一種農(nóng)作物夾持式智能打頂裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種農(nóng)作物夾持式智能打頂裝置，包括固定節(jié)、煙草高度識別系統(tǒng)、夾持打頂機構(gòu)、割刀消毒系統(tǒng)、抑芽劑自動噴涂系統(tǒng)、升降驅(qū)動機構(gòu)和輸送收集裝置。作物高度識別系統(tǒng)計算作物的高度，并由單片機控制系統(tǒng)控制升降驅(qū)動機構(gòu)調(diào)節(jié)打頂機構(gòu)高度。夾持打頂機構(gòu)隨拖拉機車輛前進時，左側(cè)和右側(cè)夾持傳動機構(gòu)中的電機帶動兩條夾持皮帶夾持住作物頂部，底部切割刀對作物頂尖進行切斷，切斷后的作物頂尖被兩側(cè)夾持皮帶夾持住并向后運輸，由輸送收集裝置進行自動收集。割刀消毒系統(tǒng)對切割刀噴射消毒；本發(fā)明可對每株作物實現(xiàn)精確打頂和自動收集，且能完成切割刀的消毒和抑芽劑的噴施。
【專利說明】
一種農(nóng)作物夾持式智能打頂裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種農(nóng)作物夾持式智能打頂裝置，屬于農(nóng)作物管理機械。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)作物打頂工作是整個作物生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可消除頂端生長優(yōu)勢，促進作物增產(chǎn)增收。作物打頂機械化可以大大減少打頂時間、提高勞動效益、降低勞動強度、增大作物產(chǎn)量。目前我國農(nóng)作物機械打頂普及率較低，農(nóng)作物打頂工作基本由人工完成。
[0003]目前最常見的是一刀切式的機械打頂機，但這種打頂機對作物高度仿形差，因此可能出現(xiàn)漏打或打頂過度的情況，從而造成重復(fù)勞動或損害植株。也不能對切割下的作物頂尖進行收集，增大了病菌的傳播風(fēng)險。比如山東農(nóng)業(yè)大學(xué)于2009年8月份研制成功的3DX-1煙草打頂消毒聯(lián)合作業(yè)裝置。南京農(nóng)業(yè)機械化研究所研制了一種棉花打頂機及其打頂控制方法，該打頂機依靠高度傳感器測量棉株高度，然后通過伺服電機驅(qū)動齒輪齒條機構(gòu)帶動割刀裝置。但該機器無法收集切割下的棉花頂部，也無法對棉株進行消毒。石河子大學(xué)研制了一種雙目識別式棉花打頂機，依靠圖像識別棉株高度，然后通過曲柄滑塊機構(gòu)控制往復(fù)切割刀具的高度進行打頂，并通過吸風(fēng)的方式將棉花頂尖回收。但該裝置難以應(yīng)用在煙草和玉米等桿部粗壯的作物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種農(nóng)作物夾持式智能打頂裝置，在精確打頂?shù)耐瑫r完成刀片消毒、抑芽劑噴施和自動收集，不僅節(jié)省大量人力、提高勞動生產(chǎn)率，而且提高了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。本發(fā)明對作物高度和桿部粗細(xì)適應(yīng)性強，可實現(xiàn)連續(xù)、高效、智能化作業(yè)。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]將本發(fā)明通過連接板安裝在拖拉機前方的升降平臺上，該升降平臺可由液壓缸驅(qū)動實現(xiàn)升降。
