CN105493699B - 一种电动控制自定位播种装置及播种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动控制自定位播种装置及播种方法，包括存种箱，其特征是：所述存种箱底部设置有上种盘，所述上种盘上均布有一组通孔，所述上种盘的下侧设置有遮挡机构，所述存种箱的下端连通下种管，所述下种管穿过导向轴，所述导向轴的下端连接破土锥，所述破土锥上设置有存种机构，所述存种箱的下端焊接有保护罩，所述保护罩内设置有上轴承和下轴承，所述导向轴穿过所述上轴承和所述下轴承，所述下种管的外侧环套有固定法兰，所述上轴承通过防震弹簧连接所述上轴承，所述导向轴的外侧环套有从动轮，所述从动轮通过传送带连接传送齿轮，所述传送齿轮通过传动轴连接动力轮齿轮，所述动力齿轮的上侧连接滚动轴，所述滚动轴连接所述遮挡机构。
Description
技术领域
本发明涉及电动控制播种领域，具体地讲，涉及一种电动控制自定位播种装置及播种方法。
背景技术
现有的播种机有很多种，但是，大多数功能单一，存在很多缺陷，例如，现有的播种机无法满足播种过程中需要间隔固定距离固定时间实现依次下种；无法实现可控的将种子播种至土壤固定深度，无法做到精准的下种，无法防止播种过程中种子散落，造成不能将种子播种在需要的土壤深度，影响播种效果。此为现有技术的不足之处。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种电动控制自定位播种装置及播种方法，实现自定位精准下种，实现可控的将种子播种至土壤固定深度。
本发明采用如下技术方案实现发明目的：
一种电动控制自定位播种装置，包括存种箱，其特征是：所述存种箱底部设置有上种盘，所述上种盘上均布有一组通孔，所述上种盘的下侧设置有遮挡机构，所述存种箱的下端连通下种管，所述下种管通过固定法兰连通导向轴，所述导向轴的下端连接破土锥，所述破土锥上设置有存种机构，所述存种箱的下端焊接有保护罩，所述保护罩内设置有上轴承和下轴承，所述导向轴穿过所述上轴承和所述下轴承，所述保护罩通过防震弹簧连接所述上轴承，所述导向轴的外侧环套有从动轮，所述从动轮通过传送带连接传送齿轮，所述传送齿轮通过传动轴连接动力轮齿轮，所述动力齿轮的上侧通过传动轴连接滚动轴，所述滚动轴连接所述遮挡机构，所述破土锥包括锥壁和破土锥锥刃，所述存种机构包括存种块，所述锥壁的一侧开口，所述存种块位于所述开口的下侧，所述开口的一侧设置有铰轴，所述铰轴上铰接有护种挡片，所述锥壁上、所述护种挡片的一侧还设置有挡板，所述遮挡机构包括铰接在所述上种盘底部的一组遮挡片，所有所述遮挡片的下端由同一弹力绳串接在一起，所述弹力绳的一端连接所述滚动轴，所述存种箱的侧壁上还设置有支撑座，所述支撑座上设置有立柱，所述立柱通过直线轴承连接敲击轴，所述敲击轴的一端与凸轮接触，所述凸轮位于所述传动轴的顶部。
作为对本技术方案的进一步限定，所述凸轮采用平面凸轮。
一种权利要求1的电动控制自定位播种装置的播种方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)开动驱动电机，调整驱动电机转动速度，通过转速的控制确定动力齿轮传动至滚动轴的转速，滚动轴反转，弹力绳放松，遮挡片在自身重力的作用下下垂，上种盘通孔内的种子下落到下种管中；
(2)动力齿轮通过传送齿轮、传送带和从动轮带动导向轴旋转，导向轴将电机动力传至破土锥，开始破土播种，在破土锥下行中护种挡片遮挡在破土锥开口处，在破种锥转动过程中护住种子不接触土壤，带动种子同步下行；
(3)当达到设定深度，驱动电机反转，破土锥上行收回，护种挡片在泥土推动下围绕铰轴转动，种子接触泥土，在阻力下留在该位置，从而实现播种；驱动电机反向转动时，滚动轴的转动方向调整，弹力绳缠绕在滚动轴上，遮挡片被拉紧后遮挡在通孔的下端，通孔内的种子停止下落。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明结构设计合理，操作方便，适用于几乎所有播种所需尺寸、数量的种子，本发明满足了现代农业播种过程中对固定时间、频率下种的要求，在播种过程中做到了不浪费一粒种子，实现了高效精确的控制播种的深度，大大提高了播种效率和精度，做到了精准控制、精准播种，且成本较低，仅需一个电机联动就能完成放种和播种的全部功能，效率较高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的上种盘和遮挡片的剖视图。
图3位本发明的破土锥的结构示意图。
图4为图3的A部分的局部放大图。
图5为本发明的图1B部分的局部放大图。
图6为本发明的平面凸轮轮廓计算的原理示意图。
