CN106258124B - 一种钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗的方法和系统，包括穴盘输送装置、摆动式取苗装置、旋转分苗装置和控制单元；所述穴盘输送装置安装在旋转分苗装置的后方，能够实现穴盘左右平移动作，平移距离可调节，上下进给运动，每次进给一排，由第一光电传感器控制进给；所述摆动式取苗装置位于旋转分苗装置上方，取苗爪组，可以一次性取半排苗；所述旋转分苗装置与摆动式取苗装置配合，利用第二光电传感器以及程序控制，将摆动式取苗装置上的苗依次丢入旋转分苗装置内；该方法能够适用于不同的穴盘，不同的栽植速度以及不稳定的栽植速度，能够实现供盘、取苗无中断，成排取苗效率高；全部结构简单，能够在移动的移栽机平台上搭载。

Description

一种钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗的方法和系统

技术领域

本发明属于设施农业中自动化移栽研究领域，具体涉及一种钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗的方法和系统。

背景技术

穴盘育苗是一个新的行业，是20世纪70年代在国际上发展起来的一项新型育苗技术，穴盘育苗与常规的育苗方式相比，具有省工、省力、成苗快、节约资源、成本低、效率高、便于管理以及保护农业生态环境等优点，主要应用于烟草、花卉、蔬菜和树木的育苗。穴盘育苗有一系列的环节，从穴盘播种到移栽，其中苗的移栽是效率低、单调重复动作，但是需要大量的手工作业，将苗从穴盘移送到半自动移栽机里，连续工作容易疲劳，生产效率低，容易漏放，穴盘的移栽能否实现自动高速显得尤为关键。

要实现穴盘苗自动移栽，就要提出一种适用性强，操作简单的取放苗方法，要求其取苗效率高，能够适应多种规格穴盘，能够适应不同的栽植速度，实现途径简单，这些也是移栽方法是否实用的关键要求。

本发明提出了一种合理、高效得钵苗移栽机成排间隔取苗一次丢苗的方法和系统，能够适用于多种规格穴盘，多种栽植要求并且能够在移动平台上实现。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种合理、高效的钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗的方法和系统，能够适用于多种规格穴盘，多种栽植要求并且能够在移动平台上实现。

本发明的技术方案是：一种钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗的方法，包括以下步骤：

步骤一，摆动式取苗装置的初始位置悬在旋转分苗装置上方，在穴盘输送装置放置穴盘后打开机器，旋转分苗装置上方开始旋转，穴盘输送装置开始输送穴盘到第一排取苗位置，触发穴盘输送装置两侧的第一光电传感器信号时，停止进给；

步骤二，摆动式取苗装置摆向穴盘，一次性取出第一排的一半，带着苗摆回悬停在旋转分苗装置上方，穴盘输送装置立即向左移动一穴格的距离，控制单元产生信号，旋转分苗装置上旋杯两侧的第二光电传感器开始工作，当第一个旋转分苗装置的旋杯挡住光路触发信号时，取苗爪开始放第一个苗，并且根据控制单元编码器此时反馈的速度计算出下面N-1个取苗爪何时丢苗，用时间控制依次放完N个苗；

步骤三，放完N个苗后，控制单元得到放完苗的信号，摆动式取苗装置立即摆向穴盘，一次性取出第一排的另一半，带着苗摆回悬停在旋转分苗装置上方，穴盘输送装置立即将穴盘向下输送一排的距离，此时旋转分苗装置的接苗容器才触发了M次信号，M<N，当M＝N+1 时，取苗爪开始放第一个苗，并且根据控制单元编码器此时反馈的速度计算出下面N-1个取苗爪何时丢苗，用时间控制依次放完N个苗；

步骤四，由穴盘输送装置完成穴盘的一次进给，接着取下一排的穴苗，完成穴盘上所述穴苗的放苗。

上述方案中，取苗时摆动式取苗装置中的取苗爪组所在平面应与穴盘输送装置中穴盘所在平面垂直；

投苗时摆动式取苗装置中的取苗爪组所在平面应与旋转分苗装置中旋杯所在平面垂直。

上述方案中，所述步骤二中编码器安装在旋转分苗装置旋转轴处，测量并且换算出每一瞬时下旋转分苗装置旋杯的运动速度，当第一个取苗爪开始放苗时，记录下此时速度V，后面的取苗爪每隔(Y-X)/V的时间放苗，其中Y必须大于或等于X，X为取苗爪与取苗爪间距， Y为旋转分苗装置旋杯的间距。

