[實用新型]一種噴桿與農作物植株之間距離的檢測設備

有效

• 申請號: 201720765126.7
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN207197512U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 車新生;紀昕雨含;趙云鵬;李樹江
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G01C11/18
• 分類號: G01C11/18;G01C11/28;G01B11/28;G01B11/14;G06T7/62
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙)21115
• 代理人: 宋鐵軍

技術領域：

本實用新型涉及噴桿與農作物植株之間的距離和農作物植株有效面積的檢測方法及檢測裝置。

背景技術：

植保機作業需要實時檢測噴桿與農作物植株之間的距離和農作物植株有效面積，用于調節控制噴桿和噴藥量。這樣可以提高噴灑農藥的利用率，確保噴霧量分布均勻，保證施藥效果，降低農藥殘留和保護生態環境減少污染有重要的意義。

現有同領域類似專利有：

噴霧噴桿地隙自適應調節裝置(申請號：201520140394.0)；

該發明專利提出采用超聲波和紅外測距傳感器，實時測量噴桿裝置和作物之間的距離。該方法需要多個超聲波和紅外測距傳感器均勻的分布在噴桿的頭部，測得的數據相融合，得到噴桿與作物之間距離。

一種噴桿平衡和高度自動調節裝置及方法(申請號：201510079697.0)；

該發明專利提出采用超聲波測距傳感器監測噴桿左右兩末端離地高度值，控制器將所測噴桿兩末端離地高度值與設定的作業高度值進行比較處理后調節噴桿的作業高度。

以上兩專利的操作方法受環境條件影響很大，測量精度較低，不能實現農作物植株有效面積的檢測。

高地自走噴桿式噴霧機(申請號：201220382991.0)

該發明專利提出采用高度傳感器能測量噴桿距離地面的高度，不檢測噴桿與農作物植株之間的距離和農作物植株有效面積。

農作物植株高度的檢測方法(申請號：CN200810059040.8)

該發明專利提出采用光電掃描系統連續掃描農作物，從而提取當前位置植株的邊緣高度數據，用曲線擬合的方法獲得農作物頂部輪廓線，通過計算農作物頂部輪廓線的波峰作為農作物的植株高度。

論文：基于圖像處理的株高無損測量方法的研究。該方法以測量棉花主要為研究對象，通過標定后的單個攝像機獲取棉花植株圖像，在二維空間將棉花株莖簡化成兩個關鍵點坐標，然后利用攝像機參數矩陣以及兩個關鍵點約束條件獲得植株在世界坐標系中的三維信息，從而獲得植株高度。

以上論文及“農作物植株高度的檢測方法”專利只適用于單株植物，不適應噴桿的大面積作業。

實用新型內容：

實用新型目的：本實用新型提及一種采用圖像處理技術和激光掃描的噴桿和農作物之間距離的檢測方法及設備，和用于控制噴藥量的農作物植株有效表面積的檢測方法及設備。

技術方案：

一種噴桿與農作物植株之間距離的檢測設備，其特征在于：包括植保機及橫向安裝在植保機上的噴桿支架；

所述噴桿支架上設置有噴頭和一字型激光掃描裝置；

所述植保機設置有CCD攝像頭；

所述植保機后輪上設有與后輪同軸的編碼器。

所述的噴桿與農作物植株之間距離的檢測設備，其特征在于：所述一字型激光掃描裝置垂直向下投射激光線，在綠色植物上掃描形成一字型激光線陣掃描。

所述的噴桿與農作物植株之間距離的檢測設備，其特征在于：所述的一字型激光掃描裝置包括由電機驅動旋轉的平面鏡和激光發射器；還包括兩個光電元件。

所述的噴桿與農作物植株之間距離的檢測設備，其特征在于：所述兩個光電元件的位置關系具有如下特征：

設第一光電元件和第二光電元件以平面鏡為圓心夾角為α，

噴桿有效長度為L_α，

噴桿與農作物植株之間可以達到的最大距離Hmax，

則：

所述的噴桿與農作物植株之間距離的檢測設備，其特征在于：還包括ARM 處理器；所述ARM處理器輸入端分別連接第一光電元件、第二光電元件、CCD 攝像頭及后輪軸編碼器；輸出端連接LCD顯示、鍵盤及CAN總線接口；所述輸出端通過驅動接口連接電機和激光發射器。

一種噴桿與農作物植株之間距離的檢測方法，其特征在于：

該方法是一種在獲取的圖像中，通過提取激光在農作物植株表面像素點集，噴桿像素點集，獲取噴桿與農作物植株之間的距離的方法；

該方法是一種在獲取的圖像中通過提取激光在農作物植株表面像素點集，計算農作物表面光線軌跡長度，同時檢測植保機的行進距離，獲取作物植株有效表面積的計算方法。

所述的獲取噴桿與農作物植株之間的距離的方法，具體如下：

處理采集的圖像，根據直方圖確定閾值去除噪點，將重復元素折疊編縮，保留水平方向一階導數不為零點，使之成為在垂直方向上的唯一點；將噴桿像素數作為水平坐標軸i，k軸，噴桿與農作物植株間距離像素數作為垂直坐標軸 j，l軸；