CN108076886A - 一种棉花打顶装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种棉花打顶装置及方法，棉花打顶装置包括壳体、控制系统、驱动系统和刀具，驱动系统和刀具设置在壳体内，控制系统与驱动系统信号连接，壳体的顶端还设置有用于与牵引车体连接的连接杆；驱动系统包括伸缩杆、刀具基座和旋转轴，伸缩杆的顶端固定在壳体的顶部，底端与刀具基座连接；刀具通过旋转轴固定在刀具基座的下方，刀具基座上还设置有用于驱动旋转轴旋转的驱动电机；控制系统包括控制器、高度传感器和速度传感器，控制器与高度传感器和速度传感器信号连接。本发明实现了自动化棉花打顶，能够对单株棉花进行仿形，提高了打顶的精确度，能够对所有棉花进行打顶，避免了漏打少打，同时也避免了对棉株的伤害。

Description

一种棉花打顶装置及方法

技术领域

本发明涉及棉花种植技术领域，特别是涉及一种棉花打顶装置及方法。

背景技术

棉花是劳动密集型栽培作物，种植管理复杂，在整个生产过程中，除打顶、采收环节外，已基本实现全程机械化。棉花打顶是指通过去掉棉花顶尖，从而消除棉花的顶端生长优势的过程，棉花打顶具有时间紧、任务重、劳动强度大等问题。

我国的棉花打顶机械发展较慢，目前棉花打顶主要由人工完成，不仅劳动强度大，生产率低，而且生产成本高。目前国内已有的棉花打顶机械为水平甩刀式，水平甩刀式仿形性差，作业幅宽内甩刀刀片作业高度一样，对棉花高度适应性差，打顶不彻底，完全打顶需多次作业；现有的打顶机，虽然开始增设仿形机构，但是传统的仿形机构采用仿形板或者仿形地轮，会对棉花产生损伤，而且难以控制，仿形精确度较低。国外在育种研究上实现棉花自封顶，或者靠药剂控制顶部生长，在我国生产实践中很难应用。

因此，提供一种棉花打顶装置及方法，以解决现有技术所存在的上述缺点，成为现在亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种棉花打顶装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，对棉株进行单体仿形，提高打顶的精准率及工作效率，并且能对芽尖进行收集，减小病虫害传播。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种棉花打顶装置，包括壳体、控制系统、驱动系统和刀具，所述驱动系统和刀具设置在所述壳体内，所述控制系统与所述驱动系统信号连接，所述壳体的顶端还设置有用于与牵引车体连接的连接杆；所述驱动系统包括伸缩杆、刀具基座和旋转轴，所述伸缩杆的顶端固定在所述壳体的顶部，所述伸缩杆的底端与所述刀具基座连接；所述刀具通过所述旋转轴固定在所述刀具基座的下方，所述刀具基座上还设置有用于驱动所述旋转轴旋转的驱动电机；所述控制系统包括控制器、高度传感器和速度传感器，所述控制器与所述高度传感器和速度传感器信号连接。

优选的，所述壳体为圆柱形壳体，包括筒体，顶盖和底座，所述伸缩杆的顶端固定在所述顶盖上，所述底座上开设有便于所述刀具通过的圆形通孔。

优选的，所述筒体的内壁上设置有导向槽，所述刀具基座为环形刀具基座，所述环形刀具基座的侧壁上设置有与所述导向槽滑动连接的导轨。

优选的，所述高度传感器设置在所述筒体的外壁前侧底端，用于测量棉株的高度；所述速度传感器设置在所述牵引车体上，用于采集牵引车体的移动速度。

优选的，所述刀具包括刀盘和若干个切刀，若干个所述切刀通过螺栓沿周向均匀固定在所述刀盘上，所述刀盘与所述旋转轴的底端固定连接。

优选的，所述壳体的底部还设置有两个扶禾板，两个所述扶禾板对称设置在所述刀具的两侧。

优选的，所述扶禾板的一侧还设置有芽尖回收装置，所述芽尖回收装置包括收集器，所述收集器的开口设置在所述扶禾板上，所述收集器还与负压泵连接，用于产生负压将芽尖吸入收集器内。