[0007]—種農(nóng)作物夾持式智能打頂裝置，包括安裝在升降平臺上的固定節(jié)、作物高度識別系統(tǒng)、夾持打頂機構(gòu)、割刀消毒系統(tǒng)、抑芽劑自動噴涂系統(tǒng)、升降驅(qū)動機構(gòu)和輸送收集裝置。
[0008]所述固定節(jié)由連接板緊固在升降平臺上，為本發(fā)明其它部件提供安裝平臺。
[0009]所述作物高度識別系統(tǒng)包括作物高度識別攝像頭和單片機控制系統(tǒng)，單片機控制系統(tǒng)分別連接作物高度識別攝像頭、步進電機、紅外線發(fā)射管、紅外線接收管、消毒藥栗和抑芽劑藥栗。升降平臺的前方外側(cè)安裝一個作物高度識別攝像頭用于采集圖像，單片機控制系統(tǒng)根據(jù)采集的圖像確定作物的高度并控制步進電機動作，實現(xiàn)夾持打頂機構(gòu)上下高度的調(diào)節(jié)。
[0010]兩套夾持打頂機構(gòu)分別安裝在左夾持支座和右夾持支座上，左夾持支座和右夾持支座分別安裝在升降軌道的左右內(nèi)側(cè);每套夾持打頂機構(gòu)包括扶禾器、夾持皮帶、浮動張緊輪、浮動張緊輪擺動鉸鏈、切割刀、彈簧、直流夾持電機和割刀電機;兩個扶禾器呈八字形分別安裝在左夾持支座和右夾持支座的前端，便于將種植偏斜的作物收攏進打頂機構(gòu)，兩個扶禾器的后半部分兼做切割刀的護罩，上面用于安裝切割刀消毒噴頭和抑牙劑噴頭;左夾持支座和右夾持支座前后兩端均安裝有由夾持皮帶連接的浮動張緊輪，由直流夾持電機帶動夾持皮帶轉(zhuǎn)動。每套夾持傳動機構(gòu)中的浮動張緊輪依靠兩端分別固定在浮動張緊輪擺動鉸鏈和夾持支座上的張緊彈簧的拉力對夾持皮帶進行張緊，既能使兩側(cè)夾持皮帶之間保持適當(dāng)?shù)膴A持力，又能夾持粗細(xì)不同的作物頂部。割刀電機安裝在左夾持支座或右夾持支座的下方，帶動安裝在兩個扶禾器之間的切割刀旋轉(zhuǎn)對作物進行切割。左夾持支座和右夾持支座連接在夾持打頂機構(gòu)升降軌道上部橫梁的左右兩側(cè)形成配合，夾持機構(gòu)隨車輛前進時，兩側(cè)夾持皮帶夾持作物頂部，底部切割刀對作物進行切斷，切斷后的作物頂部被兩側(cè)夾持皮帶夾持向后輸送。左右夾持機構(gòu)工作時前端向下傾斜與水平方向夾角呈20°?35°。
[0011]所述的割刀消毒系統(tǒng)包括消毒液藥桶、消毒藥栗、切割刀消毒噴頭;所述切割刀一側(cè)設(shè)有切割刀消毒噴頭;升降平臺的上方的一側(cè)安裝消毒液藥桶，消毒液藥桶通過消毒藥栗與切割刀消毒噴頭連通;消毒藥栗吸取消毒液后由切割刀消毒噴頭噴出對切割刀進行消毒，防止病毒在不同植株之間傳播。在割刀盤的下方安裝有一對紅外線發(fā)射管和紅外線接收管，當(dāng)切割后的煙桿通過時，觸發(fā)抑芽劑藥栗。
