CN104620776B - 抗干扰激光栽培采收一体化机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业自动化领域。抗干扰激光栽培采收一体化机，包括种苗栽培载体，所述种苗栽培载体上放置有用于盛放培养料的栽培容器，还包括一光学扫描系统，所述光学扫描系统包括位于所述种苗栽培载体左侧的激光光源，位于所述种苗栽培载体右侧的右侧光敏元件，所述右侧光敏元件上设置有感光罩；所述激光光源与所述右侧光敏元件形成对射布局；所述右侧光敏元件与所述激光光源的高度等于所设定的种苗生长高度；还包括一微型处理器系统，所述右侧光敏元件连接到所述微型处理器系统。能够在节省成本、保证种苗质量的同时有效提高产量。
Description
该分案申请的原申请的申请日为：2010年7月13日，申请号为：2010102255420，名称为：种苗自动栽培采收系统。
技术领域
本发明涉及农业自动化领域，尤其涉及一种自动栽培系统。
背景技术
现有的工厂式或大棚式种苗种植方式大都是分批次种植，即一批种苗成长好之后，统一采收，采收后再统一种植。因为种苗生长过程中不可能生长速度一致，所以这种种植方式中，往往会因为有些种苗生长速度太快，或者太慢而不能满足要求。
生长太快或者太慢的种苗可能被沦为次品出售。特别是生长太快的种苗，不但因为生长太快消耗了过多养料，同时也成为次品降低了价格，甚至造成移植后无法存活。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗干扰激光栽培采收一体化机，以解决上述技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
抗干扰激光栽培采收一体化机，包括种苗栽培载体，所述种苗栽培载体上放置有用于盛放培养料的栽培容器，其特征在于，还包括一光学扫描系统，所述光学扫描系统包括位于所述种苗栽培载体左侧的左侧发光光源，位于所述种苗栽培载体右侧的右侧光敏元件，所述左侧发光光源与所述右侧光敏元件形成对射布局；所述右侧光敏元件与所述左侧发光光源的高度等于所设定的种苗生长高度；
还包括一微型处理器系统，所述右侧光敏元件连接到所述微型处理器系统。
在栽培容器刚刚放置上所述种苗栽培载体时，种苗还没有长出，或者高度还较低，所以不能遮挡自所述左侧发光光源射向所述右侧光敏元件的光线。因此在所述右侧光敏元件顺利接收到所述左侧发光光源射出的光线时，视为种苗生长高度不够，需要继续生长。所述种苗栽培载体可以是地面，也可以是支架。
在所述右侧光敏元件不能顺利接收到所述左侧发光光源射出的光线时，视为有的种苗已经生长到设定高度，可以采收。
上述技术方案中，虽然能够通过光学扫描系统扫描到种苗是不是生长到，设定高度，但是只要少数种苗生长到设定高度时，便会认为一排种苗都生长到了设定高度，识别能力相对有限。
所述光学扫描系统还包括位于所述种苗栽培载体前方的前方光敏元件，和位于所述种苗栽培载体后方的后方发光光源；所述后方发光光源与所述前方光敏元件形成对射布局；所述前方光敏元件与所述后方发光光源的高度等于所设定的种苗生长高度；所述前方光敏元件连接到所述微型处理器系统。
通过所述左侧发光光源和所述右侧光敏元件，以及所述前方光敏元件和所述后方发光光源，能够准确的扫描出高度达到要求的种苗坐标，而不再是仅仅确定出具有达到高度的种苗所在的某一排种苗。
抗干扰激光栽培采收一体化机还包括一栽培容器运送系统，所述栽培容器运送系统包括一传送带系统，所述传送带系统的传送带位于所述种苗栽培载体边侧；
所述栽培容器运送系统还包括一栽培容器拿放机构，所述栽培容器拿放机构的拿放动作机构在所述传送带到与所述种苗栽培载体间动作；
所述传送带系统的控制信号输入端连接所述微型处理器系统，所述拿放动作机构的控制信号输入端连接所述微型处理器系统。
通过光学扫描系统可以确定出哪一个栽培容器中的种苗成长到了合适高度，需要采收。通过栽培容器拿放机构将需要采收的栽培容器移动到传送带上，由传送带传送出去。