优选的，所述棉花打顶装置并排设置有多个，多个所述棉花打顶装置通过滑轨滑动设置于一安装梁上，所述安装梁通过一液压油缸固定在所述牵引车体上。

本发明还提供了一种棉花打顶方法，包括以下步骤：

1)、将棉花打顶装置安装在牵引车体上，通过牵引车体带动棉花打顶装置移动，靠近待打顶棉株；

2)、高度传感器检测棉株的高度，并将采集到的高度信号传递给控制器；速度传感器检测牵引车体的行进速度，并将采集到的速度信号传递给控制器；

3)、控制器对接收到的高度信号以及速度信号进行处理，控制伸缩杆带动刀具升降，实现棉株的精确仿形；

4)、当刀具到达指定位置和指定高度后，控制器控制驱动电机带动旋转轴旋转，进一步带动刀具旋转进行打顶；

5)、芽尖回收装置开启，对顶芽残叶进行收集；

6)、重复上述步骤2)-5)，直至所有棉花打顶完成。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、设置高度传感器与位移传感器结合，能对单株棉花进行单独仿形，实现精确打顶，并其减少传统仿形板对棉花造成的损伤；

2、设置芽尖回收装置，对被切割掉的顶尖进行回收，减少棉花顶芽带来的病虫害传播；

3、将棉花打顶装置集成一圆柱形壳体内，方便携带；而且壳体能有效保护棉花打顶装置，并避免刀具外露，带来安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明棉花打顶装置的结构示意图；

图2为本发明多个棉花打顶装置并排设置的结构示意图；

其中，1为壳体，11为顶盖，12为底座，13为筒体，14为圆形通孔，2为伸缩杆，3为刀具基座，4为旋转轴，5为刀具，51为刀盘，52为切刀，6为驱动电机，7为扶禾板，8为芽尖回收装置，9为高度传感器，10为安装梁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种棉花打顶装置及方法，以解决现有技术存在的问题，对棉株进行单体仿形，提高打顶的精准率及工作效率，并且能对芽尖进行收集，减小病虫害传播。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种棉花打顶装置，如图1所示，包括壳体1、控制系统、驱动系统和刀具5，驱动系统和刀具5设置在壳体1内，控制系统与驱动系统信号连接，壳体1的顶端还设置有用于与牵引车体连接的连接杆，牵引车体底盘较高，减小对棉花的损伤。驱动系统包括伸缩杆2、刀具基座3和旋转轴4，伸缩杆2为伸缩油缸，其顶端固定在壳体1的顶部，伸缩油缸的底端与刀具基座3连接，刀具5通过旋转轴4固定在刀具基座3的下方，伸缩油缸带动刀具基座3升降，从而带动刀具5升降；其中还可以在壳体1内设置螺旋丝杠来代替伸缩油缸，螺旋丝杆与刀具基座3螺纹连接，通过电机带动螺旋丝杆转动，带动刀具基座3的升降。刀具基座3上还设置有用于驱动旋转轴4旋转的驱动电机6，驱动电机6采用伺服电机；控制系统包括控制器、高度传感器9和速度传感器，控制器与高度传感器9和速度传感器信号连接。

壳体1为不锈钢制成的圆柱形壳体1，包括筒体13，顶盖11和底座12，驱动系统和刀具5集成在壳体1内，壳体1对其进行有效防护，而且能够防止刀具5外露带来安全隐患；伸缩杆2的顶端固定在顶盖11上，底座12上开设有便于刀具通过的圆形通孔14，便于伸缩杆2带动刀具5位移，刀具5的最高高度稍高于圆形通孔14，对棉花进行打顶时刀具5向下穿过圆形通孔14对棉尖进行切割，控制器根据棉株的高度控制刀具伸出圆形通孔14的高度，便于打顶。

