專利名稱：一種溫室懸掛式自走對靶噴霧機系統(tǒng)及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)噴霧機系統(tǒng)及其操作方法，特別是關(guān)于一種用于溫室的懸 掛式自走對靶噴霧機系統(tǒng)及其操作方法。
背景技術(shù)：
隨著計算機和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械將邁入智能化時期。特別 是在設(shè)施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過程中，智能化農(nóng)業(yè)裝備的使用將成為現(xiàn)代精細農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要標 志。在果蔬生產(chǎn)作業(yè)中，農(nóng)藥噴灑勞動強度大，工作效率較低。目前國內(nèi)果蔬施藥作業(yè) 基本上還是手工完成，尤其在溫室內(nèi)，較為密閉的工作環(huán)境下，對操作人員的身體具有 很大的危害，同時頻繁過量施藥不但造成物資的浪費，同時還污染環(huán)境，使農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量 下降，從而最終影響社會效益、市場價格和經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種智能化、可自動噴灑農(nóng)藥、工作效率 高的溫室懸掛式自走對靶噴霧機系統(tǒng)及其操作方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種溫室懸掛式自走對靶噴霧機 系統(tǒng)，其特征在于它包括導(dǎo)軌、自走式移動平臺、霍爾傳感器、噴霧機械臂裝置、雙 目視覺系統(tǒng)和PLC邏輯控制器；所述導(dǎo)軌為平行設(shè)置的兩根，其中一根上設(shè)置有若干 磁定位標記，另一根的兩端分別設(shè)置有一壟頭磁標記和一壟尾磁標記；所述自走式移動 平臺包括一機架，所述機架頂部通過一由第一電機驅(qū)動的行走機構(gòu)設(shè)置在導(dǎo)軌上，所述 機架上設(shè)置有一連接所述第一電機的變頻器；所述霍爾傳感器包括分別設(shè)置在機架一側(cè) 兩端、且與所述壟頭磁標記和壟尾磁標記對應(yīng)的壟頭霍爾傳感器和壟尾霍爾傳感器；所 述機架的另一側(cè)設(shè)置有一壟定位霍爾傳感器；所述噴霧機械臂裝置包括一設(shè)置在所述機 架上、由第二電機驅(qū)動的Z向交剪式吊架，所述吊架的下方通過一旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)連接一 水平設(shè)置的噴桿；所述噴桿上連接有一用于連接藥源的噴管，所述噴管上設(shè)置有若干噴 頭，每一所述噴頭上設(shè)置有一獨立的電磁閥；所述機架上設(shè)置有一連接所述第二電機的 驅(qū)動控制器；所述雙目視覺系統(tǒng)包括兩分別安裝在所述吊架兩側(cè)噴桿上的CCD攝像機， 所述兩CCD攝像機分別連接一設(shè)置在所述機架上、且其內(nèi)預(yù)置有控制軟件的上位機；所 述PLC邏輯控制器設(shè)置在所述機架上，所述PLC邏輯控制器分別電連接所述上位機、霍 爾傳感器、變頻器、驅(qū)動控制器、電磁閥和CCD攝像機。所述旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)包括設(shè)置在所述吊架下部的若干合頁連接件，每一所述合頁 連接件連接一設(shè)置在所述噴桿上的合頁，所述吊架與所述噴桿之間設(shè)置有一定位桿，所 述定位桿一端通過螺栓轉(zhuǎn)動連接在所述吊架的底部，另一端卡設(shè)在所述噴桿上設(shè)置的凹 槽內(nèi)，所述凹槽為兩個，一個用于限位噴桿上噴頭的噴射方向與地面平行，另一個用于 限位噴桿上噴頭的噴射方向與地面垂直。所述吊架上設(shè)置有鋼絲繩，所述鋼絲繩的另一端連接所述第二電機的輸出端。
