CN102613162B - 一种自走式自动对靶精准施药机 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种自走式自动对靶精准施药机，包括行走装置，行走装置上方后端设置有施药装置，前端设置有超声波探测装置，施药装置管道上的电磁阀连接至嵌入式操控平台，超声波探测装置主要包括超声波传感器，超声波传感器的探测信号输出连接至嵌入式操控平台，还可以包括施药信号检测控制装置，施药信号检测控制装置包括电磁阀、速度传感器、流量传感器、压力传感器以及电动球阀，嵌入式操控平台融合各传感器信号控制电磁阀的开启与关闭，本发明可以自动探测前方有无果树并根据果树的形状自动对靶施药，从而提高药液的利用率，减少化学农药对施用者人身安全的伤害，降低农药对环境的污染。
Description
技术领域
本发明属于农业植保机械领域，涉及施药器具，具体涉及一种自走式自动对靶精准施药机。
背景技术
果园中主要的管理作业有，繁殖和栽植、整形修剪、病虫害防治、摘心除草、土肥水管理等，各个管理环节中，病虫害防治是最费工时、又非常重要的作业项目，据统计，其工作量约占果树管理总工作量的30％左右，同时也是技术上非常不成熟的环节。据调查统计，果树在一年的生长期内要喷施农药8～16次，喷洒农药后有50～70％的农药降落在土壤和周围环境中，造成严重污染。其次，农药过量使用，会导致作物大面积中毒，甚至造成全面减产。
提高农药的有效利用率，减少农药对环境的污染，是现代农业工程技术发展的一个重要目标。而我国的施药技术发展很不完善，施药机械一直处于非常落后的水平，仅相当于国外70年代水平，主要表现在：机具笨重，工作效率低，机械化程度低，目前仍是以手动和半机械化机具为主，防治作业无法保障，农药喷施不均、漂移、蒸发、污染等不良现象的较为普遍。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自走式自动对靶精准施药机，可以自动探测前方有无果树并根据果树的形状自动对靶施药，从而提高药液的利用率，减少化学农药对施用者人身安全的伤害，降低农药对环境的污染。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种自走式自动对靶精准施药机，包括行走装置，行走装置上方后端设置有施药装置，前端设置有超声波探测装置，施药装置管道上的电磁阀13连接至嵌入式操控平台4，超声波探测装置主要包括超声波传感器30，超声波传感器30的探测信号输出连接至嵌入式操控平台4，嵌入式操控平台4根据超声波传感器30探测果树信号来控制电磁阀13的开启与关闭。
本发明所述精准施药机还可以包括施药信号检测控制装置，施药信号检测控制装置包括电磁阀13、速度传感器26、流量传感器22、压力传感器23以及电动球阀24，速度传感器26设置于行走装置上，流量传感器22和压力传感器23都设置于施药装置管道上。
所述施药装置包括药箱1，药箱1通过隔膜泵7连接主管道19，隔膜泵7接喷药装置变速箱6，喷药装置变速箱6接驱动喷药汽油机及喷药离合器5，主管道19上设置电动球阀24构成分路，一路连接进药管18，一路连接回流管25，回流管25的另一端连接药箱1，进药管18再次分路连接至多个喷头9，电磁阀13相应地有多个，设置于每个喷头9与进药管18的分路连接处，流量传感器22和压力传感器23设置于进药管18上。
所述喷头9设置于可旋转风箱11中，所述可旋转风箱11中还设置有与喷头9对应的离心式风扇12。
本发明与现有技术相比，由于设有一套自动对靶施药装置，可以根据前方有无果树和树形来调节喷头的启闭和喷雾量的多少，在行走轮处安装有速度传感器，可以根据拖拉机行走的速度来控制管道内的流量，在隔膜泵和喷头之间安装有压力传感器和流量传感器，感知软管中的药液流量来调节隔膜泵的流量，来保证药物的均匀稳定喷施，提高了药液的利用率，降低了果园的管理成本，减少了化学农药对环境的污染，系统喷雾压力恒定，雾化效果良好，同时系统响应时间短，滞后小，控制精确。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中喷雾装置的主视图。
图3为本发明控制原理图。
图中附图标记的含义：
1-药箱；2-驱动前进汽油机及前进离合器；3-行走装置变速箱；4-嵌入式操控平台；5-驱动喷药汽油机及喷药离合器；6-喷药装置变速箱变速箱；7-隔膜泵；8-压力表；9-喷头；10-导流板；11-可旋转风箱；12-离心式风扇；13-电磁阀；14-皮带传动装置；15-竖向支架；16-水平机架；17-驱动轮；18-进药管；19-主管道；20-支撑轮；21-履带；22-流量传感器；23-压力传感器；24-电动球阀；25-回流管；26-速度传感器；27-导向轮；28-滑动支架；29-保护桶；30-超声波传感器；31-加强杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，为本发明带探测功能自动对靶精准施药机的一种具体结构，包括行走装置，行走装置采用履带式，包括后方的驱动轮17、前方的导向轮27、中间的支撑轮20以及履带21，在行走装置的上方设置水平机架16。
在行走装置行走的前端，水平机架16上设置上下部滑动相连的滑动支架28，滑动支架28可根据果树高度需要进行上下调节，其上部设置有多个中空圆柱形结构的保护桶29，每个保护桶29中安装一个超声波传感器30，滑动支架28的下部通过斜向的加强杆31连接至水平机架16。
