CN105475012B - 一种智能打顶机及其实现方法 - Google Patents

Abstract

一种智能打顶机，包括机架以及设置于机架上的切割机构、高度识别系统和动力系统；所述切割机构包括粉碎室，以及位于粉碎室内的定刀、打顶割刀、打顶割刀盘、刀轴、粉碎切刀，所述粉碎室设置有打顶入口和卸料口，所述定刀固定安装在粉碎室底端，所述打顶割刀安装在打顶割刀盘上，且位于定刀上方，所述刀轴安装在打顶割刀盘上，所述粉碎切刀安装在刀轴上。本发明小型轻便、操作简便、对环境友好和造价成本低廉；本发明可以一次性完成作物梢部切断、切除物切碎后回收、切口消毒和涂抹抑芽药剂的功能，工作效率较高。

Description

一种智能打顶机及其实现方法

技术领域

本发明涉及农作物生长调节领域，具体涉及一种智能打顶机及其实现方法。

背景技术

烟草、棉花和蔬菜等作物在特定的生长期内要求在短时间内实现打顶，人工操作的劳动强度非常大，效率低，有些作物的打顶作业还需要施用影响人体健康的化学药剂。如果延误了作物的最佳打顶时期，会影响作物生长和产量。现亟需适用的打顶机械能够实现烟草、棉花和蔬菜等作物等机械化打顶，提高工作效率，提高作物的产量和质量。

现有技术中，2003年，胡斌等于研制了3MD-12型棉花打顶机，采用半悬挂方式，可挂接在拖拉机的后悬架上；2006年，胡斌等又研制了3MDY-12型前悬挂液压驱动式棉花打顶机，较好地解决了驾驶员不能根据前方棉株的长势适时调节打顶高度和拖拉机底盘下两行打顶不彻底等问题；2009年，山东农业大学成功研制了“3DX-1”烟草打顶消毒联合作业装置，实现了对烟草的机械化打顶；2010年，山东农业大学又研制了“3YDX-3”烟草打顶抑芽机，对“3DX-1”烟草打顶消毒联合作业装置的高度仿真进行了改良；2010年，周海燕等设计了3WDZ-6型自走式棉花打顶机，该机采用机电和液压技术一体化，集成了自走式高地隙底盘、施药系统、打顶仿形、扶禾器、打顶执行装置形成高地隙自走式棉花打顶机。目前所使用的打顶机在适用性上普遍主要存在以下几点问题：一是打顶机进行打顶作业过程中，刀具安装的高度固定，打顶高度不易控制；二是打顶机的作业未能实现切断部位的消毒和抑芽；三是烟草打顶机对工作环境的适应性比较差；四是烟草打顶作业之后，打顶下来的烟芽未能得到很好的处理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种小型轻便、操作简便、对环境友好和造价成本低廉的智能打顶机。

本发明的另一目的在于提供一种智能打顶机的实现方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种智能打顶机，包括机架，以及设置于机架上的切割机构、高度识别系统和动力系统；

所述切割机构包括粉碎室，以及位于粉碎室内的定刀、打顶割刀、打顶割刀盘、刀轴、粉碎切刀，所述粉碎室设置有打顶入口和卸料口，所述定刀固定安装在粉碎室底端，所述打顶割刀安装在打顶割刀盘上，且位于定刀上方，所述刀轴安装在打顶割刀盘上，所述粉碎切刀安装在刀轴上；

所述高度识别系统包括依次连接的超声波传感器、单片机和警示红绿灯指示器，所述超声波传感器设置于所述粉碎室的打顶入口处，所述超声波传感器为两个且上下排列，所述下方的超声波传感器与所述切割机构的打顶割刀位于同一平面；

所述动力系统包括依次连接的电池、电机调速器和盘式电机，所述电池还与高度识别系统相连接，所述盘式电机与切割机构相连接。

优选地，所述智能打顶机还包括安装在机架上的消毒抑芽装置，所述消毒抑芽装置包括药瓶、药管、药液控制阀和海绵，所述药瓶位于海绵上方，且药瓶和海绵通过药管相连接，所述药管上设置有药液控制阀，所述海绵与所述切割机构的打顶割刀相接触；设置消毒抑芽装置可实现对打顶割刀和切割创口的消毒，同时抑芽药剂涂抹在切割部位，也可以起到抑芽作用；

