精確對(duì)靶施藥室內(nèi)測(cè)試系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)論文[帶圖紙].doc

南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：精確對(duì)靶施藥室內(nèi)測(cè)試系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)械電子工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：職稱(chēng)：副教授南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)致謝四年的讀書(shū)生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開(kāi)始。四年的求學(xué)生涯在師長(zhǎng)、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿(mǎn)囊，在論文即將付梓之際，思緒萬(wàn)千，心情久久不能平靜。偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻(xiàn)給一位平凡的人，我的導(dǎo)師。我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學(xué)嚴(yán)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助,在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯謝意！人生的道路有許多的坎坷，不是一條通往光明之路，有痛苦，有傷心，有無(wú)助，也有面對(duì)一切所不能忍受的，這就是生活。但是生活中確實(shí)有許多美好的東西，有些時(shí)候你不會(huì)看到它的本身的色彩，如果你用這一種方式感受不到的話(huà)，不妨換一種方式去感受，也許它正是你所需要的那謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營(yíng)造了一種良好的精神氛圍。授人以魚(yú)不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹(shù)立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫(xiě)作的指導(dǎo)經(jīng)由您悉心的點(diǎn)撥再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟常常讓我有“山重水復(fù)疑無(wú)路柳暗花明又一村”感謝我的爸爸媽媽?zhuān)傻弥X草，言樹(shù)之背，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂(lè)是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)種生活方式。千萬(wàn)不要放棄生活，你放棄了它，生活也就放棄了你，人生貴在的是感受，會(huì)感受才會(huì)有幸福，在生活中如果你感受的多了，那你才會(huì)感受到生活中的美好，你才會(huì)知道你在前世所選擇的是今生的最正確的人生路。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘要精確對(duì)靶施藥作為農(nóng)作物、樹(shù)木等主要的除病蟲(chóng)害方式，在我國(guó)植保措施中具有著十分重要的作用。本文根據(jù)對(duì)靶施藥的發(fā)展，簡(jiǎn)單的闡述了它的研究現(xiàn)狀；通過(guò)對(duì)靶施藥的類(lèi)型和改進(jìn)的方式詳細(xì)地介紹了對(duì)靶施藥的發(fā)展?fàn)顩r；分析了對(duì)靶施藥現(xiàn)狀存在的一些問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，提出了未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)；最后對(duì)精確對(duì)靶施藥室內(nèi)測(cè)試系統(tǒng)的改進(jìn)進(jìn)行了總結(jié)與設(shè)想，并對(duì)其報(bào)以美好的祝愿。Summary:Preciselytargetpesticideapplicationwayascrops,treesandothermajoradditiontopestsanddiseases,plantprotectionmeasuresinChinahasaveryimportantrole.Basedonthedevelopmentofon-targetpesticideapplication,therewillbeabriefexplanationoftheResearch；detaileddescriptionofthestateofdevelopmentofthetargetpesticideapplicationbythetypeofthetargetpesticideapplicationandimproved；analysisofthestatusofthetargetpesticideapplicationexistssomeproblems,solvetheseproblems,thefuturetrendofdevelopment；Finally,asummaryandideasforaccuratetargetpesticideapplicationindoortestsystemimprovements,andreportedgoodwishes.