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喷雾植保技术是林业生产中的一个重要技术,目前我国传统喷雾机械还存在着农药浪费及环境污染等问题,喷雾技术还亟待改善。由于激光雷达具有探测装置简单、受环境影响小、靶标探测更精确等优势,故本文将变量对靶喷雾系统与传统果园喷雾机相结合,研究了基于激光雷达探测技术的果园变量对靶喷雾系统。具体研究内容如下:(1)确定了果园变量对靶喷雾系统应用机型,将传统果园喷雾机喷雾装置改进为按垂直高度均匀分布的多出口喷雾装置;搭建了果园变量对靶喷雾系统硬件平台。(2)研究了果园变量对靶喷雾系统信息采集方法。利用树干垂直分布特性检测树干距离,以及以检测的树干距离计算对应喷雾区域的树冠体积。通过试验进行方法验证,试验结果表明:基于树干垂直分布的方法能够较为精确地检测树干距离,且检测距离满足激光雷达的检测精度;树冠体积的计算相对误差在10%以内,随着检测距离和检测速度的增加,树冠体积计算的误差随之增大,但检测速度差别较小,因此可忽略不计;实际环境中能够检测树干距离,检测结果受环境和车辆行走路线影响,且以检测的树干距离计算对应喷头喷雾区域的树冠体积能够适用于实际环境。(3)研究了变量对靶喷雾系统实时控制方法。对对应喷头喷雾区域的树冠体积转化为电磁阀PWM占空比的方法进行研究。试验获取喷头流速与PWM占空比之间关系参数,试验结果表明曲线拟合成线性关系,拟合优度达0.97以上,且随着泵电压的增大,线性关系误差逐渐变大。分析了系统各个部分的延时,通过电磁阀响应试验来研究电磁阀响应延时,试验结果表明电磁阀的机械响应落后信号响应,两者间存在20ms的时间差。对系统延时补偿方法进行研究,将延时补偿时间转化为存储数据的FIFO缓存区长度。(4)开发了变量对靶喷雾控制系统软件。采用MFC多线程开发了上位机软件,其界面线程实现了喷雾显示、喷雾参数输入及喷雾启停控制;工作线程实现了系统参数的初始化、变量对靶喷雾系统的信息采集与实时控制、对应树冠体积转化为PWM、上下位机的通信。采用Keil C51开发了下位机软件,确定了上下位机之间的通信,采用中断方式实时接收上位机发送的消息。分别对上位机和下位机进行调试,调试结果表明上下位机均实现了其对应的功能。