CN110702448A - 一种植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统及方法，包括雾量分布扫描系统、液压升降系统、无线数据传输处理系统、供水系统；雾量分布扫描系统包括动力装置、行走装置、三段式雾滴收集装置、控制器；三段式雾滴收集装置包括中部集雾槽、两个扩展集雾槽以及雾滴收集器，中部集雾槽底端设有漏液口与雾滴收集器连通；雾滴收集器设有自动泄液阀、上液位检测电极、下液位检测电极，自动泄液阀用于雾滴收集器的开启与关闭，上液位检测电极、下液位检测电极用于监测雾滴收集器中所存雾滴的体积。本发明能快速准确地测出植保无人飞机雾量分布均匀性，且安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及农业航空技术领域，具体涉及一种植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统及方法。
背景技术
目前，我国农业航空施药装备配套用的喷雾装备性能差，喷出的雾滴谱宽，对靶性差，需要加大投入，促进农用航空植保的专业化发展。雾量分布均匀性是衡量喷雾性能的一个重要指标，目前植保无人飞机还是飞行平台与喷雾装备的简单拼凑，未有机地结合，需要将喷雾性能参数与飞行参数进行多种组合的正交试验，而植保无人飞机属于低空低量施药，与传统喷雾装备不同，测试要求的精度也不一样，需研制专用测试设备，保证植保无人飞机科研和测试的需求。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统及方法，能够快速准确地测出植保无人飞机的雾量分布均匀性，解决以前测试方法复杂，不准确的问题，满足实际使用要求。
技术方案：本发明所述植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统，包括雾量分布扫描系统、液压升降系统、无线数据传输处理系统、供水系统；所述液压升降系统用于固定植保无人飞机，所述供水系统与植保无人飞机的药箱连通，所述雾量分布扫描系统设置在植保无人飞机下方，所述无线数据传输处理系统与所述雾量分布扫描系统的数据输出端口相连；
所述雾量分布扫描系统包括动力装置、行走装置、三段式雾滴收集装置、控制器；所述三段式雾滴收集装置包括中部集雾槽、设于中部集雾槽两侧的扩展集雾槽以及设于中部集雾槽底部的雾滴收集器，两侧的扩展集雾槽与中部集雾槽对接连通形成倒梯形，中部集雾槽设有漏液口与雾滴收集器连通；所述雾滴收集器内设有自动泄液阀、上液位检测电极、下液位检测电极，自动泄液阀用于雾滴收集器的开启与关闭，上液位检测电极、下液位检测电极用于监测雾滴收集器中所收集到的雾量；所述行走装置与所述三段式雾滴收集装置底部相连接，并与其较窄侧边呈平行设置，所述动力装置带动所述三段式雾滴收集装置沿行走装置一端运动至另一端；
所述控制器与所述动力装置、自动泄液阀以及无线数据传输处理系统相连。
作为上述技术方案的改进，所述行走装置由两根平行设置的圆柱导轨和滑块组成，所述滑块通过螺栓与所述中部集雾槽底部相连；所述动力装置包括步进电机、联轴器、固定座、滚珠丝杆和螺母座，所述步进电机输出轴、联轴器和滚轴丝杆依次连接；所述滚珠丝杆平行设置在两根圆柱导轨之间，滚珠丝杆上设有固定座和螺母座，所述固定座用于动力装置的安装固定，所述螺母座通过螺栓与所述中部集雾槽底部相连接。
作为上述技术方案的改进，所述中部集雾槽、两个扩展集雾槽均开有8条横向设置的槽口，中部集雾槽每个槽口下面均开有漏液孔，对应每个漏液孔均设有所述雾滴收集器。
作为上述技术方案的改进，所述扩展集雾槽与中部集雾槽的安装角度大于15°。
作为上述技术方案的改进，所述扩展集雾槽外端安装有支腿，支腿底部设有滑轮。
作为上述技术方案的改进，所述液压升降系统包括植保无人飞机放置横架以及支撑在植保无人飞机放置横架两端的移动式液压升降平台。
作为上述技术方案的改进，所述植保无人飞机放置横架由两根固定方管和两根移动方管组成，所述固定方管相互平行且安装固定于液压升降平台上台面，所述两根移动方管通过滑槽在所述固定方管上固定与移动。
作为上述技术方案的改进，所述无线数据传输处理系统由无线数据传输模块、无线数据接收模块以及PC数据处理软件。
作为上述技术方案的改进，所述供水系统包括水箱、水泵和水管，水箱的出水口通过水泵连接水管一端、水管另一端与植保无人飞机的进水口连通。
