專利名稱：包裹式對靶噴霧裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種噴霧裝置，尤其是涉及農業工程領域中的一種包裹式對靶噴霧裝置。
背景技術：
傳統粗獷式噴霧方式使大量霧滴被誤噴到作物周圍土壤的表層，致使土壤板結和“3s”即殘留residuce、害物再娼獗resurgence和害物的抗藥性resistance等環境問題日益加劇，同時過量的農藥化肥殘留在農作物上又會引發食品安全問題，然而為了保證糧食穩產、增產又不得不施用化學藥劑。對靶技術能夠有效的解決這一沖突，主要通過圖像處理技術依據目標對象的有無而選擇性的噴施。該技術的引入不僅能減少噴施藥劑使用量，同時結合機器視覺標定方法能盡可能的提高霧滴有效沉積率。在對靶技術上還有通過靜電噴霧等霧滴處理方法來進一步提高噴霧效率。靜電噴霧裝置能夠有效提高霧滴有效沉積率，但該方法在施藥過程中霧滴穿透性能較差，因此未能得到廣泛推廣。

發明內容
本發明的目的在于提供一種包裹式對靶噴霧裝置，旨在進一步提高噴霧霧滴沉積率，緩解由于過量施用化學藥劑所帶來的環境及食品安全問題。為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是
本發明包括絲杠升降平臺、對靶機構和DSP控制器，其中
1)絲杠升降平臺包括電機支撐板、第一步進電機、聯軸器、上固定絲杠支撐座、上支板、導向軸、滾珠絲杠、連接板、下支板、下固定絲杠支撐座、噴霧架和兩根連接桿；上支板通過螺栓連接上固定絲杠支撐座，電機支撐板固定支撐第一步進電機，聯軸器一端連接第一步進電機，聯軸器另一端與滾珠絲杠的一端連接，滾珠絲杠穿過上固定絲杠支撐座后，滾珠絲杠的另一端安裝在下固定絲杠支撐座孔中，下固定絲杠支撐座安裝在下支板上，位于滾珠絲杠兩側的上支板和下支板間對稱裝有導向軸，連接板中部與滾珠絲杠螺旋副連接，連接板兩側孔與導向軸滑動配合，兩根連接桿的一端固定在滾珠絲杠兩側的連接板上，兩根連接桿的另一端與噴霧架中部連接；
2)四個結構相同的對靶機構均包括第二步進電機、齒輪、滑槽、圓柱齒條、霧臂、噴頭固定座、噴頭和舵機；每個對靶機構的圓柱齒條的一端分別嵌入在各自滑槽內，滑槽側面裝有第二步進電機，第二步進電機軸上的齒輪與圓柱齒條上的齒相嚙合，圓柱齒條的另一端焊接在霧臂的一端，霧臂的另一端為舵機支承板，舵機支承板的一側安裝舵機，舵機軸穿過舵機支承板后，與裝有噴頭的噴頭固定座固接，四個對靶機構分別通過各自的滑槽伸出臂均布在噴霧架上；
3)DSP控制器固定在下支板上，五個步進電機和四個舵機與DSP控制器電連接。本發明具有的有益效果是本發明是通過改進對靶機構結構及調整噴頭運動軌跡實現的。在噴施過程中將目標對象近似成空間幾何體，結合株距信息計算出噴頭對靶運動軌跡，同時使用對靶性能優良的扇形噴霧噴頭，通過控制噴頭逼近對靶運動軌跡完成對該植株的包裹噴霧，從而提高了霧滴的有效沉積率，緩解由于過量施用化學藥劑所帶來的環境及食品安全問題。


圖I為本發明的結構示意圖。圖2為對靶機構示意圖。圖3為植株主要參數測量。圖4為幾何包絡模型生成示意圖。圖5為包裹式對靶噴霧示工作意圖。