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上述裝置的一種溫室懸掛式自走對靶噴霧機系統(tǒng)的操作方法，其包括以下步 驟1)將自走式移動平臺設(shè)置在導(dǎo)軌上，調(diào)整噴霧機械臂裝置中的噴頭，使噴頭噴射方 向以及CCD攝像機的采集方向與地面平行，啟動PLC邏輯控制器；2)PLC邏輯控制器 啟動變頻器，變頻器通過其內(nèi)預(yù)先加載的梯形加減速程序驅(qū)動第一電機轉(zhuǎn)動，第一電機 通過皮帶帶動行走機構(gòu)行走，行走機構(gòu)帶動自走式移動平臺行走；3)機架上的壟定位霍 爾傳感器檢測到導(dǎo)軌上的磁標記時，向PLC邏輯控制器發(fā)出信號，PLC邏輯控制器向變 頻器發(fā)出停車指令，變頻器控制第一電機停止轉(zhuǎn)動，自走式移動平臺停止運行；4)PLC 邏輯控制器向驅(qū)動控制器發(fā)出指令，驅(qū)動控制器控制第二電機轉(zhuǎn)動，第二電機使噴霧機 械臂裝置中的吊架展開向下運動；5)上位機啟動CCD攝像機采集植株和病害圖像，并 將采集到的圖像傳入上位機，上位機實時處理并將處理結(jié)果返回給PLC邏輯控制器；6) PLC邏輯控制器控制有病害部位對應(yīng)的電磁閥打開，噴嘴開始噴霧作業(yè)，直至吊架下降 到有效行程；7)PLC邏輯控制器向驅(qū)動控制器發(fā)出指令，第二電機使吊架開始向上收縮 復(fù)位，同時關(guān)閉CCD攝像機和電磁閥；8)吊架復(fù)位后，PLC邏輯控制器重新啟動自走式 移動平臺前進，直到遇到下一個磁標記；①如果該磁標記不是壟尾磁標記，則返回步驟 3)重復(fù)上述步驟；②如果該磁標記是壟尾磁標記，壟尾霍爾傳感器向PLC邏輯控制器發(fā) 出信號，PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出后退指令，自走式移動平臺后退，直至壟頭霍爾 傳感器檢測到導(dǎo)軌上粘貼的壟頭磁標記，自走式移動平臺歸位，完成整個工作流程。上述裝置的一種溫室懸掛式自走對靶噴霧機系統(tǒng)的操作方法，其包括以下步 驟1)將自走式移動平臺設(shè)置在導(dǎo)軌上，調(diào)整噴霧機械臂裝置中的噴頭，使噴頭噴射方 向和CCD攝像機采集方向與地面垂直，啟動PLC邏輯控制器；2)PLC邏輯控制器向驅(qū) 動控制器發(fā)出指令，驅(qū)動控制器控制第二電機轉(zhuǎn)動，使吊架向下展開，使噴管達到指定 位置；3)PLC邏輯控制器啟動變頻器，變頻器通過其內(nèi)預(yù)先加載的梯形加減速程序驅(qū)動 第一電機轉(zhuǎn)動，第一電機通過皮帶帶動行走機構(gòu)行走，行走機構(gòu)帶動自走式移動平臺運 行；4)上位機啟動CCD攝像機采集植株和病害圖像，并采集的圖像傳入上位機，上位 機實時處理并將處理結(jié)果返回給PLC邏輯控制器；5) PLC邏輯控制器控制有病害部位對 應(yīng)的電磁閥打開，噴嘴開始噴霧作業(yè)；6)自走式移動平臺不斷前進，直到壟尾霍爾傳感 器檢測到導(dǎo)軌上的壟尾磁標記；7) PLC邏輯控制器控制電磁閥和CCD攝像機關(guān)閉，吊架 收縮復(fù)位；8)PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出后退指令，第一電機驅(qū)動自走式移動平臺后 退，直到壟頭霍爾傳感器檢測到導(dǎo)軌上粘貼的壟頭磁標記，自走式移動平臺歸位，完成 整個工作流程。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明在溫室頂棚設(shè)置有 導(dǎo)軌，噴霧機械臂裝置設(shè)置在自走式移動平臺上，自走式移動平臺通過行走機構(gòu)設(shè)置在 導(dǎo)軌上，并通過PLC邏輯控制器控制行走機構(gòu)在導(dǎo)軌上的行走和停止，并通過霍爾傳感 器檢測磁定位標記，每檢測到一磁定位標記都進行停車噴霧作業(yè)，因此，可以在溫室環(huán) 境下自動噴灑農(nóng)藥，避免噴灑農(nóng)藥過程中對操作人員造成的身體傷害，提高勞動效率。 