CN103891696A - 智能精准喷杆喷雾机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能精准喷杆喷雾机及控制方法。一种智能精准喷杆喷雾机，悬挂于拖拉机上，包括供液装置、喷杆装置、喷头、喷杆位置调整装置、检测装置和控制器；供液装置包括药液箱和药液泵，药液箱设置在机架上，药液泵进口端连接药液箱，药液泵出口端连接喷头；喷头设置在喷杆装置上，喷杆装置与喷杆位置调整装置相连；检测装置与供液装置连接用于检测喷药工作参数，控制器用于接收检测装置发出的信号并发出控制信号调整喷药工作参数，与检测装置相连实现闭环控制。

Description

智能精准喷杆喷雾机及控制方法

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种智能精准喷杆喷雾机及控制方法。 

背景技术

在农作物生长期内，需进行多次喷药作业。传统人工喷药作业劳动强度大，费工时、误农时，且不能保证喷药质量，病虫害防治效果差，从而影响农作物产量；传统的喷杆喷雾机喷药压力控制由人工调节，喷量调节不准确，喷药质量受操作人员熟练程度影响很大。且存在操作复杂，转向时不能及时关闭一侧喷头，产生重复喷药，造成药物浪费和环境污染等问题。 

发明内容

本发明目的之一是提供一种智能精准喷杆喷雾机，能够替代传统的人工喷药及传统的纯机械喷杆喷雾机作业，减轻劳动强度，降低操作复杂程度，提高作业效率和作业质量。 

本发明的目的是采用以下技术方案实现的： 

一种智能精准喷杆喷雾机，悬挂于拖拉机上，包括供液装置、喷杆装置、喷头、喷杆位置调整装置、检测装置和控制器；供液装置包括药液箱和药液泵，药液箱设置在机架上，药液泵进口端连接药液箱，药液泵出口端连接喷头；喷头设置在喷杆装置上，喷杆装置与喷杆位置调整装置相连；检测装置与供液装置连接用于检测喷药工作参数，控制器用于接收检测装置发出的信号并发出控制信号调整喷药工作参数，与检测装置相连实现闭环控制。

上述智能精准喷杆喷雾机中，喷杆装置包括第一喷杆衍架、第二喷杆衍架和第三喷杆衍架，第一喷杆衍架、第二喷杆衍架和第三喷杆衍架均设于机架的背面，第一喷杆衍架水平设置在机架下部，第二喷杆衍架和第三喷杆衍架交叉设置，第二喷杆衍架通过第二锁紧机构和第一喷杆衍架连接，第三喷杆衍架通过第一锁紧机构和第二喷杆衍架连接，第一喷杆衍架、第二喷杆衍架和第三喷杆衍架均固定有带有喷头的喷杆。 

上述智能精准喷杆喷雾机中，喷杆位置调整装置包括调节机构和高度调节机构，第一喷杆衍架通过调节机构与高度调节机构连接， 高度调节机构设置机架上。 

上述智能精准喷杆喷雾机中，所述高度调节机构包括连接板、棘轮、定滑轮、动滑轮和钢丝绳，连接板与机架固定连接，棘轮与连接板铰接连接，动滑轮与棘轮连动设置，定滑轮与机架连接，钢丝绳一端与机架固定连接，另一端穿过动滑轮、定滑轮与棘轮固定连接。 

上述智能精准喷杆喷雾机中， 所述调平机构包括横梁和两个悬臂，横梁通过连接板支架与连接板固定连接，悬臂上端通过与横梁端部铰接，下端通过第一喷杆衍架铰接，横梁、两个悬臂横梁及第一喷杆衍架成四边形设置。 

上述智能精准喷杆喷雾机中，第一锁紧机构包括定位卡、拉簧和两挂接轴，定位卡与第二喷杆衍架固定连接，拉簧两端分别与挂接轴连接，两挂接轴分别与第二喷杆衍架、第三喷杆衍架固定连接。 

