[发明专利]一种精确对靶喷药除草装置

说明书

技术领域

本发明属于农业植保机械领域，涉及一种精确对靶喷药除草装置。 

背景技术

田间杂草是农业生产的大敌，化学除草是一种经济、高效、及时、省工的田间杂草防除措施，目前化学除草已成为农业生产中必不可少的技术要素。除草剂要通过喷药机械来实现除草，喷药机械的性能至关重要。背负式手动喷雾器材质差、易损坏、压力低、溢漏严重，喷药效率低。种植规模较大的地区装备的各式喷杆式机动喷雾机，也是在假定农田草害发生情况相同的前提下，使用相同的喷药处理，这种忽视田间草害发生差异性的做法会导致农药投入加大、生产成本提高、农作物产生药害和污染环境等诸多问题。 

随着农业机械化的发展，作业面积越来越大，针对不同杂草位置及密度采用普遍相同的施药方式弊端日趋严重。目前已有的一些变量喷雾机，是首先利用GPS等将农田信息制成处方图形式，喷雾机挂载在拖拉机等移动平台后面，根据获得的处方图对杂草进行喷药，但对于不同的地块，需制作不同的处方图，且处方图的制作过程复杂，难以推广使用。 

中国专利CN 2562886Y提供了一种变量农药喷洒机，由药箱、机架及一系列液压元件、隔膜泵，流量传感器，压力传感器、单向阀，压力调节阀和喷洒控制器，计算机，卫星流动站，接收天线组成，根据喷洒所处的田间位置，通过接收GPS卫星信号，传输给喷洒控制器，通过电动压力调节阀和电动单向阀达到系统要求的喷洒量。该变量喷洒装置需提前采集田间杂草位置和密度信息，制成处方图，然后将处方图信息传递给控制器，控制器控制电磁阀等实现变量喷药，在离线状态下，针对不同的地块，需将农田信息制成不同的处方图，农田信息的采集和喷药分两次进行，操作不便，不能实现实时田间信息采集，实时对靶喷药。 

发明内容

为降低杂草危害程度，减轻环境污染，减少除草劳动力，实现田间杂草控制的精确化、智能化，本发明以田间杂草为研究对象，在移动平台行进过程中，利用机器视觉技术实时获取杂草位置分布和密度分布信息，依据这些农田信息，控制器控制不同喷头组合，结合脉冲宽度调制技术，实现精确喷药和变量喷药。 

为实现上述目的，本发明提供了一种精确对靶喷药除草装置，包括农田信息采集处理系统，喷药系统和控制系统。 

农田信息采集处理系统包括：光源罩及照明灯，光源罩固定在移动平台前端，照明灯位于光源罩内，用于增加光照强度，弥补外界光线不均匀或亮度不够给图像采集带来的影响；CCD摄像头尾部固定在移动平台前端，头部位于光源罩内，摄像头距离地面高度可调，用于采集田间杂草和作物图像；DSP处理器和摄像头相连，完成图像的算法处理，并识别出作物和杂草。 

喷药系统包括：移动平台由车轮、机架等组成，用于搭载喷药装置、农田信息采集处理系统、控制系统等；药箱用于盛装药液，固定在移动平台上；数显液位传感器可直接显示药箱中药液剩余量；电动泵和药箱底部相连，用于从药箱中抽出药液；溢流阀两端分别和电动泵及药箱相连，当系统压力偏大时，药液经溢流阀流回药箱，保证电动泵出口压力恒定；电动阀和电动泵相连，通过改变电动阀的打开角度可调节系统的压力；流量传感器和电动阀相连，用来采集喷施除草系统的药液流量信息；压力传感器和流量传感器相连，负责采集喷药除草系统压力信息；八路分水器和压力传感器相连，引出八个接口分别接八个电磁阀；电磁阀和八路分水器相连，固定在移动平台尾部，通过脉冲宽度调制技术控制电磁阀开度来调节喷药量；喷头和电磁阀相连，用于喷施药液；编码器通过柔性联轴器和车轮轴相连，用于检测移动平台前进速度及位移。 

控制系统包括：ARM处理器和电动阀、流量传感器、压力传感器、DSP处理器、电磁阀、编码器相连，用于接收DSP处理后发送的杂草位置、密度信息和编码器发送的速度信息，并根据这些信息控制电磁阀的开闭，以及接受流量传感器及压力传感器传递的系统流量及压力信息，对电动阀打开角度进行调整，ARM处理器和DSP处理器间采用RS232方式通信；触摸屏和ARM处理器相连，用于杂草位置信息，移动平台前进速度显示，喷药系统参数设置等。 

将CCD摄像头，光源罩，照明灯等安装完毕后，对摄像头进行标定，采用算法对背景进行分割，根据不同特征对作物和杂草进行识别，根据DSP处理器进行图像处理后的结果，得出杂草在田间的位置和密度信息，并将田间信息通过RS232方式传递给ARM处理器。