一种自带摄像机的果园变量喷药装置

1.本发明涉及果树治理技术领域，特别是涉及一种自带摄像机的果园变量喷药装置。


背景技术：

2.苹果含有丰富的碳水化合物、维生素、微量元素和果胶等，是世界水果中产量和消费以及益处最多的水果之一。我国是世界上苹果种植面积最大，产量最高的国家之一。苹果种植过程中，病害对苹果的产量和质量重大的影响，直接影响果园的经济效益，我国普通苹果园的病毒感染率在80％以上，能导致产量降低30％～50％，且染病树体整株带毒，生长发育受阻，树势变得衰弱，优质果率不高，市场竞争力弱。目前，果园病害防治主要以化学农药为主，虽然我国农药生产技术已处于世界先进水平，但施药机具和技术的水平严重滞后，不仅农药利用率低，施药效果差，还造成了农产品农药残留超标、环境污染和操作者中毒等一系列问题。据统计，农药利用率最好的也不足30％，农药流失率高达60％～70％。现阶段果园内针对同时期发生的多种病害，采用多种农药混合，一次性喷施的方式，造成农药的滥用，不能实现“对病下药”，不仅污染了果园土壤和环境，还使得农业成本增加，苹果品质受到影响。同时对于不同程度的病害不能精确控制施药量，对农药的使用造成了一定程度的浪费。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种自带摄像机的果园变量喷药装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现针对现有技术中果园变量喷药装置不能针对病害的种类施药且不能对不同程度的病害精确控制施药量的问题，提出一种自带摄像机的果园变量喷药装置，采用可见光相机对苹果果树的病害信息进行获取，确定病害种类和患病程度，通过智能控制多个电磁阀占空比，改变系统流量，实现对喷药量的调整，在增加了识别装置的基础上，同时一次控制多种农药的喷施，简化了装置结构，减少了农药使用量，降低了成本。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种自带摄像机的果园变量喷药装置，包括动力底盘，
5.拍照部，设置在所述动力底盘顶端，所述拍照部包括摄像机，所述摄像机与所述动力底盘可拆卸连接，且所述摄像机的摄像头与果树对应设置；
6.喷药部，设置在所述动力底盘的一侧，所述喷药部包括机架，所述机架与所述动力底盘可拆卸连接，所述机架上设置有若干药桶和若干喷头，所述药桶与所述喷头连通，所述喷头与所述果树对应设置；
7.控制部，设置在所述机架上，若干所述药桶通过所述控制部与若干所述喷头连通，且所述控制部用于控制所述药桶内药液流出量，所述摄像机与所述控制部电性连接。
8.优选的，所述动力底盘顶端可拆卸连接有摄像机托盘，所述摄像机托盘远离所述动力底盘的一侧可拆卸连接有下卡槽，所述下卡槽顶端可拆卸连接有上卡槽，所述摄像机
位于所述下卡槽与所述上卡槽之间，且所述摄像机通过所述下卡槽和所述上卡槽固定在所述摄像机托盘上。
9.优选的，所述摄像机的摄像头安装角度与所述动力底盘行驶方向夹角为75
°
，且所述摄像机的摄像头对一位置拍照时，所述喷头出液口与该位置对应设置。
10.优选的，若干所述药桶分别通过连通支管连通一连通总管，若干所述喷头位于所述连通总管上，且若干所述喷头沿所述连通总管由上至下设置，所述控制部包括设置在所述连通支管上的隔膜泵和电磁阀，所述隔膜泵进液端与所述药桶出液端连通，所述隔膜泵出液端与所述电磁阀进液端连通，且所述电磁阀与所述摄像机电性连接。
11.优选的，所述连通支管上设置有单向阀，所述电磁阀出液端与所述单向阀进液端连通。
