1.一种农业自动精准控制变量施肥控制系统,包括控制系统,其特征是:
所述控制系统包括探测传感器模块、转速传感器模块、北斗导航模块、上位机交互模块、下位机控制模块及执行机构模块;
所述探测传感器模块电性连接所述下位机控制模块;
所述转速传感器模块电性连接所述下位机控制模块;
所述北斗导航模块电性连接所述上位机交互模块;
所述上位机交互模块电性连接所述下位机控制模块;
所述执行机构模块电性连接所述下位机控制模块;
所述执行机构模块包括施肥装置,所述施肥装置包括机架(2),所述机架(2)固定连接肥料箱(1),所述肥料箱(1)的出料口固定连接外槽轮排肥器(5),驱动电机减速器(6)通过传动主轴(11)和一对轴承座固定于机架(2)上,所述外槽轮排肥器(5)安装固定于肥料箱(1)下,所述机架(2)固定连接电动推杆(8),所述电动推杆(8)的推杆端固定连接压缩弹簧(10)的一端,所述压缩弹簧(10)的另一端固定连接所述主轴(11),所述机架(2)轴承连接传动主轴(11),所述传动主轴(11)固定连接驱动电机(7),所述驱动电机(7)固定连接换向传动器(12),驱动电机(7)的输出轴固定连接所述换向传动器(12)的输入轴,所述换向传动器(12)的输出轴固定连接主动传动链轮,所述换向传动器(12)固定连接开沟施肥部件(4),所述开沟施肥部件(4)包括接料斗(13)及开沟主轴(17),所述接料斗(13)与所述开沟主轴(17)通过胀套联轴器(16)连接,所述接料斗(13)固定连接胀套(21),所述胀套(21)固定连接传动链轮(14),所述接料斗(13)固定连接深沟球轴承(15),所述深沟球轴承(15)的外圈固定连接悬挂装置(22),所述悬挂装置(22)固定连接所述换向传动器(12)的外壳,所述开沟主轴(17)内设置有防堵塞螺旋(23),所述开沟主轴(17)外固定连接分段螺旋叶片(18),所述开沟主轴(17)设置有出肥口(19),所述开沟主轴(17)固定连接入土刀片(20),传动链条(9)的一端环绕所述主动传动链轮,所述传动链条(9)的一端环绕所述传动链轮(14);
所述驱动电机减速器(6)电性连接芯片,所述芯片调节所述驱动电机减速器(6)的转速,进而改变施肥量;所述芯片根据树冠体积大小和所述施肥装置前进速度快慢,经位置速度闭环PID算法得到电机目标转速,从而达到自动精准控制变量施肥;
所述电动推杆(8)及所述驱动电机(7)分别电性连接所述芯片。
2.根据权利要求1所述的一种农业自动精准控制变量施肥控制系统,其特征是:所述探测传感器模块包括红外和单目视觉;
获取果树图像,利用训练过的神经网络模型果树图像进行分割,然后进行处理,获得准确的树干像素范围信息,并根据红外传感器获取的深度图像,计算出树干与相机的深度值,通过所述单目视觉标定,获取真实世界长度与图像像素宽高的转换关系,得到图像中像素点的真实尺寸,利用像素矩体体素法测算果树体积,通过对各个树冠像素点的距离和树干的深度差进行了计算,从而获得矩体的长度,并用一组矩阵元素累积计算出了树冠的真实体积。
3.根据权利要求2所述的一种农业自动精准控制变量施肥控制系统,其特征是:所述转速传感器模块包括数字编码器,算出排肥器的转速,并将输出信号转化成脉冲信号,输入给所述下位机控制模块从而得到目前施肥速度,便于显示和实时管理。
4.根据权利要求3所述的一种农业自动精准控制变量施肥控制系统,其特征是:所述北斗导航模块包括GPS接收器,所述GPS接收器可以利用TTL数据算出每一秒钟的具体经纬度坐标,通过相关计算从而得到平均速度,将获得的施肥前进的速度信号输入到所述上位机交互模块,参与施肥量的调节。
5.根据权利要求4所述的一种农业自动精准控制变量施肥控制系统,其特征是:所述上位机交互模块包括触摸屏、主芯片、CAN通信单元及串口通信单元;
所述触摸屏电性连接所述主芯片,实现对所述主控芯片的控制参数设定及启停变量的控制;
所述CAN通信单元电性连接所述主芯片相连接,用来和所述下位机模块进行通信,传输信号控制电机变量施肥;
所述串口通信单元电性连接所述北斗导航模块的接收机,进行通讯,以获取地理位置坐标信息和速度信息。
6.根据权利要求5所述的一种农业自动精准控制变量施肥控制系统,其特征是:所述下位机控制模块包括芯片及CAN通信端;
所述CAN通信端电性连接所述芯片;
所述CAN通信端电性连接所述上位机人机交互模块的所述主芯片,接收所述上位机人机交互模块的指令。
7.根据权利要求1所述的一种农业自动精准控制变量施肥控制系统,其特征是:所述接料斗(13)匹配所述外槽轮排肥器(5)。
8.根据权利要求1所述的一种农业自动精准控制变量施肥控制系统,其特征是:所述机架(2)固定连接三点悬挂装置(3)。
9.根据权利要求1所述的一种农业自动精准控制变量施肥控制系统,其特征是:
所述北斗导航模块通过对GPS信号的定位、运算处理得出所述施肥装置的位置、速度;
由所述上位机交互模块对当前的所述施肥装置进行定位和速度的显示;
根据单棵果树目标施肥量以及当前施肥的目标位置,所述下位机控制模块根据当前施肥的控制规则,即单棵果树目标施肥量与所述外槽轮排肥器(5)转速、所述施肥装置前进速度以及果树的体积3个变量之间的关系,所述执行机构模块依据控制规则从而实现固体颗粒变量施肥作业,即可将一定量的固体颗粒肥料均匀的撒施在目标条沟内。