上述智能精准喷杆喷雾机中，第二锁紧机构包括螺杆、压簧和定位块；螺杆上端通过螺栓与第一喷杆衍架连接；压簧和定位块分别与螺杆同心安装，压簧上端通过上螺母与螺杆固定连接；定位块包括相互配合的上虎口卡和下虎口卡，上虎口卡与第二喷杆衍架连接，且上虎口卡上端与压簧下端连接，下虎口卡与第一喷杆衍架连接，且下虎口卡下端通过下螺母与螺杆连接。 

上述智能精准喷杆喷雾机中，检测装置包括液位传感器、流量传感器、压力传感器、角度传感器和速度编码器；液位传感器设于药液箱内腔；角度传感器安装于拖拉机转向轮立柱；速度编码器安装于拖拉机驱动轮轴上；药液泵出口端的管道上设置流量传感器及电动调压阀，电动调压阀出口与稳压罐连接，稳压罐罐体内部安装有压力传感器，稳压罐出口管道与电动阀开关连接，电动阀开关通过管道与喷头连接；控制器输入端与液位传感器、流量传感器、压力传感器、角度传感器和速度编码器连接；控制器输出端与电动调压阀、电动阀开关、蜂鸣器、LED数码管和触控液晶屏相连。 

上述智能精准喷杆喷雾机中，喷头为扇形防滴漏喷头，药液泵为隔膜泵。 

本发明目的之二是提供一种智能精准喷杆喷雾机的控制方法，控制方便，且准确。 

一种智能精准喷杆喷雾机的控制方法，包括如下步骤： 

（1）人工将第二喷杆衍架和第三喷杆衍架展开，按下电源按钮，初始化控制器；触控液晶屏显示喷雾参数输入界面，控制器读取液位传感器的值；判断液位是否小于设定值，若是，进行报警，按下结束键；若否，跳到步骤（2）；

（2）通过触控液晶屏输入亩喷量；

（3）按下确认键后触控液晶屏显示工作模式选择界面，在触控液晶屏上对工作模式进行选择；

（4）若选择人工模式，则转到步骤（5），若选择智能模式，则转到步骤（6）；

（5）在控制器内输入作业速度，电动调压阀动作；转到步骤（7）；

（6）控制器读取速度传感器的测量值，同时控制电动调压阀动作，转到步骤（7）；

（7）启动开始按钮，压力传感器检测药液压力，并将检测信号反馈到控制器，当检测的压力值达到设定压力值时，电动调压阀停止工作；通过触控液晶屏控制电动阀开关打开，流量传感器监测当前流量，并将监测信号传输到控制器，并于触控液晶屏显示；角度传感器监测拖拉机转向轮立柱转角，并将监测信号传输到控制器，当监测值大于设定角度时，控制器控制转角内侧阀开关关闭，避免智能精准喷杆喷雾机转弯时重复喷药；液位传感器监测药箱药液余量，当监测值小于设定值时，控制器控制蜂鸣器和LED数码管发出声光报警；

（8）当结束键按下时，系统结束工作，触控液晶屏显示喷雾参数输入界面，系统进入等待操作命令输入状态。

本发明的工作原理： 

本发明喷雾机通过多部件连接及通过各个部件之间设置不同的调节机构来实现各项因素的调整。本发明喷雾机与拖拉机连接，药液泵通过螺栓固定于机架底部，通过万向节将拖拉机后动力输出轴的动力传递到药液泵，并带动药液泵转动，通过输药管道将液压泵出口的高压药液输送到喷头形成直径为50 um～150 um的雾滴到达作物表面。

