CN104340688B - 一种育苗播种流水线育苗盘自动分盘和叠盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种育苗播种流水线育苗盘自动分盘和叠盘装置，由育苗盘输送总成、育苗盘分盘（叠盘）总成和控制系统组成。育苗盘输送总成包括输送架、输送带、输送带电机、轴承、主动滚轮、从动滚轮、育苗盘挡板；育苗盘分盘和叠盘总成机械结构一致，包括机架、步进电机、齿轮组、第一同步带传动系统组、第二同步带传动系统组、第一轴组、第二轴组和第三轴组、分（叠）盘机械臂、带座轴承。控制系统由控制箱、第一红外光电传感器、第二红外光电传感器、第三红外光电传感器以及限位开关组成。本发明能够实现育苗盘自动分盘输送和自动叠盘收集，使得育苗盘的分离和叠放更加准确有序，节约了劳动力成本，提高了育苗播种流水线的工作效率。

Description

一种育苗播种流水线育苗盘自动分盘和叠盘装置

技术领域

本发明属于农用机械，具体为一种育苗播种流水线的育苗盘自动分盘和叠盘装置，涉及农业装备的机械设计制造和智能控制技术。

背景技术

随着农业技术的发展以及大规模农业生产的需要，越来越多的农作物，如蔬菜、花卉和烟草等都采用工厂化育苗，即利用机械化的育秧播种设备进行播种和育苗，育苗后再利用其它农业机械进行插秧或移栽。在工厂化育苗过程中，育苗播种流水线是非常重要的生产装备，利用流水线上各机械装置和控制技术可以实现覆土（基质）、压穴、播种、覆表土（表层基质）和喷淋等农艺环节的自动化，可以极大的节省劳动力，提高工作效率。育苗播种流水线在高速工作时，为保证工作的流畅性，避免因流水线的堵塞而导致生产的中断，需要及时把育苗盘放上流水线并从流水线上搬走并叠放，人工操作劳动强度较大，而且人工放盘和叠盘精度不高，容易影响下一环节作业效果。

本发明的目的是为了克服育苗播种流水线育苗盘人工分盘和叠盘劳动强度大和精度低的不足，提供一种结构简单、工作稳定、易于控制且噪声低的基于步进电机的育苗盘自动分盘和叠盘装置。

发明内容

本发明的目的是设计一种能与育苗播种流水线配合工作的育苗盘自动分盘和叠盘装置，分盘装置和叠盘装置分别置于育苗播种流水线首端和尾端，分盘装置的作用是将叠在一起的育苗盘逐个分离，实现育苗盘逐一进入播种流水线；叠盘装置则是收集播种流水线上完成播种等农艺环节后的育苗盘，并实现育苗盘的自动垒叠。这样，一方面实现了育苗盘的自动分盘和叠盘，提高播种流水线的工作效率，降低了工人的劳动强度，另一方面则提高了育苗盘分盘和叠盘的精度，保证育苗播种流水线的工作顺畅。

为实现上述目的，本设计利用机电一体化技术，将自动控制技术和机械结构设计相结合，设计了应用于育苗播种流水线的育苗盘自动分盘和叠盘装置。分盘和叠盘装置均采用模块化设计，包括育苗盘输送总成、育苗盘分盘（叠盘）总成和控制系统。

育苗盘输送总成包括输送架、输送带、输送带电机、轴承、主动滚轮、从动滚轮、育苗盘挡板。输送带电机安装在输送架上，可驱动主动滚轮转动从而带动输送带运动，从动滚轮通过轴承均匀安装在输送架上为输送带提供支撑和张紧；育苗盘挡板分别安装在输送机架的两侧，育苗盘挡板之间的距离稍大于一个育苗盘的宽度，用于调整育苗盘在自动分盘机构中的位置；育苗盘放置在输送带上，由输送带带动运动。

育苗盘分盘和叠盘总成机械结构一致，包括机架、步进电机、齿轮组、第一同步带系统组（包含同步带轮和同步带）和第二同步带系统组（包含同步带轮和同步带）、第一轴组、第二轴组和第三轴组、分（叠）盘机械臂、带座轴承。育苗盘分盘和叠盘总成均为对称结构布置，其中第一同步带系统组和第二同步带系统组分别由两个相同且对称布置的同步带传动组构成，第一轴组由电机轴和一根与之平行且对称布置的轴构成，第二轴组和第三轴组也分别由两根相同且对称布置的轴组成，轴组都通过带座轴承安装在机架上。

所述步进电机固定在机架横梁的中间位置，所述齿轮组由两个完全一样的齿轮组成，啮合安装在第一轴组上；第二轴组也对称装在横梁上，且和第一轴组平行；第一轴组和第二轴组通过第一同步带系统组相连，同步带轮分别安装在第一轴组和第二轴组上；第三轴组对称安装在机架的上端，且与第一轴组和第二轴组平行；第二同步带系统组连接第二轴组和第三轴组，同步带轮分别安装在第二轴组和第三轴组上；分（叠）盘机械臂对称安装在第三轴组上，能和第三轴组一起转动，在步进电机锁止时，分（叠）盘机械臂可以稳定定位。

