[發(fā)明專利]一種多信息融合的變量噴藥裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010004563.3
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111109240B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李海龍;權(quán)龍哲;李恒達(dá);劉睿琪;萬雷;戎逸飛;熊思齊
• 申請（專利權(quán)）人: 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A01M21/04
• 分類號: A01M21/04;G06V20/40;H04N23/74
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械植保作業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，公開了一種多信息融合的變量噴藥裝置，在植保噴藥過程中，通過攝像機(jī)采集田間苗草信息，并對視頻圖像信息進(jìn)行深度挖掘，通過部署在邊緣端的處理器進(jìn)行計算，輸出定值控制量以減少處理數(shù)據(jù)量，集光圈與環(huán)形風(fēng)幕結(jié)合，減少藥液霧滴漂移的同時，增強(qiáng)了裝置對非結(jié)構(gòu)光下的適應(yīng)性，該方法與裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)苗草的根據(jù)體積進(jìn)行噴藥作業(yè)，降低植保作業(yè)過程中的農(nóng)藥用量，減少藥液漂移，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，具體的是涉及農(nóng)業(yè)植保地面大田作業(yè)機(jī)械的對靶噴藥作業(yè)，適用于智能農(nóng)業(yè)田間除草裝備。

背景技術(shù)

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器視覺、深度學(xué)習(xí)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，特別是在農(nóng)業(yè)植保機(jī)械領(lǐng)域，出現(xiàn)了多種智能除草作業(yè)機(jī)具。但傳統(tǒng)的噴藥機(jī)器視覺面對非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，即在光線復(fù)雜條件下，基于像素點(diǎn)、簡單的圖像信息、其他苗草信息獲取手段效果不理想，且容易在工作過程中產(chǎn)生噪點(diǎn)，對環(huán)境的光線要求較高，非結(jié)構(gòu)環(huán)境下對苗草的識別效果產(chǎn)生一定的影響。同時，未經(jīng)處理的圖像信息，全部進(jìn)入系統(tǒng)運(yùn)算，增加了邊緣計算端的運(yùn)算負(fù)荷。同時，機(jī)器視覺作為信息獲取最全的技術(shù)手段之一，且價格低廉，深度挖掘視覺信息，可大幅減少邊緣端的計算要求，同時間接降低了該方法和裝置的部署成本。雖然目前專利、論文、產(chǎn)品有實(shí)現(xiàn)變量噴藥的功能，但全量的未處理的計算任務(wù)，增加了邊緣端計算難度，降低了計算速度，特別是在田間的視頻圖像的處理上。同時在變量噴藥過程中，基本根據(jù)電磁閥的開合或不同電磁閥噴頭的組合方式進(jìn)行變量，增加了安裝成本，且不實(shí)用，還有根據(jù)植株的形態(tài)、雜草密度進(jìn)行實(shí)時的變頻控制，實(shí)時的變量的控制也增加了邊緣端的計算量。在噴藥過程中，提前挖掘圖像信息，并減少信息的輸出，將連續(xù)信號，變成分段控制信號，同時會增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

在噴藥過程中，特別是變量噴藥過程中，若雜草為單株或小面積分布，短時間的噴頭噴灑，在機(jī)具行走過程中，會產(chǎn)生嚴(yán)重的漂移，同時，外界環(huán)境因素的不穩(wěn)定，也將極大增加識別定位的噴灑難度，風(fēng)幕系統(tǒng)是解決藥滴漂移的解決辦法，但在工作過程中傳統(tǒng)風(fēng)幕需求量大，隨著智能農(nóng)機(jī)裝備的發(fā)展，在工作過程中需注重對能源的管理。基于科恩達(dá)效應(yīng)所設(shè)計的植保機(jī)械噴霧系統(tǒng)，利用其氣流增速效應(yīng)，可極大減少能量的消耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服以上缺陷，設(shè)計提供一種組合式風(fēng)幕裝置，可安裝與農(nóng)機(jī)機(jī)具的前端或后端進(jìn)行作業(yè)或?qū)ΜF(xiàn)有噴霧系統(tǒng)進(jìn)行替換安裝。采用科恩達(dá)效應(yīng)設(shè)計的環(huán)形風(fēng)幕管，可實(shí)現(xiàn)氣流的增速作用。增速后的高速氣流，可減少外界環(huán)境風(fēng)力的影響。為減少非結(jié)構(gòu)環(huán)境下光線的影響，可在其視覺范圍內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)光，通過相機(jī)進(jìn)行環(huán)境信息的采集，避免光線過弱帶來的視覺圖像噪聲及不穩(wěn)定問題。為克服邊緣端信息處理過程計算量大的問題，進(jìn)行視頻圖像信息的深度挖掘，并進(jìn)行提取，作為圖像矩陣的擴(kuò)增矩陣進(jìn)入嵌入式邊緣端設(shè)備中進(jìn)行計算，將極大減少運(yùn)算過程的運(yùn)算量。同時，基于圖像的多信息融合，對于識別目標(biāo)的信息識別更精準(zhǔn)，該融合技術(shù)可為苗、草的立體信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的基于體積的變量噴施作業(yè)，同時，減少信息的變化輸出，根據(jù)苗草信息，進(jìn)行定值輸出，進(jìn)一步減少嵌入式邊緣端設(shè)備的計算任務(wù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種多信息融合的變量噴藥裝置，其特征是：包括風(fēng)機(jī)、機(jī)架、連接管、環(huán)形風(fēng)幕、集光環(huán)、噴頭、電磁閥、藥液管路、視頻監(jiān)控攝像機(jī)，以及由凹透鏡的集光原理設(shè)計的集光環(huán)，與風(fēng)幕組成一體，風(fēng)幕在高速流動下帶動空氣中粒子，以及噴霧過程中的藥滴，在環(huán)形風(fēng)幕上的氣流離開面，形成光柱，即環(huán)形風(fēng)幕作用區(qū)域，在集光環(huán)的作用下，該區(qū)域亮度明顯高于其他區(qū)域面積，可在光線較暗或陰影的情況下，仍然能夠保證視頻的采集，保證機(jī)器的正常作業(yè)，視頻監(jiān)控攝像頭能夠采集該區(qū)域視頻圖像，并與非環(huán)形風(fēng)幕作用區(qū)形成對比，在非環(huán)形風(fēng)幕作用區(qū)，受其集光環(huán)的光線增強(qiáng)作用的對比影響，在圖像中的非環(huán)形風(fēng)幕作用區(qū)在視野中較暗，從而實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)光環(huán)境下的視頻圖像信息采集工作。