本发明的有益效果： 

1、本发明结构紧凑、通用性能好，使用方便可靠，代替人工及传统机械喷药作业，提高作业质量，减少药物浪费、降低环境污染。

2、压力传感器和流量传感器实时监测作业压力和流量，保证作业质量。 

3、喷药量通过电动调压阀调节，调节方便、精确。 

4、药箱药液余量通过液位传感器监测，通过触控液晶屏显示药液余量，在药量低于设定值时发出声光报警，提醒作业人员往药箱补充药液，防止因药箱药液不足发生漏喷。 

5、触控液晶屏可显示药箱药液余量、作业速度、当前亩喷量、喷药压力等，并设有按键，可实现人机交互，对亩喷量等作业参数的设置方便、快捷。 

6、本发明喷雾机作业速度通过速度编码器可实现精确测量，并根据作业速度实时调整喷药压力，实现亩喷量的精确、变量控制。 

7、由角度传感器监测本发明喷雾机转向，并在本发明喷雾机转向时关闭内侧喷头，防止重复喷药造成药液浪费和环境污染，并减轻操作人员的劳动强度。 

8、在本发明喷雾机作业过程中可以实现喷药量的精确调节，无需停车作业，提高作业效率和作业质量。 

9、喷杆衍架采用挠性设计，作业过程中碰触障碍物时，喷杆衍架三向上回转，防止对机架造成损伤。 

10、喷杆高度可以调整，以适应不同农作物、不同作业时期内对喷药高度的要求。 

11、触控液晶屏显示当前亩喷量、作业速度、药箱药液余量、流量、作业面积等作业参数，并可通过触控液晶屏选择作业模式和亩喷量，实现人机交互，提高作业质量和整机的智能化水平。 

附图说明

图1为本发明的主视图； 

图2为本发明的后视图；

图3为本发明控制器与检测装置连接的结构示意图；

图4为第一锁紧机构结构示意图；

图5为第二锁紧机构结构示意图；

图6为本发明控制流程图。

图中，1药液箱；2机架；3药液泵；4第一喷杆衍架；5第二喷杆衍架；6喷头；7第三喷杆衍架；8第一锁紧机构；挂接轴801；拉簧802；位卡803； 9第二锁紧机构；901下虎口卡；902下螺母；903上虎口卡；904压簧；905上螺母；906螺杆；907螺栓；10调平机构；11高度调节机构；12液位传感器；13流量传感器；14电动调压阀；15稳压罐；16压力传感器；17电动阀开关；18控制器；19角度传感器；20速度编码器；21蜂鸣器；22LED数码管；23触控液晶屏；24棘轮；25连接板；26连接板支架；27回水管路；28钢丝绳；29定滑轮；30动滑轮；31泵进口管路；32泵出口管路；33安全阀。 

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明，下述说明仅是示例性的，不限定本发明的保护范围。 

一种智能精准喷杆喷雾机，悬挂于拖拉机上，包括供液装置、喷杆装置、喷头6、喷杆位置调整装置、检测装置和控制器18；供液装置包括药液箱1和药液泵3，药液箱1设置在机架2上，药液泵3进口端经泵进口管路31连接药液箱1，药液泵3出口端泵出口管路32连接喷头6，药液箱1设有回水管路27与泵出口管路32连接，且回水管路27上安装有安全阀33；喷头6设置在喷杆装置上，喷杆装置与喷杆位置调整装置相连；检测装置与供液装置连接用于检测喷药工作参数，控制器18用于接收检测装置发出的信号并发出控制信号调整喷药工作参数，与检测装置相连实现闭环控制。 

喷杆装置包括第一喷杆衍架4、第二喷杆衍架5和第三喷杆衍架7，第一喷杆衍架4、第二喷杆衍架5和第三喷杆衍架7均设于机架2的背面，第一喷杆衍架4水平设置在机架2下部，第二喷杆衍架5和第三喷杆衍架7交叉设置，第二喷杆衍架5通过第二锁紧机构9和第一喷杆衍架4连接，第三喷杆衍架7通过第一锁紧机构8和第二喷杆衍架5连接，第一喷杆衍架4、第二喷杆衍架5和第三喷杆衍架7均固定有带有喷头6的喷杆。第一锁紧机构8包括定位卡803、拉簧802和两挂接轴801，定位卡803与第二喷杆衍架5固定连接，拉簧802两端分别与挂接轴801连接，两挂接轴801分别与第二喷杆衍架5、第三喷杆衍架7固定连接。第二锁紧机构9包括螺杆906、压簧904和定位块；螺杆906上端通过螺栓907与第一喷杆衍架4连接；压簧904和定位块分别与螺杆906同心安装，压簧904上端通过上螺母905与螺杆906固定连接；定位块包括相互配合的上虎口卡903和下虎口卡901，上虎口卡903与第二喷杆衍架5连接，且上虎口卡903上端与压簧下端连接，下虎口卡901与第一喷杆衍架4连接，且下虎口卡901下端通过下螺母902与螺杆906连接。 

