CN107624736B

CN107624736B - 一种轨道式三七喷药机

Info

Publication number: CN107624736B
Application number: CN201710862961.7A
Authority: CN
Inventors: 张兆国; 刘伟健
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2022-12-23
Anticipated expiration: 2037-09-22
Also published as: CN107624736A

Abstract

本发明涉及一种轨道式三七喷药机，属于农业设备技术领域。本发明包括轨道、机架、轨道行走系统、视觉识别系统、标记剔除施药系统、控制系统。本发明的轨道式三七喷药机的电力通过轨道传输供给，能够快速的一次性实现三七的监测、标记、剔除、施药等过程，具有很高的识别率，施药效果明显，可以实现对三七多种病虫害的检测处理，解决三七生长过程中病虫害难以发现，人工成本高的难题，具有很广阔的市场情景，适宜推广应用。

Description

一种轨道式三七喷药机

技术领域

本发明涉及一种轨道式三七喷药机，属于农业设备技术领域。

背景技术

三七为五加科人参类植物，有活血化瘀和消肿定痛等功效，为我国名贵中草药，但在种植过程中常会发生病虫害，严重影响三七的产量。目前，防治工作通常是在三七发生病虫害后，采取人工方式进行大面积喷药，并不能在危害发生之前将其消除。应贯彻“预防为主，综合防治”的方针，在危害发生之前，将病虫草害消灭，将危害降至最低。且目前多采用人工喷药的方式，效率低下，费时费力，且会对喷药人员造成伤害，本发明设计了一种轨道式三七喷药机。

发明内容

本发明针对现有三七人工喷药的效率低下、费时费力等技术问题，提供一种轨道式三七喷药机，能够快速的一次性实现三七的监测、标记、剔除、施药等过程，具有很高的识别率，施药效果明显。

本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种轨道式三七喷药机，包括轨道1、机架3、轨道行走系统、视觉识别系统、标记剔除施药系统、控制系统，

轨道行走系统包括电机5、行走前轮2、行走后轮4，电机5安装在机架3的后部且与控制系统连接，行走前轮2、行走后轮4设置在机架3下端的前后两侧，电机5的输出轴上设置有带轮Ⅰ，行走后轮4中心设置有驱动轴，驱动轴上设置有带轮Ⅱ，带轮Ⅰ与带轮Ⅱ通过皮带连接，行走前轮2、行走后轮4安装在轨道1上，行走前轮2、行走后轮4通过导线与电机5连接；

视觉识别系统包括摄像构件6、图像处理器7，图像处理器7设置在机架3上端的前部，摄像构件6通过转轴8设置在图像处理器7的下方，摄像构件6与图像处理器7电连接，图像处理器7与控制系统电连接；通过转轴8可对摄像构件6的拍摄角度进行调整，有利于图像的采集；

标记剔除施药系统包括滑动轨道Ⅰ9、滑动轨道Ⅱ10、标记控制器11、滑块Ⅰ12、药箱13、喷洒构件14、剔除控制器15、标记喷嘴16、剔除构件17，滑动轨道Ⅰ9设置在机架3的上端且位于视觉识别系统后侧，标记控制器11设置在滑动轨道Ⅰ9上且可沿滑动轨道Ⅰ9滑动，标记喷嘴16设置在标记控制器11的下端，标记喷嘴16与标记控制器11电连接，滑动轨道Ⅱ10通过滑块Ⅰ12设置在机架3上且与滑动轨道Ⅰ9平行，滑块Ⅰ12上设置有滑块控制模块Ⅰ，剔除控制器15设置在滑动轨道Ⅱ10上且可沿滑动轨道Ⅱ10滑动，剔除构件17设置在剔除控制器15的下端，剔除构件17、滑块控制模块Ⅰ分别与剔除控制器15电连接，药箱13设置在机架3的后部，喷洒构件14设置在药箱13下方，喷洒构件14上设置有喷洒控制模块，标记控制器11、剔除控制器15、喷洒控制模块分别与控制系统电连接；

所述控制系统包括可编程控制器、触摸屏，触摸屏设置在可编程控制器上端，触摸屏、电机5、图像处理器7、标记控制器11、剔除控制器15、喷洒控制模块分别与可编程控制器电连接；

所述轨道1包括凸出的导电轨道条18、绝缘轨道19，绝缘轨道19设置在导电轨道条18两侧且与导电轨道条18平行，行走前轮2、行走后轮4均设置有导电槽、绝缘橡胶，绝缘橡胶设置在导电槽两侧，导电槽与导电轨道条18相配合，导电槽通过轮轴、导线与电机5连接；

