[發(fā)明專利]基于自動對焦直線菲涅爾透鏡的田間自走式光能除蟲卵裝置及方法

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• 申請日: 2022-12-02
• 公開（公告）號: CN115843765A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張聞宇;胡力文;張智剛;羅錫文;曾山;胡煉;何杰;黃培奎;彭銘達(dá);張國城;黃海翔;劉文鍇;江春雨;鮑開元;吳欣洛;張嘉銳;苑炳軒
• 申請（專利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A01M17/00
• 分類號: A01M17/00;B62D63/02;G02B7/09;G02B3/08;G02B19/00;G01S19/14
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發(fā)明公開了一種基于自動對焦直線菲涅爾透鏡的田間自走式光能除蟲卵裝置及方法，裝置包括：包括行走機(jī)構(gòu)、直線菲涅爾透鏡、位置調(diào)節(jié)裝置以及定位裝置，所述直線菲涅爾透鏡通過位置調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在行走機(jī)構(gòu)上，所述定位裝置設(shè)置在行走機(jī)構(gòu)上。本發(fā)明采用自動對焦直線菲涅爾透鏡的田面自動對焦技術(shù)，通過調(diào)節(jié)透鏡的角度和高度，通過自動調(diào)節(jié)路徑寬度適應(yīng)陽光照射角度，實(shí)現(xiàn)殺蟲帶光照強(qiáng)度穩(wěn)定，高效殺滅蟲卵。另外本發(fā)明的行走機(jī)構(gòu)，基于高精度衛(wèi)星定位信號，實(shí)現(xiàn)直線路徑高精度自動跟蹤，提高自動作業(yè)的覆蓋率，從而提高滅蟲質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)用智能裝備的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于自動對焦直線菲涅爾透鏡的田間自走式光能除蟲卵裝置及方法。

背景技術(shù)

原始農(nóng)業(yè)刀耕火種，通過焚燒秸稈、稻茬等作物莖稈達(dá)到無機(jī)質(zhì)還田和高溫消殺蟲病害的目的。但是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不提倡焚燒：一、會產(chǎn)生大量的粉塵和二氧化碳污染環(huán)境，二、容易引起火災(zāi)風(fēng)險。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提倡秸稈還田或黃儲再利用，這樣帶來了新的問題，沒有殺滅蟲卵病原的過程，很容易使蟲害病害遺留到下一季作物上，不得不使用更多的農(nóng)藥，進(jìn)一步造成環(huán)境污染，同時惡化土地墑情。

現(xiàn)有的解決這一問題的方法有使用天然氣噴射器對田面進(jìn)行滅蟲滅菌處理，起到了一定的減少農(nóng)藥施用的作用。該方法雖然沒有粉塵污染，但是能源消耗較大、成本較高，也會產(chǎn)生大量二氧化碳。所以本發(fā)明提出一種利用太陽能的直線菲涅爾透鏡聚光滅蟲卵裝置，大大降低能源消耗，節(jié)能環(huán)保，具有很高的經(jīng)濟(jì)社會意義。

但是直線菲涅爾透鏡滅蟲需要對焦并掃描田面，使用人工難以長時間作業(yè)，除了要應(yīng)對田面起伏，陽光入射角變化，面對覆蓋率問題，長期觀察聚光帶也會產(chǎn)生視覺損傷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供了一種基于自動對焦直線菲涅爾透鏡的田間自走式光能除蟲卵裝置及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)田面自動對焦和自動導(dǎo)航高覆蓋作業(yè)功能，大大降低能源消耗，節(jié)能環(huán)保，并克服了人工作業(yè)的困難，省工省力。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明一方面提供了一種基于自動對焦直線菲涅爾透鏡的田間自走式光能除蟲卵裝置，包括行走機(jī)構(gòu)、直線菲涅爾透鏡、位置調(diào)節(jié)裝置以及定位裝置，所述直線菲涅爾透鏡通過位置調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在行走機(jī)構(gòu)上，所述定位裝置設(shè)置在行走機(jī)構(gòu)上；所述直線菲涅爾透鏡為透明介質(zhì)的鋸齒狀截面形狀，用于將陽光聚焦蟲卵殺滅帶，并產(chǎn)生高溫和高強(qiáng)度的紫外線，經(jīng)過紫外線照射之后將土壤中留存的蟲卵進(jìn)行有效殺滅；所述位置調(diào)節(jié)裝置包括透鏡框架、角度調(diào)節(jié)減速電機(jī)、高度調(diào)節(jié)支架和推桿電機(jī)，所述透鏡框架與高度調(diào)節(jié)支架鉸接，并由角度調(diào)節(jié)減速電機(jī)調(diào)整傾斜角度，所述推桿電機(jī)控制高度調(diào)節(jié)支架的高度；所述定位機(jī)構(gòu)用于實(shí)時獲得行走機(jī)構(gòu)的定位數(shù)據(jù)，并基于定位數(shù)據(jù)對除蟲卵裝置進(jìn)行路徑跟蹤導(dǎo)航控制。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述行走機(jī)構(gòu)為平行二輪電動車，包括車身本體、前輪和后輪，所述后輪包括電動輪轂，由電動輪轂驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)行走。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述定位機(jī)構(gòu)為北斗衛(wèi)星定位天線。

本發(fā)明另一方面提供了一種基于自動對焦直線菲涅爾透鏡的田間自走式光能除蟲卵裝置的控制方法，包括下述步驟：

獲取太陽高度角α和太陽方位角β；

設(shè)定直線菲涅爾透鏡與水平面的傾角α₁，α₁＝90-α；

通過位置調(diào)節(jié)裝置控制直線菲涅爾透鏡與水平面的傾角為α₁；

通過推桿電機(jī)伸長和收縮控制調(diào)支架的高度，控制目標(biāo)為鏡面中心到地高度；

根據(jù)太陽方位角β設(shè)計行走間距w＝w_l cosθ，其中，w_l為直線菲涅爾透鏡的寬度；