LiDAR探测自动对靶喷雾控制系统设计

Li DAR(Light Detection and Ranging,激光雷达)能快速获取靶标完整形貌,是目前最先进的靶标探测技术。为此,设计了基于上下位机结构的Li DAR探测自动对靶喷雾控制系统。其上位机采用MFC多线程编程,实现点云数据采集、靶标探测及喷雾时间补偿,同时具有喷雾模式及作业参数设置、喷头状态显示等人机交互功能;下位机采用C51编程,实现喷雾指令接收与喷头启闭控制。通过MatLab靶标探测算法仿真及上下位机联合调试,验证了所采用开发方式的有效性。     

在线自动对靶喷雾控制系统研究

为了提高喷雾装置的自动对靶精度,实现流量控制的实时自动化调节过程,提出了一种基于二值化图像分割和微波测距的自动对靶喷雾控制系统。该系统利用植物叶间灰度的动态阈值来调控电磁阀,实现了实时变流量喷雾过程。为了提高微波测距的精度和图像二值化过程的效率及鲁棒性,使用了神经网络算法对测距误差进行修正,采用了动态阈值方法对图像的二值化进行迭代计算。最后,对实时自动对靶喷雾控制系统进行了测试,由测试结果可以看出:采用神经网络和动态阈值二值化方法可以大大提升控制系统的精度,提高了喷雾的效率和准确性,为现代化农药喷雾技术的研究提供了理论参考。     

基于PLC自动对靶喷雾控制系统的设计与试验

为提高喷雾装置的工作效率,实现实时对靶喷雾。本文利用PLC开发一套自动对靶喷雾控制系统,该系统利用激光测距传感器探测喷雾机和植株之间的距离,PLC根据激光测距传感器反馈回的距离数值判断是否存在植株,从而决定是否开启对应位置喷头喷雾。喷头输出口安装有液体流量传感器,用于实时监控液体流量。人机界面用于实时显示喷雾机工作状态和存储记录每次工作完毕后液体输出流量值。试验选取行间距约为3m,树龄约为4年的苹果园为试验基地,试验前调整喷雾机行驶速度为3km/h,喷雾压力为0.8MPa,分别在启用激光测距传感器和未启用激光测据传感器两种情况下进行十次喷药试验,研究发现采用对靶喷药功能比未采用对靶喷药功能情况下,喷雾效率提升34.76%。     

精确对靶喷雾施药的靶标微波探测试验

为了探索微波探测技术在精确对靶喷雾施药领域中的应用,对微波探测器在对靶探测中的性能、探测效果及影响因素进行了研究分析.采用调频连续波微波传感器,分别对模拟靶标和不同的实体植株靶标,在不同环境条件下进行了对靶探测试验.结果表明,光照强度、温度和湿度对探测效果的影响不大,而靶标尺寸对其影响较为明显.以植株作为探测靶标时,植株的种类对探测效果的影响不大,而植株的外形（疏密程度、大小）和植株间距的影响较为明显.微波探测技术更适用于枝叶茂密的大目标物.目标物有效反射截面积越大,探测效果越好,可实现的探测距离越远.探测分辨率与植株间距单调相关.     

基于ARM7的精确对靶喷施除草嵌入式控制系统

设计了基于S3C44B0X嵌入式微处理器的变量喷药除草嵌入式控制系统.软件设计中移植了μC/ OS-Ⅱ操作系统 ,采用多任务程序设计方法,大大降低了编写程序的复杂度.为此,针对目前化学除草过程中忽略田间杂草面积和位置信息,使大量的农药喷洒到非靶标环境中造成的环境污染问题,利用视觉传感器识别杂草信息,并结合模糊控制技术,实现精确对靶变量喷施除草,从而大量减少农药的使用量.     

