专利名称：喷雾性能综合试验台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于农业植保机械性能试验测试设备，尤其是涉及一种喷雾性能综合
试验台O
背景技术：
国外拥有世界上最先进的植保机械检测技术、设备和健全的检测网络体系，在植 保机械技术和管理上居于世界领先水平。比如，德国检测的重点是植保机械的喷洒性能，评 价喷头性能指标的喷雾角的测试采用数字图像处理技术，喷头雾流横向分布均勻性的测试 采用超声波液位传感器技术；此外，还包括农药的影响区域、雾滴尺寸等内容，在国家和各 州都设有检测机构。国内南京农机化所、黑龙江农垦总局及中国农大、浙江理工大学、新疆农业大学等 单位早年设计的喷雾试验台，多为科研、教学单位自制，至今尚无定型产品，仅能满足演示 或做单项测试试验，为人工检测、手动控制，检测过程繁琐、费时费力，试验台的检测效率较 低。比如，1996年石河子大学研制的喷雾机械综合试验台能对大田作业常用的喷雾机喷头、 液泵多项性能指标进行综合测定，但喷头性能的测定仍然用手工操作。再比如，2006年南京 农机化所已研制出一台计算机监控单喷头性能测试试验台。该试验台采用称重传感器和电 磁阀来测量试管中水体积。由上述可见，现有喷雾试验台存在着操作繁琐，检测项目单一， 检测效率较低，检测数据精度差的问题。

实用新型内容本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种操作简便，检测项目齐全， 检测效率高，检测数据准确的喷雾性能综合试验台，该喷雾性能综合试验台的喷头高度和 水平位置能在较大范围内调整，且能对多个喷头的性能同时进行测试。为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用下述技术方案本实用新型的喷 雾性能综合试验台，包括主框架，安装在该主框架上的可调喷头安装架、集雾槽、接液槽、幕 布、超声波喷雾分布均勻性测试系统、药液循环系统、液泵测试系统，以及计算机视觉系统 和控制系统，所述超声波喷雾分布均勻性测试系统包括超声波传感器和超声波系统执行机 构，该超声波传感器通过精确测距技术间接测得喷液量，该药液循环系统包括驱动电机、联 轴器、液泵以及过滤器、调压阀、球阀、三通、弯头、不锈钢管、胶管、接头。所述可调喷头安装 架由喷杆门架、驱动轴、升降链条、喷杆固定梁、高度尺、主动链轮、升降电机、喷杆、从动链 轮、汽缸、门架滑轨组件组成，喷杆门架通过两侧的门架滑轨组件安装在主框架上，两侧的 汽缸后端与主框架铰接，前端与两侧门架滑轨组件的滑块铰接，驱动轴水平支承安装在该 喷杆门架的上部，该驱动轴的端部与固定在喷杆门架外侧的升降电机联接，左右两个主动 链轮对称安装在驱动轴上，对应左右两个主动链轮，在所述喷杆门架两侧竖梁的下部安装 左右两个从动链轮，并通过左右两个升降链条联接，喷杆固定梁的两端分别与左右两个升 降链条的单侧联接固定，喷杆固定安装在喷杆固定梁上，在左右两个升降链条的带动下使喷杆高度上下可调，两侧的高度尺分别固定在所述喷杆门架的两侧竖梁上。所述的计算机视觉系统包括摄像机、黑白图像PCI采集卡、计算机、显示器、打印 机以及安装在计算机上的RS232串口、打印接口，所述的摄像机用于喷头雾锥角度测量，所 述的黑白图像PCI采集卡用于喷头雾锥角度视频信息图像转换，可将摄像机采集的喷头雾 锥角度信息输入计算机，所述的计算机用于对测量数据进行融合处理、储存，自动计算处理 得出有关喷雾角、喷雾分布均勻性、液泵的扭矩、转速、出口压力和流量参数精度指标，所述 的显示器用于显示图像和数据，所述的RS232串口用于与PLC控制器进行数据输入、输出， 所述的打印接口用于输出试验数据、试验报表、绘制液泵的特性曲线图和喷雾均勻性变异 系数以及雾流柱状图；其中，所述的摄像机输入输出接口与黑白图像PCI采集卡输入输出接口相连，所 