美国白蛾幼虫网幕喷药机器人视觉伺服控制系统设计

发布时间：2020-05-05 13:30

【摘要】：美国白蛾是世界性检疫害虫,自1979年传入我国辽宁省丹东地区之后,其危害面积呈逐年增加的趋势,对农作物、林木、果树等造成了严重的危害,已严重威胁到林业资源的长期可持续发展。为了有效地应对白蛾对生态环境造成的严重危害,本文进行了美国白蛾幼虫网幕喷药机器人的视觉伺服控制系统设计,本设计可以适应美国白蛾网幕分布不规则的特点,根据网幕深度信息,控制PWM实现了精准变量喷药,该系统可以有效提高农药利用率,减少农药对环境的污染,同时可降低劳动强度。主要的研究内容如下:(1)视觉伺服控制系统的视觉设计:使用相机实现对美国白蛾幼虫网幕的图像采集,利用中值滤波和梯度锐化的方法对采集的图像进行去噪和图像增强处理,然后使用选择性搜索的方法得到候选区域,根据设定的阈值用卷积神经网络(CNN)模型对其评分,将网幕从图片中提取出来。(2)视觉伺服控制系统的控制设计:根据美国白蛾幼虫网幕分布不规则的特点,提出了一种逐行扫描的方法,定位图像中网幕精确位置,通过建立坐标系标定网幕的实际位置,根据网幕的密集程度控制系统PWM,对网幕进行精准变量喷药。(3)系统实验测试:使用实验样机和仿真树进行了精准变量喷药实验测试,确定了占空比和流量、压力的定性关系;其次进行光照强度和风速实验,确定光照强度和风速对系统图像采集及精准变量喷药的影响。通过实验确定了视觉伺服控制系统的工作条件,结果表明,视觉伺服控制系统实现了精准变量喷药,对目标的覆盖率达到90%以上。
【图文】：

美国白蛾,物理防治,生物防治,化学防治

聊城大学专业硕士学位论文图 1-1 美国白蛾白蛾食谱广泛，可危害包括林木、果树、花卉、农作物和蔬菜在内；繁殖量大，一头雌蛾一次可产卵 800～2000 粒，年平均繁殖后代多可达 2 亿头以上[4]；适应性强，，幼虫有极强的耐寒冷、耐高温、天不取食仍能正常繁殖；传播途径广，一年四季均可随各种交通工危害严重，爆发时一夜之间能吃光一片果园，是危害严重的世界重威胁到我国林业资源的长期可持续发展，国务院曾下发专门防知，足以说明防治工作的紧迫性[7]。美国白蛾危害照如下图 1-2 所示

风送,自调节,变量

1.2 国内外研究现状药技术能够根据幼虫网幕分布的不同定点喷洒药液，有效的提高保护劳动者的健康、减少了环境污染、实现可持续的现代农业生和意义[10]。针对该项技术国内外科研人员对自动化喷雾作业方式行了研究，基于传统的雾化喷雾方式设计制作了许多喷雾作业机研究：马伟等人研制了出风口自调节风送变量喷药机器人（图人在温室高温高湿环境中进行喷药作业，采用风送方式作业能够性，增大覆盖范围，非常有助于设施环境的施药作业，减轻劳动精度，保护作业人员健康同时节省农药用量[11]。维机械有限公司研制了一台履带式遥控喷药共享机器人（图 1-改变了传统的喷药方式，采用遥控的方法进行喷药，较传统喷药了工作效率[12]。
【学位授予单位】：聊城大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242

【参考文献】