CN205940483U - 一种喷嘴喷雾角度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及航空喷药的喷嘴喷雾相关设备领域，公开了一种喷嘴喷雾角度检测装置，包括用于支撑喷嘴的支撑组件、驱动所述喷嘴升降的驱动组件、控制所述驱动组件动作的控制器、与所述控制器连接的智能处理终端，以及与所述智能处理终端电连接的激光雷达传感器，其中，所述喷嘴的喷射面朝向下设置，所述激光雷达传感器的探头正对所述喷嘴形成的喷雾区域，所述激光雷达传感器用于扫描喷雾区域的横向宽度。本实用新型适用于扇形喷嘴喷雾角的自动检测，依据检测结果能够使航空施药扇形喷嘴的布局更加合理、提高喷药的均匀性和喷雾利用率，对于农业航空施药技术具有十分积极的意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空喷药的喷嘴喷雾相关设备领域，特别是涉及一种喷嘴喷雾角度检测装置。
背景技术
近年来，我国农业航空施药技术得到了快速发展。在航空施药过程中，施药喷嘴作为施药作业系统的关键部件，直接关系到航空施药的作业效果。喷嘴的喷雾角度、雾滴粒径、雾滴分布等特性参数会直接对施药效果有直接而重要的影响，尤其是喷嘴的喷雾角度对航空施药中喷嘴的布局、喷药的均匀性、喷雾覆盖范围的大小以及喷雾距离的确定都有着直接的影响。
在实际喷雾中，有效喷雾角度受喷雾距离、喷雾压力、喷雾流量以及喷雾药液的粘度等多方面因素的影响，当前，对喷嘴喷雾角度的测量方法主要分为两类，一类是传统的积水容器法；另一类是图像识别法。积水容器的方法是在每个测量点放置一个集水容器，采用量杯或量筒对每个容器所收集的水量进行人工测量，测试工作费时费力，而且由于人为因素的存在导致测量误差较大；图像识别法是采用高速摄像机对喷嘴的喷雾进行拍照，通过图像处理算法对采集到的喷嘴喷雾图像在计算机内进行处理，得到喷嘴的喷雾角度，但是采用图像识别法处理过程算法复杂，且对测量系统硬件组成要求较高，设备的投资较大。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型的目的是提供一种喷嘴喷雾角度检测装置，为了解决喷嘴喷雾角度测量费时、费力、处理系统复杂、测量精度不高的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种喷嘴喷雾角度检测装置，所述装置包括用于支撑喷嘴的支撑组件、驱动所述喷嘴升降的驱动组件、控制所述驱动组件动作的控制器、与所述控制器连接的智能处理终端，以及与所述智能处理终端电连接的激光雷达传感器，其中，所述喷嘴的喷射面朝向下设置，所述激光雷达传感器的探头正对所述喷嘴形成的喷雾区域，所述激光雷达传感器用于扫描喷雾区域的横向宽度。
进一步地，所述支撑组件包括龙门架以及横向设置在所述龙门架上并沿竖直方向移动的横梁，所述喷嘴固定在所述横梁上，所述横梁上下竖直移动带动所述喷嘴上下移动。
进一步地，所述驱动组件为固定在龙门架上的步进电机，所述步进电机驱动所述横梁沿所述龙门架上下竖直移动。
进一步地，所述横梁上设置有位移传感器，所述位移传感器与所述控制器电连接；
所述智能处理终端向所述控制器发送信号，控制所述步进电机动作，带动所述横梁移动，所述位移传感器检测横梁的移动位移并通过控制器反馈给所述智能处理终端。
进一步地，所述装置还包括用来控制喷嘴喷雾压力的喷雾控制单元，所述喷雾控制单元与所述智能处理终端电连接，所述喷雾控制单元与所述喷嘴通过管路连接。
进一步地，所述横梁上下竖直移动的范围为0-200cm。
进一步地，所述激光雷达传感器为西克SICK LMS151-10100激光雷达扫描测距仪。
进一步地，所述龙门架包括竖直间距设置的两竖直杆以及连接在所述两竖直杆顶端之间的龙门横梁，所述两竖直杆的底端上分别设置有横向的稳固脚。