筒体13的内壁上设置有导向槽，刀具基座3为环形刀具基座3，环形刀具基座3的侧壁上设置有与导向槽滑动连接的导轨，通过导向槽和导轨的配合，使伸缩杆2能够带动环形刀具基座3进一步带动刀具5定向移动，导向槽和导轨沿周向均匀设置有三个，三角定向，能够避免刀具5升降方向出现偏差导致难以通过壳体1底部的圆形通孔14。

高度传感器9设置在筒体13的外壁前侧底端，用于测量棉株的高度，高度传感器9采用激光光幕传感器制成，抗干扰性较高，提高了测量精度；速度传感器设置在牵引车体上，用于采集牵引车体的移动速度；高度传感器9和速度传感器将收集到的数据信号传递给控制器，控制器采用FPGA控制芯片，对收集到的高度以及速度信号进行处理，控制伸缩杆2升降从而控制刀具5的升降，对每株棉花都能进行精确仿形，提高打顶效率和精度。

刀具5包括刀盘51和若干个切刀52，切刀52采用弧形切刀52，设置有3-5个，便于切割顶尖；若干个切刀52通过螺栓沿周向均匀固定在刀盘51上，便于进行拆卸更换，刀盘51与旋转轴4的底端固定连接，通过旋转轴4带动刀具旋转实现打顶。

壳体1的底部还设置有两个扶禾板7，当进行打顶时，两个扶禾板7对称位于刀具5的两侧，能够固定住待打顶棉株，同时对刀具进行防护；其中两个扶禾板7呈八字形设置，能够更好地固定棉株。

扶禾板7的一侧还设置有芽尖回收装置8，芽尖回收装置8包括收集器，收集器为一方形箱体，收集器的开口设置在扶禾板7上，收集器还与负压泵连接，用于使收集器内产生负压将芽尖吸入；棉花顶芽是棉铃虫等的聚集地，如果丢弃在田间会加快病虫害传播，设置芽尖回收装置8收集被切割下来的棉花顶芽，能够有效减小病虫害传播。

本发明中棉花打顶装置设置于一安装梁10上，安装梁10通过一液压油缸固定在牵引车体上，棉花打顶装置并排设置有多个，如图2所示，设置多个棉花打顶装置可以对多行棉花同时进行打顶，提高打顶效率；安装梁10上设置有滑轨，棉花打顶装置通过连接杆设置在滑轨上，连接杆顶端设置有滑槽，从而实现棉花打顶装置与安装梁10的滑动连接，从而使各个打顶装置之间的间距可调，能够很好地适应不同行距棉株的打顶工作；当棉株的高度较高时，或者棉株的高度差较大时，可以通过液压油缸升降来带动安装梁升降，从而来调节整个棉花打顶装置的高度，以便于对棉花进行打顶。

本发明棉花打顶装置当棉花高度较均匀时、高度差较小时，通过壳体1内伸缩杆2来调节刀具5的高度，进行打顶；当棉株的高度差较大时，超出刀具5的切割范围时，通过液压油缸带动安装梁进而带动整个棉花打顶装置升降，使刀具高度适应棉株高度，便于打顶；本发明对刀具高度进行双重调节，在精确仿形的同时，适应各种高度的棉花，适用性较高。

本发明还公开了一种基于上述棉花打顶装置的棉花打顶方法，包括以下步骤：

1)、将棉花打顶装置安装在牵引车体上，通过牵引车体带动棉花打顶装置移动，靠近待打顶棉株，棉花打顶装置壳体的最低处高于棉株高度；当棉花打顶装置设置有多个时，先根据棉花的行距来调节各棉花打顶装置之间的间距，以便于对多行棉花同时进行打顶；

2)、高度传感器9检测棉株的高度，并将采集到的高度信号传递给控制器；速度传感器检测牵引车体的行进速度，并将采集到的速度信号传递给控制器；

3)、控制器对接收到的高度信号以及速度信号进行处理，控制伸缩杆2带动刀具5升降，实现棉株的精确仿形；

4)、当刀具5穿过圆形通孔14到达指定位置和指定高度后，控制器控制驱动电机6带动旋转轴4旋转，进一步带动刀具5旋转进行打顶；此时刀具5两侧的扶禾板7对棉株进行固定，方便打顶；

