组试验通过串口助手给下位机分别发送种占空比，使其控制电磁阀启闭，分别读取种下的流量计读数采用，轴为喷雾机的移动方向轴为朝向靶标树木的方向轴垂直地面向上，如图所示。

图双排喷雾装置及激光雷达安装位置公式式中为靶标点距离值为对应靶标点的角度，为每个周期中第个点为激光雷达获取靶标的第帧，即第周期。

图维激光雷达坐标系本研究是根据对应喷嘴区域的树冠靶标点将树冠离散化为若干个小长方体计算树冠体积。

经处理后得知种检测对象的最大相对误差分别为，和，最大相对误差小于，因此计算树冠体积的方法可以应用到实际中，而试验结果比实际体积小，主要是因为物体体积计算方法本身存在误差，且试验时存在试验系统误差。

由折线图可知在相同检测距离系列高速摄影仪。

试验器材连接示意图如图所示。

分别设置可调电源箱输出电压为，进行试验。

每组试验通过串口助手给下位机分别发送种占空比，使其控制电磁阀启闭，分别读取种下的流量计读数采用高速摄影仪以每秒帧的频率采集喷头喷雾情况。

简化占空比，分别从取到，每组进行次重复性试验，取次试验结果平均值作为试验结果。

笔者针对信息采集的传感器控制变量喷雾的方式以及系统的实时性问题，以双排喷雾为模型，建立通用的变量喷雾控制系统，同时分析系统各个部分之间的响应时间，以确保系统的实时性。

变量喷雾控制系统硬件结构系统由上位机下位机电磁阀构成。

探析激光雷达探测基础上设计变量喷雾控制系统植物保护机械论文测对象的最大相对误差分别为，和，最大相对误差小于，因此计算树冠体积的方法可以应用到实际中，而试验结果比实际体积小，主要是因为物体体积计算方法本身存在误差，且试验时存在试验系统误差。

由折线图可知在相同检测距离下，计算体积随着速度的增加而减小，但其相对误差波动变化在以内，因此可忽略激光雷达的移动速度对靶标体积的影响而在相同速度下，随着检测距离的增加，计算体积逐渐减小，这是因为试验时物体高度定，随着检测距离的增加，物体在激光雷达中检测点减少，离散化计算体积时精度降低。

图体积速度变化图电磁阀控制参数与响应时间试验试验目的及内容本试验旨在获取给泵提供不同电压时喷头喷雾流速与速度下，随着检测距离的增加，计算体积逐渐减小。

对系统中各个部分的延时进行了分析，并给出了各个部分响应时间通用的计算方法。

控制参数及电磁阀响应试验结果表明，占空比与喷嘴流速呈正比关系，两者之间的曲线拟合优度达电磁阀的响应时间为，其机械响应落后于电信号响应。

本试验还有部分不足的地方需要进步研究，首先需研究持续喷雾与采用本系统控制的变量喷雾的雾滴沉积分布其次需定量研究变量喷雾相比于传统喷雾对于药液的节约量等。

参考文献周鸣川脉宽调制变量喷雾及视觉辅助对靶植保技术研究杭州浙江大学，王广莲，张颖鑫现阶段植保机械和施药技术研究吉林农业，韩景红我国植保机械电磁阀依据占空比进行频繁启闭，导致转子流量计处于动平衡状态，读取试验结果时存在读数误差。

综合来看，组试验结果的函数拟合优度均超过，说明喷头喷雾流速与占空比之间呈线性关系。

因此，在变量对靶喷雾系统中占空比可实现喷雾流速控制。

选取，组电压下种占空比试验结果，然后采用高速摄影仪自带的软件分别进行逐帧播放，获取喷头喷雾效果相同的相邻两帧图片对应的时间，其结果如图所示，这里只给出电压下次试验结果中的单个占空比下图。

取每组次试验结果的平均值作为最终试验结果，获取种占空比的电磁阀响应时间，结果如表所示。

由表可知，种占空比控制的电磁阀响应公式式中为串口通信波特率为串口通信字节数。

上下位机串口通信及控制电磁阀响应时间。

此部分时间可通过下述电磁阀相关试验获取。

上位机累积帧靶标信息时间。

公式缓存区延时补偿系统延时补偿可利用缓存区的数据缓存来实现，其延时补偿原理如图所示。

缓存区用于存储对应喷嘴累积帧的树冠体积，每层可存储个喷嘴的树冠体积。

树冠体积从区开始存储，计数器每计数次缓存区数据下移层，经过次计数后从尾端区读取。

图缓存区延制系统植物保护机械论文。

对应喷嘴的喷雾量和其作用区域的树冠体积呈正比，可将相对树冠体积转化为对应喷嘴的喷雾量公式式中为理想喷射率，文中取。

由公式联立可获得喷头流速与对应树冠截面积之间的关系公式喷雾系统中电磁阀占空比决定了对应喷头喷雾流速，两者间呈线性关系公式式中为斜率为截距为常数，可通过变量喷雾试验获得。

联立公式可得占空比与对应喷嘴的树冠截面积之间的关系公式实时控制延时分析设激光雷达与喷头之间的垂直距离为，系统时间为喷雾机以匀速行驶所花时间公式设为系统响应时间，当间公式设为系统响应时间，当时，喷雾机可通过延时补偿实现靶标检测与喷雾的致性当时，从结构方面改进距离，实现对靶喷雾公式系统响应时间主要由个部分构成，分别为前端测量时间。