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圖6為DSP控制器程序流程圖。圖中1.電機支撐板，2.第一步進電機，3.聯軸器，4.上固定絲杠支撐座，5.上支板，6.導向軸，7.滾珠絲杠，8.絲杠軸承，9.直線軸承，10.連接板，11.控制器，12.下支板，13.支持座，14.下固定絲杠支撐座，15.噴霧架，16.第二步進電機，17.齒輪，18.滑槽，19.圓柱齒條，20.霧臂，21.噴頭固定座，22.噴頭，23.舵機，24.連接桿。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖I、圖2所示，本發明包括絲杠升降平臺、對靶機構和DSP控制器；其中
I)絲杠升降平臺包括電機支撐板I、第一步進電機2、聯軸器3、上固定絲杠支撐座4、上支板5、導向軸6、滾珠絲杠7、絲杠軸承8、直線軸承9、連接板10、下支板12、支持座13、下固定絲杠支撐座14、噴霧架15和兩根連接桿24。上支板5通過螺栓連接上固定絲杠支撐座4，電機支撐板I固定支撐第一步進電機2，聯軸器3 —端連接第一步進電機2，聯軸器3另一端與滾珠絲杠7的一端連接，滾珠絲杠7穿過上固定絲杠支撐座4后，滾珠絲杠7的另一端安裝在下固定絲杠支撐座14孔中，下固定絲杠支撐座14安裝在下支板12上，位于滾珠絲杠7兩側的上支板5和下支板12間對稱裝有導向軸6，導向軸6通過支持座13與上支板5和下支板12固結，連接板10中部與滾珠絲杠7螺旋副連接，連接板10兩側孔與導向軸6滑動配合，主要實現方式為絲杠軸承8與珠絲杠7配合，直線軸承9與導向軸6配合，連接板10通過螺栓與絲杠軸承8及直線軸承9連接。兩根連接桿24的一端固定在滾珠絲杠7兩側的連接板10上，兩根連接桿24的另一端與噴霧架15中部連接，為盡量減少導向軸6與滾珠絲杠7所受到的彎矩，噴霧架15和兩根連接桿24采用鋁合金型材通過螺釘連接。2)四個結構相同的對靶機構均包括步進電機16、齒輪17、滑槽18、圓柱齒條19、霧臂20、噴頭固定座21、噴頭22和舵機23 ;每個對靶機構的圓柱齒條19的一端分別嵌入在各自滑槽18內，滑槽18側面裝有第二步進電機16，第二步進電機16軸上的齒輪17與圓柱齒條19上的齒相嚙合，從而實現圓柱齒條19的上下移動。圓柱齒條19的另一端焊接在霧臂20的一端，霧臂20的另一端為舵機支承板，舵機支承板的一側安裝舵機23，舵機23軸穿過舵機支承板后，與裝有噴頭22的噴頭固定座21固接，通過對舵機23的控制實現對噴頭22的角度控制，四個對靶機構分別通過各自的滑槽伸出臂均布在噴霧架15上。3)市售DSP控制器11固定在下支板12上，五個步進電機和四個舵機與DSP控制器電連接。使用時將本裝置安裝在具有測速傳感器的行走底盤上，將測速傳感器輸出信號接入到控制器11的速度采集接口上。對靶機構控制的噴頭軌跡，是以莖桿類作物實際幾何外形和構建過程快速簡便為原則，選用橢球體作為植株包絡模型，因此噴頭軌跡為橢圓弧形包裹軌跡。采樣測量田中作業對象植株空間幾何外觀數據植株葉片與地面最小距離L，株高H，植株最大直徑D以及株距M，測量主要參數見圖3。將采樣測量后做各參數數據做平均后作為軌跡控制輸入參數輸入到主控制器中，主控制器進行模型解算，解算過程如圖4，以株距M及植株最大直徑D為橢圓軸I控制參數，L與株高H作為橢圓軸2控制參數，比較橢圓軸I與橢圓軸2大小生成橢圓長軸與短軸，結合舵機響應動作時間生成橢圓弧形包裹軌跡。設計的DSP控制器程序流程圖如圖6所示，首先由控制器11控制步進電機2驅動 滾珠絲杠軸7帶動噴霧架15使所有噴頭22達到一定離地高度，啟動行走底盤，速度傳感器將速度信息傳至控制器11，由DSP進行積分運算得到位移信息，控制器11結合包絡軌跡運算得到噴頭22當前理論離地高度，并以噴頭當前理論離地高度為控制目標，控制步進電機驅動齒輪17帶動圓柱齒條19完成對噴頭22實際離地高度的控制。由軌跡點與橢圓圓心的連線的幾何夾角得到噴頭22理論對靶角度，由控制器11完成相應脈寬計算并控制舵機帶動噴頭到達相應角度，具體對靶工作過程如圖5所示，當運噴頭運動至A點時即完成對一靶植株的對靶噴施，由A點到B點過程中，控制器11對舵機進行歸位控制以便完成下一次對靶控制。
