一種自動超聲霧化噴藥無人機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自動超聲霧化噴藥無人機，包括機體，機體內設有處理單元和引擎，處理單元與引擎電連接，機體上設有旋翼，旋翼與引擎傳動連接，機體下設有增穩云臺和藥液箱，增穩云臺上設有攝像頭，藥液箱上設有轉換器，轉換器上設有若干口徑互不相同的超聲霧化噴頭，超聲霧化噴頭通過轉換器與藥液箱連通，機體內還設有色彩過濾芯片，色彩過濾芯片分別與攝像頭、處理單元電連接，增穩云臺與處理單元電連接，轉換器與處理單元電連接并與引擎傳動連接。本實用新型可實時分析區域狀態，有針對性的噴灑農藥，將超聲霧化噴頭應該到無人機中，使得無人機精準噴藥，節約藥水，并且保證施藥效率。
【專利說明】
一種自動超聲霧化噴藥無人機
技術領域
[0001]本實用新型屬于無人機技術領域，具體涉及一種自動超聲霧化噴藥無人機。
【背景技術】
[0002]農業發展趨勢必然為集約型大規模生產模式，在這種模式下使用機械化工具替代人工作業是必要條件之一，其中一種噴灑農藥的途徑是使用無人機攜載農藥在空中噴灑。現有的無人機噴灑農藥的作業過程中，一般需要人工操控，較為耗費人力，也可以由無人機按照既定程序均勻的噴灑農藥，而實際情況是，作物各區域的病蟲受災狀況不盡相同，均勻噴灑農藥意味著農藥浪費量較大，且一些區域的病蟲狀況不能得到充足的壓制。一般的無人機是采用直接噴灑農藥或者離心霧化的方法噴灑藥水，這種噴頭藥水用量大且噴灑不均勻。實踐表明，給藥液施加超聲作用條件下，能有效地提高液滴的霧化程度，霧化程度的提高有利于作物對藥液的吸附作用，同時利于吸收，減少藥物使用量。附加以氣力推送的功能，能更好的將霧態的藥液吹送至作物葉表。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型所要達到的目的是提供一種自動超聲霧化噴藥無人機，可根據區域狀況的不同，有針對性地噴灑農藥，采用了超聲霧化噴頭，提高液滴霧化程度，提高作物藥物及營養吸收，減少藥物浪費，改善噴霧效果。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案:一種自動超聲霧化噴藥無人機，包括機體，機體內設有處理單元和引擎，處理單元與引擎電連接，機體上設有旋翼，旋翼與引擎傳動連接，機體下設有增穩云臺和藥液箱，增穩云臺上設有攝像頭，藥液箱上設有轉換器，轉換器上設有若干口徑互不相同的超聲霧化噴頭，超聲霧化噴頭通過轉換器與藥液箱連通，機體內還設有色彩過濾芯片，色彩過濾芯片分別與攝像頭、處理單元電連接，增穩云臺與處理單元電連接，轉換器與處理單元電連接并與引擎傳動連接。所述超聲霧化噴頭包括軸心加工有細小液體流道的噴桿、超聲發生裝置、噴頭氣嘴、高壓靜電發生器，噴頭氣嘴設置包圍在噴桿端部構成噴頭，所述噴桿中部設有支撐裝置，超聲發生裝置、高壓靜電發生器通過緊固裝置壓緊固定在支撐裝置的遠離噴頭的一側面上，所述超聲發生裝置設有壓電晶片、后座和導線，導線連接在壓電晶片上，后座位于壓電晶片一端與所述高壓靜電發生器接觸，所述壓電晶片設有壓電陶瓷片、電極片，電極片采用金屬銀作為導電材料分別鍍在壓電陶瓷片的正反兩面，高壓靜電發生器設有電極接通噴桿軸心的液體流道。
[0005]無人機上的攝像頭采集到區域影像，通過色彩過濾芯片過濾掉紅外線、紫外線等影響分析的色譜后，交由處理單元分析病蟲色譜，處理單元經過計算分析和對照可知道該區域的病蟲災害程度，根據該區域的病蟲災害程度，處理單元通過轉換器使噴頭噴出適宜數量的藥液。攝像頭通過增穩云臺與無人機連接，增穩云臺的穩定數據調教由處理單元提供，增穩云臺能夠盡可能讓攝像頭保持穩定，從而獲得更精確清晰的色譜圖像，利于數據分析。針對不同作物使用不同，處理單元通過轉換器選擇不同口徑的超聲霧化噴頭，否則若霧滴直徑過大，在作物表面的沉降效果好，但是霧滴會滾落在土壤中，造成土壤污染和農藥的浪費，若直徑過小，農藥雖覆蓋量大，但是雖飛機擾動氣流的漂移嚴重，不易沉降。