2、本發(fā)明設(shè)置有雙目視覺系統(tǒng)，采用該系統(tǒng)可有效獲取、識別、定位噴霧對象，并最終 控制噴霧機械臂動作和噴嘴對靶噴霧。3、本發(fā)明可以通過上位機內(nèi)預(yù)置的控制軟件以及 PLC邏輯控制器，對霍爾傳感器、驅(qū)動控制器、變頻器、高速電磁閥和CCD攝像機進行 控制，實現(xiàn)農(nóng)藥噴灑位置的定位及農(nóng)藥的自動噴灑，噴霧作業(yè)完成后自動返回，因此，操作人員無需進入溫室，即可實現(xiàn)智能化噴藥作業(yè)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙，操作方便， 可廣泛用于農(nóng)藥噴灑過程中。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)立體2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)左視4是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視5是本發(fā)明的噴桿結(jié)構(gòu)垂直向下時的主視6是本發(fā)明的噴桿結(jié)構(gòu)垂直向下時的左視7是本發(fā)明用于籬架型植物的生長期、初花期和成熟期示例流程8是本發(fā)明用于植物苗期或者低矮植株示例流程圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖1所示，本發(fā)明主要包括導(dǎo)軌1、自走式移動平臺2、霍爾傳感器、噴霧機 械臂裝置、雙目視覺系統(tǒng)和PLC邏輯控制器。導(dǎo)軌1為平行設(shè)置在溫室頂棚上的兩根，導(dǎo)軌1的延伸方向與植物壟種植方向垂 直。根據(jù)植物種植壟的數(shù)目，在其中一導(dǎo)軌1內(nèi)側(cè)預(yù)設(shè)有若干磁定位標記11，在另一導(dǎo) 軌1內(nèi)側(cè)的前端和后端與植物種植壟的壟頭和壟尾相對應(yīng)的位置分別設(shè)置有一壟頭磁標 記和壟尾磁標記。自走式移動平臺2是整個噴霧機系統(tǒng)的支撐平臺，其包括一機架21，機架21頂 部設(shè)置有一行走機構(gòu)22，行走機構(gòu)22設(shè)置在導(dǎo)軌1上，自走式移動平臺2通過行走機構(gòu) 22可以沿導(dǎo)軌1行走。行走機構(gòu)22包括一主動輪軸23，主動輪軸23帶動一從動輪軸24 轉(zhuǎn)動。主動輪軸23的輸入端通過皮帶連接第一電機25，第一電機25連接一變頻器(圖 中未示出)，變頻器內(nèi)預(yù)置有梯形加減速程序，第一電機25和變頻器設(shè)置在機架21上?；魻杺鞲衅靼ㄒ粔蓬^霍爾傳感器31、一壟尾霍爾傳感器32和一壟定位霍爾傳 感器33。沿導(dǎo)軌1前進方向，壟頭霍爾傳感器31設(shè)置在機架21的前端與壟頭磁標記相 對應(yīng)的一側(cè)；壟尾霍爾傳感器32設(shè)置在機架21的后端與壟尾磁標記相對應(yīng)的一側(cè)，壟定 位霍爾傳感器33設(shè)置在機架21的后端與磁定位標記11相對應(yīng)的一側(cè)。如圖2、圖3、圖4所示，噴霧機械臂裝置包括設(shè)置在機架21—端的Z向交剪式 吊架41，Z向交剪式吊架41的下方通過一旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)水平設(shè)置有一噴桿42，噴桿42 與導(dǎo)軌1的延伸方向垂直，噴桿42上固定設(shè)置有一連接藥源的噴管43，噴管43上間隔設(shè) 置有若干噴頭44，每一噴頭44上設(shè)置有一獨立的高速電磁閥45。通過旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)可 以使噴頭44的噴射方向處于垂直于地面和平行于地面的其中一種狀態(tài)。Z向交剪式吊架 41上設(shè)置有鋼絲繩，鋼絲繩的另一端連接第二電機(圖中未示出)的輸出端，第二電機設(shè) 置在Z向交剪式吊架41頂部，第二電機的輸入端連接一驅(qū)動控制器(圖中未示出)，通 過驅(qū)動控制器和第二電機可以使鋼絲繩收卷或放開，進而可以使Z向交剪式吊架41對應(yīng) 收縮或展開，最終實現(xiàn)噴桿42的升降動作。
