精確對靶施藥室內(nèi)測試系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計論文[帶圖紙].doc

南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計題目：精確對靶施藥室內(nèi)測試系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計學(xué)院：機(jī)械電子工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化學(xué)號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：職稱：副教授南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書致謝四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，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、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助,在這里請接受我誠摯謝意！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，有無助，也有面對一切所不能忍受的，這就是生活。但是生活中確實有許多美好的東西，有些時候你不會看到它的本身的色彩，如果你用這一種方式感受不到的話，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)識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，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，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo)經(jīng)由您悉心的點撥再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟常常讓我有“山重水復(fù)疑無路柳暗花明又一村”感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開種生活方式。千萬不要放棄生活，你放棄了它，生活也就放棄了你，人生貴在的是感受，會感受才會有幸福，在生活中如果你感受的多了，那你才會感受到生活中的美好，你才會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)計說明書摘要精確對靶施藥作為農(nóng)作物、樹木等主要的除病蟲害方式，在我國植保措施中具有著十分重要的作用。本文根據(jù)對靶施藥的發(fā)展，簡單的闡述了它的研究現(xiàn)狀；通過對靶施藥的類型和改進(jìn)的方式詳細(xì)地介紹了對靶施藥的發(fā)展?fàn)顩r；分析了對靶施藥現(xiàn)狀存在的一些問題，針對這些問題，提出了未來的發(fā)展趨勢；最后對精確對靶施藥室內(nèi)測試系統(tǒng)的改進(jìn)進(jìn)行了總結(jié)與設(shè)想，并對其報以美好的祝愿。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)計說明書目錄1緒論1.1精確對靶施藥概念及技術(shù)思想1.2研究背景意義及主要研究內(nèi)容1.2.1國內(nèi)外精確對靶施藥研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2.2本文的主要研究內(nèi)容及研究意義1.3本章小結(jié)2精確對靶施藥室內(nèi)試驗測試系統(tǒng)的總體設(shè)計及零部件強(qiáng)度校核2.1精確對靶施藥室內(nèi)測試系統(tǒng)工作原理及組成部分2.2運(yùn)動模擬部分設(shè)計及校核2.2.1傳動方案的確定2.2.2電動機(jī)的選擇2.2.3傳動設(shè)計計算2.2.4帶輪的強(qiáng)度校核2.2.5軸的設(shè)計及校核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實驗臺具體單元設(shè)計3.1運(yùn)動臺架的設(shè)計3.2電動機(jī)架的設(shè)計3.3噴頭移動組合臺架的設(shè)計3.3.1噴頭的橫向移動性3.3.2噴頭的縱向移動性3.4攝像頭的多方位拍攝改進(jìn)設(shè)計南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書3.5變頻器調(diào)控板的安放設(shè)計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4.1利用泵實現(xiàn)藥液的循環(huán)利用4.2集水容器的設(shè)計處理實驗后藥液4.3精確對靶施藥室內(nèi)測試系統(tǒng)功能的實現(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)計說明書11緒論1.1精確對靶施藥概念及技術(shù)思想自新中國成立以來，在黨和政府的領(lǐng)導(dǎo)下，我國的農(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，但是人們在使用農(nóng)藥過程中存在著很多問題，比如施藥過程中忽視田間病蟲草害發(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的藥劑能起到殺蟲作用。這個問題在我國非常突出，目前我國化學(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，每年我國都有100萬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。我國農(nóng)藥生產(chǎn)技術(shù)處予國際先進(jìn)水平，而我國植保機(jī)械和農(nóng)藥使用技術(shù)嚴(yán)重落后的現(xiàn)狀與我國高速發(fā)展的農(nóng)藥水平極不相稱，已嚴(yán)重妨礙了農(nóng)作物病蟲害的防治，帶來了諸如農(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，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)械在田問工作時，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)面積越來越大，這種施藥方式的弊端日趨嚴(yán)重，唯有實行精準(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，森林病蟲害問題一直很嚴(yán)峻。目前，我國整個植保機(jī)械格局以手動和小型機(jī)動為主，防治功效低，大部分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、技術(shù)含量低。近年來，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)藥霧滴在噴灑過程中由于風(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)和對環(huán)境的污染。