192 基于机器视觉的精准施药喷头移动机构设计(5)

第二章 基于机器视觉的精准施药喷头移动机构原理说明 设计任务要求设计一个能带动喷头左右移动的移动机构。机构要求移动平稳而精确，这很大程度的限制了我们对零部件的选用。在老师及同学的指导和帮助下，经过反复求证，我们最终制定了“通过步进电机带动同步带左右移动”的方案，理由有两点：一、步进电机的位移与输入脉冲信号数相对应，可以组成结构具有一定精度的开环控制系统，也可在更高精度的组成闭环控制系统，且易于起动，停止，正反转及速度响应性好。另外，步进电动机的步距角可在大范围内选择；二、同步带传动具有以下特点：（1）传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；（2）传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低，传动效率达 0.98，速比范围可达1:10，允许线速可达50m/s；（3）传动效率高，可达0.98，节能效果明显；（4）维护保养方便，不需润滑，维护费用低。这两个主部件的特点促使了我们制定了这套方案。下面，我将对这套方案的原理进行简要的说明。

步进电机带动通过连接轴连接的同步带带轮转动，施药的喷头固定在同步带下带的前内侧（俯视图为相切）的带上面，考虑到带的同步带由于喷头和药水的重力，可能会弯曲，我在同步带的正下面安装了5个装紧轮，装紧轮固定在台面上。当同步带移动时，它们的轮会滚动，但其本身不动，从而一定量的减少了带的弯曲，提高了效率。当喷头需要向左移动时，电机发出一个脉冲信号，带轮转动，皮带带动喷头向左移动，当喷头需向右移动亦然，从而达到对农作物偏差在0.5个行距之间的杂草进行施药的目的。其中，用布进电机能够更好地控制施药的精确度和同步带移动的速度，不致于因移动过快而精度降低的现象。通过步进电机发出一个脉冲，同步带移动一格，喷头随之移动，很好的结合了步进电机与同步带两机构的优点，从而达到预期目的。同时，步进电机与同步带中间通过带轮、两个轴和一个联轴器相连，降低了损耗，提高了效率。

图1：喷头移动机构原理示意图