喷杆位置调整装置包括调节机构和高度调节机构11，第一喷杆衍架4通过调节机构与高度调节机构11连接， 高度调节机构11设置机架2上。所述高度调节机构11包括连接板25、棘轮24、定滑轮29、动滑轮30和钢丝绳28，连接板25与机架2固定连接，棘轮24与连接板25铰接连接，动滑轮30与棘轮24连动设置，定滑轮29与机架2连接，钢丝绳28一端与机架2固定连接，另一端穿过动滑轮30、定滑轮29与棘轮24固定连接。所述调平机构10包括横梁和两个悬臂，横梁通过连接板支架26与连接板25固定连接，悬臂上端通过与横梁端部铰接，下端通过第一喷杆衍架4铰接，横梁、两个悬臂横梁及第一喷杆衍架4成四边形设置。 

检测装置包括液位传感器12、流量传感器13、压力传感器16、角度传感器19和速度编码器20；液位传感器12设于药液箱1内腔；角度传感器19安装于拖拉机转向轮立柱；速度编码器20安装于拖拉机驱动轮轴上；药液泵3出口端的管道上设置流量传感器13及电动调压阀14，电动调压阀14出口与稳压罐15连接，稳压罐15罐体内部安装有压力传感器16，稳压罐15出口管道与电动阀开关17连接，电动阀开关17通过管道与喷头6连接；控制器18输入端与液位传感器12、流量传感器13、压力传感器16、角度传感器19和速度编码器20连接；控制器18输出端与电动调压阀14、电动阀开关17、蜂鸣器21、LED数码管22和触控液晶屏23相连。 

本实施例中，喷头6为扇形防滴漏喷头，药液泵3为隔膜泵，第二喷杆衍架5和第三喷杆均由方管焊接构成。 

本发明智能精准喷杆喷雾机工作过程如下：通过机架2上的悬挂点与拖拉机挂接，通过万向联轴器将拖拉机后动力输出轴的动力传递到药液泵3，经过药液泵3的高压药液通过管道流经流量传感器13，操作人员通过触动液晶屏输入当前亩喷量，控制器18接收输入信号并控制电动调压阀14开启，流量传感器13、压力传感器16分别测量药液流量、压力并反馈到控制器18实现闭环控制，操作人员通过触控显示屏输入喷药开始信号，电动阀开关17接受控制器18的开启信号并开启，完成喷药开启过程；在作业过程中，速度编码器20监测本发明喷雾机的行驶速度，并将监测信号传输到控制器18，并在触控液晶屏23显示当前作业速度，智能模式下，控制器18根据亩喷量和当前作业速度，实时调节电动调压阀14开启程度，确保喷雾量与作业速度一致，实现精确作业和变量喷雾；角度传感器19监测本发明喷雾机转向轮立柱转角，并将监测信号传输到控制器18，当监测值大于设定角度时，控制器18控制转角内侧阀开关关闭，避免本发明喷雾机转弯时重复喷药，造成药液浪费和环境污染；液位传感器12监测药箱药液余量，当监测值小于设定值时，控制器18控制蜂鸣器21和LED数码管22发出声光报警，防止因药量不足发生漏喷；当操作人员按下触控液晶屏23的关闭按钮时，控制器18控制电动调压阀14、电动阀开关17关闭，结束喷药工作。 