一种实现所述钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗方法的系统，包括分别固定在机架上的穴盘输送装置、摆动式取苗装置和旋转分苗装置，以及控制单元；

所述穴盘输送装置安装在旋转分苗装置的后方，所述摆动式取苗装置位于旋转分苗装置上方，摆动式取苗装置上安装有成排的取苗爪组；

所述控制单元包括信息采集模块、PLC、编码器和执行模块；所述信息采集模块包括与 PLC电连接的第一光电传感器和第二光电传感器；所述第一光电传感器安装在穴盘输送装置的两侧上，用于采集穴盘输送装置输送穴盘到第一排取苗位置的信号并发送到PLC；所述第二光电传感器安装在旋转分苗装置上的旋杯两侧，收集旋杯挡住第二光电传感器的光路的触发信号并发送到PLC；

所述编码器安装在旋转分苗装置旋转轴处、且与PLC电连接，用于测量旋转分苗装置上旋杯的运动速度；

所述执行模块包括电机驱动器和多个电磁阀；所述电机驱动器的一端与PLC电连接，另一端与穴盘输送装置上的步进电机电连接；所述电磁阀的一端与PLC电连接，另一端分别与摆动式取苗装置的取苗爪气缸和取苗爪组摆动气缸电连接；

所述PLC根据第一光电传感器发过来的信号控制，通过电机驱动器控制步进电机的工作，从而控制穴盘输送装置的进给；所述PLC根据第二光电传感器发过来的信号控制，通过电磁阀控制取苗爪气缸，从而控制取苗爪的放苗，以及通过电磁阀控制取苗爪组摆动气缸，从而控制苗摆的回悬。

上述方案中，所述第一光电传感器包括第一光电传感器发生端和第一光电传感器接收端；所述第一光电传感器发生端安装在穴盘输送装置末端的左侧，第一光电传感器接收端安装在穴盘输送装置末端的右侧。

上述方案中，所述第二光电传感器包括第二光电传感器发生端和第二光电传感器接收端；所述第二光电传感器发生端安装在旋杯的左侧，第二光电传感器接收端11安装在旋杯的右侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够适用于不同的穴盘，不同的栽植速度以及不稳定的栽植速度，能够实现供盘、取苗无中断，成排取苗效率高；全部结构简单，能够在移动的移栽机平台上搭载，且不论具体装置情况如何，本发明所述的方法均能较好解决取苗装置与分投苗装置在空间干涉上的矛盾。

附图说明

图1为本发明一实施方式的钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗系统结构示意图；

图2为本发明一实施方式的摆动式取苗装置原理图；

图3为本发明一实施方式的穴盘输送装置输送以及取苗流程示意图；

图4为本发明一实施方式的旋转分苗装置与摆动式取苗装置协调工作原理图；

图5为本发明一实施方式的控制单元框架图。

图中，1.穴盘输送装置；2.摆动式取苗装置；3.旋转分苗装置；4.控制单元；5.取苗爪组；6.穴盘；7.第一光电传感器发生端；8.第一光电传感器接收端；9.旋杯；10.第二光电传感器发生端；11.第二光电传感器接收端；12.机架；13.步进电机；14.取苗爪气缸；15.取苗爪组摆动气缸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

图1所示为本发明实现钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗方法的系统的一种实施方式，实现钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗方法的系统包括分别固定在机架12上的穴盘输送装置1、摆动式取苗装置2和旋转分苗装置3，以及控制单元4。

所述穴盘输送装置1安装在旋转分苗装置3的后方，能够实现穴盘6左右平移动作，平移距离可调节，上下进给运动，每次进给一排，由第一光电传感器控制进给。所述摆动式取苗装置2位于旋转分苗装置3上方，摆动式取苗装置2上安装有成排的取苗爪组5，可以一次性取半排苗。所述旋转分苗装置3与摆动式取苗装置2配合，利用第二光电传感器以及程序控制，将摆动式取苗装置2上的苗依次丢入旋转分苗装置3内。

所述第一光电传感器包括第一光电传感器发生端7和第一光电传感器接收端8；所述第一光电传感器发生端7安装在穴盘输送装置1末端的左侧，第一光电传感器接收端8安装在穴盘输送装置1末端的右侧。

