CN203424190U - 一种基于树形重构的果园智能喷药机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种基于树形重构的果园智能喷药机，主要由行走装置，检测装置，控制装置，施药装置组成。所述行走装置主要有驱动轮、橡胶履带、支撑轮、柴油机和变速箱组成；所述检测装置主要由激光扫描仪、速度传感器组成，用于果树位置检测、树形重构和速度检测；所述控制装置主要由工控机、右侧电磁阀、左侧电磁阀、溢流阀组成，其处理检测装置发来的信号，生成控制指令控制右侧电磁阀、左侧电磁阀、溢流阀的开启与关闭；所述施药装置主要由药箱、喷药汽油机、喷药装置变速箱、高压泵、右侧喷头、左侧喷头组成。本实用新型可以在车辆行驶过程中自动检测两侧果树的位置及重构树形，进行自动定量施药，提高了农药的利用率，改善了喷药效果，从根本上降低了农药对环境的污染。
Description
一、技术领域：本实用新型涉及果园智能施药领域，特别涉及一种基于激光进行定位和树形重构的果园智能喷药机***。
二、背景技术：
果园的管理包括种植、施肥、灌溉、整枝和病虫害的防治等多个生产环节，其中病虫害的防治是最重要也是最耗时的环节。果树在一年的生长期中大约需要喷药8～15次。目前，我国果园施药机械主要有手动踏板式喷雾器和高压喷枪，而且使用覆盖式连续的喷洒化学制剂，这种粗放式落后的喷药方式使滞留在果树上的农药很少，50～70％的农药降落在土壤和周围环境中，造成了严重的环境污染，也导致了我国农药的利用率远低于发达国家。
我国是水果生产大国，无论面积或产量均居世界第一，但是果树的种植和管理技术落后，尤其是果园喷药技术还处于发达国家20世纪70～80年代的水平，主要存在以下问题：
1)喷药设备单一，主要有压缩式喷雾机、背负式喷雾机、喷杆喷雾机等常用的喷药设备，不能满足病虫害的快速高效防治。
2)农药有效利用率低、浪费大，造成的环境污染严重。
3)喷药机械工作效率低，其中90％以上是手动背负式喷雾器，很难保证实时防治，且劳动成本高。
三、发明内容：
1、发明目的：本实用新型提供了一种基于树形重构的果园智能喷药机，其目的是实现喷药机在果园行间行驶过程中自动检测两侧的果树位置和形状，实施定量精确喷药，从而提高农药的利用率，改善喷药效果，减少农药对喷药者身体的伤害，从根本上降低农药对环境的污染。
2、技术方案：本实用新型是按照以下技术方案实施的：一种基于树形重构的果园智能喷药机，包括行走装置，行走装置前端设置有检测装置，后端设置有施药装置，施药装置管道上的右侧电磁阀14、左侧电磁阀20和溢流阀26连接至工控机7，检测装置主要包括激光扫描仪3和速度传感器32，激光扫描仪3和速度传感器32的输出信号传送给工控机7，工控机7融合处理激光扫描仪3扫描的果树位置、形状信息和速度传感器32检测的行走速度信息生成控制指令，控制右侧电磁阀14、左侧电磁阀20和溢流阀26的开启和关闭。
所述施药装置还包括药箱8，药箱8通过高压泵12连接主管道13，高压泵12连接喷药装置变速箱11，喷药装置变速箱11通过V带10连接喷药汽油机9，回流管25通过溢流阀26连接主管道13，主管道13分支后通过分管道17连接多个右侧电磁阀14、左侧电磁阀20，右侧电磁阀14、左侧电磁阀20分别连接右侧喷头15、左侧喷头18。
所述施药装置的喷药立架19交叉布置有右侧喷头15、左侧喷头18和右侧电磁阀14、左侧电磁阀20，喷药立架19安装在液压升降机构21上，可调整喷药立架19的高度，液压升降机构21固定在旋转调节盘24上，可进行喷药方向的调整。
3、优点及效果：本实用新型由于设置有检测和控制装置，在工作过程中，可以自动检测车辆两侧果树的位置和形状信息，控制右侧电磁阀、左侧电磁阀和溢流阀的开启和关闭，设置在行走轮上的速度传感器可以根据车辆行走的速度自动控制右侧电磁阀、左侧电磁阀的开启量，调节喷药量的多少，通过本实用新型的实施，可以提高农药的利用率，降低劳动成本，改善喷药效果，减少农药对喷药者身体的伤害，从根本上降低环境污染。
四、附图说明；
图1为本实用新型喷药***的结构简图。
图2为果树定位与重构原理图。
标注：1-仪器架；2-调节孔；3-激光扫描仪；4-行走装置变速箱；5-12V电瓶；6-逆变器；7-工控机；8-药箱；9-喷药汽油机；10-V带；11-喷药装置变速箱；12-高压泵；13-主管道；14-右侧电磁阀；15-右侧喷头；16-固定环；17-分管道；18-左侧喷头；19-喷药立架；20-左侧电磁阀；21-液压升降机构；22-加强筋；23-车厢；24-旋转调节盘；25-回流管；26-溢流阀；27-驱动轮；28-橡胶履带；29-支撑轮***；30-车架；31-行走装置柴油机；32-速度传感器；33-导向轮；34-工控机外设插口。
