基于机器视觉的精准施药平台喷药机构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 学校代码： 序 号： 本 科 毕 业 设 计 题目： 基于机器视觉的精准施药平台喷药机构设计 学 院 ： 姓 名 ： 学 号 ： 专 业 ： 年 级 ： 指导教师 ： 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 2 摘 要 本课题要求设计一个机构，这个机构主要是基于机器视觉信号上，对作物的有无进行判别，并进行药液的喷洒，药液的喷洒在离 开作物时不能突然停止，以至最后的作物喷药不足。所以采用一个 宽调制电路，控制电磁阀，使喷头喷药时能够适当的延长一点时间，以至所有的作物都能被喷药。 基于机器视觉的杂草对准喷药控制系统。本文的主要研究内容如下 : 1、施药机构的分析 2、液压元件选用 3、 宽调制控制系统 4、系统压力损失计算 关键词： 喷药控制系统，脉宽调制 ( ，精准施药 a on of It is or nd so as to do So we WM to to a of so at in on on of on of as . of . . WM . of ey 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 3 目 录 摘 要 . 2 . 2 目录 . 3 . 4 . 5 压回路的原理 . 5 局图 . 5 . 6 压元件选用 . 6 头的选用 . 6 泵的选用 . 6 流阀的选用 . 7 向阀的选用 . 8 磁换向阀的选用 . 8 接头的选用 . 8 管的选用 . 9 宽调制控制 . 9 . 9 路 . 10 量控制原理 . 10 . 11 . 11 . 11 4 . 13 参 考 文 献 . 13 致 谢 . 15 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 4 1. 引言 长期以来，人们赖以生存的食物靠栽种植物和饲养动物等方法来提供，然而在栽种植物过程中，不可避免地要遇到防治病虫害的问题。对农田作物病虫害防治一般来说有三种方法，一是利用自然天敌，自然界很多 作物害虫都有其天敌，合理地利用它的自然天敌可以有效地防止作物病虫害的发生和蔓延，而且也减少了农药的使用 ;二是人工清除，用手或借助一些简单机械设备来防治 ;三是用化学防治的方法，通过喷洒农药来消灭害虫和细菌等。随着时代的发展，人工防治的方法已逐渐被淘汰，化学防治成为目前控制病虫危害的主要手段。 11，而防治效果的好坏，喷施技术十分重要。目前，国内农民对作物喷药都是采取人工喷洒或半机械化作业，一方面对人身伤害很大，遇到恶劣天气人在作业时甚至容易中毒。另一方面喷药时也不是精确对准农作物，往往也喷在土壤上，不仅浪费了 农药，增加了作物的农药残留量，而且喷在土壤中的农药易造成土壤酸化和地下水污染。随着农药的大量使用，其残留在农作物和土壤中的农药对人身和环境的危害也与日俱增，这跟现代农业要求精准高效、绿色环保的要求是背道而驰的。因此，有必要研制一种基于机器视觉的高效可行的喷药装置，让机器代替人在田间作业的同时能比较精准地对准农作物喷药，以降低人的劳动强度，提高药效和保护农田环境。同时国家 十一五 规划中己将研究高效低污染的喷药技术和植保装备技术作为重大攻关项目，而且国家中长期科学和技术发展纲要也已把农业精准作业和信息化列为重 大课题。在精准农业的不断发展壮大和农业生产从机械化、自动化逐步向智能化方向发展的趋势下，智能化农业机械必将成为未来农业生产的主要装备 。 21。本课题就是基于这一背景下着手准备的，研究基于机器视觉的作物对行喷药控制系统不仅对农田作物喷药自动化具有十分重要的意义，而且也是精准农业技术体系的重要组成部分和实现精准农业中变量技术中的重要环节。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 5 2 液压回路 压回路的原理 系统要求完成的设计是基于机器视觉基础上。因此，确定用到 宽调制控制，由信号发生器，通过 信号的占空比发生改变，使的在有作物的情况下可以延长喷洒，而不会出现有的作物漏喷的情况。 如图 1，为液压回路 图 1 液压回路 原理：药液通过水泵抽出，当信号发生器发出的方波为低电平时，电磁阀没有接通，药液通过溢流阀溢流回药液箱；当信号发生器的方波为高电平时， 得电磁阀通电，电磁阀打开，药液通过电磁阀流到喷嘴，喷出药液。 要求：微型水泵的最大输出压力应当与喷头的最大工作压力相适应。且溢流阀和电磁换向阀的最低工作压力应该大于微型水泵的最大工作压力。才能保证溢流阀和电磁换向阀工作时不会应工 作压力过大而损坏。 局图 初定布局图如下图 2： 图 2 布局图 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 6 3 液压系统 压元件选用 头的选用 液压系统采用市场上普遍采用的 图 3 图 3 规格参数： 孔径规格 牙 T 10/32作压力 雾量 175 320 重量 g 10 泵的选用 由于系统所用的液体介质不是液压油，而是药液，基体的 成分是水，所以，不能选用油泵，因此选用水泵。但是由于系统的压力不足 1以选用微型水泵比较合适。根据系统的工作压力范围大概在 用 型水泵。如图 4 图 4 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 7 该系列特点： 1、 综合了自吸泵与化工泵的优点，采用耐腐蚀的多种进口材料合成，具有耐弱酸、耐弱碱、耐弱腐蚀等性能（有一定得限制性）。 2、 泵具备过压保护功能，能在泵超过泵的最大输出压力时自动停机保护。 3、 泵体（材料：增强尼龙）与电机分离，工作介质不与电机接触，避免出现类似离心泵使用久以后，因液体进入电机而损 坏的情况。 4、 运转平稳、流量稳定，可以空转（空转时间不超过 30分钟） 5、 具备稳定自吸性能。最大自吸高度可达到 1米，自吸速度快，流量大。 6、 独具防尘帽设计，避免异物落入进出水口内，延长寿命。 