CN102165943A - 反射扫掠式激光虫害防治装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用大功率激光扫掠技术对蚊蝇等害虫进行杀伤的防治装置，由安装底座、害虫定位机构、脉冲激光发射器，旋转反射镜机构、电源和控制器等部分组成。当害虫定位机构定位害虫进入一个被监测的特定平面或特定平面角内区域中，固定的激光发射装置发射激光通过旋转反射镜反射光束以扫掠该特定平面或特定平面角内区域的方式来杀伤害虫。通过一个摆臂结构，该装置可以定位并杀伤一个三维空间内的害虫。

Description

反射扫掠式激光虫害防治装置

技术领域

本发明涉及一种使用大功率激光通过反射镜反射进行扫掠的方式对蚊蝇等害虫进行杀伤的装置。

背景技术

目前，现有的虫害防治方式多以药物等方式进行主动杀灭或利用光线、气味、化学物质等进行引诱后采用电击、粘黏等物理方式进行被动杀灭。药物主动方式对人会造成一定危害，且气味引人不快；灯光诱杀，粘板黏杀等被动方式灭虫不彻底。

中国专利CN2461292号所公开的“智能型声能电子驱灭蚊蝇器”专利(申请号：00258028.4)，可根据接收的蚊音、发出等于或数倍于蚊蝇飞行时翅膀煽动频率的声波，发尘谐振，破坏蚊蝇飞行规律和生理结构，进行驱灭蚊蝇，该专利的不足之处在于：在进行驱灭蚊蝇的同时，声能也会对人体造成伤害。

中国专利CN1631133A号所公开的“激光灭蚊机”专利(申请号：200410081488.1)，可通过图像采集的方式等定位蚊虫后再发射脉冲激光进行杀灭，该专利的不足之处在于：系统造价高，精确的激光的发射方向控制技术不成熟以致难以短时间内形成产品。

因此，人们需要一种可以有效抑制虫害对人们工作生活的骚扰，对人体无害，结构简单、基于成熟的技术、成本较低，可以在现实中推广应用的比较主动的灭蚊装置。

发明内容

本发明的目的在于克服以上现有技术的局限，把对通过控制激光发射方向来控制激光束直接对房间等三维空间内的虫害进行定位和杀灭的方法转变为通过对二维平面中的害虫进行定位然后用旋转反射镜反射激光束扫掠该平面中的害虫的方式进行杀灭的一种反射扫掠式激光虫害防治装置，通过害虫定位装置对害虫进行定位确认其在一个特定平面内，通过激光器连续发射的激光脉冲经过一个旋转棱镜反射后扫掠一个平面或一个平面角内的区域，杀伤这个平面或平面角内区域中经过的害虫。该装置由安装底座、害虫定位机构、脉冲激光发射器，旋转反射镜机构、电源和控制器等部分组成。

本发明所提供的技术可适用于通过音频传感器阵列、图像识别、检测激光的反射光、超声波雷达等方式对害虫进行定位的场合。也适用于通过更加精确的害虫定位机构(例如更大的音频传感器阵列)，使其可以定位害虫处于某特定角度的平面角内区域，采用步进电机等精确控制反射镜进行旋转或摆动使激光器只有在反射镜反射的激光脉冲能到达该平面角内时发射激光脉冲，以达到更高的能量密度来杀伤蚊蝇等害虫并且达到更加节能和延长寿命的目的。激光发射器的功率选择上可以考虑只对害虫翅膀的灼伤等以使其失去危害人们生活的能力，使该装置对人体更加安全而且节省成本。该发明同样适用于增加人体红外感应功能的情况，在人经过时关闭激光器，从而更加有效的保护人体安全。该发明也同样适用于各种方向的安装方式，可根据需要连接若干的害虫定位装置和多个激光发射器，以覆盖更宽的范围，例如可以通过向上安装或向一侧安装该装置，在建筑物四周形成一个有一定有效高度的虚拟的害虫杀伤屏障。该发明的装置也同样适用于通过在安装底座中内置摆臂进行整体摆动的情况，通过把该装置固定在一个通过可控制电动机带动进行摆动的支架上，并使摆动方向垂直于激光束扫掠的平面，这样一来原先杀伤二维平面中的害虫的激光束便可通过摆臂摆动对三维空间内的害虫进行扫描定位和激光束扫掠杀伤。

