CN107329451A - 一种钵苗移栽机精确送苗控制系统及方法 - Google Patents

一种钵苗移栽机精确送苗控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钵苗移栽机精确送苗控制系统及方法，包括送苗移箱机构，对射式红外传感器、移盘气缸、移盘步进电机、编码器。对射式红外传感器识别钵苗苗盘是否移动到制定取苗位置；移盘气缸控制横向移箱，确保苗盘整行苗全部取出；步进电机带动主动链轮轴转动实现苗盘纵向移动，编码器用于检测苗盘实际下移量，进行反馈控制，提高下移精度，防止苗爪出现扎盘现象，保证苗盘可二次利用。该钵苗移栽机精确送苗控制系统简单灵活，易于控制，位置定位精度高，适应不同规格苗盘、不同个数的成排取苗机构。

Description

一种钵苗移栽机精确送苗控制系统及方法
技术领域
本发明涉及移栽机的农业机械制造及控制领域，具体为一种钵苗移栽机精确送苗控制系统及方法。
背景技术
目前，国内已经研制开发的钵苗移栽机主要以半自动为主，取苗过程依旧需要人工完成，效率低下且劳动强度大。在CN 104429241 A的发明专利中公开了一种半自动移栽机的分苗机构，虽然结构简单，不过需要人工进行投苗作业，工作量大、效率低下。
而全自动移栽机则具有解放劳动力、节约成本等优点，其中送苗系统则是移栽机械的第一个步骤。在CN 105432198A的发明专利公开了一种全自动机械式移箱机构，由于此机构纯机械联动，并没有反馈控制系统，因此精度有限且零部件易磨损。送苗系统的好坏将直接关系到整个移栽过程幼苗的质量和取苗成功率，对移栽机后续的步骤产生巨大的影响，因此一台优秀的移栽机一定会需要一套优秀的送苗系统，为移栽作业打下良好的基础。
发明内容
本发明提供一种钵苗移栽机精确送苗移盘控制系统及方法，可实现电控自动进盘、移箱、退盘和二次进盘，其振动较小，能实现精确送苗的目标。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
一种钵苗移栽机精确送苗移盘控制系统，其特征在于，包括送苗移盘机构、对射式激光传感器、移盘气缸、步进电机、可编程控制器PLC，
对射式激光传感器装在送苗移盘机构的两侧，用于识别钵苗苗盘是否移动到指定取苗位置；
所述移盘气缸的活塞杆与送苗机构相连，控制苗盘横向移动；
所述步进电机的输出轴与送苗移盘机构相连，控制苗盘纵向移动；
所述对射式激光传感器、移盘气缸、步进电机均与可编程控制器PLC相连，可编程控制器PLC包括计数器A、横向移动开关，
可编程控制器PLC根据对射式激光传感器检测的信号，控制步进电机的工作，使苗盘到达指定取苗位置；
完成一次取苗后，横向移动开关用于控制移盘气缸活塞杆的伸缩，驱动苗盘左右移动；计数器A用于计量苗盘横向移动的次数；可编程控制器PLC根据计数器A的计数控制横向移动开关的开闭。
进一步地，还包括与可编程控制器PLC连接的编码器，编码器用于检测步进电机转动的角度，记录在计数器B中，使得可编程控制器PLC将步进电机转动的角度换算为苗盘实际下移量；将实际下移量与穴孔间距进行对比，控制步进电机做补偿运动。
进一步地，所述送苗移盘机构包括箱体、主动链轮轴、从动链轮轴、链条、横向苗盘轴，所述主动链轮轴和从动链轮轴之间由两条并行的链条连接，两条链条之间设有等距离的数个横向苗盘轴，苗盘上的苗盘槽能固定到两根横向苗盘轴之间。
进一步地，所述步进电机通过固定轴承固定于箱体的侧板上，其输出轴与主动链轮轴相连；所述移盘气缸通过固定座固定在箱体上。
进一步地，所述对射式激光传感器包括激光发射器和激光接收器，通过固定板分别安装于箱体左右两侧，上下位置可根据取苗位置确定。
