CN108437044A - 一种马铃薯种薯自动切块机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种马铃薯种薯自动切块机，包括机架和传送机构，所述传送机构包括主动辊、被动辊和连接在主动辊、被动辊之间的传送带，主动辊的其中一端与第一驱动电机连接；还包括控制机构、位于传送机构上方且沿传送方向依次设置的薯种识别机构和多组切刀机构；所述的薯种识别机构包括暗箱、安装在暗箱内的照明部分和图像采集部分；每组切刀机构均包括能旋转改变角度的切刀，以及能驱动切刀旋转的第二驱动电机，能驱动切刀上下移动的第三驱动电机；各组切刀机构的切刀形状不同。本发明能够自动判断马铃薯种薯的大小，将马铃薯种薯可变等分切块，自动识别马铃薯芽眼位置，避免了种薯切块过程中芽眼被切割，大大提高了种薯利用率。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械设备技术领域，具体是指一种马铃薯种薯自动切块机。
背景技术
马铃薯是用块茎无性繁殖的植物，一个马铃薯上不止一个芽眼，一般有8-12 个芽眼，种植后每一个芽眼将成一个独立的单株，多个植株挤在一起不仅影响马铃薯的产量和品质，还造成大量种子的浪费，增加了生产成本，因此每年播种前都要将马铃薯按芽眼切成块，然后对已切块的种薯进行催芽，催芽之后的种薯即可播种到地里。
传统的纯手工切块工作效率低且劳动成本高，目前市面上已出现的马铃薯种薯自动切块机仅仅是纯机械的对种薯进行固定等分切块，不具备可变等分切块和芽眼识别功能，在切块过程中容易出现切割种芽、切块后种薯大小不合理等问题，造成马铃薯种薯的极大浪费。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种马铃薯种薯自动切块机，能够自动判断马铃薯种薯的大小，将马铃薯种薯可变等分切块，自动识别马铃薯芽眼位置，避免了种薯切块过程中芽眼被切割，大大提高了种薯利用率。
本发明是通过如下技术方案实现的，一种马铃薯种薯自动切块机，包括机架和传送机构，所述传送机构包括主动辊、被动辊和连接在主动辊、被动辊之间的传送带，主动辊的其中一端与第一驱动电机连接；还包括控制机构、位于传送机构上方且沿传送方向依次设置的薯种识别机构和多组切刀机构；所述的薯种识别机构包括暗箱、安装在暗箱内的照明部分和图像采集部分；每组切刀机构均包括能旋转改变角度的切刀，以及能驱动切刀旋转的第二驱动电机，能驱动切刀上下移动的第三驱动电机；各组切刀机构的切刀形状不同。
作为优选，所述控制机构为嵌入式单片机，嵌入式单片机的输入端与图像采集部分电路连接，嵌入式单片机的输出端分别与第一驱动电机，各组切刀机构的第二驱动电机、第三驱动电机电路连接。通过图像采集部分对暗箱中的马铃薯种薯进行图像采集，然后将采集到的图像信息传递给嵌入式单片机，嵌入式单片机接收到图像采集部分传递过来的图像信息，进行种芽检测、种薯大小检测、切刀选择以及切刀旋转角度计算；计算结束后将控制信号发送给第一驱动电机和相应切刀机构的第二进电机、第三驱动电机，完成种薯切块工作。
作为优选，在传送带上沿其长度方向均匀设置多个薯种放置标记点。可以方便找准薯种的放置位置，保证后序薯种的识别、切块工作的稳定性，提高马铃薯种薯切块的工作效率。
作为优选，薯种识别机构与其相邻的一组切刀机构之间的距离，以及相邻两组切刀机构之间的距离，均与相邻两个薯种放置标记点之间的距离相等。可以方便薯种被准确的输送至薯种识别机构和相应一组切刀机构的下方，保证工作的可靠性，进一步保证了种薯切块的效率。
作为优选，所述薯种识别机构和切刀机构均固定在横板上，横板通过支架与机架固定。
