[发明专利]一种基于植株目标特征独立喷嘴控制的变流量喷雾方法

说明书

技术领域

本发明属于一种农业喷雾技术领域，尤其是涉及一种基于植株目标特征独立喷嘴控制的变流量喷雾方法。

背景技术

果树、花卉、苗圃等植株在栽种时，植株间距较大；生长过程中，不同植株间生长差异较大，存在外形各异，枝叶茂密程度不一的现象。在此过程中如采用传统的喷药技术将大大降低农药的使用率，造成大量的浪费和严重的环境污染问题。目前基于红外线、超声波对靶技术设计的喷雾机应用较为广泛，但由于这类传感器精度较低、测量速度慢、容易受温度、湿度及喷雾机喷药气流等因素的影响，大大的影响喷雾对靶精确性和变量喷药的使用效率。激光传感器作为一种先进的距离传感器，能快速实现高精度、宽角度的双边植株目标检测，使用车载嵌入式计算机能快速准确识别植株目标有无、大小、形状和密度等特征，通过对植株目标特征对应喷嘴的变流量控制，不仅能够实现精确对靶喷雾而且还能根据各个喷嘴对应的植株目标特征进行变量喷雾，从而达到提高农药的有效利用率、降低喷雾施药的误靶率和减少环境污染的目的。

发明内容

针对目前实时传感器识别植株目标过程中存在的不足，无法实现针对独立喷嘴对应区域目标特征的变量喷雾，本发明设计了一种基于植株目标特征独立喷嘴控制的变流量喷雾方法，通过对两侧喷嘴喷施区域的划分，使用激光传感器对植株目标进行扫描，结合实时喷雾速度形成三维成像，并在已划分的区域上对其进行分割，根据分割后各个区域内目标特征，结合喷雾控制模型算法计算出各个喷嘴对应的PWM流量控制指令，由实时喷雾速度计算出所需延时时间，保证喷嘴到达植株目标时，通过流量控制器对各个喷嘴对应电磁的控制，实现独立喷嘴变流量喷雾。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于植株目标特征独立喷嘴控制的变流量喷雾方法，包括如下步骤：

步骤1，对支架左右两侧喷嘴喷施区域进行划分；

步骤2，对激光传感器扫描左右两侧植株成像后对应喷嘴喷施区域进行分割；

步骤3，根据各个喷嘴对应喷施区域上的植株目标特征进行独立喷嘴变量喷雾。

进一步，所述步骤1中，根据各五指喷头的喷嘴之间的角度关系及五指喷头之间的间隔距离，对左右两侧喷嘴喷施空间进行平均分割，使其每个喷嘴对应一个喷施区域。

进一步，所述步骤2中，激光传感器在喷雾机前端进行两侧植株目标的扫描，扫描后的数据传输给车载嵌入式计算机，并进行滤波处理，去除目标外的无用数据，然后结合实时喷雾速度重构形成三维图像。

进一步，所述激光传感器位于左右喷嘴中心位置的正前方，以25ms的扫描周期，270°的扫描角度在行走方向对两侧植株目标进行扫描。

进一步，所述重构形成的三维图像，根据喷嘴对应的区域上对其进行分割，使其喷雾时各个喷嘴正好对应植株目标特定某区域。

进一步，所述步骤3中，根据分割后各个区域内三维成像特征，通过喷雾控制模型算法计算出各个喷嘴对应的PWM流量控制指令，由实时喷雾速度计算出所需延时时间，保证喷嘴到达植株目标时，通过流量控制器对各个喷嘴对应电磁的控制，实现独立喷嘴变流量喷雾。

本发明的有益效果是，一种基于植株目标特征独立喷嘴控制的变流量喷雾方法，采用的激光传感器用于两侧植株目标测量，能快速准确判断植株目标有无，对植株目标形成三维成像，根据各个喷嘴喷施区域对应目标特征，由算法控制各个喷嘴的流量，不仅能够实现精确对靶喷雾，而且还能根据各个喷嘴对应的植株目标特征进行独立喷嘴变流量喷雾，从而达到提高农药的有效利用率、降低喷雾施药的误靶率和减少环境污染的目的。

附图说明

图1是左右两侧喷嘴喷施区域划分示意图。

其中，57-64为五指喷头喷施区域，1-40为各喷嘴喷施区域，41为支架

图2是激光传感器左右两侧植株三维成像对应喷嘴区域分布示意图。

其中，56为激光传感器，65、66为喷雾机左右两侧的目标植株，T4-T18，T25-T36为对植株三维图像分割后，左右各个喷嘴对应的喷施区域。

图3是基于植株目标特征独立喷嘴变量喷雾击中靶标示意图。

其中：42为横杆，T4-T18，T25-T36为左右各个喷嘴对应的喷施区域。

图4是采用激光传感器风送式变量喷雾机结构示意图。

其中，43为触摸屏，44为快速连接器，45为激光传感器，46为清洁嘴，47为背板、48为控制箱，49为药箱，50为电磁阀组，51为风机，52为压力传感器，53为流量传感器，54为速度传感器，55为滑轮，67为五指喷头。