一種玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術屬于現代智能農業裝備和精準農業領域，特別涉及一種玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置及方法。該裝置包括第一激光傳感器支架(10)、第二激光傳感器支架(11)、激光發射傳感器(14)和激光接收傳感器(15)；第一激光傳感器支架(10)和第二激光傳感器支架(11)均為“門”狀支架結構，二者的上橫梁與左右側板垂直；第一激光傳感器支架(10)與第二激光傳感器支架(11)具有相同的高度和寬度，二者的上橫梁在同一平面內，并在中點相交叉，兩個上橫梁之間的夾角為α；第一激光傳感器支架(10)或第二激光傳感器支架(11)其中一個的上橫梁與該裝置運動方向垂直，即與作物行垂直。本發明專利技術結構簡單、定位和檢測準確性高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于現代智能農業裝備和精準農業領域，特別涉及一種針對玉米類高桿作物的株間鋤草時，作物定位和作物行位置檢測的裝置及方法。
技術介紹
我國目前常用的除草方式有人工鋤草和化學除草。人工鋤草占用大量的勞動力且鋤草效率低；化學除草劑會帶來農田雜草種群更替、除草劑藥害頻發、雜草抗藥性增強、食物中殘留積聚及環境污染等問題。加之人們對食品安全的關注及對綠色食品的需求，高效、環保的機械鋤草越來越受到關注。在株間機械鋤草中，苗草信息識別定位是技術難點，國內外多采用機器視覺技術和GPS技術對作物苗和作物行進行識別和定位，通過單棵作物定位信息可控制株間鋤草刀的“避苗鋤草”運動，通過作物行定位信息可控制機具實時沿作物行作業。但是機器視覺和GPS技術均成本較高，難度較大，研制周期較長。玉米類高桿作物是中國重要的糧食作物之一，加之玉米子葉的形狀特征，采用機器視覺技術對玉米進行識別并對根部位置進行定位較為困難，算法復雜。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置，通過采用低成本傳感器，實現對單棵玉米類高桿作物的定位及其作物的行偏差檢測。本專利技術的另一個目的是提供一種玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的方法。為了實現上述目的，本專利技術提供了如下技術方案：本專利技術提供一種玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置，該裝置包括第一激光傳感器支架10、第二激光傳感器支架11、激光發射傳感器14和激光接收傳感器15；第一激光傳感器支架10和第二激光傳感器支架11均為“門”狀支架結構，具有水平方向布置的上橫梁和豎直方向布置的左側板以及右側板；第一激光傳感器支架10與第二激光傳感器支架11具有相同的高度和寬度，二者的上橫梁在同一平面內，并在中點相交叉，兩個上橫梁之間具有一個夾角α,10度≤α≤30度；沿第一激光傳感器支架10和第二激光傳感器支架11的左側板布置有多個激光接收傳感器15；沿第一激光傳感器支架10和第二激光傳感器支架11的右側板布置有多個與激光接收傳感器15一一對應的激光發射傳感器14；第一激光傳感器支架10或第二激光傳感器支架11其中一個的上橫梁與該裝置運動方向垂直，即與作物行垂直。優選地，所述夾角α為15度。將一個激光發射傳感器14和一個激光接收傳感器15稱為一對激光傳感器，第一激光傳感器支架10和第二激光傳感器支架11上均豎直安裝4～6對激光傳感器。激光傳感器支架側板上最高的激光傳感器的高度低于玉米類高桿作物3的高度，且高于雜草高度。該裝置包括仿形單元，仿形單元包括機架5、上連架桿6、連桿7、下連架桿8、仿形輪支架連接板9、左仿形輪支架1、右仿形輪支架12和仿形輪13；其中，機架5與連桿7之間通過上連架桿6和下連架桿8連接并形成轉動副，構成平行四邊形仿形機構；仿形輪支架連接板9與連桿7相連接；仿形輪支架連接板9左右兩端縱向位置分別設置有多個安裝孔，分別連接左仿形輪支架1和右仿形輪支架12；兩個仿形輪13分別安裝在左仿形輪支架1和右仿形輪支架12上；第一激光傳感器支架10和第二激光傳感器支架11的上橫梁與連桿7連接。機架5固定在安裝板4上，安裝板4與株間鋤草刀或株間鋤草單元相連接。本專利技術提供一種使用玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置進行檢測的方法，其特征在于：該方法包括：a、單棵玉米類高桿作物定位：激光發射傳感器14向激光接收傳感器15發射激光；第一激光傳感器組A或第二激光傳感器組B上的激光傳感器被全部被遮擋時，說明該物體為玉米類高桿作物3，當不是全部被遮擋或是沒有被遮擋時說明沒有玉米類高桿作物3或為其他干擾物；b、玉米類高桿作物行檢測：1)第二激光傳感器支架11的上橫梁與作物行垂直；如果第一激光傳感器組A和第二激光傳感器組B同時全部被遮擋，則玉米類高桿作物行位于檢測裝置的橫向中心位置；2)當第一激光傳感器組A先全部被遮擋，然后第二激光傳感器組B全部被遮擋時，說明玉米類高桿作物行橫向相對裝置中心偏左，其左橫向偏移量為La；3)當第二激光傳感器組B先全部被遮擋，然后第一激光傳感器組A全部被遮擋時，說明玉米類高桿作物行橫向相對裝置中心偏右，其右橫向偏移量為Lb。所述左橫向偏移量La為： L a = L 1 t a n α ]]>其中，L1為第一激光傳感器組A先全部被遮擋到第二激光傳感器組B全部被遮擋，裝置所走過的位移。所述右橫向偏移量Lb為： L b = L 2 t a n α ]]>其中，L2為第二激光傳感器組B先全部被遮擋到第一激光傳感器組A全部被遮擋，裝置所走過的位移。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：1)采用低成本激光傳感器組對單棵玉米類高桿作物進行定位，降低了研制成本，實現目標的檢測。