山地履带式遥控微耕机控制系统设计

为了满足山地履带式微型耕作拖拉机的作业安全性、便捷性等需要,设计了一套基于AT89S51单片机的遥控系统装置。该控制系统装置包括利用专用的编码及解码芯片对信号进行处理的电路控制子系统及针对山地地形特殊设计的液压控制子系统,共同实现对微耕机基本运动及防侧翻动作的遥控操作。经田间实地作业试验表明,该控制系统能够满足山地微耕机的作业稳定运行需要,具有较强的可靠性和稳定性,并且作业的实时处理能力和抗干扰性较好。     

精准变量喷雾控制系统的设计

针对我国精准农业中变量喷雾技术的发展需求现状,对精准变量喷雾控制系统进行了研究。根据农作物喷雾系统的工作原理(即保证农田单位面积喷雾量恒定的喷雾作业),对喷雾作业中的数据进行实时检测,为设计的核心内容。对农作物喷雾系统的动态响应进行试验分析,结果表明:农作物喷雾系统在工作状态下,系统的动态性能良好;根据模拟车速的变化,实时记录控制器流量、实际流量与理论设定喷雾量并进行分析,结果表明:农作物喷雾系统控制喷雾量满足了设定要求。     

可调节式对靶农药喷雾装置设计与试验

研发了一种可调节式对靶喷药装置.为了测试装置的性能,采用对果树连续喷雾的方式和对所设计装置的3种控制方式进行了测试,测试的果树植株间距为4m、植株平均高度为1.7m、树冠的平均直径为1.2m,测试的指标为树冠上农药雾滴的沉积率.测试结果表明:采用连续喷雾的方式的雾滴沉积率为40％,3种控制方式的雾滴沉积率分别为50.5...     

喷雾施药植株红外对靶试验

以实体植株为试验对象,对喷雾施药技术中红外对靶探测效果的不同影响因素进行实测分析,并在不同环境条件下对不同种类的植株进行试验研究.结果表明,植株外形、光照强度、探测器行走速度和植株间距对探测效果影响较为显著,而植株外形和光照强度的影响尤为明显.植株疏密度和光照强度与探测距离和探测范围均成正比.红外植株对靶更适用于枝叶茂密的大目标物且在较高光照强度下进行,同时在探测距离中点附近具有最好的探测分辨率,且对叶面反射率高的植株探测效果较好.探测器行走速度与个体植株能够被有效区分的最小间距之间满足线性关系.植株间距与探测器分辨率单调相关.温度和湿度对探测效果影响不大.不同植株红外对靶探测效果各具特点,但也具有普适规律.     

犊牛精确给料控制系统的设计

为了降低犊牛饲喂成本,实现科学喂养。以犊牛体重为饲喂依据,以巴氏杀菌奶为饲喂物料,设计了一种犊牛精确给料控制系统。该系统采用了单片机与动态称重相结合的技术方案,能够完成犊牛位置检测、体重信息实时采集、饲喂量的计算及精确供给等作业,解决了现有犊牛饲喂技术的精确控制和精准给料难题。为犊牛精确饲喂装备的研究与发展奠定了基础。对牛犊精确给料控制系统的投料精度进行试验研究,结果表明:系统投料稳定性较好,系统投料精度不低于99.5%。     

果园对靶喷药控制系统的设计及试验

针对目前果园喷药作业现状,设计了果园对靶喷药控制系统。该系统根据霍尔(测速)传感器实时检测拖拉的行驶速度,采用红外传感器列阵探测果树树冠,根据靶标检测信息和行驶速度来控制电磁阀的频率与占空比,从而调节喷头流量,实现了基于果树树冠检测的对靶变量施药。室外对靶施药试验结果显示:在传感器探测范围内,果树靶标识别率100%,喷药覆盖率100%;当拖拉机速率不超过1.16m/s时,对于同一靶标区域,速度几乎不影响靶标的检测宽度;同等条件下,速度越大,喷药宽度的相对误差越小。     

植保无人机喷雾性能试验台控制系统设计

植保无人机喷雾性能试验台可完成不同类型喷头性能、喷杆式喷雾机及植保无人机喷雾分布均匀性和喷量一致性检测.为了提高试验台的检测效果和自动化水平,通过对试验台的组成和工作原理进行分析,提出了一种基于Lab VIEW虚拟软件开发平台、以双单片机系统作为核心控制的理念,并利用上位机与单片机通讯的方法实现下位机控制,采用变频器技...     

