[发明专利]一种基于CAN总线的变量施肥装置及控制方法

说明书

本发明涉及一种基于CAN总线的变量施肥装置及其控制方法；包括机械执行模块、CAN总线通讯系统、肥料箱和机架；机械执行模块包括动力传输机构、连接机构和施肥执行机构；CAN总线通讯系统包括车载工控机及与车载工控机通过CAN总线连接的下位机控制节点；排肥轴转速检测节点、位移传感器检测节点、GPS定位节点分别检测并计算排肥轴的转速、外槽轮当前的开度、以及排肥机在田间的位置信息，车载工控机通过步进电机调整外槽轮开度，完成变量施肥；本发明利用GPS定位技术与CAN总线通讯技术应用到变量施肥作业中，能稳定可靠和施肥量精度高的特点，能实时确保施肥量和施肥位置协调一致，实现精准施肥。

技术领域

本文涉及一种基于CAN总线的变量施肥装置及控制方法，属于农业机械技术领域。

背景技术

施肥作业是农业种植过程中不可缺少的作业环节，作物生长不同阶段，需要不同养分的肥料，在整个生长季中，作物通常需要追肥多次，因此，施肥作业是农作物生产中劳动强度比较大的环节之一。传统的地表追肥作业方式以人工撒施为主，不同地块施用相同剂量的肥料，会造成资源浪费、烧种、烧苗等现象，还存在着劳动强度大、人工成本高、效率低下、环境污染等问题。因此应根据不同地块、不同土壤和不同作物生长环境的需要，应采用变量施肥的施肥方式。

目前，国内变量施肥机械大多采用液压来控制外槽轮式排肥器，通过控制外槽轮的转速或开度(有效工作长度)，实现排肥量的变化，但存在控制过程复杂，精准性差并且液压设备价格昂贵的缺陷，难以在我国大范围推广。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种基于CAN总线的变量施肥装置及其控制方法。本发明利用GPS定位技术与CAN总线通讯技术应用到变量施肥作业中，能稳定可靠和施肥量精度高的特点，能实时确保施肥量和施肥位置协调一致，实现精准施肥。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于CAN总线的变量施肥装置，包括机械执行模块、CAN总线通讯系统、肥料箱和机架。由步进电机作为动力源。

所述的机械执行模块包括动力传输机构、连接机构和施肥执行机构；

所述的动力传输机构包括涡轮蜗杆机构和丝杠。所述的蜗轮蜗杆机构安装在机架一侧。所述的蜗杆通过联轴器与步进电机相连。所述蜗轮为圆环状，涡轮的内圆周上设有螺纹。所述蜗轮外圆周与蜗杆啮合；丝杠穿过涡轮，涡轮的内圆周与丝杠通过螺纹配合实现螺旋传动。所述的丝杠通过连接机构与排肥轴相连。

所述的连接机构包括外壳、垫圈、排肥轴端推力轴承、排肥轴连接端、丝杠连接端、端盖和丝杠端推力轴承成。所述的排肥轴连接端通过排肥轴端推力轴承固定于外壳内左侧，排肥轴连接端能自由转动，且能沿着排肥轴轴向移动。所述的丝杠连接端通过丝杠端推力轴承固定于外壳内右侧，丝杠连接端能自由转动；排肥轴连接端和丝杠连接端分别与排肥轴和丝杠同轴连接；排肥轴连接端和丝杠连接端使排肥轴与丝杠能独立转动，互不影响。步进电机通过蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮带动丝杠做轴向运动；通过所述的连接机构使丝杠与排肥轴连接在一起，通过丝杠端对排肥轴右端施加轴向力，达到调节外槽轮开度的目的。

所述的施肥执行装置包括排肥轴、花键副和排肥器。所述的排肥轴安装在肥料箱的下方，一端通过连接机构与丝杠相连，另一端通过花键副固定在机架上。所述的花键副由轴承、轴承座、花键轴和花键套组成。所述花键套和花键轴通过花键连接并由轴承和轴承座固定在机架左侧，花键套远离机架的一端装有链轮，链轮通过链条与现有行走机构的地轮连接。所述的链轮随着地轮的转动而转动，带动排肥轴转动。所述的花键副使排肥轴沿其轴向运动；所述的排肥器等距安装在排肥轴上；排肥器包括排肥盒和外槽轮，外槽轮安装在排肥盒内部且与排肥轴同轴固定，外槽轮与排肥轴同步转动，将排肥盒内的肥料带动排出。