采用上述植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统进行在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：调整植保无人飞机放置横架的移动方管的距离，将植保无人飞机放置于横架上，并调整其位置，使其喷幅方向平行于三段式雾滴收集装置移动方向；
S2：根据检测需求利用移动式液压升降平台将植保无人飞机升至相应的高度；
S3：利用供水系统定时向植保无人飞机药箱内注入清水，确保药箱中的清水在药箱容量的1/3以上；
S4：打开植保无人飞机的喷雾系统，调节喷雾系统至相应的喷雾量；
S5：打开PC数据处理软件，设置三段式雾滴收集装置所需运行的长度，控制步进电机带动三段式雾滴收集装置至喷幅雾滴边界处，点击开始测试，每个雾滴收集器下方的自动泄液阀同时关闭；
S6：待8个雾滴收集器所收集的雾滴液位均触及上液位检测电极，8个自动泄液阀同时开启，排空雾滴收集器中的液体，然后步进电机带动三段式雾滴收集装置前进0.8m，雾滴收集器下方的泄液阀同时关闭；
S7：整个系统重复步骤S6，待三段式雾滴收集装置运行至最后位置打开自动泄液阀时，PC数据处理软件结束测试，关闭植保无人飞机的喷雾系统，调节液压升降平台放下植保无人飞机；
S8：在PC数据处理软件中进行测试数据的后处理，计算植保无人飞机整个喷幅方向的雾量分布均匀性变异系数CV，完成结果分析。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的快速测试植保无人飞机雾量分布均匀性检测系统，改变现有的测试方法，设计的三段式雾滴收集装置方便扩展，测量范围可调且广度大，能够适应多种植保无人飞机的喷雾覆盖范围；三段式雾滴收集装置具有8个雾滴收集器，通过改变雾滴收集器调整测量范围，采用额定容量，计算积液时间的方法，能够快速准确地测出植保无人飞机雾量分布均匀性，且安全可靠。此外，本发明所述测试装备结构简单，安全可靠，适用性强，测试精准度高。
附图说明
图1为发明植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统立体图。
图2为本发明植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统主视图。
图3为本发明植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统俯视图。
图4为本发明中动力装置、行走装置的结构示意图。
图5为本发明中三段式雾滴收集装置主视图。
图6为本发明中三段式雾滴收集装置俯视图。
图中：10、雾量分布扫描系统，20、液压升降系统，30、无线数据传输处理系统，40、供水系统，101、动力装置，102、行走装置，103、三段式雾滴收集装置，104、控制器，105、电源，201移动式液压升降平台，202、植保无人飞机放置横架，301无线数据传输模块，302、无线数据接收模块，401、水箱，402、水泵，403、水管，1011、步进电机，1012、联轴器，1013、固定座，1014、滚珠丝杆，1015、螺母座，1021、圆柱导轨，1022、滑块，1031、中部集雾槽，1032、扩展集雾槽，1033、雾滴收集器，1034、漏液孔，1035、自动泄液阀，1036、上液位检测电极，1037、下液位检测电极，1038、滑轮，1039、支腿，2021、固定方管，2022、移动方管。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：如图1至图6所示的植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统，包括雾量分布扫描系统10、液压升降系统20、无线数据传输处理系统30、供水系统40。液压升降系统20由两个移动式液压升降平台201、植保无人飞机放置横架202组成；无线数据传输处理系统30由无线数据传输模块301、无线数据接收模块以及PC数据处理软件等组成；供水系统40由水箱401、水泵402及水管403等组成。
植保无人飞机放置横架202由两根固定方管2021和两根移动方管2022组成，其中固定方管2021相互平行且安装固定于液压升降平台201上台面；两根移动方管2022可通过滑槽在固定方管2021上移动与固定。两个移动式液压升降平台201设置在植保无人飞机放置横架202两侧对其进行支撑，植保无人飞机安装在植保无人飞机放置横架202上，水箱401的出水口通过水泵402连接有水管403一端、水管403另一端与植保无人飞机的进水口连通。