[0006]進一步的，所述機體內設有無線信號收發器，無線信號收發器與處理單元電連接。 無線信號收發器的有效距離可設置在0-500米之間，可將采集到的病蟲害情況通過無線信號收發器回傳到無人機站點，通過站點的分析，配置適宜的農藥，避免農藥的浪費。設置〇-500米的傳輸距離是保證圖傳數據傳輸全面有效的同時，降低圖傳能耗，從而提高無人機的飛行續航時間。
[0007]進一步的，所述增穩云臺底部設有激光測距儀，激光測距儀與處理單元電連接。激光測距儀可測得無人機的實時高度，并將數據交由處理單元，處理單元根據該數據控制引擎及旋翼，使無人機升高或降低，進而使無人機保持在3-7米的高度，無人機高度過低會造成施藥過程下旋風的穿透力過強，所施農藥直接穿達地面，無人機高度過高會因周邊氣流的影響造成農藥霧滴揮發，受周邊氣流影響，農藥漂移，影響施藥效果，嚴重時影響植物產量，甚至對人員造成傷害。
[0008]進一步的，所述超聲發生裝置中心部分設有與所述噴桿相適應的通孔，超聲發生裝置的壓電晶片與后座及噴桿接觸部分安裝絕緣膠墊，噴桿的桿壁上對應壓電晶片的部位均勻涂抹絕緣膠。
[0009]本實用新型具有如下技術效果:無人機可實時分析區域狀態，有針對性的噴灑農藥，節約農藥的同時確保病蟲災害得到抑制。采用了超聲霧化噴頭，將超聲發生裝置及高壓靜電裝置應用于噴霧設備當中，一方面，提高了液滴霧化程度，另一方面，應用靜電吸附的原理，提高了藥液的吸附能力。兩項技術的結合，大大提高了作物對藥物及營養吸收，減少藥物浪費，改善噴霧效果，同時具有結構簡單、操作方便、安全可靠、噴霧流量及距離可調等特點，對于提高農林業噴霧保護作業的質量具有重要意義。本實用新型將超聲霧化噴頭應該到無人機中，使得無人機精準噴藥，節約藥水，并且保證施藥效率。【附圖說明】[〇〇1〇]圖1為本實用新型的不意圖。
[0011]圖2為本實用新型的模塊示意圖。
[0012]圖3是超聲霧化噴頭的結構示意圖。
[0013]圖4是超聲霧化噴頭的局部放大圖。[〇〇14]圖中:1.機體、2.處理單元、3.引擎、4.旋翼、5.增穩云臺、6.激光測距儀、7.攝像頭、8.轉換器、9.超聲霧化噴頭、10.色彩過濾芯片、11.無線信號收發器、901.噴頭、902.超聲發生裝置、903.絕緣膠墊、904.氣量調節閥、905.緊固裝置、906.噴頭氣嘴、907.噴桿、 908.壓電晶片、909.導線、910.后座、911.壓電陶瓷片、912.電極片、913.墊片、914.彈簧墊片、915.固定螺母、916.絕緣膠、917.高壓靜電發生器、918.電極。【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本實用新型作經一步詳細闡明。
[0016]如圖1和圖2所示，一種自動超聲霧化噴藥無人機，包括機體1，機體1內設有處理單元2和引擎3,處理單元2與引擎3電連接，機體1上設有旋翼4,旋翼4與引擎3傳動連接，機體1下設有增穩云臺5和藥液箱，增穩云臺5上設有攝像頭7，藥液箱上設有轉換器8，轉換器8上設有若干口徑互不相同的超聲霧化噴頭9，超聲霧化噴頭9通過轉換器8與藥液箱連通，機體I內還設有色彩過濾芯片10，色彩過濾芯片10分別與攝像頭7、處理單元2電連接，增穩云臺5與處理單元2電連接，轉換器8與處理單元2電連接并與引擎3傳動連接。
