CN102860162B - 基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，能够准确检测并调整蒜瓣的下落方向，若蒜瓣经初步定向后的尖部朝下，蒜瓣会被第一对射式传感器检测出，并经过第二翻转机构、第三翻转机构的翻转动作后调整到正确的播种方向进入蒜瓣播种管，若蒜瓣经初步定向后的尖部朝上，则蒜瓣在经过第二翻转机构的翻转动作后，会被第二对射式传感器检测出并进入第三翻转机构，第三翻转机构不翻转，蒜瓣以正确的播种方向进入蒜瓣播种管；而对于经过第一、第二对射式传感器两级检测仍不能辨明方向的蒜瓣则进入蒜瓣隔离管，被挑选出来，对于能够进入蒜瓣播种管的蒜瓣，其尖部朝上，有效提高了播种过程中蒜尖方向调整的正确率。

Description

基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置与方法

技术领域

本发明涉及一种大蒜播种机，特别涉及一种基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置与方法。

背景技术

大蒜种植过程中，为保证蒜瓣的出芽率，通常需要在播种过程中控制蒜尖朝上。然而，蒜瓣具有不规则的外形，导致长期以来只能手动插播。手动插播劳动强度大，费时费力，生产率低下，迫切需要一种机械化的种植方法来提高大蒜种植的效率。目前，常见的大蒜播种机尽管能够提高蒜瓣的播种效率，减轻人们的劳动强度，但是并不能保证蒜尖方向的调整率。为此，如何调整种植过程中蒜尖方向，保证出芽率是目前所有大蒜播种机共同面临的一个难题。

市场上尽管出现过一些能够调整种植过程中蒜尖方向的大蒜播种机，并且分别运用到了蒜瓣的摩擦性质、重心、浮力等特性，或者通过图像处理分析来调整蒜尖方向，然而，现有的大蒜播种机并不能保证蒜瓣方向调整的正确率。基于此，发明人提出了一种基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置与方法，能够很好调整种植过程中蒜尖方向，有效保证了蒜瓣的方向调整可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，能够很好解决现有的大蒜播种机在播种过程中蒜尖方向调整正确率低下的问题。

为了实现上述目的，所采用的技术方案是：

基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，包括蒜瓣下落管，在所述蒜瓣下落管的下方设置有能够检测并调整蒜瓣下落方向的定向装置；

所述定向装置包括在竖向上依次设置的第一翻转机构、第二翻转机构与第三翻转机构；

在所述第一翻转机构、第二翻转机构与第三翻转机构的顶部分别设置有第一开关门、第二开关门与第三开关门；

在所述第一翻转机构与第二翻转机构的底部分别设置有能够对蒜尖形成夹持的第一、第二夹持机构，在第三翻转机构的底部设置有第四开关门；

在所述第二翻转机构上设置有能够检测第一翻转机构内部蒜瓣是否落入第二翻转机构内部的第一对射式传感器，在所述第三翻转机构上设置有能够检测第二翻转机构内部蒜瓣是否落入第三翻转机构内部的第二对射式传感器。

进一步的，所述第一、第二夹持机构包括拦种网、以及位于拦种网下方且能同步动作的左、右直动气缸，在所述左、右直动气缸之间形成夹持区，用于对蒜尖进行夹持。优选该拦种网为弹性网，具有一定的伸缩性，保证蒜尖较容易通过，蒜尖露出以后，在重力作用下拦种网有一定的伸展变形，蒜尖进入夹持区，有助于蒜尖的夹持成功率。

进一步的，所述第一、第二夹持机构包括一个夹持板，在夹持板上设置有若干个直行排列的夹持部；每个夹持部包括一个夹持定部与一个夹持动部，所述夹持定部固定在第一翻转机构或第二翻转机构上，所述夹持动部设置在夹持板上；所述夹持板配置有驱动夹持板左右运动的齿轮驱动机构。

进一步的，所述齿轮驱动机构包括齿条与齿轮，所述齿条设置在夹持板上且与所述齿轮进行啮合，所述齿轮配置有驱动电机。

进一步的，所述第一开关门、第二开关门、第三开关门与第四开关门分别配置有驱动舵机。

进一步的，所述第一翻转机构、第二翻转机构与第三翻转机构分别配置有翻转电机。

进一步的，所述蒜瓣下落管的进口呈漏斗状结构，进口处的倾斜角度为60～80度。

进一步的，在所述第三翻转机构的下方设置有蒜瓣播种管与蒜瓣隔离管，蒜瓣播种管用于选取方向调整正确的蒜瓣进行播种，蒜瓣隔离管用于挑选经过第一、第二对射式传感器仍不能辨明方向的蒜瓣。