控制系统由控制箱、第一红外光电传感器、第二红外光电传感器、第三红外光电传感器以及限位开关组成。其中控制箱安装在输送机架上，内部包括微控制器、步进电机驱动器和继电器。微控器用于接收处理红外光电传感器和限位开关的信息，并发出相应的控制命令；步进电机驱动器用于设定步进电机的步距角，并通过微控制器控制步进电机在正转、反转和锁止三种状态中切换；微控制器通过控制继电器的通断控制输送带电机的启动或停止；第一红外光电传感器、第二红外光电传感器和第三红外光电传感器均由红外发射管和接收管组成，分别安装在输送带的两侧，发射管用于发射出红外信号，接收管用于接收红外信号，接收管可根据是否有接收到红外信号提供不同的反馈信息给控制器。第一红外光电传感器安装在输送机架的前端，用于监测是否有育苗盘出现在输送带的起始处；第二红外光电传感器安装的位置与育苗盘自动分盘（叠盘）装置中心的距离为半个育苗盘的长度，第二红外光电传感器用于实现育苗盘在育苗盘自动分盘（叠盘）装置中的准确定位；第三红外光电传感器的安装位置距离第二红外光电传感器一个育苗盘的位置，第三红外光电传感器用于检测育苗盘是否完全从育苗盘自动分盘（叠盘）装置中脱离；在执行分盘动作时，第一红外光电传感器和第三红外光电传感器安装高度一致，红外发射和接收头低于最底层育苗盘的上边缘；第二红外光电传感器的发射和接收头安装高度介于最底层育苗盘的上边缘和次底层育苗盘的上边缘之间；在执行叠盘动作时，第一红外光电传感器、第二红外光电传感器和第三红外光电传感器安装高度一致，红外发射和接收头低于最底层育苗盘的上边缘；限位开关安装在一侧育苗盘挡板上，用于提供分盘（叠盘）机械臂的运动位置信息，分盘（叠盘）机械臂复位时碰触限位开关，微控制器停止步进电机的转动，分盘（叠盘）机械臂完成复位动作。

本发明的优点是：充分将自动控制技术和传感器技术融入机械机构设计，通过微控制器对育苗盘输送装置和分盘（叠盘）装置的控制，实现了育苗盘自动分盘输送和自动叠盘收集的功能，使得育苗盘的分离和叠放更加准确有序，节约了劳动力成本，提高了育苗播种流水线的工作效率。该装置在使用时仅需改变第二红外光电传感器的安装高度即可分别用于育苗盘分盘和育苗盘叠盘，操作简单，使用方便。同时，现有类似功能的装置以气动方式较多，该方式的不足是噪音较大，气泵和气管增加了系统的体积，结构较复杂。本设计则具有结构较简单，稳定可靠，噪音低的优点。

附图说明

附图1为育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置、自动叠盘装置与育苗流水线的关系图；

附图2为育苗播种流水线育苗盘自动分盘（叠盘）装置的立体视图；

附图3为育苗播种流水线育苗盘自动分盘（叠盘）装置主视图；

附图4为育苗播种流水线育苗盘自动分盘（叠盘）装置俯视图；

附图5为育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置工作时红外光电传感器安装说明图；

附图6为育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置工作原理图；

附图7为育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置工作时机械臂运动原理图；

附图8为育苗播种流水线育苗盘自动叠盘装置工作时红外光电传感器安装说明图；

附图9为育苗播种流水线育苗盘自动叠盘装置工作原理图；

附图10为育苗播种流水线育苗盘自动叠盘装置工作时机械臂运动原理图；

附图11为育苗播种流水线育苗盘自动分盘（叠盘）机构立体图；

附图12为育苗播种流水线育苗盘自动分盘（叠盘）机构主视图；

附图13为育苗播种流水线育苗盘自动分盘（叠盘）机构俯视图；

附图14为育苗播种流水线育苗盘示意图；

附图15为育苗播种流水线育苗盘自动分盘（叠盘）装置机械臂结构图；

附图16为育苗播种流水线育苗盘自动分盘（叠盘）装置机械臂三维图；

附图17为育苗播种流水线育苗盘自动分盘（叠盘）装置控制系统结构框图；

附图18为育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置分盘工作时的程序流程图；

附图19为育苗播种流水线育苗盘自动叠盘装置叠盘工作时的程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图，进一步详细说明本专利的实施方案。

图1为育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置、自动叠盘装置和育苗播种流水线的工作关系图。育苗盘自动分盘装置在育苗播种流水线的首端，育苗盘自动叠盘装置在育苗播种流水线的末端，自动分盘装置用于将层叠的育苗盘分离，逐一放入育苗播种流水线；自动叠盘装置用于将完成育苗播种的育苗盘收集叠放。

