CN216626995U - 一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车，包括：行驶载具、识别系统、双流式喷雾系统、仿形调节系统四部分组成；以电动底盘作为作业载具，通过双目相机获取花朵三维坐标信息，通过主控制器调节喷头垂直高度，并根据花朵水平分布控制对应喷头的启闭，实现精量对靶喷雾授粉，本实用新型适用于棚架式栽培模式的猕猴桃果园，根据花朵空间分布坐标精确对靶喷施，可有效降低花粉浪费，通过实时调节喷头与花朵的距离，可提高花粉液在花朵区域沉积的稳定性，提高猕猴桃园授粉作业效率，减轻劳动者作业强度。

Description

一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车

技术领域

本实用新型涉及果园授粉技术领域，具体是一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车。

背景技术

我国猕猴桃种植面积大，产量居全球首位。在猕猴桃生产作业各环节中，授粉效果是决定猕猴桃生长发育的重要因素，授粉不均匀、不充分，将导致坐果率低、畸形果等现象，影响猕猴桃的品质与产量，造成经济损失。

目前，猕猴桃授粉主要以人工辅助授粉为主。人工辅助授粉设备有：简易授粉针筒、手持式电动喷粉器、手持式电动喷雾器。人工辅助授粉设备作业时需人工对准花朵进行点授，作业人员需长期仰头工作，劳动强度大，授粉操作的稳定性较差，作业效率较低。机械化授粉装备主要有干粉喷授装备和液体喷授装备两种，现有的机械化喷施授粉装备，提高了授粉作业效率，但作业时，不侦测花朵位置，采用连续地恒量喷雾，造成量大花粉额外消耗。

综上所述，目前猕猴桃授粉作业设备主要有手持式设备与机械化喷施装备两类，现有技术存在的问题主要有：手持式授粉设备人工作业强度大，授粉均匀性差，效率低；机械化喷施花粉消耗量大，授粉作业成本高。随着劳动力成本的增加和可用劳动了的减少，亟需一种为棚架式猕猴桃园设计，可根据花朵空间方位实现对靶授粉的机械化授粉作业装备，提升授粉作业的精准性，并实现自走式作业。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车，针对棚架栽培模式猕猴桃园，提供一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉设备。此授粉设备有利于提高猕猴桃授粉效率，减轻劳动者作业强度，降低花粉液的浪费，降低授粉作业成本。

本实用新型的技术方案是：

一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车，包括：行驶载具，还包括：识别系统、双流式喷雾系统和仿形调节系统；

所述识别系统包括：多个双目相机和相机固定支架，相机固定支架水平设置于行驶载具上，多个所述双目相机均固定于相机固定支架顶部，相邻两个双目相机之间间隔空隙；

所述双流式喷雾系统包括：控制器B、花粉液箱、隔膜泵和喷头，所述花粉液箱设置在行驶载具上，所述隔膜泵位于于花粉液箱后方，所述喷头通过隔膜泵与所述花粉液箱相连通，所述控制器B控制隔膜泵从而控制花粉液箱喷洒授粉；

仿形调节系统包括：滑轨、喷头固定板、喷头固定支架和底部固定架，底部固定架设置在行驶载具上，滑轨设置在底部固定架上，所述喷头固定支架包括：电动推杆和喷头固定板，喷头固定支架插接在滑轨上，通过在滑轨实现上下仿形运动，喷头设置在喷头固定板上，喷头固定板设置在喷头固定支架上，电动推杆一端设置在所述底部固定架的底面上，另一端设置在所述行驶载具上，用于控制底部固定架上升下降，电动推杆和控制器B连接。

