[发明专利]一种基于机器视觉技术的果园精准施肥装置及施肥方法

摘要

本发明涉及一种基于机器视觉技术的果园精准施肥装置及施肥方法，包括图像采集模块、图像处理模块、数据分析模块和施肥模块；图像处理模块以及数据分析模块均置于工业控制机中，施肥模块由果园开沟机、单片机、步进电机、步进电机驱动器、测速电路、逆变器、电压转换器、电瓶以及施肥器组成；本发明先采集果树地上部分的图像信息，对采集到的果树地上部分的图像信息进行处理，得出果树地上部分的各个参数，再根据果树地上部分的各个参数和根系分布的关系以及根系分布和施肥的关系，得出果树根系中吸收根的分布范围，将单棵果树根系分布区域划分成多个不同的小区域，确定各个小区域内所需的施肥量，在单棵果树根系分布范围内的不同小区域上实现精准施肥。

主权项

1.一种基于机器视觉技术的果园精准施肥装置，其特征在于，包括图像采集模块、图像处理模块、数据分析模块和施肥模块；所述图像处理模块以及数据分析模块均置于工业控制机中，图像采集模块是用数码相机对单棵果树做全景采集，以一米高的标定杆作为果树实际高度的对照基准，所述图像处理模块对果树图像进行预处理，包括灰度化处理、中值滤波、多阈值图像分割以及特征提取，得出果树地上部分的各个关键参数；所述数据分析模块根据图像处理模块得到的果树地上部分的各个关键参数和根系分布的关系以及根系分布和施肥的关系，得出果树根系中吸收根的分布范围，根据吸收根的分布范围和肥料需求量的关系，拟合出单棵果树根系分布范围内不同区域对肥料需求量的曲线图，并将曲线图进行离散，离散后得到9个数据信号，范围是1‑9，在单棵果树根系分布范围内划分成9个区域，不同大小的数据信号代表吸收根分布范围内不同区域的施肥量，然后将数据信号按照离散的顺序存入16位数据表中；所述施肥模块由果园开沟机、单片机、步进电机、步进电机驱动器、测速电路、逆变器、电压转换器、电瓶以及施肥器组成，所述果园开沟机提供动力和开沟；所述单片机内储存有排肥控制程序；所述排肥控制程序包括步进电机控制部分和测速电路部分；所述步进电机控制部分中设定有数值表，数值表内储存有9个数据，这9个数据分别对应不同大小的脉冲，控制步进电机以不同的转速运转，从数据1到数据9所对应的脉冲值依次增大，相应的步进电机的转速也依次增大；所述测速电路部分核心元件为旋转编码器，测速电路的信号输出端与单片机的外部中断连接，单片机通过旋转编码器计算机械前进过程中车轮旋转产生的脉冲数，传递给单片机，单片机测量机械前进的速度，再由速度公式得出时间，确定步进电机转动的时间，确保施肥进度与机械前进速度协调，当单片机接收到工业控制机传来的信号，排肥控制程序开始运行，进入到单片机的外部中断，测速电路部分执行，确定步进电机运行时间，退出外部中断；步进电机控制部分开始运行，把工业控制机发来的数据与数值表内的数据进行比对，确定脉冲值；步进电机驱动器接收到单片机传来的时间和脉冲信号，控制步进电机以不同转速和时间运转；步进电机与施肥器联动，当步进电机以不同的速度和时间转动时，带动施肥器以不同的速度和时间排肥，完成对果树的精准施肥作业。