上述實施例中，旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)包括設(shè)置在Z向交剪式吊架41下部的若干合頁連 接件46，每一合頁連接件46連接一合頁47，合頁47設(shè)置在噴桿42上，合頁47的開合， 可以使噴桿42向下轉(zhuǎn)動90° (如圖5、圖6所示)。Z向交剪式吊架41與噴桿42之間 設(shè)置有一定位桿48。定位桿48 —端通過螺栓轉(zhuǎn)動連接在Z向交剪式吊架41的底板上。 另一端可以卡設(shè)在噴桿42中間部位設(shè)置的凹槽49內(nèi)。噴桿42中間部位分別設(shè)置有兩個 凹槽，其中一個凹槽為平行限位凹槽，當定位桿48另一端卡設(shè)在平行限位凹槽內(nèi)時，可 以限位噴頭44的噴射方向平行于地面；另一個凹槽為垂直限位凹槽，當定位桿48的另一 端卡設(shè)在垂直限位凹槽內(nèi)時，可以限位噴頭44的噴射方向垂直于地面。如圖1、圖2所示，雙目視覺系統(tǒng)包括兩個高分辨率的彩色CCD攝像機51，兩 CCD攝像機51分別固定安裝在噴桿42兩端，其攝像頭方向與噴頭44的噴射方向一致， 兩CCD攝像機51分別通過USB插頭連接一其內(nèi)預(yù)置有控制軟件的上位機(圖中未示 出)，上位機可以采用筆記本電腦，但不限于此。上位機設(shè)置在自走式移動平臺2上，噴 霧機系統(tǒng)不作業(yè)的情況下可以取下。PLC邏輯控制器設(shè)置在控制設(shè)備放置架61內(nèi)，控制設(shè)備放置架61與自走式移動 平臺的機架21設(shè)置為一體。PLC邏輯控制器的輸入端連接三個霍爾傳感器和上位機的輸 出端，PLC邏輯控制器的輸出端連接上位機、變頻器、高速電磁閥45、CCD攝像機51和 驅(qū)動控制器的輸入端。上述實施例中，導(dǎo)軌1距離底面的高度為3m，導(dǎo)軌1寬Im ； Z向交剪式吊架41 的有效行程為2.8m，種植壟內(nèi)作業(yè)完成后，Z向交剪式吊架41收縮復(fù)位，可將噴桿42上 升至約2.5m的高度。上述實施例中，噴管43長2m，間隔0.2m布置一個噴頭，共布置10個變量噴頭 44。合頁47的開合可以實現(xiàn)噴頭44和CCD攝像機51的方向發(fā)生90°變化。噴頭44 噴射方向和CCD攝像機51的采集方向垂直于地面時，適用于植物苗期或者低矮植株， CCD攝像機獲取植株冠層信息。噴頭44噴射方向和CCD攝像機51的采集方向平行于 地面時，適用于籬架型作物的生長期、初花期和成熟期的施藥作業(yè)。上述實施例中，雙目視覺系統(tǒng)用于實現(xiàn)病害信息感知、特征判斷、空間定位。 下面列舉一具體的圖像信息獲取及處理方法下1)適當改變黃瓜種植模式，黃瓜壟間距l(xiāng)m，壟內(nèi)作物單行栽培，株距0.4m，便 于噴霧機械臂裝置下降作業(yè)；2)上位機內(nèi)預(yù)置的控制軟件實時檢測PLC邏輯控制器的狀態(tài)，當檢測到噴霧機 械臂裝置下降時，上位機啟動CCD攝像機51進入序列采集模式，采集黃瓜植株和病害信 息，并將圖像傳入上位機；3)上位機中基于C++編寫的處理系統(tǒng)實時處理圖像數(shù)據(jù)完成圖像識別及坐標運 算，顯示結(jié)果，得到黃瓜植株和葉片的特征信息，并將病害位置信息發(fā)送到PLC邏輯控 制器；4)上位機實時監(jiān)控PLC邏輯控制器控制下的噴霧機械臂裝置的狀態(tài)位數(shù)據(jù)，對 噴霧機械臂裝置發(fā)送運動指令，噴頭44按照處理結(jié)果開啟和關(guān)閉，實現(xiàn)一系列病害變量 噴霧動作。本發(fā)明系統(tǒng)包括以下兩種操作方法