[0017]如圖3和圖4所示，所述超聲霧化噴頭包括軸心加工有細小液體流道的噴桿907、超聲發生裝置902、噴頭氣嘴906、高壓靜電發生器917，噴頭氣嘴906設置包圍在噴桿907端部構成噴頭901，所述噴桿907中部設有支撐裝置，超聲發生裝置902、高壓靜電發生器917通過緊固裝置905壓緊固定在支撐裝置的遠離噴頭901的一側面上，所述超聲發生裝置902設有壓電晶片908、后座910和導線909，導線909連接在壓電晶片908上，后座910位于壓電晶片908—端與所述高壓靜電發生器917接觸，所述壓電晶片908設有壓電陶瓷片911、電極片912，電極片912采用金屬銀作為導電材料分別鍍在壓電陶瓷片911的正反兩面，通電后，電壓短脈沖將通過導線909作用在壓電晶片908兩極，壓電晶片908將發生彈性形變而產生彈性振蕩，高壓靜電發生器917設有電極918接通噴桿907軸心的液體流道，高壓靜電發生器917將高壓靜電施加在通過噴桿907液體流道的液體上。
[0018]更具體地是，如圖3所示，超聲發生裝置902、高壓靜電發生器917中心部分設有與所述噴桿907相適應的通孔，超聲發生裝置902的壓電晶片908與后座910及噴桿907接觸部分安裝絕緣膠墊903，噴桿907的桿壁上對應壓電晶片908的部位均勻涂抹絕緣膠916。壓電陶瓷片911為平面圓盤式結構，壓電陶瓷片911和后座910中心部分設有與所述噴桿907相適應的通孔。噴頭氣嘴906與噴桿907螺紋連接，噴頭氣嘴906內側接頭處加工有細牙內螺紋，與噴桿9077上的細牙螺紋連接起到密封的作用，通過旋動噴頭氣嘴906可以調節與中間噴桿9077的間隙。噴頭氣嘴906上設置有氣量調節閥904，氣量調節閥904采用電磁閥，通過外接電路控制氣量調節閥9044的開度，調節外接供氣裝置的壓強大小改變通入氣體的壓強，調整通氣量。
[0019]更特別地是，如圖4所示，緊固裝置905包括墊片913、彈簧墊片914和固定螺母915，所述噴桿907遠離噴頭901的端部設有螺紋，墊片913、彈簧墊片914、固定螺母915依次設置在噴桿907端部，通過固定螺母915緊固超聲發生裝置902、高壓靜電發生器917于支撐裝置上，在保證緊固的前提下，需要有適當的松緊程度以適應超聲發生裝置902的正常工作，墊片913，彈簧墊片914及固定螺母915采用不銹鋼材料。噴頭氣嘴906，噴桿907和后座910均采用LY12鋁合金材料制成。
[0020]無人機上的攝像頭7采集到區域影像，通過色彩過濾芯片10過濾掉紅外線、紫外線等影響分析的色譜后，交由處理單元2分析病蟲色譜，處理單元2經過計算分析和對照可知道該區域的病蟲災害程度，根據該區域的病蟲災害程度，處理單元2通過轉換器8使超聲霧化噴頭9噴出適宜數量的藥液。攝像頭7通過增穩云臺5與無人機連接，增穩云臺5的穩定數據調教由處理單元2提供，增穩云臺5能夠盡可能讓攝像頭7保持穩定，從而獲得更精確清晰的色譜圖像，利于數據分析。針對不同作物使用不同，處理單元2通過轉換器8選擇不同口徑的超聲霧化噴頭9，否則若霧滴直徑過大，在作物表面的沉降效果好，但是霧滴會滾落在土壤中，造成土壤污染和農藥的浪費，若直徑過小，農藥雖覆蓋量大，但是雖飛機擾動氣流的漂移嚴重，不易沉降。無人機可實時分析區域狀態，有針對性的噴灑農藥，節約農藥的同時確保病蟲災害得到抑制。
