本發明專利技術公開了一種基于實時傳感器變量噴霧系統延時時間的測量裝置，它主要由安裝于噴霧機上與原有實時傳感器同一垂直位置的光電傳感器、固定在噴嘴上用于感知水存在的液位光電傳感器、信號捕捉計時器、模擬移動植株目標的滑塊、速度可調的伺服電機、伺服電機控制器和滑軌平臺等組成。從實時傳感器探測到植株目標到開始噴霧這段時間間隔即為噴霧過程系統延時時間，這個延時時間是系統固有存在，精確測量這類延時時間尤為重要。在噴霧過程中，將實時傳感器安裝于噴嘴前方一定距離，提前感知植株目標，然后通過實時速度計算出植株目標到達噴嘴位置所需時間，結合測量到的系統延時時間，即可實現精確對靶噴霧。
【技術實現步驟摘要】
一種基于實時傳感器變量噴霧過程中系統延時時間的測量裝置
本專利技術涉及一種延時時間的測量裝置，尤其是涉及一種基于實時傳感器變量噴霧過程中系統延時時間的測量裝置。
技術介紹
傳統的噴霧方法在噴施過程中，無法根據噴施目標特征進行變量噴霧，對于植株間距較大、外形各異及枝葉茂密程度不一的植株目標，在噴施過程中，造成大量的浪費，導致嚴重的環境污染問題。目前基于紅外線、超聲波和激光探測實時傳感器技術的變量噴霧得到了進一步的研究和應用。這類基于實時傳感器變量噴霧技術要求傳感器能夠快速識別目標、準確控制噴嘴噴霧，才能保證在噴霧過程中，當噴嘴到達目標時精確對靶噴霧。由于傳感器測量過程、控制器算法處理和電磁閥驅動等因素導致系統固有延時的存在，隨著噴霧速度的改變，很難保證精確對靶噴霧。如果能夠測量出整個系統固有延時時間，通過軟件算法加以補償，就能有效解決這一問題。本專利技術通過模擬噴霧過程中植株目標在不同速度下的相對運動，由兩個高速光電傳感器設計的延時時間測量系統，能夠準確測量原有噴霧系統的固有延時時間，精確測量這類延時時間在精確對靶變量噴霧中尤為重要，具有較好的實用價值。
技術實現思路
為了實現上述目的，本專利技術設計了一種能夠精確測量出系統延時時間的基于實時傳感器變量噴霧系統延時時間的測量裝置。本專利技術的技術方案為：一種基于實時傳感器變量噴霧系統延時時間的測量裝置，包括設置在噴霧機上的實時傳感器組，以及位于噴霧機一側且與噴霧機水平放置的模擬目標滑動裝置；所述實時傳感器組包括光電傳感器、液位光電傳感器、信號捕捉計時器，所述光電傳感器均與液位光電傳感器、信號捕捉計時器相連接；所述光電傳感器與激光傳感器處在同一垂直位置，用于探測到植株目標；所述液位光電傳感器用于感知噴霧機噴霧時刻；所述信號捕捉計時器用于獲取噴霧延時時間；所述模擬目標滑動裝置包括滑軌平臺、滑塊、伺服電機、伺服電機控制器；所述伺服電機固定在滑軌平臺上的一端，伺服電機通過旋轉同步帶移動滑軌，使滑塊移動，安裝在滑塊上的長方形木板用于模擬植株目標；所述伺服電機控制器固定在伺服電機的下端，且和伺服電機相連接，用于控制伺服電機旋轉速度，進而模擬噴霧過程中不同噴霧速度。進一步，所述光電傳感器采用歐姆龍E3F2-R4C4F光電傳感器，位于噴嘴正前方。進一步，所述液位光電傳感器采用霍尼韋爾LLE101000，固定在噴嘴上。進一步，所述液位光電傳感器與噴嘴之間有一圓柱形橡膠軟管，所述圓柱形橡膠軟管一端套在液位光電傳感器上，另一端套在噴嘴上。進一步，所述圓柱形橡膠軟管在中間位置開有一矩形窗口。進一步，所述信號捕捉計時器，由高速光耦隔離電路與帶有信號捕捉功能的微處理器構成，能夠同時記錄多組測量數據，并上傳給計算機。進一步，所述伺服電機速度可調。