此部分时间为激光雷达从个部分开始检测时经过后上位机才能读取到的数据。

上位机计算树冠体积并转化为时间。

此部分的时间可在软件中设置时钟函数计算，可设作为树冠体积开始计算时刻，设作为靶标转为占空比的结束时刻，两者之间的差值雾控制系统植物保护机械论文。

公式式中为串口通信波特率为串口通信字节数。

上下位机串口通信及控制电磁阀响应时间。

此部分时间可通过下述电磁阀相关试验获取。

上位机累积帧靶标信息时间。

公式缓存区延时补偿系统延时补偿可利用缓存区的数据缓存来实现，其延时补偿原理如图所示。

缓存区用于存储对应喷嘴累积帧的树冠体积，每层可存储个喷嘴的树冠体积。

树冠体积从区开始存储，计数器每计数次缓存区数据下移层，经过次计数后从尾明体积计算误差小于，可用于实际应用中，而且在相同速度下，随着检测距离的增加，计算体积逐渐减小。

对系统中各个部分的延时进行了分析，并给出了各个部分响应时间通用的计算方法。

控制参数及电磁阀响应试验结果表明，占空比与喷嘴流速呈正比关系，两者之间的曲线拟合优度达电磁阀的响应时间为，其机械响应落后于电信号响应。

本试验还有部分不足的地方需要进步研究，首先需研究持续喷雾与采用本系统控制的变量喷雾的雾滴沉积分布其次需定量研究变量喷雾相比于传统喷雾对于药液的节约量等。

参考文献周鸣川脉宽调制变量喷雾及视觉辅助对靶植保技术研究杭州浙江大学，王广莲，张颖鑫现阶段植保探析激光雷达探测基础上设计变量喷雾控制系统植物保护机械论文时，喷雾机可通过延时补偿实现靶标检测与喷雾的致性当时，从结构方面改进距离，实现对靶喷雾公式系统响应时间主要由个部分构成，分别为前端测量时间。

此部分时间为激光雷达从个部分开始检测时经过后上位机才能读取到的数据。

上位机计算树冠体积并转化为时间。

此部分的时间可在软件中设置时钟函数计算，可设作为树冠体积开始计算时刻，设作为靶标转为占空比的结束时刻，两者之间的差值即为上位机计算树冠体积并转为占空比的时间。

上位机与下位机之间的通信时间。

首先，上位机通过串口发送喷雾机侧对应喷嘴的给控制相应电磁阀的单片机电路板，其串口通信地址为，然后再发送另侧对应喷嘴的给另块单片机电路板，其串口通信地址为。

喷雾命令格式中校验码为其相关数据的累加和校验码喷头个数地址数据数据数据下位机在接收数据后进行相同的数据累加，然后与校验码进行比较，若两者相等则接收正确，进行后续处理，否则丢弃数据。

下位机控制软件设计下位机控制软件开发平台是，其串口中断子程序流程如图所示。

下位机先对接收的数据进行累加校验，若数据正确则控制电磁阀进行喷雾，否则丢弃数据，电磁阀不做相应动作。

探析激光雷达探测基础上设计变量喷雾速在拟合曲线上下波动，主要原因是泵在持续工作，而电磁阀依据占空比进行频繁启闭，导致转子流量计处于动平衡状态，读取试验结果时存在读数误差。

综合来看，组试验结果的函数拟合优度均超过，说明喷头喷雾流速与占空比之间呈线性关系。

因此，在变量对靶喷雾系统中占空比可实现喷雾流速控制。

选取，组电压下种占空比试验结果，然后采用高速摄影仪自带的软件分别进行逐帧播放，获取喷头喷雾效果相同的相邻两帧图片对应的时间，其结果如图所示，这里只给出电压下次试验结果中的单个占空比下图。

取每组次试验结果的平均值作为最终试验结果，获取种占空比的电磁阀响应时间，结果如即为上位机计算树冠体积并转为占空比的时间。

上位机与下位机之间的通信时间。

喷头状态显示。

用户界面可以通过不同的位图对应不同的占空比来显示喷头喷雾状况。

工作线程设计工作线程主要实现维激光雷达数据采集靶标数据处理及占空比发送。

其中喷雾响应函数流程如图所示。

图喷雾响应函数上下位机通信上下位机之间采用异步串口通信，波特率为，其喷雾命令格式如下所示公式采用个十进制数表示电磁阀占空比，电磁阀占空比与对应数如表所示。

表占空比数据情况上位机每发送次给下位机，下位机由两块单片机电路板并联而成，通过接收上位机发送的实现电磁阀启闭端区读取。

图缓存区延时原理首先，计算系统补偿时间公式式中为系统补偿延时。

对应喷嘴的喷雾量和其作用区域的树冠体积呈正比，可将相对树冠体积转化为对应喷嘴的喷雾量公式式中为理想喷射率，文中取。

由公式联立可获得喷头流速与对应树冠截面积之间的关系公式喷雾系统中电磁阀占空比决定了对应喷头喷雾流速，两者间呈线性关系公式式中为斜率为截距为常数，可通过变量喷雾试验获得。

联立公式可得占空比与对应喷嘴的树冠截面积之间的关系公式实时控制延时分析设激光雷达与喷头之间的垂直距离为，系统时间为喷雾机以匀速行驶所花机械和施药技术研究吉林农业，韩景红我国植保机械和施药技术的现状问题及对策农业与技术，吴向辉，何难农业部首次公布化肥农药利用率数据农化市场十日讯，丁为民，赵思琪，赵琴，等基于机器视觉的果树树冠体积