[0021]本實用新型中，超聲發生裝置902通過壓電陶瓷的逆壓效應實現超聲發生，當通電后，電壓短脈沖將通過導線909作用在壓電晶片908兩極，晶片將發生彈性形變而產生彈性振蕩。通過選擇適當的壓電陶瓷厚度可以得到所需超聲波。高壓靜電發生器917將高壓靜電施加在通過噴桿907液體流道的液體上(液體中)。[〇〇22]本實用新型中，超聲霧化噴頭9的工作原理為:電流通入超聲發生裝置902中，將由超聲發生裝置902產生一個超高頻的振動，這種振動的效果將作用在中間噴桿907上，并在中間噴桿907頂端處產生最大幅度的振蕩。外部供氣裝置流入到噴頭氣嘴906上氣流與流至中間噴桿907頂端處液流結合，液流將同時受到中間噴桿907超聲振蕩作用和來自噴頭氣嘴 906上噴入氣流的沖擊作用，帶靜電的液體在雙重作用之下很大程度的霧化并具備了與噴入氣流相接近的速度噴出，更好的擴撒至作物區并附著于作物上。可以通過調整噴頭氣嘴 906在中間噴桿907上的旋入深度和調整氣量調節閥904分別來調節液滴霧化程度和霧滴噴出的速度。[〇〇23]機體1內設有無線信號收發器11，無線信號收發器11與處理單元2電連接，無線信號收發器11的有效距離可設置在0-500米之間，可將采集到的病蟲害情況通過無線信號收發器11回傳到無人機站點，通過站點的分析，配置適宜的農藥，避免農藥的浪費。設置0-500米的傳輸距離是保證圖傳數據傳輸全面有效的同時，降低圖傳能耗，從而提高無人機的飛行續航時間。[〇〇24] 增穩云臺5底部設有激光測距儀6,激光測距儀6與處理單元2電連接，激光測距儀6 可測得無人機的實時高度，并將數據交由處理單元2，處理單元2根據該數據控制引擎3及旋翼4,使無人機升高或降低，進而使無人機保持在3-7米的高度，無人機高度過低會造成施藥過程下旋風的穿透力過強，所施農藥直接穿達地面，無人機高度過高會因周邊氣流的影響造成農藥霧滴揮發，受周邊氣流影響，農藥漂移，影響施藥效果，嚴重時影響植物產量，甚至對人員造成傷害。
[0025]除上述優選實施例外，本實用新型還有其他的實施方式，本領域技術人員可以根據本實用新型作出各種改變和變形，只要不脫離本實用新型的精神，均應屬于本實用新型所附權利要求所定義的范圍。
【主權項】
1.一種自動超聲霧化噴藥無人機，其特征在于:包括機體，機體內設有處理單元和引 擎，處理單元與引擎電連接，機體上設有旋翼，旋翼與引擎傳動連接，機體下設有增穩云臺 和藥液箱，增穩云臺上設有攝像頭，藥液箱上設有轉換器，轉換器上設有若干口徑互不相同 的超聲霧化噴頭，超聲霧化噴頭通過轉換器與藥液箱連通，機體內還設有色彩過濾芯片，色 彩過濾芯片分別與攝像頭、處理單元電連接，增穩云臺與處理單元電連接，轉換器與處理單 元電連接并與引擎傳動連接，所述超聲霧化噴頭包括軸心加工有細小液體流道的噴桿、超 聲發生裝置、噴頭氣嘴、高壓靜電發生器，噴頭氣嘴設置包圍在噴桿端部構成噴頭，所述噴 桿中部設有支撐裝置，超聲發生裝置、高壓靜電發生器通過緊固裝置壓緊固定在支撐裝置 的遠離噴頭的一側面上，所述超聲發生裝置設有壓電晶片、后座和導線，導線連接在壓電晶 片上，后座位于壓電晶片一端與所述高壓靜電發生器接觸，所述壓電晶片設有壓電陶瓷片、 電極片，電極片采用金屬銀作為導電材料分別鍍在壓電陶瓷片的正反兩面，高壓靜電發生 器設有電極接通噴桿軸心的液體流道。2.根據權利要求1所述的一種自動超聲霧化噴藥無人機，其特征在于:所述機體內設有 無線信號收發器，無線信號收發器與處理單元電連接。3.根據權利要求1所述的一種自動超聲霧化噴藥無人機，其特征在于:所述增穩云臺底 部設有激光測距儀，激光測距儀與處理單元電連接。4.根據權利要求1所述的一種自動超聲霧化噴藥無人機，其特征在于:所述超聲發生裝 置中心部分設有與所述噴桿相適應的通孔，超聲發生裝置的壓電晶片與后座及噴桿接觸部 分安裝絕緣膠墊，噴桿的桿壁上對應壓電晶片的部位均勻涂抹絕緣膠。
【文檔編號】B64D47/08GK205589495SQ201620427136
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】孫德來
【申請人】江西興航智控航空工業有限公司