本发明的另一个目的在于提出一种基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向方法，其包括以下工作步骤：

a、蒜瓣进入蒜瓣下落管进行初步定向；

b、蒜瓣进入第一翻转机构，第一开关门闭合，第一夹持机构动作对蒜瓣进行夹持，第一翻转机构进行180度翻转，第一开关门打开；

c、第一对射式传感器检测第一翻转机构内部的蒜瓣是否落入第二翻转机构内部，如果是，则转到步骤d,如果否，则表明初步定向后蒜尖朝下，转到步骤g；

d、第二开关门闭合，第二夹持机构动作对蒜瓣进行夹持，第二翻转机构进行180度翻转，第二开关门打开；

e、第二对射式传感器检测第二翻转机构内部的蒜瓣是否落入第三翻转机构内部，如果是，则第四开关门打开，蒜瓣进入蒜瓣隔离管，转到步骤i,如果否，则表明初步定向后蒜尖朝上，转到步骤f；

f、第二夹持机构动作松开对蒜瓣的夹持，蒜瓣落入第三翻转机构内部，第三翻转机构不翻转，第四开关门打开，蒜瓣进入蒜瓣播种管，蒜尖朝上，转到步骤i；

g、第一夹持机构动作松开对蒜瓣的夹持，蒜瓣落入第二翻转机构内部，第二开关门闭合，第二翻转机构进行180度翻转，第二开关门打开；

h、蒜瓣落入第三翻转机构内部，第三开关门闭合，第三翻转机构进行180度翻转，第三开关门打开，蒜瓣进入蒜瓣播种管，蒜尖朝上，转到步骤i；

i、蒜瓣定向结束。

进一步的，在所述步骤b之前，第一开关门、第二开关门与第三开关门处于打开状态，第四开关门处于闭合状态。

本发明的优点在于：

基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置中，定向装置能够准确检测并调整蒜瓣的下落方向，若蒜瓣经初步定向后的尖部朝下，则蒜瓣会被第一对射式传感器检测出，并经过第二翻转机构与第三翻转机构的翻转动作后调整到正确的播种方向进入蒜瓣播种管，若蒜瓣经初步定向后的尖部朝上，则蒜瓣在经过第二翻转机构的翻转动作后，会被第二对射式传感器检测出并进入第三翻转机构，第三翻转机构不翻转，蒜瓣以正确的播种方向进入蒜瓣播种管，而对于经过第一第二对射式传感器两级检测仍不能辨明方向的蒜瓣则进入蒜瓣隔离管，被挑选出来，对于能够进入蒜瓣播种管的蒜瓣，其尖部朝上，有效提高了播种过程中蒜尖方向调整的正确率，为自动化大蒜播种奠定了基础，基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置自动化程度高，减轻了人们的劳动强度。

附图说明

图1为本发明实施例中基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置的结构示意图；

图2为实施例2中一种夹持机构的结构示意图；

图3为实施例3中另一种夹持机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明的技术方案作进一步阐述：

实施例1

结合图1所示，基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，包括蒜瓣下落管101，经过蒜瓣下落管101初步定向后的蒜瓣为竖直状态，蒜尖只有朝上或朝下两种状态，在所述蒜瓣下落管的下方设置有定向装置，能够检测并调整蒜瓣的下落方向。

所述定向装置包括在竖向上依次设置的第一翻转机构102、第二翻转机构103与第三翻转机构104，并且第一翻转机构102、第二翻转机构103与第三翻转机构104分别配置有翻转电机105。

在所述第一翻转机构、第二翻转机构与第三翻转机构的顶部分别设置有第一开关门106、第二开关门107与第三开关门108，第一开关门106、第二开关门107与第三开关门108分别配置有驱动舵机110，用于控制第一开关门、第二开关门与第三开关门的打开或关闭。

在所述第一翻转机构102与第二翻转机构103的底部分别设置有能够对蒜尖进行夹持的第一第二夹持机构111、112，在第三翻转机构104的底部设置有第四开关门109，第四开关门配置有驱动舵机110，用于控制第四开关门的打开或关闭。第一开关门、第二开关门、第三开关门与第四开关门的设置，有效避免了在翻转过程中蒜瓣滑落出翻转机构，影响蒜瓣方向的调整。

