CN108029500B - 一种橡胶园索道式自动割胶收胶装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种橡胶园索道式自动割胶收胶装置及方法，采用空中索道系统和索道自动控制系统限制了载物平台的运动路线，使得割胶机械手、收胶机械手的运动路线统一，相比于地面的自动割胶收胶装置，本发明的使用成本有所降低，并且便于操作，进一步提高了割胶收胶一体化系统的一致性和稳定性，再通过距离传感器检测，精准地控制割胶机械手、收胶机械手与橡胶树的距离，实现割胶机械手位置固定后再进行割胶，收胶机械手位置固定后再进行收胶，提高割胶收胶的稳定性，避免出现割胶机械手、收胶机械手距离橡胶树太近或太远出现无法割胶收胶的问题。

Description

一种橡胶园索道式自动割胶收胶装置及方法
技术领域
本发明涉及自动化收胶割胶技术领域，尤其涉及一种橡胶园索道式自动割胶收胶装置及方法。
背景技术
割胶和收胶是天然橡胶生产中的重要环节。割胶占据了天然橡胶生产成本的70％～80％，而且割胶一般在凌晨2点至6点进行，每个胶工每天需割胶300～500棵，胶工作息时间颠倒、劳动强度大、工作环境恶劣，劳动非常辛苦。同时，当排胶停止后，胶工还需逐棵胶树进行收胶，费时费力。因为橡胶树种植利用的土地面积大，割胶需要技术较高等原因割胶和收胶一直未能实现自动化。近年来由于天然橡胶价格的不断下滑和劳动力价格的上涨，割胶工流失和老龄化问题日益严重，急需发展自动化割胶和收胶的方法。
申请人申请的中国专利申请号CN201610072762.1和CN201610123861.8分别公开了一种基于图像识别的一体化自动割胶收胶方法及装置和一种基于无人驾驶系统的自动割胶收胶系统，通过在地面设置移动路线实现自动割胶收胶，基于无人驾驶系统的自动割胶收胶系统只适用于地面平缓、坡度不大、橡胶树种植规整整齐的林段。而基于图像识别的轨道化自动割胶收胶一体方法及装置但由于地面崎岖不平、受的环境影响因素太多，等原因，不容易可能一场大雨就会使轨道系统的运动路线有所偏移，不利于再次建造而且成本较高自动割胶收胶。因此，在实际使用过程中，申请人发现，由于橡胶树是高大乔木，胶园一般等高开垦、种植形式比较整齐一致且具有3m左右的枝下高，很适合发展索道式自动割胶收胶系统，可以克服地面轨道建造成本偏高、自动割胶收胶过程中稳定性不佳和影响部分地面工作的的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种橡胶园索道式自动割胶收胶装置及方法，解决了地面轨道建造成本偏高、自动割胶收胶过程中稳定性不佳和影响部分地面工作的技术问题。
本发明采用的技术手段如下：一种橡胶园索道式自动割胶收胶装置，包括：
空中索道系统，所述空中索道系统包括驱动装置、链索、组合托索机构、转向机构、链索张紧机构、万向调节紧固装置和载物平台。空中索道一般为往复自驱式或循环绞盘式，优选地空中索道选用往复自驱式。
自动割胶收胶机械手，所述自动割胶收胶机械手安装于所述载物平台上，所述自动割胶收胶机械手包括割胶机械手、收胶机械手和索道自动控制系统，在所述割胶机械手和收胶机械手前部均设有摄像识别系统。
所述索道自动控制系统包括距离传感器，PLC控制器，所述距离传感器与所述PLC控制器连接。
所述距离传感器用于检测自动割胶收胶机械手与所需割胶收胶橡胶树之间的距离，并将检测的距离信号传输至所述PLC控制器。
所述PLC控制器将距离信号进行分析处理，并输出对驱动装置的启停信号和对摄像识别系统的启停信号。
优选地，所述距离传感器检测的距离包括：割胶机械手的摄像识别系统与橡胶树割面之间的距离，以及收胶机械手的摄像识别系统与橡胶树胶碗之间的距离。
本发明还提供了一种橡胶园索道式自动割胶收胶方法，包括以下步骤：
1)构建索道：在橡胶园内以橡胶树树干或水泥柱为支架建立空中索道系统，所述空中索道系统包括驱动装置、链索、组合托索机构、转向机构、链索张紧机构、万向调节紧固装置和载物平台，在载物平台上搭载有自动割胶收胶机械手；自动割胶收胶机械手包括包括割胶机械手、收胶机械手和索道自动控制系统，在割胶机械手和收胶机械手前部均设有摄像识别系统；索道自动控制系统包括距离传感器，PLC控制器，所述距离传感器与所述PLC控制器连接。