进一步地，所述编码器固定于箱体的侧板，其输出轴与从动链轮轴的一端连接。
所述的钵苗移栽机精确送苗控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：选择穴盘规格输入可编程控制器PLC；
步骤2：可编程控制器PLC驱动步进电机转动，实现苗盘纵向进给供苗；当对射式激光传感器检测到苗钵运动到指定位置时，产生信号发送给可编程控制器PLC，可编程控制器PLC控制步进电机停止转动，纵向进盘到位；
步骤:3：取苗完成上升沿信号触发，计数器A的计数未达到预定值，横向移动开关打开，可编程控制器PLC驱动移盘气缸横向移盘，横向移动开关关闭，计数器A的计数+1，等下一次取苗完成上升沿信号触发，可编程控制器PLC根据苗盘规格信号，计算出下移距离对应脉冲，并将下移脉冲信号发送给步进电机，驱动步进电机转过相应角度；
步骤4：重复步骤3，当计数器A值>5，步进电机转动退盘，对下一盘苗进行二次进盘。
进一步地，步骤3中还包括编码器检测步进电机转动的角度，并记录在计数器B中，可编程控制器PLC将步进电机转动的角度换算为苗盘实际下移量；将实际下移量与穴孔间距进行对比，控制步进电机做补偿运动。
本发明具有如下良好的效果：
本发明采用机械传动，电气控制的方案，一次可以取多株幼苗，相比传统的纯机械式移栽机产生的震动较小，且不易产生累积误差，对机械部分的损耗也相对较小，可靠度和精度高。
本发明利用电气控制的稳定性和精确性，按照固定的频率将幼苗平稳的、有规律的、准确的送到取苗机构，保证了单位时间栽植株数，提高了取苗的成功率。利用反馈调节提高送苗精度，为精确取苗提供一种可靠的方案；
本发明结构简单，拆卸维修方便，适用于多种场合多种环境下的多种移栽机械，适用性好。
附图说明
图1为本发明所述钵苗移栽机精确送苗移盘控制系统的正视结构示意图。
图2为本发明所述钵苗移栽机精确送苗移盘控制系统的左视结构示意图。
图3为苗盘结构示意图。
图4为可编程控制器PLC及工作原理图。
其中：
1-移箱机构；2-对射式激光传感器；3-移盘气缸；4-步进电机；5-编码器；6-箱体；7-主动链轮轴；8-从动链轮轴；9-链条；10-横向苗盘轴；11-苗盘；12-苗盘槽；13-固定座；14-移箱轴；15-激光发射器；16-激光接收器；17-光轴；18-固定轴承；19-侧板；20-机架；21-方管；22-计数器A；23-横向移动开关；24-计数器B；25-可编程控制器PLC；26-托板。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示本发明所述的钵苗移栽机精确送苗移盘控制系统，包括送盘移箱机构、对射式激光传感器、移盘气缸、步进电机、编码器。所述送苗移盘机构1包括箱体6、主动链轮轴7、从动链轮轴8、链条9、横向苗盘轴10。箱体6起到支撑的作用，是由两个侧板19和一个托板26焊接而成，两个侧板19主要由等距设置的三根方管21连接固定，托板26焊接于方管21之上，箱体6固定在的机架20上，箱体6侧面形状为直角梯形，使得箱体6顶面与地面呈60°夹角。机架20上设置四对孔，从左到右依次为光轴17孔、移盘气缸3孔、另一个光轴17孔和一对激光发射器15与激光接收器16，其中两根光轴17的作用是支撑箱体6，并使箱体6可以左右滑动，移盘气缸3的作用是通过可编程控制器PLC 25控制箱体6左右滑动，激光发射器15与激光接收器16与可编程控制器PLC 25相连，通过反馈控制步进电机4的运动。
箱体6顶面的下端装有主动链轮轴7、上端装有从动链轮轴8，两轴在侧板19内侧分别装有两个链轮，从动链轮轴8外侧由两个固定轴承与侧板19固定；主动链轮轴7、从动链轮轴8均通过固定轴承18装在侧板19上；主动链轮轴7与步进电机4的输出轴相连。步进电机4与可编程控制器PLC 25相连，为主动链轮轴7提供动力。两组链轮之间由两组平行链条9传动，两条链条9之间设有等距的横向苗盘轴10，可使苗盘11上的苗盘槽12卡入横向苗盘轴10中，使苗盘11随横向苗盘轴10一起上下移动。