进一步地，所述智能处理终端为计算机。
进一步地，所述喷嘴通过支架固定在所述横梁上。
(三)有益效果
本实用新型提供的喷嘴喷雾角度检测装置，智能处理终端通过控制器控制驱动装置带动喷嘴上下移动，并记录每次喷嘴的高度；采用激光雷达传感器扫描喷嘴在不同高度形成的喷雾区域的横向宽度，激光雷达传感器将每次扫描到的喷雾区域横向宽度发送给智能处理终端，所述智能处理终端根据喷嘴移动的高度差和喷雾区域横向宽度推算出相应喷嘴的喷雾角度。
由于本实用新型喷嘴喷雾角度检测装置采用智能处理终端来处理数据，且数据的处理过程简单，不需要进行大量的运算，所以避免了因为人为误差、判断标准不固定或处理过程复杂而导致喷嘴喷雾角度测量精度不高的问题；同时本实用新型喷嘴喷雾角度检测装置的测量和数据分析过程简单，针对不同压力下的喷嘴形成的喷雾角度的测量重复性高，满足了对不同工况环境下喷嘴角度快速测量分析的要求，解决了现有喷嘴喷雾角度检测技术的局限与不足。
附图说明
图1为本实用新型实施例喷嘴喷雾角度检测装置的示意图；
图2为本实用新型实施例喷嘴喷雾角度检测装置的角度测量原理图。
图中，1-激光雷达传感器，2-智能处理终端，3-控制器，4-喷雾控制单元，5-步进电机，6-位移传感器，7-喷嘴支架，8-扇形喷嘴，9-横梁，10-龙门架，11-竖直杆，12-龙门横梁，13-稳固脚。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
本实用新型实施例以航空喷药中常用的扇形喷嘴为例进行说明。
实施例1
如图1示意性的展示了本实施例喷嘴喷雾角度检测装置，包括用于支撑喷嘴的支撑组件、驱动所述喷嘴升降的驱动组件、控制所述驱动组件动作的控制器3、与所述控制器3连接的智能处理终端2，以及与所述智能处理终端2电连接的激光雷达传感器1，其中，扇形喷嘴8的喷射面朝向下设置，所述激光雷达传感器1的探头正对所述扇形喷嘴8形成的喷雾区域，所述激光雷达传感器1用于扫描喷雾区域的横向宽度。
容易理解，所述扇形喷嘴8的喷射面朝向下设置，可以使喷雾垂直向下喷出，这样通过激光雷达传感器1采集的喷雾区域的横向宽度，也即是扇形喷嘴8形成的喷雾区域垂直截面的宽度，方便了数据的测算；同时由于实际应用中，扇形喷嘴8也是竖直向下喷射，所以测出的数据更加接近扇形喷嘴8的真实应用情况。
作为本实用新型的一种可选实施例，所述支撑组件可为龙门架10以及横向设置在所述龙门架上并沿竖直方向移动的横梁9，其中，所述扇形喷嘴8固定在所述横梁9上，作为一种实现方式，所述驱动组件为固定在龙门架上的步进电机5，所述步进电机5驱动所述横梁沿所述龙门架上下竖直移动。
其中所述控制器3可为简单的嵌入式控制器，并在所述横梁9上设置位移传感器6，且将所述位移传感器6与所述控制器3电连接。容易理解这样设置方式，可以通过嵌入式控制器控制步进电机5带动传动轴，使横梁9带动的扇形喷嘴8作上下运动；并通过位移传感器6记录喷嘴上下移动的距离，进一步位移传感器6通过控制器3将扇形喷嘴8的高度反馈给智能处理终端2。
本实用新型实施例喷嘴喷雾角度检测装置还可以将扇形喷嘴8的喷雾控制单元4一起作为一个整体的装置，也即将所述喷雾控制单元4与所述智能处理终端2电连接，所述喷雾控制单元4与所述扇形喷嘴8通过管路连接。容易理解，这样的设置可以通过喷雾控制单元4给扇形喷嘴8不同的压力值时，方便的测量不同工况下的扇形喷嘴8的喷射角度。
作为一种实现方式，所述智能处理终端为安装有相应处理软件的计算机。
本实用新型实施例的龙门机构具体包括竖直间距设置的两竖直杆11以及连接在所述两竖直杆11顶端之间的龙门横梁12，所述两竖直杆的底端上分别设置有横向的稳固脚13。并作为一种实现方式，所述扇形喷嘴8通过喷嘴支架7固定在所述横梁9上。
