我国农业植保机械化起步较晚,大部分农田和果园依然使用以人力施药为主的粗放式植保机械,施药效果较差,作业效率低下,农药雾滴飘移严重,造成大量的农药浪费,污染土壤和水体。随着传感器技术、自动控制技术的发展和对环保要求的不断提高,精准施药技术与装备的发展已成为农业植保的迫切需求。研究使用二维激光传感器实时采集并处理果树冠层信息,研发了果园风送式对靶喷雾机,提高农药利用率,减少对环境的污染。主要研究内容与结果如下:（1）研究提出了一种基于不规则三棱柱分割法的果树冠层体积测算方法。以果树冠层体积人工测量值为基准,对常规/常用的果树冠层体积实时测量方法（长方体分割法）和不规则三棱柱分割法进行了体积测算误差分析。结果显示,在不同速度下,对冠形规则的景观树,长方体分割法与不规则三棱柱分割法测算体积的相对误差差值范围-0.28%到4.22%,平均差值1.78%;对于冠形不规则的柑橘树,长方体分割法与不规则三棱柱分割法测算体积的相对误差差值范围6.43%到26.20%,平均差值为13.04%。长方体分割法测算体积的相对误差均高于不规则三棱柱分割法测算体积的相对误差,可见基于不规则三棱柱分割法测算体积精度更高。对于同一靶标,当速度为0.5 m/s时,测量精度最高,且随着传感器行进速度提升,激光采样点密度下降,测算体积相对误差有升高的趋势。试验数据显示,基于长方体分割法测算体积平均处理时长为2.86 ms/帧,不规则三棱柱分割法测算体积平均处理时长为4.73 ms/帧,可以达到作业机械行走时的数据实时采集和处理要求。（2）设计并开发了果园风送式对靶变量喷雾机机械结构和控制系统。对汽油发动机、风机、水泵、阀门、履带车等关键设备选型;设计了发动机与风机、水泵的传动装置;进行喷雾系统喷幅标定实验,提出喷头安装高度、角度的调整方案。设计基于激光传感器的果园风送式对靶喷雾机控制系统设计方案,由上位机程序控制流量控制器、车速监测模块、温湿度监测模块、喷雾机姿态监控模块等模块。喷雾机根据激光传感器扫描到果树冠形特征,基于车速监测模块定位扫描点位置;流量控制器基于PWM技术实时控制电磁阀开关,实现基于果树冠形的变量对靶喷雾。上位机基于二维激光传感器扫描果树冠层信息控制电磁阀开关,药液经调压阀、电磁阀、雾化喷头和风机的二次雾化作用送入果树冠层,实现变量喷雾。（3）开展了风送式对靶喷雾机喷雾性能测试试验。试验结果显示,在0.5m/s、0.8m/s、1.0m/s三种速度下进行喷雾性能试验,随着喷雾机速度增加,对于冠形较大果树叶片正反两面雾滴沉积点密度逐渐下降,较小的果树叶片正反两面雾滴沉积点密度在不同速度下基本保持稳定。当喷雾机行进速度为1.0m/s时,三株树叶片正面沉积点密度分别为78.16个/cm~2、115.52个/cm~2、129.41个/cm~2,叶片反面的雾滴沉积点密度分别为38.77个/cm~2、56.50个/cm~2、68.38个/cm~2,在各位置处雾滴沉积密度均大于20个/cm~2,雾滴在叶片上沉积效果较为理想;三株树叶片正反面承接雾滴平均粒径均在30μm～150μm,雾滴在叶片上附着效果较好,可以达到行业标准植物保护机械通用试验方法的要求,有效防止果树病虫害。当速度为0.5m/s和0.8m/s时,叶片正面雾滴平均粒径较大,是因为喷雾机行进速度降低,单位距离喷洒时间增加,较小粒径的雾滴被覆盖以及较大粒径雾滴边缘位置相交形成了大液滴。