CN103688632A - 一种穴盘种苗顶升旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于现代农业装备技术领域，一种穴盘种苗顶升旋转装置，包括：种苗顶升旋转装置支架（20）、种苗顶升驱动电机（23）、种苗顶升驱动曲柄（22）、第一种苗顶升驱动连杆（211）、第二种苗顶升驱动连杆（212）、第一顶杆支撑板（181）、第二顶杆支撑板（182）、顶杆（19）、顶杆旋转驱动电机（26）、大齿轮（28）、小齿轮（31）、顶杆旋转驱动支座（27）、顶杆套筒（30）和顶杆驱动销（29）。具有以下特点：结构简单紧凑，工作效率高。穴盘种苗顶升旋转装置能在种苗分选移栽的过程中实现左顶升、不顶升、右顶升和种苗旋转四个动作，以保证连续分选移栽作业的需要。部件模块化设计，可维护性高，整机可靠性好。制造成本低，经济上具有可推广性。

Description

一种穴盘种苗顶升旋转装置

技术领域

本发明属于现代农业装备技术领域，特别是涉及一种种苗移栽机械。

背景技术

种苗移栽是工厂化种苗自动化生产线中一个重要的部分，随着种苗市场的需求不断增加，人工种苗移栽的劳动强度增大。为了提高生产效率，大大减轻人工作业的劳动强度，采用智能机械化的方式移栽种苗。根据种苗的生长特性、种植模式、种苗土球物理特性和种苗钵盘的结构特点，种苗穴盘和制穴种苗盆组在平带传输装置上移动的过程中，通过种苗穴盘3底部每行种苗间的空隙，使用位置传感器控制种苗穴盘3在平带输送装置13上的位置，通过种苗顶升装置，分别将种苗穴盘中每行种苗的单数棵或双数棵顶起，每次同时顶起4棵种苗，使得这4棵种苗的土球高于其他种苗苗顶，处在图像采集相机2和单色背景板10之间，在种苗顶升旋转装置8带动被顶起种苗旋转的过程中，在光源9的辅助作用下，相机2采集种苗图像，图像经控制系统7处理后，根据处理结果对被顶起的种苗进行分级，根据分级的结果驱动同步带直线横移运动单元15、同步带直线升降运动单元17和末端执行器16抓取被顶起的种苗放到相应等级列的制穴种苗盆内，完成分选移栽的过程。在分选移栽的过程中，对种苗穴盘3的种苗和制穴种苗盆进行计数，种苗穴盘3的每一行有8棵种苗，种苗顶升装置完成两次顶升动作后，种苗穴盘3在由平带输送装置驱动电机5、蜗轮蜗杆减速器4、滚筒和输送带组成的平带输送装置13的驱动下移动到下一行种苗位置，种苗顶升装置再次完成两次顶升动作后，种苗穴盘3再往后移动一行，如此周而往复完成全部种苗顶升动作。制穴种盆组1由15棵制穴种盆在托架的支撑下组成一组，有5行制穴种盆，每行3个制穴种盆，每行制穴种盆放满3株种苗后，平带输送装置13带动制穴后种苗盆组1移动到下一行。完成分选移栽的种苗分选移栽后穴盘11和种苗分选移栽后盆组14由平带输送装置13移离作业区。种苗智能分选移栽机的各部件实现模块化设计，传动结构紧凑，机构简单，平移传送装置和种苗顶升装置稳定可靠，动力装置采用电动机，减少了其他辅助设备，采用单台相机2、单色背景板10、光源9和种苗旋转相配合的方法采集图像，可以同时获取种苗的多个移栽适合度参数，节省了成本，提高了系统数据的处理速度。采用分选和移栽一体化作业，减少作业人员的数量，减轻作业人员的劳动强度。其中种苗的顶升和顶升后的旋转是相机采集图像获取种苗移栽适合度综合信息的关键步骤。目前市场上还没有适合于穴盘种苗顶升旋转的装置。要想在种苗智能移栽机上连续分选移栽种苗，种苗智能移栽机需要有相应的种苗顶升选装装置，以实现穴盘种苗分选移栽作业的自动化。

发明内容

本发明的目的是提出一种结构简单紧凑，工作效率高、可以满足连续分选移栽作业的需要、部件模块化设计，可维护性高，整机可靠性好、制造成本低，经济上具有可推广性的穴盘种苗顶升旋转装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种穴盘种苗顶升旋转装置，所述装置包括：种苗顶升旋转装置支架20、种苗顶升驱动电机23、种苗顶升驱动曲柄22、第一种苗顶升驱动连杆211、第二种苗顶升驱动连杆212、第一顶杆支撑板181、第二顶杆支撑板182、顶杆19、顶杆旋转驱动电机26、大齿轮28、小齿轮31、顶杆旋转驱动支座27、顶杆套筒30和顶杆驱动销29；其中，