2)設計了兩組互成一定角度的激光傳感器組的檢測裝置和檢測方法，根據兩組傳感器檢測檢測順序及響應時間差，結合當前車速，計算玉米類高桿作物行的橫向位置和偏移量。該方法新穎、簡單、可行，穩定性較高。3)設計了仿形機構，保證傳感器相對地面距離不變。附圖說明圖1為本專利技術玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置的結構示意圖；圖2為本專利技術玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置的正視圖；圖3為本專利技術玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的方法原理圖。其中的附圖標記為：1左仿形輪支架3玉米類高桿作物 4安裝板5機架 6上連架桿7連桿 8下連架桿9仿形輪支架連接板 10第一激光傳感器支架11第二激光傳感器支架 12右仿形輪支架13仿形輪 14激光發射傳感器15激光接收傳感器 A第一激光傳感器組B第二激光傳感器組 V裝置前進速度L1第一激光傳感器組A先全部被遮擋到第二激光傳感器組B全部被遮擋，裝置所走過的位移L2第二激光傳感器組B先全部被遮擋到第一激光傳感器組A全部被遮擋，裝置所走過的位移具體實施方式下面結合實施例對本專利技術進行進一步說明。如圖1所示，本專利技術玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置，包括仿形單元、第一激光傳感器支架10、第二激光傳感器支架11、激光發射傳感器14和激光接收傳感器15。第一激光傳感器支架10和第二激光傳感器支架11均為“門”狀支架結構，具有水平方向布置的上橫梁和豎直方向布置的左側板以及右側板；第一激光傳感器支架10與第二激光傳感器支架11具有相同的高度和寬度，二者的上橫梁在同一平面內，并在中點相交叉，兩個上橫梁之間具有一個夾角α，10度≤α≤30度；所述夾角α優選為15度。沿第一激光傳感器支架10和第二激光傳感器支架11的左側板布置有多個激光接收傳感器15。沿第一激光傳感器支架1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置，其特征在于：該裝置包括第一激光傳感器支架(10)、第二激光傳感器支架(11)、激光發射傳感器(14)和激光接收傳感器(15)；第一激光傳感器支架(10)和第二激光傳感器支架(11)均為“門”狀支架結構，具有水平方向布置的上橫梁和豎直方向布置的左側板以及右側板；第一激光傳感器支架(10)與第二激光傳感器支架(11)具有相同的高度和寬度，二者的上橫梁在同一平面內，并在中點相交叉，兩個上橫梁之間具有一個夾角α，10度≤α≤30度；沿第一激光傳感器支架(10)和第二激光傳感器支架(11)的左側板布置有多個激光接收傳感器(15)；沿第一激光傳感器支架(10)和第二激光傳感器支架(11)的右側板布置有多個與激光接收傳感器(15)一一對應的激光發射傳感器(14)；第一激光傳感器支架(10)或第二激光傳感器支架(11)其中一個的上橫梁與該裝置運動方向垂直，即與作物行垂直。

【技術特征摘要】
1.一種玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置，其特征在于：該裝置包括第一激光傳感器支架(10)、第二激光傳感器支架(11)、激光發射傳感器(14)和激光接收傳感器(15)；第一激光傳感器支架(10)和第二激光傳感器支架(11)均為“門”狀支架結構，具有水平方向布置的上橫梁和豎直方向布置的左側板以及右側板；第一激光傳感器支架(10)與第二激光傳感器支架(11)具有相同的高度和寬度，二者的上橫梁在同一平面內，并在中點相交叉，兩個上橫梁之間具有一個夾角α，10度≤α≤30度；沿第一激光傳感器支架(10)和第二激光傳感器支架(11)的左側板布置有多個激光接收傳感器(15)；沿第一激光傳感器支架(10)和第二激光傳感器支架(11)的右側板布置有多個與激光接收傳感器(15)一一對應的激光發射傳感器(14)；第一激光傳感器支架(10)或第二激光傳感器支架(11)其中一個的上橫梁與該裝置運動方向垂直，即與作物行垂直。2.根據權利要求1所述的玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置，其特征在于：所述夾角α為15度。3.根據權利要求1所述的玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置，其特征在于：將一個激光發射傳感器(14)和一個激光接收傳感器(15)稱為一對激光傳感器，第一激光傳感器支架(10)和第二激光傳感器支架(11)上均豎直安裝4～6對激光傳感器。4.根據權利要求1所述的玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置，其特征在于：激光傳感器支架側板上最高的激光傳感器的高度低于玉米類高桿作物(3)的高度，且高于雜草高度。5.根據權利要求1所述的玉米類高桿作物定位和作物行位置檢測的裝置，其特征在于：該裝置包括仿形單元，仿形單元包括機架(5)、上連架桿(6)、連桿(7)、下連架桿(8)、仿形輪支架連接板(9)、左仿形輪支架(1)、右仿形輪支架(12)和仿形輪(13)；其中，機架(5)與連桿(7)之間通過上連架桿(6)和下連架桿(8)連接并形成轉動副，構成平行四邊形仿形機構；仿形輪支架連接板(9)與連桿(7)相連接；仿形輪支架連接板(9)左右兩端縱向位置分別設置有多個安裝孔，分別連接左仿形輪支架(1)和右仿形輪支架(12)；兩個仿形輪(13)分別安裝在左仿形輪支架(1)和右仿形輪支架(12)上；第一激光傳感器支架(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張春龍，孫成龍，陳子文，李南，孫哲，李偉，
申請(專利權)人：中國農業大學，
類型：發明
國別省市：北京;11