进一步的，行驶载具包括：车辆底盘，所述车辆底盘由驱动电机、汽油发电机、转向电机、车体底盘及车轮组成，动力来源由汽油发电机提供稳定电源，驱动电机与转向电机分别由各自电机驱动器驱动，实现前进、后退、转向功能；控制器A，安装于车体后方设置的电柜箱内，并控制所述驱动电机和转向电机，所述控制器A采用Arduino Mega2560，主控制器通过2.4HZ通讯模块，接收遥控信号，并根据信号指令实现车辆启停、速度调节、前进后退功能；车速传感器，所述车速传感器安装于右侧后轮内侧，并与所述控制器A连接，所述车速传感器采用霍尔传感器，多块强磁铁均布于轮毂上，车速传感器安装在授粉机车轮处，对准车轮轮毂上的强磁铁区域，霍尔传感器每接近磁铁即输出一个脉冲，通过脉冲计数实时计算车速，同时向控制器A传输信号，控制器A通过传输的车速信息计算分析车辆行驶速度，调节驱动电机转速，实现对车速的实时控制；空气压缩机与气罐的固定支架，设置在车辆底盘后方，包括多个横杆和多个立杆；车体架子，设置在车辆底盘前方，由角铁设置而成，构成工作平面，用以安装相机支架、仿形调节系统。

更进一步的，电机驱动器、车速传感器和2.4HZ通讯模块均由IO口与控制器A连接，并实现信号通讯。

更进一步的，所述控制器A和控制器B相互通讯，获取车速信息，控制器B根据车速信息计算喷雾延时时长，控制器B根据花朵水平分布信息计算相应区域内喷头的启闭，且所述控制器B采用树莓派，包括：64位处理器、8GB的RAM内存、IO接口和SPI接口，IO口连接继电器，SPI接口连接双目相机，所述控制器B获取双目相机传输的图像信息，通过花朵的颜色、外形特征信息将花朵识别，分析计算获取花朵分布的三维坐标信息。

进一步的，所述双流式喷雾系统还包括：继电器，与控制器B相连接；液路电磁阀，安装于双流式喷头液体入口，进水口与花粉液管路相连，排水口与喷头相连，用于控制喷头液路的通断，工作时控制器B分析花朵分布信息通过控制继电器通断，进而控制液路电磁阀的启闭与喷雾时长；空气压缩机，底部通过螺栓与车体连接，空气压缩机外接230V交流电的发电机，空气压缩机为双流式喷雾提供稳定的气源，当车辆启动后，控制器A控制空气压缩机启动并开始工作；储气罐，设置在所述空气压缩机与气罐的固定支架横杆上，所述储气罐上安装有压力表，当气路气体流量较大时，用于保证气体压力的稳定；转子流量计，安装于车体后方立柱上，转子流量计入水口与隔膜泵主液路相连，转子流量计出水口与喷头液路相连；液体流量传感器，位于转子流量计后，用于检测整个猕猴桃园的花粉液总消耗量，便于对授粉车花粉消耗量进行监控；气路电磁阀，安装于气体管路末端与喷头气体进口之间，气路电磁阀进气口与气体管路末端相连，气路电磁阀出气口与喷头进气口相连；稳压阀，安装于空气压缩机与气罐的固定支架立柱上，通过螺栓固定，稳压阀进口接空气压缩机出口，稳压阀出口与储气罐进气口连接，储气罐出气口与气体管路进气口相连，气路出口分为12路分别与气路电磁阀进气口连；气压表，安装于气体管路中间，气压表信号线与控制器B连接。搅拌气管，设置在所述花粉液箱内，所述搅拌气管的作用是对花粉悬浊液进行搅拌，由于花粉粒难溶于水，如果配置好的花粉悬浊液不持续搅拌，则会导致花粉粒混合不均匀，气体搅拌的优势在于保证花粉粒混合充分的前提下又不会对花粉粒造成伤害。

更进一步的，所述喷头液路分为主液路和回流液路；主液路上设置的器件有：单向阀、转子流量计、液体流量传感器和液路电磁阀；转子流量计的作用是显示主液路液体流量，主液路末端分为12路液流出口，分别与液路电磁阀的进水口相连；回流液路安装节流阀，调节节流阀开度实现对主路流量的调节。