南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄1緒論1.1精確對(duì)靶施藥概念及技術(shù)思想1.2研究背景意義及主要研究?jī)?nèi)容1.2.1國(guó)內(nèi)外精確對(duì)靶施藥研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.2.2本文的主要研究?jī)?nèi)容及研究意義1.3本章小結(jié)2精確對(duì)靶施藥室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及零部件強(qiáng)度校核2.1精確對(duì)靶施藥室內(nèi)測(cè)試系統(tǒng)工作原理及組成部分2.2運(yùn)動(dòng)模擬部分設(shè)計(jì)及校核2.2.1傳動(dòng)方案的確定2.2.2電動(dòng)機(jī)的選擇2.2.3傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算2.2.4帶輪的強(qiáng)度校核2.2.5軸的設(shè)計(jì)及校核2.2.6精確校核軸的疲勞強(qiáng)度2.2.7張緊螺栓的選用及校核2.3本章小結(jié)3實(shí)驗(yàn)臺(tái)具體單元設(shè)計(jì)3.1運(yùn)動(dòng)臺(tái)架的設(shè)計(jì)3.2電動(dòng)機(jī)架的設(shè)計(jì)3.3噴頭移動(dòng)組合臺(tái)架的設(shè)計(jì)3.3.1噴頭的橫向移動(dòng)性3.3.2噴頭的縱向移動(dòng)性3.4攝像頭的多方位拍攝改進(jìn)設(shè)計(jì)南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.5變頻器調(diào)控板的安放設(shè)計(jì)3.6水泵的位置優(yōu)化3.7本章小結(jié)4藥液的回收利用設(shè)計(jì)4.1利用泵實(shí)現(xiàn)藥液的循環(huán)利用4.2集水容器的設(shè)計(jì)處理實(shí)驗(yàn)后藥液4.3精確對(duì)靶施藥室內(nèi)測(cè)試系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)4.4本章小結(jié)5主要研究結(jié)論及進(jìn)一步研究建議5.1主要研究結(jié)論5.2進(jìn)一步研究建議參考文獻(xiàn)附錄南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)11緒論1.1精確對(duì)靶施藥概念及技術(shù)思想自新中國(guó)成立以來(lái)，在黨和政府的領(lǐng)導(dǎo)下，我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)取得了很大的成就，在這可觀的成就中，施藥技術(shù)功不可沒(méi)，但是人們?cè)谑褂棉r(nóng)藥過(guò)程中存在著很多問(wèn)題，比如施藥過(guò)程中忽視田間病蟲(chóng)草害發(fā)生差異性和作物信息的差異性以及使用手段落后等，由于上述的問(wèn)題而使大量的農(nóng)藥流失到非靶標(biāo)環(huán)境中，造成人畜中毒和嚴(yán)重的環(huán)境污染，導(dǎo)致食品的污染和生態(tài)失衡。其主要原因是噴灑出去的農(nóng)藥只有很少的部分達(dá)到要防治的靶標(biāo)上。Metcalf做了估算，從施藥機(jī)械噴灑出去的農(nóng)藥只有2550能沉積到作物葉片上只有不足0.03的藥劑能起到殺蟲(chóng)作用。這個(gè)問(wèn)題在我國(guó)非常突出，目前我國(guó)化學(xué)防治面積已達(dá)2.87億hm2，并且還在以每年0.13億hm2的速度增長(zhǎng)，每年我國(guó)都有100萬(wàn)t的農(nóng)藥制劑，1億t藥液噴灑到農(nóng)田中，由于使用不當(dāng)，造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)億元。我國(guó)農(nóng)藥生產(chǎn)技術(shù)處予國(guó)際先進(jìn)水平，而我國(guó)植保機(jī)械和農(nóng)藥使用技術(shù)嚴(yán)重落后的現(xiàn)狀與我國(guó)高速發(fā)展的農(nóng)藥水平極不相稱(chēng)，已嚴(yán)重妨礙了農(nóng)作物病蟲(chóng)害的防治，帶來(lái)了諸如農(nóng)藥利用率低、農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標(biāo)、環(huán)境污染、作物要害、操作者中毒等負(fù)面影響。在我國(guó)，農(nóng)藥利用率最好的也不足30，農(nóng)藥流失量高達(dá)6070，不僅經(jīng)濟(jì)損失重大，也造成了嚴(yán)重的“農(nóng)殘問(wèn)題”和環(huán)境污染。噴藥技術(shù)的落后嚴(yán)重影響著農(nóng)藥效力的發(fā)揮，普通的施藥機(jī)械在田問(wèn)工作時(shí)，不考慮雜草數(shù)量在空間上的分布情況將藥液均勻的噴灑在整個(gè)田地間，這就導(dǎo)致了高密度的雜草區(qū)域和不包含或包含很少雜草的區(qū)域接受到同等量的藥液。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，作業(yè)面積越來(lái)越大，這種施藥方式的弊端日趨嚴(yán)重，唯有實(shí)行精準(zhǔn)施藥技術(shù)，才能達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的目的11。在我國(guó)，森林病蟲(chóng)害問(wèn)題一直很?chē)?yán)峻。目前，我國(guó)整個(gè)植保機(jī)械格局以手動(dòng)和小型機(jī)動(dòng)為主，防治功效低，大部分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、技術(shù)含量低。近年來(lái)，隨著各種新型施藥技術(shù)的發(fā)展，大量新型的植保機(jī)械研制成功，為森林病蟲(chóng)害的防治工作做出了很大貢獻(xiàn)。