Устройство роботизированного комплекса для полосового опрыскивания овощных культур Российский патент 2024 года по МПК A01M7/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к роботизированным комплексам для опрыскивания растений по полосовой технологии.

Известен способ авиационной химической обработки растений (А.С. СССР N 1017218, МПК A01G 7/00, 1983), согласно которому перед распылителем химикатов измеряют спектральную яркость растительного покрова, подлежащего обработке, и расход химикатов регулируют пропорционально спектральной яркости растительного покрова, подлежащего обработке.

Недостатком известного способа является то, что спектральную яркость растительного покрова определяют при условии, что в поле зрения фотометра попадает растительный покров, подлежащий обработке, размером не менее рабочей ширины захвата летательных аппаратов (30-35 м). В результате в поле зрения фотометра попадают растения с разной степенью развития по ширине и длине обрабатываемой полосы, дозу химикатов пропорционально индекса вегетации учитывается только по длине обработки, что приводит к нерациональному использованию химикатов, и следственно, происходит загрязнение окружающей среды.

Известно устройство управляемого опрыскивания (А.С. РФ N 2129785, МПК А01М 7/00, 1999), заключающееся в автоматическом управлении подачей рабочего раствора на культурное или сорное растения. При движении устройства в поле зрения цветной видеокамеры находятся все распылители опрыскивателя. Когда на участке поля, обрабатываемом одним распылителем, видеокамера видит зеленый цвет обрабатываемого растения, анализатор изображения выдает команду на включение соответствующего распылителя через электроклапан.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности точечного внесения рабочего раствора, а следственно, больший расход последнего, загрязнению окружающей среды и повышения себестоимости возделываемых культур.

Известен автономный комплекс для точечного опрыскивания растительности (патент РФ №2767537, МПК А01М 7/00, 2006), содержащий каркас с тремя горизонтальными направляющими и установленной на них кареткой, соединенной с блоком управления и приводимой в движение шаговыми двигателями, в нижней части каретки установлены цветная видеокамера и корпус с распылителем, соединенный через насос с емкостью для рабочего раствора.

Недостатком известного устройства является цикличность работы, при этом не учитываются индивидуальные геометрические параметры обрабатываемых растений на опрыскиваемой площади с учетом фазы развития, вследствие чего увеличивается расход рабочего раствора, загрязнение окружающей среды и себестоимость возделываемых культур.

Наиболее близким является устройство роботизированного комплекса для полосового опрыскивания овощных культур (патент РФ №2796491, МПК А01М 7/00, 2006), содержащий раму, содержащее раму, на которой смонтированы двигатель приводящий насос, соединенный на входе с емкостью для рабочего раствора, видеокамеру, установленную впереди на раме по центру движения, обладающую техническим зрением, определяющую проекцию контура обрабатываемых культур в вертикально-поперечной плоскости и передающую сигнал блоку управления, горизонтальную направляющую с установленными двумя подвижными каретками, соединенными с блоком управления и приводимыми в движение шаговым двигателем, при этом в нижней части каретки установлен корпус с распылителем, соединенный подвижно с выходным штуцером насоса, а оси распылителей расположены в одной вертикальной плоскости и направлены навстречу друг к другу.

Недостатком данного изобретения является изменение равномерности распределения капель по абрису растений при различных фазах развития обрабатываемой культуры.

Задача изобретения - повышение качества обработки растений на технологической операции опрыскивание по полосам.