12.优选的，所述机架包括上层底板和下层底板，所述上层底板位于所述下层底板上方，所述上层底板与所述下层底板通过连接型材连接，且所述上层底板和所述下层底板通过所述连接型材与所述动力底盘可拆卸连接，所述隔膜泵、所述电磁阀、所述单向阀均固定在所述上层底板顶端，所述药桶底端与所述下层底板顶端可拆卸连接。
13.优选的，所述连接型材靠近所述动力底盘的一侧固接有喷杆，所述连通总管与所述喷杆固接。
14.优选的，所述连接型材底端固接有若干万向轮，所述万向轮与地面接触。
15.优选的，所述动力底盘顶端通过l型连板固接有承载箱，所述摄像机托盘位于所述承载箱顶端，所述l型连板远离所述承载箱的一侧固接有连接板，所述连接板上开设有连接孔，所述摄像机托盘上螺纹连接有挂钩，所述挂钩与所述连接孔适配。
16.本发明公开了以下技术效果：
17.1.通过摄像机获取果园果树的病害信息，通过对病害信息的分析，使得控制部控制药桶的药液提供，在控制部作用下，依据果园病害的严重程度，喷头可以喷出不同占比的药液，进而使得施药量可调节，一方面控制灵活，提高了喷药效果，另一方面降低了喷药成本。
18.2.动力底盘提供动力，使得喷药部较为容易的移动，该结构设计巧妙、控制灵活，其生产成本低。
19.3.相对于现有技术来说，本发明通过摄像机、喷药部、控制部的配合，实现了可以精确控制喷液量，且其连接结构简单，连接效果好，其使用和生产成本均较低，适用于果树的喷药处理。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为喷药装置的立体图；
22.图2为图1中a处的局部放大图；
23.图3为喷药部的立体图；
24.图4为实施例2的立体图；
25.其中，1-动力底盘，2-摄像机，3-药桶，4-喷头，5-摄像机托盘，6-下卡槽，7-上卡槽，8-连通支管，9-连通总管，10-隔膜泵，11-电磁阀，12-单向阀，13-上层底板，14-下层底板，15-连接型材，16-喷杆，17-万向轮，18-l型连板，19-承载箱，20-连接板，21-挂钩，22-移动履带，23-安装台，24-控制柜，25-卡板，26-流量传感器，27-角铁，28-连接板，29-调节螺栓，30-滑槽，31-固定螺栓。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
28.实施例1
29.参照图1-3，本发明提供一种自带摄像机的果园变量喷药装置，包括动力底盘1，拍照部，设置在动力底盘1顶端，拍照部包括摄像机2，摄像机2与动力底盘1可拆卸连接，且摄像机2的摄像头与果树对应设置；喷药部，设置在动力底盘1的一侧，喷药部包括机架，机架与动力底盘1可拆卸连接，机架上设置有若干药桶3和若干喷头4，药桶3与喷头4连通，喷头4与果树对应设置；控制部，设置在机架上，若干药桶3通过控制部与若干喷头4连通，且控制部用于控制药桶3内药液流出量，摄像机2与控制部电性连接。
30.当需要进行喷药操作时，动力底盘1工作，带动摄像机2和喷药部运动，摄像机2对果蔬进行拍照，获得果园果树的病害信息，病害信息可以完成对果园果树病害的分割、识别和分级，借助其cmos的特性，可以获取大量数据及信息，同时，通过控制多个药桶3的药液排出量，从而实现施药量的调节。
31.本发明的一个实施例中，摄像机2具有高清摄像头，能够获取果园果树的二维平面图像，采集的图像信息经过控制模块送入图像处理模块进行处理，对病害的种类进行识别，且依据叶片上的病斑面积和颜色对病害程度进行分级，待分级完毕后，优选通过一个树莓派控制多个药桶3的药液排出量，在树莓派的作用下，可以依据果园病害的严重程度，释放出不同比例的药液。而树莓派和摄像机2的使用方式属于现有技术，在此不做过多赘述。