所述对射式激光传感器2包括激光发射器15和激光接收器16，通过固定板分别安装于箱体6左右两侧，上下位置可根据取苗位置确定。对射式激光传感器用于识别钵苗苗盘是否移动到指定取苗位置；
所述移盘气缸3过固定座与箱体固定连接，移盘气缸3的活塞杆与送苗机构相连，移盘气缸活塞杆的伸出或收缩推动箱体在移箱轴横向移动；移盘气缸控制多次横向移箱，确保苗盘整行苗全部取出。移动次数根据苗盘规格及取苗爪个数可变。
所述步进电机4通过固定轴承18固定于箱体6的侧板19上，其输出轴与主动链轮轴7相连；所述步进电机4的输出轴与送苗移盘机构相连，控制苗盘纵向移动；
所述对射式激光传感器2、移盘气缸3、步进电机4均与可编程控制器PLC25相连，可编程控制器PLC25包括计数器A22、横向移动开关23，
可编程控制器PLC25根据对射式激光传感器2检测的信号，控制步进电机4的工作，使苗盘到达指定取苗位置；
完成一次取苗后，横向移动开关23用于控制移盘气缸3活塞杆的伸缩，驱动苗盘左右移动；计数器A22用于计量苗盘横向移动的次数；可编程控制器PLC25根据计数器A22的计数控制横向移动开关23的开闭。
可编程控制器PLC25连接的编码器5，所述编码器固定于箱体的侧板，编码器5用于检测步进电机转动的角度，记录在计数器B中，使得可编程控制器PLC25将步进电机转动的角度换算为苗盘实际下移量；将实际下移量与穴孔间距进行对比，控制步进电机4做补偿运动，提高下移精度。
所述的钵苗移栽机精确送苗控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：选择穴盘规格输入可编程控制器PLC25；
步骤2：可编程控制器PLC25驱动步进电机4转动，带动主动链轮轴7、从动链轮轴8和链条9转动，横向苗盘轴10在链条9带动下向下移动，推动苗盘11做进给运动，实现苗盘11纵向进给供苗；直到苗盘11遮挡激光使激光接收器16接收不到激光信号，对射式激光传感器2检测到苗钵运动到指定位置，产生信号发送给可编程控制器PLC，可编程控制器PLC25控制步进电机4停止转动，纵向进盘到位，进盘过程完成；苗盘位于初始状态，开始取苗盘11中奇数编号孔的幼苗。
步骤:3：取苗完成上升沿信号触发，计数器A的计数未达到预定值，横向移动开关23打开，可编程控制器PLC25驱动移盘气缸3横向移盘，移盘气缸3带动移箱轴14横向移动一个穴孔的距离，从而使苗盘横向移动一个穴孔距离，横向移动开关23关闭，计数器A的计数+1。开始取苗盘11中偶数编号孔的幼苗，等取苗完成上升沿信号触发，可编程控制器PLC25根据苗盘11规格信号，计算出下移距离对应脉冲，并将下移脉冲信号发送给步进电机，驱动步进电机4转过相应角度；编码器5检测步进电机转动的角度，并记录在计数器B中，可编程控制器PLC将步进电机转动的角度换算为苗盘实际下移量；将实际下移量与穴孔间距进行对比，控制步进电机4做补偿运动。
步骤4：重复步骤3，当计数器A22的计数值>5，步进电机转动退盘，对下一盘苗进行二次进盘。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种钵苗移栽机精确送苗移盘控制系统，其特征在于，包括送苗移盘机构(1)、对射式激光传感器(2)、移盘气缸(3)、步进电机(4)、可编程控制器PLC(25)，
对射式激光传感器(2)装在送苗移盘机构的两侧，用于识别钵苗苗盘是否移动到指定取苗位置；