[0012]所述的抑芽劑自動噴涂系統(tǒng)包括抑芽劑藥桶、抑芽劑藥栗和抑芽劑噴頭;切割刀后側(cè)夾持器上設(shè)有抑芽劑噴頭;升降平臺上方的另一側(cè)安裝抑芽劑藥桶，抑芽劑藥桶通過抑芽劑藥栗和抑芽劑噴頭連通;抑芽劑藥栗吸取抑芽劑后通過抑芽劑噴頭向切割后的煙桿斷面噴施抑芽劑。
[0013]所述的升降驅(qū)動機構(gòu)包括驅(qū)動鏈輪、被動鏈輪、鏈條、升降軌道、平衡配重;步進電機安裝在固定節(jié)的前側(cè)，步進電機連接驅(qū)動鏈輪，固定節(jié)的后側(cè)設(shè)有被動鏈輪，一條長鏈條繞過主動鏈輪和被動鏈輪，長鏈條前端連接升降軌道的吊耳，從而拉動升降軌道與夾持打頂機構(gòu)，長鏈條后端連接平衡配重。升降軌道包括軌道架、吊耳和滾輪；吊耳焊接在軌道架的橫梁上;軌道架上裝有六個滾輪，固定節(jié)前側(cè)的兩條主肢兼做導(dǎo)軌，六個滾輪與兩條主肢形成配合，使得升降架可沿主肢上下移動。平衡配重上設(shè)有滑輪，滑輪可活動的安裝在固定節(jié)后側(cè)的配重導(dǎo)軌中，平衡配重可沿配重導(dǎo)軌上下移動以減輕步進電機的驅(qū)動力矩。該升降驅(qū)動機構(gòu)以小功率的電機實現(xiàn)打頂高度的精確調(diào)節(jié)。
[0014]所述的輸送收集裝置包括輸送帶和收集筐，輸送帶安裝在夾持打頂機構(gòu)后部的下方，收集筐安裝在輸送帶輸出端的下方，切斷后的煙芽經(jīng)過輸送帶收集到收集筐內(nèi)。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點
[0016](I)本發(fā)明可實現(xiàn)對每株作物的精確打頂。作物高度識別攝像頭采集圖像，單片機系統(tǒng)可依據(jù)現(xiàn)有圖像識別技術(shù)根據(jù)圖像確定作物高度并計算出相對于當(dāng)前位置夾持打頂機構(gòu)提升或下降的高度，然后控制步進電機驅(qū)動鏈輪的正反轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度，可對每株作物的打頂尚度進彳丁精確調(diào)節(jié)。
[0017](2)本發(fā)明設(shè)計的作物夾持打頂機構(gòu)，可實現(xiàn)作物頂尖的聚攏、夾持、切割、夾持輸送。輸送收集裝置可實現(xiàn)切割后煙牙的輸送與自動收集。消毒裝置可對切割刀進行消毒，避免了病菌在不同植株之間的傳播。抑牙劑自動噴施系統(tǒng)可檢測到切割后通過的煙桿，并對作物桿斷面噴涂抑芽劑。該裝置作業(yè)效率高、自動化程度高，且可靠性強。
[0018](3)安裝在固定節(jié)后方的平衡配重，平衡了夾持打頂機構(gòu)的重量，減小步進電機的驅(qū)動力矩。
【附圖說明】
[0019]圖1是夾持式智能打頂裝置安裝示意圖；
[0020]圖中:1.液壓升降機構(gòu)，2.升降平臺，3.被動鏈輪，4.消毒液藥箱，5.鏈條，6.消毒藥栗，7.主動鏈輪，8.步進電機，9.電機安裝座，10.固定節(jié)，11.升降軌道，12.背光板支架，
13.背光板，14.攝像頭支架，15.攝像頭，16.夾持打頂機構(gòu)，17.配重，18.皮帶輸送機，19.收集筐，20.連接板，21.抑芽劑藥箱。
[0021 ]圖2是夾持打頂機構(gòu)安裝示意圖；
[0022]圖中:22.左夾持支座，23.左扶禾器，24.右夾持支座，25.右扶禾器。