采用本发明的反射扫掠式激光虫害防治装置是这样工作的：假设该装置为固定安装并使用音频传感器阵列来定位害虫的情况下，开始时，音频传感器阵列开始工作，当检测到害虫翅膀拍动发出的声波强度达到一定阈值时，可以判断出有害虫正在靠近，使激光器进入准备状态，反射镜(可以是棱镜)开始转动，连续判断各音频传感器接收到的害虫翅膀拍动声音信号，当中心部分的音频传感器与边缘部分的音频传感器接收到的声音强度差别大于特定阈值时，可以判断害虫已经进入激光射线可以扫掠到的平面或平面角内区域，启动脉冲激光器连续发射脉冲激光，激光脉冲经旋转棱镜反射到一个平面或平面角内区域中，如果害虫在此过程中经过该平面或平面角内区域，则害虫被反射的激光脉冲杀灭或灼伤，当中心部分的音频传感器与边缘部分的音频传感器接收到的声音强度差别小于特定阈值时，可以判断害虫已经被有效灼伤或已经逃逸，关闭脉冲激光器。

因此，本发明的反射扫掠式激光虫害防治装置的特征在于：由害虫定位机构定位害虫是否进入一个被监测的特定平面或特定平面的特定角度的平面角内区域中，固定的激光发射装置发射的激光通过旋转反射镜反射扫掠该特定平面或特定平面角内区域的方式来杀伤害虫。

本发明的有益效果是：可以把该装置固定安装于门窗等处，也可以通过加入摆臂后安装固定在房间的天花板上，自动杀伤蚊蝇等害虫，可以有效抑制蚊蝇等害虫对人们生活的骚扰，也可用于农业生产和食品加工等行业中对部分害虫的抑制，对人体安全，结构简单、基于成熟的技术、成本较低、功耗小，可以在人们现实生活和工作场所中推广应用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示意性说明本发明反射扫掠式激光虫害防治装置的结构图。

图2举例说明本发明反射扫掠式激光虫害防治装置控制器部分的工作流程。

图3举例说明本发明反射扫掠式激光虫害防治装置的电路原理。

具体实施方式

本发明的反射扫掠式激光虫害防治装置由安装底座、害虫定位机构、脉冲激光发射器，旋转反射镜(在这里是三棱镜)机构、电源和控制器等部分组成，参见图1。其中控制部分由微处理器IC1等组成，其输入连接到害虫定位传感器，这里为了说明方便降低系统的复杂性，分别通过功率放大器IC2、IC3、IC4连接到三个音频传感器，微处理器IC1的输出通过一个输出驱动器IC5连接至脉冲激光发射器L1，通过另一个输出驱动器IC6连接驱动棱镜旋转带有减速机构的电动机M1。

微处理器IC1负责监测音频传感器阵列的输入信号，判断之后控制脉冲激光发射器L1和电动机M1。系统分为三个工作状态：系统待机状态、发射准备状态，发射激活状态，其处理过程如图2所示，系统启动后，由三个音频传感器组成的阵列开始工作，各个音频传感器经过功率放大器放大后，把电压信号传输给微处理器IC1，进入系统待机状态；当音频传感器阵列检测到害虫翅膀拍动发出的声波强度达到一定阈值时，棱镜开始转动，系统进入发射准备状态；连续判断各音频传感器接收到的害虫翅膀拍动声音信号，当中心部分的音频传感器与边缘部分的音频传感器接收到的声音强度差别大于特定阈值时，启动脉冲激光器连续发射脉冲激光，这时系统进入发射激活状态，激光脉冲经旋转棱镜反射到一个平面中，如果害虫在此时经过该平面，则害虫被反射的激光脉冲杀灭或灼伤；当中心部分的音频传感器与边缘部分的音频传感器接收到的声音强度差别小于特定阈值时，关闭脉冲激光器，系统恢复到发射准备状态；当检测到害虫翅膀拍动发出的声波强度低于一定阈值时，停止棱镜的旋转，系统恢复到系统待机状态，如此循环。