2)割胶：依据距离传感器检测到割胶机械手的摄像识别系统与橡胶树割面之间的距离，PLC控制器向割胶机械手的摄像识别系统发出指令，摄像识别系统在采集割面信息后向割胶机械手发出割胶指令。
3)收胶：依据距离传感器检测到收胶机械手的摄像识别系统与橡胶树胶碗之间的距离，PLC控制器向收胶机械手的摄像识别系统发出指令，摄像识别系统在采集胶碗信息后向收胶机械手发出收胶指令。
优选地，在步骤2)中，设定割胶机械手的摄像识别系统与橡胶树割面之间的距离参照值为M值。
在割胶阶段，当检测到割胶机械手的摄像识别系统与橡胶树割面之间的距离等于M值时，所述PLC控制器向所述驱动装置发出停止指令，同时所述PLC控制器向割胶机械手的摄像识别系统发出启动指令，割胶机械手的摄像识别系统采集橡胶树上的割面信息，通过摄像识别系统向割胶机械手发出指令，割胶机械手按指令进行割胶。
割胶完毕后，所述PLC控制器向所述启动驱动装置，所述载物平台沿着链索移动至下一棵目标橡胶树，重复上述步骤。
优选地，在步骤3)中，设定收胶机械手的摄像识别系统与橡胶树胶碗之间的距离参照值为N值。
在收胶阶段，当检测到收胶机械手的摄像识别系统与橡胶树胶碗之间的距离等于N值时，所述PLC控制器向所述驱动装置发出停止指令，同时所述PLC控制器向收胶机械手的摄像识别系统发出启动指令，收胶机械手的摄像识别系统采集橡胶树上的胶碗信息，通过摄像识别系统向收胶机械手发出指令，收胶机械手按指令进行收胶和摆放胶碗。
收胶和摆放胶碗完毕后，所述PLC控制器向所述启动驱动装置，所述载物平台沿着链索移动至下一棵目标橡胶树，重复上述步骤。
采用本发明所提供的一种橡胶园索道式自动割胶收胶装置及方法，采用了空中索道系统和索道自动控制系统限制了载物平台的运动路线，使得割胶机械手、收胶机械手的运动路线统一，相比于地面的自动割胶收胶装置，本发明的使用成本有所降低，并且便于操作，进一步提高了割胶收胶一体化系统的一致性和稳定性，再通过距离传感器检测，精准地控制割胶机械手、收胶机械手与橡胶树的距离，实现割胶机械手位置固定后再进行割胶，收胶机械手位置固定后再进行收胶，提高割胶收胶的稳定性，避免出现割胶机械手、收胶机械手距离橡胶树太近或太远出现无法割胶收胶的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中索道自动控制系统的结构示意图；
图3为本发明的流程示意图；
图4为本发明中割胶流程控制示意图；
图5为本发明中收胶流程控制示意图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种橡胶园索道式自动割胶收胶装置，包括：
空中索道系统，所述空中索道系统包括驱动装置(图中未示出)、链索1、组合托索机构(图中未示出)、转向机构(图中未示出)、链索张紧机构(图中未示出)、万向调节紧固装置(图中未示出)和载物平台2。空中索道系统中的驱动装置、链索1、组合托索机构、转向机构、链索张紧机构、万向调节紧固装置这些部件及其工作原理均为较为成熟的现有技术，这里不再展开阐述。优选地，空中索道系统可以采用往复式索道，即驱动装置在装置顶部随随着载物平台2移动，如此设置操作性比较强。
自动割胶收胶机械手3，所述自动割胶收胶机械手3安装于所述载物平台2上，所述自动割胶收胶机械手3包括割胶机械手31、收胶机械手32和索道自动控制系统33，在所述割胶机械手31和收胶机械手32前部均设有摄像识别系统34。摄像识别系统34的工作原理采用现有的方式，具体可参照中国专利申请号CN201610072762.1。
如图2所示，所述索道自动控制系统33包括距离传感器331，PLC控制器332，所述距离传感器331与所述PLC控制器332连接。
所述距离传感器331用于检测自动割胶收胶机械手31与所需割胶收胶橡胶树之间的距离，并将检测的距离信号传输至所述PLC控制器332。这里，所述距离传感器331检测的距离包括：割胶机械手31的摄像识别系统34与橡胶树割面之间的距离，以及收胶机械手32的摄像识别系统34与橡胶树胶碗之间的距离。