述RS232串口的输入输出接口与PLC控制器输入输出接口相连，打印接口的输出端与打印 机输入接口相连；所述液泵测试系统包括驱动电机转速传感器、扭矩传感器、泵输出转速传感器、流 量传感器、A/D模块以及安装在计算机上的扭距测试接口卡，驱动电机转速传感器用于测量 驱动电机的转速，泵输出转速传感器用于测量液泵的转速，扭矩传感器用于测量液泵的输 入扭矩，流量传感器用于测量液泵的出口流量，扭距测试接口卡用于将扭矩传感器采集的 扭矩信息输入计算机，所述的A/D模块用于将模拟信号转换为数字信号，其中，所述的泵输出转速传感器和扭矩传感器同轴心安装在液泵前端的两个联轴 器之间，泵输出转速传感器输出端与PLC控制器的输入接口相连，扭矩传感器输出接口与 扭距测试接口卡的输入接口相连，驱动电机转速传感器输出端与PLC控制器的输入接口相 连；所述流量传感器安装在液泵的出口端，该流量传感器的输出端与A/D模块的输入接口 相连，所述A/D模块的输入输出接口与PLC控制器的输入输出接口相连；所述控制系统包括稳压电源、控制柜、压力传感器、PLC控制器、D/A模块以及变频 器，所述的压力传感器用于监控液泵的出口压力，所述的PLC控制器用于控制液泵驱动电 机和超声波系统执行机构运行，并将测量数据通过所述RS232串口输入计算机，所述的D/A 模块以及变频器用于变频调速控制液泵驱动电机；其中，所述压力传感器的输出端与A/D模块的输入接口相连，所述PLC控制器的输 入输出接口与D/A模块的输入输出接口相连，并通过变频器与驱动电机输入端相连。作为本实用新型的优选设计方案斜支汽缸的一端与所述主框架铰接，摄像机悬 挂架铰接安装在所述主框架上，并通过该斜支汽缸的另一端与之铰接定位，摄像机盒固定 在该摄像机悬挂架的前端，所述的摄像机设置在该摄像机盒内。作为本实用新型的一个优选方案，所述的集雾槽设计为U形，且采用Y字型铝型 材，再将其各个倒立，以Y字型的两头黏合并排组装而成。作为本实用新型的进一步改进，所述的幕布采用黑色绒布窗帘。作为本实用新型的更进一步改进，所述喷杆(9)上安装4个喷头，且间距为500毫 米，喷杆高度上下调节范围为300至800毫米。由于采用上述技术方案，本实用新型提供的喷雾性能综合试验台具有的有益效果 是1.操作简便；2.检测项目齐全；3.检测效率高；4.检测数据准确。
图1是本实用新型喷雾性能综合试验台的结构示意图；图2是图1的侧视图；图3是图1的俯视图；图4是本实用新型喷雾性能综合试验台系统原理方框图；图5是本实用新型喷雾性能综合试验台药液循环系统原理图；图6是图1中I的局部放大图。图中主框架1 喷杆门架2 驱动轴3 升降链条4 喷杆固定梁5 高度尺6 主动链轮7升降电机8喷杆9从动链轮10摄像机悬挂架11摄像机盒12摄像机 13集雾槽14汽缸15门架滑轨组件16接液槽17超声波喷雾分布均勻性测试系统 18驱动电机19 联轴器20 驱动电机转速传感器21 液泵22稳压电源23控制柜 24显示器25计算机26打印机27幕布28斜支汽缸29扭矩传感器30泵输出 转速传感器3具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述如图1、图2和图3所示，本实用新型喷雾性能综合试验台，包括主框架(1)，安装 在该主框架1上的可调喷头安装架、集雾槽14、接液槽17、幕布28、超声波喷雾分布均勻性 测试系统18、药液循环系统、液泵测试系统，以及计算机视觉系统和控制系统，所述超声波 喷雾分布均勻性测试系统18包括超声波传感器和超声波系统执行机构，该超声波传感器 通过精确测距技术间接测得喷液量，在图5中，该药液循环系统包括驱动电机19、联轴器 20、液泵22以及过滤器、调压阀、球阀、三通、弯头、不锈钢管、胶管、接头。