在所述第二翻转机构103上设置有第一对射式传感器113，用于检测第一翻转机构102内部的蒜瓣是否落入第二翻转机构103内部，在所述第三翻转机构104上设置有第二对射式传感器114，用于检测第二翻转机构103内部的蒜瓣是否落入第三翻转机构104内部。

优选地，蒜瓣下落管101的进口呈漏斗状结构，进口处的倾斜角度为60～80度，便于蒜瓣进入蒜瓣下落管后，易于维持在竖向状态。

在所述第三翻转机构104的下方设置有蒜瓣播种管与蒜瓣隔离管，蒜瓣播种管用于选取方向调整正确的蒜瓣进行播种，而蒜瓣隔离管用于挑选经第一、第二对射式传感器113、114两级检测仍不能辨明方向的蒜瓣。

翻转电机105、驱动舵机110、第一、第二夹持机构111、112与第一、第二对射式传感器113、114均是由单片机或可编程控制器控制的。

实施例2

结合图1、图2所示，基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，包括蒜瓣下落管101，经过蒜瓣下落管101初步定向后的蒜瓣为竖直状态，蒜尖只有朝上或朝下两种状态，在所述蒜瓣下落管的下方设置有定向装置，能够检测并调整蒜瓣的下落方向。

所述定向装置包括在竖向上依次设置的第一翻转机构102、第二翻转机构103与第三翻转机构104，并且第一翻转机构102、第二翻转机构103与第三翻转机构104分别配置有翻转电机105。

在所述第一翻转机构、第二翻转机构与第三翻转机构的顶部分别设置有第一开关门106、第二开关门107与第三开关门108，第一开关门106、第二开关门107与第三开关门108分别配置有驱动舵机110，用于控制第一开关门、第二开关门与第三开关门的打开或关闭。在所述第一翻转机构102与第二翻转机构103的底部分别设置有第一、第二夹持机构111、112，优选地，第一、第二夹持机构111、112相同，第一夹持机构或第二夹持机构包括一个拦种网201，优选地，该拦种网为弹性网，具有一定的伸缩性，保证蒜尖较容易通过，蒜尖露出以后，在重力作用下拦种网有一定的伸展变形，蒜尖进入夹持区，有助于蒜尖的夹持成功率。蒜尖在拦种网201的下方设置有能同步动作的左、右直动气缸202、203，左、右直动气缸202、203的伸缩轴相对设置，在两个伸缩轴的自由端均设置有诸如橡胶等摩擦系数较大的板状结构204、205，在板状结构204、205之间形成夹持区，用于对蒜尖进行夹持。

在第三翻转机构104的底部设置有第四开关门109，第四开关门配置有驱动舵机110，用于控制第四开关门的打开或关闭。第一开关门、第二开关门、第三开关门与第四开关门的设置，有效避免了在翻转过程中蒜瓣滑落出翻转机构，影响蒜瓣方向的调整。

在所述第二翻转机构103上设置有第一对射式传感器113，用于检测第一翻转机构102内部的蒜瓣是否落入第二翻转机构103内部，在所述第三翻转机构104上设置有第二对射式传感器114，用于检测第二翻转机构103内部的蒜瓣是否落入第三翻转机构104内部。

优选地，蒜瓣下落管101的进口呈漏斗状结构，进口处的倾斜角度为60～80度，便于蒜瓣进入蒜瓣下落管后，易于维持在竖向状态。

在所述第三翻转机构104的下方设置有蒜瓣播种管与蒜瓣隔离管，蒜瓣播种管用于选取方向调整正确的蒜瓣进行播种，而蒜瓣隔离管用于挑选经第一、第二对射式传感器仍不能辨明方向的蒜瓣。

翻转电机105、驱动舵机110、第一、第二夹持机构111、112与第一、第二对射式传感器113、114均是由单片机或可编程控制器控制的。

实施例3

结合图1、图3所示，基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，包括蒜瓣下落管101，经过蒜瓣下落管101初步定向后的蒜瓣为竖直状态，蒜尖只有朝上或朝下两种状态，在所述蒜瓣下落管的下方设置有定向装置，能够检测并调整蒜瓣的下落方向。

所述定向装置包括在竖向上依次设置的第一翻转机构102、第二翻转机构103与第三翻转机构104，并且第一翻转机构102、第二翻转机构103与第三翻转机构104分别配置有翻转电机105。