本智能精准喷杆喷雾机喷药量调节有两种模式：一是人工模式，二是智能模式；人工模式下，通过触控液晶屏23输入每亩地喷药量和本发明喷雾机工作的作业速度，控制器18控制电动阀动作，将喷雾量调整至设定值；智能模式下，通过触控液晶屏23输入每亩地喷药量，速度编码器20实时监测本发明喷雾机的作业速度，控制器18根据速度编码器20监测的速度信号实时调整电动阀动作，保证喷雾量一致；触控液晶屏23显示本发明喷雾机当前作业速度、药箱药液余量、亩喷量、喷药压力、作业面积，方便操作人员监控作业过程和作业质量；触控显示屏设有加键、减键、确认键、复位键四个按钮，方便与操作人员实现人机交互，降低操作人员的劳动强度，提高喷药质量。 

一种智能精准喷杆喷雾机的控制方法，包括如下步骤： 

（1）人工将第二喷杆衍架5和第三喷杆衍架7展开，按下电源按钮，初始化控制器18；触控液晶屏23显示喷雾参数输入界面，控制器18读取液位传感器12的值；判断液位是否小于设定值，若是，进行报警，按下结束键；若否，跳到步骤（2）；

（2）通过触控液晶屏23输入亩喷量；

（3）按下确认键后触控液晶屏23显示工作模式选择界面，在触控液晶屏23上对工作模式进行选择；

（4）若选择人工模式，则转到步骤（5），若选择智能模式，则转到步骤（6）；

（5）在控制器18内输入作业速度，电动调压阀14动作；转到步骤（7）；

（6）控制器18读取速度传感器的测量值，同时控制电动调压阀14动作，转到步骤（7）；

（7）启动开始按钮，压力传感器16检测药液压力，并将检测信号反馈到控制器18，当检测的压力值达到设定压力值时，电动调压阀14停止工作；通过触控液晶屏23控制电动阀开关17打开，流量传感器13监测当前流量，并将监测信号传输到控制器18，并于触控液晶屏23显示；角度传感器19监测拖拉机转向轮立柱转角，并将监测信号传输到控制器18，当监测值大于设定角度时，控制器18控制转角内侧阀开关关闭，避免智能精准喷杆喷雾机转弯时重复喷药；液位传感器12监测药箱药液余量，当监测值小于设定值时，控制器18控制蜂鸣器21和LED数码管22发出声光报警；

（8）当结束键按下时，系统结束工作，触控液晶屏23显示喷雾参数输入界面，系统进入等待操作命令输入状态。

以上仅描述了本发明的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述作出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种智能精准喷杆喷雾机，悬挂于拖拉机上，其特征在于：包括供液装置、喷杆装置、喷头、喷杆位置调整装置、检测装置和控制器；供液装置包括药液箱和药液泵，药液箱设置在机架上，药液泵进口端连接药液箱，药液泵出口端连接喷头；喷头设置在喷杆装置上，喷杆装置与喷杆位置调整装置相连；检测装置与供液装置连接用于检测喷药工作参数，控制器用于接收检测装置发出的信号并发出控制信号调整喷药工作参数，与检测装置相连实现闭环控制。

2.根据权利要求1所述智能精准喷杆喷雾机，其特征在于：喷杆装置包括第一喷杆衍架、第二喷杆衍架和第三喷杆衍架，第一喷杆衍架、第二喷杆衍架和第三喷杆衍架均设于机架的背面，第一喷杆衍架水平设置在机架下部，第二喷杆衍架和第三喷杆衍架交叉设置，第二喷杆衍架通过第二锁紧机构和第一喷杆衍架连接，第三喷杆衍架通过第一锁紧机构和第二喷杆衍架连接，第一喷杆衍架、第二喷杆衍架和第三喷杆衍架均固定有带有喷头的喷杆。

3.根据权利要求2所述智能精准喷杆喷雾机，其特征在于：喷杆位置调整装置包括调节机构和高度调节机构，第一喷杆衍架通过调节机构与高度调节机构连接， 高度调节机构设置机架上。