雾量分布扫描系统10设置植保无人飞机下方，包括动力装置101、行走装置102、三段式雾滴收集装置103、控制器104、电源105。三段式雾滴收集装置103由中部集雾槽1031、两个扩展集雾槽1032、雾滴收集器1033组成；中部集雾槽1031、两个扩展集雾槽1032均开有8条横向设置的槽口，两个扩展集雾槽1032通过螺栓固定在中部集雾槽1031两端使其槽口相互连通，安装角度大于15°方便两端扩展集雾槽1032内的液体流通至中部集雾槽1031，每个扩展集雾槽1032的外侧安装有滑轮1038与支腿2021用于安装角度的保持；中部集雾槽1031每个槽口下面均开有漏液孔1034，对应每个漏液孔1034均连通有雾滴收集器1033，保证雾滴顺利进入雾滴收集器1033中。
雾滴收集器1033设有自动泄液阀1035、上液位检测电极1036、下液位检测电极1037，自动泄液阀1035用于雾滴收集器1033的开启与关闭，上液位检测电极1036、下液位检测电极1037用于监测雾滴收集器1033中所存雾滴的体积，各个雾滴收集器1033的上下液位检测电极1037之间的容积相等设为V，则各个雾滴收集器1033收集体积V的雾滴所用时间为ti（i=1，2，3，4，5，6，7，8），则其流量qi=V/ti。
动力装置101由步进电机1011、联轴器1012、固定座1013、滚珠丝杆1014和螺母座1015组成，步进电机1011输出轴、联轴器1012和滚轴丝杆1014依次连接，滚珠丝杆1014上设置固定座1013和螺母座1015，固定座1013用于动力装置101的安装固定，螺母座1015通过螺栓与中部集雾槽1031相连接，将丝杆1014的圆周运动转化为三段式雾滴收集装置103的直线运动。行走装置102由两根平行设置的圆柱导轨1021和滑块1022组成，中部集雾槽1031底部通过螺栓与滑块1022相连接。
控制器104与所述动力装置101、自动泄液阀1035以及无线数据传输处理系统30相连。控制器将采集的数据通过无线数据传输模块301传输至无线数据接收模块，无线数据接收模块将数据传输至PC数据处理软件。
植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测方法如下：
S1：调整植保无人飞机放置横架202的移动方管2022的距离，将植保无人飞机放置于横架上，并调整其位置，使其喷幅方向平行于三段式雾滴收集装置103移动方向；
S2：根据检测需求利用移动式液压升降平台201将植保无人飞机升至相应的高度；
S3：利用供水系统40向植保无人飞机药箱内注入额定质量的清水；
S4：打开植保无人飞机的喷雾系统，调节喷雾系统至相应的喷雾量；
S5：打开PC数据处理软件，设置三段式雾滴收集装置103所需运行的长度，控制步进电机1011带动三段式雾滴收集装置103至喷幅雾滴边界处，点击开始测试，每个雾滴收集器1033下方的自动泄液阀1035同时关闭；
S6：待8个雾滴收集器1033所收集的雾滴液位均触及上液位检测电极1036，8个自动泄液阀1035同时开启，排空雾滴收集器1033中的液体，然后步进电机1011带动三段式雾滴收集装置103前进0.8m，雾滴收集器1033下方的自动泄液阀1035同时关闭；
S7：整个系统重复步骤S6，待三段式雾滴收集装置103运行至最后位置打开泄液阀1035时，PC数据处理软件结束测试，关闭植保无人飞机的喷雾系统，调节液压升降平台201放下植保无人飞机。
S8：在PC数据处理软件中进行测试数据的后处理，计算植保无人飞机整个喷幅方向的雾量分布均匀性变异系数CV，完成结果分析。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (10)
1.一种植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统，其特征在于：包括雾量分布扫描系统、液压升降系统、无线数据传输处理系统、供水系统；所述液压升降系统用于悬空支撑植保无人飞机，所述供水系统与植保无人飞机的药箱连通，所述雾量分布扫描系统设置在植保无人飞机下方，所述无线数据传输处理系统与所述雾量分布扫描系统的数据输出端口相连；
所述雾量分布扫描系统包括动力装置、行走装置、三段式雾滴收集装置、控制器；所述三段式雾滴收集装置包括中部集雾槽、设于中部集雾槽两侧的扩展集雾槽以及设于中部集雾槽底部的雾滴收集器，两侧的扩展集雾槽与中部集雾槽对接连通形成倒梯形，中部集雾槽设有漏液口与雾滴收集器连通；所述雾滴收集器内设有自动泄液阀、上液位检测电极、下液位检测电极，自动泄液阀用于雾滴收集器的开启与关闭，上液位检测电极、下液位检测电极用于监测雾滴收集器中所收集到的雾量；所述行走装置与所述三段式雾滴收集装置底部相连接，并与其较窄侧边呈平行设置，所述动力装置带动所述三段式雾滴收集装置沿行走装置一端运动至另一端；