Технический результат достигается устройством роботизированного комплекса для полосового опрыскивания овощных культур, согласно изобретению, содержит раму, на которой смонтированы двигатель приводящий насос, соединенный на входе с емкостью для рабочего раствора, видеокамеру, установленную впереди на раме по центру движения, обладающую техническим зрением, определяющую проекцию контура обрабатываемых культур в вертикально-поперечной плоскости и передающую сигнал блоку управления, горизонтальную направляющую с установленными двумя подвижными каретками, соединенными с блоком управления и приводимыми в движение шаговым двигателем, при этом в нижней части каретки установлен корпус с распылителем, соединенный подвижно с выходным штуцером насоса, а оси распылителей расположены в одной вертикальной плоскости и направлены навстречу друг к другу, при этом, на горизонтальной направляющей между двумя подвижными каретками установлена третья подвижная каретка с корпусом распылителя, оборудованным системой широтно-импульсной модуляции, принимающим сигнал управления от блока управления для компенсирования неравномерности распределения рабочего раствора, зависящий от расстановки крайних подвижных кареток, при этом корпус с распылителем, имеющим угол распыла 65-110 градусов, на третьей подвижной каретке обращены перпендикулярно вниз к обрабатываемой поверхности, оси трех распылителей расположены в одной вертикальной плоскости, а крайние распылители с углом распыла 65-80 градусов направлены к горизонтальной поверхности под углом 45 градусов.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображено устройство роботизированного комплекса для полосового опрыскивания овощных культур, общий вид; на фиг. 2 изображено тоже, вид с боку; фиг. 3 поперечная проекция устройства роботизированного комплекса для полосового опрыскивания овощных культур в момент созревания обрабатываемой культуры; фиг. 4 поперечная проекция устройства роботизированного комплекса для полосового опрыскивания овощных культур в начальной фазе развития обрабатываемой культуры.

Устройство роботизированного комплекса для полосового опрыскивания овощных культур состоит из рамы 1, на которой смонтированы двигатель 2 приводящий насос 3, соединенный на входе с емкостью 4 для рабочего раствора, горизонтальная направляющая 5 с тремя подвижными каретками 6, 7, 8, соединенные с блоком управления 9. Каретки 6, 7, 8 приводятся в движение шаговыми двигателями. В нижней части кареток 6, 7, 8 установлены корпуса с распылителями 10, 11, 12 соединенные подвижно с выходным штуцером насоса 3. Оси распылителей 10, 11, 12 расположены в одной вертикальной плоскости. Распылители 10, 12 имеют угол распыла 65-80 градусов, направлены навстречу друг к другу под углом 45 градусов к горизонтальной направляющей 5. Корпус с распылителем 11 на третьей подвижной каретке, обращены перпендикулярно вниз к обрабатываемой поверхности, кроме того оборудован системой широтно-импульсной модуляции 13. Распылитель 11 имеет угол распыла 65-110 градусов. Оси трех распылителей 10, 11, 12 расположены в одной вертикальной плоскости. Впереди на раме 1 по центру движения установлена видеокамера 14, обладающая техническим зрением. Видеокамера 14 определяет проекцию контура обрабатываемых растений 15 в вертикально-поперечной плоскости и передает сигнал на блок управления 9.

Устройство роботизированного комплекса для полосового опрыскивания овощных культур работает следующим образом.

В соответствии с программой полосовой обработки сельскохозяйственного поля пестицидами или жидкими удобрениями устройство роботизированного комплекса для полосового опрыскивания овощных культур устанавливают на край поля в точке ввода его в работу. Через блок управления 9 вводят карту движения и координаты начала работы. Программное обеспечение рассчитывает оптимальную траекторию движения по междурядьям растений для полного прохода поля. Используя видеокамеру 14, обладающая свойством технического зрения в режиме реального времени, роботизированный комплекс обнаруживает растения 15 на своем пути. На основе обработки получаемых снимков и предварительно загруженных в систему известных растений определяется проекция контура обрабатываемой культуры в вертикально-поперечной плоскости. Блок управления 9, в режиме реального времени, задает величину перемещения подвижных кареток 6, 8. Величина перемещения кареток 6, 8 определяет расстояние между распылителями 10, 12 обеспечивающее полное покрытие контура обрабатываемых растений рабочим раствором. Учитывая отклонение центра абриса растений от оси движения, блок управления 9 передает сигнал на каретку 7 совмещая расположение с осью распылителя 11.