如防飄移技術(shù)，主要考慮的是農(nóng)藥?kù)F滴在噴灑過(guò)程中由于風(fēng)力等原因，使得大量農(nóng)藥未能到達(dá)靶標(biāo)，而是飄散到地面等地，造成農(nóng)藥的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染。類(lèi)似的還有靜電技術(shù)，使用某種手段使噴灑出的農(nóng)藥?kù)F滴帶電，這樣霧滴更容易到達(dá)靶標(biāo)。精準(zhǔn)施藥技術(shù)是在認(rèn)南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2定田間病蟲(chóng)草害相關(guān)因子差異性的基礎(chǔ)上，充分獲取農(nóng)田小區(qū)病蟲(chóng)草害存在的空間和時(shí)間差異性信息，即獲取地塊中每個(gè)小區(qū)中國(guó)林業(yè)機(jī)械協(xié)會(huì)(每平方米到每百平方米)病蟲(chóng)草害發(fā)生的相關(guān)信息，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上有效的施藥方案，準(zhǔn)確地在每一個(gè)小區(qū)上噴灑農(nóng)藥。對(duì)靶施藥技術(shù)是精確施藥技術(shù)中的一種，它是采用各種技術(shù)，大都是先采集到目標(biāo)區(qū)域的圖像，再對(duì)圖像進(jìn)行一系列的處理，得到靶標(biāo)圖像，在指導(dǎo)噴藥系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)靶標(biāo)進(jìn)行施藥。這樣同樣減少了農(nóng)藥的浪費(fèi)，降低了對(duì)環(huán)境的污染，而且大多數(shù)采用對(duì)靶施藥的植保機(jī)械都有相應(yīng)的動(dòng)力系統(tǒng)，避免了大量人力操作，節(jié)省了勞動(dòng)力12。1.2研究背景意義及主要研究?jī)?nèi)容1.2.1國(guó)內(nèi)外精確對(duì)靶施藥研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（1）國(guó)外的國(guó)外精確對(duì)靶施藥技術(shù)的發(fā)展情況技術(shù)發(fā)達(dá)，技術(shù)應(yīng)用廣泛，YangChun-Chieh等用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制對(duì)除草劑的施用量進(jìn)行了模擬控制，試驗(yàn)結(jié)果證明除草劑的對(duì)靶覆蓋率為809013；美國(guó)伊利諾依大學(xué)(UniversityofIllinoisatUrbanaChampaign)農(nóng)業(yè)工程系田磊等人開(kāi)發(fā)的“基于機(jī)器視覺(jué)的西紅柿田間自動(dòng)雜草控制系統(tǒng)”和“基于差分GPS的施藥系統(tǒng)”；美國(guó)加利福利亞大學(xué)戴維斯分校(UniversityofCaliforniaatDavis)研制的基于視覺(jué)傳感器對(duì)成行作物實(shí)施精量噴霧系統(tǒng)等。與此同時(shí)，理論知識(shí)也得到了相當(dāng)?shù)姆e累，提出了許多用于作物雜草識(shí)別、決策控制的算法13。（2）國(guó)內(nèi)精確對(duì)靶施藥技術(shù)的發(fā)展情況相對(duì)于外國(guó)而言，我國(guó)在這方面科研投入比較少，近年來(lái)也很多新的技術(shù)在新起，其中研究的主要有：機(jī)器人技術(shù)，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)完成溫室精確對(duì)靶機(jī)器人，此系統(tǒng)適合在溫室中使用，可節(jié)省農(nóng)藥，并且在整個(gè)操作過(guò)程中，人可以處于溫室外操作，不會(huì)因?yàn)檗r(nóng)藥對(duì)人體產(chǎn)生危害。紅外傳感探測(cè)技術(shù)，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的鄧巍等人也對(duì)自動(dòng)對(duì)靶噴霧的紅外探測(cè)作了研究，主要確定了靶標(biāo)特征波長(zhǎng)，并建立了自動(dòng)對(duì)靶噴霧的紅外探測(cè)系統(tǒng)。單片機(jī)控制技術(shù)，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的吳澤秫等人研究出一種基于AVR單片機(jī)的自動(dòng)對(duì)靶噴霧控制系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)證明此系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在一定速度范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)精確對(duì)靶，從而大大提高了農(nóng)藥的利用率。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，南京南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3林業(yè)大學(xué)的葛玉峰等人設(shè)計(jì)了一套基于機(jī)器視覺(jué)的室內(nèi)農(nóng)藥自動(dòng)精確噴霧系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)證明此系統(tǒng)在低速狀態(tài)下，有80左右的藥液擊中目標(biāo)，顯著提高了噴藥的準(zhǔn)確性，節(jié)省了大量農(nóng)藥6。（3）總體研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外的同類(lèi)研究日星月異，隨著時(shí)間的推移產(chǎn)生了很多新型技術(shù)，其中有以下幾種：1、機(jī)器人技術(shù)。