进一步的，所述相机固定支架位于喷头前60cm处，包括：底部支撑杆、立杆、相机安装杆，底部支撑杆通过螺栓与车体工作平面连接，相机安装杆水平设置在立杆顶部，三个双目相机安装于相机安装杆上。

更进一步的，底部固定架安装于双目相机后方工作平面上，包括左右横杆和中间横杆，多根横杆垂直焊接在一起；滑轨共设置四根，左右各分布两根；喷头固定支架的下端，即连接滑轨的一端为空心方管，所述喷头固定支架还包括：横杆、立杆和顶部横杆，底部左右两个横杆与左右两个立杆为垂直关系，顶部两个横杆分别水平设置在立杆上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、所述花朵识别与定位系统，通过三个双目相机的组合，扩大了识别视野范围，实现花朵多目标识别，增大了作业幅宽，可有效提高作业效率；

2、所述自走式仿形喷雾授粉车，通过双目相机获取花朵垂直距离，主控制器智能控制调节喷头与花朵的距离，实现喷雾距离的实时调整，提高花粉液在花朵区域的沉积量，保证充分授粉；

3、自走式仿形喷雾授粉车，可适用于棚架式栽培模式下的猕猴桃园，实现自走式授粉作业，仿形对花授粉，提高猕猴桃授粉作业效率，降低工作劳动强度。

4、每个双目相机由四个螺栓固定于支架顶部横杆上，三个相机组合使用扩大了识别视野范围，满足喷雾单元1.2m作业幅宽内的花朵全部识别到，相机安装于喷头前60cm处可实现先检测后喷雾，提高系统稳定性。

附图说明

图1为本发明整机立体机构图；

图2为本发明行驶载具图；

图3为本发明视觉识别系统图；

图4为本发明双流式喷雾系统正向图；

图5为本发明双流式喷雾系统侧向图；

图6为本发明仿形升级支架图。

具体实施方式

下面结合附图1到附图5，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，本实用新型中涉及到的电路连接均采用常规的电路连接方式，不涉及到任何创新。

实施例

下面结合图1至图5对本实用新型进行更进一步的说明：

仿形对靶喷雾授粉车第一大部分行驶载具包括车辆底盘101、发电机102、控制器A103、车速传感器104、电机驱动器105、空气压缩机与气罐的固定支架106、车体架子107、电柜箱108。

行驶底盘由驱动电机109、汽油发电机102、转向电机110、车体底盘101及车轮111组成，动力来源由汽油发电机102提供稳定电源，驱动电机109与转向电机110分别由各自电机驱动器105驱动，实现前进、后退、转向功能。

主控控制器A103安装于车体后方电柜箱108内，控制器A103即Arduino Mega2560，控制器A103通过2.4HZ通讯模块，接收遥控信号，并根据信号指令实现车辆启停、速度调节、前进后退功能，同时根据控制器A103根据车速传感器104信号，计算分析车辆行驶速度，调节驱动电机109转速，实现对车速的实时控制，电机驱动器105、车速传感器104、2.4HZ通讯模块由IO口与控制器A103连接，并实现信号通讯。

车速传感器104安装于右侧后轮内侧。

空气压缩机与气罐的固定支架106设置在车辆底盘后方，支架包括：横杆、立杆，用以固定空气压缩机307、气罐308、花粉液箱309、液泵310。

车体架子107设置在车辆底盘101前方，车体架子107由角铁设置而成，构成工作平面112，用以安装相机支架204、仿形调节系统。

仿形对靶喷雾授粉车第二大部分识别系统包括：双目相机A201、双目相机B202、双目相机C203、相机固定支架204、控制器B207。

相机固定支架安装于车体工作平面112上，位于喷头301前60cm处，相机支架包括：底部支撑杆204、立杆205、相机安装杆206。底部支撑杆204通过螺栓与车体工作平面112连接，立杆205与相机安装杆206为垂直关系，相机安装杆206水平设置在立杆205顶部，三个双目相机201安装于相机安装杆相机安装杆206上。