种苗顶升驱动曲柄22的曲柄轴与种苗顶升驱动电机23的电机轴相连；种苗顶升驱动曲柄22的两端分别连接第一种苗顶升驱动连杆211和第二种苗顶升驱动连杆212；第一种苗顶升驱动连杆211和第一顶杆支撑板181通过销轴相互连接，第二种苗顶升驱动连杆212和第二顶杆支撑板182通过销轴相互连接；

顶杆旋转驱动支座27连接在种苗顶升旋转装置支架20上，顶杆旋转驱动电机26的轴端安装有大齿轮28，顶杆套筒30安装在顶杆旋转驱动支座27的安装孔内；顶杆套筒30上安装有和大齿轮28啮合的小齿轮31；

第一顶杆支撑板181和第二顶杆支撑板182上分别安装有顶杆19；所述顶杆19穿过种苗顶升旋转装置支架20的导向孔和顶杆旋转驱动装置的顶杆套筒30；

顶杆19是一个带轴向导向通槽34的圆柱形光滑阶梯长轴；顶杆驱动销29径向穿过顶杆套筒30和顶杆19的轴向导向通槽34，固定在小齿轮31的端面上。

两个顶杆套筒30为一组安装在顶杆旋转驱动支座27的一对安装孔内。

所述种苗顶升旋转装置并排设有四个顶杆旋转驱动支座27。

本发明的有益效果在于：

目前，种苗移栽还是以人工操作方式为主，人工成本高，工作劳动强度大，工作效率低。为了对现有移栽方式进行改进，申请人设计了一种种苗智能分选移栽机，通过使用相机采集图像检测种苗的直立度、高度和子叶方向等移栽适合度信息，根据适合度信息评判准则对种苗进行分级，由控制系统控制横移装置、升降装置和末端执行器动作按分级结果将种苗放置到相应的种苗盆内，实现分选和移栽的作业过程，能全面地反映种苗的直立度、高度和子叶方向等综合移栽适合度信息。本发明针对种苗智能分选移栽机设计了一种穴盘种苗顶升旋转装置，传动结构简单紧凑、工作效率高、成本低，可实现左顶升、不顶升、右顶升和种苗旋转四个动作。

本发明具有以下特点：

1.穴盘种苗顶升旋转装置结构简单紧凑，工作效率高。

2.穴盘种苗顶升旋转装置能在种苗分选移栽的过程中实现左顶升、不顶升、右顶升和种苗旋转四个动作，以保证连续分选移栽作业的需要。

3.部件模块化设计，可维护性高，整机可靠性好。

4.制造成本低，经济上具有可推广性。

附图说明

图1为本发明一种穴盘种苗顶升旋转装置在种苗智能分选移栽机中的位置示意图；

图2为本发明一种种苗顶升旋转装置的整体结构和右顶升状态图；

图3为本发明一种种苗顶升旋转装置的不顶升状态图；

图4为本发明一种种苗顶升旋转装置的左顶升状态图；

图5为本发明一种种苗顶升旋转装置的顶杆旋转驱动装置的结构图。

1制穴后种苗盆组          2相机

3种苗穴盘                4蜗轮蜗杆减速器

5平带输送装置驱动电机    6底座支架

7控制系统                8种苗顶升旋转装置

9光源                    10单色背景板

11种苗分选移栽后穴盘     12底座支架横梁

13平带输送装置           14种苗分选移栽后盆组

15同步带直线横移运动单元 16末端执行器

17同步带直线升降运动单元 181第一顶杆支撑板

182第二顶杆支撑板        19顶杆

20种苗顶升旋转装置支架   211第一种苗顶升驱动连杆

212第二种苗顶升驱动连杆  22种苗顶升驱动曲柄

23种苗顶升驱动电机       24被顶升种苗

25带座轴承               26顶杆旋转驱动电机

27顶杆旋转驱动支座       28大齿轮

29顶杆驱动销             30顶杆套筒

31小齿轮                 32顶杆轴向导向通槽

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进行进一步描述。

请参阅附图，本发明的穴盘种苗顶升旋转装置8布置在种苗智能分选移栽机的底座支架6的底座支架横梁12上。通过种苗顶升驱动电机23驱动种苗顶升驱动曲柄22做间歇旋转运动，通过第一种苗顶升驱动连杆211、第二种苗顶升驱动连杆212、第一顶杆支撑板181和第二顶杆支撑板182带动一组四个顶杆19做顶升和下降动作，其间再通过顶杆旋转驱动装置24使得被顶起的种苗做旋转运动，从而实现一行穴盘种苗在种苗顶升旋转驱动装置的一个动作周期内，分两次顶升、旋转后，完成图像采集作业。

