CN104704970A - 一种穴盘苗全自动移栽装置及选苗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种穴盘苗全自动移栽装置及选苗方法，该装置是在已有移栽机基础上增设信息采集摄像仪、健康苗识别处理系统、全自动移栽定植过程控制系统、坏苗剔除执行元件、同步伺服调速系统、驱动动力源B、机械传动机构、转杯式坏苗剔除机构和编码器。通过信息图像采集仪进行信息采集，并将信息传输到健康苗识别处理系统中进行处理，实现穴盘苗的苗情辨别，通过坏苗剔除执行元件实现坏苗的剔除，通过驱动动力源的驱动实现旋转托杯的加速运动，完成补苗动作。本发明能够实现对移栽机上待移栽的穴盘苗进行苗情识别，完成坏苗的识别和剔除及补苗，避免了坏苗的植入和空穴现象的出现。本发明可应用于穴盘苗移栽作业上。

Description

一种穴盘苗全自动移栽装置及选苗方法

技术领域

   本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种穴盘苗全自动移栽装置及选苗方法。

背景技术

移栽是机械化穴盘育苗技术中的重要环节之一，移栽对气候具有补偿作用和使作物生育提早的综合效益。目前用于蔬菜移栽的自动移栽机，实质就是完成取苗、放苗和定植三个过程，即取苗后直接放入植苗装置进行植苗。

专利CN 102161041 A公开了一种基于机器视觉的劣质穴盘苗剔除系统，该系统通过机器视觉部件获取穴盘苗的彩色图像，利用图像处理获取劣质苗及其位置信息，控制系统控制劣质苗剔除部件，实现劣质苗的自动化剔除。专利CN 101180928 A和硕士论文“基于机器视觉技术的穴盘苗自动移栽机器人研究_孙国祥”公开了一种基于机器视觉技术的幼苗移栽系统，该系统通过机器视觉识别部件对输送带上的移栽穴盘进行图像采集和处理，获取移栽穴盘上幼苗的生长状况信息和健康苗的位置信息，实现出苗装置中的穴盘苗均为健康苗。以上专利和文献均是在将穴盘苗放到移栽机上进行移栽前进行苗情辨别和筛选，无法辨别在穴盘苗放置和移栽夹取过程中损坏的幼苗，在此过程中受损的幼苗会被正常移栽，导致移栽精度的降低。

专利CN 103109629 A公开了一种甜菜移栽机电子监控选苗机构，用于筛选甜菜纸筒苗。运用第四皮带和双层平行皮带来完成选苗工作，第四皮带与双层平行皮带的距离由纸筒苗长度决定，双层平行皮带正好夹持甜菜苗部位，第四皮带托住纸筒苗的另一端，生长正常的纸筒苗可顺利通过，当无苗或弱苗的纸筒苗通过时，由于双层皮带无法夹持，纸筒苗由于自重落下，不能通过；补苗过程是当不含苗的纸筒剔除后，纸筒进入聚集链的待机数量减少，出现空位，在聚集链上方设置的光传感器因没有光的反射而产生信号，通过控制器使电磁离合器产生动作加快纸筒苗的传送速度，当聚集链上纸筒苗待机排满后，光传感器因有光的反射而通过控制器发出信号使电磁离合器恢复常态，供苗速度恢复正常。选苗过程仅依据纸筒苗长度，通过机械机构直接完成筛选和剔除，对苗情没有进行全面的直观的监测，辨别精度低，而且该机构适用农作物范围有限。

专利CN 104025786 A公开了一种全自动玉米移栽机自动选苗系统。该系统安装在自动上秧系统与栽植机构之间，自动上秧系统的传送带将纸筒秧苗输送给自动选苗系统，有苗纸筒和待剔除无苗纸筒的纸筒根部被承根皮带支撑，有苗纸筒的秧苗前段被夹苗左皮带和夹苗有皮带夹持同步稳定向前输送，对于待剔除无苗纸筒，由于前段无苗被夹持，会失稳自动掉落，当已剔除无苗纸筒掉落后的空位移动通过空苗识别器时，该空苗识别器识别无苗纸筒掉落后的空位，并向电磁离合器发出皮带加速信号，实现补位消除空位。该系统只能完成对空杯的剔除和补位，并不能实现健康苗的识别。

综上所述，现有技术中传统穴盘苗全自动移栽机不能保证移栽幼苗的苗情，使得移栽效率和精度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种穴盘苗全自动移栽装置及选苗方法，以避免移栽过程中坏苗的植入和移栽空穴现象，提高穴盘苗移栽作业的精度。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

  一种穴盘苗全自动移栽装置,包括底盘(4)、取苗机构(3)、移盘装置(6)、植苗装置（17）、自动驾驶系统(1)、驱动动力源A(2)、自动导航系统(10)；

其特征在于还包括：转杯式坏苗剔除机构、机械传动机构(7)、 驱动动力源B(8)、同步伺服调速系统(9) 、健康苗识别处理系统(11)、坏苗剔除执行元件(12)、全自动移栽定植过程控制系统(5)、信息采集摄像仪（13）、编码器(18)；