所述第二光电传感器包括第二光电传感器发生端10和第二光电传感器接收端11；所述第二光电传感器发生端10安装在旋杯9的左侧，第二光电传感器接收端11安装在旋杯9的右侧。

如图5所示，所述控制单元4包括信息采集模块、PLC、编码器和执行模块。所述信息采集模块包括与PLC电连接的第一光电传感器和第二光电传感器；所述第一光电传感器安装在穴盘输送装置1的两侧上，用于采集穴盘输送装置1输送穴盘到第一排取苗位置的信号并发送到PLC；所述第二光电传感器安装在旋转分苗装置3上的旋杯9两侧，收集旋杯9挡住第二光电传感器的光路的触发信号并发送到PLC。

所述编码器安装在旋转分苗装置3旋转轴处、且与PLC电连接，用于测量旋转分苗装置 3上旋杯9的运动速度。

所述执行模块包括电机驱动器和多个电磁阀；所述电机驱动器的一端与PLC电连接，另一端与穴盘输送装置1上的步进电机13电连接；所述电磁阀的一端与PLC电连接，另一端分别与摆动式取苗装置2的取苗爪气缸14和取苗爪组摆动气缸15电连接。

由PLC中的预设程序控制电机驱动器以及电磁阀按时序运动，由电磁阀控制各气缸的动作启停，从而达成预定动作。其中所述PLC根据第一光电传感器发过来的信号控制，通过电机驱动器控制步进电机13的工作，从而控制穴盘输送装置1的进给；所述PLC根据第二光电传感器发过来的信号控制，通过电磁阀控制取苗爪气缸14，从而控制取苗爪的放苗，以及通过电磁阀控制取苗爪组摆动气缸15，从而控制苗摆的回悬。

所述摆动式取苗装置2上装有成排的取苗爪组5，取苗爪均为气动取苗爪驱动，可以控制其丢苗。以图2示意表示摆动式取苗装置2的取苗动作，图2中最右边的粗线部分是取苗状态，取苗爪插入苗里，随后取苗爪随取苗装置一起摆向右边，取苗爪夹着苗悬停在竖直方向，此时苗的正下方是旋转分苗装置3。

如图3所示，图中左端的方块是第一光电传感器发生端7，右端的方块是第二光电传感器接收端8，中间的线是第一光电传感器的光路，当穴盘6挡住光路时触发信号，穴盘6停止向下进给；图3中a是刚刚开始对穴盘6取苗，空白处表示苗已经取走，一次性取掉半排；接着如b所示，b状态时的穴盘6相对于a的穴盘6向左移动了一个穴格的距离，最上面的取苗爪不动，这样可以取完第一排的另一半苗；如c所示：取完一排后，穴盘输送装置1立即将穴盘6向下进给，使用光电传感器控制其停止进给，穴盘6向下进给一排后，取苗爪取第二排的一半苗；如d所示：第二排取完一半后，穴盘输送装置1立即向右移动一穴格，取苗装置取完第二排；如e所示：取完第二排后，穴盘输送装置1将穴盘6向下输送一排，再取第三排的一半；如此循环。往穴盘输送装置1上添穴盘6时要注意两盘穴盘6不能重叠，也不能间距太大，取完第一盘时，穴盘输送装置1一直将其上的所有穴盘6一起向下输送，当第二个穴盘6挡住光路时，停止进给，此时可以继续取苗，这个时间较短，与向下进给一排的时间相比可以忽略。这样即实现了穴盘6进给的连续性。

所述摆动式取苗装置2上的苗依次丢入旋转分苗装置3的动作如图4所示：图中标明了旋转分苗装置3的运动方向，图4中上图是正视图，取苗爪与取苗爪间距是图纸的X，旋转分苗装置3接苗容器的间距是图中的Y，如图4下部分所示，在右边某个旋杯9的前进方向的前方放置第二光电传感器，当一个旋转分苗装置3接苗容器挡住光路触发信号，此时图4上部分中右边第一个取苗爪开始放苗，与此同时，使用编码器安装在旋转分苗装置3旋转轴处，测量并且换算出每一瞬时下旋转分苗装置3接苗容器的运动速度，当第一个取苗爪开始放苗时，程序记录下此时速度V，后面的取苗爪每隔Y-X/V的时间放苗Y必须大于或等于X，假设一个有N个取苗爪，第一个取苗爪放苗时程序开始数触发图4下图中光电传感器被触发的次数M，当计算出有N个取苗爪放苗后，摆动式取苗装置2立即摆回到取苗位置取苗，取完苗摆回悬停在旋转分苗装置3上方，此时M<N，当M＝N+1时，图4上图中中右边第一个取苗爪开始放苗，如此循环。