本專利技術的有益效果是：本專利技術設計的裝置能夠精確測量基于實時傳感器變量噴霧過程中系統延時時間。這部分延時主要由實時傳感器測量時所需時間、控制器算法處理時間和電磁閥驅動延時等所致，是噴霧機系統固有延時，無法徹底消除。如果把噴霧機的實時傳感器安裝于噴嘴前面，使傳感器在前面掃描目標，則噴嘴到達目標還需一段時間，那么就可以根據測量的系統延時時間結合實際速度計算出噴嘴噴霧時刻，保證噴嘴到達目標時精確對靶，具有較好的實用價值。附圖說明圖1是一種采用激光傳感器作為實時傳感器控制的變量噴霧機系統延時測量裝置結構示意圖；圖2是液位光電傳感器與噴嘴連接方式示意圖；圖3是測量用的兩個光電傳感器輸出信號示意圖。圖中，1為觸摸屏，2為激光傳感器，3為壓力傳感器，4為電磁閥組，5為五指噴頭，6為噴嘴，7為液位光電傳感器，8為速度傳感器，9為流量傳感器，10為控制箱，11為光電傳感器，12為模擬移動植株目標滑塊，13為速度可調伺服電機，14為伺服電機驅動器，15為信號捕捉計時器，17為圓柱形橡膠軟管，19為液位光電傳感器與噴嘴通過軟管連接圖，20為矩形窗，21為液位傳感器圓頂面，22為時間間隔，23為波峰，24為液位光電傳感器輸出的信號，25為波形1，26為波形2。具體實施方式下面結合附圖和實例進一步說明本專利技術的實質內容，但本
技術實現思路
并不限于此。如圖1所示，本專利技術的一種采用激光傳感器智能風送變量噴霧機，主要由駕駛室內的觸摸屏1、激光傳感器2、控制箱10內的車載嵌入式主控單元和輔助控制單元、電磁閥組4、五指噴頭5、噴嘴6、壓力傳感器3、流量傳感器9、速度傳感器8等組成，其中，人機界面觸摸屏1安裝在拖拉機駕駛室中，便于駕駛員通過手動操作實現人機交互功能，同時，通過觸摸屏的人機交互功能監視噴藥壓力、實時流量、累計流量、噴霧機行進速度及左右兩側各個噴嘴打開狀態，實現用戶參數設定，查閱歷史數據，自動控制等功能；激光傳感器2安裝在一塊半橢圓的鋁板上；控制箱10裝載于藥箱下方的框架上，速度傳感器8、噴霧壓力傳感器3、噴霧流量傳感器9完成數據采集，并由CAN總線發給主控單元，主控單元通過C++控制程序，結合激光傳感器獲取的植株目標數據，經過數據濾波預處理、特征提取算法、變量噴霧控制模型，最后形成各個通道PWM控制指令，再由CAN總線發回給輔助控制單元，實現對每個獨立電磁閥的開關控制作用，達到每個噴嘴針對對應區域目標特征的變量噴霧控制。手動模式下，可以由手動開關輸入單獨實現對電磁閥的控制作用。然而，上述的噴霧機由于傳感器測量過程、控制器算法處理和電磁閥驅動等因素導致系統固有延時的存在，隨著噴霧速度的改變，很難保證精確對靶噴霧。針對上述實時傳感器技術的變量噴霧機存在系統延遲問題，本專利技術設計了一種基于實時傳感器變量噴霧系統延時時間的測量裝置，其設計要點如下：該測量裝置主要由安裝于噴霧機上與激光傳感器2同一垂直位置的光電傳感器11、固定在噴嘴6上用于感知水存在的液位光電傳感器7、信號捕捉計時器15、模擬移動植株目標的滑塊12、速度可調的伺服電機13、伺服電機控制器14和滑軌平臺等組成。所述激光傳感器2位于噴嘴6正前方1.6米處，在激光傳感器2垂直的下方安裝光電傳感器11，保證激光掃描面和光電傳感器11能夠同時檢測到被測目標。在噴嘴6上安裝霍尼韋爾液位光電傳感器7，用于測量噴霧時刻。移動滑臺位于噴霧機一側，與噴霧機水平放置，滑臺上的模擬目標12為一矩形木板，通過同步帶能夠左右移動，移動速度可以通過伺服電機控制器調節。所述滑軌平臺上的滑塊12通過同步帶移動，安裝在滑塊12上的長方形木板用于模擬植株目標。