另外在传送带上放上没有长出种苗或者只是长出很小的种苗的新栽培容器。微型处理器系统中存储有已经被采收的种苗的坐标位置，微型处理器系统控制传送带系统和栽培容器拿放机构将新栽培容器放置到已经被采收的种苗的坐标位置，进行栽培。
栽培容器拿放机构包括多个动作机构，所述动作机构设置在所述种苗栽培载体的放置栽培容器处。
一个所述动作机构控制四个以内放置栽培容器处的栽培容器的拿取和放置。这样可以降低设备对精密度的要求。比如上下左右四个位置。
通过上述设计，本发明可以自行采收长大的种苗，并且可以自行安放需要继续栽培的种苗，基本不需要人为参与。节省了大量的人工成本，同时降低了种苗受到细菌感染的可能性。另外种苗栽培载体的排布可以更加密集，有利于节省空间，或者可以允许更加充分的利用现有空间。能够在节省成本、保证种苗质量的同时有效提高产量。
附图说明
图1为本发明的部分结构示意图；
图2为本发明的电路结构框图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
具体实施例1
参照图1和图2，抗干扰激光栽培采收一体化机，包括种苗栽培载体3，种苗栽培载体3上放置有用于盛放培养料的栽培容器2。种苗栽培载体3可以是地面，也可以是支架。栽培容器2可以是栽培瓶、栽培箱、栽培盒等。栽培容器2的选取可以通过所栽培的种苗种类以及所选用的栽培方式来确定。抗干扰激光栽培采收一体化机还包括一光学扫描系统。光学扫描系统包括位于种苗栽培载体3左侧的左侧发光光源51，位于种苗栽培载体3右侧的右侧光敏元件52，左侧发光光源51与右侧光敏元件52形成对射布局。右侧光敏元件52与左侧发光光源51的高度等于所设定的种苗生长高度。右侧光敏元件52连接到微型处理器系统。
在栽培容器2刚刚放置上所述种苗栽培载体3时，种苗还没有长出，或者高度还较低，所以不能遮挡自左侧发光光源51射向右侧光敏元件52的光线。因此在右侧光敏元件52顺利接收到左侧发光光源51射出的光线时，视为种苗生长高度不够，需要继续生长。在右侧光敏元件52不能顺利接收到左侧发光光源51射出的光线时，视为有的种苗已经生长到设定高度，可以采收。
可以根据种苗栽培载体3的数量，以及每个种苗栽培载体3上左右方向排列的栽培容器2的排数，设置构成对射关系的左侧发光光源51与右侧光敏元件52的组数，以便于监测每一排的种苗生长情况。另外，左侧发光光源51可以是条状光源。构成对射的左侧发光光源51与右侧光敏元件52数量可以不是一比一，而是有多个右侧光敏元件52同时接收来自于左侧发光光源51的光信号，当至少两个右侧光敏元件52被遮挡后，才认为种苗长成。
左侧发光光源51可以选用激光光源，特别可以优先选择线形激光光源。左侧发光光源51上可以设置感光罩，以增大感光面积。
具体实施例2
参照图1和图2，抗干扰激光栽培采收一体化机，包括种苗栽培载体3，种苗栽培载体3上放置有栽培容器2。抗干扰激光栽培采收一体化机还包括一光学扫描系统。光学扫描系统包括位于种苗栽培载体3左侧的左侧发光光源51，位于种苗栽培载体3右侧的右侧光敏元件52，左侧发光光源51与右侧光敏元件52形成对射布局。右侧光敏元件52与左侧发光光源51的高度等于所设定的种苗生长高度。光学扫描系统还包括位于种苗栽培载体3前方的前方光敏元件54，和位于种苗栽培载体3后方的后方发光光源53，后方发光光源53与前方光敏元件54形成对射布局。前方光敏元件54与后方发光光源53的高度等于所设定的种苗生长高度。光学扫描系统还包括一微型处理器系统，右侧光敏元件52连接到微型处理器系统，前方光敏元件54也连接到微型处理器系统。
通过左侧发光光源51和右侧光敏元件52，以及前方光敏元件54和后方发光光源53，能够准确的扫描出高度达到要求的种苗坐标，而不再是仅仅确定出具有达到高度的种苗所在的某一排种苗。这样当一排种苗中只有少数种苗生长到了设定的高度时，可避免具体实施例1中因识别能力相对有限，对该排种苗的整排采收。
