سمپاش باغی تیمار متغیر با سامانه مکاترونیک تشخیص هدف توسط حسگرهای فراصوتی

ساختارشناسی الکترونیکی به منظور تعیین ویژگی های فیزیکی توده گیاهان یکی از مباحث مهم در مدیریت محصولات درختی می باشد. حسگرهای فراصوتی و نوری تاکنون بیشترین کاربرد را در این زمینه داشته اند. هدف کلی این پژوهش ساخت سامانه سمپاش تیمار متغیر به منظور بررسی مزایای برخورد انتخابی و به کارگیری سامانه تشخیص هدف می-باشد. لذا بدین منظور، تغییراتی در ساختار یک سمپاش باغی پشت تراکتوری ایجاد شد. همچنین یک سامانه کنترل الکترونیکی با قابلیت تشخیص و برآورد ابعاد توده درخت به منظور تنظیم دبی خروجی طراحی گردید. در این سامانه از سه حسگر فاصله یاب فراصوتی در سه ارتفاع مختلف برای برآورد فاصله تا هدف استفاده شد. عملکرد حسگرها و تعیین فاصله عمودی آن ها توسط آزمون های میدانی و آزمایشگاهی بررسی گردید. سیگنال دریافتی از حسگرها (بر حسب ولتاژ)، به همراه اطلاعات دریافتی از چرخش سنج مبنای پردازش الگوریتم تهیه شده در میکروکنترلر قرار گرفت. ولتاژ خروجی میکروکنترلر برای تنظیم دبی محلول متناسب با ساختار گیاه استفاده شد. عمل تنظیم دبی با کمک سه عدد سروموتور نصب شده روی شیرها انجام شد. در نهایت، عملکرد سامانه سمپاش پیشنهادی در مقایسه با سمپاش مرسوم مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ناحیه دید حسگرهای فراصوتی uss3 برای اجسام با سطوح تخت و انحنادار بیانگر تاثیر شکل جسم هدف و موقعیت قرارگیری آن بر قدرت شناسایی حسگر بود. همچنین نتایج بررسی حسگرها خطای میانگین برای اندازه گیری فاصله با جسم هدف را توسط حسگر فراصوتی در شرایط آزمایشگاه 64/0 سانتی متر و در باغ 19/3 سانتی متر نشان داد. قرار گرفتن حسگرهای مجاور در فاصله عمودی 30 و 60 سانتی متری، به ترتیب باعث ایجاد خطای میانگین به مقدار 65/14 و 73/6 سانتی متر به دلیل ایجاد اثر تداخل گردید. برای پیش بینی حجم بخش-های مختلف درخت با ورودی ابعاد درخت، شبکه عصبی mlp، با الگوریتم پس انتشار خطا از نوع کاهش گرادیان، تابع فعال سازی تانژانت سیگموئید و توپولوژی 3-7-6 به کار گرفته شد. مقادیرr2 آموزش (بیشتر از 99/0) و ارزیابی (بیشتر از 93/0) شبکه نشان موفقیت و قابلیت اعتماد شبکه برای پیش بینی بود. ماتریس وزن های شبکه پس از تبدیل به روابط خطی به میکروکنترلر منتقل شدند. معنی دار نبودن آزمون t برای مقایسه تعداد قطرات، قطر معادل قطرات، درصد پوشش اهداف مصنوعی، ضریب کیفیت سمپاشی و عامل گستردگی نسبی در دو روش تیمار متغیر و مرسوم بیانگر یکنواختی کیفیت پاشش در کاربرد انتخابی بود. همچنین با به کارگیری روش تیمار متغیر، آزمایش ها کاهش مصرف محلول سم به میزان متوسط 5/34 درصد (به ترتیب مقادیر3/41، 6/25 و 5/36 درصد برای بخش های بالا، میانی و پایین) را نشان داد.