图2、图3和图4示出了育苗盘自动分盘（叠盘）装置的基本结构，参照图2、图3和图4，它包括：输送机架（1），控制箱（2），多个从动滚轮（3），第一红外光电传感器（4），输送带（5），轴承（6），分盘（叠盘）机构机架（7），育苗盘（8），第三轴组（9），第二同步带传动系统组（10），分（叠）盘机械臂（11），育苗盘挡板（12），限位开关（13），多个带座轴承（14），第二红外光电传感器（15），主动滚轮（16），第三红外光电传感器（17），输送带电机（18），步进电机（19），齿轮对组（20），第一轴组（21），第二轴组（22），第一同步带传动系统组（23）。其中主动滚轮（16）和输送带电机（18）组合成一体，安装在输送架（1）上，输送带电机（18）为主动滚轮（16）提供动力驱动输送带（5）运动；多个从动滚轮（3）通过轴承（6）均匀分布安装在输送架（1）上；第一红外光电传感器（4）、第二红外光电传感器（15）和第三红外光电传感器（17）分别安装在输送架（1）的首端、中部位置和末端，其中第一红外光电传感器（4）安装在输送架（1）的起始处，用于检测是否有育苗盘进入流水线，在检测到育苗盘时启动输送带电机（18），输送带将育苗盘传送至育苗盘自动分叠盘装置；第二红外光电传感器（15）安装的位置距离育苗盘自动分叠盘装置中心半个育苗盘的长度，用于检测育苗盘是否进入自动分叠盘装置并实现准确定位；在检测到相应育苗盘时停止输送带电机（18）并启动步进电机（19）开始分叠盘动作，在完成分叠盘动作后再次启动输送带电机（18）将相应育苗盘送离自动分叠盘装置。第三红外光电传感器（17）安装的位置距离第二红外光电传感器（15）一个育苗盘的位置，用于检测育苗盘是否脱离自动分叠盘装置的工作范围，从而启动下一级流水线的动作。第一红外光电传感器（4）和第三红外光电传感器（17）的安装高度一致，其红外发射和接受头要求低于流水线上最底层育苗盘的上边缘；第二红外光电传感器（15）的安装高度在分盘装置和叠盘装置中的要求有所不同：在装置进行分盘动作时，第二红外光电传感器（15）的发射和接受头安装高度要求高于流水线上最底层育苗盘的上边缘低于次底层育苗盘的上边缘；在装置进行叠盘动作时，第二红外光电传感器（15）的发射和接受头安装高度要求低于流水线上最底层育苗盘的上边缘。即在进行分盘动作时第二红外传感器（15）用于检测次底层育苗盘；在进行叠盘动作时第二红外传感器（15）用于检测最底层育苗盘。限位开关（13）安装在育苗盘挡板（12）上，在装配上位于分（叠）盘机械臂（11）的运动路径上，当分（叠）盘机械臂（11）在复位的过程中触碰限位开关（13）的连杆，引发接点闭合时，停止步进电机（19）运动，从而控制控分（叠）盘机械臂（11）回复到初始位置，实现复位。育苗盘（8）叠放在输送带上，能随输送带一起运动。

图5为育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置工作时红外光电传感器安装说明图。装置在进行分盘工作时，第一红外光电传感器（4）、第二红外光电传感器（15）和第三红外光电传感器（17）分别安装在输送带（5）的两侧。第一红外光电传感器（4）安装在输送架（1）的起始处；第二红外光电传感器（15）安装的位置与育苗盘自动分盘装置中心距离半个育苗盘的长度；第三红外光电传感器（17）安装的位置距离第二红外光电传感器（15）一个育苗盘的位置。安装高度上，第一红外光电传感器（4）和第三红外光电传感器（17）安装高度一致，红外发射和接收头低于最底层育苗盘的上边缘；第二红外光电传感器（15）的发射和接收头安装高度要求介于最底层育苗盘的上边缘和次底层育苗盘的上边缘之间。

