CN104663635B - 一种喷雾机的干扰信号滤除装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种喷雾机的干扰信号滤除装置及方法，属于喷雾机领域；通过安装在喷杆左右两末端的分行器上超声波测距传感器测得的分行器当前高度值与存储的分行器有效高度值做差，判断其差值的大小，将分行器下方出现的离地较高的少量作物枝叶的干扰信号滤除；该滤波处理方法还采用了均值滤波方法，将连续数次无作物枝叶干扰的分行器高度信号取均值作为最终输出的分行器有效高度值，利用该方法，可以提高喷杆式喷雾机喷杆自动平衡控制的准确性和可靠性。

Description

一种喷雾机的干扰信号滤除装置及方法

技术领域

本发明属于喷雾机领域，尤其是一种喷雾机的干扰信号滤除装置及方法。

背景技术

喷杆的平衡自动控制系统由超声波测距传感器、数据采集器、控制器、显示触摸屏、功率放大模块、换向电磁阀、喷杆、液压缸等组成。超声波测距传感器通过数据采集器将喷杆两末端分行器的离地高度值传递至控制器，控制器将喷杆左右两末端分行器的离地高度值与通过显示触摸屏设定的作业高度值进行比较，发出相应的控制信号，控制信号通过功率放大模块驱动换向电磁阀，由换向电磁阀驱动液压缸带动喷杆上下移动，以调节喷杆的平衡。其中，超声波测距传感器安装在喷杆左右两末端的分行器上，用于检测喷杆两末端分行器的离地高度值。

在田间作业时，虽然分行器已经将作物行间的枝叶分离开，但是在分行器下方，作物行间难免还会有少量的距离地面较近的作物枝叶。超声波测距传感器检测到这些枝叶时，就会将分行器的到此枝叶的高度信号(干扰信号)作为此时分行器到行间地面的高度信号(真实信号)传送给控制器，控制器经过程序处理之后，会发出错误的控制信号。这样不仅会大大降低喷雾的分布均匀性，影响喷雾的附着性能，同时还可能造成喷杆末端触地，引起喷雾机的损坏。所以，在控制器处理测距传感器传送过来的高度信号之前，需要将偶然出现的干扰信号(即行间少量作物枝叶的干扰信号)滤除，避免控制系统做出错误的调节。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种喷雾机的干扰信号滤除装置及方法，在喷雾机的超声波测距传感器检测喷杆两末端分行器到行间地面高度信号时，可以将分行器下方出现的离地较近的少量作物枝叶的干扰信号滤除，避免控制器由于错误的高度信号发出错误的控制信号；该方法不仅可以提高喷杆式喷雾机喷杆自动平衡控制的准确性和可靠性，还可以提高喷雾机喷雾的分布均匀性和所喷雾滴的附着性，并降低喷雾机损坏的可能性。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种喷雾机的干扰信号滤除装置，其特征在于，包括第一超声波测距传感器、第二超声波测距传感器、数据采集器、控制器、显示触摸屏、功率放大模块、第一换向电磁阀、第二换向电磁阀；

所述控制器与所述数据采集器、显示触摸屏、功率放大模块连接，所述功率放大模块与所述第一换向电磁阀、第二换向电磁阀连接，所述数据采集器与所述第一超声波测距传感器、第二超声波测距传感器连接；

所述控制器用于控制第一分行器、第二分行器的离地高度值，所述离地高度值与通过显示触摸屏设定的作业高度值进行比较，发出相应的控制信号；

所述第一换向电磁阀、第二换向电磁阀分别用于驱动第一液压缸、驱动第二液压缸带动喷杆上下移动。

进一步，所述第一超声波测距传感器安装在所述喷杆左末端的第一分行器上，所述第二超声波测距传感器安装在所述喷杆右末端的第二分行器上。

本发明还包括一种喷雾机的干扰信号滤除方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据田间作物的实际高度将喷杆喷雾机的喷杆高度调节至合适的作业高度，并且保证喷杆两末端分行器上的超声波测距传感器下方没有作物枝叶的遮挡，确保所测得的高度值是超声波测距传感器到作物行间地面的高度；

所述分行器包括第一分行器与第二分行器，所述超声波测距传感器包括第一超声波测距传感器、第二超声波测距传感器；

S2、初始化程序：将分行器有效高度值的计数值N、分行器有效高度值的和值b清零，通过数据采集器采样当前超声波测距传感器的高度值，将所述高度值存储到分行器有效高度值a；