双目相机安装于相机安装于支架顶部横杆206上，双目相机包括双目相机A201、双目相机B202、双目相机C203，每个双目相机由四个螺栓固定于横杆上，三个相机组合使用的目的是扩大识别视野范围，可满足喷雾单元1.2m作业幅宽内花朵全部识别到。相机安装于喷头前60cm处可实现先检测后喷雾，提高系统稳定性。

控制器B207安装于车体工作平面12前方，控制器B207即树莓派，包括：64位处理器、8GB RAM内存、IO接口和SPI接口。IO口连接继电器，SPI接口连接双目相机。控制器B获取双目相机传输的图像信息，通过花朵的颜色、外形特征信息将花朵识别，分析计算获取花朵分布的三维坐标信息。

仿形对靶喷雾授粉车第三大部分双流式喷雾系统包括喷头301、控制器B207、继电器304、液路电磁阀302、气路电磁阀303、稳压阀305、单向阀306、空气压缩机307、气罐308、花粉液箱309、隔膜泵310、气压表311、流量计312、液体流量传感器313和气体气压表314。

花粉液箱309安装于车体平台112后方，用于盛放花粉悬浊液，内置搅拌气管314。搅拌气管314的作用是对花粉悬浊液进行搅拌。由于花粉粒难溶于水，如果配置好的花粉悬浊液不持续搅拌，则会导致花粉粒混合不均匀，气体搅拌的优势在于保证花粉粒混合充分的前提下又不会对花粉粒造成伤害。

隔膜泵310安装于花粉液箱后方，通过螺栓固定在车体后方固定架106上，隔膜泵310出水口连接上喷头液体管路，隔膜泵310的作用是将花粉液箱内花粉液泵入喷头液体管路。当授粉车启动时，控制器A103控制隔膜泵310的启停。

喷头液体管路包括主液路315、回流液路315，主液路包括转子流量计312、液体流量传感器313、液路电磁阀302，回流液路包括单向阀306。主液路315末端分为12路液流出口，分别与液路电磁阀302进水口相连，回流液路安装节流阀306，调节节流阀306开度实现对主路315流量的调节。

转子流量计312安装于车体后方立柱上，转子流量计312入水口与隔膜泵310主液路315相连，转子流量计312出水口与喷头液路315相连。转子流量计312的作用是显示主液路315液体流量。

液体流量传感器313安装于转子流量计312后，流量传感器313信号线与控制器B207连接。安装流量传感器313的目的是实时监控花粉液管路内液体流量，同时流量传感器可测得整个猕猴桃园的花粉液总消耗量，便于对授粉车花粉消耗量进行监控。

液路电磁阀302安装于双流式喷头301液体入口，液路电磁阀302进水口与花粉液管路相连，排水口与喷头相连。液路电磁阀302的作用是控制喷头液路的通断，工作时控制器B207分析花朵分布信息通过控制液路继电器304通断，进而控制液路电磁阀313的启闭与喷雾时长。

空气压缩机307安装于固定支架106横杆上，底部通过螺栓与车体连接。空气压缩机307电源由发电机提供230V交流电，空气压缩机307的作用是为双流式喷雾提供稳定的气源，空气压缩机307出口与稳压阀305进气口相连。当车辆启动后，控制器A103控制空气压缩机307启动并开始工作。

储气罐308安装于空气压缩机与气罐的固定支架106横杆上，通过四个螺栓与车架连接，储气罐308上安装有压力表311，显示储气罐压力值。储气罐308有1个进气口，2个出气口，进气口与稳压阀305出气口相连，出气口分别接喷头气路317与花粉液箱搅拌气管314。安装储气罐的优点是可以保证气路气体流量较大时，可保证气体压力的稳定。