所述药箱13外的机架3上设置有压力控制器20，压力控制器20与药箱13连通，药箱13内均分为3个以上药盒，药盒上部连通，药盒顶壁开有注药口，药盒侧壁设置有透明层，透明层上设置有刻度，药盒底部设置有喷药阀，喷药阀上设置有阀门控制模块，药箱13下方设置连接箱体21，连接箱体21内设置有滑槽，喷洒构件14通过滑块Ⅱ设置在滑槽上，滑块Ⅱ上设置有滑块控制模块Ⅱ，滑块控制模块Ⅱ、阀门控制模块、压力控制器20分别与控制系统电连接；

所述摄像构件6可为高清摄像机、高清相机等高清摄像设备；

所述摄像构件6包括3组以上摄像组件，两个摄像设备为一组，每组检测相机从植株前后两个方向进行图像的采集，3组以上的摄像设备并排排列，覆盖三七种植的全部宽度；

所述图像处理器7为常规图像处理器；标记控制器11为常规控制器，按照其常规方式控制标记喷嘴；剔除控制器15为常规控制器，按照常规方式控制剔除构件；可编程控制器为PLC可编程控制器；

在电机5的带动下，所述行走前轮2、行走后轮4可沿轨道1行走；

本发明轨道式三七喷药机的工作过程：

工作时，电力通过轨道上的导电轨道条与行走轮上的导电槽相接触，将电能传递给行走轮，然后再通过导线传递给电机，从而实现电能的供给。电机带动行走轮前进，随着三七喷药机的前进，三七进入摄像构件视野范围内，图像处理器控制转轴调整摄像构件的角度，三组以上摄像组件同时对整行的三七进行图像的采集，并传递给图像处理器，图像处理器对采集到的图像进行计算和处理并将图像数据传送给控制系统的可编程处理器，可编程处理器根据叶片形状及颜色判断出植株是否患病，再与已有参数进行对比计算并对轨道行走系统、视觉识别系统、标记剔除施药系统进行整体控制和调控；标记控制器控制其标记喷嘴对检测后有病态的植株进行标记，方便日后进行监测；待三七植株进入剔除范围内时，控制系统对剔除控制器下达剔除命令，得到命令的剔除控制器将剔除构件伸出，准确定位至患病植株，对患病严重且具有传性疾病的植株进行拔取剔除，达到分离患病植株的目的；三七植株进入药物喷洒构件下方，控制系统下达喷洒命令，喷洒构件在连接箱体的滑槽上进行精准移动定位，并通过压力控制器将药物加入喷洒构件中实现对患病植株的药物喷洒。工作人员可通过控制系统对其余各系统进行控制监测，可通过触摸屏对系统运行状态进行读取以及对整片三七的患病情况进行数据的统计和监测。

本发明的有益效果：

（1）本发明的轨道式三七喷药机操作简便、一体化程度高，可一次性完成对三七患病的监测，标记，剔除以及喷药等一系列工作，可在三七大面积患病前进行防治，解决了三七患病前不能及早发现，以及单个植株患病大面积传染的问题；

（4）本发明的轨道式三七喷药机采用带电轨道实时提供电能，不需要蓄电池，并且其结构简单。

附图说明

图1为实施例轨道式三七喷药机的立体示意图；

图2为实施例轨道式三七喷药机的结构示意图；

图3为实施例行走前轮和行走后轮的结构示意图；

图4为实施例轨道的结构示意图；

图中：1-轨道、2-行走前轮、3-机架、4-行走后轮、5-电机、6-摄像构件、7-图像处理器、8-转轴、9-滑动轨道Ⅰ、10-滑动轨道Ⅱ、11-标记控制器、12-滑块Ⅰ、13-药箱、14-喷洒构件、15-剔除控制器、16-标记喷嘴、17-剔除构件、18-导电轨道条、19-绝缘轨道、20-压力控制器、21-连接箱体。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1所示，一种轨道式三七喷药机，包括轨道1、机架3、轨道行走系统、视觉识别系统、标记剔除施药系统、控制系统，

轨道行走系统包括电机5、行走前轮2、行走后轮4，电机5安装在机架3的后部且与控制系统连接，行走前轮2、行走后轮4设置在机架3下端的前后两侧，电机3的输出轴上设置有带轮Ⅰ，行走后轮4中心设置有驱动轴，驱动轴上设置有带轮Ⅱ，带轮Ⅰ与带轮Ⅱ通过皮带连接，行走前轮2、行走后轮4安装在轨道1上，行走前轮2、行走后轮4通过导线与电机5连接；

