CN101999273A - 收割机 - Google Patents

Abstract

一种用于芸薹属植物的收割机，该收割机沿着植物行可移动并且包含沿所述植物行的方向取向的环状传送器，所述传送器呈由对置弓形传送器指状物行限定的大体管状形式，所述指状物从打开状况到关闭状况可活动，在所述打开状况下所述对置指状物的自由端部被间隔开以限定在一侧打开的大体管状结构，在所述关闭状况下所述对置指状物的所述自由端部邻近以限定大体关闭的管状结构，所述传送器具有上部运行件和下部运行件，所述传送器在其前端部分被配置以使所述指状物在上部运行件到下部运行件的转换过程中处于其打开状况，并且向下运动到将被收割的植物上以将叶子从所述植物头部移开并以允许所述植物头部通过所述打开侧进入所述传送器的内部，所述指状物然后活动到关闭状况从而因此使用所述传送器的内部捕捉所述植物头部，所述收割机进一步包含用于切割所述植物茎的装置，借此从所述植物的剩余部分切下来的所述植物头部可以由所述传送器转送，进而当保持所述头部的所述指状物返回到其打开状况时从所述传送器释放。

Description

收割机

技术领域

本发明涉及蔬菜农作物的收割，且更尤其涉及芸薹属(例如西兰花)的植物的头部或花朵的收割。

背景技术

芸薹属内的植物头部(head)的收割存在特定的问题，因为头部趋向于被包围在密集的叶子群内。由于当植物的茎被近地面切割时会难以将头部从大量叶子中分离，因此现有技术尝试设计用于这些农作物(尤其西兰花)的机械收割机还没有成功。这些困难导致仍然趋向于手动收割西兰花，并且这已经证明仍然比包含处理非常大量不想要的叶子的机械方法更有效。

发明内容

根据本发明提供用于芸薹属植物的收割机，该收割机沿着植物行可移动并且包含能与植物接合以将植物调整为处于适合于收割的大体直立状况的装置、用于切割邻近头部的植物茎的装置以及用于将叶子从植物的头部区域移走的转移装置，以便在切割茎之前将植物头部隔离并将切割后的头部转送到释放区域。

在本发明的优选实施例中，转移装置包含可在打开位置与关闭位置之间逐渐运动的对置传送器指状物，其中当在指状物的端部被间隔开的打开位置时，指状物可沿着路径运动以接合邻近植物头部的叶子并将叶子从头部的区域移置出去，当在关闭位置时指状物在头部下面接合从而被切割时将头部转送到释放区域。

有利地，指状物形成与收割机沿着植物行的运动同步被驱动的环状转移传送器，叶子的移置和被切割头部的保持沿着传送器的下部运行件发生。对置指状物被安装成在其打开位置和关闭位置之间转动运动，并且指状物呈弓形形状，借此当指状物在其关闭位置时由那些指状物限定的传送器部分基本呈管状形状，在管状形状中被切割的植物头被保持并被转移到释放区域。

在本发明的优选实施例中，传送器的下部运行件从植物调整和切割装置向释放区域向上倾斜。

有利地，调整装置包含被驱动为绕着竖直轴线旋转的一对调整轮，所述轮被横向间隔开以限定窄通道以使植物处于直立状态，并且切割装置邻近轮以便切割由轮调整的植物茎。切割装置优选是旋转刀头。

有利地，调整轮可抵抗偏压横向运动分开以允许自调整从而容纳不同厚度的植物茎。

在释放区域，指状物运动到其打开位置以允许被切割的头部从传送器落到释放装置(例如释放传送器)上。因为被切割的植物头部不可避免地携带一些叶子，所以在释放区域提供装置以将这些叶子从被切割的植物头部分离。有利地，这样的装置包含吹风机以将比被切割的植物头部更轻的叶子从释放传送器吹走。