作为优选，所述第二驱动电机的输出轴与主动轴固定，在主动轴上安装主动齿轮，所述切刀固定在切刀轴的下端，切刀轴的上端转动连接在一套筒内，位于套筒和切刀之间的切刀轴上安装从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮相啮合；从动齿轮与套筒之间的切刀轴外侧安装弹簧，在套筒上方安装凸轮，所述第三驱动电机的输出轴与凸轮轴固定，所述凸轮轴与套筒轴线垂直。第二驱动电机运行通过主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮转动带动切刀轴转动一定的角度，即切刀转到合适的角度后，第三驱动电机转动一周，带动凸轮转动，在凸轮转动的情况下，滑轮和套筒向下运动，从而使得切刀向下运动，对传送带上的马铃薯进行切块，切刀运动到最低端后，弹簧把套筒和切刀弹起，回到初始位置，完成一次薯种切块工作。
作为优选，在套筒上端通过销子安装滑轮，所述凸轮在滑轮上方，滑轮轴与凸轮轴平行。凸轮和滑轮的配合，可以方便实现凸轮对套筒的稳定下压。
作为优选，从动齿轮转动连接在一支撑板上，在支撑板上开设通孔，切刀轴穿过通孔，支撑板固定在支架上。通过支撑板实现对套筒、从动齿轮的支撑。
作为优选，所述切刀机构为3组，第一组切刀机构的切刀包括呈一字状排列的两个刀片，第二组切刀机构的切刀包括呈120°圆周排列的三个刀片，第三组切刀机构的切刀包括呈90°圆周排列的四个刀片。三组切刀机构将种薯按照刀片的三种组合进行切块，分别将种薯切成两块、三块和四块。
作为优选，所述照明部分为LED灯，所述图像采集部分为视频采集卡。图像采集部分采集薯种的外形图像信息，照明部分为图像采集部分提供光源。
本发明的有益效果为：
1、本发明能够自动判断马铃薯种薯的大小，自动识别马铃薯芽眼位置，根据种薯的大小自动选择合适的切刀，根据芽眼的位置将切刀旋转至合适的角度，进行马铃薯种薯的可变等分切块；
2、能够自动识别马铃薯芽眼位置，有效避免了种薯切块过程中芽眼被切割，大大提高了种薯利用率；
3、马铃薯种薯能被精确的输送至薯种识别机构或某一组切刀机构正下方，极大的提高马铃薯种薯切块效率，彻底解放了劳动力，真正实现了马铃薯种薯自动切块。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明切刀机构的结构示意图；
图3为本发明控制机构及其控制元件电路连接的结构框图。
图中所示：
1、机架，2、传送带，3、薯种放置标记点，4、横板，5、支架，6、暗箱，7、遮挡布，8、切刀，9、第二驱动电机，10、第三驱动电机，11、主动轴，12、主动齿轮，13、切刀轴，14、套筒，15、从动齿轮，16、弹簧，17、凸轮，18、销子，19、滑轮，20、支撑板，21、切刀机构。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
如图1所示，本发明包括机架1、传送机构、控制机构、位于传送机构上方且沿传送方向依次设置的薯种识别机构和多组切刀机构21。
所述传送机构包括主动辊、被动辊和连接在主动辊、被动辊之间的传送带2，所述主动辊、被动辊的两端均转动连接在机架1上，主动辊的其中一端与第一驱动电机连接，通过第一驱动电机驱动主动辊转动，为传送带2提供动力。在本实施例中，所述第一驱动电机为86BYGH86型号的直流步进电机。
在传送带2上沿其长度方向均匀设置多个薯种放置标记点3，薯种识别机构与其相邻的一组切刀机构21之间的距离，以及相邻两组切刀机构21之间的距离，均与相邻两个薯种放置标记点3之间的距离相等。在本实施例中，薯种识别机构与其相邻的一组切刀机构21之间的距离，相邻两组切刀机构21之间的距离，以及相邻两个薯种放置标记点3之间的距离均为40cm。薯种识别机构和切刀机构21均固定在横板4上，横板4通过支架5与机架1固定。
