棉花打顶是指通过去除棉花顶芽的方式消除棉花的顶端优势,便于田间管理和提高棉花产量的工作。但是,目前我国的棉花种植仍采取人工打顶的方式,不仅增加了劳动强度,而且提高了棉花种植成本。本文针对棉花打顶的技术要求,分析国内外的研究结果,设计了一种采用以激光对射技术为基础的垂直升降式棉花打顶高度自动控制系统,制造了基于该系统的棉花打顶试验装置,并进行了田间试验。(1)棉株冠层高度自动测量系统。采用等距并列竖直摆放的激光对射传感器作为棉株冠层高度测量元件,根据激光接收器信号的高低电平组合辨别棉株的冠层高度,并且通过控制器将高度信号转化为对应的编码器脉冲数。(2)切割器高度控制系统。切割器高度控制系统采用齿轮齿条传动系统垂直升降的控制方式,固定于机架上的拉线编码器拉线端与切割器相连,编码器根据切割器不同高度发出对应的脉冲数信号,单片机根据棉株高度与切割器高度的对比结果控制电机正反转,切割器随之调整对应的棉花打顶高度最终完成棉花的切顶工作。(3)控制系统整体设计。以MC9S12XS128单片机作为控制核心,辅助以最小系统模块、串口通信模块、自动测距模块等,运用Altium Designer电子开发软件绘制原理图和印刷电路板图。(4)田间试验。通过对试验数据分析,证明了该棉花打顶自动控制系统平均作业速度为3km/h,平均生产率为1.5km2/h,有效打顶率大于80%,能够代替人工完成棉花打顶作业。