在所述第一翻转机构、第二翻转机构与第三翻转机构的顶部分别设置有第一开关门106、第二开关门107与第三开关门108，第一开关门106、第二开关门107与第三开关门108分别配置有驱动舵机110，用于控制第一开关门、第二开关门与第三开关门的打开或关闭。在所述第一翻转机构102与第二翻转机构103的底部分别设置有第一、第二夹持机构111、112，优选地，第一、第二夹持机构111、112相同，第一夹持机构或第二夹持机构包括一个夹持板301，在夹持板301上设置有若干个直行排列的夹持部302，用于对蒜尖进行夹持；每个夹持部302包括一个夹持定部303与一个夹持动部304，所述夹持定部303固定在第一翻转机构102或第二翻转机构103上，所述夹持动部304设置在夹持板301上；所述夹持板301配置有驱动夹持板301左右运动的齿轮驱动机构。

优选地，所述齿轮驱动机构包括齿条305与齿轮306，所述齿条305设置在夹持板301上且与所述齿轮306进行啮合，所述齿轮配置有驱动电机。

在第三翻转机构104的底部设置有第四开关门109，第四开关门配置有驱动舵机110，用于控制第四开关门的打开或关闭。第一开关门、第二开关门、第三开关门与第四开关门的设置，有效避免了在翻转过程中蒜瓣滑落出翻转机构，影响蒜瓣方向的调整。

在所述第二翻转机构103上设置有第一对射式传感器113，用于检测第一翻转机构102内部的蒜瓣是否落入第二翻转机构103内部，在所述第三翻转机构104上设置有第二对射式传感器114，用于检测第二翻转机构103内部的蒜瓣是否落入第三翻转机构104内部。

优选地，蒜瓣下落管101的进口呈漏斗状结构，进口处的倾斜角度为60～80度，便于蒜瓣进入蒜瓣下落管后，易于维持在竖向状态。

在所述第三翻转机构104的下方设置有蒜瓣播种管与蒜瓣隔离管，蒜瓣播种管用于选取方向调整正确的蒜瓣进行播种，而蒜瓣隔离管用于挑选经第一、第二对射式传感器两级检测仍不能辨明方向的蒜瓣。

翻转电机105、驱动舵机110、第一、第二夹持机构111、112与第一、第二对射式传感器113、114均是由单片机或可编程控制器控制的。

实施例4

本实施例是在实施例1、实施例2或实施例3的基础上所作出的基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向方法，其包括如下步骤：

a、蒜瓣进入蒜瓣下落管101进行初步定向；

b、蒜瓣进入第一翻转机构102，第一开关门106闭合，第一夹持机构111动作对蒜瓣进行夹持，第一翻转机构102进行180度翻转，第一开关门106打开；

c、第一对射式传感器113检测第一翻转机构102内部的蒜瓣是否落入第二翻转机构103内部，如果是，则转到步骤d,如果否，则表明初步定向后蒜尖朝下，转到步骤g；

d、第二开关门107闭合，第二夹持机构112动作对蒜瓣进行夹持，第二翻转机构103进行180度翻转，第二开关门107打开；

e、第二对射式传感器114检测第二翻转机构103内部的蒜瓣是否落入第三翻转机构104内部，如果是，则第四开关门109打开，蒜瓣进入蒜瓣隔离管，转到步骤i,如果否，则表明初步定向后蒜尖朝上，转到步骤f；

f、第二夹持机构112动作松开对蒜瓣的夹持，蒜瓣落入第三翻转机构104内部，第三翻转机构不翻转，第四开关门109打开，蒜瓣进入蒜瓣播种管，蒜尖朝上，转到步骤i；

g、第一夹持机构111动作松开对蒜瓣的夹持，蒜瓣落入第二翻转机构103内部，第二开关门107闭合，第二翻转机构进行180度翻转，第二开关门打开；

h、蒜瓣落入第三翻转机构104内部，第三开关门108闭合，第三翻转机构104进行180度翻转，第三开关门108打开，蒜瓣进入蒜瓣播种管，蒜尖朝上，转到步骤i；

i、蒜瓣定向结束。

优选地，在所述步骤b之前，第一开关门106、第二开关门107与第三开关门108均处于打开状态，第四开关门109处于闭合状态。

Claims (10)