所述可调喷头安 装架由喷杆门架2、驱动轴3、升降链条4、喷杆固定梁5、高度尺6、主动链轮7、升降电机8、 喷杆9、从动链轮10、汽缸15、门架滑轨组件16组成，喷杆门架2通过两侧的门架滑轨组件 16安装在主框架1上，两侧的汽缸15后端与主框架1铰接，前端与两侧门架滑轨组件16水 平支承安装在该喷杆门架2的上部，该驱动轴3的端部与固定在喷杆门架2外侧的升降电 机8联接，左右两个主动链轮7对称安装在驱动轴3上，对应左右两个主动链轮7，在所述喷 杆门架2两侧竖梁的下部安装左右两个从动链轮10，并通过左右两个升降链条4联接，喷杆 固定梁5的两端分别与左右两个升降链条4的单侧联接固定，喷杆9固定安装在喷杆固定 梁5上，在左右两个升降链条4的带动下使喷杆9高度上下可调，两侧的高度尺6分别固定 在所述喷杆门架2的两侧竖梁上。所述的计算机视觉系统包括摄像机13、黑白图像PCI采集卡、计算机26、显示器 25、打印机27以及安装在计算机26上的RS232串口、打印接口，所述的摄像机13用于喷头 雾锥角度测量，所述的黑白图像PCI采集卡用于喷头雾锥角度视频信息图像转换，可将摄 像机13采集的喷头雾锥角度信息输入计算机26，所述的计算机26用于对测量数据进行融 合处理、储存，自动计算处理得出有关喷雾角、喷雾分布均勻性、液泵的扭矩、转速、出口压 力和流量参数精度指标，所述的显示器25用于显示图像和数据，所述的RS232串口用于与 PLC控制器进行数据输入、输出，所述的打印接口用于输出试验数据、试验报表、绘制液泵的 特性曲线图和喷雾均勻性变异系数以及雾流柱状图；[0027]在本实施例中，所述的摄像机13输入输出接口与黑白图像PCI采集卡输入输出接 口相连，所述RS232串口的输入输出接口与PLC控制器输入输出接口相连，打印接口的输出 端与打印机27输入接口相连；参见图4，所述液泵测试系统包括驱动电机转速传感器21、扭矩传感器30、泵输出 转速传感器31、流量传感器、A/D模块以及安装在计算机26上的扭距测试接口卡，驱动电机 转速传感器21用于测量驱动电机的转速，泵输出转速传感器31用于测量液泵的转速，扭矩 传感器30用于测量液泵的输入扭矩，流量传感器用于测量液泵22的出口流量，扭距测试接 口卡用于将扭矩传感器采集的扭矩信息输入计算机26，所述的A/D模块用于将模拟信号转 换为数字信号，在本实施例中，所述的泵输出转速传感器31和扭矩传感器30同轴心安装在液泵 22前端的两个联轴器20之间，泵输出转速传感器31输出端与PLC控制器的输入接口相连， 扭矩传感器30输出接口与扭距测试接口卡的输入接口相连，驱动电机转速传感器21输出 端与PLC控制器的输入接口相连；所述流量传感器安装在液泵22的出口端，该流量传感器 的输出端与A/D模块的输入接口相连，所述A/D模块的输入输出接口与PLC控制器的输入 输出接口相连；参见图1、图4，所述控制系统包括稳压电源23、控制柜24、压力传感器、PLC控制 器、D/A模块以及变频器，所述的压力传感器用于监控液泵的出口压力，所述的PLC控制器 用于控制液泵驱动电机19和超声波系统执行机构运行，并将测量数据通过所述RS232串口 输入计算机26，所述的D/A模块以及变频器用于变频调速控制液泵驱动电机19 ； 在本实施例中，所述压力传感器的输出端与A/D模块的输入接口相连，所述PLC控 制器的输入输出接口与D/A模块的输入输出接口相连，并通过变频器与驱动电机19输入端 相连。在优选实施例中，如图3所示，斜支汽缸29的一端与所述主框架1铰接，摄像机悬 挂架11铰接安装在所述主框架1上，并通过该斜支汽缸29的另一端与之铰接定位，摄像机 盒12固定在该摄像机悬挂架11的前端，所述的摄像机13设置在该摄像机盒12内。作为本实用新型的一个优选方案，如图1、图6所示，所述的集雾槽14设计为U形， 且采用Y字型铝型材，再将其各个倒立，以Y字型的两头黏合并排组装而成。作为本实用新型的进一步改进，如图1、图2所示，所述的幕布28采用黑色绒布窗