优选地，所述打顶割刀设置成L型结构；打顶割刀设置成L型结构有利于将切下部位沿着切线推送至粉碎切刀所在的区间。

优选地，所述刀轴有四根，均匀分布于打顶割刀盘上。

优选地，所述粉碎切刀设置为三层，相互交错地安装于刀轴上；设置成三层的粉碎切刀可更加快速均匀地切断打碎物料。

优选地，所述粉碎切刀的长度短于所述打顶割刀的长度；这样设置有利于物料在粉碎室内充分切割粉碎。

优选地，所述粉碎室的卸料口处设置有网袋；设置网袋有利于回收切割粉碎后的物料。

优选地，所述粉碎室的打顶入口处设置有V型挡板；设置V型挡板可将树梢下边缘不处理的叶片压住。

优选地，所述电池为12伏直流电池。

一种由上述智能打顶机的实现方法，包括下述步骤：

(1)作业时，操作人员手持打顶机，保持作业时正确的放置方向，即药瓶出口向下，打开药液控制阀，调节出药量到合适流量，让药液流到海绵上；

(2)启动电源，旋转电机调速器按钮，将盘式电机调至适当转速，将打顶机放置预打顶部位，此时V型挡板下边缘将不处理的叶片压住，引导作物顶梢进入粉碎室，同时观察打顶机的警示红绿灯指示器；

粉碎室入口处的上下两个超声波传感器检测位置并通过警示红绿灯指示器显示打顶位置：当上方超声波传感器测得反射信号则表明打顶机位置太低，上部指示红灯亮起，需要抬高打顶机；当上下两个超声波传感器都未给出反射信号则表明打顶机位置太高，下部指示红灯亮起，需要降低打顶机；当下方超声波传感器测得信号而上方超声波传感器未能测得信号，则打顶高度合适，中部指示绿灯亮起表明作业位置合适；

(3)打顶割刀切断植株顶梢后并将切下的部分推送至粉碎区间，使其被旋转的粉碎切刀切割粉碎，之后被甩到卸料口处滑进用于收集粉碎物的网袋内，完成打顶作业。

本发明的工作原理：

作业时，操作人员手持打顶机，保持作业时正确的放置方向，即药瓶出口向下，打开药液控制阀，调节出药量到合适流量，让药液流到海绵上；启动电源，旋转电机调速器按钮，将盘式电机调至适当转速，将打顶机放置预打顶部位，此时V型挡板下边缘将不处理的叶片压住，引导作物顶梢进入粉碎室，同时观察打顶机的警示红绿灯指示器；粉碎室入口处的上下两个超声波传感器检测位置并通过警示红绿灯指示器显示打顶位置：当上方超声波传感器测得反射信号则表明打顶机位置太低，上部指示红灯亮起，需要抬高打顶机；当上下两个超声波传感器都未给出反射信号则表明打顶机位置太高，下部指示红灯亮起，需要降低打顶机；当下方超声波传感器测得信号而上方超声波传感器未能测得信号，则打顶高度合适，中部指示绿灯亮起表明作业位置合适。打顶割刀切断植株顶梢后并将切下的部分推送至粉碎区间，使其被旋转的粉碎切刀切割粉碎，之后被甩到卸料口处滑进用于收集粉碎物的网袋内，消毒抑芽装置药瓶中的消毒抑芽剂流经药液控制阀和药管在重力作用下流至与打顶割刀相接触的海绵上，可实现打顶割刀的消毒以及在割茬部位涂抹抑芽药剂的效果，同时药瓶也可按需要配用不同的药液使用，打顶和抑芽同步进行，高效地完成打顶作业。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

(1)本发明小型轻便、操作简便、对环境友好和造价成本低廉；

(2)本发明可以一次性完成作物梢部切断、切除物切碎后回收、切口消毒和涂抹抑芽药剂的功能，工作效率较高；

(3)本发明可智能识别打顶的高度，能自动识别进入打顶切割室内部分的高度，为选择打顶的合适切削位置提供参考；

(4)本发明采用手持式作业方式，对作物进行智能打顶和切割物的无害化处理，采用电池作为动力，体积较小，携带方便，操作简单，造价成本较低，对环境友好，特别适合小面积种植用户打顶使用，适合大范围地推广使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明打顶刀具的结构示意图；