[0023]圖3是夾持打頂傳動機構(gòu)示意圖；
[0024]圖中:26.直流夾持電機，27.主動輪，28.前浮動張緊輪，29.前浮動張緊輪擺動鉸鏈，30.張緊彈簧1,31.夾持皮帶，32.切割刀，33.切割電機，34.張緊彈簧Π，35.后浮動張緊輪擺動鉸鏈，36.后浮動張緊輪，37.被動輪。
[0025]圖4是刀片消毒系統(tǒng)與抑芽劑噴涂系統(tǒng)安裝示意圖；
[0026]圖中:38.切割刀消毒噴頭，39.U型螺栓，40.紅外線發(fā)射管，41.切割電機安裝座，42.抑芽劑噴頭，43.紅外線接收管，44.抑芽劑藥栗。
[0027]圖5是夾持打頂機構(gòu)升降軌道圖；
[0028]圖中:45.軌道架，46.吊耳，47.滾輪。
[0029]圖6是固定節(jié)示意圖；
[0030]圖中:48.固定節(jié)主肢，49.主動鏈輪座，50.配重導(dǎo)軌，51.被動鏈輪座。
[0031]具體的實施方式
[0032]夾持式煙草智能打頂裝置，固定節(jié)(10)通過連接板(20)安裝在高地隙拖拉機前方的升降平臺(2)上，在工作前先通過液壓升降機構(gòu)(I)調(diào)整升降平臺(2)的高度，然后作業(yè)機沿?zé)熜星斑M。攝像頭支架(14)安裝在升降平臺(2)的側(cè)前方，支架上安裝的攝像頭(15)采集作物圖像，背光板(14)提高圖像的識別效果，采集后的圖像信息上傳單片機控制系統(tǒng)。
[0033]主動鏈輪(7)通過主動鏈輪座(49)安裝在固定節(jié)(10)前方，被動鏈輪(3)通過被動鏈輪座(51)安裝在固定節(jié)(10)后端。夾持打頂機構(gòu)(16)安裝在升降軌道(11)上，升降軌道兩側(cè)安裝有滾輪(47)，配合在固定節(jié)前端的兩條主肢(48)上，使夾持打頂機構(gòu)(16)只能沿著主肢上下移動。升降軌道架(45)上方的吊耳(46)連接鏈條(5)的一端，鏈條(5)與主動鏈輪(7)配合，另一端繞過被動鏈輪(3)后連接配重(17)。配重機構(gòu)(17)上安裝四個滾輪，可沿著固定節(jié)(10)后方的配重導(dǎo)軌(50)上下移動，平衡夾持打頂機構(gòu)(16)的重量，減小步進電機(8)驅(qū)動主動鏈輪(7)的力矩。單片機控制系統(tǒng)根據(jù)采集的圖像計算作物的高度并控制步進電機(8)驅(qū)動主動鏈輪(7)，拉動升降軌道(11)沿固定節(jié)前端的主肢(48)上下運動，實現(xiàn)打頂機構(gòu)高度的調(diào)節(jié)。
[0034]夾持打頂機構(gòu)的左扶禾器安裝在左夾持支座(22)的前端，右扶禾器安裝在右夾持支座(24)的前端，切割電機(33)通過切割電機安裝座(41)連接在左夾持支座(22)的下方。左右兩側(cè)的夾持傳動機構(gòu)分別連接在左夾持支座(22)和右夾持支座(24)上，前端向下傾斜與水平方向夾角為20°?35°。高地隙拖拉機前進時扶禾器將作物頂部收攏進夾持打頂機構(gòu)。