一种钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗的方法，包括以下步骤：

步骤一，摆动式取苗装置2的初始位置悬在旋转分苗装置3上方，在穴盘输送装置1放置穴盘后打开机器，旋转分苗装置3上方开始旋转，穴盘输送装置1开始输送穴盘到第一排取苗位置，触发穴盘输送装置1两侧的第一光电传感器信号时，停止进给；

步骤二，摆动式取苗装置2摆向穴盘，一次性取出第一排的一半，带着苗摆回悬停在旋转分苗装置3上方，穴盘输送装置1立即向左移动一穴格的距离，控制单元4产生信号，旋转分苗装置3上旋杯9两侧的第二光电传感器开始工作，当第一个旋转分苗装置3的旋杯9挡住光路触发信号时，取苗爪开始放第一个苗，并且根据控制单元4编码器此时反馈的速度计算出下面N-1个取苗爪何时丢苗，用时间控制依次放完N个苗；

步骤三，放完N个苗后，控制单元4得到放完苗的信号，摆动式取苗装置2立即摆向穴盘，一次性取出第一排的另一半，带着苗摆回悬停在旋转分苗装置3上方，穴盘输送装置1立即将穴盘向下输送一排的距离，此时旋转分苗装置3的接苗容器才触发了M次信号，M<N，当M＝N+1时，取苗爪开始放第一个苗，并且根据控制单元4编码器此时反馈的速度计算出下面N-1个取苗爪何时丢苗，用时间控制依次放完N个苗；

步骤四，由穴盘输送装置1完成穴盘6的一次进给，接着取下一排的穴苗，完成穴盘上所述穴苗的放苗。需要及时在穴盘输送装置1上放穴盘，保证穴盘之间距离不太大，同时也不能重叠，这个放盘动作是很容易实现的，具有可行性。

上述方法中，取苗时摆动式取苗装置2中的取苗爪组5所在平面应与穴盘输送装置1中穴盘6所在平面垂直；投苗时摆动式取苗装置2中的取苗爪组5所在平面应与旋转分苗装置 3中旋杯9所在平面垂直。

所述步骤二中编码器安装在旋转分苗装置3旋转轴处，测量并且换算出每一瞬时下旋转分苗装置3旋杯9的运动速度，当第一个取苗爪开始放苗时，程序记录下此时速度V，后面的取苗爪每隔(Y-X)/V的时间放苗，其中Y必须大于或等于X，X为取苗爪与取苗爪间距，Y为旋转分苗装置3旋杯9的间距。

针对不同穴盘，只需要调节穴盘输送装置1左右运动的距离、取苗爪的个数以及切换一下程序；当栽植速度在一定范围内变快或者变慢时，这个方法依然能够适用。

本发明能够适用于不同的穴盘，不同的栽植速度以及不稳定的栽植速度，能够实现供盘、取苗无中断，成排取苗效率高；全部结构简单，能够在移动的移栽机平台上搭载。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，摆动式取苗装置(2)的初始位置悬在旋转分苗装置(3)上方，在穴盘输送装置(1)放置穴盘后打开机器，旋转分苗装置(3)上方开始旋转，穴盘输送装置(1)开始输送穴盘到第一排取苗位置，触发穴盘输送装置(1)两侧的第一光电传感器信号时，停止进给；

步骤二，摆动式取苗装置(2)摆向穴盘，一次性取出第一排的一半，带着苗摆回悬停在旋转分苗装置(3)上方，穴盘输送装置(1)立即向左移动一穴格的距离，控制单元(4)产生信号，旋转分苗装置(3)上旋杯(9)两侧的第二光电传感器开始工作，当第一个旋转分苗装置(3)的旋杯(9)挡住光路触发信号时，取苗爪开始放第一个苗，并且根据控制单元(4)编码器此时反馈的速度计算出下面N-1个取苗爪何时丢苗，用时间控制依次放完N个苗；