在本发明的一个实际形式中，收割机被配置为沿着农作物行在单程中并因此以非选择性的方式收割农作物。但是在可替代的形式中，收割机可以被配置为根据单个植物的成熟程度沿着农作物行选择性地收割农作物。在这种形式中收割机包含用于确定单个农作物头部的成熟程度的传感器系统，以便当特定农作物头部被鉴定为不够成熟时，绕过对该植物的收割以将其保持在土地里从而当其已经成熟时的后续阶段收割。通过当相关的传送器指状物路过该植物时保持所述指状物打开并且例如通过移置其离开该植物来致使切割装置不起作用，从而实现了绕过不成熟的植物。对植物成熟/不成熟的评估是借助于与软件关联的照相机系统以在成熟农作物头部与不成熟的农作物头部的图像之间进行区分来实现的。

附图说明

现在将参照附图只以示例方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1A为示出收割机整体构造的概略透视图；

图1B为收割机的侧视图，在图1A中示出的一些保护性的及其它结构被去除以更好地表明收割机的详细构造；

图2为俯视图；

图3为正视图；

图4为后视图；

图5示意性地示出环状转移传送器的局部；

图6至图10高度示意性地示出在指状物切割和接合被切割的植物头部之前，转移传送器的指状物将叶子从植物头部的区域移置出来的方式；

图11示意性地示出能够根据单个植物的成熟程度选择性地收割的系统。

具体实施方式

本发明的优选实施例涉及用于收割沿着苗床(bed)平行的行(通常为两行或三行)种植的西兰花的收割机。用于收割这些行中的一行的部件将会被详细地描述，并且应当理解针对每一行，这些部件在收割机内被复制。在附图中示出的特定收割机被配置为同时收割三行。

图1A中示出了收割机的整体构造，且图1B中示出了更详细的结构，并且参照该附图和接下来的附图将主要描述该结构。注意到为了清楚地表明，在图1A中示出的一些特征被从图1B中删除，不过这些对正确理解本发明的不是关键的。

收割机包含主体框架2，其具有在农作物苗床的任一侧面与土地接合的轮4(见图1B)。框架2由液压悬挂系统支撑于轮4，该液压悬挂系统允许相对于通常比土地高的农作物苗床调整框架2的高度。收割机被设计为被牵引在初始动力例如拖拉机后面，并且收割机的从动部件优选被由液压泵提供动力的液压马达驱动，该液压泵由拖拉机的动力输出驱动。收割机内的电动部件可以由拖拉机的电力系统提供动力。

针对将要被收割的每一行，主要部件由一对前植物调整轮6、8组成，每个所述调整轮均可绕竖直轴线旋转且因此在水平面内旋转。轮6、8被设置为相对接近苗床的表面并且被横向间隔开，以便两个轮的邻近圆周限定从两个轮的前端到两个轮之间的狭道(throat)明显变窄的通道10。西兰花的普通生长条件通常导致植物茎以一定角度生长，并且随着植物进入两个轮6、8之间的通道10并且穿过通道(作为收割机沿着农作物苗床前进的结果)，轮6、8将茎校直到近似竖直的位置，并且也保证了茎近似位于两个轮6、8之间的中心纵轴线上。轮6、8中的每一个都可抵抗弹簧偏压在内部位置之间横向运动，在该内部位置轮6、8在狭道的最窄部分的邻近圆周部分被间隔开的距离近似对应于可能遇到的最小直径的茎，但是当遇到较大直径时轮6、8抵抗它们的弹簧偏压被强制分开以也允许那些茎通过而不引起阻挡。

呈带齿的切割圆盘形式的旋转刀头12被装配到轮6、8中的一个轮的支撑结构上。旋转刀头12被装配为绕从关联轮的轴线向后间隔开的竖直轴线旋转，且刀头在轮平面上方的平面内。刀头12的直径基本大于其关联轮的直径，且其前切割边缘在两个轮的狭道后方延伸越过中间纵轴线，从而当植物的头部将如以下详细描述的一样被保持时切割植物茎；应理解刀头12的直径是这样：即使处于当轮已经被更大直径的茎进一步迫使间隔开时所呈现的两个轮6、8的横向外部位置上时，其将仍然延伸横跨中间纵轴线。