權利要求
1.一種包裹式對靶噴霧裝置，其特征在于包括絲杠升降平臺、對靶機構和DSP控制器;其中 1)絲杠升降平臺包括電機支撐板(I)、步進電機(2)、聯軸器(3)、上固定絲杠支撐座(4)、上支板(5)、導向軸(6)、滾珠絲杠(7)、連接板(10)、下支板(12)、下固定絲杠支撐座(14)、噴霧架(15)和兩根連接桿(24);上支板(5)通過螺栓連接上固定絲杠支撐座(4)，電機支撐板(I)固定支撐第一步進電機(2)，聯軸器(3) —端連接第一步進電機(2)，聯軸器(3)另一端與滾珠絲杠(7)的一端連接，滾珠絲杠(7)穿過上固定絲杠支撐座(4)后，滾珠絲杠(7)的另一端安裝在下固定絲杠支撐座(14)孔中，下固定絲杠支撐座(14)安裝在下支板(12)上，位于滾珠絲杠(7)兩側的上支板(5)和下支板(12)間對稱裝有導向軸(6)，連接板(10)中部與滾珠絲杠(7)螺旋副連接，連接板(10)兩側孔與導向軸(6)滑動配合，兩根連接桿(24)的一端固定在滾珠絲杠(7)兩側的連接板(10)上，兩根連接桿(24)的另一端與噴霧架(15)中部連接； 2)四個結構相同的對靶機構均包括第二步進電機(16)、齒輪(17)、滑槽(18)、圓柱齒條(19)、霧臂(20)、噴頭固定座(21)、噴頭(22)和舵機(23);每個對靶機構的圓柱齒條(19)的一端分別嵌入在各自滑槽(18)內，滑槽(18)側面裝有第二步進電機(16)，第二步進電機(16)軸上的齒輪(17)與圓柱齒條(19)上的齒相嚙合，圓柱齒條(19)的另一端焊接在霧臂(20)的一端，霧臂(20)的另一端為舵機支承板，舵機支承板的一側安裝舵機(23)，舵機(23)軸穿過舵機支承板后，與裝有噴頭(22)的噴頭固定座(21)固接，四個對靶機構分別通過各自的滑槽伸出臂均布在噴霧架(15)上； 3)DSP控制器(11)固定在下支板(12 )上，五個步進電機和四個舵機與DSP控制器(11)電連接。
全文摘要
本發明公開了一種包裹式對靶噴霧裝置。包括絲杠升降平臺、對靶機構和DSP控制器。絲杠升降平臺上兩根連接桿與噴霧架中部連接；四個結構相同的對靶機構的圓柱齒條的一端分別嵌入在各自滑槽內，滑槽側面裝有步進電機，步進電機軸上的齒輪與圓柱齒條上的齒相嚙合，圓柱齒條的另一端焊接在霧臂的一端，霧臂的另一端為舵機支承板，舵機支承板的一側安裝舵機，舵機軸穿過舵機支承板后，與裝有噴頭的噴頭固定座固接，四個對靶機構分別通過各自的滑槽伸出臂均布在噴霧架上，DSP控制器固定在下支板上，五個步進電機和四個舵機與DSP控制器電連接。本發明有望進一步提高噴霧霧滴沉積率，緩解由于過量施用化學藥劑所帶來的環境及食品安全問題。
文檔編號A01M7/00GK102893969SQ201210385540
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月12日 優先權日2012年10月12日
發明者蔣煥煜, 周鳴川, 童俊華, 周偉, 劉巖, 蔣卓華 申請人:浙江大學