32.本发明的一个实施例中，动力底盘1优选为便于移动且较为轻便的装置，其可包括移动履带22和安装台23，其中，移动履带22在动力装置的作用下运动，进而带动安装台23运动，而摄像机2安装在安装台23上，以便于正常运行。
33.本发明的一个实施例中，动力底盘1远离喷药部的一侧设置有控制柜24，控制柜24和喷药部优选设置在动力底盘1的移动方向上。控制柜24的作用是控制动力底盘1的移动，其属于现有技术，在此不做过多赘述。
34.进一步优化方案，动力底盘1顶端可拆卸连接有摄像机托盘5，摄像机托盘5远离动力底盘1的一侧可拆卸连接有下卡槽6，下卡槽6顶端可拆卸连接有上卡槽7，摄像机2位于下卡槽6与上卡槽7之间，且摄像机2通过下卡槽6和上卡槽7固定在摄像机托盘5上。在上卡槽7
与下卡槽6的作用下，使得摄像机2可以被固定，当动力底盘1移动时，摄像机2不易与动力底盘1发生相对位移，因此可以通过动力底盘1对摄像机2的位置进行限位，以便于摄像机2更好的进行拍照。
35.本发明的一个实施例中，下卡槽6与摄像机托盘5优选但不限于螺纹连接，以使得下卡槽6与摄像机托盘5便于安装和拆卸，同理，下卡槽6与上卡槽7优选但不限于螺纹连接，以使得摄像机2便于安装和拆卸。
36.进一步优化方案，摄像机2的摄像头安装角度与动力底盘1行驶方向夹角为75
°
，且摄像机2的摄像头对一位置拍照时，喷头4出液口与该位置对应设置。摄像机2的摄像头应当与喷头4出液口指向同一位置，当摄像机2对某一位置进行拍照后，对该照片进行分析后传递至药桶3，并使得喷头4喷出相对应量的药液，一方面提高了药液喷洒的精确性，提高了喷药效果，另一方面节省了喷药成本。而摄像机2的摄像头75
°
设置，其目的是更好的对果树进行拍照。
37.进一步优化方案，若干药桶3分别通过连通支管8连通一连通总管9，若干喷头4位于连通总管9上，且若干喷头4沿连通总管9由上至下设置，控制部包括设置在连通支管8上的隔膜泵10和电磁阀11，隔膜泵10进液端与药桶3出液端连通，隔膜泵10出液端与电磁阀11进液端连通，且电磁阀11与摄像机2电性连接。每一药桶3均连通一连通支管8，且每一连通支管8上均安装有隔膜泵10和电磁阀11，摄像机2进行拍照后，由系统分析并将相对应的信号传递至不同电磁阀11，通过控制多个电磁阀11的开合度，实现喷出药液量的调整。而多个连通支管8的药液最终汇集至连通总管9，并在运动的过程中相互混合，最终其由喷头4排出。
38.本发明的一个实施例中，隔膜泵10选择溢压回流型隔膜泵，在电磁阀11闭合时能够在泵内自动回流，避免系统压力过大对系统零部件的损伤。
39.本发明的一个实施例中，相邻两喷头4之间的距离优选为50cm，且喷头4数量优选设置5个，其喷药高度优选为60cm～260cm。
40.本发明的一个实施例中，连通支管8通过卡板25固定在机架上。
41.进一步优化方案，连通支管8上设置有单向阀12，电磁阀11出液端与单向阀12进液端连通。单向阀12的存在可以防止药液回流，从而保证回路中的药液不会回流到电磁阀11内。
42.本发明的一个实施例中，连通支管8上设置有流量传感器26，流量传感器26进液端与单向阀12出液端连通。流量传感器26用来随时获取喷药过程中管道的流量，从而对喷出药液进行监控。此外，流量传感器26还可监控药桶3内的药液剩余量，当流量传感器26监测到药液没有时，此时应及时对相对应的药桶3进行补充。
43.进一步优化方案，机架包括上层底板13和下层底板14，上层底板13位于下层底板14上方，上层底板13与下层底板14通过连接型材15连接，且上层底板13和下层底板14通过连接型材15与动力底盘1可拆卸连接，隔膜泵10、电磁阀11、单向阀12均固定在上层底板13顶端，药桶3底端与下层底板14顶端可拆卸连接。
