CN105874932A - 基于机器视觉的电液控制中耕除草机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于机器视觉的电液控制中耕除草机，其特点在于：包括机架和电液控制箱，所述的电液控制箱设在机架上，所述的机架由前梁、液压装置、前拉杆、横梁、后拉杆、后梁、旋转轴、动板、定板构成，所述的视觉除草装置设在机架的前梁下，所述的液压中耕装置设在后梁下，所述的液压限深装置设在横梁后；本发明采用视觉摄像头、液压装置和电液控制箱实现中耕除草的精准作业，并通过液压装置实现调整液压除草装置位置和铲柄的入土深度等功能；总之，本发明提供了一种能有效减小机械所受的牵引阻力，降低能耗，一次完成除草和中耕作业，零部件的方便拆装使耕宽可调的中耕除草施肥机。

Description

基于机器视觉的电液控制中耕除草机

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉的电液控制中耕除草机。

背景技术

传统的人工除草能够完全将杂草清除而不伤害作物，但劳动强度大，工作效率低，随着化学除草的普遍使用，具有省时省工的优点，但带来了杂草群落变迁、杂草抗药性增强、环境污染、药剂残留及生物灭绝等问题，因此机械除草成为旱作农业可持续发展的一项重要生产技术，其中中耕除草是利用中耕松土等措施在播种前、出苗前及生育期等不同时期进行除草，杀除已出土的杂草或将草籽深埋，或将地下茎翻出地面使之干死或冻死，从而达到除草效果。另外，中耕除草还具有多重作用：可以改变土壤物理化学性质，改善土壤固态、气态、液态物质的三相，加强有益微生物活动，加快有机质矿化及风化作用，改变土壤结构．增强土壤吸附能力，提高化肥利用率；改善土壤通透性，进而提高土壤的水肥气热协调能力，提高土壤肥力水平和缓冲能力；可以松动土壤，打破土壤板结，有利于作物生长，最终达到稳产增产目的。中耕除草技术具有环保、节能、无污染、操作安全方便和作业成本低等优点。

目前存在的中耕除草机，存在除草质量差、作业效率低和功耗高等问题，而且中耕、除草作业大多是分开独立完成，致使作业工序多，降低作业效率，增加作业成本另一方面，多次作业一方面增加了农业机械对土壤的压实，致使土壤发生板结，影响植株的根系生长和作物产量，影响农民经济效益。另外，现有的中耕除草机械作业时极易损伤作物，严重影响作业效果。因此，中耕除草机具对进一步提高田间作业性能与质量、减轻劳动强度具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种有效减小机械所受的牵引阻力，降低能耗，一次完成除草和中耕作业，通过液压装置中液压油量的控制精确控制耕深，通过电液控制箱对作物进行视觉检测，并控制液压装置从而无损伤地进行精准除草和可通过性高，零部件的方便拆装使耕宽可调的中耕除草施肥机。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

1为固定板，2为前固定端板，3为液压装置，31为液压杆，32为液压活塞，33为液压缸盖，34为液压缸，4为后固定端板，5为销轴，6为固定横梁，7为铲柄，8为液压机架，81为前梁，82为前拉杆，83为横梁，84后拉杆，85为后梁，86为旋转轴，87为动板，88为定板，9为距离传感器，10为铲翼，11为铲尖，12为中耕后固定板，13为中耕前固定板，14为视觉摄像头，15为回复弹簧，16为弹簧心轴，17为弹簧夹子，18为下柱，19为减阻弹簧，20为圆盘切刀，21为上柱，22为地轮，23为地轮固定方钢。

本发明其特点在于：包括机架和电液控制箱，所述的电液控制箱设在机架上，所述的机架由前梁、液压装置、前拉杆、横梁、后拉杆、后梁、旋转轴、动板、定板构成，前拉杆与前梁连接，液压装置连接在前梁上端内侧，后拉杆与液压装置，后拉杆后端与后梁连接，后梁与定板连接，定板通过旋转轴与横梁连接，使后梁可以绕横梁转动，定板连接在横梁外侧前端，动板连接在横梁外侧后端，动板与定板之间设有液压装置；所述的液压装置由液压杆、液压活塞、液压缸盖和液压缸构成，液压活塞与液压杆连接，液压活塞和液压杆设在液压缸中，液压缸与液压缸盖连接；所述的视觉除草装置设在机架的前梁下，所述的液压中耕装置设在后梁下，所述的液压限深装置设在横梁后。