[0035]左側(cè)和右側(cè)的夾持傳動機構(gòu)是對稱安裝布置，主要由直流夾持電機(26)、主動帶輪(27)、前浮動張緊輪(28)、前浮動張緊輪擺動鉸鏈(29)、張緊彈簧1(30)、夾持皮帶(31)、張緊彈簧Π (34)、后浮動張緊輪擺動鉸鏈(35)、后浮動張緊輪(36)和被動帶輪(37)組成。直流夾持電機(26)帶動主動帶輪(27)旋轉(zhuǎn)，拉動夾持皮帶(31)繞過主動帶輪(27)、前浮動張緊輪(28)、后浮動張緊輪(36)和被動帶輪(37)，形成一個封閉的傳動。由于左右兩側(cè)直流夾持電機轉(zhuǎn)向相反，使得夾持皮帶(31)內(nèi)側(cè)由前向后移動，將由扶禾器收攏的作物頂部夾持住并向后拉。為了適應(yīng)粗細(xì)不同的作物頂部，前浮動張緊輪擺動鉸鏈(29)和后浮動張緊輪擺動鉸鏈(35)可以擺動，進而調(diào)整兩側(cè)夾持皮帶之間的間隙，而張緊彈簧1(30)和張緊彈簧Π (34)又使兩側(cè)夾持皮帶之間保持適當(dāng)?shù)膴A持力。底部圓盤切割刀(32)將作物頂部切斷，兩側(cè)夾持皮帶(31)將切斷后的作物頂部夾持住并向后運輸。切斷后的作物頂部到達皮帶輸送機(18)上部掉落，輸送到收集筐(19)。
[0036]升降平臺(2)上方一側(cè)安裝一個消毒液藥箱(4)，消毒藥栗(6)吸取后的消毒液經(jīng)切割刀消毒噴頭(38)對圓盤切割刀噴射消毒，防止病菌的傳播。
[0037]升降平臺(2)上方另一側(cè)安裝一個抑芽劑藥箱(21)，抑芽劑藥栗(44)吸取的抑芽劑通過安裝在切割刀后側(cè)的抑芽劑噴頭(42)向切割后的作物桿斷面噴施抑芽劑。在切割刀盤的下方使用U型螺栓(39)安裝一對紅外線發(fā)射管(40)和紅外線接收管(43)，當(dāng)切割后的作物桿通過時，觸發(fā)抑芽劑藥栗(44)啟動。
[0038]本發(fā)明不僅限于單行作業(yè)，可根據(jù)實際需要增加打頂裝置，實現(xiàn)多行作業(yè)。該裝置也可適用于煙草、玉米和棉花等作物的打頂。
【主權(quán)項】
1.一種農(nóng)作物夾持式智能打頂裝置，其特征在于包括安裝在升降平臺上的固定節(jié)、作物高度識別系統(tǒng)、夾持打頂機構(gòu)、割刀消毒系統(tǒng)、抑芽劑自動噴涂系統(tǒng)、升降驅(qū)動機構(gòu)和輸送收集裝置； 所述固定節(jié)為本發(fā)明其它部件提供安裝平臺； 所述作物高度識別系統(tǒng)包括作物高度識別攝像頭和單片機控制系統(tǒng)，單片機控制系統(tǒng)分別連接作物高度識別攝像頭、步進電機、紅外線發(fā)射管、紅外線接收管、消毒藥栗和抑芽劑藥栗;升降平臺的前方外側(cè)安裝一個作物高度識別攝像頭用于采集圖像，單片機控制系統(tǒng)根據(jù)采集的圖像確定作物的高度并控制步進電機動作，實現(xiàn)夾持打頂機構(gòu)上下高度的調(diào)-K-T ； 兩套夾持打頂機構(gòu)分別安裝在左夾持支座和右夾持支座上，左夾持支座和右夾持支座分別安裝在升降軌道的左右內(nèi)側(cè);每套夾持打頂機構(gòu)包括扶禾器、夾持皮帶、浮動張緊輪、浮動張緊輪擺動鉸鏈、切割刀、彈簧、直流夾持電機和割刀電機;兩個扶禾器呈八字形分別安裝在左夾持支座和右夾持支座的前端，便于將種植偏斜的作物收攏進打頂機構(gòu)，兩個扶禾器的后半部分兼做切割刀的護罩，上面用于安裝切割刀消毒噴頭和抑牙劑噴頭；左夾持支座和右夾持支座前后兩端均安裝有由夾持皮帶連接的浮動張緊輪，直流夾持電機帶動夾持皮帶轉(zhuǎn)