下面用一个例子来说明本发明，这是一个简化的功能实现示例，用来阐述该发明的核心内容，但本发明并不局限于此，在实际使用中根据要求需要添加必要的电路以使该装置满足现实工作生活的需要和行业规定的要求。

本例反射扫掠式激光虫害防治装置的电路原理框图如图3所示。在这个设计实例中，控制器的微处理器选用AT89C2051，音频传感器的功率放大芯片选用3枚LM386。控制器微处理器的P1.0、P1.1和P3.6三个管脚与三枚功率放大芯片的输出相连，用于接收音频传感器的输入信号电压。控制器微处理器的P1.3连接一个按钮，用于功能操作。控制器微处理器的P1.4用于给出驱动信号使大功率脉冲激光发射器工作。控制器微处理器的P1.5用于给出驱动信号使连接旋转棱镜的电动机工作。本设计实例中选用可以在扫掠过程中对蚊虫翅膀实现灼伤的功率为450mW、振荡波长为405nm的蓝紫半导体脉冲激光器。

上述这些连接只是一个例子，众所周知微处理器的I/O分配是非常灵活的，可以根据需要和设计者的习惯任意调整。各集成电路的类型也不拘于此，可以选用类似功能的组件。另外，需要指出，图3中属于常规连接及使用的元件均已略去，请参阅有关的器件手册。本例中的激光发射器的选择同样不拘于此，激光发射器的波长、功率及发射特性等可以根据害虫的种类、使害虫失去危害能力的方式，反射镜的旋转速度，反射镜反射激光射线所在面内的全程扫掠还是局部角度的平面角内区域的扫掠等各种条件来进行选择。该示例为了简练说明该发明的主要内容，简化思路省略了一些在实际使用中需要添加的功能电路和附加功能，例如防止音频传感器灵敏度漂移的反馈控制电路，防止在人体穿过激光脉冲覆盖范围时引起人体灼伤的红外感应控制电路，更加精确的害虫定位电路和步进电机控制电路等等，在产品化时，需要根据实际需求和应用环境添加这些功能电路，在需要对三维空间内的害虫进行杀灭的场合，需要在底座中加入摆臂机构，实现激光束覆盖到三维空间内的扫掠区域。

Claims (9)

1.一种使用可旋转反射镜反射激光进行扫掠的方式对蚊蝇等害虫进行杀伤的反射扫掠式激光虫害防治装置，由安装底座、害虫定位机构、脉冲激光发射器，旋转反射镜机构、电源和控制器组成，其特征在于：

由害虫定位机构定位害虫是否进入一个特定的区域中，如果是，以激光发射装置发射的激光通过旋转反射镜反射扫掠该区域的方式来杀伤害虫。

2.根据权利要求1所述的激光虫害防治装置，其特征是安装底座中可以包含摆动机构。

3.根据权利要求1所述的激光虫害防治装置，其特征是特定的区域是旋转反射镜反射的激光经过的平面区域。

4.根据权利要求1所述的激光虫害防治装置，其特征是特定的区域是旋转反射镜反射的激光可以经过的特定角度内的平面角内的区域。

5.根据权利要求1所述的激光虫害防治装置，其特征是特定的区域是通过底座中的摆动机构和旋转反射镜使反射的激光可以经过的三维空间。

6.根据权利要求1所述的激光虫害防治装置，其特征是害虫定位机构是通过多个音频传感器组成的音频传感器阵列实现的。

7.根据权利要求1所述的激光虫害防治装置，其特征是害虫定位机构是通过图像采集和模式识别方式实现的。

8.根据权利要求1所述的激光虫害防治装置，其特征是害虫定位机构是通过检测激光的反射光的方式实现的。

9.根据权利要求1所述的激光虫害防治装置，其特征是害虫定位机构是通过超声波雷达定位方式实现的。

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