穴间变量喷雾装置及其响应时间的测定.pdfVIP

20lO年8月 农 机 化 研 究 第8期 穴 间变 量 喷雾装 置及 其 响应 时 间的测定 陈丽君，李永奎， 张本华 (沈 阳农业大学 工程学院，沈阳 110l61) 摘 要：采用机器视觉技术 ，构建了一套穴间变量喷雾装置，并开发设训 出‘其相应的软件控制系统。在试验研究 过程 中，针对电磁 阀与压力系统等的机械特性 ，借助高速摄影机对喷雾执行机构的动作响应时间进行 了测定 ，为 建立整个控制系统的匹配模型提供 了可靠依据。试验表明，在喷雾压力为0．3MPa以上时，喷雾开启响应时间 为 12ms，闭合响应时间为 18ms。 关键词 ：变量喷雾；响应；控制 中图分类号：TP2735；S126 文献标识码：A 文章编号：1003—188X(2010)08-0142-04 统是信息采集、信息处理和变量控制等系统的集成。 0 引言 其中，变量操作是整个系统的最终 目的。执行机构是 变量喷雾控制系统能依据杂草和作物分布情况变 否能快速准确地完成操作控制指令是系统的关键环 量定点喷洒除草剂，对减少农药的施用量和降低环境 节。在研究中，采用计算机并行接 口，配合VisualBas- 污染程度具有重要意义。目前，研究变量作业农业机 ic6．0语言编程对电磁阀进行开启操作，快速完成对 械采用的定位技术主要是机器视觉和 GPS技术。机 执行机构的控制，从而实现穴间变量喷雾。 器视觉是研究用计算机来模拟生物视觉功能的科学， 控制系统中各部分的匹配协调是喷雾是否准确的 利用计算机实现人的视觉功能，对客观世界三维场景 关键。由电磁阀、喷头和压力系统等组成的变量喷雾 的感知、识别和理解，也就是由图像数据来产生视野 执行装置 由于 自身的机械特性，对控制指令的响应存 环境内有用符号描述的过程，是计算机科学、光学、自 在一定的延迟，为建立整个控制系统的匹配模型以及 动化技术、模式识别和人工智能技术的综合。机器视 喷雾处方图与变量喷雾装置的精度匹配提供依据。 觉技术为田问信息获取和识别提供了重要技术支持， 本文建立了一套测定变量喷雾执行装置响应能力的 其应用已渗透到农业生产的各个领域。GPS系统采用 试验系统，对其响应时间进行了测定。 绝对坐标定位方式，工作可靠，可以进行大范围的工 1 基于机器视觉的穴间变量喷雾装置 作路径规划。由于采用高价格的GPS定位技术和GIS 数据库技术，使得系统造价过高，并且先期的数据采 基于机器视觉的穴间变量喷雾控制系统，对喷雾 集周期长，工作量很大，而采用相对坐标的机器视觉 作用的区块划分是根据穴栽作物植株与杂草分布特 技术，则更加灵活，实时性和定位精度更好，它所处理 点来确定喷头的数量和控制区块的。将每垄行的株 的 “空问”可以是 “块”、“行”、甚至是 “穴”。因此，以 距 问的垄心及左右两个垄侧分别划分为3个200mm 机器视觉技术为支撑的田间变量作业机械能够针对 ×300mm 网格区域 (如图 1中的阴影区块)，然后对 作物的 “空间差异”实现 “按需投入”。 刨除秧苗图像后每个区域 内的图像进行判断，判断是 本文针对玉米和大豆等穴播作物需要根据穴间杂 否还有绿色像素存在。若有，则认为此网格内有杂 草情况进行变量喷雾的农艺要求，采用机器视觉技术 草，喷雾；若没有，则不喷。3个喷头分别作用于此3 构建了一套穴间变量喷雾装置，并开发设计出其相应