所述移盘气缸(3)的活塞杆与送苗机构相连，控制苗盘横向移动；
所述步进电机(4)的输出轴与送苗移盘机构相连，控制苗盘纵向移动；
所述对射式激光传感器(2)、移盘气缸(3)、步进电机(4)均与可编程控制器PLC(25)相连，可编程控制器PLC(25)包括计数器A(22)、横向移动开关(23)，
可编程控制器PLC(25)根据对射式激光传感器(2)检测的信号，控制步进电机(4)的工作，使苗盘到达指定取苗位置；
完成一次取苗后，横向移动开关(23)用于控制移盘气缸(3)活塞杆的伸缩，驱动苗盘左右移动；计数器A(22)用于计量苗盘横向移动的次数；可编程控制器PLC(25)根据计数器A(22)的计数控制横向移动开关(23)的开闭。
2.根据权利要求1所述的钵苗移栽机精确送苗控制系统，其特征在于，还包括与可编程控制器PLC(25)连接的编码器(5)，编码器(5)用于检测步进电机转动的角度，记录在计数器B中，使得可编程控制器PLC(25)将步进电机转动的角度换算为苗盘实际下移量；将实际下移量与穴孔间距进行对比，控制步进电机(4)做补偿运动。
3.根据权利要求2所述的钵苗移栽机精确送苗控制系统，其特征在于，所述送苗移盘机构(1)包括箱体(6)、主动链轮轴(7)、从动链轮轴(8)、链条(9)、横向苗盘轴(10)，所述主动链轮轴(7)和从动链轮轴(8)之间由两条并行的链条(9)连接，两条链条(9)之间设有等距离的数个横向苗盘轴(10)，苗盘(11)上的苗盘槽(12)能固定到两根横向苗盘轴(10)之间。
4.根据权利要求3所述的钵苗移栽机精确送苗控制系统，其特征在于，所述步进电机(4)通过固定轴承(18)固定于箱体(6)的侧板(19)上，其输出轴与主动链轮轴(7)相连；所述移盘气缸(3)通过固定座(13)固定在箱体(6)上。
5.根据权利要求3所述的钵苗移栽机精确送苗控制系统，其特征在于，所述对射式激光传感器(2)包括激光发射器(15)和激光接收器(16)，通过固定板分别安装于箱体(6)左右两侧，上下位置可根据取苗位置确定。
6.根据权利要求3所述的钵苗移栽机精确送苗控制系统，其特征在于，所述编码器(5)固定于箱体(6)的侧板(19)，其输出轴与从动链轮轴(8)的一端连接。
7.根据权利要求1所述的钵苗移栽机精确送苗控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：选择穴盘规格输入可编程控制器PLC(25)；
步骤2：可编程控制器PLC(25)驱动步进电机(4)转动，实现苗盘(11)纵向进给供苗；当对射式激光传感器(2)检测到苗钵运动到指定位置时，产生信号发送给可编程控制器PLC，可编程控制器PLC(25)控制步进电机(4)停止转动，纵向进盘到位；
步骤:3：取苗完成上升沿信号触发，计数器A的计数未达到预定值，横向移动开关(23)打开，可编程控制器PLC(25)驱动移盘气缸(3)横向移盘，横向移动开关(23)关闭，计数器A的计数+1，等下一次取苗完成上升沿信号触发，可编程控制器PLC(25)根据苗盘(11)规格信号，计算出下移距离对应脉冲，并将下移脉冲信号发送给步进电机，驱动步进电机(4)转过相应角度；
步骤4：重复步骤3，当计数器A(22)的计数值>5，步进电机转动退盘，对下一盘苗进行二次进盘。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，步骤3中还包括编码器(5)检测步进电机转动的角度，并记录在计数器B中，可编程控制器PLC将步进电机转动的角度换算为苗盘实际下移量；将实际下移量与穴孔间距进行对比，控制步进电机(4)做补偿运动。
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