标记剔除施药系统包括滑动轨道Ⅰ9、滑动轨道Ⅱ10、标记控制器11、滑块Ⅰ12、药箱13、喷洒构件14、剔除控制器15、标记喷嘴16、剔除构件17，滑动轨道Ⅰ9设置在机架3的上端且位于视觉识别系统后侧，标记控制器11设置在滑动轨道Ⅰ9上且可沿滑动轨道Ⅰ9滑动，标记喷嘴16设置在标记控制器11的下端，标记喷嘴16与标记控制器11电连接，滑动轨道Ⅱ10通过滑块Ⅰ12设置在机架3上且与滑动轨道Ⅰ9平行，滑块Ⅰ12上设置有滑块控制模块Ⅰ，剔除控制器15设置在滑动轨道Ⅱ10上且可沿滑动轨道Ⅱ10滑动，剔除构件17设置在剔除控制器15的下端，剔除构件17、滑块控制模块Ⅰ分别与剔除控制器15电连接，药箱13设置在机架3的后部，喷洒构件14设置在药箱13下方，喷洒构件14上设置有喷洒控制模块，标记控制器11、剔除控制器15、喷洒控制模块分别与控制系统电连接。

控制系统包括可编程控制器、触摸屏，触摸屏设置在可编程控制器上端，触摸屏、电机5、图像处理器7、标记控制器11、剔除控制器15、喷洒控制模块分别与可编程控制器电连接。

轨道1包括凸出的导电轨道条18、绝缘轨道19，绝缘轨道19设置在导电轨道条18两侧且与导电轨道条18平行，行走前轮2、行走后轮4均设置有导电槽、绝缘橡胶，绝缘橡胶设置在导电槽两侧，导电槽与导电轨道条18相配合，导电槽通过轮轴、导线与电机5连接。

药箱13外的机架3上设置有压力控制器20，压力控制器20与药箱13连通，药箱13内均分为3个以上药盒，药盒上部连通，药盒顶壁开有注药口，药盒侧壁设置有透明层，透明层上设置有刻度，药盒底部设置有喷药阀，喷药阀上设置有阀门控制模块，药箱13下方设置连接箱体21，连接箱体21内设置有滑槽，喷洒构件14通过滑块Ⅱ设置在滑槽上，滑块Ⅱ上设置有滑块控制模块Ⅱ，滑块控制模块Ⅱ、阀门控制模块、压力控制器20分别与控制系统电连接。

本实施例中摄像构件6为高清摄像机，摄像构件6还可以为高清相机等其它高清摄像设备。

摄像构件6包括3组以上摄像组件，两个摄像设备为一组，每组检测相机从植株前后两个方向进行图像的采集，3组以上的摄像设备并排排列，覆盖三七种植的全部宽度。

图像处理器7为常规图像处理器；标记控制器11为常规控制器，按照其常规方式控制标记喷嘴；剔除控制器15为常规控制器，按照常规方式控制剔除构件；可编程控制器为PLC可编程控制器。

本实施例轨道式三七喷药机的工作过程：

工作时，电力通过轨道上的导电轨道条与行走轮上的导电槽相接触，将电能传递给行走轮，然后再通过导线传递给电机，从而实现电能的供给。电机带动行走轮前进，随着三七喷药机的前进，三七进入摄像构件视野范围内，图像处理器控制转轴调整摄像构件的角度，三组以上摄像组件同时对整行的三七进行图像的采集，并传递给图像处理器，图像处理器对采集到的图像进行计算和处理并将图像数据传送给控制系统的可编程处理器，可编程处理器根据叶片形状及颜色判断出植株是否患病，再与已有参数进行对比计算并对轨道行走系统、视觉识别系统、标记剔除施药系统进行整体控制和调控；标记控制器控制其标记喷嘴对检测后有病态的植株进行标记，方便日后进行监测；待三七植株进入剔除范围内时，控制系统对剔除控制器下达剔除命令，得到命令的剔除控制器将剔除构件伸出，准确定位至患病植株，对患病严重且具有传染性疾病的植株进行拔取剔除，达到分离患病植株的目的；三七植株进入药物喷洒构件下方，控制系统下达喷洒命令，喷洒构件在连接箱体的滑槽上进行精准移动定位，并通过压力控制器将药物加入喷洒构件中实现对患病植株的药物喷洒。工作人员可通过控制系统对其余各系统进行控制监测，可通过触摸屏对系统运行状态进行读取以及对整片三七的患病情况进行数据的统计和监测。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种轨道式三七喷药机，其特征在于：包括轨道（1）、机架（3）、轨道行走系统、视觉识别系统、标记剔除施药系统、控制系统，

