红外靶标自动探测器的研制及试验.pdf

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1、第28卷2012年第12期6月农业工程学报Tr蛐sactionsofthechjneseS0cietyofA鲥cult呦1EngineeringVbl

2、28No．12Jun．2012159红外靶标自动探测器的研制及试验李丽1，李恒2，何雄奎2※，H-Andreas3(1．山东省滨州职业学院电气工程学院，滨州256603；2，中国农业大学理学院，北京100193：3，德联邦施药技术研究所，布伦瑞克38104)摘要：当前红外靶标自动探测器对绿色作物喷药时，存在对作物和非作物(土壤、枯枝等)都施药的缺陷，造成了

3、药液的浪费和环境的污染。该文探讨用红外探测技术实现对靶标的自动探测，同时以颜色传感器为辅助对绿色靶标进行识别，实现红外靶标自动探测器仅对绿色靶标进行喷雾的目的，试验结果表明：所建屯的红外靶标自动探测器可对绿色作物靶标进行自动探测，探测的虽远距离为85～88cm；探测距离的远近受叶片覆盖率与照度2因素的影响，植物冠层叶片覆盖率越大时，探测距离越远：叶片表面的照度越高时．探测距离越远；叶片覆盖率越大且照度越大时，探测距离越远且工作越稳定，为绿色作物精准施药提供了一种控制思路及方法。关键词：传感器，作物，红外探

4、测，精准喷施，颜色，探测距离doi：10．396劝．is蛐，1002—6819．2012．12．026中图分类号：S123文献标志码：A文章编号：1002—6819(2叭2)一12一0159一05李丽，孪恒，何雄奎，等红外靶标自动探测器的研制及试验[J】．农业工程学报，2012，28(12)：159—163．“LL“H髓昏HeXiongkIli，eta1．Developm即t卸de印甜melltofa岫)m撕cdete‘撕0Ildev妇fbrin删taq昏乱叨．Tr龃鞠ccio略oflbealille∞s

5、ocielyofJ牺culturalEngi砒g(Tr龃sacti佃softhecsAE)，2012，28(J2)：159一163．(．malinesewi也En翊ishabs昀哟0引言据统计，中国每年病虫草害面积达2．36亿hnl2。病虫害防治目前主要靠化学农药，然而农药的过量施用导致大量农药残留，造成了农产品、土壤、水体等的污染，受农药污染的耕地面积己超过l300～l600万hm2【1叫。无靶标喷施造成的靶标外大量农药沉积是农药残留的主要原因之一，对靶喷药技术是降低农药残留的有效手段，其关键技术是靶标

6、探测技术口J。目前的靶标探测技术主要有：红外光电探测技术、超声波探测技术、微波探测技术及图像处理探测技术等。微波探测由于通讯及控制技术复杂、经济性较差等原因，尚处于试验研究阶段。从国外发展现状来看，目前应用于生产的主要是超声波探测技术和红外探测技术。近红外光电探测技术因其响应速度快、能实现非接触榆测、精度和分辨率高等优点，在国内市场上被广泛应用于农作物靶标探测畔oJ。目前。国内红外靶标探测器已经能够实现农作物探测、喷雾动作执行等一系列动作，动作灵敏，初步能够满足生产实际要求。但仍然存在着一系列问题，即探测

7、器探测到任何靶标时都会动作，包括一些非植物障碍物，如枯收稿日期：2012．0l-09修订日期：2012_05—23基金项目：国家“863”高技术研究发展计划资助项目(2007从loz2∞)；国际科技合作计划资助项目(20IODFA34570)；国家自然科学基金资助项目(30971940)作者简介：李丽(198l一)，女．山东滨州人，助教，从事机电一体化技术研究。滨州山东滨州职业学院电气工程学院，256603。Email：lil{曲嚣ky@126．com浆通信作者：何雄奎(1966一)，男，博士，教授，主要

8、从事植保机械与施药技术研究，北京中国农业大学理学院．100193。E眦il：xiongkui@∞u．cdu．∞树、电线杆、栅栏、麦茬等，给这些靶标喷施农药也会造成浪费和环境污染。针对上述问题，本文基于红外传感探测技术，利用颜色传感器和单片机设计的红外靶标自动探测器，实现只对绿色作物靶标喷雾的目的。1红外靶标自动探测器的原理红外线自动对靶喷雾技术的原理就是利用红外发光管发射出一种红外光线照射到被探测的物体上，经反射回来的红外线若被接收器接收，即可确定红外发射管前方目标障碍物的存在，与此同时，利用颜色传感器接

9、收靶标的颜色，判断是否为绿色植物，当I_J时满足有红外反射和绿色植物的特征时，发出信号给控制系统，控制相应的喷头动作。2红外靶标自动探测器的主体结构2．1颜色识别模块颜色识别传感器采用带数字兼容接口的RGB彩色光频率转换器_r℃s230D(TAOS公司生产)，通过一个颜色传感器探头与单片机相结合构成功能组来控制电磁阀。颜色识别传感器作为颜色识别模块的输入机构，通过传感器探测感光元件视线范围内的颜色，并且经过内部算法输出对应的频