收割机的重要方面是提供用于将大多数叶子从头部区域移置出去并用于封装头部以便当植物茎被旋转刀头12切割时仅带有相对少量的叶子的头部被转移离开切割区域以便后续分离和释放的装置。

在示出的实施例中，这是通过主要由两行对置的弯曲指状物22、24所形成的环状传送器20实现的，所述弯曲指状物22、24在外部或打开位置与内部或关闭位置之间以受控方式转动，在外部或打开位置对置指状物的外端被间隔开而在内部或关闭位置对置指状物的外端相邻以限定实质上管状的封闭构造。如随后将会详细描述地，指状物从它们打开位置到关闭位置的运动移置了叶子并封装了头部。在被封装的头部的茎已经被切割之后，被切割的头部被保持并被转移以便当指状物返回到其打开位置时被释放到收割机的后部。图5中示意性地示出传送器的局部。在优选的实施例中，环状传送器基本上如在专利号740393中所描述的一样，其内容通过引用被合并与此。但是相邻指状物行在其打开和关闭构造之间运动的方式将随后描述。

传送器20的可操作部分是其下部运行件(lower run)。调整轮6、8以及旋转刀头12被设置在传送器的下部运行件的前端。传送器在其前端环绕过大直径轮30并在其后端环绕过邻近收割机的后部且相对于前轮30升高的较小直径轮32。因此，传送器20的下部运行件的主体线性部分从收割机的前端向收割机的后端逐渐升高。当指状物22、24在传送器的前端沿着大轮30的下圆周运动时，它们沿着下降的路径朝向调整轮6、8和旋转刀头12运动。当通过这条下降的路径时，指状物22、24从其打开位置运动到其关闭位置，尽管直到其在刀头12的前边缘后面并且因此在茎的切割已经发生之后才到达其完全关闭位置。当指状物仍然打开(但朝其关闭位置运动)时，指状物22、24的这种下降运动导致指状物将邻近植物头部的叶子压下并使得植物头部进入到在打开的指状物之间的传送器的内部。当茎与旋转刀头12接合时，头部在传送器的内部而大多数周围叶子被下降且关闭的指状物推到传送器的外面。虽然一些叶子将随植物头部一起进入传送器的内部，但量不是非常大并且如接下来将会详细描述的一样在传送器的释放端能够容易地与被切割的植物头部分离。在非常接近传送器20的下部运行件的底面并且因此接近指状物22、24的下边缘处切割茎后，指状物完全关闭以保持被切割的头部以转移到收割机的后端以释放和分离农作物。

指状物压下环绕植物头部的叶子并包围植物头部的动作在图6至图10中被高度示意性地示出，其(分别以俯视图、正视图和侧视图)示出上述动作的连续阶段。应当理解虽然为了简化示出，在图6至图10中的侧视图中只示出一组指状物24，但实际上如从在图5中示出的局部和从图1B中明显看出，指状物组在传送器中被连续地靠近地间隔开。

使用检测收割机沿土地的速度以及带动轮4的轴的旋转的适当传感器，使植物调整轮6、8和传送器20的速度与收割机的对地速度同步以保证同步操作。

如先前提到的，在优选的实施例中环状传送器20基本上如在专利号740393所描述的。该专利描述了对置指状物组在传送器的内侧被可转动地装配到互连件(inter-linked block)的方式。该专利还描述了指状物怎样与被定位成沿着传送器的运动路径的固定控制构件或导向板配合以产生在其打开和关闭位置之间的受控运动，以及为了同时运动如何连接对置指状物组，例如通过齿轮连接。

在本发明的优选实施例中，导向板(cam track)被设置成使当指状物22、24环绕经过大前轮30的下部时朝向其关闭位置运动。当传送器20的下部运行件接近在收割机的后端的较小轮32时，导向板使指状物22、24再次打开以允许被切割的植物头部释放到横向传送器带34上从而从收割机中释放。