稳压阀305安装于空气压缩机与气罐的固定支架106立柱上，通过螺栓固定，稳压阀305进口接空气压缩机307出口，稳压阀305出口与储气罐308进气口连接。通过转动稳压阀305旋钮调节气路压力值，使喷头301工作时压力保持恒定。

气体管路316进气口与储气罐出气口相连，气路出口分为12路分别与气路电磁阀303进气口连。

气路电磁阀303安装于气体管路316末端与喷头301气体进口之间，气路电磁阀303进气口与气体管路316末端相连，气路电磁阀303出气口与喷头301进气口相连。气路电磁阀303的作用是控制喷头液路的通断，工作时控制器B207分析花朵分布信息通过控制气路继电器304通断，进而控制气路电磁阀303的启闭与喷雾时长。

气压表314安装于气体管路316中间，气体气压表信号线与控制器B207连接。

控制器B207与控制器A103信号通讯，获取车速信息，控制器B207根据车速信息计算喷雾延时时长，控制器B207根据花朵水平分布信息计算相应区域内喷头的启闭。

仿形对靶喷雾授粉车第四大部分仿形调节系统包括滑轨409、喷头固定板407、喷头固定支架410、仿形机构底部固定架402。

底部固定架402安装于双目相机后方工作平面112上，包括左右横杆401、中间横杆402，底部固定架402通过螺栓固定在车体工作平面112上，四根横杆设置垂直设置在一起，底部固定架402的作用是安装滑轨409，同时与工作平面112连接固定。

滑轨409设置在底部固定架402上，滑轨409共四根，左右各分布两根，滑轨409的作用是保证喷头固定架410可进行上下仿形运动。安装时喷头固定支架方管插接在滑轨内。

喷头固定支架410通过下部空心方管插接在滑轨409上，喷头固定支架包括：横杆403、立杆404、顶部横杆406、电动推杆405、喷头固定板407。底部左右两个横杆与左右两个立杆为垂直关系、顶部两个横杆分别水平设置在立杆上。喷头固定板407通过螺栓固定在顶部横杆406上，用以固定喷头301。

以上公开的仅为本实用新型的较佳地几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车，包括：行驶载具，其特征在于，还包括：识别系统、双流式喷雾系统和仿形调节系统；

所述识别系统包括：多个双目相机和相机固定支架，相机固定支架水平设置于行驶载具上，多个所述双目相机均固定于相机固定支架顶部，且相邻两个双目相机之间间隔空隙；

所述双流式喷雾系统包括：控制器B、花粉液箱、隔膜泵和喷头，所述花粉液箱设置在行驶载具上，所述隔膜泵位于于花粉液箱后方，所述喷头通过隔膜泵与所述花粉液箱相连通，所述控制器B控制隔膜泵从而控制花粉液箱喷洒授粉；

仿形调节系统包括：滑轨、喷头固定板、喷头固定支架和底部固定架，底部固定架设置在行驶载具上，滑轨设置在底部固定架上，所述喷头固定支架包括：电动推杆和喷头固定板，喷头固定支架插接在滑轨上，通过在滑轨实现上下仿形运动，喷头设置在喷头固定板上，喷头固定板设置在喷头固定支架上，电动推杆一端设置在所述底部固定架的底面上，另一端设置在所述行驶载具上，电动推杆和控制器B连接，通过控制器B驱动。

2.根据权利要求1所述的一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车，其特征在于，行驶载具包括：

车辆底盘，所述车辆底盘由驱动电机、汽油发电机、转向电机、车体底盘及车轮组成，动力来源由汽油发电机提供稳定电源，驱动电机与转向电机分别由各自电机驱动器驱动，实现前进、后退、转向功能；

控制器A，安装于车体后方设置的电柜箱内，并控制所述驱动电机和转向电机；

车速传感器，所述车速传感器安装于右侧后轮内侧，并与所述控制器A连接，所述车速传感器采用霍尔传感器，多块强磁铁均布于轮毂上，车速传感器安装在授粉机车轮处，对准车轮轮毂上的强磁铁区域；