1.基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，包括蒜瓣下落管，其特征在于，在所述蒜瓣下落管的下方设置有能够检测并调整蒜瓣下落方向的定向装置；

所述定向装置包括在竖向上依次设置的第一翻转机构、第二翻转机构与第三翻转机构；

在所述第一翻转机构、第二翻转机构与第三翻转机构的顶部分别设置有第一开关门、第二开关门与第三开关门；

在所述第一翻转机构与第二翻转机构的底部分别设置有能够对蒜尖形成夹持的第一、第二夹持机构，在第三翻转机构的底部设置有第四开关门；

在所述第二翻转机构上设置有能够检测第一翻转机构内部蒜瓣是否落入第二翻转机构内部的第一对射式传感器，在所述第三翻转机构上设置有能够检测第二翻转机构内部蒜瓣是否落入第三翻转机构的第二对射式传感器。

2.根据权利要求1所述的基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，其特征在于，所述第一、第二夹持机构包括拦种网、以及位于拦种网下方且能同步动作的左、右直动气缸，在所述左、右直动气缸之间形成夹持区，用于对蒜尖进行夹持。

3.根据权利要求2所述的基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，其特征在于，所述拦种网为弹性网。

4.根据权利要求1所述的基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，其特征在于，所述第一、第二夹持机构包括一个夹持板，在夹持板上设置有若干个直行排列的夹持部；每个夹持部包括一个夹持定部与一个夹持动部，所述夹持定部固定在第一翻转机构或第二翻转机构上，所述夹持动部设置在夹持板上；所述夹持板配置有驱动夹持板左右运动的齿轮驱动机构。

5.根据权利要求4所述的基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，其特征在于，所述齿轮驱动机构包括齿条与齿轮，所述齿条设置在夹持板上且与所述齿轮进行啮合，所述齿轮配置有驱动电机。

6.根据权利要求1至5任一项所述的基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，其特征在于，所述第一开关门、第二开关门、第三开关门与第四开关门分别配置有驱动舵机；所述第一翻转机构、第二翻转机构与第三翻转机构分别配置有翻转电机。

7.根据权利要求6所述的基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，其特征在于，所述蒜瓣下落管的进口呈漏斗状结构，进口处的倾斜角度为60～80度。

8.根据权利要求7所述的基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，其特征在于，在所述第三翻转机构的下方设置有蒜瓣播种管与蒜瓣隔离管，蒜瓣播种管用于选取方向调整正确的蒜瓣进行播种，蒜瓣隔离管用于挑选经过第一、第二对射式传感器两级检测仍不能辨明方向的蒜瓣。

9.基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向方法，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向装置，工作步骤为：

a、蒜瓣进入蒜瓣下落管进行初步定向；

b、蒜瓣进入第一翻转机构，第一开关门闭合，第一夹持机构动作对蒜瓣进行夹持，第一翻转机构进行180度翻转，第一开关门打开；

c、第一对射式传感器检测第一翻转机构内部的蒜瓣是否落入第二翻转机构内部，如果是，则转到步骤d,如果否，则表明初步定向后蒜尖朝下，转到步骤g；

d、第二开关门闭合，第二夹持机构动作对蒜瓣进行夹持，第二翻转机构进行180度翻转，第二开关门打开；

e、第二对射式传感器检测第二翻转机构内部的蒜瓣是否落入第三翻转机构内部，如果是，则第四开关门打开，蒜瓣进入蒜瓣隔离管，转到步骤i,如果否，则表明初步定向后蒜尖朝上，转到步骤f；

f、第二夹持机构动作松开对蒜瓣的夹持，蒜瓣落入第三翻转机构内部，第三翻转机构不翻转，第四开关门打开，蒜瓣进入蒜瓣播种管，蒜尖朝上，转到步骤i；

g、第一夹持机构动作松开对蒜瓣的夹持，蒜瓣落入第二翻转机构内部，第二开关门闭合，第二翻转机构进行180度翻转，第二开关门打开；

h、蒜瓣落入第三翻转机构内部，第三开关门闭合，第三翻转机构进行180度翻转，第三开关门打开，蒜瓣进入蒜瓣播种管，蒜尖朝上，转到步骤i；

i、蒜瓣定向结束。

10.根据权利要求9所述的基于单片机控制的大蒜播种机蒜瓣自动定向方法，其特征在于，在所述步骤b之前，第一开关门、第二开关门与第三开关门处于打开状态，第四开关门处于闭合状态。