在传送带20的下部运行件的释放端，为了允许从在关闭的传送器内被转移的切割下来的叶子中分离头部，强力吹风机被定位成沿着横跨且越过横向传送器34的轨道吹叶子，使其落到收割机后面的地面上。比任何叶子都重很多的被切割的植物头部将直接落到横向传送器34上并将不被吹风机影响，提供缓冲杆38以阻止较大头部从横向传送器34的后边缘滚落到地面上。被切割的植物头部由横向传送器带到“摘取”台，在此进行检测以便任何有缺陷的产品和任何残留的碎片可以被去除，然后产品被供送到在收割机旁边行进的大箱内。

应当注意由于植物茎不是在非常接近地面处被切割，所以在切割之后，足量的植物仍然留在土地里并且可以成为饲料作物或可以被覆盖回土壤中。

在附图中示出的具体收割机被设计为收割三行农作物，从图2中看出横向传送器34接收来自三个环状转移传送器20的农作物。该附图还示出中间行的农作物调整轮6、8和旋转刀头12被移置到在两个外侧行的农作物调整轮6、8和旋转刀头12的后面。这种向后移置是因为，需要以与行间距对应的预定横向间隔来装配部件，不过这并不影响操作。实际上，也可以优选地使得中间传送器20的前轮30被移置为在两个外侧传送器的前轮30的后面，以对应于关联农作物调整轮和刀头的向后移置。

虽然在所描述的实施例中，转移传送器20的指状物在其打开和关闭位置之间的运动是由固定的导向板所控制的，在可替换的实施例中，该运动可以由控制单个导向板片部分在非操作位置(传送器指状物保持打开)和操作位置(它们可以导致指状物如上所述关闭到植物上)之间运动的选择性可操作致动器控制。这样，收割机可以被配置为根据农作物的成熟程度来选择性地收割农作物。特别地，靠近土地平面安装的照相机可以给农作物头部照相，使用适当的软件来鉴定并区分成熟的和不成熟的头部。对成熟头部的鉴定(指示出头部将要被收割)将触发相应传送器指状物的操作从而以描述的收割方式关闭在植物上。在另一方面，指示出头部不够收割成熟程度的响应将导致相关的指状物保持打开并将触发旋转刀头12缩回，借此植物将绕开收割程序并将保持完整以便进一步生长和后续的收割。图11中示意性地示出用于能够选择性地收割的系统，其包含农作物照相机、图像处理器42、响应处理器42受控的致动器44a-44f以及由致动器可移动的导向板部分46a-46f；导向板部分被高度示意性地示出，且实际上将根据它们相关联的传送器20的部分在长度和结构上变化。

虽然参照西兰花的收割具体描述了本发明，但根据上述的一般原理而构造的收割机适用于收割其它芸薹属植物例如花椰菜。但是应当理解，对于这样的方法，为了处理花椰菜中存在的较大尺寸的农作物头部，转移传送器的指状物的直径需要比西兰花收割机所需的指状物的直径更大。

只以示例方式描述该实施例，且在本发明范围内的修改是可能的。例如，用于切割的植物茎的可替代调整可以由与植物茎接合的对置环状从动带实施。另外，转移传送器的细节构造可以与示出的不同。

该说明书中对任何现有出版物(或源自其的信息)或任何已知内容的引用不是且也不应该被认为是认可、承认或任意形式地建议了现有出版物(或源自其的信息)或已知内容形成本说明书所涉及领域内的部分公知常识。

Claims (15)

1.一种用于芸薹属植物的收割机，所述收割机沿着植物行可移动并且包含能与所述植物接合以将所述植物调整为处于适合于收割的大体直立状态的装置、用于切割植物茎的装置以及用于在切割所述茎并在切割后将头部转送到释放区域之前将叶子从所述植物头部的区域移走从而隔离所述植物头部的转移装置。