图6为育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置工作原理图。装置上电后，微控制器驱动步进电机（19）反转，在步进电机（19）的驱动下分盘机械臂（11）反转，在触发限位开关（13）时，微控制器停止步进电机（19）转动，分盘机械臂（11）完成复位，装置进入低功耗待机状态。当单个育苗盘或者多个层叠育苗盘被放置在输送机架（1）上时，触发第一红外光电传感器（4），控制箱（2）启动输送带电机（18），育苗盘在输送带（5）带动下进入分盘机构机架（7），由于第二红外光电传感器（15）的发射和接收头安装高度介于育苗盘层叠时最底层育苗盘的上边缘和次底层育苗盘的上边缘之间，所以当输送带（5）上为单个育苗盘时无需进行分盘动作，即不触发第二红外光电传感器（15）；当输送带（5）上为多个层叠育苗盘时则触发第二红外光电传感器（15），控制箱（2）停止输送带电机（18），然后驱动步进电机（19）正转，分盘机械臂（11）在步进电机（19）驱动下转动，在转动过程中分盘机械臂（11）沿次底层育苗盘上边缘托起次底层及以上的育苗盘。在次底层及以上育苗盘和底层育苗盘完全分离后，步进电机（19）锁止，分盘机械臂（11）稳定托举次底层及以上的育苗盘，控制箱（2）启动输送带电机（18），输送带（5）将底层育苗盘运离分盘机构机架（7），在底层育苗盘触发第三红外光电传感器（17）时，启动下一级输送带将分离出来的底层育苗盘带离自动分盘装置，同时停止输送带电机（18），并驱动步进电机（19）反转将托起的次底层及以上的育苗盘放回输送带（5），分盘机械臂（11）在反转过程中触发限位开关（13）重新复位。若被放回输送带（5）的育苗盘个数为两个或者两个以上，则再次触发第二红外光电传感器（15），控制箱（2）启动步进电机（19）正转，再次重复分盘动作，直至分盘机构机架（7）内的育苗盘数为一个，则育苗盘的自动分盘操作完成。

图7为育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置工作时机械臂运动原理图；分盘机械臂（11）在步进电机(19)的驱动下可以绕轴转动，设计上当分盘机械臂(11)正转时可以沿层叠的育苗盘中的次底层育苗盘的上边缘托起育苗盘上升一定高度直至次底层及以上育苗盘和最底层育苗盘分离，并在步进电机（19）锁止时可稳定托举育苗盘，其正转行程可通过步进电机驱动器设定步距角和改变微控制器提供的脉冲数进行设定。分盘机械臂（11）反转时则可将托起的育苗盘放回输送带（5），其反转行程通过限位开关（13）控制，在触发限位开关（13）后则微控制器停止分盘机械臂（11）的转动，实现其反转复位。

图8为育苗播种流水线育苗盘自动叠盘装置工作时红外光电传感器安装说明图。装置在进行叠盘工作时，第一红外光电传感器（4）、第二红外光电传感器（15）和第三红外光电传感器（17）分别安装在输送带（5）的两侧。其中第一红外光电传感器（4）安装在输送架1的起始处；第二红外光电传感器（15）安装的位置与育苗盘自动叠盘装置中心距离半个育苗盘的长度；第三红外光电传感器（17）安装的位置距离第二红外光电传感器（15）一个育苗盘的位置。安装高度上，第一红外光电传感器（4）、第二红外光电传感器（15）和第三红外光电传感器（17）安装高度一致，其红外发射和接收头低于最底层育苗盘的上边缘。

图9为育苗播种流水线育苗盘自动叠盘装置工作原理图。装置上电后，微控制器驱动步进电机（19）反转，在步进电机（19）的驱动下叠盘机械臂（11）反转，在触发限位开关（13）时，微控制器停止步进电机（19）转动，叠盘机械臂（11）完成复位，装置进入低功耗待机状态。当完成播种环节的单个育苗盘进入育苗盘输送机架（1）时，触发第一红外光电传感器（4），控制箱（2）启动输送带电机（18），育苗盘在输送带（5）带动下进入叠盘机构机架（7），当育苗盘触发第二红外光电传感器（15）时，控制箱（2）停止输送带电机（18），然后启动步进电机（19）正转，叠盘机械臂（11）在步进电机（19）驱动下转动，在转动过程中叠盘机械臂（11）沿育苗盘上边缘托起育苗盘，在将育苗盘托起至大于一个育苗盘高度的距离后步进电机（19）锁止，叠盘机械臂（11）稳定托举完成播种环节的第一个育苗盘。当第二个完成播种环节的育苗盘被输送带（5）送入叠盘机构机架（7）并触发第二红外光电传感器（15），控制箱（2）停止输送带电机（18），然后驱动步进电机（19）反转，叠盘机械臂（11）反转，将托起的第一个育苗盘放回输送带（5），将之叠放在第二个育苗盘的上面，完成层叠，之后叠盘机械臂（11）继续反转直至触发限位开关（13）实现复位。若层叠的育苗盘的数目达到系统的设定数值则启动输送带电机（18）将层叠的育苗盘带离叠盘装置；若层叠的育苗盘的数目未达到系统的设定数值，则叠盘机械臂（11）复位后在步进电机（19）驱动下正转将层叠的两个育苗盘托起并稳定托举等待下一个完成播种环节的育苗盘的到来，如此重复便可实现要求数目的育苗盘的层叠，实现叠盘动作。