参照图1和图2，上述两具体实施例中，抗干扰激光栽培采收一体化机均还可以包括一栽培容器运送系统。栽培容器运送系统包括一传送带系统1，传送带系统1的传送带位于种苗栽培载体3边侧。传送带系统1的控制信号输入端连接微型处理器系统。栽培容器运送系统还包括一栽培容器拿放机构4，栽培容器拿放机构4的拿放动作机构在传送带到与种苗栽培载体3间动作。拿放动作机构的控制信号输入端连接微型处理器系统。
在抗干扰激光栽培采收一体化机通过光学扫描系统确定出哪一个栽培容器2中的种苗成长到了合适高度，需要采收后，抗干扰激光栽培采收一体化机通过栽培容器拿放机构4将需要采收的栽培容器2移动到传送带上，由传送带传送出去。另外在传送带上放上没有长出种苗或者只是长出很小的种苗的新栽培容器。微型处理器系统中存储有已经被采收的种苗的坐标位置，微型处理器系统控制传送带系统1和栽培容器拿放机构4将新栽培容器放置到已经被采收的种苗的坐标位置，进行栽培。栽培容器2具体排列时，最好能避免光学扫描系统潜在的伪点，以避免不动作或者误动作。
栽培容器拿放机构4可以不采用如图1所示的机械手形式，而采用其他更简单的形式，比如受控的活动挡板形式、小型传送带形式等。栽培容器拿放机构可以包括多个动作机构，动作机构设置在种苗栽培载体的放置栽培容器处的附近。一个动作机构控制不大于四个，甚至不大于两个放置栽培容器处的栽培容器的拿取和放置。这样可以降低设备对精密度的要求。
左侧发光光源51、后方发光光源53分别连接一振荡电路，以产生振荡信号。前方光敏元件54、右侧光敏元件52分别连接一选频电路，通过选频电路连接微型处理器系统，进而减少外界光线干扰。
抗干扰激光栽培采收一体化机适合用于蔬菜种苗，比如西红柿苗、黄瓜苗、扁豆苗等；还适用于花卉种苗，比如牡丹苗、杜鹃苗、菊花苗、玫瑰苗等；还适用于树苗，比如松树苗、苹果树苗、柿子树苗等。可自行采收长大的种苗，并且自行安放需要继续栽培的种苗，基本不需要人为参与。节省了大量的人工成本，同时降低了种苗受到细菌感染的可能性。另外种苗栽培载体3的排布可以更加密集，有利于节省空间，提高单位面积内的有效种植面积，增加亩产量。本发明还可以与现代的一些自动灌溉技术、自动送肥技术结合使用。
光学扫描系统的发光光源可以选取呈条状的发光光源。光学扫描系统的光敏元件也选用呈条状的发光光源，以便获得较宽的扫描范围，方便对整个栽培容器2中的所有菌株进行同时扫描，减少扫描时间。
为了节省成本，光学扫描系统的发光光源可以选用点光源，此时，光学扫面系统设有一用于带动发光光源和光敏元件同步移动的移动机构，移动机构的移动轨道与发光光源的光线射出方向垂直。这样，发光光源和光敏元件在移动机构的带动下向前移动，故光学扫描系统可在发光光源和光敏元件的移动过程中，完成对整个栽培容器2中的所有菌株的逐行扫描。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (13)
1.抗干扰激光栽培采收一体化机，包括种苗栽培载体，所述种苗栽培载体上放置有用于盛放培养料的栽培容器，其特征在于：还包括一光学扫描系统，所述光学扫描系统包括位于所述种苗栽培载体左侧的激光光源，位于所述种苗栽培载体右侧的右侧光敏元件；
所述激光光源与所述右侧光敏元件形成对射布局；
所述右侧光敏元件与所述激光光源的高度等于所设定的种苗生长高度；
还包括一微型处理器系统，所述右侧光敏元件连接到所述微型处理器系统；
抗干扰激光栽培采收一体化机还包括一栽培容器运送系统，所述栽培容器运送系统包括一传送带系统，所述传送带系统的传送带位于所述种苗栽培载体边侧；
所述栽培容器运送系统还包括一栽培容器拿放机构，所述栽培容器拿放机构的拿放动作机构在所述传送带到与所述种苗栽培载体间动作；
所述传送带系统的控制信号输入端连接所述微型处理器系统，所述拿放动作机构的控制信号输入端连接所述微型处理器系统；
通过光学扫描系统可以确定出哪一个栽培容器中的种苗成长到了合适高度，需要采收；
通过栽培容器拿放机构将需要采收的栽培容器移动到传送带上，由传送带传送出去；
