CN108370694A - 一种甘蔗漏播种检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种甘蔗漏播种检测装置，红外阵列，所述红外阵列包括第一阵列工作母机、第二阵列工作母机、红外线发射三极管、红外线接收器和驱动电源；在甘蔗种植机的落种口设置所述红外阵列实现对甘蔗漏播种的自动化检测，该红外阵列由多对红外线发射三极管和对应的红外线接收器构成的红外线对组成，其所构成的矩阵阵列的长和宽均大于蔗种的长，工作时可在甘蔗种植机的落种口形成红外线场，通过判断待播种物体在掉落过程中与所述红外线场中的红外线的击中与否来判断所述待播种物体是否为甘蔗种，不仅自动化程度高，降低人力成本，而且检测准确度高，能够准确地判断落入土壤中的是否为甘蔗中，从而正确判断出是否漏播种。
Description
技术领域
本发明涉及检测领域，尤其涉及一种甘蔗漏播种检测装置。
背景技术
我国是蔗糖消费大国。当前，我国甘蔗产业当前存在的问题主要是由于甘蔗种植的机械化程度低导致需要大量的人工劳动力的投入，进而造成国内甘蔗种植的成本是国外成本的2倍，导致本土甘蔗在国际国内市场缺乏竞争力。
当前，针对甘蔗漏播种现象已经有部分甘蔗种植机搭载了漏播种检测装置，但仍主要采用人工跟随种植机并观察判断落种口是否播种以及所播种的品质的传统方式，该方式存在人工对是否漏播种判断难度大，危险系数较高，需要较高的人力成本投入等缺点。再者，在大面积播种种植时，长时间的观察易产生工作疲劳，对漏播种无法精确发现，需耗费较多人力轮班进行作业，增加了人力成本。而现有的甘蔗种植机所搭载的漏播种检测装置存在如下问题：无法对所播种的甘蔗种的品质进行检测、识别、判断，难以判别落入土壤中的物体是甘蔗的枯叶、杂质还是甘蔗种，对漏播卡种现象的检测准确度不高，存在误报、多报等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种甘蔗漏播种检测装置，能够低成本、准确地对甘蔗漏播种现象进行检测。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：
一种甘蔗漏播种检测装置，包括信号发射器和微控制单元，所述信号发射器和所述微控制单元连接，还包括红外阵列，所述红外阵列与所述微控制单元连接；
所述红外阵列包括第一阵列工作母机、第二阵列工作母机、红外线发射三极管、红外线接收器和驱动电源；
所述第一阵列工作母机和第二阵列工作母机对齐，并且所述第一阵列工作母机和第二阵列工作母机分别安装于甘蔗种植机的落种口两侧；
所述红外线发射三极管与所述驱动电源连接；
所述第一阵列工作母机上排列有红外线发射三极管和/或红外线接收器；
所述第二阵列工作母机上排列有与所述第一阵列工作母机上的红外线发射三极管对应的红外线接收器和/或与所述第一阵列工作母机上红外线接收器对应的红外线发射三极管；
所述第一阵列工作母机上的红外线发射三极管和/或红外线接收器分别与所述第二阵列工作母机上对应的红外线接收器和/或对应的红外线发射三极管对齐，并形成一矩形阵列，所述矩形阵列的长和宽均大于蔗种的长。
本发明的有益效果在于：在甘蔗种植机的落种口设置一红外阵列实现对甘蔗漏播种的自动化检测，该红外阵列由多对红外线发射三极管和对应的红外线接收器构成的红外线对组成，其所构成的矩阵阵列的长和宽均大于蔗种的长，工作时可在甘蔗种植机的落种口形成红外线场，通过判断待播种物体在掉落过程中与所述红外线场中的红外线的击中与否来判断所述待播种物体是否为甘蔗种，不仅自动化程度高，降低人力成本，而且检测准确度高，能够准确地判断落入土壤中的是否为甘蔗中，从而正确判断出是否漏播种。
附图说明
图1为本发明实施例的甘蔗漏播种检测装置的电路结构图；
图2为本发明实施例的红外阵列的电路结构图；
图3为本发明实施例的红外阵列的结构示意图；
图4为本发明实施例的红外阵列与甘蔗种植机的安装结构图；