空气压缩机与气罐的固定支架，设置在车辆底盘后方，包括多个横杆和多个立杆；

车体架子，设置在车辆底盘前方，由角铁设置而成，构成工作平面，用以安装相机支架、仿形调节系统。

3.根据权利要求2所述的一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车，其特征在于，电机驱动器、车速传感器和2.4HZ通讯模块均由IO口与控制器A连接，并实现信号通讯。

4.根据权利要求2所述的一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车，其特征在于，所述控制器A和控制器B相互通讯，获取车速信息，控制器B根据车速信息计算喷雾延时时长，且所述控制器B采用树莓派，包括：64位处理器、8GB的RAM内存、IO接口和SPI接口，IO口连接继电器，SPI接口连接双目相机。

5.根据权利要求1所述的一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车，其特征在于，所述双流式喷雾系统还包括：

继电器，与控制器B相连接；

液路电磁阀，安装于双流式喷头液体入口，进水口与花粉液管路相连，排水口与喷头相连，用于控制喷头液路的通断，工作时控制器B分析花朵分布信息通过控制继电器通断，进而控制液路电磁阀的启闭与喷雾时长；

空气压缩机，底部通过螺栓与车体连接，空气压缩机外接230V交流电的发电机，空气压缩机为双流式喷雾提供稳定的气源，当车辆启动后，控制器A控制空气压缩机启动并开始工作；

储气罐，设置在所述空气压缩机与气罐的固定支架横杆上，所述储气罐上安装有压力表，当气路气体流量较大时，用于保证气体压力的稳定；

转子流量计，安装于车体后方立柱上，转子流量计入水口与隔膜泵主液路相连，转子流量计出水口与喷头液路相连；

液体流量传感器，位于转子流量计后，用于检测整个猕猴桃园的花粉液总消耗量，便于对授粉车花粉消耗量进行监控；

气路电磁阀，安装于气体管路末端与喷头气体进口之间，气路电磁阀进气口与气体管路末端相连，气路电磁阀出气口与喷头进气口相连；

稳压阀，安装于空气压缩机与气罐的固定支架立柱上，通过螺栓固定，稳压阀进口接空气压缩机出口，稳压阀出口与储气罐进气口连接，储气罐出气口与气体管路进气口相连，气路出口分为12路分别与气路电磁阀进气口连；

气压表，安装于气体管路中间，气压表信号线与控制器B连接；

搅拌气管，设置在所述花粉液箱内，所述搅拌气管的作用是对花粉悬浊液进行搅拌。

6.根据权利要求5所述的一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车，其特征在于，所述喷头液路分为主液路和回流液路；主液路上设置的器件有：单向阀、转子流量计、液体流量传感器和液路电磁阀；转子流量计的作用是显示主液路液体流量，主液路末端分为12路液流出口，分别与液路电磁阀的进水口相连；回流液路安装节流阀，调节节流阀开度实现对主路流量的调节。

7.根据权利要求1所述的一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车，其特征在于，所述相机固定支架位于喷头前60cm处，包括：底部支撑杆、立杆、相机安装杆，底部支撑杆通过螺栓与车体工作平面连接，相机安装杆水平设置在立杆顶部，多个双目相机安装于相机安装杆上。

8.根据权利要求1所述的一种自走式棚架猕猴桃仿形对靶喷雾授粉车，其特征在于，

底部固定架安装于双目相机后方工作平面上，包括左右横杆和中间横杆，多根横杆垂直焊接在一起；

滑轨共设置四根，左右各分布两根；

喷头固定支架的下端，即连接滑轨的一端为空心方管，所述喷头固定支架还包括：横杆、立杆和顶部横杆，底部左右两个横杆与左右两个立杆为垂直关系，顶部两个横杆分别水平设置在立杆上。

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