所述的薯种识别机构包括暗箱6、安装在暗箱6内的照明部分和图像采集部分，所述照明部分为LED灯，所述图像采集部分为视频采集卡，暗箱6为马铃薯薯种的图像采集提供固定灯光环境，图像采集部分采集薯种的外形图像信息，照明部分为图像采集部分提供光源。为了实现更好的图像采集效果，在暗箱6的外部覆盖遮挡布7。
如图2所示，每组切刀机构21均包括能旋转改变角度的切刀8，以及能驱动切刀8旋转的第二驱动电机9，能驱动切刀8上下移动的第三驱动电机10。所述第二驱动电机9和第三驱动电机10均固定在横板4上。
所述第二驱动电机9的输出轴与主动轴11固定，在主动轴11上安装主动齿轮12，所述切刀8固定在切刀轴13的下端，切刀轴13的上端转动连接在一套筒14内，位于套筒14和切刀8之间的切刀轴13上安装从动齿轮15，所述主动齿轮12与从动齿轮15相啮合。从动齿轮15与套筒14之间的切刀轴13外侧安装弹簧16，弹簧16的下端紧贴从动齿轮15，上端紧贴在套筒14下端。在套筒14上方安装凸轮17，所述第三驱动电机10的输出轴与凸轮轴固定，所述凸轮轴与套筒14轴线垂直。为了保证凸轮17对套筒14的稳定下压，在套筒14上端通过销子18安装滑轮19，所述凸轮17在滑轮19上方，滑轮轴与凸轮轴平行。从动齿轮15转动连接在一支撑板20上，在支撑板20上开设通孔，切刀轴13穿过通孔，支撑板20固定在支架5上，通过支撑板20实现对套筒14、从动齿轮15的支撑。
在本实施例中，所述第二驱动电机9和第三驱动电机10均采用56BYGH56型号的直流步进电机。
各组切刀机构21的切刀8形状不同。在本实施例中，所述切刀机构21为3组，第一组切刀机构21的切刀8包括呈一字状排列的两个刀片，第二组切刀机构21的切刀8包括呈120°圆周排列的三个刀片，第三组切刀机构21的切刀8包括呈90°圆周排列的四个刀片，三组切刀机构21将种薯按照刀片的三种组合进行切块，分别将种薯切成两块、三块和四块。
所述控制机构为嵌入式单片机，如图3所示，嵌入式单片机的输入端与图像采集部分电路连接，嵌入式单片机的输出端分别与第一驱动电机，各组切刀机构21的第二驱动电机9、第三驱动电机10电路连接。通过图像采集部分对暗箱6中的马铃薯种薯进行图像采集，然后将采集到的图像信息传递给嵌入式单片机，嵌入式单片机接收到图像采集部分传递过来的图像信息，进行种芽检测、种薯大小检测、切刀8选择以及切刀8旋转角度计算；计算结束后将控制信号发送给第一驱动电机和相应切刀机构21的第二进电机、第三驱动电机10，完成种薯切块工作。
所述嵌入式单片机、LED灯、视频采集卡、第一驱动电机、第二驱动电机9和第三驱动电机10均通过供电机构提供电源，所述供电机构为蓄电池或外接电源。
为了方便薯种切块机的搬运和移动，所述的机架1底部安装移动轮。
在具体使用时：将马铃薯种薯放至在位于薯种识别机构前方紧邻的薯种放置标记点3处，开启第一驱动电机，嵌入式单片机控制第一驱动电机带动传送带2移动40cm至薯种识别机构的暗箱6内，将马铃薯种薯带到暗箱6中图像采集部分的正下方，这时嵌入式单片机控制第一驱动电机停止运行，使传送带2停止工作；然后图像采集部分将种薯的图像信息传递给嵌入式单片机，嵌入式单片机进行种芽位置识别和种薯大小识别，进而计算出应采用哪一组切刀机构21进行种薯切块以及切刀8需旋转的角度，计算完成后，嵌入式单片机控制第一驱动电机转动，使传送带2运行，如果嵌入式单片机计算出需要第一组切刀机构21进行切块，则嵌入式单片机通过控制第一驱动电机使传送带2在水平方向上运行40厘米，使种薯移动到第一组切刀机构21的正下方，此时嵌入式单片机控制传送带2停止运动；嵌入式单片机控制第二驱动电机9和第三驱动电机10运行，第二驱动电机9运行通过主动齿轮12带动从动齿轮15转动，从动齿轮15转动带动切刀轴13转动一定的角度，即切刀8转到合适的角度后，嵌入式单片机控制第三驱动电机10转动一周，第三驱动电机10带动凸轮17转动，在凸轮17转动的情况下，滑轮19和套筒14向下运动，从而使得切刀8向下运动，对传送带2上的马铃薯进行切块，切刀8运动到最低端后，弹簧16把套筒14和切刀8弹起，回到初始位置，此时一次马铃薯种薯切块完成。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。
