CN104956932A - 电力驱动式棉花智能打顶装置及构成的多行棉花打顶机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电力驱动式棉花智能打顶装置，一次性完成棉株高度仿形、精准打顶作业。其包括：机架；扶禾板；平面光栅尺，安装在扶禾板上，用于监测棉花顶部高度，并将高达的变化值转换为模拟信号发出；打顶机构，包括移动底座、动力机构、刀轴、和圆盘刀；高度调节机构，与移动底座连接，以带动移动底座相对机架上下移动；和控制机构，连接平面光栅尺和速度传感器，当棉花高度起伏变化信号，控制机构根据接收平面光栅尺发出的信号控制高度调节机构动作以使移动底座移动；速度传感器设置在作业机上，采集作业机移动速度，控制机构根据接收的速度信号控制移动底座升降的时间。

Description

电力驱动式棉花智能打顶装置及构成的多行棉花打顶机
技术领域
本发明涉及一种农业机械装置，尤其涉及一种电力驱动式棉花智能打顶装置及构成的多行棉花打顶机。
背景技术
棉花是劳动密集型栽培作物，种植管理复杂，在整个生产过程中，除打顶、采收环节外，已基本实现全程机械化。棉花打顶具有时间紧、任务重、劳动强度大等问题，现有棉花机械化打顶无法满足普通棉花种植用户的要求，影响机械化打顶技术的推广普及。
近年来，国外主要通过化控技术控制棉花的生长趋势，目前在国内棉花打顶的试验研究主要集中在化控和打顶两个领域。化控技术容易导致棉花蕾铃大量脱落出现植株顶端空枝等许多问题并没有得到大面积推广。棉花机械打顶技术近来备受关注，许多省份的科研院所及大型企业纷纷研制经济适用的棉花打顶机械，并取得了一定的效果。例如，石河子大学机电学院研究设计的后悬挂式3MD-12型棉花打顶机、垂直升降式单体仿形棉花打顶机，在此基础上，对棉花打顶机作了进一步的改造及田间试验；新疆大学、中国农业机械科学研究院等也研究设计了相关棉花打顶机械。由于田间作业环境复杂多变、仿形精度、响应时间、智能化水平等因素的影响，并未得以推广。
发明内容
针对现有棉花打顶机械仿形效果差、打顶精度低的问题，本发明提供一种电力驱动式棉花智能打顶装置，一次性完成棉株高度仿形、精准打顶作业，能够有效消除棉株顶端优势，达到精确打顶的目的，同时减轻了人们的劳动强度，提高作业效率及作业质量，尤为重要的是提高亩产量。
本发明采用技术方案如下：
一种电力驱动式棉花智能打顶装置,包括：
机架，挂接在能够行走的作业机上；
扶禾板，安装在机架下部，用于收拢棉花顶部；
平面光栅尺，安装在扶禾板上，用于监测棉花顶部高度，并将高达的变化值转换为模拟信号发出；
打顶机构，包括移动底座、安装在移动底座上的动力机构、与动力机构连接的刀轴、和固定刀轴上的圆盘刀；
高度调节机构，固定在机架上，并与移动底座连接，以带动移动底座相对机架上下移动；和
控制机构，设置在机架上，连接平面光栅尺和速度传感器，当棉花高度起伏变化信号，控制机构根据接收平面光栅尺发出的信号控制高度调节机构动作以使移动底座移动；速度传感器设置在作业机上，采集作业机移动速度，控制机构根据接收的速度信号控制移动底座升降的时间。
上述电力驱动式棉花智能打顶装置中,机架包括底框、上框和位于上框与底框之间的连接柱；上框和底框均包括两根横梁及位于横梁两端的端梁构成的矩形结构。
上述电力驱动式棉花智能打顶装置中,高度调节机构包括第一伺服电机、减速器、丝杠丝母副和一个以上导轨滑块副；丝杠丝母副中丝杠上端通过轴承安装在上框上，且丝杠上端与减速器连接，丝杠另一端穿过移动底座并通过轴承安装在底框上；丝杠丝母副中丝母与移动底座连接；导轨滑块副中导轨两端分别安装在上框和底框的横梁上，导轨滑块副中滑块与移动底座连接。
上述电力驱动式棉花智能打顶装置中,导轨滑块副为三个，三个导轨呈等腰三角形布置；移动底座包括纵杆、两横杆和连接杆，纵杆连接导轨滑块副中两个滑块，连接杆连接导轨滑块副中另外一个滑块，两横杆相互平行，两端分别连接纵杆和横杆。