7、 做工精致、体积小、重量轻、流量较大 (最大可达 分钟 )、压力高（最大可达 性能稳定，安装方便。 根据上面技术参数表中的技术参数， 最适合的微型水泵。 流阀的选用 根据管路的压力以及实际应该选用的管路的直径，选用通径为 6溢流阀，最大的流量 2l/大的压力为 40够满足系统的压力要求。因此选用型号为 螺纹连接。如图 5所示 图 5 溢流阀 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 8 向阀的选用 采用通径为 6号为 图 6 图 6 直通单向阀 磁换向阀的选用 由于机器喷洒农药时电磁阀处于通电接通的状态，而不喷洒时电磁阀是关闭的。所以选用二位二通的电磁换向阀。其型号为 径为 8图 7 图 7 电磁换向阀 接头的选用 由于存在不同通径的元件，在连接水管上应该选用相应的管接头。在连接溢流阀与单向阀时需要用到三通管接头。所以，系统选用焊接式单通管接头和焊接买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 9 式三通管接头。选用型号为 6/ 单通管接头及其 号的三通管接头。通径为 3径为 6图 8和图 9. 图 8 焊接式单通管接头 图 9 焊接式三通管接头 管的选用 由于元件有 6 8用内径为 6径为 10米长。 宽调制控制 宽调制 (脉宽调制是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了有 宽宽度调制式（ 关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。 脉宽调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 10 路 图 10 量控制 原理 基于 图 9所示 ,控制原理波形图如图 11所示。 图 11 控制原理波形图 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 11 (t),负载为电磁比例调节阀 ,是电感性负载。图11 中示出三段不同占空比的方波信号。当方波信号为高电平时 (图 11a 中 ,控制电路给负载供电 ,感性负完成充电过程 ,负载电流逐渐上升 ,如图 11b 所示，当方波信号为低电平时 ,即输出电压处于断态时 (图 11a中 ,控制电路不给负载供电 ,感性载由于反向电动势会通过反向并联在负载两端的极管反向放电 ,形成续流 ,使 负载上的电流不会断 ,如图 11b 所示。在 制电路中一般称此极管为续流二极管。因为有了续流二极管 ,使负载上的电流连续。如果感性负载中的感抗足够大 ,即 L R,则负载电流 io(t)就会接近、甚至成为恒流 ,即图 11c 中的 波信号的占空比不同时 ,可改变电感的充放电时间 ,从而改变负载上的输出电流 大小 ,使输出功率得到调节 ,电磁比例调节阀的阀门开度得到控制 ,实现流量 Q(t)的控制。 统中的压力损失 路沿程损失 根据公式 22 10( m i n/3201 6( m i n/3202 在圆管中层流 000 3 0 06464 mh f 0 0 0 9 * (水柱 ) 件的局部损失 断面突然变大损失： 根据公式21 221 )1( 微型水泵出水口采用的是外径为 8水泵连接到三通管接头，接到外径为要 10里有断面突然变大的一个压力损失。 因为共有 2处由内径 6别在管路进入溢流阀买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 12 和进入电磁换向阀时。 所以有 2211 )1( = )861( 22 22211 = 5 1035 m 在水流进入单向阀，为内径为 60一个断面突然变大的损失。 2212 )1( = 222 )1061( 2222 = m 断面突然变小损失 : 从单向阀中流入管接头。断面突然变小，所以当从内径 101v 0170.0 m/s 根据公式2 )1(A= =以 m 管路中总的压力损失 321 = m+ m+ m = 水柱） 由此可以得出，液压沿程损失是很小的，所以微型水泵以及整个液压回路是可以正常工作。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 13 4. 总 结 在这次毕业设计的过程中，让我复习了以前学过很多知识，比如说液压传动，电工学等，让我进一步熟悉了设计的资 料查询方法，资料的运用等。也让我重新熟悉了 及 件的应用。这些都将会是在我以后的工作中起积极地作用。 此次毕业设计，还没有达到很理想的地步，有些地方还是有些缺陷，比如说压力损失计算方面， 的处理方面等细节处。 今后将在我的工作中注重加强。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 14 参 考 文 献 1 上海煤矿机械研究所编 上海人民出版社 。 2 陈奎生主编 武汉理工大学出版社。 3 机械设计手册 2 第二版 ,机 械工业出版社。 4 机械设计手册 5 第二版 ,机械工业出版社。 5 闻徳荪主编 力学）第二版 上册 ,高等教育出版社。 6 余桂英 郭纪林主编 . 006中文版实用教程 ,大连理工出版社。 7 谭建荣 ,张树有 ,陆国栋 ,施岳定编 高等教育出版社。 8 中南五省（区）九院（校）机械制图写作编写组编 . 机械制图 ,人民教育出版社。 9 饶洪辉 京农业大学博士学位论文，5210 傅泽田 ,祁力钧 ,王俊红 农业机械学报 :6111 李会芳、邱白晶、刘保玲等 国农机化报 . 412 陈勇 ,郑加强 农业工程学报 :14213 王兆安 ,黄俊 . 电力电子技术 ,机械工业出版社。 14 邓巍 丁为民 术的连续式变量喷雾装置设计与特性分析， 南京农业大学博士学位论文， 2007, 43 (6): 15615 肖安岂，刘玲腾 北京 :清华大学出版社。 16 邓巍 M)变量喷雾的雾化特性研究，南京农业大学博士学位论文， 2007, 12: 461 - 462 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 15 致 谢 在此，我要向我的指导老师饶