所述转杯式坏苗剔除机构由旋转托杯(14)、托杯固定导轨(15)和托杯活动导轨(16)组成；一圈旋转托杯（14）及托杯固定导轨（15）位于植苗装置（17）的正上方，托杯活动导轨（16）固定在托杯固定导轨（15）上，能90°范围内向下旋转；信息采集摄像仪（13）位于旋转托杯（14）的正上方，与健康苗识别处理系统（11）相连接；健康苗识别处理系统(11)与全自动移栽定植过程控制系统(5)连接；全自动移栽定植过程控制系统(5)与坏苗剔除执行元件(12)相连接；驱动动力源B（8）分别给机械传动机构(7)、取苗机构(3)及转杯式坏苗剔除机构的运行提供动力，与同步伺服调速系统(9)和机械传动机构(7)相连接，依据同步伺服调速系统(9)发出的信号，通过控制机械传动机构(7)驱动主动链轮，由链条带动固定在链条附件上的转杯旋转运动。

    当全自动移栽机车辆开始行进时，驱动动力源B(8)通过控制机械传动机构(7)驱动主动链轮，由链条带动固定在链条附件上的转杯旋转运动，取苗机构(3)将所取幼苗放入旋转托杯（14）中，当载苗旋转托杯（14）运动到信息采集摄像仪（13）正下方时，信息采集摄像仪（13）进行信息采集，并将信息传输到健康苗识别处理系统（11）中进行处理，再将处理结果传送给全自动移栽定植过程控制系统，被系统记忆；

根据全自动移栽定植过程控制系统的记忆，判定如果是坏苗，当旋转托杯（14）运动到托杯活动导轨（16）处时，坏苗剔除执行元件（12）将控制托杯活动导轨（16）动作，向下旋转90°，剔除坏苗；同时，当空杯到达植苗装置（17）时,同步伺服调速系统（9）发出信号给驱动动力源B（8），驱动动力源B（8）通过控制机械传动机构驱动主动链轮，链条带动固定在链条附件上的转杯旋转运动的速度提高一倍，直到空杯的下一个载苗托杯到达植苗装置（17）,再恢复初始速度；

判定如果是健康苗，旋转托杯（14）和托杯固定导轨（15）正常运行，当载苗旋转托杯（14）运动到植苗装置（17）正上方时，幼苗进入植苗装置（17），进行植苗。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明通过利用信息采集摄像仪对待移栽的穴盘苗进行图像采集，并将图像信息传输到健康苗识别处理系统中进行处理，处理结果提供给全自动移栽定植过程控制系统并被系统记忆，完成对待移栽穴盘苗的苗情辨别。

2.本发明通过利用坏苗剔除执行元件控制电磁闭合来控制托杯活动导轨动作，完成坏苗的剔除。

3.本发明通过利用驱动动力源B控制机械传动机构驱动主动链轮，实现链条带动固定在链条附件上的转杯可按不同速度旋转，完成补苗动作。

附图说明

图1 为本发明全自动移栽机选苗装置的整体结构示意图。

图中：1. 自动驾驶系统 2. 驱动动力源A  3. 行星轮连杆机构  4. 槽形凸轮  5. 夹持结构  6. 移盘机构7. 机械传动机构  8. 驱动动力B  9. 同步伺服调速系统  10. 自动导航系统  11. 健康苗识别处理系统  12. 坏苗剔除执行元件  13. 信息采集摄像仪  14. 旋转托杯 15. 托杯固定导轨 16. 托杯活动导轨 17. 行星轮转臂式栽植机构 18. 编码器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。

如图1所示，一种穴盘苗全自动移栽装置由自动驾驶系统1、驱动动力源A2、取苗机构3、底盘4、全自动移栽定植过程控制系统5、移盘装置6、机械传动机构7、驱动动力源B8、 同步伺服调速系统9 、自动导航系统10、健康苗识别处理系统11、坏苗剔除执行元件12、信息采集摄像仪13、植苗装置17、编码器18和转杯式坏苗剔除机构组成；全自动移栽定植过程控制系统5、驱动动力源B8、 同步伺服调速系统9 、健康苗识别处理系统11、坏苗剔除执行元件12安装在底盘4上；转杯式坏苗剔除机构由旋转托杯14、托杯固定导轨15和托杯活动导轨16组成，该机构由驱动动力源B8通过控制机械传动机构7驱动主动链轮，链条带动固定在链条附件上的转杯按所需速度旋转运动，一圈旋转托杯14及其导轨位于植苗装置17的正上方，托杯活动导轨16固定在托杯固定导轨15上，可90°范围内向下旋转；信息采集摄像仪13位于旋转托杯14的正上方，与健康苗识别处理系统11相连接，并为其提供穴盘苗的图像信息；健康苗识别处理系统11与全自动移栽定植过程控制系统5相连接，为其提供穴盘苗图像处理信息及其位置信息；全自动移栽定植过程控制系统5与坏苗剔除执行元件12相连接，并为其提供穴盘苗苗情信息；坏苗剔除执行元件通过控制电磁闭合来控制托杯活动导轨16动作，实现坏苗剔除，并将信息反馈给全自动移栽定植过程控制系统5；全自动移栽定植过程控制系统5与同步伺服调速系统9相连接，并为其提供反馈信息；驱动动力源B8与同步伺服调速系统9相连接，同步伺服调速系统9根据反馈信息向驱动动力源B8发出信号，如果是坏苗，驱动动力源B8通过控制机械传动机构驱动主动链轮，链条带动固定在链条附件上的转杯旋转运动的速度提高一倍，直到空杯的下一个载苗托杯到达植苗机构17,再恢复初始速度；如果是健康苗，驱动动力源B8控制旋转托杯14和导轨正常运行。

