CN102124905B - 基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗匹配机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种砧木苗和接穗苗的匹配机构。目的是提供的机构应具有自动化程度较高、性能可靠的特点，并且结构简单、操作方便、成本较低。技术方案是：基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗匹配机构，该机构包括传送平台、设置在传送平台上的安装架；传送平台的顶面设有把砧木苗穴盘或穗木苗穴盘送至作业位置的传送机构；安装架上安装有放置砧木苗或穗木苗的转盘、驱动转盘转动的转盘机构、把砧木苗或穗木苗从穴盘中搬运至转盘的机械爪以及带动机械爪运动的移动机构，还装有检测砧木苗穴盘或穗木苗穴盘位置的光电传感器以及采集砧木苗或穗木苗图像以输送至计算机进行处理的CCD摄像头。传送机构是电机带动的带轮和由带轮驱动且水平设置的传动带。

Description

基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗匹配机构

技术领域

本发明涉及一种蔬菜嫁接机中的重要机构，尤其是砧木苗和接穗苗的匹配机构，可用于辅助嫁接机嫁接时砧木苗和接穗苗茎的直径基本一致，提高嫁接效率和成活率。

背景技术

我国南方省市蔬菜种植面积较大，但种植作业的机械化水平不高，尤其是嫁接作业的机械化装备水平较低；不能满足人民群众日益增长的物质生活需求。

近年来，国内外科技人员对嫁接机械作了重点研究，也取得了阶段性成果。但还有许多尚待解决的问题，特别是如何提高果蔬嫁接效率和嫁接成活率，需要人们进一步予以研究解决。

发明内容

本发明的目的是要提供一种蔬菜嫁接机的待嫁接苗苗径匹配机构，该机构应具有自动化程度较高、性能可靠的特点，并且结构简单、操作方便、成本较低。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗匹配机构，其特征在于该机构包括传送平台、设置在传送平台上的安装架；所述传送平台的顶面设有把砧木苗穴盘或穗木苗穴盘送至作业位置的传送机构；所述安装架上安装有放置砧木苗或穗木苗的转盘、驱动转盘转动的转盘机构、把砧木苗或穗木苗从穴盘中搬运至转盘的机械爪以及带动机械爪运动的移动机构，还装有检测砧木苗穴盘或穗木苗穴盘位置的光电传感器以及采集砧木苗或穗木苗图像以输送至计算机进行处理的CCD摄像头。

所述的传送机构是电机带动的带轮和由带轮驱动且水平设置的传动带。

所述转盘的边沿是水平布置的环形槽，一竖直固定在环形槽中央部位的转轴通过轴承可转动地定位在安装架上；环形槽中沿着转盘的周向分隔成多个放置砧木苗或穗木苗的小槽。

所述的转盘机构包括一电机、分别设置在电机轴上的带轮以及与前述带轮啮合以传递动力的同步带。

所述的机械爪的结构是：两个爪杆可转动地对称铰接在爪体上，两个爪杆的后端分别通过一连杆依序铰接在气缸的活塞杆顶端；气缸的缸体也与爪体固定连接。

所述的移动机构是：一单轴驱动器的导杆水平固定在安装架上，单轴驱动器的滑块上固定一竖直布置的摆动气缸，摆动气缸的转子下端固定一叉架，一双联气缸的缸体通过一水平轴铰接在该叉架上，双联气缸的活塞杆顶端与前述气缸的缸体固定，另由调节螺钉调定缸体的倾斜方向。

所述的光电传感器安装在砧木苗穴盘或穗木苗穴盘与转盘之间。

本发明的工作原理是(如图2所示)：嫁接作业时，砧木苗或穗木苗随穴盘放上传送带，分别随传送带到达机械爪下方的作业位置(“G”和“G’″位置)；当机械爪抓住砧木苗或穗木苗后，机械臂上提然后旋转180°至摄像头拍摄区域，由CCD摄像头采集嫁接苗图像并发送至计算机进行处理，接着根据苗茎的大小，将其放置于转盘中与直径数据相关联的小槽，然后随转盘转送至预定位置，准备进行嫁接。由图可知：转盘位置较高，砧木苗穴盘或穗木苗穴盘可随传送带从转盘下边穿过，前行至传送带未端后由操作人员收集；以使机械爪有足够作业空间抓住穴盘中的砧木苗或穗木苗。

