[发明专利]一种农作物顶端优势去除装置及方法

说明书

本发明提供了一种农作物顶端优势去除装置及方法，所述装置包括：光纤激光器组件、传输光纤、扩束准直组件以及F‑θ镜；所述光纤激光器组件通过所述传输光纤将激光束传入所述扩束准直组件；所述扩束准直组件依据所述F‑θ镜与农作物顶芽之间的距离调整所述激光束的发散角、腰斑半径及腰斑位置，使所述激光束经过F‑θ镜后聚焦到所需去除的农作物顶芽所在的区域去除农作物顶芽。本发明的农作物顶端优势去除装置及方法，通过高能量的激光进行精准切割，不会对切割区域外的农作物植株造成损伤，精准控制激光的作用范围和强度，提高了打顶效率，保护农作物等植株，增加农作物的产量和品质。

技术领域

本发明涉及农业智能化领域，具体涉及一种农作物顶端优势去除装置及方法。

背景技术

顶端优势指农作物的主茎顶端生长占优势，同时抑制着它下面邻近的侧芽生长，使侧芽处于休眠状态的现象，而为了促进侧芽发展，就需要去除顶端优势，来达到增产的目的。以农作物为例，农作物的顶端优势去除也是种植农作物过程中重要环节，是提高农作物产量、品质和经济效益的重要手段，也叫打顶。打顶是指在农作物生长的特定阶段抑制农作物顶端优势，减少无效蕾、花、果和枝叶对于水分和养分的消耗，促进旁枝果实生长，从而实现增产。随着生产力的不断发展，打顶过程也从原始的手工打顶逐渐被化学打顶和机械自动化打顶替代。

当前化学打顶方式虽然可以实现高效打顶且便于农民实施，但其受限于天气、土壤墒情等因素限制容易造成顶芽二次生长，引起农作物发育迟缓、成熟偏晚，同时化学药剂的使用也对生态环境、人体健康和农产品安全都造成了严重威胁。当前实际使用的机械自动化打顶仍然处在试验阶段，主要采用机械刀具，存在切割精度、对农作物顶芽周边组织伤害较大、容易引起切割部位感染、造成农作物减产、适应性较差等问题。

现有技术中激光刀具的应用未对激光束进行调制，多采用准直激光束，造成激光对于照射方向无差别伤害，使用过程中对农作物植株损伤较大，引起农作物大量减产。因此，切割精准、伤害范围小、打顶效率高的顶芽切割装置是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术存在对农作物顶芽周边组织伤害较大、容易引起切割部位感染、造成农作物减产的问题，本发明提出了以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种农作物顶端优势去除装置及方法。

依据本发明的一个方面，提供一种农作物顶端优势去除装置，所述装置包括：光纤激光器组件(1)、传输光纤(2)、扩束准直组件(3)以及F-θ镜(5)；所述光纤激光器组件(1)通过所述传输光纤(2)将激光束传入所述扩束准直组件(3)；所述扩束准直组件(3)依据所述F-θ镜(5)与农作物顶芽之间的距离调整所述激光束的发散角、腰斑半径及腰斑位置，使所述激光束经过F-θ镜(5)后聚焦到所需去除的农作物顶芽所在的区域(6)以去除农作物顶芽。

较佳的，所述装置还包括扫描振镜(4)；所述激光束经过扩束准直组件(3)后传入所述扫描振镜(4)，并通过所述扫描振镜(4)的转动以调整所述激光束的传输方向，使所述激光束在切割区域(7)内移动以去除农作物顶芽。

较佳的，所述切割区域(7)大于或等于所述农作物顶芽所在的区域(6)。

较佳的，所述光纤激光器组件(1)还用于通过所述传输光纤(2)将指示光传入所述扩束准直组件(3)；所述扩束准直组件(3)还用于对所述指示光进行调整后传入所述扫描振镜(4)，并由所述扫描振镜(4)根据第一位置调整所述指示光的传输方向后，将所述指示光传入所述F-θ镜(5)并向农作物顶芽的方向照射以校准农作物顶芽与第一位置是否重叠，所述第一位置为所述农作物顶芽的预测位置，所述指示光为低能量可见光。

较佳的，所述装置还包括控制器，用于控制所述扩束准直组件(3)依据所述F-θ镜(5)与农作物顶芽之间的距离调整所述激光束的发散角、腰斑半径及腰斑位置以及控制所述扫描振镜(4)的转动。