图中，1、存种箱，2、上种盘，3、通孔，4、遮挡片，5、弹力绳，6、下种管，7、导向轴，8、破土锥，9、保护罩，10、上轴承，11、下轴承，12、固定法兰，13、防震弹簧，14、从动轮，15、传送带，16、传送齿轮，17、传动轴，18、动力齿轮，19、滚动轴，20、锥壁，21、破土锥锥刃，22、存种板，23、破土锥开口，24、铰轴，25、护种挡片，26、挡块，27、驱动电机，28、支撑座，29、立柱，30、直线轴承，31、敲击轴，32、凸轮，33、传动轴。
具体实施方式:
下面结合实施例，进一步说明本发明。
参见图1-图6，本发明包括存种箱1，所述存种箱1底部设置有上种盘2，所述上种盘2上均布有一组通孔3，所述上种盘2的下侧铰接有一组遮挡片4，所有所述遮挡片4的下端由同一弹力绳5串接在一起，所述存种箱1的下端连通下种管6，所述下种管6通过固定法兰12连通能够旋转的导向轴7，所述导向轴7的下端连接破土锥8，所述破土锥8上设置有存种机构，所述存种箱1的下端焊接有保护罩9，所述保护罩9内设置有上轴承10和下轴承11，所述导向轴7穿过所述上轴承10和所述下轴承11，所述固定法兰12通过防震弹簧13连接所述上轴承10，所述导向轴7的外侧环套有从动轮14，所述从动轮14通过传送带15连接传送齿轮16，所述传送齿轮16通过传动轴17连接动力齿轮18，所述动力齿轮18的上侧连接滚动轴19，所述滚动轴19连接所述弹力绳5的一端，动力齿轮18通过动力传输带连接驱动电机27，驱动电机27设置在保护罩9上。
所述破土锥8包括锥壁20和破土锥锥刃21。
所述存种机构包括设置于所述锥壁20内的存种板22，所述下种管6的下侧开口正对所述存种板22，所述存种板22倾斜设置，倾斜角度在30-60度之间，存种板22倾斜设置，便于从下种管6上落入的种子从破土锥开口23进入土壤中，所述锥壁20的一侧破土锥开口23，所述存种板22位于所述破土锥开口23的下侧，所述破土锥开口23的一侧设置有铰轴24，所述铰轴24上铰接有护种挡片25，所述锥壁20上、所述护种挡片25的一侧还设置有挡块26，在挡块26作用下保证护种挡片25不会向后转动。
所述存种箱1的侧壁上还设置有支撑座28，所述支撑座28上设置有立柱29，所述立柱29通过直线轴承30连接敲击轴31，所述敲击轴的31一端与凸轮32接触，所述凸轮32位于所述传动轴33的顶部。传动轴33转动带动凸轮32转动，凸轮32转动带动敲击轴31沿直线轴承30横向移动敲击存种箱1，便于存种箱2内的种子落下。
使用时，开动驱动电机27，调整驱动电机27转动速度，通过转速的控制确定动力齿轮18传动至滚动轴19的转速，滚动轴19反转，弹力绳5放松，遮挡片4在自身重力的作用下下垂，上种盘2通孔3内的种子下落到下种管6中。驱动电机27反向转动时，滚动轴19的转动方向调整，弹力绳5缠绕在滚动轴19上，遮挡片5被拉紧后遮挡在通孔3的下端，通孔3内的种子停止下落；通过传送齿轮16和传送带15带动导向轴7旋转，导向轴7将电机动力传至破土锥8，开始破土播种，当达到设定深度，控制系统控制驱动电机27反转，破土锥8收回，在破土锥8下行中护种挡片25遮挡在破土锥开口23处，在破种锥14转动过程中护住种子不接触土壤，带动种子同步下行，当达到设定深度，驱动电机27反转，破土锥8上行，护种挡片25在泥土推动下围绕铰轴24转动，种子接触泥土，在阻力下留在该位置，从而实现播种。
所述凸轮33采用平面凸轮。
平面凸轮采用如下制作步骤：
(1)依据滚子测量法获取凸轮轮廓曲线的坐标数组以及滚子轴心轨迹的坐标数组；
(2)根据凸轮轮廓曲线上的一个点的坐标值M(X1,Y1)以及该点对应的滚子轴心的坐标值S(X2,Y2)，推算圆形切削刀具旋转中心相对于凸轮旋转轴心的一个相应点的坐标值，具体做法为：
连接凸轮轮廓曲线上的点M和该点对应的滚子轴心点S，形成的线段即滚子半径R，以点M为起始点，沿滚子半径R延伸旋转刀具半径r的距离获得的点即为旋转刀具的中心点N(X3,Y3)，其中，M(X1,Y1)、S(X2,Y2)和N(X3,Y3)处于同一坐标系XOY中，坐标系XOY以凸轮轮廓曲线的轴心为原点O，以水平方向为X轴，以垂直方向为Y轴；
(3)重复步骤(2)，得到对应于整个凸轮轮廓曲线的切削刀具旋转中心的相对运动曲线；
(4)使切削刀具按照上述相对运动曲线产生运动在凸轮加工设备上对凸轮进行加工。
所述步骤(2)包括如下步骤：
(2.1)计算所述切削刀具旋转中心点N的横向坐标为：
X3＝X1-r/R*∣X2-X1∣当X1>X2时
或者
X3＝X1+r/R*∣X2-X1∣当X1<X2时；
(2.2)计算所述切削刀具旋转中心点N的纵坐标为：
Y3＝Y1-r/R*∣Y2-Y1∣当Y1>Y2时
或者
Y3＝Y1+r/R*∣Y2-Y1∣当Y1<Y2时；
(2.3)获取所述切削刀具旋转中心的坐标值N(X3,Y3)。