本实用新型实施例喷嘴喷雾角度检测装置，计算机、控制器3、位移传感器6、步进电机5和横梁9组成喷雾高度检控系统，用于实现喷雾高度的检测和控制，横梁9的上下垂直移动范围为0-200cm；喷雾控制系统4用来控制扇形喷嘴8的喷雾压力，使扇形喷嘴8工作在额定工况下，喷雾垂直向下喷出。
激光雷达传感器1优选为西克SICK LMS151-10100激光雷达扫描测距仪，计算机通过软件获取激光雷达传感器1扫描得到的喷雾角度横截面的长度。
其具体工作过程：计算机发出控制信号给控制器3，控制器3控制步进电机5带动横梁9移动，使扇形喷嘴8达到计算机设定的喷雾高度，通过位移传感器6采集得到当前扇形喷嘴8的喷雾高度H1，高度H1经控制器3发送给计算机进行保存；启动喷雾控制系统4，设置与扇形喷嘴8相匹配的喷雾压力，流量等参数，喷嘴喷雾稳定后，通过计算机控制激光雷达传感器1，扫描得到当前高度下喷雾角度的横截面长度L1，并对结果进行保存；通过计算机重新调整喷雾高度，并通过位移传感器6采集当前喷雾高度H2；喷嘴喷雾稳定后，通过计算机控制激光雷达传感器，扫描得到当前高度下喷雾角度的横截面长度L2，并进行保存；计算机根据反三角函数关系，计算可得扇形喷嘴的喷雾角度从而确定扇形喷嘴的有效喷雾角度。
其中图2具体给出了本实用新型实施例扇形喷嘴喷雾角度的a计算方法示意图。将扇形喷嘴的喷雾形状等效看作一个等边三角形，根据反三角函数关系，结合上述步骤测量到的相关参数，可以得到喷嘴喷雾角度
本实用新型实施例喷嘴喷雾角度检测装置适用于扇形喷嘴喷雾角的自动检测，依据检测结果能够使航空施药扇形喷嘴的布局更加合理、提高喷药的均匀性和喷雾利用率，对于农业航空施药技术的有十分积极的意义。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种喷嘴喷雾角度检测装置，其特征在于，所述装置包括用于支撑喷嘴的支撑组件、驱动所述喷嘴升降的驱动组件、控制所述驱动组件动作的控制器、与所述控制器连接的智能处理终端，以及与所述智能处理终端电连接的激光雷达传感器，其中，所述喷嘴的喷射面朝向下设置，所述激光雷达传感器的探头正对所述喷嘴形成的喷雾区域，所述激光雷达传感器用于扫描喷雾区域的横向宽度。
2.如权利要求1所述的喷嘴喷雾角度检测装置，其特征在于，所述支撑组件包括龙门架以及横向设置在所述龙门架上并沿竖直方向移动的横梁，所述喷嘴固定在所述横梁上，所述横梁上下竖直移动带动所述喷嘴上下移动。
3.如权利要求2所述的喷嘴喷雾角度检测装置，其特征在于，所述驱动组件为固定在龙门架上的步进电机，所述步进电机驱动所述横梁沿所述龙门架上下竖直移动。
4.如权利要求3所述的喷嘴喷雾角度检测装置，其特征在于，所述横梁上设置有位移传感器，所述位移传感器与所述控制器电连接；
所述智能处理终端向所述控制器发送信号，控制所述步进电机动作，带动所述横梁移动，所述位移传感器检测横梁的移动位移并通过控制器反馈给所述智能处理终端。
5.如权利要求1所述的喷嘴喷雾角度检测装置，其特征在于，所述装置还包括用来控制喷嘴喷雾压力的喷雾控制单元，所述喷雾控制单元与所述智能处理终端电连接，所述喷雾控制单元与所述喷嘴通过管路连接。
6.如权利要求2所述的喷嘴喷雾角度检测装置，其特征在于，所述横梁上下竖直移动的范围为0-200cm。
7.如权利要求1所述的喷嘴喷雾角度检测装置，其特征在于，所述激光雷达传感器为西克SICK LMS151-10100激光雷达扫描测距仪。
8.如权利要求2所述的喷嘴喷雾角度检测装置，其特征在于，所述龙门架包括竖直间距设置的两竖直杆以及连接在所述两竖直杆顶端之间的龙门横梁，所述两竖直杆的底端上分别设置有横向的稳固脚。
9.如权利要求1所述的喷嘴喷雾角度检测装置，其特征在于，所述智能处理终端为计算机。
10.如权利要求2所述的喷嘴喷雾角度检测装置，其特征在于，所述喷嘴通过支架固定在所述横梁上。
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