如圖1、圖7所示，針對籬架型植物的生長期、初花期和成熟期。1)將自走式移動平臺2設(shè)置在導(dǎo)軌1上，調(diào)整噴霧機械臂裝置中的噴頭44，使 噴頭44的噴射方向和CCD攝像機51的采集方向與地面平行，啟動PLC邏輯控制器。2)PLC邏輯控制器啟動變頻器，變頻器通過其內(nèi)預(yù)先加載的梯形加減速程序驅(qū) 動第一電機25，第一電機25通過皮帶帶動行走機構(gòu)22行走，實現(xiàn)自走式移動平臺2的前 進。3)當機架21上的壟定位霍爾傳感器33檢測到預(yù)置在導(dǎo)軌1上的磁定位標記11 時，向PLC邏輯控制器發(fā)出信號，PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出停車指令，變頻器控制 第一電機25停止轉(zhuǎn)動，自走式移動平臺2停止運行。4)PLC邏輯控制器向驅(qū)動控制器發(fā)出指令，驅(qū)動控制器啟動第二電機，通過第 二電機使噴霧機械臂裝置中的Z向交剪式吊架41向下運動。5)當上位機檢測到噴霧機械臂裝置下降時，啟動CCD攝像機51采集植株和病 害圖像，每個CCD攝像機51的采集范圍對應(yīng)相應(yīng)一側(cè)5個噴嘴的噴霧范圍，CCD攝像 機51采集到的圖像傳入上位機，上位機實時處理并返回處理結(jié)果，傳遞處理結(jié)果給PLC 邏輯控制器。6) PLC邏輯控制器控制有病害部位對應(yīng)的高速電磁閥45打開，高速電磁閥45對 應(yīng)的噴嘴44開始噴霧作業(yè)，直至噴霧機械臂裝置中的Z向交剪式吊架41下降到有效行程。7)PLC邏輯控制器向驅(qū)動控制器發(fā)出指令，第一電機25驅(qū)動Z向交剪式吊架41 開始向上收縮復(fù)位，同時關(guān)閉CCD攝像機51和高速電磁閥45。8) Z向交剪式吊架41復(fù)位后，PLC邏輯控制器重新啟動自走式移動平臺2前進， 直到遇到下一個磁定位標記；①如果該磁定位標記不是壟尾磁標記，則返回步驟3)重復(fù)上述流程。②如果該磁標記是壟尾磁標記，則壟尾霍爾傳感器32向PLC邏輯控制器發(fā)出信 號，PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出后退指令，自走式移動平臺2后退，直至壟頭霍爾傳感 器31檢測到導(dǎo)軌1上預(yù)置的壟頭磁標記，自走式移動平臺2完成歸位，溫室懸掛式自走 對靶噴霧機系統(tǒng)完成整個工作流程。如圖5、圖8所示，針對植物苗期或者低矮植株。1)自走式移動平臺2放置在導(dǎo)軌1上，將噴桿42旋轉(zhuǎn)90°，使噴頭44的噴射 方向和CCD攝像機51的拍攝方向垂直于地面，啟動PLC邏輯控制器。2)PLC邏輯控制器向驅(qū)動控制器發(fā)出指令，驅(qū)動控制器啟動第二電機，第二電 機驅(qū)動Z向交剪式吊架41向下展開，使噴管43達到指定位置。3)PLC邏輯控制器啟動變頻器，變頻器通過其內(nèi)預(yù)先加載的梯形加減速程序驅(qū) 動第一電機25，第一電機25通過皮帶帶動行走機構(gòu)22行走，實現(xiàn)自走式移動平臺2的運 行。4)上位機啟動CCD攝像機51采集黃瓜植株和病害圖像，每個CCD攝像機51的 采集范圍對應(yīng)相應(yīng)一側(cè)的噴嘴44的噴霧范圍，CCD攝像機51采集的圖像傳入上位機， 上位機實時處理并返回處理結(jié)果，傳遞處理結(jié)果給PLC邏輯控制器。5) PLC邏輯控制器控制有病害部位對應(yīng)的高速電磁閥45打開，噴嘴44開始噴霧