機(jī)器人技術(shù)有三個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是有類(lèi)人的功能，比如說(shuō)作業(yè)功能，感知功能，行走功能，還能完成各種動(dòng)作，它還有一個(gè)特點(diǎn)是根據(jù)人的編程能自動(dòng)的工作，這里一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是可以通過(guò)編程，改變它的工作、動(dòng)作、工作的對(duì)象，和工作的一些要求，它是人造的機(jī)器或機(jī)械電子裝置。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)完成溫室精確對(duì)靶機(jī)器人，對(duì)靶噴霧機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)包括移動(dòng)平臺(tái)、機(jī)械臂、病害信息診斷及變量噴嘴4個(gè)主要組成部分。2、紅外傳感探測(cè)技術(shù)。所謂的紅外探測(cè)技術(shù)是利用紅外線(xiàn)的漫反射來(lái)完成對(duì)靶標(biāo)的位置探測(cè)，即靶標(biāo)存在時(shí)，紅外線(xiàn)接收管能接收到紅外線(xiàn)；當(dāng)靶標(biāo)不在時(shí)，紅外線(xiàn)接收管則接收不到紅外線(xiàn)。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的鄧巍等人也對(duì)自動(dòng)對(duì)靶噴霧的紅外探測(cè)作了研究，主要確定了靶標(biāo)特征波長(zhǎng)，并建立了自動(dòng)對(duì)靶噴霧的紅外探測(cè)系統(tǒng)。3、單片機(jī)控制技術(shù)。單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，自單片機(jī)問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，逐漸發(fā)展為低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化。單片機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的吳澤秫等人研究出一種基于AVR單片機(jī)的自動(dòng)對(duì)靶噴霧控制系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)證明此系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在一定速度范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)精確對(duì)靶，從而大大提高了農(nóng)藥的利用率。4、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)。在對(duì)靶噴霧系統(tǒng)中，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)模擬人眼的視覺(jué)功能，通過(guò)攝像機(jī)等圖像采集裝置得到目標(biāo)區(qū)域的圖像信息，通過(guò)對(duì)目標(biāo)圖像的信息加以處南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4理，最終用于實(shí)際測(cè)量和控制等。南京林業(yè)大學(xué)的葛玉峰等人設(shè)計(jì)了一套基于機(jī)器視覺(jué)的室內(nèi)農(nóng)藥自動(dòng)精確噴霧系統(tǒng)，此系統(tǒng)利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)采集實(shí)時(shí)樹(shù)木圖，通過(guò)對(duì)圖像的處理完成對(duì)目標(biāo)樹(shù)木的分割與識(shí)別，再以圖像信息來(lái)指導(dǎo)噴藥裝置，達(dá)到精確施藥的目的12。目前，在噴霧機(jī)上應(yīng)用注入式混藥系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、自清洗系統(tǒng)、無(wú)人駕駛噴霧機(jī)技術(shù)及風(fēng)送噴霧、靜電噴霧、防漂移噴頭、防風(fēng)屏等技術(shù)，使噴霧機(jī)在更新結(jié)構(gòu)，提高安全性能、藥液在靶標(biāo)上的附著率以及防治霧滴漂移方面都取得了明顯的效果。低量噴霧和微量噴霧通過(guò)減少霧滴直徑的方法來(lái)提高噴霧質(zhì)量，有效地減少了常量噴霧對(duì)環(huán)境的污染。進(jìn)入21世紀(jì)后，在噴霧機(jī)上應(yīng)用圖像識(shí)別技術(shù)和3S技術(shù)使自動(dòng)對(duì)靶噴霧技術(shù)取得突破性進(jìn)展。自動(dòng)對(duì)靶噴霧技術(shù)主要有基于地理信息技術(shù)和實(shí)時(shí)信息采集與處理2種系統(tǒng)。自動(dòng)對(duì)靶施藥機(jī)械能夠根據(jù)靶標(biāo)的有無(wú)和靶標(biāo)特征的變化有選擇性地對(duì)靶施藥，有效地提高農(nóng)藥在作物上的附著率，明顯地減少農(nóng)藥在非靶標(biāo)區(qū)域的沉降，獲得了較好的施藥效果，能夠降低生產(chǎn)成本和減少農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染13。1.2.2本文的主要研究?jī)?nèi)容及研究意義本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：測(cè)繪現(xiàn)有試驗(yàn)臺(tái)架。在保持現(xiàn)有試驗(yàn)臺(tái)架基本型式不變的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)攝像頭與傳動(dòng)臺(tái)