上述电力驱动式棉花智能打顶装置中,还包括有设置在机架下端后方的连接显示器的摄像头。
上述电力驱动式棉花智能打顶装置中,控制机构为基于FPGA的控制器。
上述电力驱动式棉花智能打顶装置中,动力机构为第二伺服电机。
上述电力驱动式棉花智能打顶装置中,圆盘刀为不锈钢锯齿形开刃刀。
一种多行棉花打顶机，包括一个以上并排设置所述的电力驱动式棉花智能打顶装置。
本发明的有益效果：
本发明通过对棉花顶部聚拢-高度监测-精准响应-定量升降的方法对棉花顶部进行精准定量打顶，实现棉花“一叶一芯”的打顶标准，有效避免过打顶导致的损失；同时控制机构大大提高了棉花机械打顶的智能化水平，减轻了人们的劳动强度，提高作业效率及作业质量。
附图说明
下面结合附图对电力驱动式棉花智能打顶装置作进一步说明：
图1是电力驱动式棉花智能打顶装置的结构示意图；
图2是图1中的机架及其导轨结构示意图；
图3是图1中的移动底座与机架连接结构示意图；
图4是图1中的圆盘刀结构示意图；
图5图为本发明控制机构的原理示意图；
图6为多行棉花打顶机的结构示意图。
图7为扶禾板与机架连接示意图。
图中：1、机架，2、第一伺服电机，3、减速器，4、导轨滑块副，5、第二伺服电机，6、移动底座,7、摄像头，8、圆盘刀，9、丝杠丝母副，10、扶禾板，11、平面光栅尺，12、速度传感器，13、控制器，41、滑块，42、导轨，43、连接板，101、横梁，102、端梁，1-1、上框，1-2、底框，1-3、连接柱，61、纵杆，62、横杆，63、连接杆，91、丝杠，92、丝母。
具体实施方式
   结合本发明实施例中的附图，对本发明做进一步清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种电力驱动式棉花智能打顶装置,包括机架1、扶禾板10、平面光栅尺11、打顶机构、摄像头7和控制机构。
下面具体解释一下各部分结构及用途：
机架1挂接在能够行走的作业机上，机架1由方钢焊接而成，机架1包括底框1-2、上框1-1和位于上框1-1与底框1-2之间的连接柱1-3；上框1-1和底框1-2均包括两根横梁101及位于横梁101两端的端梁102构成的矩形结构。
横梁1-2-1上面开有三组螺纹孔，扶禾板10通过螺栓固定在机架底框1-2上面，通过调节扶禾固定板1-2-2安装的位置实现扶禾宽度调节，用于收拢棉花顶部。
平面光栅尺11安装在扶禾板10上，用于监测棉花顶部高度，并将高达的变化值转换为模拟信号发出。
打顶机构包括移动底座6、安装在移动底座6上的动力机构、与动力机构连接的刀轴、和固定刀轴上的圆盘刀8，动力机构为第二伺服电机5，圆盘刀8为不锈钢锯齿形开刃刀，以保证切削效果。
高度调节机构固定在机架1上，并与移动底座6连接，以带动移动底座6相对机架1上下移动。高度调节机构包括第一伺服电机2、减速器3、丝杠丝母副9和一个以上导轨42滑块副4；丝杠丝母副9中丝杠91上端通过轴承安装在上框1-1上，且丝杠91上端与减速器3连接，丝杠91另一端穿过移动底座6并通过轴承安装在底框1-2上；丝杠丝母副9中丝母92与移动底座6连接；导轨滑块副4中导轨42两端通过螺栓及连接板43分别安装在上框1-1和底框1-2的横梁101上，导轨滑块副4中滑块41与移动底座6连接。
摄像头7设置在机架1下端后方的连接显示器，对圆盘刀8作业过程进行监控并实时显示到显示器上，便于观察打顶效果。
控制机构，设置在机架1上，连接摄像头7、平面光栅尺11和速度传感器12，当棉花高度起伏变化信号，控制机构根据接收平面光栅尺11发出的信号控制高度调节机构动作以使移动底座6移动；速度传感器12设置在作业机上，采集作业机移动速度，控制机构根据接收的速度信号控制第一伺服电机2响应时间及转数，以控制移动底座6升降的时间；当平面光栅尺11检测不到棉花时，第二伺服电机5停止转动，并根据幅宽计算作业面积，实时显示到显示器上。
