[发明专利]一种喷杆与农作物植株之间距离的检测设备及方法

说明书

一种喷杆与农作物植株之间距离的检测设备，包括植保机及横向安装在植保机上的喷杆支架；所述喷杆支架上设置有喷头和一字型激光扫描装置；所述植保机设置有CCD摄像头；所述植保机后轮上设有与后轮同轴的编码器。本发明应用激光光源发射激光束照射作物作为轮廓线，通过图像采集，引入保值机行进位移检测，利用图像处理的方法获得喷杆与农作物植株之间的距离和农作物植株有效面积。

技术领域：本发明涉及喷杆与农作物植株之间的距离和农作物植株有效面积的检测方法及检测装置。

背景技术：植保机作业需要实时检测喷杆与农作物植株之间的距离和农作物植株有效面积，用于调节控制喷杆和喷药量。这样可以提高喷洒农药的利用率，确保喷雾量分布均匀，保证施药效果，降低农药残留和保护生态环境减少污染有重要的意义。

现有同领域类似专利有：

喷雾喷杆地隙自适应调节装置(申请号：201520140394.0)；

该发明专利提出采用超声波和红外测距传感器，实时测量喷杆装置和作物之间的距离。该方法需要多个超声波和红外测距传感器均匀的分布在喷杆的头部，测得的数据相融合，得到喷杆与作物之间距离。

一种喷杆平衡和高度自动调节装置及方法(申请号：201510079697.0)；

该发明专利提出采用超声波测距传感器监测喷杆左右两末端离地高度值，控制器将所测喷杆两末端离地高度值与设定的作业高度值进行比较处理后调节喷杆的作业高度。

以上两专利的操作方法受环境条件影响很大，测量精度较低，不能实现农作物植株有效面积的检测。

高地自走喷杆式喷雾机(申请号：201220382991.0)

该发明专利提出采用高度传感器能测量喷杆距离地面的高度，不检测喷杆与农作物植株之间的距离和农作物植株有效面积。

农作物植株高度的检测方法(申请号：CN200810059040.8)

该发明专利提出采用光电扫描系统连续扫描农作物，从而提取当前位置植株的边缘高度数据，用曲线拟合的方法获得农作物顶部轮廓线，通过计算农作物顶部轮廓线的波峰作为农作物的植株高度。

论文：基于图像处理的株高无损测量方法的研究。该方法以测量棉花主要为研究对象，通过标定后的单个摄像机获取棉花植株图像，在二维空间将棉花株茎简化成两个关键点坐标，然后利用摄像机参数矩阵以及两个关键点约束条件获得植株在世界坐标系中的三维信息，从而获得植株高度。

以上论文及“农作物植株高度的检测方法”专利只适用于单株植物，不适应喷杆的大面积作业。

发明内容：

发明目的：本发明提及一种采用图像处理技术和激光扫描的喷杆和农作物之间距离的检测方法及设备，和用于控制喷药量的农作物植株有效表面积的检测方法及设备。

技术方案：

一种喷杆与农作物植株之间距离的检测设备，其特征在于：包括植保机及横向安装在植保机上的喷杆支架；

所述喷杆支架上设置有喷头和一字型激光扫描装置；

所述植保机设置有CCD摄像头；

所述植保机后轮上设有与后轮同轴的编码器。

所述的喷杆与农作物植株之间距离的检测设备，其特征在于：所述一字型激光扫描装置垂直向下投射激光线，在绿色植物上扫描形成一字型激光线阵扫描。

所述的喷杆与农作物植株之间距离的检测设备，其特征在于：所述的一字型激光扫描装置包括由电机驱动旋转的平面镜和激光发射器；还包括两个光电元件。

所述的喷杆与农作物植株之间距离的检测设备，其特征在于：所述两个光电元件的位置关系具有如下特征：