所述的液压除草装置由中耕后固定板、中耕前固定板、视觉摄像头、回复弹簧、弹簧心轴、弹簧夹子、下柱、减阻弹簧、圆盘切刀、上柱构成，所述的中耕前固定板与中耕后固定板连接并抱住机架的前梁，中耕前固定板下设有视觉摄像头，上柱与中耕前固定板之间设有液压装置，下柱与上柱连接，上柱与下柱之间设有减阻弹簧，弹簧夹子连接在下柱后端，弹簧夹子后端设有回复弹簧，回复弹簧中设有弹簧心轴，弹簧夹子两端设有圆盘切刀。

所述的液压中耕装置由固定板、前固定端板、液压装置、后固定端板、销轴、固定横梁、铲柄、铲翼、铲尖构成，固定板与前固定端板连接并抱住机架的后梁，固定横梁与前固定端板连接，后固定端板与固定横梁连接并可以绕固定横梁转动，前固定端板与后固定端板之间设有液压装置，铲柄上端与后固定端板连接，铲翼设在铲柄下两侧，铲翼前设有铲尖。

所述的液压限深装置由液压装置、距离传感器、地轮、地轮固定方钢构成，距离传感器设在机架的横梁下端，地轮固定方钢连接在机架的横梁后，液压装置的上端与地轮固定方钢连接，地轮与液压装置的下端连接。

本发明采用视觉摄像头、液压装置和电液控制箱实现中耕除草的精准作业，基于机器视觉的电液控制中耕除草机的工作特点和具体作用方式如下：

一、视觉摄像头完成作物图像的采集和作物视觉检测与定位，并将信息发送给电液控制箱，电液控制箱控制液压除草装置中液压装置，调整液压除草装置位置和入土角除草；另一方面，液压除草装置中上柱与下柱之间的减阻弹簧，可以减小圆盘切刀除草时的阻力；弹簧夹子后设有的回复弹簧，可以使圆盘刀片在除草过程中保证回复在原位置，保证入土角度和除草质量，同时也对圆盘切刀除草受力时起到缓冲保护作用。

二、横梁下端的距离传感器可以测量中耕除草机耕深，并将信息发送给电液控制箱，电液控制箱控制机架中的液压装置和液压中耕装置中的液压装置，调整中耕的耕深，并控制液压限深装置中液压缸的液压油量，最终达到精准控制中耕耕深的目的，并且配合液压除草装置的除草深度。

三、通过调整液压中耕装置中液压装置液压缸的液压油量，可以使铲柄绕后固定端板转动，从而调整铲柄的入土深度，从而可以调整所受的耕作阻力；另一方面，根据铲柄所受耕作阻力不同，由液压缸中的液压油量调整，可使所有铲柄处于同一水平位置，从而保证耕深的一致性，也在一定程度上减少耕作阻力，降低能耗；另外，当深松铲柄遇到大石块等障碍物，而无法通过时，通过设置液压缸中的液压油阈值，可以使深松铲柄绕后固定板转动而抬起，从而保护铲柄等不受伤害；

四、通过调整液压中耕装置中液压装置液压缸的液压油量，可以使铲柄绕后固定端板转动并抬起，然后通过机架中的液压装置将中耕除草机抬起，从而方便中耕除草机运输。

五、液压除草装置、液压深松装置和液压限深装置，以及中耕除草剂中各个零部件多采用螺栓销轴连接，便于拆装。

附图说明

图1为本发明实施例的立体结构示意图,图中左侧的液压限深装置和圆盘切刀未画出；

图2为图1的侧视图；

图3为图1中机架的放大视图；

图4为图1的液压除草装置二维轴测图；

图5为图1的液压中耕装置二维轴测图；

图6为图1中的液压装置放大示意图；

图7为图6的剖视图；

图示中：1为固定板，2为前固定端板，3为液压装置，31为液压杆，32为液压活塞，33为液压缸盖，34为液压缸，4为后固定端板，5为销轴，6为固定横梁，7为铲柄，8为液压机架，81为前梁，82为前拉杆，83为横梁，84后拉杆，85为后梁，86为旋转轴，87为动板，88为定板，9为距离传感器，10为铲翼，11为铲尖，12为中耕后固定板，13为中耕前固定板，14为视觉摄像头，15为回复弹簧，16为弹簧心轴，17为弹簧夹子，18为下柱，19为减阻弹簧，20为圆盘切刀，21为上柱，22为地轮，23为地轮固定方钢,24为电液控制箱。