本实施例中，导轨滑块副4为三个，三个导轨42呈等腰三角形布置，起导向限位作用；移动底座6包括纵杆61、两横杆62和连接杆63，纵杆61连接导轨滑块副4中两个滑块41，连接杆63连接导轨滑块副4中另外一个滑块41，两横杆62相互平行，两端分别连接纵杆61和横杆62。
本实施例中，控制机构为基于FPGA的控制器13。
一种多行棉花打顶机，包括一个以上并排设置的电力驱动式棉花智能打顶装置。
工作原理：该装置与作业机配套，电源可由作业机提供，也可通过加装小型发电机的方式与不能提供电源的机具配套使用；作业过程扶禾板10将棉花顶部聚拢到一起，通过平面光栅尺11对棉花顶部高度进行监测，当棉花高度有高低起伏变化时，平面光栅尺11将信号传递给控制系统，控制机构根据接收的信号控制第一伺服电机2正反转；通过控制第一伺服电机2转轴转数实现精准升降，从而达到定量打顶的目的。其中，控制机构统通过速度传感器12检测作业机前进速度，根据速度反馈控制升降响应时间，同时结合幅宽计算作业面积，并实时显示到显示屏；摄像头7实时监控打顶情况，并实时显示到显示屏；提前预设圆盘刀8转速或设为自动调节转速均可。当平面光栅尺11监测不到棉花时，第二伺服电机5自动停止作业过 ，该装置自动停止工作。
以上仅描述了本发明的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述作出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电力驱动式棉花智能打顶装置,其特征在于包括：
机架，挂接在能够行走的作业机上；
扶禾板，安装在机架下部，用于收拢棉花顶部；
平面光栅尺，安装在扶禾板上，用于监测棉花顶部高度，并将高达的变化值转换为模拟信号发出；
打顶机构，包括移动底座、安装在移动底座上的动力机构、与动力机构连接的刀轴、和固定刀轴上的圆盘刀；
高度调节机构，固定在机架上，并与移动底座连接，以带动移动底座相对机架上下移动；和
控制机构，设置在机架上，连接平面光栅尺和速度传感器，当棉花高度起伏变化信号，控制机构根据接收平面光栅尺发出的信号控制高度调节机构动作以使移动底座移动；速度传感器设置在作业机上，采集作业机移动速度，控制机构根据接收的速度信号控制移动底座升降的时间。
2.根据权利要求1所述电力驱动式棉花智能打顶装置,其特征在于：机架包括底框、上框和位于上框与底框之间的连接柱；上框和底框均包括两根横梁及位于横梁两端的端梁构成的矩形结构, 底框的横梁上设有多个螺纹孔，扶禾板安装在调节扶禾固定板上，调节扶禾固定板通过螺栓穿过螺纹孔与横梁连接。
3.根据权利要求2所述电力驱动式棉花智能打顶装置,其特征在于：高度调节机构包括第一伺服电机、减速器、丝杠丝母副和一个以上导轨滑块副；丝杠丝母副中丝杠上端通过轴承安装在上框上，且丝杠上端与减速器连接，丝杠另一端穿过移动底座并通过轴承安装在底框上；丝杠丝母副中丝母与移动底座连接；导轨滑块副中导轨两端分别安装在上框和底框的横梁上，导轨滑块副中滑块与移动底座连接。
4.根据权利要求3所述电力驱动式棉花智能打顶装置,其特征在于：导轨滑块副为三个，三个导轨呈等腰三角形布置；移动底座包括纵杆、两横杆和连接杆，纵杆连接导轨滑块副中两个滑块，连接杆连接导轨滑块副中另外一个滑块，两横杆相互平行，两端分别连接纵杆和横杆。
5.根据权利要求1或2或3或4所述电力驱动式棉花智能打顶装置,其特征在于：其还包括有设置在机架下端后方的连接显示器的摄像头。
6.根据权利要求1或2或3或4所述电力驱动式棉花智能打顶装置,其特征在于：控制机构为基于FPGA的控制器。
7.根据权利要求1或2或3或4所述电力驱动式棉花智能打顶装置,其特征在于：动力机构为第二伺服电机。
8.根据权利要求1或2或3或4所述电力驱动式棉花智能打顶装置,其特征在于：圆盘刀为不锈钢锯齿形开刃刀。
9. 一种多行棉花打顶机，其特征在于：包括一个以上并排设置的权利要求1至4任一项所述的电力驱动式棉花智能打顶装置。
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