所述PLC控制器332将距离信号进行分析处理，并输出对驱动装置的启停信号和对摄像识别系统的34启停信号。
一种橡胶园索道式自动割胶收胶装置的工作原理具体如下：割胶时，空中索道系统控制载物平台2向前移动，距离传感器331检测割胶机械手31的摄像识别系统34与橡胶树割面之间的合适距离后，PLC控制器332将距离信号进行分析处理并输出控制驱动装置停止运动的信号，驱动装置执行信号停止运动，同时PLC控制器332输出对割胶机械手31的摄像识别系统34启动信号，摄像识别系统34执行信号进行橡胶树的割面信息采集并进行割胶，割胶完成后，割胶机械手31恢复原状，PLC控制器332向空中索道系统发出继续向前移动的信号，空中索道系统继续向前移动，重复以上的步骤对下一棵橡胶树进行割胶，直至割完整片橡胶林。收胶时原理与割胶时原理相同，即在载物平台2恢复到初始位置后，空中索道系统控制载物平台2向前移动，距离传感器331检测收胶机械手32的摄像识别系统34与橡胶树胶碗之间的合适距离后，PLC控制器332将距离信号进行分析处理并输出控制驱动装置停止运动的信号，驱动装置执行信号停止运动，同时PLC控制器332输出对收胶机械手32的摄像识别系统34启动信号，摄像识别系统34执行信号进行橡胶树的胶碗信息采集并进行收胶，收胶完成后，收胶机械手31恢复原状，PLC控制器332向空中索道系统发出继续向前移动的信号，空中索道系统继续向前移动，重复以上的步骤对下一棵橡胶树进行收胶，直至收完整片橡胶林。本发明采用了空中索道系统和索道自动控制系统33限制了载物平台2的运动路线，使得割胶机械手31、收胶机械手32的运动路线统一，相比于地面的自动割胶收胶装置，本发明的使用成本有所降低，并且便于操作，进一步提高了割胶收胶一体化系统的一致性和稳定性，而且不会影响割胶生产中的其他农作活动，通过距离传感器331检测，精准地控制割胶机械手31、收胶机械手32与橡胶树的距离，实现割胶机械手31位置固定后再进行割胶，收胶机械手32位置固定后再进行收胶，提高割胶收胶的稳定性，避免出现割胶机械手31、收胶机械手32距离橡胶树太近或太远出现无法割胶收胶的问题。
如图3至图5所示，本发明还提供了一种橡胶园索道式自动割胶收胶方法，包括以下步骤：
S101构建索道：在橡胶园内以橡胶树树干或水泥柱为支架建立空中索道系统，所述空中索道系统包括驱动装置、链索1、组合托索机构、转向机构、链索张紧机构、万向调节紧固装置和载物平台2，在载物平台2上搭载有自动割胶收胶机械手3；自动割胶收胶机械手3包括包括割胶机械手31、收胶机械手32和索道自动控制系统33，在割胶机械手31和收胶机械手32前部均设有摄像识别系统34；索道自动控制系统33包括距离传感器331，PLC控制器332，所述距离传感器331与所述PLC控制器332连接。
S201割胶：依据距离传感器331检测到割胶机械手31的摄像识别系统34与橡胶树割面之间的距离，PLC控制器332向割胶机械手31的摄像识别系统34发出指令，摄像识别系统34在采集割面信息后向割胶机械手31发出割胶指令。
该步骤中，设定割胶机械手31的摄像识别系统34与橡胶树割面之间的距离参照值为M值。
如图4所示，在割胶阶段，当检测到割胶机械手31的摄像识别系统34与橡胶树割面之间的距离等于M值时，所述PLC控制器332向所述驱动装置发出停止指令，同时所述PLC控制器332向割胶机械手31的摄像识别系统34发出启动指令，割胶机械手31的摄像识别系统34采集橡胶树上的割面信息，通过摄像识别系统34向割胶机械手31发出指令，割胶机械手31按指令进行割胶。
割胶完毕后，所述PLC控制器332向所述启动驱动装置，所述载物平台2沿着链索1移动至下一棵目标橡胶树，重复该步骤再次进行割胶，至割完整片橡胶林。
S301收胶：依据距离传感器331检测到收胶机械手32的摄像识别系统34与橡胶树胶碗之间的距离，PLC控制器332向收胶机械手32的摄像识别系统34发出指令，摄像识别系统34在采集胶碗信息后向收胶机械手32发出收胶指令。
该步骤中，设定收胶机械手32的摄像识别系统34与橡胶树胶碗之间的距离参照值为N值。
