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第 37 卷 第 11 期 农 业 工 程 学 报 Vol.37 No.11
2021 年 6 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2021 13
基于双目视觉的葡萄园变量喷雾控制系统设计与试验
※
闫成功，徐丽明 ，袁全春，马 帅，牛 丛，赵诗建
（中国农业大学工学院，北京 100083 ）
摘 要：为提高果园喷雾装备的精准化并提高农药利用率，该研究基于 3WF-400Z 型风送式果园喷雾机，设计了一套葡
萄园自动变量喷雾控制系统。系统选用双目相机实时探测葡萄叶幕深度并结合喷雾机前进速度计算冠层体积，通过脉宽
调制（Pulse Width Modulation ，PWM ）控制各电磁阀占空比实现药液的变量喷洒。提出冠层体积计算方法并在葡萄园中
进行体积探测精度试验，相机探测结果与手动测量结果的线性拟合决定系数为 0.933 。通过试验标定确定流量调控模型，
在静态条件下对控制系统的变量喷雾一致性进行测试，试验结果表明，冠层体积大于 0.036 m3 时单喷头实际流量与理论
流量的线性拟合决定系数为 0.990 。田间变量喷雾试验结果表明，与常量喷雾相比，所设计的变量喷雾系统在保证药液覆
盖率和沉积量基本不变的情况下，可以在一定程度上细化雾滴直径并增加雾滴密度，其中雾滴的数量中值直径（Number
Median Diameter ，NMD ）和体积中值直径（Volume Median Diameter ，VMD ）分别减小了 87.71 和 182.79 μm ，雾滴密度
2
增加了 79.31 个/cm ，左、右两侧喷头的实际喷雾流量与理论预测流量的线性拟合决定系数分别为 0.897 和 0.877 ，表明
实际喷雾流量与理论预测流量具有较强的相关性。实际喷雾流量与冠层体积的总体变化趋势基本一致，变量喷雾模式下
的用药量节省了约 55.27%，表明所设计的变量喷雾控制系统可以根据冠层体积实现变量喷药。该研究可为果园病虫害防
治提供新方法与新装备，为实现果园精准变量喷雾提供理论与方法参考。
关键词：设计；试验；变量喷雾；冠层体积；双目视觉；深度探测；脉宽调制；葡萄园
doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.11.002
中图分类号：S491 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2021)-11-0013-10
闫成功，徐丽明，袁全春，等. 基于双目视觉的葡萄园变量喷雾控制系统设计与试验[J]. 农业工程学报，2021，37(11)：
13-22. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.11.002
Yan Chenggong, Xu Liming, Yuan Quanchun, et al. Design and experiments of vineyard variable spraying control system based
on binocular vision[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(1
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