对所述步骤(4)加工出的凸轮进行精度评估，具体步骤如下：
(4.1)计算所述相对运动曲线上角坐标之差为φ的相邻两点之间的距离以及相邻两点连线的斜率，整个相对运动曲线上有n对相邻点，则获取了n个连线距离Li和n个斜率θi,i为整数，用于区分不同的相邻坐标点，斜率θi是指相对运动曲线上角坐标之差为φ的相邻两点之间连线Li相对于X轴的倾斜角度。具体计算过程为：已知相对运动曲线角坐标之差为φ的相邻两点的坐标Ni(x,y)和Ni+1(x,y),计算该相邻两点与原点O(0,0)的距离为ni和ni+1，该相邻两点与原点O组成三角形，根据三角形的边长计算公式，已知三角形两边的长度以及该三角形两边的夹角φ，很容易计算出三角形另一个边的长度，该长度即是相对运动曲线上角坐标之差为φ的相邻两点之间连线Li的长度：
Li＝(ni 2+ni+1 2-2*ni*ni+1*cosφ)1/2；i为整数；
θi＝|((Ni+1(y)-Ni(y))/(Ni+1(x)-Ni(x))|；其中，Ni+1(y)表示点Ni+1的Y轴向坐标，Ni(y)表示点Ni的Y轴向坐标，Ni+1(x)表示点Ni+1的X轴向坐标,Ni(x)表示点Ni的X轴向坐标；
(4.2)计算切削刀具完成角坐标之差为φ的相邻两点加工的实际位移距离以及该实际位移距离的斜率θi’，整个相对运动曲线上有n对相邻点，则获取了n个实际位移线路Li’和n个斜率θi’,i为整数，用于区分不同的相邻坐标点，斜率θi’指实际位移线路Li’相对于X轴的倾斜角度。具体计算过程为：切削刀具沿相对运动曲线的从点Ni(x,y)移动到点Ni+1(x,y)过程中,Ni(x,y)和点Ni+1(x,y)角坐标之差为φ，X轴向编码器记录了X轴向驱动电机的旋转转数，Y轴向编码器记录了Y轴向驱动电机的旋转转数，根据X轴向驱动电机的旋转转数计算X轴向驱动电机的位移hi，根据Y轴向驱动电机的旋转转数计算Y轴向驱动电机的位移ki,实际位移线路Li’＝(hi 2+ki 2)1/2，倾斜角度θi’的斜率为ki/hi；
(4.3)将计算出的相邻两点之间的距离Li与计算出的对应相邻两点的实际位移线路Li’进行比较，得出每对相邻两点的位移切削误差：
ΔLi＝Li-Li’；i为整数，用于区分不同的相邻坐标点；
(4.4)将计算出的相邻两点之间的斜率θi与测量出的对应相邻两点的实际斜率θi’进行比较，得出每对相邻两点的斜率切削误差：
Δθi＝θi-θi’；i为整数，用于区分不同的相邻坐标点；
(4.5)计算总的位移切削误差和斜率切削误差：
ZL＝|ΔL1|+|ΔL2|+...+|ΔLn|；n为相邻点的总个数；
Zθ＝|Δθ1|+|Δθ2|+...+|Δθn|；n为相邻点的总个数；
(4.6)计算位移切削的平均误差和斜率切削的平均误差：
PL＝(|ΔL1|+|ΔL2|+...+|ΔLn|)/n；n为相邻点的总个数；
Pθ＝(|Δθ1|+|Δθ2|+...+|Δθn|)/n；n为相邻点的总个数。
所述步骤(4.1)中的角坐标之差为φ为一个恒量。
所述凸轮加工设备采用数控加工中心，数控加工中心采用现有的产品，切削刀具采用铣刀，在此不再赘述，所述数控加工中心的X轴向驱动电机上设置有X轴向编码器，所述数控加工中心的Y轴向驱动电机上设置有Y轴向编码器。
本发明的凸轮加工方法计算简单，大大降低了凸轮加工的相邻差，相邻差减少到0.1-0.8微米，基本可以忽略不计，大大提高了凸轮的加工精度。且对凸轮加工后的精度进行计算，能够及时全面了解凸轮加工的精度，且方便根据计算得出的凸轮加工误差对数控加工中心的加工方式进行调整，快速找到加工误差较大的相邻两点进行调整，有利于凸轮加工效率和加工精度的提高。
Claims (3)
1.一种电动控制自定位播种装置，包括存种箱，其特征是：所述存种箱底部设置有上种盘，所述上种盘上均布有一组通孔，所述上种盘的下侧设置有遮挡机构，所述存种箱的下端连通下种管，所述下种管通过固定法兰连通导向轴，所述导向轴的下端连接破土锥，所述破土锥上设置有存种机构，所述存种箱的下端焊接有保护罩，所述保护罩内设置有上轴承和下轴承，所述导向轴穿过所述上轴承和所述下轴承，所述保护罩通过防震弹簧连接所述上轴承，所述导向轴的外侧环套有从动轮，所述从动轮通过传送带连接传送齿轮，所述传送齿轮通过传动轴连接动力轮齿轮，所述动力齿轮的上侧通过传动轴连接滚动轴，所述滚动轴连接所述遮挡机构，所述破土锥包括锥壁和破土锥锥刃，所述存种机构包括存种块，所述锥壁的一侧开口，所述存种块位于所述开口的下侧，所述开口的一侧设置有铰轴，所述铰轴上铰接有护种挡片，所述锥壁上、所述护种挡片的一侧还设置有挡板，所述遮挡机构包括铰接在所述上种盘底部的一组遮挡片，所有所述遮挡片的下端由同一弹力绳串接在一起，所述弹力绳的一端连接所述滚动轴，所述存种箱的侧壁上还设置有支撑座，所述支撑座上设置有立柱，所述立柱通过直线轴承连接敲击轴，所述敲击轴的一端与凸轮接触，所述凸轮位于所述传动轴的顶部。