2.根据权利要求1所述的收割机，其中所述转移装置包含在打开位置与关闭位置之间可逐渐运动的对置传送器指状物，其中当在所述指状物的端部被间隔开的打开位置时，所述指状物可沿着路径运动以接合邻近所述植物头部的叶子并将所述叶子从所述头部的区域移置出去，当在关闭位置时所述指状物在所述头部下面接合从而被切割时将所述头部转送到所述释放区域。

3.根据权利要求2所述的收割机，其中所述指状物形成与所述收割机沿着所述植物行的运动同步被驱动的环状运送传送器，所述叶子的移置和被切割的头部的保持沿着所述传送器的下部运行件发生。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的收割机，其中所述对置指状物被安装成在其打开位置和关闭位置之间转动运动，并且所述指状物呈弓形形状，从而当所述指状物在其关闭位置时由那些指状物限定的所述传送器的部分基本呈管状形状，在所述管状形状中被切割的植物头被保持并被转移到所述释放区域。

5.根据权利要求2至4中的任一权利要求所述的收割机，其中所述传送器的所述下部运行件从所述植物调整和切割装置向所述释放区域向上倾斜。

6.根据权利要求2至6中的任一权利要求所述的收割机，其中所述调整装置包含被驱动为绕着竖直轴线旋转的一对调整轮，所述轮被横向间隔开以限定窄通道以使植物处于直立状态，并且所述切割装置邻近所述调整轮以便切割由所述轮调整的植物的茎。

7.根据权利要求2至6中的任一权利要求所述的收割机，其中所述切割装置是旋转刀头。

8.根据权利要求6所述的收割机，其中所述调整轮可抵抗偏压横向运动分开以允许自调整从而容纳不同厚度的植物茎。

9.根据权利要求2至7中的任一权利要求所述的收割机，其中在所述释放区域所述指状物运动到其打开位置以允许所述被切割的头部从所述传送器落到释放装置上。

10.根据权利要求9所述的收割机，其具有在所述释放区域将叶子与所述被切割的植物头部分离的装置。

11.根据权利要求10所述的收割机，其中所述分离装置包含吹风机以将比所述被切割的植物头部更轻的叶子从所述释放装置吹走。

12.根据权利要求1至11中的任一权利要求所述的收割机，其具有用于检测单个植物成熟程度的装置，从而当单个植物被检测是不够成熟以收割时，该植物的茎不被切割并且该植物保留在土地里以便当成熟时收割。

13.根据权利要求2至11中的任一权利要求所述的收割机，其中所述指状物从其打开位置到其关闭位置的运动响应于检测单个植物的成熟程度的装置，从而如果植物被检测为不够成熟以收割，则所述传送器指状物关于该具体植物保持打开并且使得所述切割装置不能被操作切割该植物的茎。

14.一种用于芸薹属植物的收割机，该收割机沿着植物行可移动并且包含沿所述植物行的方向取向的环状传送器，所述传送器是由弓形传送器指状物的对置行所限定的大体管状形式，所述指状物可从打开状态运动到关闭状态，在所述打开状态下对置指状物的自由端部被间隔开以限定在一侧打开的大体管状结构，在所述关闭状态下所述对置指状物的所述自由端部相邻以限定大体关闭的管状结构，所述传送器具有上部运行件和下部运行件，所述传送器在其前端部分被配置以使所述指状物在从所述上部运行件到所述下部运行件的转换过程中处于其打开状态，并且向下运动到将被收割的植物上以将叶子从所述植物头部移开并以允许所述植物头部通过打开侧进入所述传送器的内部，且所述指状物之后运动到关闭状态从而因此使用所述传送器的所述内部捕捉所述植物头部，所述收割机进一步包含用于切割所述植物茎的装置，借此从所述植物的剩余部分切下来的所述植物头部可以由所述传送器转送，进而当保持所述头部的所述指状物返回到其打开状态时从所述传送器释放。

15.根据权利要求14所述的收割机，其中所述指状物在其打开状态与关闭状态之间可转动并且通过邻近所述传送器的路径的导向系统的动作而使所述指状物运动。

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