8作業(yè)。6)自走式移動平臺2不斷前進，直到壟尾霍爾傳感器32檢測到導(dǎo)軌1上預(yù)置的 壟尾磁標記，此時，自走式移動平臺2運行至壟尾。7)PLC邏輯控制器控制高速電磁閥45和CCD攝像機51關(guān)閉，Z向交剪式吊架 41收縮復(fù)位。8)PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出后退指令，第一電機25驅(qū)動自走式移動平臺2 后退，直到壟頭霍爾傳感器31檢測到導(dǎo)軌1上預(yù)置的壟頭磁標記，自走式移動平臺2完 成歸位，溫室懸掛式自走對靶噴霧機系統(tǒng)完成整個工作流程。上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有 所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā) 明的保護范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種溫室懸掛式自走對靶噴霧機系統(tǒng)，其特征在于它包括導(dǎo)軌、自走式移動平 臺、霍爾傳感器、噴霧機械臂裝置、雙目視覺系統(tǒng)和PLC邏輯控制器；所述導(dǎo)軌為平行設(shè)置的兩根，其中一根上設(shè)置有若干磁定位標記，另一根的兩端分 別設(shè)置有一壟頭磁標記和一壟尾磁標記；所述自走式移動平臺包括一機架，所述機架頂部通過一由第一電機驅(qū)動的行走機構(gòu) 設(shè)置在導(dǎo)軌上，所述機架上設(shè)置有一連接所述第一電機的變頻器；所述霍爾傳感器包括分別設(shè)置在機架一側(cè)兩端、且與所述壟頭磁標記和壟尾磁標記 對應(yīng)的壟頭霍爾傳感器和壟尾霍爾傳感器；所述機架的另一側(cè)設(shè)置有一壟定位霍爾傳感 器；所述噴霧機械臂裝置包括一設(shè)置在所述機架上、由第二電機驅(qū)動的Z向交剪式吊 架，所述吊架的下方通過一旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)連接一水平設(shè)置的噴桿；所述噴桿上連接有一 用于連接藥源的噴管，所述噴管上設(shè)置有若干噴頭，每一所述噴頭上設(shè)置有一獨立的電 磁閥；所述機架上設(shè)置有一連接所述第二電機的驅(qū)動控制器；所述雙目視覺系統(tǒng)包括兩分別安裝在所述吊架兩側(cè)噴桿上的CCD攝像機，所述兩 CCD攝像機分別連接一設(shè)置在所述機架上、且其內(nèi)預(yù)置有控制軟件的上位機；所述PLC邏輯控制器設(shè)置在所述機架上，所述PLC邏輯控制器分別電連接所述上位 機、霍爾傳感器、變頻器、驅(qū)動控制器、電磁閥和CCD攝像機。
2.如權(quán)利要求1所述的一種溫室懸掛式自走對靶噴霧機系統(tǒng)，其特征在于所述旋 轉(zhuǎn)定位機構(gòu)包括設(shè)置在所述吊架下部的若干合頁連接件，每一所述合頁連接件連接一設(shè) 置在所述噴桿上的合頁，所述吊架與所述噴桿之間設(shè)置有一定位桿，所述定位桿一端通 過螺栓轉(zhuǎn)動連接在所述吊架的底部，另一端卡設(shè)在所述噴桿上設(shè)置的凹槽內(nèi)，所述凹槽 為兩個，一個用于限位噴桿上噴頭的噴射方向與地面平行，另一個用于限位噴桿上噴頭 的噴射方向與地面垂直。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種溫室懸掛式自走對靶噴霧機系統(tǒng)，其特征在于所述 吊架上設(shè)置有鋼絲繩，所述鋼絲繩的另一端連接所述第二電機的輸出端。
4.一種如權(quán)利要求1 3任一項所述溫室懸掛式自走對靶噴霧機系統(tǒng)的操作方法，其 包括以下步驟1)將自走式移動平臺設(shè)置在導(dǎo)軌上，調(diào)整噴霧機械臂裝置中的噴頭，使噴頭噴射方 向以及CCD攝像機的采集方向與地面平行，啟動PLC邏輯控制器；2)PLC邏輯控制器啟動變頻器，變頻器通過其內(nèi)預(yù)先加載的梯形加減速程序驅(qū)動 第一電機轉(zhuǎn)動，第一電機通過皮帶帶動行走機構(gòu)行走，行走機構(gòu)帶動自走式移動平臺行 走；3)機架上的壟定位霍爾傳感器檢測到導(dǎo)軌上的磁標記時，向PLC邏輯控制器發(fā)出信 號，PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出停車指令，變頻器控制第一電機停止轉(zhuǎn)動，自走式移 