| 基于LIDAR技术的喷雾量三维空间分布测试方法 |
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| 引用本文： | 李天,何雄奎,王志翀,黄战,韩冷.基于LIDAR技术的喷雾量三维空间分布测试方法[J].农业工程学报,2021,37(6):42-49. |
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| 作者姓名： | 李天 何雄奎 王志翀 黄战 韩冷 |
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| 作者单位： | 1.中国农业大学药械与施药技术研究中心，北京 100193；2.中国农业大学理学院，北京 100193;1.中国农业大学药械与施药技术研究中心，北京 100193；3.霍恩海姆大学热带与亚热带农业工程研究所，斯图加特，70599 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金（31761133019)；国家重点研发计划（2017YFD0700903）；国家现代农业产业技术体系（CARS-28-20）； |
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| 摘 要： | 为解决喷雾量分布测试中耗时长、工序繁琐、无法进行实时动态三维空间分布测量的问题,该研究开发了一种基于激光雷达探测技术的喷雾量三维空间分布的测试方法。针对植保作业过程中常用的空心圆锥雾、防飘空心圆锥雾、扇形雾和防飘扇形雾4类共7种喷头,采用喷雾量实测方法对距离喷头50 cm处雾流区截面的雾量分布进行测试;利用十六线激光雷达对雾流区进行三维探测,实时获取喷雾量点云数据信息,通过数据包解析、仿射矩阵空间转换、坐标系解算获取点云坐标及密度,并利用神经网络将喷雾量实测结果与激光雷达测试结果进行拟合。结果显示,7种喷头训练集拟合相关系数r≥0.995,验证集r≥0.935,测试集r≥0.877,扇形雾喷头总体拟合相关系数r≥0.990,证明激光雷达探测是一种可行且准确的喷雾量分布测试方法;进一步对各喷头喷雾量点云数据进行分层网格化计算得到雾流区三维空间雾滴分布特征,结果表明3种圆锥雾喷头空心段长度大小依次为ITR、TR和HCI喷头,IDK喷头等距离喷雾截面积均大于LU喷头。该方法可准确地完成三维空间喷雾量化分析,同时也可为喷雾设备雾化质量检测、室内和田间雾滴飘移测量、植保机械田间快速调校及作业质量在线监测提供一种新思路。
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| 关 键 词： | 喷头 喷雾区 激光雷达 三维空间探测 雾量分布 |
| 收稿时间： | 2020/12/23 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2020/2/23 0:00:00 |
Method for measuring the 3D spatial distribution of spray volume based on LIDAR |
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| Li Tian,He Xiongkui,Wang Zhichong,Huang Zhan,Han Leng.Method for measuring the 3D spatial distribution of spray volume based on LIDAR[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2021,37(6):42-49. |
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| Authors: | Li Tian He Xiongkui Wang Zhichong Huang Zhan Han Leng |
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| Institution: | 1.Centre for Chemicals Application Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2.College of Science, China Agricultural University, Beijing 100193, China;1.Centre for Chemicals Application Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China;3.Institute of Agricultural Engineering, Tropics and Subtropics Group, University of Hohenheim, Stuttgart, 70599, Germany |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | nozzles spray area LIDAR 3D spatial detection spray volume distribution |
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