S3、采样当前超声波测距传感器的高度值并存储到分行器当前高度值c，并用分行器当前高度值c减去分行器有效高度值a，获得差值d；

S4、滤波处理的判断：预设一个固定值1，若差值d大于固定值1，继续进行S5；若差值d小于等于固定值1，则将分行器有效高度值的计数值N、分行器有效高度值的和值b清零，并返回至S3；S5、将分行器有效高度值的计数值N加1，分行器有效高度值的和值b累加上分行器当前高度值c；

S6、判断分行器有效高度值的计数值N是否等于预设的固定值2，如果N在5～10之间，则执行S7；如果N不在5～10之间，则跳转至S3；

S7、将分行器有效高度值的和值b除以N得到的均值存储至分行器有效高度值a并输出，将分行器有效高度值的计数值N、分行器有效高度值的和值b清零，并跳转至S3。

优选地，所述预设的固定值1为-10cm。

优选地，所述预设的固定值2为10。

本发明的有益效果：

(1)本发明将喷杆两末端分行器下方出现的离地较近的少量作物枝叶的干扰信号滤除，避免控制器由于错误的高度信号做出错误的控制方式。

(2)本发明采用了均值滤波方法，将连续10次无作物枝叶干扰的高度信号取均值作为最终输出的有效高度值，有利于提高最终输出高度值的准确性和可靠性；提高了喷杆式喷雾机喷杆自动平衡控制的准确性和可靠性，也提高了喷雾机喷雾的分布均匀性和所喷雾滴的附着性，并降低喷雾机损坏的可能性。

附图说明

图1为本发明所述喷杆式喷雾机的轴测图。

图2为本发明所述喷雾机主架的轴测图。

图3为喷杆的轴测图。

图4为控制系统实施方案的示意图。

图5超声波测距传感器高度信号滤波处理程序流程图。

附图标记说明如下：1.喷雾机主架，2.喷杆，3.第一滚柱，4.第二滚柱，5.第一液压缸，6.第二液压缸，7.第一分行器，8.第二分行器，9.第一超声波测距传感器，10.第二超声波测距传感器，11.第一长竖梁，12.第二长竖梁，13.第三长竖梁，14.第四长竖梁，15.第一纵梁，16.第二纵梁，17.喷杆中段左侧竖梁，18.喷杆中段右侧竖梁，19.数据采集器，20.控制器，21.显示触摸屏，22.功率放大模块，23.第一换向电磁阀，24.第二换向电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1、图2和图3所示，本发明涉及的喷雾机包括机械部分和控制部分。喷雾机机械部分的喷雾机主架1左侧含有与地面垂直且相互平行的第一长竖梁11和第二长竖梁12，第一长竖梁11和第二长竖梁12之间形成一个导轨；喷雾机主架1右侧含有与地面垂直的且相互平行的第三长竖梁13和第四长竖梁14，第三长竖梁13和第四长竖梁14之间形成一个导轨；喷杆2通过喷雾机主架1上的导轨、第一滚柱3和第二滚柱4安装在喷雾机主架1上；第一液压缸5的底部安装在喷雾机主架1底部左侧与地面平行的第一纵梁15上，顶部安装在喷杆2中段的左侧竖梁17上；第二液压缸6的底部安装在喷雾机主架1底部右侧与地面平行的第二纵梁16上，顶部安装在喷杆2中段的右侧竖梁18上；第一液压缸5和第二液压缸6驱动喷杆2在喷雾机主架1上沿导轨上下移动，以实现喷杆2平衡的调节。

如图4所示，喷雾机的控制部分由第一超声波测距传感器9、第二超声波测距传感器10、数据采集器19、控制器20、显示触摸屏21、功率放大模块22、第一换向电磁阀23和第二换向电磁阀24组成；第一超声波测距传感器9和第二超声波测距传感器10分别安装在喷杆2左右两末端的第一分行器7和第二分行器8上，用于检测喷杆2两末端第一分行器7和第二分行器8的离地高度值；第一超声波测距传感器9和第二超声波测距传感器10通过数据采集器19将喷杆2两末端第一分行器7和第二分行器8的离地高度值传递至控制器20，控制器20将喷杆2左右两末端第一分行器7和第二分行器8的离地高度值与通过显示触摸屏21设定的作业高度值进行比较，发出相应的控制信号，控制信号通过功率放大模块22驱动第一换向电磁阀23和第二换向电磁阀24，由第一换向电磁阀23和第二换向电磁阀24驱动第一液压缸5和第二液压缸6带动喷杆2的上下移动。

如图5所示，在高度信号采样处理程序初始化前，需要根据田间作物的实际高度将喷杆喷雾机的喷杆高度调节至合适的作业高度，并且保证喷杆两末端分行器上的超声波测距传感器下方没有作物枝叶的遮挡，确保所测得的高度值是超声波测距传感器到作物行间地面的高度，防止采样初始化时就将干扰信号作为有效的高度信号传送给处理器，引起一系列的错误控制。