具体实施方式

参照附图1～7，本发明包括机架8和电液控制箱24，所述的电液控制箱24设在机架8上，所述的机架8由前梁81、液压装置3、前拉杆82、横梁83、后拉杆84、后梁85、旋转轴86、动板87、定板88构成，前拉杆82与前梁81连接，液压装置3连接在前梁81上端内侧，后拉杆84与液压装置3，后拉杆84后端与后梁85连接，后梁85与定板88连接，定板88通过旋转轴86与横梁83连接，使后梁85可以绕横梁83转动，定板88连接在横梁83外侧前端，动板87连接在横梁83外侧后端，动板87与定板88之间设有液压装置3；所述的液压装置3由液压杆31、液压活塞32、液压缸盖33和液压缸34构成，液压活塞32与液压杆31连接，液压活塞32和液压杆31设在液压缸34中，液压缸34与液压缸盖33连接；所述的视觉除草装置设在机架8的前梁81下，所述的液压中耕装置设在后梁85下，所述的液压限深装置设在横梁83后。

所述的液压除草装置由中耕后固定板12、中耕前固定板13、视觉摄像头14、回复弹簧15、弹簧心轴16、弹簧夹子17、下柱18、减阻弹簧19、圆盘切刀20、上柱21构成，所述的中耕前固定板13与中耕后固定板12连接并抱住机架8的前梁81，中耕前固定板13下设有视觉摄像头14，上柱21与中耕前固定板13之间设有液压装置3，下柱18与上柱21连接，上柱21与下柱18之间设有减阻弹簧19，弹簧夹子17连接在下柱18后端，弹簧夹子17后端设有回复弹簧15，回复弹簧15中设有弹簧心轴16，弹簧夹子17两端设有圆盘切刀20。

所述的液压中耕装置由固定板1、前固定端板2、液压装置3、后固定端板4、销轴5、固定横梁6、铲柄7、铲翼10、铲尖11构成，固定板1与前固定端板2连接并抱住机架8的后梁85，固定横梁6与前固定端板2连接，后固定端板4与固定横梁6连接并可以绕固定横梁6转动，前固定端板2与后固定端板4之间设有液压装置3，铲柄7上端与后固定端板4连接，铲翼10设在铲柄7下两侧，铲翼10前设有铲尖11。

所述的液压限深装置由液压装置3、距离传感器9、地轮22、地轮固定方钢23构成，距离传感器9设在机架8的横梁83下端，地轮固定方钢23连接在机架8的横梁83后，液压装置3的上端与地轮固定方钢23连接，地轮22与液压装置3的下端连接。

Claims (4)

1.一种基于机器视觉的电液控制中耕除草机，其特征在于：包括机架和电液控制箱，所述的电液控制箱设在机架上，所述的机架由前梁、液压装置、前拉杆、横梁、后拉杆、后梁、旋转轴、动板、定板构成，前拉杆与前梁连接，液压装置连接在前梁上端内侧，后拉杆与液压装置，后拉杆后端与后梁连接，后梁与定板连接，定板通过旋转轴与横梁连接，使后梁可以绕横梁转动，定板连接在横梁外侧前端，动板连接在横梁外侧后端，动板与定板之间设有液压装置；所述的液压装置由液压杆、液压活塞、液压缸盖和液压缸构成，液压活塞与液压杆连接，液压活塞和液压杆设在液压缸中，液压缸与液压缸盖连接；所述的视觉除草装置设在机架的前梁下，所述的液压中耕装置设在后梁下，所述的液压限深装置设在横梁后。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的电液控制中耕除草机，其特征在于：所述的液压除草装置由中耕后固定板、中耕前固定板、视觉摄像头、回复弹簧、弹簧心轴、弹簧夹子、下柱、减阻弹簧、圆盘切刀、上柱构成，所述的中耕前固定板与中耕后固定板连接并抱住机架的前梁，中耕前固定板下设有视觉摄像头，上柱与中耕前固定板之间设有液压装置，下柱与上柱连接，上柱与下柱之间设有减阻弹簧，弹簧夹子连接在下柱后端，弹簧夹子后端设有回复弹簧，回复弹簧中设有弹簧心轴，弹簧夹子两端设有圆盘切刀。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的电液控制中耕除草机，其特征在于：所述的液压中耕装置由固定板、前固定端板、液压装置、后固定端板、销轴、固定横梁、铲柄、铲翼、铲尖构成，固定板与前固定端板连接并抱住机架的后梁，固定横梁与前固定端板连接，后固定端板与固定横梁连接并可以绕固定横梁转动，前固定端板与后固定端板之间设有液压装置，铲柄上端与后固定端板连接，铲翼设在铲柄下两侧，铲翼前设有铲尖。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的电液控制中耕除草机，其特征在于：所述的液压限深装置由液压装置、距离传感器、地轮、地轮固定方钢构成，距离传感器设在机架的横梁下端，地轮固定方钢连接在机架的横梁后，液压装置的上端与地轮固定方钢连接，地轮与液压装置的下端连接。