在行走装置行走的后端，水平机架16上设置施药装置，施药装置包括药箱1，药箱1通过隔膜泵7连接主管道19，隔膜泵7接喷药装置变速箱6，喷药装置变速箱6接驱动喷药汽油机及喷药离合器5，主管道19上设置电动球阀24构成分路，一路连接进药管18，一路连接回流管25，进药管18再次分路连接至多个喷头9，而各个管路上均可设置压力表8，实时监控管路中药液的压力情况。
如图2所示，喷头9设置于可旋转风箱11中，所述可旋转风箱11中设置有与喷头9对应的离心式风扇12，相邻的喷头9之间以可调整角度的导流板10隔开，导流板10的导流角度可根据树形进行调节。电磁阀13相应地有多个，设置于每个喷头9与进药管18的分路连接处，每个电磁阀13控制一个喷头9，可旋转风箱11有两个，沿行走装置前进方向分左右设置于竖向支架15上，可根据果树树形和高度进行角度调节，分别在90°范围内旋转，在果园进行作业时，可根据不同果树的树形、高低和行间距的大小来对风箱11进行旋转调整，以适应不同果树或果树不同生长时期作业需要。两个可旋转风箱11之间设置有等速变向装置，等速变向装置连接两个离心式风扇12，实现两个离心式风扇12的等速旋转，等速变向装置连接皮带传动装置14的从动轮，皮带传动装置14的主动轮连接至喷药装置变速箱6。
本发明还可以包括施药信号检测控制装置，施药信号检测控制装置包括电磁阀13、速度传感器26、流量传感器22压力传感器23以及电动球阀24，速度传感器26设置于行走装置的支撑轮20上，流量传感器22和压力传感器23都设置于进药管18上。速度传感器26将速度信号传送到嵌入式操控平台4，流量传感器22和压力传感器23监测软管中药液流量和压力的大小，将信号传送至嵌入式操控平台4，并与速度信号共同控制电动球阀24的开度，实现药物的均匀稳定喷施。
本发明采用的嵌入式操控平台4以ARM处理单元为核心，能实时获取、显示并长期存储速度速度传感器26、流量传感器22、压力传感器23和超声波传感器30信息；能够融合传感器信息并控制电动球阀24和电磁阀13进行对靶精准喷雾。
如图3所示，为本发明控制原理。超声波传感器探测的树冠信号、速度传感器采集的速度信号、流量传感器采集的流量信号等、压力传感器采集的压力信号以及作业信息通过人机界面与ARM处理单元交互，ARM处理单元应连接有存储模块、电源等基本设备，ARM处理单元根据接收的各种信号，综合处理，通过输出控制电动球阀或电磁阀的启闭工作，实现精准施药。
本发明的工作过程如下：根据作业对象的树形、高低和行距等信息初步调整可旋转风箱11的高度和角度以及超声传感器30的高度和分布；然后启动驱动前进汽油机及前进离合器2、驱动喷药汽油机及喷药离合器5，驱动前进汽油机及前进离合器2通过行走装置变速器3控制施药机的整体行进速度；然后启动嵌入式操控平台4，设定施药量；在施药机的前进过程中，超声传感器30能够判断到前方的作业对象的树形、高低和行距等，将信号传回到嵌入式操控平台4，嵌入式操控平台4同时接收流量传感器22、压力传感器23以及速度传感器26的信号，根据这些接收到的信号，控制电磁阀13和电动球阀24，以进行对靶精准喷雾。
Claims (8)
1.一种自走式自动对靶精准施药机，包括行走装置，其特征在于，行走装置上方设置水平机架（16），在行走装置行走的后端，水平机架（16）上设置有施药装置，施药装置管道上的电磁阀（13）连接至嵌入式操控平台（4）；在行走装置行走的前端，水平机架（16）上设置上下部滑动相连的滑动支架（28），滑动支架（28）可根据果树高度需要进行上下调节，其上部设置有多个中空圆柱形结构的保护桶（29），每个保护桶（29）中安装一个超声波传感器（30），超声传感器（30）的高度和分布可调，滑动支架（28）的下部通过斜向的加强杆（31）连接至水平机架（16），超声波传感器（30）的探测信号输出连接至嵌入式操控平台（4），嵌入式操控平台（4）根据超声波传感器（30）探测果树信号来控制电磁阀（13）的开启与关闭。
2.根据权利要求1所述的精准施药机，其特征在于，所述施药装置包括药箱（1），药箱（1）通过隔膜泵（7）连接主管道（19），隔膜泵（7）接喷药装置变速箱（6），喷药装置变速箱（6）接驱动喷药汽油机及喷药离合器（5），主管道（19）上设置电动球阀（24）构成分路，一路连接进药管（18），一路连接回流管（25），回流管（25）的另一端连接药箱（1），进药管（18）再次分路连接至多个喷头（9），电磁阀（13）相应地有多个，设置于每个喷头（9）与进药管（18）的分路连接处，流量传感器（22）和压力传感器（23）设置于进药管（18）上。
3.根据权利要求2所述的精准施药机，其特征在于，所述喷头（9）设置于可旋转风箱（11）中，所述可旋转风箱（11）中还设置有与喷头（9）对应的离心式风扇（12）。
4.根据权利要求3所述的精准施药机，其特征在于，所述可旋转风箱（11）有两个，沿行走装置前进方向分左右设置于竖向支架（15）上。
5.根据权利要求4所述的精准施药机，其特征在于，所述两个可旋转风箱（11）之间设置有等速变向装置，等速变向装置连接两个离心式风扇（12），实现两个离心式风扇（12）的等速旋转。
6.根据权利要求5所述的精准施药机，其特征在于，还包括皮带传动装置（14），其主动轮连接至喷药装置变速箱（6），从动轮连接至等速变向装置。
7.根据权利要求2至6任一权利要求所述的精准施药机，其特征在于，相邻的喷头（9）之间以可调整角度的导流板（10）隔开。
8.根据权利要求1所述的精准施药机，其特征在于，所述行走装置采用履带式。
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