具体的嫁接步骤如图2所示；整台嫁接机设置2个待嫁接苗匹配机构A和A’，2个匹配机构分别输送砧木苗和穗木苗；嫁接机械手31根据计算机的指令，在“H”和“H’″位置分别将经过选择匹配的砧木苗和穗木苗从转盘中取出，然后进行嫁接；以此往复，操作连续进行。

本发明的有益效果是：所设计的机构能够有效地实现苗径匹配所需的机械运动，进而可靠地配合嫁接机构进行嫁接作业；而且自动化程度较高，并且结构简单，操作方便，成本也较低。另外，由于采用了视觉设备对砧木苗和穗木苗的苗径进行图象信息的采集，并由计算机对采集的信息进行砧木苗和穗木苗的匹配，明显提高了果蔬嫁接效率和嫁接成活率，因而具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2由本发明组合而成的蔬果嫁接机的立体结构示意图。

图3是本发明中的机械爪及转盘的立体放大结构示意图。

图4是本发明中的机械爪及位置调节机构的立体放大结构示意图。

图5是机械爪的立体放大结构示意图

图6是本发明中的转盘的立体放大结构示意图。

图7是本发明中的叉架的截面放大结构示意图。

具体实施方式

基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗匹配机构，该机构包括传送平台10、设置在传送平台上的安装架6；所述传送平台的顶面设有把砧木苗穴盘或穗木苗穴盘送至作业位置的传送机构；所述的传送机构中，水平设置的传动带9绷紧在带轮上，电机11驱动带轮使传动带运动，从而拖动传动带上的砧木苗穴盘或穗木苗穴盘向前(往右侧)运动(图1所示)。

所述安装架上安装有运送砧木苗或穗木苗的转盘1，转盘由转盘机构驱动；机械爪30负责把砧木苗或穗木苗从穴盘中搬运至转盘上，移动机构则带动机械爪运动；还装有采集砧木苗或穗木苗图像以输送至计算机进行处理的CCD摄像头12(图中可见，该摄像头固定在安装架6的两侧，以避免与机械爪的运动干涉)。光电传感器13则安装在砧木苗穴盘或穗木苗穴盘与转盘之间。

所述转盘1的边沿是水平布置的环形槽1-1(类似轮箍形状)，环形槽中沿着转盘的周向分隔成多个放置砧木苗或穗木苗的小槽1-11；一竖直固定在环形槽中央部位的转轴2通过轴承可转动地定位在安装架上(图中显示：转盘通过转轴2悬挂着定位在安装架上)。

所述的转盘机构中，电机5的轴上设置着带轮，转轴上也装有带轮3，同步带4分别与前述带轮啮合以传递动力。

所述的机械爪30的结构是：两个爪杆26可转动地对称铰接在爪体上，两个爪杆的后端分别通过一连杆依序铰接在气缸的活塞杆25的顶端；气缸的缸体23也与爪体固定连接。这样，气缸启动，活塞杆就能驱使机械爪进行张开和闭合运动，进而根据需要夹持砧木苗或穗木苗并运送至指定位置。

所述的移动机构是：一单轴驱动器17的导杆16(通常是螺杆)水平固定在安装架上，电机7安装在安装架的侧面提供单轴驱动器轴向移动的动力；单轴驱动器的滑块上固定一竖直布置的摆动气缸18，摆动气缸的转子下端固定一叉架19(角度可调机构)，一双联气缸的缸体21通过一水平轴20铰接在该叉架上，双联气缸的活塞杆22顶端与前述气缸的缸体23固定；另设有固定水平轴20的调节螺钉25和26，可根据需要调定缸体21的倾斜方向(以利于机械爪对砧木苗或穗木苗的夹持)。