Claims (10)
1.一种马铃薯种薯自动切块机，包括机架（1）和传送机构，所述传送机构包括主动辊、被动辊和连接在主动辊、被动辊之间的传送带（2），主动辊的其中一端与第一驱动电机连接；其特征在于：还包括控制机构、位于传送机构上方且沿传送方向依次设置的薯种识别机构和多组切刀机构（21）；所述的薯种识别机构包括暗箱（6）、安装在暗箱（6）内的照明部分和图像采集部分；每组切刀机构（21）均包括能旋转改变角度的切刀（8），以及能驱动切刀（8）旋转的第二驱动电机（9），能驱动切刀（8）上下移动的第三驱动电机（10）；各组切刀机构（21）的切刀（8）形状不同。
2.根据权利要求1所述的一种马铃薯种薯自动切块机，其特征在于：所述控制机构为嵌入式单片机，嵌入式单片机的输入端与图像采集部分电路连接，嵌入式单片机的输出端分别与第一驱动电机，各组切刀机构（21）的第二驱动电机（9）、第三驱动电机（10）电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种马铃薯种薯自动切块机，其特征在于： 在传送带（2）上沿其长度方向均匀设置多个薯种放置标记点（3）。
4.根据权利要求3所述的一种马铃薯种薯自动切块机，其特征在于：薯种识别机构与其相邻的一组切刀机构（21）之间的距离，以及相邻两组切刀机构（21）之间的距离，均与相邻两个薯种放置标记点（3）之间的距离相等。
5.根据权利要求2所述的一种马铃薯种薯自动切块机，其特征在于：所述薯种识别机构和切刀机构（21）均固定在横板（4）上，横板（4）通过支架（5）与机架（1）固定。
6.根据权利要求5所述的一种马铃薯种薯自动切块机，其特征在于：所述第二驱动电机（9）的输出轴与主动轴（11）固定，在主动轴（11）上安装主动齿轮（12），所述切刀（8）固定在切刀轴（13）的下端，切刀轴（13）的上端转动连接在一套筒（14）内，位于套筒（14）和切刀（8）之间的切刀轴（13）上安装从动齿轮（15），所述主动齿轮（12）与从动齿轮（15）相啮合；从动齿轮（15）与套筒（14）之间的切刀轴（13）外侧安装弹簧（16），在套筒（14）上方安装凸轮（17），所述第三驱动电机（10）的输出轴与凸轮轴固定，所述凸轮轴与套筒（14）轴线垂直。
7.根据权利要求6所述的一种马铃薯种薯自动切块机，其特征在于：在套筒（14）上端通过销子（18）安装滑轮（19），所述凸轮（17）在滑轮（19）上方，滑轮轴与凸轮轴平行。
8.根据权利要求6所述的一种马铃薯种薯自动切块机，其特征在于：从动齿轮（15）转动连接在一支撑板（20）上，在支撑板（20）上开设通孔，切刀轴（13）穿过通孔，支撑板（20）固定在支架（5）上。
9.根据权利要求1或6所述的一种马铃薯种薯自动切块机，其特征在于： 所述切刀机构（21）为3组，第一组切刀机构（21）的切刀（8）包括呈一字状排列的两个刀片，第二组切刀机构（21）的切刀（8）包括呈120°圆周排列的三个刀片，第三组切刀机构（21）的切刀（8）包括呈90°圆周排列的四个刀片。
10.根据权利要求1所述的一种马铃薯种薯自动切块机，其特征在于：所述照明部分为LED灯，所述图像采集部分为视频采集卡。
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