图3为本发明L型打顶割刀的结构示意图；

图4为本发明V型挡板的结构示意图；

图5为本发明消毒抑芽装置的结构示意图。

图中附图标记为：1、作业杆；2、警示红绿灯指示器；3、盘式电机；4、V型挡板；5、超声波传感器；6、粉碎室；7、卸料口；8、电机调速器；9、粉碎切刀；10、刀轴；11、打顶割刀盘；12、打顶割刀；13、药液控制阀；14、药瓶；15、药管；16、海绵。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1-5所示，一种智能打顶机，包括机架，以及设置于机架上的切割机构、高度识别系统和动力系统，可以一次性完成作物梢部切断、切除物切碎后回收、切口消毒和涂抹抑芽药剂的功能，同时可智能识别打顶的高度，能自动识别进入打顶切割粉碎室6部分的高度，为选择打顶的合适切削位置提供参考，本发明适用于需要打顶的农作物，如烟草、棉花和蔬菜等。所述切割机构包括粉碎室6，以及位于粉碎室6内的定刀、打顶割刀12、打顶割刀盘11、刀轴10、粉碎切刀9，所述粉碎室6设置有打顶入口和卸料口7，所述粉碎室6的打顶入口处设置有V型挡板4；设置V型挡板4可将树梢下边缘不处理的叶片压住；所述粉碎室6的卸料口7处设置有网袋；设置网袋有利于回收切割粉碎后的物料。所述定刀固定安装在粉碎室6底端，所述打顶割刀12安装在打顶割刀盘11上，且位于定刀上方，所述打顶割刀12设置成L型结构；打顶割刀12设置成L型结构有利于将切下部位沿着切线推送至粉碎切刀9所在的区间。所述刀轴10安装在打顶割刀盘11上，所述刀轴10有四根，均匀分布于打顶割刀盘11上，所述粉碎切刀9安装在刀轴10上，所述粉碎切刀9设置为三层，相互交错地安装于刀轴10上，所述粉碎切刀9的长度短于所述打顶割刀12的长度；这样设置有利于物料在粉碎室6内充分切割粉碎；设置成三层的粉碎切刀9可更加快速均匀地切断打碎物料；所述高度识别系统包括依次连接的超声波传感器5、单片机和警示红绿灯指示器2，所述超声波传感器5设置于所述粉碎室6的打顶入口处，所述超声波传感器5为两个且上下排列，所述下方的超声波传感器5与所述切割机构的打顶割刀12位于同一平面；所述动力系统包括依次连接的电池、电机调速器8和盘式电机3，所述电池还与高度识别系统相连接，所述电池为12伏直流电池，所述盘式电机3与切割机构相连接。所述智能打顶机还包括安装在机架上的消毒抑芽装置，所述消毒抑芽装置包括药瓶14、药管15、药液控制阀13和海绵16，所述药瓶14位于海绵16上方，且药瓶14和海绵16通过药管15相连接，所述药管15上设置有药液控制阀13，所述海绵16与所述切割机构的打顶割刀12相接触；设置消毒抑芽装置可实现对打顶割刀12和切割创口的消毒，同时抑芽药剂涂抹在切割部位，也可以起到抑芽作用.。

打顶切割机构由打顶割刀12和粉碎切刀9组成，打顶割刀盘11上装有L型打顶割刀12，粉碎室6入口安装有便于打顶的定刀，打顶割刀12切断植株梢部后并将切下部分推送至粉碎区间；位于上下刀盘之间均布装有四条切碎刀轴10，刀轴10上安装由导套分割的三层交错的甩刀式粉碎切刀9，如果难以一次切断打碎，甩刀可以绕着刀轴10旋转滑过，留待下次切断。物料被旋转的甩刀式粉碎切刀9切割和粉碎室6支板撞击破碎并被甩到用于收集粉碎物的网袋内，防止对植株造成感染。粉碎切刀9比打顶割刀12略短，和安装在切割室壁上的支板配合，将顶梢切断粉碎后经卸料口7排出，可以使用卸料口7安装的网袋将其回收，带出田间做无害化处理，也可切碎后铺在垄间实现还田。切割机构的前端V型挡板4处设有消毒抑芽装置，药瓶14里的消毒抑芽剂经药液控制阀13和药管15，在重力作用下以一定的流量连续滴至粉碎室6内下方固定的块状海绵16上，打顶割刀12旋转到海绵16上时沾染药剂进行消毒，同时割刀滑过茬口也将药液涂抹在切断处，消毒抑芽装置可以实现打顶割刀12的消毒和在割茬部位涂抹抑芽药剂，也可以起到抑芽作用。高度识别系统中超声波传感器5检测位置并通过警示红绿灯指示器2显示打顶位置，通过上下两个超声波传感器5检测植株进入打顶机内的长度，并由三排指示灯给出信号，当上部传感器测得反射信号则表明打顶机位置太低，上部指示红灯亮起，提醒抬高打顶机；两个传感器都未给出反射信号则表明打顶机位置太高，下部指示红灯亮起，提醒降低打顶机；下部传感器测得信号而上部传感器未能测得信号，打顶高度合适，中部绿灯亮起表明作业正常。