调节好喷杆高度后，启动超声波测距传感器高度信号滤波处理程序。程序的具体步骤如下：

第一步，初始化程序：将分行器有效高度值的计数值N、分行器有效高度值的和值b清零，采样当前超声波测距传感器的高度值，并存储至分行器有效高度值a；

第二步，采样当前超声波测距传感器的高度值并存储到分行器当前高度值c，并用分行器当前高度值c减去分行器有效高度值a，获得差值d；

第三步，滤波处理的判断：若差值d大于-10cm，则执行第四步，若差值d小于等于-10cm，则将分行器有效高度值的计数值N、分行器有效高度值的和值b清零，并跳转至第二步；

第四步，将分行器有效高度值的计数值N加1、分行器有效高度值的和值b累加上分行器当前高度值c；

第五步，判断分行器有效高度值的计数值N是否等于10，若等于10，则执行第六步，若不等于10则跳转至第二步；

第六步，将分行器有效高度值的和值b除以10得到的均值存储至分行器有效高度值a并输出，将分行器有效高度值的计数值N、分行器有效高度值的和值b清零，并跳转至第二步。

在田间作业时，虽然分行器已经将作物行间的枝叶分离开，但是在分行器下方，作物行间难免还会有少量的距离地面较近的作物枝叶出现。由于这些枝叶距离地面较近，所以当分行器下方有较高作物枝叶干扰时，第三步中分行器当前高度值c减去存储的分行器有效高度值a的差值d肯定是一较大的负值，故设定-10cm作为滤波判断的临界值。当差值d大于-10cm时，即无枝叶的干扰，则执行第四步，分行器有效高度值的计数值N加1，并将分行器有效高度值的和值b加上分行器当前高度值c的和赋予分行器有效高度值的和值b；当差值d小于等于-10cm时，即此时有枝叶的干扰，则将分行器有效高度值的计数值N和分行器有效高度值的和值b清零，滤除掉此次的干扰信号，并跳转至第二步重新采样。

第五步中对于分行器有效高度值的计数值N大小的判断，若N不等于10，说明采样的无枝叶干扰的可靠高度值还未满10次，则直接跳转至第二步，继续做信号采样处理，直到N等于10。当N等于10，即此时已经连续10次采样的是无枝叶干扰的可靠高度值，此时执行第六步，做均值滤波处理：将分行器有效高度值的和值b除以10的均值存储至分行器有效高度值a输出。之后将分行器有效高度值的计数值N和分行器有效高度值的和值b清零，并跳转至第二步继续做信号采样处理。

其中，高度信号的采样处理程序可以通过定时器中断控制，第三步中作为滤波判断的临界值也可以根据田间的具体情况设定。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种喷雾机的干扰信号滤除方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据田间作物的实际高度将喷杆喷雾机的喷杆高度调节至合适的作业高度，并且保证喷杆两末端分行器上的超声波测距传感器下方没有作物枝叶的遮挡，确保所测得的高度值是超声波测距传感器到作物行间地面的高度；

所述分行器包括第一分行器(7)与第二分行器(8)，所述超声波测距传感器包括第一超声波测距传感器(9)、第二超声波测距传感器(10)；

S2、初始化程序：将分行器有效高度值的计数值N、分行器有效高度值的和值b清零，通过数据采集器(19)采样当前超声波测距传感器的高度值，将所述高度值存储到分行器有效高度值a；

S3、采样当前超声波测距传感器的高度值并存储到分行器当前高度值c，并用分行器当前高度值c减去分行器有效高度值a，获得差值d；

S4、滤波处理的判断：预设一个固定值1，若差值d大于固定值1，继续进行S5；若差值d小于等于固定值1，则将分行器有效高度值的计数值N、分行器有效高度值的和值b清零，并返回至S3；

S5、将分行器有效高度值的计数值N加1，分行器有效高度值的和值b累加上分行器当前高度值c；

S6、判断分行器有效高度值的计数值N是否等于预设的固定值2，如果N在5～10之间，则执行S7；如果N不在5～10之间，则跳转至S3；

S7、将分行器有效高度值的和值b除以N得到的均值存储至分行器有效高度值a并输出，将分行器有效高度值的计数值N、分行器有效高度值的和值b清零，并跳转至S3。

2.如权利要求1所述的喷雾机的干扰信号滤除方法，其特征在于，所述预设的固定值1为-10cm。

3.如权利要求1所述的喷雾机的干扰信号滤除方法，其特征在于，所述预设的固定值2为10。