4.根据权利要求3所述智能精准喷杆喷雾机，其特征在于：所述高度调节机构包括连接板、棘轮、定滑轮、动滑轮和钢丝绳，连接板与机架固定连接，棘轮与连接板铰接连接，动滑轮与棘轮连动设置，定滑轮与机架连接，钢丝绳一端与机架固定连接，另一端穿过动滑轮、定滑轮与棘轮固定连接。

5.根据权利要求4所述智能精准喷杆喷雾机，其特征在于： 所述调平机构包括横梁和两个悬臂，横梁通过连接板支架与连接板固定连接，悬臂上端通过与横梁端部铰接，下端通过第一喷杆衍架铰接，横梁、两个悬臂横梁及第一喷杆衍架成四边形设置。

6.根据权利要求2所述智能精准喷杆喷雾机，其特征在于：第一锁紧机构包括定位卡、拉簧和两挂接轴，定位卡与第二喷杆衍架固定连接，拉簧两端分别与挂接轴连接，两挂接轴分别与第二喷杆衍架、第三喷杆衍架固定连接。

7.根据权利要求2所述智能精准喷杆喷雾机，其特征在于：第二锁紧机构包括螺杆、压簧和定位块；螺杆上端通过螺栓与第一喷杆衍架连接；压簧和定位块分别与螺杆同心安装，压簧上端通过上螺母与螺杆固定连接；定位块包括相互配合的上虎口卡和下虎口卡，上虎口卡与第二喷杆衍架连接，且上虎口卡上端与压簧下端连接，下虎口卡与第一喷杆衍架连接，且下虎口卡下端通过下螺母与螺杆连接。

8.根据权利要求1所述智能精准喷杆喷雾机，其特征在于：检测装置包括液位传感器、流量传感器、压力传感器、角度传感器和速度编码器；液位传感器设于药液箱内腔；角度传感器安装于拖拉机转向轮立柱；速度编码器安装于拖拉机驱动轮轴上；药液泵出口端的管道上设置流量传感器及电动调压阀，电动调压阀出口与稳压罐连接，稳压罐罐体内部安装有压力传感器，稳压罐出口管道与电动阀开关连接，电动阀开关通过管道与喷头连接；控制器输入端与液位传感器、流量传感器、压力传感器、角度传感器和速度编码器连接；控制器输出端与电动调压阀、电动阀开关、蜂鸣器、LED数码管和触控液晶屏相连。

9.根据权利要求1至8任一项所述智能精准喷杆喷雾机，其特征在于：喷头为扇形防滴漏喷头，药液泵为隔膜泵。

10.一种权利要求8所述智能精准喷杆喷雾机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）人工将第二喷杆衍架和第三喷杆衍架展开，按下电源按钮，初始化控制器；触控液晶屏显示喷雾参数输入界面，控制器读取液位传感器的值；判断液位是否小于设定值，若是，进行报警，按下结束键；若否，跳到步骤（2）；

（2）通过触控液晶屏输入亩喷量；

（3）按下确认键后触控液晶屏显示工作模式选择界面，在触控液晶屏上对工作模式进行选择；

（4）若选择人工模式，则转到步骤（5），若选择智能模式，则转到步骤（6）；

（5）在控制器内输入作业速度，电动调压阀动作；转到步骤（7）；

（6）控制器读取速度传感器的测量值，同时控制电动调压阀动作，转到步骤（7）；

（7）启动开始按钮，压力传感器检测药液压力，并将检测信号反馈到控制器，当检测的压力值达到设定压力值时，电动调压阀停止工作；通过触控液晶屏控制电动阀开关打开，流量传感器监测当前流量，并将监测信号传输到控制器，并于触控液晶屏显示；角度传感器监测拖拉机转向轮立柱转角，并将监测信号传输到控制器，当监测值大于设定角度时，控制器控制转角内侧阀开关关闭，避免智能精准喷杆喷雾机转弯时重复喷药；液位传感器监测药箱药液余量，当监测值小于设定值时，控制器控制蜂鸣器和LED数码管发出声光报警；

（8）当结束键按下时，系统结束工作，触控液晶屏显示喷雾参数输入界面，系统进入等待操作命令输入状态。

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