動;每套夾持傳動機構(gòu)中的浮動張緊輪依靠兩端分別固定在浮動張緊輪擺動鉸鏈和夾持支座上的張緊彈簧的拉力對夾持皮帶進行張緊，既能使兩側(cè)夾持皮帶之間保持適當(dāng)?shù)膴A持力，又能夾持粗細(xì)不同的作物頂部；割刀電機安裝在左夾持支座或右夾持支座的下方，帶動安裝在兩個扶禾器之間的切割刀旋轉(zhuǎn)對作物進行切割；左夾持支座和右夾持支座連接在夾持打頂機構(gòu)升降軌道上部橫梁的左右兩側(cè)形成配合，夾持機構(gòu)隨車輛前進時，兩側(cè)的夾持皮帶夾持作物頂部，所述切割刀對作物進行切斷，切斷后的作物頂部被兩側(cè)夾持皮帶夾持向后輸送;左右夾持機構(gòu)工作時前端向下傾斜與水平方向夾角呈20°?35° ; 所述的割刀消毒系統(tǒng)包括消毒液藥桶、消毒藥栗、切割刀消毒噴頭;所述切割刀一側(cè)設(shè)有切割刀消毒噴頭;升降平臺的上方的一側(cè)安裝消毒液藥桶，消毒液藥桶通過消毒藥栗與切割刀消毒噴頭連通;消毒藥栗吸取消毒液后由切割刀消毒噴頭噴出對切割刀進行消毒，防止病毒在不同植株之間傳播;在割刀盤的下方安裝有一對紅外線發(fā)射管和紅外線接收管，當(dāng)切割后的煙桿通過時，觸發(fā)抑芽劑藥栗； 所述的抑芽劑自動噴涂系統(tǒng)包括抑芽劑藥桶、抑芽劑藥栗和抑芽劑噴頭;切割刀后側(cè)夾持器上設(shè)有抑芽劑噴頭;升降平臺上方的另一側(cè)安裝抑芽劑藥桶，抑芽劑藥桶通過抑芽劑藥栗和抑芽劑噴頭連通;抑芽劑藥栗吸取抑芽劑后通過抑芽劑噴頭向切割后的煙桿斷面噴施抑芽劑； 所述的升降驅(qū)動機構(gòu)包括驅(qū)動鏈輪、被動鏈輪、鏈條、升降軌道、平衡配重;步進電機安裝在固定節(jié)的前側(cè)，步進電機連接驅(qū)動鏈輪，固定節(jié)的后側(cè)設(shè)有被動鏈輪，一條長鏈條繞過主動鏈輪和被動鏈輪，長鏈條前端連接升降軌道的吊耳，從而拉動升降軌道與夾持打頂機構(gòu)，長鏈條后端連接平衡配重;升降軌道包括軌道架、吊耳和滾輪；吊耳焊接在軌道架的橫梁上;軌道架上裝有六個滾輪，固定節(jié)前側(cè)的兩條主肢兼做導(dǎo)軌，六個滾輪與兩條主肢形成配合，使得升降架能沿主肢上下移動;平衡配重上設(shè)有滑輪，滑輪可活動的安裝在固定節(jié)后側(cè)的配重導(dǎo)軌中，平衡配重能沿配重導(dǎo)軌上下移動以減輕步進電機的驅(qū)動力矩； 所述的輸送收集裝置包括輸送帶和收集筐，輸送帶安裝在夾持打頂機構(gòu)后部的下方，收集筐安裝在輸送帶輸出端的下方，切斷后的煙芽經(jīng)過輸送帶收集到收集筐內(nèi)。
【文檔編號】A01G3/08GK106069241SQ201610623259
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月2日 公開號201610623259.0, CN 106069241 A, CN 106069241A, CN 201610623259, CN-A-106069241, CN106069241 A, CN106069241A, CN201610623259, CN201610623259.0
【發(fā)明人】范國強, 張曉輝, 王金星, 劉雙喜, 楊慶璐
【申請人】山東農(nóng)業(yè)大學(xué)