步骤三，放完N个苗后，控制单元(4)得到放完苗的信号，摆动式取苗装置(2)立即摆向穴盘，一次性取出第一排的另一半，带着苗摆回悬停在旋转分苗装置(3)上方，穴盘输送装置(1)立即将穴盘向下输送一排的距离，此时旋转分苗装置(3)的接苗容器才触发了M次信号，M<N，当M＝N+1时，取苗爪开始放第一个苗，并且根据控制单元(4)编码器此时反馈的速度计算出下面N-1个取苗爪何时丢苗，用时间控制依次放完N个苗；

步骤四，由穴盘输送装置(1)完成穴盘(6)的一次进给，接着取下一排的穴苗，完成穴盘上所述穴苗的放苗。

2.根据权利要求1所述钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗的方法，其特征在于，取苗时摆动式取苗装置(2)中的取苗爪组(5)所在平面应与穴盘输送装置(1)中穴盘(6)所在平面垂直；

投苗时摆动式取苗装置(2)中的取苗爪组(5)所在平面应与旋转分苗装置(3)中旋杯(9)所在平面垂直。

3.根据权利要求1所述钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗的方法，其特征在于，所述步骤二中编码器安装在旋转分苗装置(3)旋转轴处，测量并且换算出每一瞬时下旋转分苗装置(3)旋杯(9)的运动速度，当第一个取苗爪开始放苗时，记录下此时速度V，后面的取苗爪每隔(Y-X)/V的时间放苗，其中Y必须大于或等于X，X为取苗爪与取苗爪间距，Y为旋转分苗装置(3)旋杯(9)的间距。

4.一种实现权利要求1所述钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗方法的系统，其特征在于，包括分别固定在机架(12)上的穴盘输送装置(1)、摆动式取苗装置(2)和旋转分苗装置(3)，以及控制单元(4)；

所述穴盘输送装置(1)安装在旋转分苗装置(3)的后方，所述摆动式取苗装置(2)位于旋转分苗装置(3)上方，摆动式取苗装置(2)上安装有成排的取苗爪组(5)；

所述控制单元(4)包括信息采集模块、PLC、编码器和执行模块；所述信息采集模块包括与PLC电连接的第一光电传感器和第二光电传感器；所述第一光电传感器安装在穴盘输送装置(1)的两侧上，用于采集穴盘输送装置(1)输送穴盘到第一排取苗位置的信号并发送到PLC；所述第二光电传感器安装在旋转分苗装置(3)上的旋杯(9)两侧，收集旋杯(9)挡住第二光电传感器的光路的触发信号并发送到PLC；

所述编码器安装在旋转分苗装置(3)旋转轴处、且与PLC电连接，用于测量旋转分苗装置(3)上旋杯(9)的运动速度；

所述执行模块包括电机驱动器和多个电磁阀；所述电机驱动器的一端与PLC电连接，另一端与穴盘输送装置(1)上的步进电机(13)电连接；所述电磁阀的一端与PLC电连接，另一端分别与摆动式取苗装置(2)的取苗爪气缸(14)和取苗爪组摆动气缸(15)电连接；

所述PLC根据第一光电传感器发过来的信号控制，通过电机驱动器控制步进电机(13)的工作，从而控制穴盘输送装置(1)的进给；所述PLC根据第二光电传感器发过来的信号控制，通过电磁阀控制取苗爪气缸(14)，从而控制取苗爪的放苗，以及通过电磁阀控制取苗爪组摆动气缸(15)，从而控制苗摆的回悬。

5.根据权利要求4所述实现钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗方法的系统，其特征在于，所述第一光电传感器包括第一光电传感器发生端(7)和第一光电传感器接收端(8)；所述第一光电传感器发生端(7)安装在穴盘输送装置(1)末端的左侧，第一光电传感器接收端(8)安装在穴盘输送装置(1)末端的右侧。

6.根据权利要求4所述实现钵苗移栽机成排间隔取苗依次放苗方法的系统，其特征在于，所述第二光电传感器包括第二光电传感器发生端(10)和第二光电传感器接收端(11)；所述第二光电传感器发生端(10)安装在旋杯(9)的左侧，第二光电传感器接收端(11)安装在旋杯(9)的右侧。