Фаза развития растений влияет на ширину обрабатываемой полосы. Для соответствия ширины обрабатываемой полосы необходимо изменение расстояния между распылителями 10, 12. Блок управления обрабатывает изображение с камеры 14 и соответственно передает сигнал управления на каретки 6, 8 для изменения расстояния между осями распылителей 10, 12. Данная величина влияет на равномерность распределения капель в верхней части их абриса. Это особенно заметно при расстоянии между распылителями более 0,7 м. Согласно заданного алгоритма, по зависимости количества рабочего раствора от расстояния между распылителями 10, 12, блок управления 9 подает сигнал на блок 13 системы широтно-импульсной модуляции корпуса с распылителем 11 на каретке 7. Дозирование количества раствора определяется величиною абриса обрабатываемых растений. Для обеспечения равномерности покрытия абриса растений, блок 9 обрабатывает информацию расположения кареток 6 и 8, ориентируя по центру каретку 7. Одновременно передает сигнал управления на блок 13 системы широтно-импульсной модуляции корпуса с распылителем 11, чем компенсирует неравномерность распределения рабочего раствора по абрису растений.

Использование предлагаемого устройства роботизированного комплекса для полосового опрыскивания овощных культур обеспечит повышение качества обработки растений на технологической операции опрыскивание по полосам.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам роботизированных комплексов для опрыскивания растений по полосовой технологии. Устройство состоит из рамы 1, на которой смонтированы двигатель, приводящий насос, соединенный на входе с емкостью для рабочего раствора, горизонтальная направляющая 5 с тремя подвижными каретками 6, 7, 8, соединенные с блоком управления 9. В нижней части кареток 6, 7, 8 установлены корпуса с распылителями 10, 11, 12, соединенные подвижно с выходным штуцером насоса. Оси распылителей 10, 11, 12 расположены в одной вертикальной плоскости. Распылители 10, 12 имеют угол распыла 65-80 градусов, направлены навстречу друг другу под углом 45 градусов к горизонтальной направляющей 5. Корпус с распылителем 11 на третьей подвижной каретке, обращены перпендикулярно вниз к обрабатываемой поверхности, при этом корпус оборудован системой широтно-импульсной модуляции 13. Распылитель 11 имеет угол распыла 65-110 градусов. Оси трех распылителей 10, 11, 12 расположены в одной вертикальной плоскости. Впереди на раме 1 по центру движения установлена видеокамера 14. Видеокамера 14 определяет проекцию контура обрабатываемых растений 15 в вертикально-поперечной плоскости и передает сигнал на блок управления 9. Устройство обеспечивает повышение качества обработки растений. 4 ил.

Устройство роботизированного комплекса для полосового опрыскивания овощных культур, содержащее раму, на которой смонтированы двигатель, приводящий насос, соединенный на входе с емкостью для рабочего раствора, видеокамеру, установленную впереди на раме по центру движения, обладающую техническим зрением, определяющую проекцию контура обрабатываемых культур в вертикально-поперечной плоскости и передающую сигнал блоку управления, горизонтальную направляющую с установленными двумя подвижными каретками, соединенными с блоком управления и приводимыми в движение шаговым двигателем, при этом в нижней части каретки установлен корпус с распылителем, соединенный подвижно с выходным штуцером насоса, а оси распылителей расположены в одной вертикальной плоскости и направлены навстречу друг другу, отличающееся тем, что на горизонтальной направляющей между двумя подвижными каретками установлена третья подвижная каретка с корпусом распылителя, оборудованным системой широтно-импульсной модуляции, принимающим сигнал управления от блока управления для компенсирования неравномерности распределения рабочего раствора, зависящий от расстановки крайних подвижных кареток, при этом корпус с распылителем, имеющим угол распыла 65-110 градусов, на третьей подвижной каретке обращены перпендикулярно вниз к обрабатываемой поверхности, оси трех распылителей расположены в одной вертикальной плоскости, а крайние распылители с углом распыла 65-80 градусов направлены к горизонтальной поверхности под углом 45 градусов.