類似的還有靜電技術(shù)，使用某種手段使噴灑出的農(nóng)藥霧滴帶電，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)計說明書2定田間病蟲草害相關(guān)因子差異性的基礎(chǔ)上，充分獲取農(nóng)田小區(qū)病蟲草害存在的空間和時間差異性信息，即獲取地塊中每個小區(qū)中國林業(yè)機(jī)械協(xié)會(每平方米到每百平方米)病蟲草害發(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)確地在每一個小區(qū)上噴灑農(nóng)藥。對靶施藥技術(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)，降低了對環(huán)境的污染，而且大多數(shù)采用對靶施藥的植保機(jī)械都有相應(yīng)的動力系統(tǒng)，避免了大量人力操作，節(jié)省了勞動力12。1.2研究背景意義及主要研究內(nèi)容1.2.1國內(nèi)外精確對靶施藥研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（1）國外的國外精確對靶施藥技術(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)和模糊控制對除草劑的施用量進(jìn)行了模擬控制，試驗結(jié)果證明除草劑的對靶覆蓋率為809013；美國伊利諾依大學(xué)(UniversityofIllinoisatUrbanaChampaign)農(nóng)業(yè)工程系田磊等人開發(fā)的“基于機(jī)器視覺的西紅柿田間自動雜草控制系統(tǒng)”和“基于差分GPS的施藥系統(tǒng)”；美國加利福利亞大學(xué)戴維斯分校(UniversityofCaliforniaatDavis)研制的基于視覺傳感器對成行作物實施精量噴霧系統(tǒng)等。與此同時，理論知識也得到了相當(dāng)?shù)姆e累，提出了許多用于作物雜草識別、決策控制的算法13。（2）國內(nèi)精確對靶施藥技術(shù)的發(fā)展情況相對于外國而言，我國在這方面科研投入比較少，近年來也很多新的技術(shù)在新起，其中研究的主要有：機(jī)器人技術(shù)，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)完成溫室精確對靶機(jī)器人，此系統(tǒng)適合在溫室中使用，可節(jié)省農(nóng)藥，并且在整個操作過程中，人可以處于溫室外操作，不會因為農(nóng)藥對人體產(chǎn)生危害。紅外傳感探測技術(shù)，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的鄧巍等人也對自動對靶噴霧的紅外探測作了研究，主要確定了靶標(biāo)特征波長，并建立了自動對靶噴霧的紅外探測系統(tǒng)。單片機(jī)控制技術(shù)，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的吳澤秫等人研究出一種基于AVR單片機(jī)的自動對靶噴霧控制系統(tǒng)，實驗證明此系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在一定速度范圍內(nèi)能實現(xiàn)精確對靶，從而大大提高了農(nóng)藥的利用率。機(jī)器視覺技術(shù)，南京南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書3林業(yè)大學(xué)的葛玉峰等人設(shè)計了一套基于機(jī)器視覺的室內(nèi)農(nóng)藥自動精確噴霧系統(tǒng)，實驗證明此系統(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)狀國內(nèi)外的同類研究日星月異，隨著時間的推移產(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)有三個特點，一個是有類人的功能，比如說作業(yè)功能，感知功能，行走功能，還能完成各種動作，它還有一個特點是根據(jù)人的編程能自動的工作，這里一個顯著的特點，就是可以通過編程，改變它的工作、動作、工作的對象，和工作的一些要求，它是人造的機(jī)器或機(jī)械電子裝置。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)完成溫室精確對靶機(jī)器人，對靶噴霧機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)包括移動平臺、機(jī)械臂、病害信息診斷及變量噴嘴4個主要組成部分。2、紅外傳感探測技術(shù)。所謂的紅外探測技術(shù)是利用紅外線的漫反射來完成對靶標(biāo)的位置探測，即靶標(biāo)存在時，紅外線接收管能接收到紅外線；當(dāng)靶標(biāo)不在時，紅外線接收管則接收不到紅外線。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的鄧巍等人也對自動對靶噴霧的紅外探測作了研究，主要確定了靶標(biāo)特征波長，并建立了自動對靶噴霧的紅外探測系統(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)問世以來，經(jīng)過不斷改進(jìn)，逐漸發(fā)展為低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化。單片機(jī)的實時數(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)的自動對靶噴霧控制系統(tǒng)。實驗證明此系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在一定速度范圍內(nèi)能實現(xiàn)精確對靶，從而大大提高了農(nóng)藥的利用率。4、機(jī)器視覺技術(shù)。在對靶噴霧系統(tǒng)中，機(jī)器視覺技術(shù)使用計算機(jī)視覺系統(tǒng)來模擬人眼的視覺功能，通過攝像機(jī)等圖像采集裝置得到目標(biāo)區(qū)域的圖像信息，通過對目標(biāo)圖像的信息加以處南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書4理，最終用于實際測量和控制等。南京林業(yè)大學(xué)的葛玉峰等人設(shè)計了一套基于機(jī)器視覺的室內(nèi)農(nóng)藥自動精確噴霧系統(tǒng)，此系統(tǒng)利用機(jī)器視覺技術(shù)采集實時樹木圖，通過對圖像的處理完成對目標(biāo)樹木的分割與識別，再以圖像信息來指導(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)、過濾系統(tǒng)、自清洗系統(tǒng)、無人駕駛噴霧機(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減少霧滴直徑的方法來提高噴霧質(zhì)量，有效地減少了常量噴霧對環(huán)境的污染。進(jìn)入21世紀(jì)后，在噴霧機(jī)上應(yīng)用圖像識別技術(shù)和3S技術(shù)使自動對靶噴霧技術(shù)取得突破性進(jìn)展。自動對靶噴霧技術(shù)主要有基于地理信息技術(shù)和實時信息采集與處理2種系統(tǒng)。自動對靶施藥機(jī)械能夠根據(jù)靶標(biāo)的有無和靶標(biāo)特征的變化有選擇性地對靶施藥，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)藥對環(huán)境的污染13。1.2.2本文的主要研究內(nèi)容及研究意義本文的主要研究內(nèi)容如下：測繪現(xiàn)有試驗臺架。在保持現(xiàn)有試驗臺架基本型式不變的基礎(chǔ)上重新設(shè)計帶傳動結(jié)構(gòu)。設(shè)計攝像頭與傳動臺