動平臺停止運行；4)PLC邏輯控制器向驅(qū)動控制器發(fā)出指令，驅(qū)動控制器控制第二電機轉(zhuǎn)動，第二電 機使噴霧機械臂裝置中的吊架展開向下運動；5)上位機啟動CCD攝像機采集植株和病害圖像，并將采集到的圖像傳入上位機，上 位機實時處理并將處理結(jié)果返回給PLC邏輯控制器；6)PLC邏輯控制器控制有病害部位對應(yīng)的電磁閥打開，噴嘴開始噴霧作業(yè)，直至吊 架下降到有效行程；7)PLC邏輯控制器向驅(qū)動控制器發(fā)出指令，第二電機使吊架開始向上收縮復(fù)位，同 時關(guān)閉CCD攝像機和電磁閥；8)吊架復(fù)位后，PLC邏輯控制器重新啟動自走式移動平臺前進，直到遇到下一個磁 標記；①如果該磁標記不是壟尾磁標記，則返回步驟3)重復(fù)上述步驟；②如果該磁標記是壟尾磁標記，壟尾霍爾傳感器向PLC邏輯控制器發(fā)出信號，PLC 邏輯控制器向變頻器發(fā)出后退指令，自走式移動平臺后退，直至壟頭霍爾傳感器檢測到 導(dǎo)軌上粘貼的壟頭磁標記，自走式移動平臺歸位，完成整個工作流程。
5. 一種如權(quán)利要求1 3任一項所述溫室懸掛式自走對靶噴霧機系統(tǒng)的操作方法，其 包括以下步驟1)將自走式移動平臺設(shè)置在導(dǎo)軌上，調(diào)整噴霧機械臂裝置中的噴頭，使噴頭噴射方 向和CCD攝像機采集方向與地面垂直，啟動PLC邏輯控制器；2)PLC邏輯控制器向驅(qū)動控制器發(fā)出指令，驅(qū)動控制器控制第二電機轉(zhuǎn)動，使吊架 向下展開，使噴管達到指定位置；3)PLC邏輯控制器啟動變頻器，變頻器通過其內(nèi)預(yù)先加載的梯形加減速程序驅(qū)動 第一電機轉(zhuǎn)動，第一電機通過皮帶帶動行走機構(gòu)行走，行走機構(gòu)帶動自走式移動平臺運 行；4)上位機啟動CCD攝像機采集植株和病害圖像，并采集的圖像傳入上位機，上位機 實時處理并將處理結(jié)果返回給PLC邏輯控制器；5)PLC邏輯控制器控制有病害部位對應(yīng)的電磁閥打開，噴嘴開始噴霧作業(yè)；6)自走式移動平臺不斷前進，直到壟尾霍爾傳感器檢測到導(dǎo)軌上的壟尾磁標記；7)PLC邏輯控制器控制電磁閥和CCD攝像機關(guān)閉，吊架收縮復(fù)位；8)PLC邏輯控制器向變頻器發(fā)出后退指令，第一電機驅(qū)動自走式移動平臺后退，直 到壟頭霍爾傳感器檢測到導(dǎo)軌上粘貼的壟頭磁標記，自走式移動平臺歸位，完成整個工 作流程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種溫室懸掛式自走對靶噴霧機系統(tǒng)及其操作方法，其特征在于它包括導(dǎo)軌、自走式移動平臺、霍爾傳感器、噴霧機械臂裝置、雙目視覺系統(tǒng)和PLC邏輯控制器；導(dǎo)軌上預(yù)設(shè)有若干磁定位標記；自走式移動平臺通過行走機構(gòu)設(shè)置在導(dǎo)軌上；自走式移動平臺上設(shè)置有霍爾傳感器；噴霧機械臂裝置包括設(shè)置在機架上的Z向交剪式吊架，吊架下方通過一旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)水平設(shè)置有一噴桿，噴桿上固定設(shè)置有一噴管，噴管上間隔設(shè)置有若干噴頭，噴頭通過電磁閥獨立控制；吊架具有收放功能；雙目視覺系統(tǒng)包括兩CCD攝像機，兩CCD攝像機分別固定安裝在噴桿兩端，且連接一其內(nèi)預(yù)置有控制軟件的上位機；PLC邏輯控制器分別電連接上位機、霍爾傳感器、變頻器、驅(qū)動控制器、電磁閥和CCD攝像機。
文檔編號A01M7/00GK102017938SQ201010519848
公開日2011年4月20日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者張俊雄, 曹崢勇, 李偉, 耿長興 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)