[发明专利]差分式喷杆喷雾精确对靶装置及靶标检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种差分式喷杆喷雾精确对靶装置及靶标检测方法，属于农业植保机械领域。

背景技术

喷杆式喷雾机主要是针对大面积农田的粮食或经济作物作业，对病虫害的防治和除草的效果良好。但是在其实际作业的时候，特别是一些经济作物，对农田的作物和土壤实施无差别的农药喷洒，无法针对作物的有无，作物的植株面积大小来进行施药。在这种情况下一些作物虫害的天敌也被农药毒死了，同时农药有效利用率低、土壤污染等问题也产生了。针对以上问题，精确对靶施药技术在近阶段成为研究的重点。

经过现有技术文献的检索发现，专利公告号：CN102428904A，名称：除草机器人自动对靶变量喷雾流量控制系统，它包括可调变量喷雾系统，具有USB摄像头的主控系统，支架系统以及超声波传感器。它通过USB摄像头进行杂草的平面面积计算和位置确定，由超声波传感器进行垂直距离测定，从而确定杂草位置及面积大小。它主要用于喷施除草农药，且设备较为复杂，既需要进行图像处理，又要测定杂草的距离，故在大田喷施作业中不适合。

发明专利申请号：CN200310112664.9，名称：农药精确对靶施用方法，提供了一种基于机器视觉技术采用树木图像特征实现农药精确对靶施用的农药精确对靶施用方法。它包括树木图像采集、处理与特征识别系统，由CCD和图像采集卡采集数目的形态，分析处理后由可调变量喷雾系统进行喷洒农药的控制。其应用范围主要是对树木喷洒农药，难以满足大田作物施药的要求。

喷杆喷雾机的工作幅宽一般较大，所以在机具行走过程中，由于土地的不平整，喷杆会有较大幅度的不规则抖动，安装在喷杆上的传感器不可避免地会收到随机振动的干扰，因此传感器必须能够处理这个干扰问题，现有对靶喷雾专利中使用的方法无法解决此问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种差分式喷杆喷雾精确对靶装置及靶标检测方法，能够使喷杆喷雾机在大田施药过程中准确识别靶标，并只针对靶标喷施农药或液态肥。

本发明所采用的技术方案是：一种差分式喷杆喷雾精确对靶装置，包括：喷杆喷雾模块、传感器模块、对靶喷雾控制模块。

所述喷杆喷雾模块，包括喷杆架、药液箱、隔膜泵、喷头组和各喷头对应的电磁开关阀，所述喷杆架由立柱和多个横梁组成，所述喷头组由多个喷头组成并根据作物行距安装在喷杆架的横梁上对应于作物行的位置。所述隔膜泵通过药液管分别与药液箱、电磁开关阀和喷头连通；所述隔膜泵将药液从药液箱中泵出，经药液管输送至各电磁开关阀和喷头，电磁开关阀控制喷头是否喷雾。

所述传感器模块，包括对行测距传感器、垄沟测距传感器和机具行走测速传感器；所述对行测距传感器固定在上述喷杆架横梁上对应于作物行的位置；垄沟测距传感器有两个，分别固定在上述喷杆架横梁两端对应于作物行间垄沟的位置。对行测距传感器和垄沟测距传感器安装在同一根横梁上；对行测距传感器与垄沟测距传感器和喷头组位于同一水平面，且对行测距传感器和垄沟测距传感器的安装位置在机具行进方向上超前于喷头组；所述的对行测距传感器实时测量作物行上的作物冠层或株间土地与对行测距传感器传感头间的距离，垄沟测距传感器实时测量作物行间土地与垄沟测距传感器传感头间的距离。对行测距传感器和垄沟测距传感器分别与对靶喷雾控制模块相连；所述机具行走测速传感器用于测量喷雾机与土地间的相对运动速度，机具行走测速传感器与对靶喷雾控制模块相连；

所述对靶喷雾控制模块，包括车载电源、对靶喷雾控制器和输入输出接口。所述对靶喷雾控制器优先选用STM32型单片机；所述车载电源选用12伏或24伏直流电源。所述输入输出接口包括模数转换、光电隔离、信号放大，以及数字IO驱动电路；所述的垄沟测距传感器、对行测距传感器和机具行走测速传感器均通过输入输出接口连接至对靶喷雾控制器。所述的多个电磁开关阀通过输入输出接口与对靶喷雾控制模块连接，对靶喷雾控制模块通过输入输出接口驱动电磁阀的开关状态的切换。

所述垄沟测距传感器和对行测距传感器优先选用超声波传感器。所述的垄沟测距传感器和对行测距传感器的设定频率优选30Hz-100Hz。

本发明一种差分式喷杆喷雾精确对靶装置，具体对靶喷雾控制过程如下：

（1）对靶喷雾控制模块和传感器模块初始化；

（2）喷杆喷雾机喷头对准对行作物开始作业，机具行走测速传感器检测到行走速度，垄沟测距传感器和对行测距传感器开始按照设定频率采集作物冠层或土地到各自传感头的测距信息，测量信息和机具行走速度通过输入输出接口进入对靶喷雾控制器；