如图5所示，在收胶阶段，当检测到收胶机械手32的摄像识别系统34与橡胶树胶碗之间的距离等于N值时，所述PLC控制器332向所述驱动装置发出停止指令，同时所述PLC控制器332向收胶机械手32的摄像识别系统34发出启动指令，收胶机械手32的摄像识别系统34采集橡胶树上的胶碗信息，通过摄像识别系统34向收胶机械手32发出指令，收胶机械手32按指令进行收胶和摆放胶碗。
收胶和摆放胶碗完毕后，所述PLC控制器332向所述启动驱动装置，所述载物平台3沿着链索2移动至下一棵目标橡胶树，重复该步骤再次进行收胶，至收完整片橡胶林。
综上所述，采用本发明所提供的一种橡胶园索道式自动割胶收胶装置及方法，采用了空中索道系统和索道自动控制系统33限制了载物平台2的运动路线，使得割胶机械手31、收胶机械手32的运动路线统一，相比于地面的自动割胶收胶装置，本发明的使用成本有所降低，并且便于操作，进一步提高了割胶收胶一体化系统的一致性和稳定性，再通过距离传感器331检测，精准地控制割胶机械手31、收胶机械手32与橡胶树的距离，实现割胶机械手31位置固定后再进行割胶，收胶机械手32位置固定后再进行收胶，提高割胶收胶的稳定性，避免出现割胶机械手31、收胶机械手32距离橡胶树太近或太远出现无法割胶收胶的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (1)

1.一种橡胶园索道式自动割胶收胶装置的自动割胶收胶方法，其特征在于，自动割胶收胶装置包括：
空中索道系统，所述空中索道系统包括驱动装置、链索、组合托索机构、转向机构、链索张紧机构、万向调节紧固装置和载物平台；
自动割胶收胶机械手，所述自动割胶收胶机械手安装于所述载物平台上，所述自动割胶收胶机械手包括割胶机械手、收胶机械手和索道自动控制系统，在所述割胶机械手和收胶机械手前部均设有摄像识别系统；
所述索道自动控制系统包括距离传感器，PLC控制器，所述距离传感器与所述PLC控制器连接；
所述距离传感器用于检测自动割胶收胶机械手与所需割胶收胶橡胶树之间的距离，并将检测的距离信号传输至所述PLC控制器；
所述PLC控制器将距离信号进行分析处理，并输出对驱动装置的启停信号和对摄像识别系统的启停信号；
自动割胶收胶方法包括以下步骤：
1)构建索道：在橡胶园内以橡胶树树干或水泥柱为支架建立空中索道系统；
2)割胶：依据距离传感器检测到割胶机械手的摄像识别系统与橡胶树割面之间的距离，PLC控制器向割胶机械手的摄像识别系统发出指令，摄像识别系统在采集割面信息后向割胶机械手发出割胶指令；
3)收胶：依据距离传感器检测到收胶机械手的摄像识别系统与橡胶树胶碗之间的距离，PLC控制器向收胶机械手的摄像识别系统发出指令，摄像识别系统在采集胶碗信息后向收胶机械手发出收胶指令；
所述距离传感器检测的距离包括：割胶机械手的摄像识别系统与橡胶树割面之间的距离，以及收胶机械手的摄像识别系统与橡胶树胶碗之间的距离；
在步骤2)中，设定割胶机械手的摄像识别系统与橡胶树割面之间的距离参照值为M值；
在割胶阶段，当检测到割胶机械手的摄像识别系统与橡胶树割面之间的距离等于M值时，所述PLC控制器向所述驱动装置发出停止指令，同时所述PLC控制器向割胶机械手的摄像识别系统发出启动指令，割胶机械手的摄像识别系统采集橡胶树上的割面信息，通过摄像识别系统向割胶机械手发出指令，割胶机械手按指令进行割胶；
割胶完毕后，所述PLC控制器启动所述驱动装置，所述载物平台沿着链索移动至下一棵目标橡胶树，重复上述步骤；
在步骤3)中，设定收胶机械手的摄像识别系统与橡胶树胶碗之间的距离参照值为N值；
在收胶阶段，当检测到收胶机械手的摄像识别系统与橡胶树胶碗之间的距离等于N值时，所述PLC控制器向所述驱动装置发出停止指令，同时所述PLC控制器向收胶机械手的摄像识别系统发出启动指令，收胶机械手的摄像识别系统采集橡胶树上的胶碗信息，通过摄像识别系统向收胶机械手发出指令，收胶机械手按指令进行收胶和摆放胶碗；
收胶和摆放胶碗完毕后，所述PLC控制器启动所述驱动装置，所述载物平台沿着链索移动至下一棵目标橡胶树，重复上述步骤。
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