5)、芽尖回收装置8开启，打开负压泵，产生负压对顶芽残叶进行收集；棉花打顶装置的后侧还可以设置消毒装置，消毒装置包括消毒液箱，以及与其连接的喷杆，打顶完成后，通过电磁阀控制喷杆打开，对棉尖进行消毒，避免病毒传播

6)、重复上述步骤2)-5)，直至所有棉花打顶完成。

本发明棉花打顶装置及方法，实现了自动化棉花打顶，减小人力物力，提高了打顶效率；而且能够对单株棉花进行仿形，提高了打顶的精确度，能够对所有棉花进行打顶，避免了漏打少打，同时也避免了对棉株的伤害。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种棉花打顶装置，其特征在于：包括壳体、控制系统、驱动系统和刀具，所述驱动系统和刀具设置在所述壳体内，所述控制系统与所述驱动系统信号连接，所述壳体的顶端还设置有用于与牵引车体连接的连接杆；所述驱动系统包括伸缩杆、刀具基座和旋转轴，所述伸缩杆的顶端固定在所述壳体的顶部，所述伸缩杆的底端与所述刀具基座连接；所述刀具通过所述旋转轴固定在所述刀具基座的下方，所述刀具基座上还设置有用于驱动所述旋转轴旋转的驱动电机；所述控制系统包括控制器、高度传感器和速度传感器，所述控制器与所述高度传感器和速度传感器信号连接。

2.根据权利要求1所述的棉花打顶装置，其特征在于：所述壳体为圆柱形壳体，包括筒体，顶盖和底座，所述伸缩杆的顶端固定在所述顶盖上，所述底座上开设有便于所述刀具通过的圆形通孔。

3.根据权利要求2所述的棉花打顶装置，其特征在于：所述筒体的内壁上设置有导向槽，所述刀具基座为环形刀具基座，所述环形刀具基座的侧壁上设置有与所述导向槽滑动连接的导轨。

4.根据权利要求2所述的棉花打顶装置，其特征在于：所述高度传感器设置在所述筒体的外壁前侧底端，用于测量棉株的高度；所述速度传感器设置在所述牵引车体上，用于采集牵引车体的移动速度。

5.根据权利要求1所述的棉花打顶装置，其特征在于：所述刀具包括刀盘和若干个切刀，若干个所述切刀通过螺栓沿周向均匀固定在所述刀盘上，所述刀盘与所述旋转轴的底端固定连接。

6.根据权利要求1所述的棉花打顶装置，其特征在于：所述壳体的底部还设置有两个扶禾板，两个所述扶禾板对称设置在所述刀具的两侧。

7.根据权利要求6所述的棉花打顶装置，其特征在于：所述扶禾板的一侧还设置有芽尖回收装置，所述芽尖回收装置包括收集器，所述收集器的开口设置在所述扶禾板上，所述收集器还与一负压泵连接，用于产生负压将芽尖吸入收集器内。

8.根据权利要求1所述的棉花打顶装置，其特征在于：所述棉花打顶装置并排设置有多个，多个所述棉花打顶装置通过滑轨滑动设置于一安装梁上，所述安装梁通过一液压油缸固定在所述牵引车体上。

9.一种棉花打顶方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)、将棉花打顶装置安装在牵引车体上，通过牵引车体带动棉花打顶装置移动，靠近待打顶棉株；

2)、高度传感器检测棉株的高度，并将采集到的高度信号传递给控制器；速度传感器检测牵引车体的行进速度，并将采集到的速度信号传递给控制器；

3)、控制器对接收到的高度信号以及速度信号进行处理，控制伸缩杆带动刀具升降，实现棉株的精确仿形；

4)、当刀具到达指定位置和指定高度后，控制器控制驱动电机带动旋转轴旋转，进一步带动刀具旋转进行打顶；

5)、芽尖回收装置开启，对顶芽残叶进行收集；

6)、重复上述步骤2)-5)，直至所有棉花打顶完成。