图10为育苗播种流水线育苗盘自动叠盘装置工作时机械臂运动原理图；叠盘机械臂（11）在步进电机（19）的驱动下可以绕轴转动，设计上当叠盘机械臂（11）正转时可以沿层最底层育苗盘的上边缘托起育苗盘上升至少一个育苗盘高度以上的距离，并在步进电机（19）锁止时可稳定托举育苗盘，其正转行程可通过步进电机驱动器设定步距角和改变微控制器提供的脉冲数进行设定。叠盘机械臂（11）反转时则可将托起的育苗盘放回输送带（5），其反转行程通过限位开关（13）控制，在触发限位开关（13）后则微控制器停止叠盘机械臂（11）的转动，实现其反转复位。

图11、图12和图13分别为育苗播种流水线育苗盘自动分盘（叠盘）机构的立体图、主视图和俯视图。执行机构为对称结构，其中第一同步带传动系统组（23）和第二同步带传动系统组（10）分别由两个相同且对称布置的同步带传动组构成，第一轴组（21）由电机轴和一根与之平行且对称布置的轴构成，第二轴组（22）和第三轴组（9）也分别由两根相同且对称布置的轴组成，轴组都通过带座轴承（14）安装在分盘（叠盘）机构机架（7）上。步进电机（19）固定在机架（7）横梁上，所述齿轮对组（20）由两个完全一样的齿轮组成，啮合安装在第一轴组（21）上；第二轴组（22）也对称装在横梁上，且和第一轴组（21）平行；第一轴组（21）和第二轴组（22）通过第一同步带传动系统组（23）相连，同步带轮分别安装在第一轴组（21）和第二轴组（22）上；第三轴组（9）对称安装在机架（7）的上端，且与第一轴组（21）和第二轴组（22）平行；第二同步带系统组（10）连接第二轴组（22）和第三轴组（9），同步带轮分别安装在第二轴组（22）和第三轴组（9）上；左右共四个分（叠）盘机械臂（11）对称安装在第三轴组（9）上，能和第三轴组（9）一起转动，其末端与育苗盘的上边接触，分（叠）盘机械臂（11）正转时可将育苗盘托起，反转时则将育苗盘放回输送带（5）。不同之处是在进行分盘动作时，分（叠）盘机械臂（11）转动时与输送带（5）上次底层育苗盘的上边缘接触；在进行叠盘动作时，分（叠）盘机械臂11转动时则是与输送带上最底层育苗盘的上边缘接触。分（叠）盘机械臂（11）共4个，对称分布，目的是稳定可靠的将育苗盘托起或者放下。步进电机（19）为分（叠）盘机械臂（11）提供动力，动力通过齿轮对组（20）、第一轴组（21）、第二轴组（22）、第一同步带传动系统组（23）、第三轴组（9）和第二同步带传动系统组（10）从步进电机（19）传递至分（叠）盘机械臂（11）。

图14为育苗播种流水线育苗盘示意图。

图15和图16分别为育苗播种流水线育苗盘自动分盘（叠盘）装置分盘（叠盘）机械臂结构图和三维图。分（叠）盘机械臂一端固定在第三轴组（9）上，并随之一起转动，末端可以平稳的托起秧盘上下运动。为避免机械臂在反转复位过程中和其运动路径上的育苗盘上边缘产生干涉，机械臂末端设计为可绕其轴单方向转动。

图17为育苗播种流水线育苗盘自动分盘（叠盘）装置控制系统结构图。系统包括传感器单元、执行机构单元、人机交互界面单元、电源电路单元和微控制器。传感器包括3对红外光电传感器和一个限位开关，红外光电传感器分别安装在输送带的两侧，用于检测育苗盘的位置信息；限位开关用于辅助机械臂复位至初始位置。执行机构单元包括步进电机和输送带电机，微控制器通过步进电机驱动器驱动步进电机的正转、反转、停止和锁止，并可通过步进电机驱动器设置步进电机的工作电流和步进角等参数；微控制器通过继电器驱动输送带电机的启动与停止，其速度可通过调速器进行调速，速度的设置主要参考播种环节的输送带的速度。人机交互界面单元提供人机交互接口，用户可通过按键电路控制系统启动与停止，并可设置系统相关参数如进行叠盘动作时可设置育苗盘的数量等。电源电路单元的作用是将220v的交流电压转换为系统控制单元、传感器和执行机构所需要的额定电压。