fP ο作为本实用新型的更进一步改进，所述喷杆9上安装4个喷头，且间距为500毫 米，喷杆高度上下调节范围为300至800毫米。本实用新型的工作状态是超声波喷雾分布均勻性测试系统18对喷头雾流横向分布均勻性进行检测，其工 作原理是应用超声波精确测距技术间接测得喷液量，精度为士2ml，并自动计算生成各喷头 喷雾量和多喷头喷雾量分布均勻性的变异系数以及雾流柱状图等。此时可以通过升降电 机8带动驱动轴3旋转，使左右两个升降链条4带动喷杆固定梁5上的喷杆9上下升降，可 以通过左右两个汽缸15驱动喷杆门架2前后移动，得到要求的喷头检测位置，达到理想的 测试精度。防止喷杆9向前移动时发生干涉，摄像机悬挂架11通过斜支汽缸29可以向外 90°旋转。[0038]液泵测试系统的驱动电机转速传感器21、扭矩传感器30、泵输出转速传感器31、 流量传感器以及压力传感器精确测量液泵工作状态参数，通过安装在计算机26上的RS232 串口，驱动电机转速和泵输出转速测量数据经PLC控制器输入计算机26 ；流量以及压力以 电流标准信号形式经PLC控制器的A/D模块转化为数字量，PLC控制器同时以高速计数脉 冲形式获得编码器转速信号，并都通过RS232接口传送给计算机26 ；扭矩测量数据经扭距 测试接口卡的输入接口输入计算机26，计算机26进行采集和显示，数据融合处理、储存、打 印试验报表以及绘制液泵的特性曲线图。PLC控制器根据压力测量数据信息，经D/A模块以及变频器变频调速控制液泵驱 动电机19。计算机视觉系统应用数字图像处理技术分析喷雾图像，实现雾锥角度测量，检测 准确、直观和可溯源。
权利要求一种喷雾性能综合试验台，包括主框架(1)，安装在该主框架(1)上的可调喷头安装架、集雾槽(14)、接液槽(17)、幕布(28)、超声波喷雾分布均匀性测试系统(18)、药液循环系统、液泵测试系统，以及计算机视觉系统和控制系统，所述超声波喷雾分布均匀性测试系统(18)包括超声波传感器和超声波系统执行机构，该超声波传感器通过精确测距技术间接测得喷液量，该药液循环系统包括驱动电机(19)、联轴器(20)、液泵(22)以及过滤器、调压阀、球阀、三通、弯头、不锈钢管、胶管、接头，其特征在于所述可调喷头安装架由喷杆门架(2)、驱动轴(3)、升降链条(4)、喷杆固定梁(5)、高度尺(6)、主动链轮(7)、升降电机(8)、喷杆(9)、从动链轮(10)、汽缸(15)、门架滑轨组件(16)组成，喷杆门架(2)通过两侧的门架滑轨组件(16)安装在主框架(1)上，两侧的汽缸(15)后端与主框架(1)铰接，前端与两侧门架滑轨组件(16)的滑块铰接，驱动轴(3)水平支承安装在该喷杆门架(2)的上部，该驱动轴(3)的端部与固定在喷杆门架(2)外侧的升降电机(8)联接，左右两个主动链轮(7)对称安装在驱动轴(3)上，对应左右两个主动链轮(7)，在所述喷杆门架(2)两侧竖梁的下部安装左右两个从动链轮(10)，并通过左右两个升降链条(4)联接，喷杆固定梁(5)的两端分别与左右两个升降链条(4)的单侧联接固定，喷杆(9)固定安装在喷杆固定梁(5)上，在左右两个升降链条(4)的带动下使喷杆(9)高度上下可调，两侧的高度尺(6)分别固定在所述喷杆门架(2)的两侧竖梁上。所述的计算机视觉系统包括摄像机(13)、黑白图像PCI采集卡、计算机(26)、显示器(25)、打印机(27)以及安装在计算机(26)上的RS232串口、打印接口，所述的摄像机(13)用于喷头雾锥角度测量，所述的黑白图像PCI采集卡用于喷头雾锥角度视频信息图像转换，可将摄像机(13)采集的喷头雾锥角度信息输入计算机(26)，所述的计算机(26)用于对测量数据进行融合处理、储存，自动计算处理得出有关喷雾角、喷雾分布均匀性、液泵的扭矩、转速、出口压力和流量参数精度指标，所述的显示器(25)用于显示图像和数据，所述的RS232串口用于与