本发明所述的选苗方法具体过程如下：

当全自动移栽机车辆开始行进时，驱动动力源B8，通过控制机械传动机构7驱动主动链轮，由链条带动固定在链条附件上的转杯旋转运动，取苗机构3将所取幼苗放入旋转托杯14中，当载苗旋转托杯14运动到信息采集摄像仪13正下方时，信息采集摄像仪13进行信息采集，并将信息传输到健康苗识别处理系统11中进行处理，并将处理结果传送给全自动移栽定植过程控制系统，被系统记忆；如果是坏苗，当旋转托杯14运动到托杯活动导轨16处时，坏苗剔除执行元件12将控制托杯活动导轨16动作，向下旋转90°，剔除坏苗；同时，当空杯到达植苗装置17时,同步伺服调速系统9发出信号给驱动动力源B8，驱动动力源B8通过控制机械传动机构驱动主动链轮，链条带动固定在链条附件上的转杯旋转运动的速度提高一倍，直到空杯的下一个载苗托杯到达植苗装置17,再恢复初始速度；如果是健康苗，旋转托杯14和托杯固定导轨15正常运行，当载苗旋转托杯14运动到植苗装置17正上方时，幼苗进入植苗装置17，进行植苗。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。

Claims (2)

1.一种穴盘苗全自动移栽装置,包括底盘(4)、取苗机构(3)、移盘装置(6)、植苗装置（17）、自动驾驶系统(1)、驱动动力源A(2)、自动导航系统(10)；

其特征在于还包括：转杯式坏苗剔除机构、机械传动机构(7)、 驱动动力源B(8)、同步伺服调速系统(9) 、健康苗识别处理系统(11)、坏苗剔除执行元件(12)、全自动移栽定植过程控制系统(5)、信息采集摄像仪（13）、编码器(18)；

所述转杯式坏苗剔除机构由旋转托杯(14)、托杯固定导轨(15)和托杯活动导轨(16)组成；一圈旋转托杯（14）及托杯固定导轨（15）位于植苗装置（17）的正上方，托杯活动导轨（16）固定在托杯固定导轨（15）上，能90°范围内向下旋转；信息采集摄像仪（13）位于旋转托杯（14）的正上方，与健康苗识别处理系统（11）相连接；健康苗识别处理系统(11)与全自动移栽定植过程控制系统(5)连接；全自动移栽定植过程控制系统(5)与坏苗剔除执行元件(12)相连接；驱动动力源B（8）分别给机械传动机构(7)、取苗机构(3)及转杯式坏苗剔除机构的运行提供动力，与同步伺服调速系统(9)和机械传动机构(7)相连接，依据同步伺服调速系统(9)发出的信号，通过控制机械传动机构(7)驱动主动链轮，由链条带动固定在链条附件上的转杯旋转运动。

2.根据权利要求1所述的一种穴盘苗全自动移栽装置的选苗方法，其特征在于包括以下过程：当全自动移栽机车辆开始行进时，驱动动力源B(8)通过控制机械传动机构(7)驱动主动链轮，由链条带动固定在链条附件上的转杯旋转运动，取苗机构(3)将所取幼苗放入旋转托杯（14）中，当载苗旋转托杯（14）运动到信息采集摄像仪（13）正下方时，信息采集摄像仪（13）进行信息采集，并将信息传输到健康苗识别处理系统（11）中进行处理，再将处理结果传送给全自动移栽定植过程控制系统，被系统记忆；

根据全自动移栽定植过程控制系统的记忆，判定如果是坏苗，当旋转托杯（14）运动到托杯活动导轨（16）处时，坏苗剔除执行元件（12）将控制托杯活动导轨（16）动作，向下旋转90°，剔除坏苗；同时，当空杯到达植苗装置（17）时,同步伺服调速系统（9）发出信号给驱动动力源B（8），驱动动力源B（8）通过控制机械传动机构驱动主动链轮，链条带动固定在链条附件上的转杯旋转运动的速度提高一倍，直到空杯的下一个载苗托杯到达植苗装置（17）,再恢复初始速度；

判定如果是健康苗，旋转托杯（14）和托杯固定导轨（15）正常运行，当载苗旋转托杯（14）运动到植苗装置（17）正上方时，幼苗进入植苗装置（17），进行植苗。