在相對運動下，相當于噴霧機運動，目標靜止，模擬噴霧時狀況。伺服電機13固定在滑軌平臺的一端，如圖1所示，伺服電機13通過旋轉同步帶移動滑軌。移動速度由伺服電機器14控制，用于模擬噴霧過程中不同噴霧速度。所述光電傳感器11觸發信號捕捉計時器15開始計時，當原有噴霧機通過算法實現噴霧時，固定在噴嘴6上的液位光電傳感7器捕捉到的噴霧時刻，從激光傳感器2探測到植株目標到開始噴霧這段時間間隔即為噴霧過程中系統延時時間。上述光電傳感器11采用歐姆龍E3F2-R4C4F光電傳感器，有效感應距離為4米，響應時間小于1ms。安裝光電傳感器11時，確保所處位置和原有噴霧機上的激光傳感器2能夠同時探測到目標。當模擬移動植株目標的滑塊12以不同速度出現在噴霧機激光傳感器2探測位置時，同時光電傳感器11也能感測到目標。原有噴霧機控制系統本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于實時傳感器變量噴霧系統延時時間的測量裝置，其特征在于：包括設置在噴霧機上的實時傳感器組，以及位于噴霧機一側且與噴霧機水平放置的模擬目標滑動裝置；所述實時傳感器組包括光電傳感器(11)、液位光電傳感器(7)、信號捕捉計時器(15)；所述光電傳感器(11)與激光傳感器(2)處在同一垂直位置，所述光電傳感器(11)均和液位光電傳感器(7)、信號捕捉計時器(15)相連接，分別用于撲捉植株目標出現及噴霧機噴霧時刻，獲取噴霧延時時間；所述模擬目標滑動裝置包括滑軌平臺、滑塊(12)、伺服電機(13)、伺服電機控制器(14)；所述伺服電機(13)固定在滑軌平臺上的一端，伺服電機(13)通過旋轉同步帶移動滑軌，使滑塊(12)移動，安裝在滑塊(12)上的長方形木板用于模擬植株目標；所述伺服電機控制器(14)固定在伺服電機(13)的下端，且和伺服電機(13)相連接，用于控制伺服電機(13)旋轉速度，進而模擬噴霧過程中不同噴霧速度。
【技術特征摘要】
1.一種基于實時傳感器變量噴霧系統延時時間的測量裝置，其特征在于：包括設置在噴霧機上的實時傳感器組，以及位于噴霧機一側且與噴霧機水平放置的模擬目標滑動裝置；所述實時傳感器組包括光電傳感器(11)、液位光電傳感器(7)、信號捕捉計時器(15)；所述光電傳感器(11)與激光傳感器(2)處在同一垂直位置，所述光電傳感器(11)均和液位光電傳感器(7)、信號捕捉計時器(15)相連接，光電傳感器(11)用于撲捉植株目標出現，液位光電傳感器(7)用于獲得噴霧機噴霧時刻，信號捕捉計時器(15)用于獲取噴霧延時時間；所述模擬目標滑動裝置包括滑軌平臺、滑塊(12)、伺服電機(13)、伺服電機控制器(14)；所述伺服電機(13)固定在滑軌平臺上的一端，伺服電機(13)通過旋轉同步帶移動滑軌，使滑塊(12)移動，安裝在滑塊(12)上的長方形木板用于模擬植株目標；所述伺服電機控制器(14)固定在伺服電機(13)的下端，且和伺服電機(13)相連接，用于控制伺服電機(13)旋轉速度，進而模擬噴霧過程中不同噴霧速度。2.根據權利要求1所述的一種基于實時傳感器變量噴霧系統延時時間的測量裝...
【專利技術屬性】
技術研發人員：沈躍，徐慧，劉慧，夏偉，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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