图5为本发明实施例的红外阵列安装在甘蔗种植机后的仰视图；
标号说明：
1、第一阵列工作母机；2、红外线发射三极管；3、红外线接收器；4、红外线发射三极管固定螺套；5、第二阵列工作母机；6、固定座；7、螺孔；
8、红外线发射三极管前端；9、红外线接收器前端；10、甘蔗种植机机架；11、角钢；12、螺杆；13、甘蔗种植机落种口。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：在甘蔗种植机的落种口设置一红外阵列实现对甘蔗漏播种的自动化检测，该红外阵列由多对红外线发射三极管和对应的红外线接收器构成的红外线对组成，其所构成的矩阵阵列的长和宽均大于蔗种的长。
请参照图1至图5，一种甘蔗漏播种检测装置，包括信号发射器和微控制单元，所述信号发射器和所述微控制单元连接，还包括红外阵列，所述红外阵列与所述微控制单元连接；
所述红外阵列包括第一阵列工作母机、第二阵列工作母机、红外线发射三极管、红外线接收器和驱动电源；
所述第一阵列工作母机和第二阵列工作母机对齐，并且所述第一阵列工作母机和第二阵列工作母机分别安装于甘蔗种植机落种口相对的两侧；
所述红外线发射三极管与所述驱动电源连接；
所述第一阵列工作母机上排列有红外线发射三极管和/或红外线接收器；
所述第二阵列工作母机上排列有与所述第一阵列工作母机上的红外线发射三极管对应的红外线接收器和/或与所述第一阵列工作母机上红外线接收器对应的红外线发射三极管；
所述第一阵列工作母机上的红外线发射三极管和/或红外线接收器分别与所述第二阵列工作母机上对应的红外线接收器和/或对应的红外线发射三极管对齐，并形成一矩形阵列，所述矩形阵列的长和宽均大于蔗种的长。
由上述描述可知，本发明的有益效果在于：在甘蔗种植机的落种口设置一红外阵列实现对甘蔗漏播种的自动化检测，该红外阵列由多对红外线发射三极管和对应的红外线接收器构成的红外线对组成，其所构成的矩阵阵列的长和宽均大于蔗种的长，工作时可在甘蔗种植机的落种口形成红外线场，通过判断待播种物体在掉落过程中与所述红外线场中的红外线的击中与否来判断所述待播种物体是否为甘蔗种，不仅自动化程度高，降低人力成本，而且检测准确度高，能够准确地判断落入土壤中的是否为甘蔗中，从而正确判断出是否漏播种。
进一步的，所述第一阵列工作母机上排列有红外线发射三极管和红外线接收器具体为：
所述第一阵列工作母机上交错排列红外线发射三极管和红外线接收器。
由上述描述可知，通过交叉排列使得每一侧都有红外线束射出，红外阵列能量束的能量在阵列间分布可以互补强弱，即实现能量的相对平衡状态，当能量处于相对平衡状态，则在模拟整个红外阵列场会更加精确，有利于系统精确检测并对甘蔗种建模。
进一步的，不同阵列工作母机上的一红外线发射三极管和对应的红外线接收器构成一红外线对，在所述矩形阵列中，每一排具有7束红外线对，每一列具有3束红外线对，不同红外线对之间的间隔距离为30mm。
由上述描述可知，通过上述的排列方式，所形成的红外线场具有21束红外线，经过测算甘蔗种的直径和长度，若待播种的物体为甘蔗种，能够保证甘蔗种在掉落的过程中被10-15束红外线击中，从而通过后台建模，精确地识别出其是否为甘蔗种，实现最佳的检测效果。
进一步的，所述红外线发射三极管通过红外线发射三极管固定螺套安装于所述阵列工作母机上；
所述红外线接收器通过橡胶衬垫安装于所述阵列工作母机上。
由上述描述可知，通过固定螺套和橡胶衬垫保证所述红外线发射三极管和红外线接收器稳固且方便地安装于所述阵列工作母机上。
进一步的，还包括固定座、螺杆和角钢；
所述阵列工作母机呈矩形，所述阵列工作母机的两条长边的两端各分别设有一所述固定座，所述固定座上设有一螺孔，所述阵列工作母机的两条长边的同一端的两个固定座相向设置；
所述螺杆依次贯穿所述相向设置的固定座的螺孔；
所述螺杆的一端固定于所述角钢上，所述螺杆的另一端固定于甘蔗种植机机架上。