如图2所示，一种种苗顶升旋转装置，包括种苗顶升旋转装置支架20、种苗顶升驱动电机23、种苗顶升驱动曲柄22、第一种苗顶升驱动连杆211、第二种苗顶升驱动连杆212、第一顶杆支撑板181、第二顶杆支撑板182、顶杆19、顶杆旋转驱动电机26、大齿轮28、小齿轮31、顶杆旋转驱动支座27、顶杆套筒30和顶杆驱动销29。

其中，种苗顶升旋转装置通过种苗顶升旋转装置支架20、使用螺栓螺母连接在底座支架横梁12上。

种苗顶升驱动电机23通过螺栓连接在种苗顶升旋转装置支架20上；带座轴承25通过螺栓连接在种苗顶升旋转装置支架20上，用以支撑种苗顶升驱动曲柄22。种苗顶升驱动曲柄22的曲柄轴通过键槽孔与种苗顶升驱动电机23的电机轴相连。种苗顶升驱动曲柄22的两端分别连接第一种苗顶升驱动连杆211和第二种苗顶升驱动连杆212。第一种苗顶升驱动连杆211和第一顶杆支撑板181通过销轴相互连接、且用轴用弹性挡圈做轴向固定；第二种苗顶升驱动连杆212和第二顶杆支撑板182通过销轴相互连接、且用轴用弹性挡圈做轴向固定。

顶杆旋转驱动支座27通过螺栓螺母连接在种苗顶升旋转装置支架20上，顶杆旋转驱动电机26通过螺栓连接在顶杆旋转驱动支座27上，在其轴端安装有大齿轮28，两个顶杆套筒30为一组安装在顶杆旋转驱动支座27的一对安装孔内、且用轴用弹性挡圈做轴向固定。每个顶杆套筒30上安装有分别和大齿轮28啮合的小齿轮31。在本实施例中，并排设有四个顶杆旋转驱动支座27。

第一顶杆支撑板181和第二顶杆支撑板182上分别安装有四个顶杆19，用轴用弹性挡圈做轴向固定。所述顶杆19穿过种苗顶升旋转装置支架20的导向孔和顶杆旋转驱动装置的顶杆套筒30，可以做滑移运动。在本实施例中，第一顶杆支撑板181上的顶杆19穿过每组顶杆套筒30中左侧的一个，第二顶杆支撑板182上的顶杆19穿过每组顶杆套筒30中右侧的一个。

顶杆19是一个带轴向导向通槽34的圆柱形光滑阶梯长轴，其中一端是细长针状结构，用来扎入种苗土球内，防止种苗从顶杆上跌落或歪斜。顶杆驱动销29径向穿过顶杆套筒30和顶杆19的轴向导向通槽34，通过螺钉固定在小齿轮31的端面上。当小齿轮31在大齿轮28的驱动下旋转时，通过顶杆驱动销29带动顶杆套筒30和顶杆19旋转。顶杆19在顶升和下降过程中，顶杆驱动销29可以在顶杆19的轴向导向通槽34内滑动。

本发明的工作过程：

本发明穴盘种苗顶升旋转装置的使用主要有四种状态：（1）左顶升状态；（2）不顶升状态；（3）右顶升状态；（4）种苗旋转。在一行穴盘种苗顶升旋转作业过程中包含以下过程：不顶升状态-种苗穴盘3移动-种苗穴盘3停止-左顶升状态-顶杆19旋转-顶杆19停转-右顶升状态-顶杆19旋转-顶杆19停转-不顶升状态。

在系统启动后，控制系统控制种苗顶升驱动电机23旋转，使其处在不顶升的初始状态。

当种苗穴盘3移动到顶杆19的上方、且种苗穴盘3的底部圆孔对准顶杆19后，种苗穴盘3停止移动。

种苗顶升驱动电机23的电机轴带动种苗顶升驱动曲柄22顺时针旋转65°，使得第一种苗顶升驱动连杆211上升，第二种苗顶升驱动连杆212下降。进而，与第一种苗顶升驱动连杆211连接的第一顶杆支撑板181带动与其连接的四个顶杆19上升；与第二种苗顶升驱动连杆212连接的第二顶杆支撑板182带动与其连接的四个顶杆19下降。实现穴盘种苗左顶升，将种苗穴盘3中的一行种苗的每间隔一株苗顶起一株。