图18为育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置分盘工作时的程序流程图。现结合流程图介绍装置的分盘工作过程。启动装置，系统进行初始化：启动步进电机驱动分盘机械臂反转，反转过程中机械臂触碰限位开关，由限位开关反馈信号至微控制器，微控制器停止步进电机转动，确保机械臂复位至初始位置，此时输送带静止，系统进入低功耗待机状态。在人工将层叠或单独的育苗盘放上输送带时，第一红外光电传感器检测到育苗盘信号，并把信号传送给微控制器，微控制器接收到输送带上有育苗盘的信号，则驱动输送带电机转动，输送带带动育苗盘向前运动；在第二红外传光电感器处育苗盘进行第二次位置检测，由于第二红外光电传感器的安装高度介于层叠育苗盘中最底层育苗盘的上边缘和次底层育苗盘的上边缘之间，其作用是用于检测是否有层叠的育苗盘进入育苗盘自动分盘装置，若仅有单个育苗盘则不会触发第二红外光电传感器，意味着无需进行分盘，育苗盘直接进入下一级流水线。若第二红外光电传感器检测到育苗盘信息，则说明输送带上为层叠的育苗盘，则微控制器停止输送带电机转动，暂停输送带的运动，接着进行分盘动作：微控制器驱动步进电机转动，通过齿轮组、第一同步带传动系统组和第二同步带传动系统组的传动，对称安装的分盘机械臂绕第三轴组同步转动，分盘机械臂将层叠育苗盘中除最底层育苗盘以外的育苗盘托起到设定的高度然后锁止步进电机，实现其他层叠育苗盘和最底层育苗盘的可靠分离。待上层育苗盘稳定托举后微控制器启动输送带电机，输送带将最底层的育苗盘向前带离分盘装置，第三红外光电传感器检测到该育苗盘信息并反馈回微控制器，微控制器启动下一级输送带电机，将分离出来的育苗盘送至下一级流水线，并驱动步进电机反转，进而带动分盘机械臂将被托举起的育苗盘下放，分盘机械臂继续反转直至触发限位开关，再次复位。第二红外光电传感器重复之前的检测，微控制器根据检测结果控制育苗盘分盘装置的启停。第三红外光电传感器在设定的时间内无检测信号，则表明输送带上没有育苗盘，由微控制器停止输送带电机转动。由此，实现层叠育苗盘的自动分盘和输送。

图19为育苗播种流水线育苗盘自动叠盘装置叠盘工作时的程序流程图。现结合流程图介绍装置的叠盘工作过程。启动装置，系统进行初始化：微控制器驱动步进电机反转，叠盘机械臂在步进电机的控制下反转直至触发限位开关，限位开关反馈信号至微控制器，微控制器停止步进电机转动，机械臂回至初始位置，完成复位，此时输送带静止，系统进入低功耗待机状态。当育苗盘在播种流水线上经过覆土、播种、喷淋等过程后被输送到叠盘装置的输送带时触发第一红外光电传感器，微控制器接收第一红外光电传感器的信号，启动输送带电机，输送带带动育苗盘向前运动进入叠盘装置，当育苗盘触发第二红光电外传感器时，微控制器停止输送带电机转动，育苗盘停止在相应的位置，然后微控制器启动步进电机正转驱动叠盘机械臂转动，叠盘机械臂沿育苗盘上边缘托举起育苗盘至一个育苗盘高度以上的距离，微控制器锁止步进电机，育苗盘被稳定托举。当下一个育苗盘从上一级流水线输送下来时再次触发第一红外光电传感器时，微控制器启动输送带电机，输送带将该育苗盘传送至分盘装置，新的育苗盘在指定位置触发第二红外光电传感器，微控制器停止输送带的运动。微控制器启动步进电机反转，叠盘机械臂反转将之前托举的育苗盘回放至输送带，叠放在新的育苗盘上，实现层叠，叠盘机械臂继续反转直至触发限位开关，实现复位。若层叠的育苗盘的数量达到设定的数量，则微控制器启动传送带电机，将叠放的育苗盘送离叠盘装置。反之则叠盘机械臂在步进电机的带动下正转，将叠盘装置中层叠的育苗盘托起，并稳定托举在一个育苗盘高度以上的位置，直至下一个育苗盘进入叠盘装置则再次放下实现层叠，如此重复直至达到叠盘的数量要求。完成叠盘的育苗盘在输送带的带动下向前运动触发第三红外光电传感器，第三红外光电传感器将信号反馈至微控制器，微控制器以声光报警的方式提示工人取走层叠的育苗盘，或者驱动下一级流水线将层叠育苗盘带离叠盘装置另作处理。

Claims (8)

1.一种育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置，所述自动分盘装置放置在育苗播种流水线的前端，其特征在于包括育苗盘输送总成、育苗盘分盘总成和控制系统；

育苗盘输送总成包括输送机架（1）、输送带（5）、输送带电机（18）、轴承（6）、主动滚轮（16）、从动滚轮（3）和育苗盘挡板（12）；输送带电机（18）安装在输送机架（1）上，可驱动主动滚轮（16）转动从而带动输送带（5）运动，从动滚轮（3）通过轴承（6）安装在输送机架（1）上；输送带（5）由主动滚轮（16）和从动滚轮（3）提供支撑和张紧；两块育苗盘挡板（12）分别安装在输送机架（1）的两侧，两块育苗盘挡板（12）之间的距离稍大于一个育苗盘的宽度，所述两块育苗盘挡板（12）用于调整育苗盘在自动分盘装置中的位置；