另外在传送带上放上没有长出种苗或者只是长出很小的种苗的新栽培容器；
微型处理器系统中存储有已经被采收的种苗的坐标位置，微型处理器系统控制传送带系统和栽培容器拿放机构将新栽培容器放置到已经被采收的种苗的坐标位置，进行栽培；
左侧发光光源、后方发光光源分别连接一振荡电路，以产生振荡信号；前方光敏元件、右侧光敏元件分别连接一选频电路，通过选频电路连接微型处理器系统；
所述光学扫描系统还包括位于所述种苗栽培载体前方的前方光敏元件，和位于所述种苗栽培载体后方的后方发光光源；所述后方发光光源与所述前方光敏元件形成对射布局；所述前方光敏元件与所述后方发光光源的高度等于所设定的种苗生长高度；所述前方光敏元件连接到所述微型处理器系统；
通过所述左侧发光光源和所述右侧光敏元件，以及所述前方光敏元件和所述后方发光光源，能够准确的扫描出高度达到要求的种苗坐标，而不再是仅仅确定出具有达到高度的种苗所在的某一排种苗；
光学扫描系统的发光光源选用点光源，光学扫描系统设有一用于带动发光光源和光敏元件同步移动的移动机构，移动机构的移动轨道与发光光源的光线射出方向垂直；
发光光源和光敏元件在移动机构的带动下向前移动，故光学扫描系统在发光光源和光敏元件的移动过程中，完成对整个栽培容器中的所有种苗的逐行扫描；
光学扫描系统的光敏元件选用呈条状；
左侧发光光源为激光光源，左侧发光光源上设置感光罩；
构成对射的左侧发光光源与右侧光敏元件数量不是一比一，而是有多个右侧光敏元件同时接收来自于左侧发光光源的光信号，当至少两个右侧光敏元件被遮挡后，才认为种苗长成。
2.根据权利要求1所述的抗干扰激光栽培采收一体化机，其特征在于：种苗栽培载体是地面或者是支架。
3.根据权利要求1所述的抗干扰激光栽培采收一体化机，其特征在于：栽培容器是栽培瓶、栽培箱或者栽培盒。
4.根据权利要求1所述的抗干扰激光栽培采收一体化机，其特征在于：在栽培容器刚刚放置上所述种苗栽培载体时，种苗还没有长出，或者高度还较低，所以不能遮挡自所述左侧发光光源射向所述右侧光敏元件的光线，因此在所述右侧光敏元件顺利接收到所述左侧发光光源射出的光线时，视为种苗生长高度不够，需要继续生长；
在所述右侧光敏元件不能顺利接收到所述左侧发光光源射出的光线时，视为有的种苗已经生长到设定高度，可以采收。
5.根据权利要求1所述的抗干扰激光栽培采收一体化机，其特征在于：根据种苗栽培载体的数量，以及每个种苗栽培载体上左右方向排列的栽培容器的排数，设置构成对射关系的左侧发光光源与右侧光敏元件的组数，以便于监测每一排的种苗生长情况。
6.根据权利要求1所述的抗干扰激光栽培采收一体化机，其特征在于：左侧发光光源为线形激光光源。
7.根据权利要求1所述的抗干扰激光栽培采收一体化机，其特征在于：栽培容器拿放机构采用受控的活动挡板形式。
8.根据权利要求1所述的抗干扰激光栽培采收一体化机，其特征在于：栽培容器拿放机构采用小型传送带形式。
9.根据权利要求1所述的抗干扰激光栽培采收一体化机，其特征在于：栽培容器拿放机构包括多个动作机构，动作机构设置在种苗栽培载体的放置栽培容器处。
10.根据权利要求9所述的抗干扰激光栽培采收一体化机，其特征在于：一个动作机构控制不大于四个，甚至不大于两个放置栽培容器处的栽培容器的拿取和放置。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的抗干扰激光栽培采收一体化机，其特征在于：抗干扰激光栽培采收一体化机适合用于蔬菜种苗。
12.根据权利要求1-10中任意一项所述的抗干扰激光栽培采收一体化机，其特征在于：抗干扰激光栽培采收一体化机适合用于花卉种苗。
13.根据权利要求1-10中任意一项所述的抗干扰激光栽培采收一体化机，其特征在于：抗干扰激光栽培采收一体化机适合用于树苗。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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