PLC控制器进行数据输入、输出，所述的打印接口用于输出试验数据、试验报表、绘制液泵的特性曲线图和喷雾均匀性变异系数以及雾流柱状图；其中，所述的摄像机(13)输入输出接口与黑白图像PCI采集卡输入输出接口相连，所述RS232串口的输入输出接口与PLC控制器输入输出接口相连，打印接口的输出端与打印机(27)输入接口相连；所述液泵测试系统包括驱动电机转速传感器(21)、扭矩传感器(30)、泵输出转速传感器(31)、流量传感器、A/D模块以及安装在计算机(26)上的扭距测试接口卡，驱动电机转速传感器(21)用于测量驱动电机的转速，泵输出转速传感器(31)用于测量液泵的转速，扭矩传感器(30)用于测量液泵的输入扭矩，流量传感器用于测量液泵(22)的出口流量，扭距测试接口卡用于将扭矩传感器采集的扭矩信息输入计算机(26)，所述的A/D模块用于将模拟信号转换为数字信号，其中，所述的泵输出转速传感器(31)和扭矩传感器(30)同轴心安装在液泵(22)前端的两个联轴器(20)之间，泵输出转速传感器(31)输出端与PLC控制器的输入接口相连，扭矩传感器(30)输出接口与扭距测试接口卡的输入接口相连，驱动电机转速传感器(21)输出端与PLC控制器的输入接口相连；所述流量传感器安装在液泵(22)的出口端，该流量传感器的输出端与A/D模块的输入接口相连，所述A/D模块的输入输出接口与PLC控制器的输入输出接口相连；所述控制系统包括稳压电源(23)、控制柜(24)、压力传感器、PLC控制器、D/A模块以及变频器，所述的压力传感器用于监控液泵的出口压力，所述的PLC控制器用于控制液泵驱动电机(19)和超声波系统执行机构运行，并将测量数据通过所述RS232串口输入计算机(26)，所述的D/A模块以及变频器用于变频调速控制液泵驱动电机(19)；其中，所述压力传感器的输出端与A/D模块的输入接口相连，所述PLC控制器的输入输出接口与D/A模块的输入输出接口相连，并通过变频器与驱动电机(19)输入端相连。
2.根据权利要求1所述的喷雾性能综合试验台，其特征在于斜支汽缸(29)的一端与 所述主框架(1)铰接，摄像机悬挂架(11)铰接安装在所述主框架(1)上，并通过该斜支汽 缸(29)的另一端与之铰接定位，摄像机盒(12)固定在该摄像机悬挂架(11)的前端，所述 的摄像机(13)设置在该摄像机盒(12)内。
3.根据权利要求1所述的喷雾性能综合试验台，其特征在于所述的集雾槽(14)设计 为U形，且采用Y字型铝型材，再将其各个倒立，以Y字型的两头黏合并排组装而成。
4.根据权利要求1所述的喷雾性能综合试验台，其特征在于所述的幕布(28)采用黑 色绒布窗帘。
5.根据权利要求1所述的喷雾性能综合试验台，其特征在于所述喷杆(9)上安装4个 喷头，且间距为500毫米，喷杆高度上下调节范围为300至800毫米。
专利摘要本实用新型公开了一种喷雾性能综合试验台，旨在提供一种操作简便，检测项目齐全，检测效率高，检测数据准确的喷雾性能综合试验台，包括主框架，安装在该主框架上的可调喷头安装架、集雾槽、接液槽、幕布、超声波喷雾分布均匀性测试系统、药液循环系统、液泵测试系统，以及计算机视觉系统和控制系统，喷杆门架通过两侧的门架滑轨组件安装在主框架上，喷杆固定梁的两端分别与左右两个升降链条的单侧联接固定，喷杆固定安装在喷杆固定梁上，在左右两个升降链条的带动下使喷杆高度上下可调。本实用新型用于农业植保机械喷洒部件(吸管、接头和喷头)与增压部件(筒、泵)性能试验测试。
文档编号G01M99/00GK201673062SQ20102019036
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者刘俊杰, 吴泽全, 杨存志, 杨旭, 王军, 程睿, 胡军, 蔡晓华, 赵德春, 赵毅 申请人:黑龙江省农业机械工程科学研究院;哈尔滨博纳科技有限公司