五、具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明：
如图1所示，一种基于树形重构的果园智能喷药机结构示意图，包括行走装置，行走装置采用履带式，包括后方的驱动轮27、中间的支撑轮***29、前方的导向轮33、橡胶履带28、车架30、行走装置柴油机31以及行走装置变速箱4，在行走装置上方设置车厢23。
在行走装置的前端，车厢23上安装有仪器架1，仪器架1上固定有激光扫描仪3，激光扫描仪3可根据果树高度需要通过调节孔2进行安装高度调节。
在行走装置的中间，药箱8的前方，设置有控制装置，控制装置包括12V电瓶组5，12V电瓶组5直接给激光扫描仪3供电，12V电瓶组5通过逆变器6给工控机7供电，工控机7接收激光扫描仪3和速度传感器32检测的信号，处理融合被检测到信号后发送给右侧电磁阀14、左侧电磁阀20和溢流阀26。
在行走装置的后端，车厢23上设置施药装置，施药装置包括药箱8，药箱8通过高压泵12连接主管道13，高压泵12接喷药装置变速箱11，喷药装置变 速箱11通过V带10连接喷药汽油机9，回流管25通过溢流阀26连接主管道13，主管13道通过固定环16安装在喷药立架19上，喷药立架19通过加强板22连接在液压升降机构21上，液压升降机构21上固定在旋转调节盘24上，旋转调节盘24通过螺栓安装在车厢23中，主管道13分支后通过分管道17连接多个右侧电磁阀14、左侧电磁阀20，右侧电磁阀14、左侧电磁阀20分别连接右侧喷头15、左侧喷头18。
本实用新型所采用的工控机7可以通过外设插口34接入显示模块进行喷药机状态的实时显示，可以通过外设插口34接入输入模块进行处理程序的输入、调试。
如图2所示，激光扫描仪3的固定位置为原点o，喷药机前进方向为x轴，竖直方向为y轴，建立直角坐标系，激光扫描仪3在扫描半径R范围内，扫描果树A，得到A在极坐标下的极径Ri和极角λi，将其转换到直角坐标系下，完成坐标系内所有果树位置(xi，yi)的确定，激光扫描仪3随着喷药机的前进，纵向扫描果树A的每个切面，最后将扫描的所有果树纵切面点云图像相叠加，构成扫描果树A的二维图像，完成树形重构。
本实用新型所述一种基于树形重构的果园智能喷药机，其工作过程如下：
喷药机在工作之前，根据果园的实际情况和果树的高度，调节激光扫描仪3的高度以及喷药立架19的高度和角度，开启喷药汽油机9、工控机7和激光扫描仪3，设置喷药装置变速箱，调节喷药压力的大小，启动行走装置柴油机31，通过行走装置变速箱4设定施药机的前进速度；车辆在行走过程中，通过安装在前端的激光扫描仪3扫描两侧果树，得到果树的位置和形状信息，通过安装在导向轮33上的速度传感器32得到喷药机的实时前进速度，将激光扫描仪3和速度传感器32采集的信息发送给工控机7，工控机7进行信息处理得到控制 指令，发送给右侧电磁阀14、左侧电磁阀20和溢流阀26，控制右侧电磁阀14、左侧电磁阀20和溢流阀26的开启、闭合以及开启量，从而实现自动精确施药。
Claims (2)
1.一种基于树形重构的果园智能喷药机，包括行走装置，其特征为行走装置前端设置有检测装置，后端设置有施药装置，施药装置管道上的右侧电磁阀(14)、左侧电磁阀(20)和溢流阀(26)连接至工控机(7)，检测装置主要包括激光扫描仪(3)和速度传感器(32)，激光扫描仪(3)和速度传感器(32)的输出信号传送给工控机(7)，工控机(7)处理激光扫描仪(3)和速度传感器(32)输出的信号生成控制指令，控制右侧电磁阀(14)、左侧电磁阀(20)和溢流阀(26)的开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的基于树形重构的果园智能喷药机，其特征是所述施药装置的喷药立架(19)交叉布置有右侧喷头(15)、左侧喷头(18)和右侧电磁阀(14)、左侧电磁阀(20)，其安装在液压升降机构(21)上，可进行喷药立架(19)高度的调整，液压升降机构(21)固定在旋转调节盘(24)上，可进行喷药方向的调整。
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