CN105424950A - 一种用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置，包括水平移动模块、旋转模块、注射器移动模块、注射器抽液模块、传感器移动模块和装置清洁和废液回收模块；所述水平移动模块和旋转模块通过底板连接，所述旋转模块和注射器移动模块通过连接板连接，所述注射器抽液模块安装在注射器移动模块的注射器支撑板上，所述传感器移动模块通过铝合金型材安装在底板上。本发明用于抽取岩棉营养液并检测其pH值及电导率等参数，是一种集自动采集、分析和清洁于一体的专用检测装置，具有体积小、方便灵活、检测快速、性能稳定、易于实现自动化、制造成本低等一系列优点。此外，本装置能够安装在通用移动装置上，在农业大棚内自由移动，具有很强的通用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种五自由度专用检测装置，特别是一种用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置，属于机器人技术领域。
背景技术
农业大棚经常使用岩棉培养农作物，对于岩棉中营养液的成分分析目前都是用人工的方式提取并检测。农业大棚由于培养农作物的需要而经常处于高温高湿的环境，工人劳动强度大，作业环境恶劣，作业困难，且容易造成监控不及时，不可避免的导致成本增加，人力资源浪费，农业生产率降低。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，为实现岩棉营养液参数检测的及时性，准确性，使农业生产实现高效化、科学化，本发明的目的在于提供一种用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置，能够从岩棉中抽取营养液，并检测其pH值、电导率等指标。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置，包括水平移动模块、旋转模块、注射器移动模块、注射器抽液模块、传感器移动模块和装置清洁和废液回收模块；所述水平移动模块和旋转模块通过底板连接，所述旋转模块和注射器移动模块通过连接板连接，所述注射器抽液模块安装在注射器移动模块的注射器支撑板上，所述传感器移动模块通过铝合金型材安装在底板上。
所述水平移动模块由第二电机驱动线型模组，实现底板左右水平移动；线型模组侧向水平放置，由两个L型固定板固定在移动装置上，线型模组采用滚珠丝杠传动方式，其安装方式为丝杠转动、螺母移动，底板固定安装在丝杠螺母上，其余所有自由度都以底板为基本安装板，并随底板移动。
所述旋转模块安装在底板上，旋转轴承座固定在底板上，旋转轴两端通过轴承安装在轴承座中，一对锥齿轮分别安装在第一减速机和旋转轴上，由第一电机驱动，第一减速机和锥齿轮传动，驱动旋转轴转动，其中，第一减速机降低转速和增加扭矩，锥齿轮改变传动方向，连接板通过连接底板与旋转轴固接，并随旋转轴旋转；在底板上安装有接近开关限制旋转角度。
所述注射器移动模块和连接板固接，并随旋转轴转动；所述注射器移动模块由第三电机驱动，经第二减速机和齿轮，齿条传动，驱动注射器底板移动，实现整个装置的移动，导向机构为直线导轨，导轨的安装方式为导轨滑块固定、导轨滑动，齿条和导轨平行固定在注射器底板上，齿条驱动注射器底板运动；滑块和第二减速机固定在连接板上，注射器底板移动时，连接板固定不动，同时，为增加注射器行程，采用倍增机构，该倍增机构通过同步带传动实现，两个同步带轮分别通过轴承座固定在注射器底板上，并能绕自身中心轴线旋转，用同步带用金属件和同步带用夹子将同步带下端夹紧，保证同步带夹紧处相对于连接板固定不动，注射器支撑板和同步带用金属件配合夹紧同步带上端，保证注射器支撑板随同步带上端移动，这样，当第三电机转动时，驱动注射器底板移动，同步带轮也随之移动，由于同步带下端被夹紧固定，使同步带下端固定处与同步带轮之间产生相对运动，这个相对运动驱动同步带轮转动，使同步带上端与注射器底板产生相对运动，从而实现注射器支撑板两倍于注射器底板的移动速度。
所述注射器抽液模块由第四电机驱动，第一滚珠丝杠传动，实现注射器的抽液动作；第四电机和第一滚珠丝杠通过联轴器固定连接，滚珠丝杠安装方式为丝杠转动、螺母移动，注射器的针筒通过注射器支撑架固定在丝杠支撑座上，注射器的活塞芯杆通过丝杠螺母套固定在丝杠螺母上，由丝杠螺母驱动活塞芯杆运动，实现注射器抽液动作，接近开关用于限制丝杠螺母的行程，防止注射器活塞芯杆与注射器筒脱离。