轨道行走系统包括电机（5）、行走前轮（2）、行走后轮（4），电机（5）安装在机架（3）的后部且与控制系统连接，行走前轮（2）、行走后轮（4）设置在机架（3）下端的前后两侧，电机（5）的输出轴上设置有带轮Ⅰ，行走后轮（4）中心设置有驱动轴，驱动轴上设置有带轮Ⅱ，带轮Ⅰ与带轮Ⅱ通过皮带连接，行走前轮（2）、行走后轮（4）安装在轨道（1）上，行走前轮（2）、行走后轮（4）通过导线与电机（5）连接；

视觉识别系统包括摄像构件（6）、图像处理器（7），图像处理器（7）设置在机架（3）上端的前部，摄像构件（6）通过转轴（8）设置在图像处理器（7）的下方，摄像构件（6）与图像处理器（7）电连接，图像处理器（7）与控制系统电连接；

标记剔除施药系统包括滑动轨道Ⅰ（9）、滑动轨道Ⅱ（10）、标记控制器（11）、滑块Ⅰ（12）、药箱（13）、喷洒构件（14）、剔除控制器（15）、标记喷嘴（16）、剔除构件（17），滑动轨道Ⅰ（9）设置在机架（3）的上端且位于视觉识别系统后侧，标记控制器（11）设置在滑动轨道Ⅰ（9）上且可沿滑动轨道Ⅰ（9）滑动，标记喷嘴（16）设置在标记控制器（11）的下端，标记喷嘴（16）与标记控制器（11）电连接，滑动轨道Ⅱ（10）通过滑块Ⅰ（12）设置在机架（3）上且与滑动轨道Ⅰ（9）平行，滑块Ⅰ（12）上设置有滑块控制模块Ⅰ，剔除控制器（15）设置在滑动轨道Ⅱ（10）上且可沿滑动轨道Ⅱ（10）滑动，剔除构件（17）设置在剔除控制器（15）的下端，剔除构件（17）、滑块控制模块Ⅰ分别与剔除控制器（15）电连接，药箱（13）设置在机架（3）的后部，喷洒构件（14）设置在药箱（13）下方，喷洒构件（14）上设置有喷洒控制模块，标记控制器（11）、剔除控制器（15）、喷洒控制模块分别与控制系统电连接；

随着三七喷药机的前进，三七进入摄像构件视野范围内，图像处理器控制转轴调整摄像构件的角度，三组以上摄像组件同时对整行的三七进行图像的采集，并传递给图像处理器，图像处理器对采集到的图像进行计算和处理并将图像数据传送给控制系统，控制系统根据叶片形状及颜色判断出植株是否患病，再与已有参数进行对比计算并对轨道行走系统、视觉识别系统、标记剔除施药系统进行整体控制和调控；标记控制器控制其标记喷嘴对检测后有病态的植株进行标记，方便日后进行监测；待三七植株进入剔除范围内时，控制系统对剔除控制器下达剔除命令，得到命令的剔除控制器将剔除构件伸出，准确定位至患病植株，对患病严重且具有传染性疾病的植株进行拔取剔除，达到分离患病植株的目的；三七植株进入药物喷洒构件下方，控制系统下达喷洒命令，喷洒构件实现对患病植株的药物喷洒。

2.根据权利要求1所述轨道式三七喷药机，其特征在于：控制系统包括可编程控制器、触摸屏，触摸屏设置在可编程控制器上端，触摸屏、电机（5）、图像处理器（7）、标记控制器（11）、剔除控制器（15）、喷洒控制模块分别与可编程控制器电连接。

3.根据权利要求1所述轨道式三七喷药机，其特征在于：轨道（1）包括凸出的导电轨道条（18）、绝缘轨道（19），绝缘轨道（19）设置在导电轨道条（18）两侧且与导电轨道条（18）平行，行走前轮（2）、行走后轮（4）均设置有导电槽、绝缘橡胶，绝缘橡胶设置在导电槽两侧，导电槽与导电轨道条（18）相配合，导电槽通过轮轴、导线与电机（5）连接。

4.根据权利要求1所述轨道式三七喷药机，其特征在于：药箱（13）外的机架（3）上设置有压力控制器（20），压力控制器（20）与药箱（13）连通，药箱（13）内均分为3个以上药盒，药盒上部连通，药盒顶壁开有注药口，药盒侧壁设置有透明层，透明层上设置有刻度，药盒底部设置有喷药阀，喷药阀上设置有阀门控制模块，药箱（13）下方设置连接箱体（21），连接箱体（21）内设置有滑槽，喷洒构件（14）通过滑块Ⅱ设置在滑槽上，滑块Ⅱ上设置有滑块控制模块Ⅱ，滑块控制模块Ⅱ、阀门控制模块、压力控制器（20）分别与控制系统电连接。