育苗盘分盘总成包括机架（7）、步进电机（19）、齿轮对组（20）、第一同步带传动系统组（23）、第二同步带传动系统组（10）、第一轴组（21）、第二轴组（22）、第三轴组（9）、分盘机械臂（11）、带座轴承（14）；育苗盘分盘总成为对称结构布置，所述第一同步带传动系统组（23）和第二同步带传动系统组（10）分别由两个相同且对称布置的同步带传动组构成，第一轴组（21）由电机轴和一根与电机轴平行且对称布置的轴构成，第二轴组（22）和第三轴组（9）分别由两根相同且对称布置的轴组成，三组轴组通过带座轴承（14）安装在机架（7）上；所述步进电机（19）固定在机架（7）的横梁上；所述齿轮对组（20）由两个相同的齿轮组成，两个齿轮啮合安装在第一轴组（21）上；第二轴组（22）和第一轴组（21）平行设置；第一轴组（21）和第二轴组（22）通过第一同步带传动系统组（23）相连，第一同步带传动系统组（23）的同步带轮分别安装在第一轴组（21）和第二轴组（22）上；第三轴组（9）安装在机架（7）的上端，且与第一轴组（21）和第二轴组（22）平行；第二同步带传动系统组（10）连接第二轴组（22）和第三轴组（9），所述第二同步带传动系统组（10）的同步带轮分别安装在第二轴组（22）和第三轴组（9）上；分盘机械臂（11）安装在第三轴组（9）上，通过第一同步带传动系统组（23）和第二同步带传动系统组（10）在步进电机的驱动下，分盘机械臂（11）可以和第三轴组（9）一起转动，并且在步进电机（19）锁止时，分盘机械臂（11）可以稳定定位；

控制系统由控制箱（2）、第一红外光电传感器（4）、第二红外光电传感器（15）、第三红外光电传感器（17）以及限位开关（13）组成；其中，控制箱（2）安装在输送机架（1）上，控制箱（2）由微控制器、步进电机驱动器和继电器组成；微控制器用于接收处理红外光电传感器和限位开关（13）的信息，并发出相应的控制命令；步进电机驱动器用于设定步进电机（19）的步距角，并通过微控制器控制步进电机（19）在正转、反转和锁止三种状态中切换；微控制器通过控制继电器的通断控制输送带电机（18）的启动或停止；第一红外光电传感器（4）、第二红外光电传感器（15）和第三红外光电传感器（17）均由红外发射管和接收管组成，分别安装在输送带（5）的两侧，发射管用于发射出红外信号，接收管用于接收红外信号，接收管可根据是否有接收到红外信号提供不同的电平信息给微控制器；第一红外光电传感器（4）安装在输送机架（1）的前端，用于监测是否有育苗盘出现在输送带（5）的起始处；第二红外光电传感器（15）安装的位置与育苗盘自动分盘装置中心的距离为半个育苗盘的长度，第二红外光电传感器（15）用于实现育苗盘在育苗盘自动分盘装置中的准确定位；第三红外光电传感器（17）的安装位置距离第二红外光电传感器（15）一个育苗盘的位置，第三红外光电传感器（17）用于检测育苗盘是否完全从育苗盘自动分盘装置中脱离；在执行分盘动作时，第一红外光电传感器（4）和第三红外光电传感器（17）安装高度一致，红外发射管和接收管低于最底层育苗盘的上边缘；第二红外光电传感器（15）的红外发射管和接收管安装高度介于最底层育苗盘的上边缘和次底层育苗盘的上边缘之间；限位开关（13）安装在输送机架（1）一侧育苗盘挡板（12）上，用于提供分盘机械臂（11）的运动位置信息，分盘机械臂（11）复位时碰触限位开关（13），微控制器则停止步进电机（19）的转动，分盘机械臂（11）完成复位动作。

2.如权利要求1所述的一种育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置，其特征在于：所述分盘机械臂（11）的前端通过销与分盘机械臂主体进行连接，且在主体的连接处上边缘进行了倒圆角的处理。

3.如权利要求1所述的一种育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置，其特征在于：分盘机械臂（11）的前端绕轴单方向转动。

4.如权利要求1所述的一种育苗播种流水线育苗盘自动分盘装置，其特征在于：育苗盘具有一定厚度的上边缘，分盘机械臂（11）可沿上边缘在一定角度内托起育苗盘。

5.一种育苗播种流水线育苗盘自动叠盘装置，所述自动叠盘装置放置在育苗播种流水线的后端，其特征在于包括育苗盘输送总成、育苗盘叠盘总成和控制系统；

育苗盘输送总成包括输送机架（1）、输送带（5）、输送带电机（18）、轴承（6）、主动滚轮（16）、从动滚轮（3）和育苗盘挡板（12）；输送带电机（18）安装在输送机架（1）上，可驱动主动滚轮（16）转动从而带动输送带（5）运动，从动滚轮（3）通过轴承（6）安装在输送机架上（1）；输送带（5）由主动滚轮（16）和从动滚轮（3）提供支撑和张紧；两块育苗盘挡板（12）分别安装在输送机架（1）的两侧，两块育苗盘挡板（12）之间的距离稍大于一个育苗盘的宽度，所述两块育苗盘挡板（12）用于调整育苗盘在自动叠盘装置中的位置；