44.本发明的一个实施例中，机架优选采用多个连接型材15和角铁27组成，其中，连接型材15包括纵向连接型材15和横向连接型材15，且每连接型材15之间的夹角为90度，在角铁27的作用下，构成支撑上层底板13和支撑下层底板14的机架，其中，纵向连接型材15用于
连接上层底板13和下层底板14，而靠近动力底盘1的一侧固接有两横向连接型材15，其中，一横向连接型材15上焊接有两连接板28，另一横向连接型材15上焊接有四连接板28，使得机架和动力底盘1通过三点悬挂连接。
45.进一步优化方案，连接型材15靠近动力底盘1的一侧固接有喷杆16，连通总管9与喷杆16固接。喷杆16用于对连通总管9进行支撑，以提高连通总管9的安装牢固性。
46.进一步优化方案，连接型材15底端固接有若干万向轮17，万向轮17与地面接触。万向轮17的存在使得机架可以较为容易的被动力底盘1驱动，同时满足装置工作时拐弯的需求。而万向轮17优选安装在纵向连接型材15底端。
47.进一步优化方案，动力底盘1顶端通过l型连板18固接有承载箱19，摄像机托盘5位于承载箱19顶端，l型连板18远离承载箱19的一侧固接有连接板20，连接板20上开设有连接孔，摄像机托盘5上螺纹连接有挂钩21，挂钩21与连接孔适配。在连接板20上的连接孔与挂钩21的配合下，使得摄像机托盘5可以较为容易的与承载箱19安装或者分离，其目的是便于摄像机2的拿取。
48.工作过程：
49.将摄像机2固定在下卡槽6与上卡槽7之间，随后启动动力底盘1，动力底盘1通过三点悬挂机构拉动机架前进，同时，通过摄像机2拍摄获取果园果树的病害信息，并传输到图像处理模块，对果园果树病害的分割、识别和分级，基于此确定喷头4需要喷施的农药的种类和施药量，传输到控制系统中，并通过在控制柜24中树莓派(图中未标出)改变电磁阀11的占空比，另外，不同的隔膜泵10从不同的药桶3中抽取药液，通过电磁阀11改变系统流量，然后药液流过单向阀12和流量传感器26，流量传感器26测定系统流量并反馈到控制模块中，控制模块基于反馈信息调整电磁阀11占空比，改变系统流量，多组回路系统的药液在经过流量传感器26后进入连通总管9内混合，然后通过喷头4喷施药液。
50.实施例2
51.如图4，实施例2与实施例1不同之处在于，下卡槽6上螺纹连接有调节螺栓29，调节螺栓29底端与摄像机托盘5固接，且下卡槽6通过调节螺栓29与摄像机托盘5转动连接，摄像机托盘5顶端开设有滑槽30，下卡槽6远离调节螺栓29的一侧螺纹连接有固定螺栓31，固定螺栓31位于滑槽30内，且固定螺栓31通过滑槽30与摄像机托盘5底端抵接。
52.在调节螺栓29的作用下，使得下卡槽6可以相对于摄像机托盘5转动，其目的是调节摄像机2的摄像头角度，以使得摄像机2角度符合预定要求，而滑槽30可对固定螺栓31进行限位，使得下卡槽6的旋转不发生过多偏移，当摄像机2的角度调节完毕后，旋转固定螺栓31，使得固定螺栓31底端与摄像机托盘5接触，以对下卡槽6进行锁定。
53.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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发明，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发明的限制。
54.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。