作业时，操作人员手持打顶机，保持作业时正确的放置方向，即药瓶14出口向下，打开药液控制阀13，调节出药量到合适流量，让药液流到海绵16上；启动电源，旋转电机调速器8按钮，将盘式电机3调至适当转速，将打顶机放置预打顶部位，此时V型挡板4下边缘将不处理的叶片压住，引导作物顶梢进入粉碎室6，同时观察打顶机的警示红绿灯指示器；粉碎室6入口处的上下两个超声波传感器5检测位置并通过警示红绿灯指示器2显示打顶位置：当上方超声波传感器5测得反射信号则表明打顶机位置太低，上部指示红灯亮起，需要抬高打顶机；当上下两个超声波传感器5都未给出反射信号则表明打顶机位置太高，下部指示红灯亮起，需要降低打顶机；当下方超声波传感器5测得信号而上方超声波传感器5未能测得信号，则打顶高度合适，中部指示绿灯亮起表明作业位置合适。打顶割刀12切断植株顶梢后并将切下的部分推送至粉碎区间，使其被旋转的粉碎切刀9切割粉碎，之后被甩到卸料口7处滑进用于收集粉碎物的网袋内，消毒抑芽装置药瓶14中的消毒抑芽剂经药液控制阀13和药管15在重力作用下流至与打顶割刀12相接触的海绵16上，可实现打顶割刀12的消毒以及在割茬部位涂抹抑芽药剂的效果，同时药瓶14也可按需要配用不同的药液使用，打顶和抑芽同步进行，高效地完成打顶作业。

本发明小型轻便、操作简便、对环境友好和造价成本低廉，可以一次性完成作物梢部切断、切除物切碎后回收、切口消毒和涂抹抑芽药剂的功能，工作效率较高；可智能识别打顶的高度，能自动识别进入打顶切割室内部分的高度，为选择打顶的合适切削位置提供参考；采用手持式作业方式，对作物进行智能打顶和切割物的无害化处理，采用电池作为动力，体积较小，携带方便，操作简单，造价成本较低，对环境友好，特别适合小面积种植用户打顶使用，适合大范围地推广使用。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能打顶机，其特征在于，包括机架，以及设置于机架上的切割机构、高度识别系统和动力系统；

所述切割机构包括粉碎室，以及位于粉碎室内的定刀、打顶割刀、打顶割刀盘、刀轴、粉碎切刀，所述粉碎室设置有打顶入口和卸料口，所述定刀固定安装在粉碎室底端，所述打顶割刀安装在打顶割刀盘上，且位于定刀上方，所述刀轴安装在打顶割刀盘上，所述粉碎切刀安装在刀轴上；所述粉碎室的卸料口处设置有网袋；所述粉碎室的打顶入口处设置有V型挡板；

所述高度识别系统包括依次连接的超声波传感器、单片机和警示红绿灯指示器，所述超声波传感器设置于所述粉碎室的打顶入口处，所述超声波传感器为两个且上下排列，下方的超声波传感器与所述切割机构的打顶割刀位于同一平面；

所述动力系统包括依次连接的电池、电机调速器和盘式电机，所述电池还与高度识别系统相连接，所述盘式电机与切割机构相连接；

所述智能打顶机还包括安装在机架上的消毒抑芽装置，所述消毒抑芽装置包括药瓶、药管、药液控制阀和海绵，所述药瓶位于海绵上方，且药瓶和海绵通过药管相连接，所述药管上设置有药液控制阀，所述海绵与所述切割机构的打顶割刀相接触。

2.根据权利要求1所述的智能打顶机，其特征在于，所述打顶割刀设置成L型结构。

3.根据权利要求1所述的智能打顶机，其特征在于，所述刀轴有四根，均匀分布于打顶割刀盘上。

4.根据权利要求1所述的智能打顶机，其特征在于，所述粉碎切刀设置为三层，相互交错地安装于刀轴上。

5.根据权利要求1所述的智能打顶机，其特征在于，所述粉碎切刀的长度短于所述打顶割刀的长度。

6.根据权利要求1所述的智能打顶机，其特征在于，所述电池为12伏直流电池。

7.一种由权利要求1-6任一项所述智能打顶机的实现方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)作业时，操作人员手持打顶机，保持作业时正确的放置方向，即药瓶出口向下，打开药剂药液控制阀，调节出药量到合适流量，让药液流到海绵上；

(2)启动电源，旋转电机调速器按钮，将盘式电机调至适当转速，将打顶机放置预打顶部位，此时V型挡板下边缘将不处理的叶片压住，引导作物顶梢进入粉碎室，同时观察打顶机的警示红绿灯指示器；

粉碎室入口处的上下两个超声波传感器检测位置并通过警示红绿灯指示器显示打顶位置：当上方超声波传感器测得反射信号则表明打顶机位置太低，上部指示红灯亮起，需要抬高打顶机；当上下两个超声波传感器都未给出反射信号则表明打顶机位置太高，下部指示红灯亮起，需要降低打顶机；当下方超声波传感器测得信号而上方超声波传感器未能测得信号，则打顶高度合适，中部指示绿灯亮起表明作业位置合适；

(3)打顶割刀切断植株顶梢后并将切下的部分推送至粉碎区间，使其被旋转的粉碎切刀切割粉碎，之后被甩到卸料口处滑进用于收集粉碎物的网袋内，完成打顶作业。