所述单轴驱动器可直接外购配用。

本发明的传送平台10可由铝型材搭成框架，光电传感器13通过安装板安装在传送平台上。

本发明在嫁接机的左右两侧各布置一个以分别对砧木和接穗进行操作(如图2所示)。嫁接作业时，A’位置(右侧位置)的接穗苗穴盘8随传送带运动，待光电传感器13检测到信号时停止运动，随后由机械爪逐个搬运至“G’”位置并放入转盘中的小槽，同时CCD摄像头采集图像信息分析记录各接穗苗苗茎的直径；A位置(左侧位置)的砧木苗穴盘随传送带送至光电传感器13检测到信号时停止运动，机械爪抓取砧木苗(在“G”位置)后摆动气缸转动，双联气缸在角度可调机构的帮助下实现上下和前后的运动；当机械爪抓住砧木苗时，双联气缸回缩上提然后旋转180°至摄像头拍摄区域时摄像头采集砧木苗图像，计算机根据砧木苗的茎的大小，指令机械爪将其放入转盘中与直径数据相关联的小槽(不同的小槽分别用于放置不同直径的砧木苗)。计算机根据处于“H’”位置的接穗茎径大小，选择砧木转盘中的砧木予以匹配，并送指令给电机驱动转盘，将该砧木苗转至“H”位置，由嫁接机械手31进行匹配嫁接，以此往复。

以上所述电机均为步进电机。

本发明中，砧木苗的苗茎或穗木苗的苗茎的匹配，由计算机及相应软件对上述摄像头采集的图像信息进行比较、选择后实现。

Claims (7)

1.基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗匹配机构，其特征在于该机构包括传送平台(10)、设置在传送平台上的安装架(6)；所述传送平台的顶面设有把砧木苗穴盘或穗木苗穴盘送至作业位置的传送机构；所述安装架上安装有放置砧木苗或穗木苗的转盘(1)、驱动转盘转动的转盘机构、把砧木苗或穗木苗从穴盘中搬运至转盘的机械爪(30)以及带动机械爪运动的移动机构，还装有检测砧木苗穴盘或穗木苗穴盘位置的光电传感器(13)以及采集砧木苗或穗木苗图像以输送至计算机进行处理的CCD摄像头(12)。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗匹配机构，其特征在于：所述的传送机构是第一电机(11)带动的带轮和由带轮驱动且水平设置的传动带(9)。

3.根据权利要求1或2所述的基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗匹配机构，其特征在于：所述转盘(1)的边沿是水平布置的环形槽(1-1)，一竖直固定在环形槽中央部位的转轴(2)通过轴承可转动地定位在安装架上；环形槽中沿着转盘的周向分隔成多个放置砧木苗或穗木苗的小槽(1-11)。

4.根据权利要求3所述的基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗匹配机构，其特征在于：所述的转盘机构包括第二电机(5)、分别设置在电机轴上的带轮以及与电机轴上的带轮啮合以传递动力的同步带(4)。

5.根据权利要求4所述的基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗匹配机构，其特征在于：所述的机械爪的结构是：两个爪杆(26)可转动地对称铰接在爪体上，两个爪杆的后端分别通过一连杆依序铰接在气缸的活塞杆顶端(25)；气缸的缸体(23)也与爪体固定连接。

6.根据权利要求5所述的基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗匹配机构，其特征在于：所述的移动机构是：一单轴驱动器(17)的导杆(16)水平固定在安装架上，单轴驱动器的滑块上固定一竖直布置的摆动气缸(18)，摆动气缸的转子下端固定一叉架(19)，一双联气缸的缸体(21)通过一水平轴(20)铰接在该叉架上，双联气缸的活塞杆(22)顶端与前述气缸的缸体(23)固定，另由调节螺钉调定双联气缸的缸体(21)的倾斜方向。

7.根据权利要求6所述的基于视觉的蔬果嫁接机待嫁接苗匹配机构，其特征在于：所述的光电传感器(13)安装在砧木苗穴盘或穗木苗穴盘与转盘之间。

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