所述传感器移动模块主要完成营养液检测动作，为保证注射器处于容器正上方，用铝合金型材作为垫块增加高度，铝合金型材将底板和传感器支撑板固接，保证传感器能随底板水平移动，第五电机驱动第二滚珠丝杠实现传感器上下移动，第五电机和第二滚珠丝杠通过联轴器连接，丝杠安装方式为丝杠转动、螺母移动，传感器通过传感器支撑套安装在丝杠螺母上，导向机构为直线导轨，接近开关用来限制传感器的行程。
所述装置清洁和废液回收模块主要用来清洁传感器、注射器和容器，将容器中废液回收并集中处理，水箱盛装清洁液，通过软管、自吸泵、两位五通电磁阀和快速接头将容器和水箱连接起来，实现了为四个容器同时注入清洁剂，当需要清洁装置时，只需要给自吸泵上电；废液回收主要是将烧杯中的废液收集到废液桶中，方便集中回收处理，用快速接头、软管和三个两位三通电磁阀将容器和废液桶连接起来，两位三通电磁阀处于常闭状态，当某一个或几个容器需要排放废液时，只需要将相对应的两位三通电磁阀打开，由于重力作用，废液会自动流入废液桶中。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点：
本发明用于抽取岩棉营养液并检测其pH值及电导率等参数，是一种集自动采集、分析和清洁于一体的专用检测装置，具有体积小、方便灵活、检测快速、性能稳定、易于实现自动化、制造成本低等一系列优点。此外，本装置能够安装在通用移动装置上，在农业大棚内自由移动，具有很强的通用性。
附图说明
图1是一种用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置结构总图。
图2是水平移动模块结构示意图。
图3是旋转模块结构示意图。
图4是注射器移动模块结构示意图。
图5是注射器抽液模块结构示意图。
图6是传感器移动模块结构示意图。
图7是装置清洁和废液处理结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施步骤做进一步的说明。
如图1所示，一种用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置，包括水平移动模块、旋转模块、注射器移动模块、注射器抽液模块、传感器移动模块和装置清洁和废液回收模块；所述水平移动模块和旋转模块通过底板10连接，所述旋转模块和注射器移动模块通过连接板60连接，所述注射器抽液模块安装在注射器移动模块的注射器支撑板31上，所述传感器移动模块通过铝合金型材69安装在底板10上。
如图2所示，所述水平移动模块由第二电机15驱动线型模组18，实现底板10左右水平移动；线型模组18侧向水平放置，由两个L型固定板13固定在移动装置上，线型模组18采用滚珠丝杠传动方式，其安装方式为丝杠转动、螺母移动，底板10固定安装在丝杠螺母上，其余所有自由度都以底板10为基本安装板，并随底板10移动。
如图3所示，所述旋转模块安装在底板10上，旋转轴承座57，61固定在底板10上，旋转轴59两端通过轴承安装在轴承座57，61中，一对锥齿轮17分别安装在第一减速机14和旋转轴59上，由第一电机12驱动，第一减速机14和锥齿轮17传动，驱动旋转轴59转动，其中，第一减速机14降低转速和增加扭矩，锥齿轮17改变传动方向，连接板60通过连接底板58与旋转轴59固接，并随旋转轴59旋转；在底板10上安装有接近开关38限制旋转角度。
如图4所示，所述注射器移动模块和连接板60固接，并随旋转轴59转动；所述注射器移动模块由第三电机22驱动，经第二减速机64和齿轮62，齿条35传动，驱动注射器底板32移动，实现整个装置的移动，导向机构为直线导轨，导轨34的安装方式为导轨滑块37固定、导轨34滑动，齿条35和导轨34平行固定在注射器底板32上，齿条驱动注射器底板32运动；滑块37和第二减速机64固定在连接板60上，注射器底板32移动时，连接板60固定不动，同时，为增加注射器行程，采用倍增机构，该倍增机构通过同步带传动实现，两个同步带轮9分别通过轴承座8，33固定在注射器底板32上，并能绕自身中心轴线旋转，用同步带用金属件19和同步带用夹子20将同步带下端夹紧，保证同步带夹紧处相对于连接板60固定不动，注射器支撑板31和同步带用金属件19配合夹紧同步带上端，保证注射器支撑板31随同步带上端移动，这样，当第三电机22转动时，驱动注射器底板32移动，同步带轮9也随之移动，由于同步带下端被夹紧固定，使同步带下端固定处与同步带轮9之间产生相对运动，这个相对运动驱动同步带轮9转动，使同步带上端与注射器底板32产生相对运动，从而实现注射器支撑板31两倍于注射器底板32的移动速度。