2.根据权利要求1所述的电动控制自定位播种装置，其特征是：所述凸轮采用平面凸轮。
3.一种权利要求1的电动控制自定位播种装置的播种方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)开动驱动电机，调整驱动电机转动速度，通过转速的控制确定动力齿轮传动至滚动轴的转速，滚动轴反转，弹力绳放松，遮挡片在自身重力的作用下下垂，上种盘通孔内的种子下落到下种管中；
(2)动力齿轮通过传送齿轮、传送带和从动轮带动导向轴旋转，导向轴将电机动力传至破土锥，开始破土播种，在破土锥下行中护种挡片遮挡在破土锥开口处，在破种锥转动过程中护住种子不接触土壤，带动种子同步下行；
(3)当达到设定深度，驱动电机反转，破土锥上行，护种挡片在泥土推动下围绕铰轴转动，种子接触泥土，在阻力下留在该位置，从而实现播种；驱动电机反向转动时，滚动轴的转动方向调整，弹力绳缠绕在滚动轴上，遮挡片被拉紧后遮挡在通孔的下端，通孔内的种子停止下落。
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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 | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Luo Weihao Inventor before: Duan Guangbin Inventor before: Xu Fangchao Inventor before: Fan Changying |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20171113 Address after: 410000 Hunan province Changsha Yuhua District of Sanjiang City 1 Building No. 101 city of flowers Applicant after: Luo Weihao Address before: West Town West Commercial Street Licheng District 250111 Shandong city of Ji'nan province 107-4 Applicant before: JINAN PARAMECIUM ELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20181120 Address after: 528400 Zhongshan, East Guangdong, Dongjiang Road, Zhongshan Polytechnic, north gate, Zhongshan Polytechnic, building 1, four, 411 Patentee after: Zhongshan science and technology limited company. Address before: 410000 Yuhua District, Changsha City, Hunan Province No. 101, No. 1 Sanjiang Huazhong City Patentee before: Luo Weihao |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190201 Address after: 410000 Yuhua District, Changsha City, Hunan Province No. 101, No. 1 Sanjiang Huazhong City Patentee after: Luo Weihao Address before: 528400 Zhongshan, East Guangdong, Dongjiang Road, Zhongshan Polytechnic, north gate, Zhongshan Polytechnic, building 1, four, 411 Patentee before: Zhongshan science and technology limited company. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171208 Termination date: 20191202 |