实时精确变量喷雾系统的设计与研究

变量喷雾作为精确农业的重要组成部分,日益受到农业工程领域的重视。针对目前变量喷雾主要使用预混药式、无法实施调节药液浓度的现状,设计并开发实时精确变量喷雾系统。介绍该系统的设计原理及设计过程,进行药液浓度精确度试验。试验结果表明,本装置实时混合药液浓度误差不超过5%,性能指标满足使用要求。     

对靶喷雾参数对雾滴沉积分布影响试验

在对靶喷雾状态下,喷雾方式由连续转变为间歇,喷头频繁开闭会影响冠层位置的雾滴分布,分析对靶喷雾状态下不同喷雾参数对作物冠层雾滴分布的影响,为验证并完善对靶喷雾机器人整体性能提供理论依据。试验使用自动对靶喷雾机器人,采用对靶与连续两种喷雾方式,选择0.5m/s、0.75m/s、1.0m/s的行驶速度与0.3m、0.4m、0.5m、0.6m的作物间隙大小,对两种喷雾方式下不同冠层位置的雾滴覆盖率进行对比,分析不同行驶速度与不同作物间隙对对靶喷雾状态下不同位置冠层雾滴覆盖率及均匀性的影响。采用连续与对靶两种喷雾方式对相同番茄作物行进行喷雾,通过测量药液使用量来获取对靶方式相对于连续方式下的省药率。试验结果表明,行驶速度变化对对靶喷雾方式影响较大,当行驶速度在0.5m/s时,平均雾滴覆盖率可达58.4%,当速度增大到1.0m/s时下降到33%;当行驶速度为1m/s、间隙大小为0.3m时,激光雷达无法识别此作物间隙从而造成两侧冠层雾滴覆盖率较大,随着间隙的增大雾滴覆盖率变化趋势相对平稳;对靶喷雾下的前冠层雾滴覆盖率较小于连续喷雾状态下的雾滴覆盖率,在中后冠层位置能够保持基本一致。在空隙比为40%...     

智能喷雾控制系统应用

智能喷雾控制系统是环保、节药型农业的发展方向。介绍了智能喷雾控制系统在农业生产中的对比应用,提高了施药的准确性,达到了减药的目的。     

果园自主导航兼自动对靶喷雾机器人

为同时实现果园智能植保机自主导航及自动对靶喷雾,研制了一种果园自主导航兼自动对靶喷雾机器人。首先采用单个3D LiDAR（Light Detection and Ranging）采集果树信息确定兴趣区（Region of Interest,ROI）,对ROI内点云进行2D化处理得到果树质心坐标,通过随机一致性（Random Sample Consensus,RANSAC）算法得到果树行线,并确定果树行中间线（导航线）,进而控制机器人沿导航线行驶。通过编码器及惯性测量单元（Inertial Measurement Unit,IMU）确定机体速度及位置,IMU矫正采集到的果树分区冠层信息,最后通过程序判断分区冠层的有无控制喷头是否喷雾。结果表明,机器人自主导航时最大横向定位偏差为21.8 cm,最大航向偏角为4.02°,相比于传统连续喷雾机施药液量、空中漂移量及地面流失量分别减少20.06%、38.68%及51.40%。本研究通过单个3D LiDAR、编码器及IMU在保证喷雾效果的前提下,实现了喷雾机器人自主导航及自动对靶喷雾,降低了农药使用量及飘失量。     

基于nRF905的遥控棚室作业机控制系统设计

针对菜农对多功能棚室遥控作业机的迫切需求,提出了一种遥控棚室作业机控制系统的设计方法。该系统硬件部分基于nRF905射频芯片进行数据传输,实现了STC89C52单片机相互之间的通信交流,采用L298N电机驱动模块、三极管以及继电器作为辅助功能部分;软件部分利用KEIL软件编写了控制程序,并以Proteus仿真平台验证了程序的正确性;最后,以实际作业机为例对控制系统进行了实验测试。结果表明:该系统具有可扩展性强、结构灵活、成本低特点,能可靠传输各种指令,从而精确控制机具的正常运转。     

自控式植保喷雾机械底盘控制系统的设计

自控式植保喷雾机械的底盘是该植保机械的核心部分,其控制系统是植保机械实现智能化的保证.本文设计了植保机械底盘控制系统的硬件和软件部分.硬件以AT89S52单片机为核心,应用C语言编程将测速模块、电源、4×4键盘、LCD显示模块和直流电机驱动模块有机结合起来,控制植保机械的前进和转向.通过试验获得理想的控制效果,实现了植保喷雾机械智能化运行.