育苗盘叠盘总成包括机架（7）、步进电机（19）、齿轮对组（20）、第一同步带传动系统组（23）、第二同步带传动系统组（10）、第一轴组（21）、第二轴组（22）、第三轴组（9）、叠盘机械臂（11）、带座轴承（14）；育苗盘叠盘总成为对称结构布置，所述第一同步带传动系统组（23）和第二同步带传动系统组（10）分别由两个相同且对称布置的同步带传动组构成，第一轴组（21）由电机轴和一根与电机轴平行且对称布置的轴构成，第二轴组（22）和第三轴组（9）分别由两根相同且对称布置的轴组成，三组轴组通过带座轴承（14）安装在机架上（7）；所述步进电机（19）固定在机架（7）的横梁上；所述齿轮对组（20）由两个相同的齿轮组成，两个齿轮啮合安装在第一轴组（21）上；第二轴组（22）和第一轴组（21）平行设置；第一轴组（21）和第二轴组（22）通过第一同步带传动系统组（23）相连，第一同步带传动系统组（23）的同步带轮分别安装在第一轴组（21）和第二轴组（22）上；第三轴组（9）安装在机架（7）的上端，且与第一轴组（21）和第二轴组（22）平行；第二同步带传动系统组（10）连接第二轴组（22）和第三轴组（9），所述第二同步带传动系统组（10）的同步带轮分别安装在第二轴组（22）和第三轴组（9）上；叠盘机械臂（11）安装在第三轴组（9）上，通过第一同步带传动系统组（23）和第二同步带传动系统组（10）在步进电机的驱动下，叠盘机械臂（11）可以和第三轴组（9）一起转动，并且在步进电机（19）锁止时，叠盘机械臂（11）可以稳定定位；

控制系统由控制箱（2）、第一红外光电传感器（4）、第二红外光电传感器（15）、第三红外光电传感器（17）以及限位开关（13）组成；其中，控制箱（2）安装在输送机架（1）上，控制箱（2）由微控制器、步进电机驱动器和继电器组成；微控制器用于接收处理红外光电传感器和限位开关（13）的信息，并发出相应的控制命令；步进电机驱动器用于设定步进电机（19）的步距角，并通过微控制器控制步进电机（19）在正转、反转和锁止三种状态中切换；微控制器通过控制继电器的通断控制输送带电机（18）的启动或停止；第一红外光电传感器（4）、第二红外光电传感器（15）和第三红外光电传感器（17）均由红外发射管和接收管组成，分别安装在输送带（5）的两侧，发射管用于发射出红外信号，接收管用于接收红外信号，接收管可根据是否有接收到红外信号提供不同的电平信息给微控制器；第一红外光电传感器（4）安装在输送机架（1）的前端，用于监测是否有育苗盘出现在输送带（5）的起始处；第二红外光电传感器（15）安装的位置与育苗盘自动叠盘装置中心的距离为半个育苗盘的长度，第二红外光电传感器（15）用于实现育苗盘在育苗盘自动叠盘装置中的准确定位；第三红外光电传感器（17）的安装位置距离第二红外光电传感器（15）一个育苗盘的位置，第三红外光电传感器（17）用于检测育苗盘是否完全从育苗盘自动叠盘装置中脱离；在执行叠盘动作时，第一红外光电传感器（4）、第二红外光电传感器（15）和第三红外光电传感器（17）安装高度一致，红外发射管和接收管低于最底层育苗盘的上边缘；限位开关（13）安装在输送机架（1）一侧育苗盘挡板（12）上，用于提供叠盘机械臂（11）的运动位置信息，叠盘机械臂（11）复位时碰触限位开关（13），微控制器停止步进电机（19）的转动，叠盘机械臂（11）完成复位动作。

6.如权利要求5所述的一种育苗播种流水线育苗盘自动叠盘装置，其特征在于：所述叠盘机械臂（11）的前端通过销与叠盘机械臂主体进行连接，且在主体的连接处上边缘进行了倒圆角的处理。

7.如权利要求5所述的一种育苗播种流水线育苗盘自动叠盘装置，其特征在于：叠盘机械臂（11）的前端绕轴单方向转动。

8.如权利要求5所述的一种育苗播种流水线育苗盘自动叠盘装置，其特征在于：育苗盘具有一定厚度的上边缘，叠盘机械臂（11）可沿上边缘在一定角度内托起育苗盘。