由上述描述可知，通过固定座、螺杆和角钢的配合将所述阵列工作母机牢固地安装于所述甘蔗种植机上，并且稳定地设置于地面上。
进一步的，所述驱动电源为互补型自激多谐振荡电路；
所述驱动电源直接接在所述红外线发射三极管的引脚上。
由上述描述可知，选用互补型自激多谐振荡电路驱动红外线发射三极管工作，可使三极管发射出经过脉冲调制的、稳定的红外线束，增强红外阵列的抗干扰能力。
进一步的，所述红外阵列中的红外线接收器与所述微控制单元连接，并且所述红外线接收器与所述微控制单元之间采用UART方式进行数据传输。
由上述描述可知，红外线接收器与所述微控制单元之间采用UART方式进行数据传输，由于UART包含RS499、RS423、RS422以及RS232等接口标准与总线标准规范，并且其在进行数据传输时不需要同时发送时钟，因此，具有广泛的通用性与兼容性。
进一步的，所述微控制单元采用STM32F407ZGT6的32位微控制芯片。
由上述描述可知，该芯片核心为ARM Cortex M4，数据总线宽度32bit，程序存储器大小达1MB，DRAM大小为192kB，ADC分辨率为12bit，以上的数据参数能满足本系统的工况要求，尤其是192kB的DRAM为该微控制单元的快速处理数据信号提供了保证。
实施例一
请参照图1至图5，一种甘蔗漏播种检测装置，包括信号发射器和微控制单元，所述微控制单元采用STM32F407ZGT6的32位微控制芯片，所述信号发射器和所述微控制单元连接，还包括红外阵列，所述红外阵列与所述微控制单元连接；
所述红外阵列包括第一阵列工作母机1、第二阵列工作母机5、红外线发射三极管2、红外线接收器3和驱动电源；
所述第一阵列工作母机1和第二阵列工作母机5对齐，并且所述第一阵列工作母机1和第二阵列工作母机5分别安装于甘蔗种植机落种口13相对的两侧；
所述红外线发射三极管2与所述驱动电源连接，多个的红外线发射三极管2并联连接，共享一个驱动电源；
所述驱动电源为互补型自激多谐振荡电路；
所述驱动电源直接接在所述红外线发射三极管2的引脚上；
所述第一阵列工作母机1上排列有红外线发射三极管2和/或红外线接收器3；
所述第二阵列工作母机5上排列有与所述第一阵列工作母机1上的红外线发射三极管2对应的红外线接收器3和/或与所述第一阵列工作母机1上红外线接收器3对应的红外线发射三极管2；
其中，可以在其中一个阵列工作母机上均排列红外线发射三极管2，对应的，在另一个阵列工作母机上均排列红外线接收器3，也可以在同一个阵列工作母机上均排列有红外线发射三极管2和红外线接收器3，优选地，所述第一阵列工作母机1上交错排列红外线发射三极管2和红外线接收器3；
所述第一阵列工作母机1上的红外线发射三极管2和/或红外线接收器3分别与所述第二阵列工作母机5上对应的红外线接收器3和/或对应的红外线发射三极管2对齐，并形成一矩形阵列，所述矩形阵列的长和宽均大于蔗种的长；
不同阵列工作母机上的一红外线发射三极管2和对应的红外线接收器3构成一红外线对，可根据实际情况需要，比如依甘蔗种的直径和长度确定红外线对的对数以及红外线对之间的间隔，优选地，在所述矩形阵列中，每一排具有7束红外线对，每一列具有3束红外线对，不同红外线对之间的间隔距离为30mm；
如图2所示，所述红外阵列中的红外线接收器与所述微控制单元连接，并且所述红外线接收器与所述微控制单元之间采用UART方式进行数据传输，电源经过图中左边的稳压电路之后给微控制单元提供稳定的电压，微控制单元通过UART方式接收到红外阵列的信号后，进行打包处理，然后经由信号发射器发送出去；
图3给出了红外线发射三极管的具体电路图，信号经过左边的放大电路放大之后稳定地传输至红外线发射三极管，每一个红外线发射三极管均接有图3所述的电路，以此保证传输至红外线发射三极管的信号的稳定性；
所述红外线发射三极管2通过红外线发射三极管固定螺套4装配安装于所述阵列工作母机上；
所述红外线接收器3通过橡胶衬垫紧配合地安装于所述阵列工作母机上；