顶杆旋转驱动电机26的电机轴通过大齿轮28同时驱动相邻两个安装在两个顶杆套筒30上的小齿轮31旋转，小齿轮31再通过固定在其端面上且穿过顶杆套筒30和顶杆轴向导向通槽32的顶杆驱动销29带动顶杆19旋转，从而带动被顶升种苗24旋转，相机2采集完图像后，顶杆19停止转动。

种苗顶升驱动电机23的电机轴带动种苗顶升驱动曲柄22逆时针旋转130°，使得第一种苗顶升驱动连杆211下降，第二种苗顶升驱动连杆212上升。进而，与第一种苗顶升驱动连杆211连接的第一顶杆支撑板181带动与其连接的四个顶杆19下降；与第二种苗顶升驱动连杆212连接的第二顶杆支撑板182带动与其连接的四个顶杆19上升。实现穴盘种苗右顶升，将一行种苗中剩下的4株种苗顶起。

顶杆旋转驱动电机26的电机轴通过大齿轮28驱动相邻两个安装在两个顶杆套筒30上的小齿轮31旋转，小齿轮31再通过固定在其端面上且穿过顶杆套筒30和顶杆轴向导向通槽32的顶杆驱动销29带动顶杆19旋转，相机采集完图像后，顶杆19停止转动。

种苗顶升驱动电机23的电机轴带动种苗顶升驱动曲柄22顺时针旋转65°使得顶升旋转装置处在不顶升的初始状态。穴盘移动到下一行种苗，穴盘底部圆孔对准顶杆19后穴盘停止移动，再次完成顶杆左顶升、顶杆旋转、图像采集、顶杆停转、顶杆右顶升、顶杆旋转、图像采集、顶杆停转、顶杆不顶升、穴盘移动和穴盘停止的过程。如此周而往复完成全部的穴盘种苗的图像采集作业。

Claims (3)

1.一种穴盘种苗顶升旋转装置，其特征在于：

所述装置包括：种苗顶升旋转装置支架（20）、种苗顶升驱动电机（23）、种苗顶升驱动曲柄（22）、第一种苗顶升驱动连杆（211）、第二种苗顶升驱动连杆（212）、第一顶杆支撑板（181）、第二顶杆支撑板（182）、顶杆（19）、顶杆旋转驱动电机（26）、大齿轮（28）、小齿轮（31）、顶杆旋转驱动支座（27）、顶杆套筒（30）和顶杆驱动销（29）；其中，

种苗顶升驱动曲柄（22）的曲柄轴与种苗顶升驱动电机（23）的电机轴相连；种苗顶升驱动曲柄（22）的两端分别连接第一种苗顶升驱动连杆（211）和第二种苗顶升驱动连杆（212）；第一种苗顶升驱动连杆（211）和第一顶杆支撑板（181）通过销轴相互连接，第二种苗顶升驱动连杆（212）和第二顶杆支撑板（182）通过销轴相互连接；

顶杆旋转驱动支座（27）连接在种苗顶升旋转装置支架（20）上，顶杆旋转驱动电机（26）的轴端安装有大齿轮（28），顶杆套筒（30）安装在顶杆旋转驱动支座（27）的安装孔内；顶杆套筒（30）上安装有和大齿轮（28）啮合的小齿轮（31）；

第一顶杆支撑板（181）和第二顶杆支撑板（182）上分别安装有顶杆（19）；所述顶杆（19）穿过种苗顶升旋转装置支架（20）的导向孔和顶杆旋转驱动装置的顶杆套筒（30）；

顶杆（19）是一个带轴向导向通槽（34）的圆柱形光滑阶梯长轴；顶杆驱动销（29）径向穿过顶杆套筒（30）和顶杆（19）的轴向导向通槽（34），固定在小齿轮（31）的端面上。

2.如权利要求1所述的种苗分选移栽装置，其特征在于：两个顶杆套筒（30）为一组安装在顶杆旋转驱动支座（27）的一对安装孔内。

3.如权利要求1或2所述的种苗分选移栽装置，其特征在于：所述种苗顶升旋转装置并排设有四个顶杆旋转驱动支座（27）。

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