈25与电磁阀22也开始通电，通过耦合效应雾化转盘23旋转，当线圈25通电时，产生的电磁效应控制内转子19与外转子24之间的磁流变液26的磁流变效应，内转子19与外转子24产生耦合效应，进一步控制离心雾化转盘23；并且通过控制线圈25的电流(电阻或PWM占空比)，达到磁流变效应的变化，从而控制离心雾化转盘23的转速；电机转速可以调整，进一步的可以控制外转子转速；电磁阀22打开，泵4开始输送药液，无人机开始作业；上管路8在外转子24内部滑动，中管路10在中离心喷头内部滑动，同时由于中离心喷头11、下离心喷头13上的电磁阀与线圈均未通电，从而药液不会从管路流至雾化转盘23上，且外转子不会旋转，进一步的节约能耗，下离心喷头13外转子上安装有堵头，保证药液不会泄漏；
4)以上离心喷头9旋转时转速反馈为例，上光电传感器35安装在外转子24上，上LED光源34固定在电机7外壳上，当上离心喷头9旋转时，上光电传感器35跟随着外转子24以相同的转速旋转，将其转速测定反馈至下位机，并与目标转速进行比对，通过控制线圈25上的电流以及内转子19的转速，从而调整上离心喷头9的转速；
5)流量调控，通过流量传感器测定当前实际流量，反馈至下位机，并与目标流量比对，通过控制泵4的电压，从而调整输出药液流量。
以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置，其特征在于：包括无人飞机(1)、雷达(2)、药箱(3)、泵(4)、主管(5)和组合喷头(6)；所述雷达(2)设置在无人飞机(1)的下方，无人飞机(1)上配置有药箱(3)；所述药箱(3)上连接有泵(4)，并通过主管(5)与组合喷头(6)连接；
所述组合喷头(6)包括自上而下依次安装的电机(7)、上管路(8)、上离心喷头(9)、中管路(10)、中离心喷头(11)、下管路(12)、下离心喷头(13)、堵头(14)；
所述上离心喷头(9)包括内转子(19)、外转子(24)、磁流变液(26)、挡圈(20)、轴承(21)、喷洒装置(27)由内而外形成同心结构，所述外转子(24)通过轴承(21)安装在内转子(19)上，内转子(19)与外转子(24)通过密封圈(28)形成密闭空间，二者之间充满磁流变液(26)，内转子(19)上内部设有线圈(25)；
所述喷洒装置(27)通过支撑座(16)固定在外转子(24)上，喷洒装置(27)包括圆环(15)、进水管(17)和出水管(18)，所述进水管(17)和出水管(18)均与圆环(15)相通；
所述外转子(24)上设有环形槽(31)、下出水口(32)和上出水口(33)；所述上离心喷头(9)的外侧安装有电磁阀(22)，电磁阀(22)与上出水口(33)及进水管(17)连接；线圈(25)与电磁阀(22)均通过导电环(30)与电源连接，且导电环(30)与内转子(19)之间设有绝缘层(29)；
所述上离心喷头(9)、中离心喷头(11)、下离心喷头(13)均安装在雾化转盘(23)上，所述电机(7)下端设有上LED光源(34)，上离心喷头(9)上端设有上光电传感器(35)，上离心喷头(9)下端设有中LED光源(36)，中离心喷头(11)上端设有中光电传感器(37)，中离心喷头(11)下端设有下LED光源(38)，下离心喷头(13)的上端设有下光电传感器(39)。
2.根据权利要求1所述的植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置，其特征在于：所述内转子(19)的材料为透磁材料。
3.一种采用所述权利要求1或2所述装置的植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)植保作业时，根据作物的类型对飞行参数：作业高度、飞行速度、作业航线进行设置，无人飞机(1)开始飞行，雷达(2)探测作物的冠层密度，从而确定作业参数：雾滴粒径、流量，进一步控制泵(4)的流量，以及组合喷头(6)的工作参数，判断电机(7)转速以及采用组合喷头(6)中的某一种喷头，组合喷头(6)与主管(5)上连接；
2)离心喷头的雾滴粒径不仅与转盘转速、流量相关，同时与雾化转盘的齿数密切相关，所述上离心喷头(9)、中离心喷头(11)、下离心喷头(13)上的雾化转盘(23)齿数不同，具体齿数确定根据实验室在不同高度、不同作物上的试验结果制定；
3)工作时，根据判断的结果，决定采用上离心喷头(9)、中离心喷头(11)、下离心喷头(13)，如结论是上离心喷头(9)喷洒，此时电机(7)通电旋转，带动线圈(25)旋转，线圈(25)与电磁阀(22)也开始通电，通过耦合效应雾化转盘(23)旋转，当线圈(25)通电时，产生的电磁效应控制内转子(19)与外转子(24)之间的磁流变液(26)的磁流变效应，内转子(19)与外转子(24)产生耦合效应，进一步控制离心雾化转盘(23)；并且通过控制线圈(25)的电流，达到磁流变效应的变化，从而控制离心雾化转盘(23)的转速；电磁阀(22)打开，泵(4)开始输送药液，无人机开始作业；上管路(8)在外转子(24)内部滑动，中管路(10)在中离心喷头内部滑动，同时由于中离心喷头(11)、下离心喷头(13)上的电磁阀与线圈均未通电，从而药液不会从管路流至雾化转盘(23)上，且外转子不会旋转，进一步的节约能耗，下离心喷头(13)外转子上安装有堵头，保证药液不会泄漏；
4)以上离心喷头(9)旋转时转速反馈为例，上光电传感器(35)安装在外转子(24)上，上LED光源(34)固定在电机(7)外壳上，当上离心喷头(9)旋转时，上光电传感器(35)跟随着外转子(24)以相同的转速旋转，将其转速测定反馈至下位机，并与目标转速进行比对，通过控制线圈(25)上的电流以及内转子(19)的转速，从而调整上离心喷头(9)的转速；
5)流量调控，通过流量传感器测定当前实际流量，反馈至下位机，并与目标流量比对，通过控制泵(4)的电压，从而调整输出药液流量。
4.根据权利要求3所述的植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控方法，其特征在于：所述步骤3)中电机转速进行调整，进一步的控制外转子转速。
5.根据权利要求3所述的植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控方法，其特征在于：所述步骤3)中通过控制线圈(25)的电流为采用电阻或PWM占空比，达到磁流变效应的变化。
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