还包括固定座6、螺杆12和角钢11；
所述阵列工作母机呈矩形，所述阵列工作母机的两条长边的两端各分别设有一所述固定座6，所述固定座6上设有一螺孔7，所述阵列工作母机的两条长边的同一端的两个固定座6相向设置；
所述螺杆12依次贯穿所述相向设置的固定座6的螺孔7；
所述螺杆12的一端固定于所述角钢11上，所述螺杆12的另一端固定于甘蔗种植机机架10上。
综上所述，本发明提供的一种甘蔗漏播种检测装置，在甘蔗种植机的落种口设置一红外阵列实现对甘蔗漏播种的自动化检测，该红外阵列由多对红外线发射三极管和对应的红外线接收器构成的红外线对组成，其所构成的矩阵阵列的长和宽均大于蔗种的长，工作时可在甘蔗种植机的落种口形成红外线场，通过判断待播种物体在掉落过程中与所述红外线场中的红外线的击中与否来判断所述待播种物体是否为甘蔗种，不仅自动化程度高，降低人力成本，而且检测准确度高，能够准确地判断落入土壤中的是否为甘蔗中，从而正确判断出是否漏播种。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种甘蔗漏播种检测装置，包括信号发射器和微控制单元，所述信号发射器和所述微控制单元连接，其特征在于，
还包括红外阵列，所述红外阵列与所述微控制单元连接；
所述红外阵列包括第一阵列工作母机、第二阵列工作母机、红外线发射三极管、红外线接收器和驱动电源；
所述第一阵列工作母机和第二阵列工作母机对齐，并且所述第一阵列工作母机和第二阵列工作母机分别安装于甘蔗种植机落种口相对的两侧；
所述红外线发射三极管与所述驱动电源连接；
所述第一阵列工作母机上排列有红外线发射三极管和/或红外线接收器；
所述第二阵列工作母机上排列有与所述第一阵列工作母机上的红外线发射三极管对应的红外线接收器和/或与所述第一阵列工作母机上红外线接收器对应的红外线发射三极管；
所述第一阵列工作母机上的红外线发射三极管和/或红外线接收器分别与所述第二阵列工作母机上对应的红外线接收器和/或对应的红外线发射三极管对齐，并形成一矩形阵列，所述矩形阵列的长和宽均大于蔗种的长。
2.根据权利要求1所述的一种甘蔗漏播种检测装置，其特征在于，所述第一阵列工作母机上排列有红外线发射三极管和红外线接收器具体为：
所述第一阵列工作母机上交错排列红外线发射三极管和红外线接收器。
3.根据权利要求1或2所述的一种甘蔗漏播种检测装置，其特征在于，
不同阵列工作母机上的一红外线发射三极管和对应的红外线接收器构成一红外线对，在所述矩形阵列中，每一排具有7束红外线对，每一列具有3束红外线对，不同红外线对之间的间隔距离为30mm。
4.根据权利要求1所述的一种甘蔗漏播种检测装置，其特征在于，
所述红外线发射三极管通过红外线发射三极管固定落套安装于所述阵列工作母机上；
所述红外线接收器通过橡胶衬垫安装于所述阵列工作母机上。
5.根据权利要求1所述的一种甘蔗漏播种检测装置，其特征在于，
还包括固定座、螺杆和角钢；
所述阵列工作母机呈矩形，所述阵列工作母机的两条长边的两端各分别设有一所述固定座，所述固定座上设有一螺孔，所述阵列工作母机的两条长边的同一端的两个固定座相向设置；
所述螺杆依次贯穿所述相向设置的固定座的螺孔；
所述螺杆的一端固定于所述角钢上，所述螺杆的另一端固定于甘蔗种植机机架上。
6.根据权利要求1所述的一种甘蔗漏播种检测装置，其特征在于，
所述驱动电源为互补型自激多谐振荡电路；
所述驱动电源直接接在所述红外线发射三极管的引脚上。
7.根据权利要求1所述的一种甘蔗漏播种检测装置，其特征在于，
所述红外阵列中的红外线接收器与所述微控制单元连接，并且所述红外线接收器与所述微控制单元之间采用UART方式进行数据传输。
8.根据权利要求1所述的一种甘蔗漏播种检测装置，其特征在于，
所述微控制单元采用STM32F407ZGT6的32位微控制芯片。
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