如图5所示，所述注射器抽液模块由第四电机30驱动，第一滚珠丝杠25传动，实现注射器的抽液动作；第四电机30和第一滚珠丝杠25通过联轴器28固定连接，滚珠丝杠安装方式为丝杠25转动、螺母23移动，注射器3的针筒通过注射器支撑架6固定在丝杠支撑座7上，注射器3的活塞芯杆通过丝杠螺母套21固定在丝杠螺母23上，由丝杠螺母23驱动活塞芯杆运动，实现注射器抽液动作，接近开关38用于限制丝杠螺母23的行程，防止注射器活塞芯杆与注射器筒脱离。
如图6所示，所述传感器移动模块主要完成营养液检测动作，为保证注射器处于容器正上方，用铝合金型材69作为垫块增加高度，铝合金型材69将底板10和传感器支撑板71固接，保证传感器能随底板水平移动，第五电机39驱动第二滚珠丝杠44实现传感器48上下移动，第五电机39和第二滚珠丝杠44通过联轴器41连接，丝杠安装方式为丝杠44转动、螺母移动，传感器48通过传感器支撑套46安装在丝杠螺母上，导向机构为直线导轨43，接近开关38用来限制传感器48的行程。
如图7所示，所述装置清洁和废液回收模块主要用来清洁传感器、注射器和容器，将容器中废液回收并集中处理，水箱54盛装清洁液，通过软管49、自吸泵51、两位五通电磁阀50和快速接头将容器5-A、5-B、5-C、5-D和水箱54连接起来，实现了为四个容器同时注入清洁剂，当需要清洁装置时，只需要给自吸泵51上电；废液回收主要是将烧杯中的废液收集到废液桶55中，方便集中回收处理，用快速接头、软管52和三个两位三通电磁阀53将容器和废液桶55连接起来，两位三通电磁阀53处于常闭状态，当某一个或几个容器需要排放废液时，只需要将相对应的两位三通电磁阀53打开，由于重力作用，废液会自动流入废液桶55中。
本发明装置的使用过程如下：
注射器移动模块由初始位置向上移动一定的距离，旋转模块旋转90°使注射器处于水平状态，注射器移动模块移动一定的距离使注射器靠近岩棉，注射器抽取岩棉中营养液，注射器移动模块移动使注射器远离岩棉，旋转模块旋转90°使注射器处于竖直状态，水平移动模块移动一定的距离使注射器位于容器5-B的正上方，注射器移动模块移动一定的距离使注射器靠近容器，注射器将营养液注射到容器5-B中，注射器移动模块移动一定的距离使注射器远离容器5-B，水平移动模块移动一定的距离使传感器位于容器5-B的正上方，传感器模块下移至烧杯内部检测营养液参数，传感器模块上移并将容器5-B中废液回收至废液桶55中，水平移动模块移动，使注射器和传感器分别位于容器5-C和容器5-D的正上方，向四个容器内同时注清洁液，注射器模块和传感器移动模块同时向下移动使注射器和传感器本别位于容器5-C和容器5-D中，清洗注射器和传感器，注射器模块反复进行抽液和排出动作，清洗注射器内部，将四个烧杯中废液同时回收至废液桶55中，注射器移动模块和传感器模块同时上移一定距离，水平模块移动一定的距离，使注射器和传感器返回原点，开始为下一个循环做准备。
Claims (7)
1.一种用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置，其特征在于，包括水平移动模块、旋转模块、注射器移动模块、注射器抽液模块、传感器移动模块和装置清洁和废液回收模块；所述水平移动模块和旋转模块通过底板（10）连接，所述旋转模块和注射器移动模块通过连接板（60）连接，所述注射器抽液模块安装在注射器移动模块的注射器支撑板（31）上，所述传感器移动模块通过铝合金型材（69）安装在底板（10）上。
2.根据权利要求1所述的用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置，其特征在于，所述水平移动模块由第二电机（15）驱动线型模组（18），实现底板（10）左右水平移动；线型模组（18）侧向水平放置，由两个L型固定板（13）固定在移动装置上，线型模组（18）采用滚珠丝杠传动方式，其安装方式为丝杠转动、螺母移动，底板（10）固定安装在丝杠螺母上，其余所有自由度都以底板（10）为基本安装板，并随底板（10）移动。