所述控制器与所述动力装置、自动泄液阀以及无线数据传输处理系统相连。
2.根据权利要求1所述的植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统，其特征在于：所述行走装置由两根平行设置的圆柱导轨和滑块组成，所述滑块通过螺栓与所述中部集雾槽底部相连；所述动力装置包括步进电机、联轴器、固定座、滚珠丝杆和螺母座，所述步进电机输出轴、联轴器和滚轴丝杆依次连接；所述滚珠丝杆平行设置在两根圆柱导轨之间，滚珠丝杆上设有固定座和螺母座，所述固定座用于动力装置的安装固定，所述螺母座通过螺栓与所述中部集雾槽底部相连接。
3.根据权利要求2所述的植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统，其特征在于：所述中部集雾槽、两个扩展集雾槽均开有8条横向设置的槽口，中部集雾槽每个槽口下面均开有漏液孔，对应每个漏液孔均设有所述雾滴收集器。
4.根据权利要求1所述的植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统，其特征在于：所述扩展集雾槽与中部集雾槽的安装角度大于15°。
5.根据权利要求1所述的植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统，其特征在于：所述扩展集雾槽外端安装有支腿，支腿底部设有滑轮。
6.根据权利要求3所述的植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统，其特征在于：所述液压升降系统包括植保无人飞机放置横架以及支撑在植保无人飞机放置横架两端的移动式液压升降平台。
7.根据权利要求6所述的植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统，其特征在于：所述植保无人飞机放置横架由两根固定方管和两根移动方管组成，所述固定方管相互平行且安装固定于液压升降平台上台面，所述两根移动方管通过滑槽在所述固定方管上固定与移动。
8.根据权利要求7所述的植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统，其特征在于：所述无线数据传输处理系统由无线数据传输模块、无线数据接收模块以及PC数据处理软件。
9.根据权利要求1所述的植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统，其特征在于：所述供水系统包括水箱、水泵和水管，水箱的出水口通过水泵连接水管一端、水管另一端与植保无人飞机的进水口连通。
10.根据权利要求8所述的植保无人飞机雾量分布均匀性在线检测系统进行在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：调整植保无人飞机放置横架的移动方管的距离，将植保无人飞机放置于横架上，并调整其位置，使其喷幅方向平行于三段式雾滴收集装置移动方向；
S2：根据检测需求利用移动式液压升降平台将植保无人飞机升至相应的高度；
S3：利用供水系统向植保无人飞机药箱内定时注入清水，确保药箱在试验过程中水量稳定在总容量的1/3以上；
S4：打开植保无人飞机的喷雾系统，调节喷雾系统至相应的喷雾量；
S5：打开PC数据处理软件，设置三段式雾滴收集装置所需运行的长度，控制步进电机带动三段式雾滴收集装置至喷幅雾滴边界处，点击开始测试，每个雾滴收集器下方的自动泄液阀同时关闭；
S6：待8个雾滴收集器所收集的雾滴液位均触及上液位检测电极，8个自动泄液阀同时开启，排空雾滴收集器中的液体，然后步进电机带动三段式雾滴收集装置前进0.8m，雾滴收集器下方的自动泄液阀同时关闭；
S7：整个系统重复步骤S6，待三段式雾滴收集装置运行至最后位置打开自动泄液阀时，PC数据处理软件结束测试，关闭植保无人飞机的喷雾系统，调节液压升降平台放下植保无人飞机；
S8：在PC数据处理软件中进行测试数据的后处理，计算植保无人飞机整个喷幅方向的雾量分布均匀性变异系数C V ，完成结果分析。
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