3.根据权利要求1所述的用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置，其特征在于，所述旋转模块安装在底板（10）上，旋转轴承座（57，61）固定在底板（10）上，旋转轴（59）两端通过轴承安装在轴承座（57，61）中，一对锥齿轮（17）分别安装在第一减速机（14）和旋转轴（59）上，由第一电机（12）驱动，第一减速机（14）和锥齿轮（17）传动，驱动旋转轴（59）转动，其中，第一减速机（14）降低转速和增加扭矩，锥齿轮（17）改变传动方向，连接板（60）通过连接底板（58）与旋转轴（59）固接，并随旋转轴（59）旋转；在底板（10）上安装有接近开关（38）限制旋转角度。
4.根据权利要求1所述的用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置，其特征在于，所述注射器移动模块和连接板（60）固接，并随旋转轴（59）转动；所述注射器移动模块由第三电机（22）驱动，经第二减速机（64）和齿轮（62），齿条（35）传动，驱动注射器底板（32）移动，实现整个装置的移动，导向机构为直线导轨，导轨（34）的安装方式为导轨滑块（37）固定、导轨（34）滑动，齿条（35）和导轨（34）平行固定在注射器底板（32）上，齿条驱动注射器底板（32）运动；滑块（37）和第二减速机（64）固定在连接板（60）上，注射器底板（32）移动时，连接板（60）固定不动，同时，为增加注射器行程，采用倍增机构，该倍增机构通过同步带传动实现，两个同步带轮（9）分别通过轴承座（8，33）固定在注射器底板（32）上，并能绕自身中心轴线旋转，用同步带用金属件（19）和同步带用夹子（20）将同步带下端夹紧，保证同步带夹紧处相对于连接板（60）固定不动，注射器支撑板（31）和同步带用金属件（19）配合夹紧同步带上端，保证注射器支撑板（31）随同步带上端移动，这样，当第三电机（22）转动时，驱动注射器底板（32）移动，同步带轮（9）也随之移动，由于同步带下端被夹紧固定，使同步带下端固定处与同步带轮（9）之间产生相对运动，这个相对运动驱动同步带轮（9）转动，使同步带上端与注射器底板（32）产生相对运动，从而实现注射器支撑板（31）两倍于注射器底板（32）的移动速度。
5.根据权利要求1所述的用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置，其特征在于，所述注射器抽液模块由第四电机（30）驱动，第一滚珠丝杠（25）传动，实现注射器的抽液动作；第四电机（30）和第一滚珠丝杠（25）通过联轴器（28）固定连接，滚珠丝杠安装方式为丝杠（25）转动、螺母（23）移动，注射器（3）的针筒通过注射器支撑架（6）固定在丝杠支撑座（7）上，注射器（3）的活塞芯杆通过丝杠螺母套（21）固定在丝杠螺母（23）上，由丝杠螺母（23）驱动活塞芯杆运动，实现注射器抽液动作，接近开关（38）用于限制丝杠螺母（23）的行程，防止注射器活塞芯杆与注射器筒脱离。
6.根据权利要求1所述的用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置，其特征在于，所述传感器移动模块主要完成营养液检测动作，为保证注射器处于容器正上方，用铝合金型材（69）作为垫块增加高度，铝合金型材（69）将底板（10）和传感器支撑板（71）固接，保证传感器能随底板水平移动，第五电机（39）驱动第二滚珠丝杠（44）实现传感器（48）上下移动，第五电机（39）和第二滚珠丝杠（44）通过联轴器（41）连接，丝杠安装方式为丝杠（44）转动、螺母移动，传感器（48）通过传感器支撑套（46）安装在丝杠螺母上，导向机构为直线导轨（43），接近开关（38）用来限制传感器（48）的行程。
7.根据权利要求1所述的用于农业大棚岩棉营养液自动检测装置，其特征在于，所述装置清洁和废液回收模块主要用来清洁传感器、注射器和容器，将容器中废液回收并集中处理，水箱（54）盛装清洁液，通过软管（49）、自吸泵（51）、两位五通电磁阀（50）和快速接头将容器（5-A、5-B、5-C、5-D）和水箱（54）连接起来，实现了为四个容器同时注入清洁剂，当需要清洁装置时，只需要给自吸泵（51）上电；废液回收主要是将烧杯中的废液收集到废液桶（55）中，方便集中回收处理，用快速接头、软管（52）和三个两位三通电磁阀（53）将容器和废液桶（55）连接起来，两位三通电磁阀（53）处于常闭状态，当某一个或几个容器需要排放废液时，只需要将相对应的两位三通电磁阀（53）打开，由于重力作用，废液会自动流入废液桶（55）中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170926 |