CN108592832A - 一种基于物理超声波探测的农业育苗实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明给出了一种基于物理超声波探测的农业育苗实验装置，包括株高测量系统、传送系统和中央处理器，株高测量系统包括丝杠传动机构、第一驱动电机、转动连接杆、电动推杆和超声波传感器，传送系统包括两组育苗盆输送机构，每一组育苗盆输送机构均包括输送支架、移动板、第一传动丝杠、第二驱动电机和营养液供给管，在每一个输送支架的一侧均设置一供水管，且在供水管上设置有若干用于给育苗盆洒水的喷雾头。该装置内的移动板可带动育苗盆依次从超声波传感器下方的检测区域通过，从而可自动完成育苗盆内幼苗的株高测量，继而大大降低了幼苗株高测量时间。

Description

一种基于物理超声波探测的农业育苗实验装置

技术领域

本发明涉及育苗实验装置技术领域，尤其涉及一种基于物理超声波探测的农业育苗实验装置。

背景技术

在育苗实验阶段，为提高育苗质量，经常通过向幼苗添加不同营养液，来对比分析不同营养液对幼苗的生长影响，以便获得最佳的营养液配比，幼苗高度在育苗质量统计中，是一个非常重要的幼苗体征指数。在现有的育苗株高测试技术中，仍是采用纯手工测量，在测高时，工作人员利用测量工具手工进行幼苗的逐一测量并进行统计，然后，再将统计结果通过后续整理输入电脑中，生成所需的统计数据，由于幼苗数量较多，从而导致测量株高需要花费太多的时间与精力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物理超声波探测的农业育苗实验装置，该装置内的移动板可带动育苗盆依次从超声波传感器下方的检测区域通过，从而可自动完成育苗盆内幼苗的株高测量，继而大大降低了幼苗株高测量时间。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于物理超声波探测的农业育苗实验装置，包括株高测量系统、传送系统和中央处理器，所述株高测量系统包括丝杠传动机构、第一驱动电机、转动连接杆、电动推杆和超声波传感器，所述丝杠传动机构的两端分别通过第一L型支架架设在地面上，在所述丝杠传动机构的移动滑块的底平面上设置一U型支架，所述转动连接杆套置在所述U型支架的横板上，所述第一驱动电机设置在U型支架的两立板之间，且第一驱动电机可带动转动连接杆自由转动，所述电动推杆的底部设置在所述转动连接杆的底平面上，所述超声波传感器设置在所述电动推杆的伸缩杆的顶端，在所述转动连接杆的上端对称设置有两个第一检测板，在U型支架的两立板之间设置有与两个第一检测板一一对应的第一检测开关，两个所述第一检测开关的轴线与超声波传感器的轴线位于同一竖直平面内；

所述传送系统包括两组育苗盆输送机构，两组所述育苗盆输送机构相对对称分布在所述电动推杆的正下方，每一组所述育苗盆输送机构均包括输送支架、移动板、第一传动丝杠、第二驱动电机和营养液供给管，在所述输送支架上端设置有两个相对的第二L型卡板，所述移动板卡置在两个第二L型卡板内，所述超声波传感器位于所述移动板的起始运动端的上方，所述第一传动丝杠和第二驱动电机均设置在所述输送支架上，且第二驱动电机能够驱动第一传动丝杠转动，所述移动板的底平面上设置的一传动块套置在所述第一传动丝杠上，在所述移动板的上平面上设置有两排对称分布的育苗盆底座组，每一组所述育苗盆底座组内均包含有若干个等间距分布的育苗盆底座，每一个所述育苗盆底座外侧均对应一位于移动板上的第二检测板，在所述移动板的起始运动端处，设置有两个用来检测第二检测板的第二检测开关，且两个第二检测开关均固定在第二L型卡板上，在每一排所述育苗盆底座组的外侧均设置一所述营养液供给管，且营养液供给管上设置有与每一个育苗盆底座一一对应的出液管，每一个所述营养液供给管的进液管均通过软管与一输液泵相连；

在每一个所述输送支架的一侧均设置一供水管，且在供水管上设置有若干用于给育苗盆洒水的喷雾头，所述供水管位于所述超声波传感器下方，两个所述供水管通过一个进水管进水，且进水管通过一软管与一水泵相连接；

所述第一驱动电机、第一检测开关、第二驱动电机、第二检测开关、输液泵、水泵、超声波传感器及传动丝杠机构内的移动驱动电机与所述中央处理器电性连接。

优选地，在所述丝杠传动机构上相对设置有两组移动定位检测机构，每一组移动定位检测机构包括第三检测开关和第四检测开关，所述第三检测开关和第四检测开关位于与之相对的育苗盆底座的正上方，在丝杠传动机构的移动滑块的上平面上，设置有两个配合第三检测开关和第四检测开关检测的第三检测板，所述第三检测开关和第四检测开关均与中央处理器相连接。

优选地，所述育苗盆底座呈锥形。

优选地，在地面上设置有用于固定输送支架各支腿的定位套，输送支架的各支腿相应的套置在各定位套内。

优选地，在所述输送支架的前端和后端分别设置一用于限制移动板移动的限位开关，限位开关与中央处理器相连接。

优选地，所述第一驱动电机、第二驱动电机及移动驱动电机可均为步进电机。

本发明的有益效果是：本发明中，通过丝杠传动机构的横向移动及第一驱动电机的转动，可使得超声波传感器实现对移动板上的四排育苗盆内的幼苗进行定点株高测试，超声波传感器采集的信息可直接传递给中央处理器进行数据统计及处理，从而大大节约了工作人员进行株高测量的时间；移动板在第二驱动电机的驱动下，可使得移动板上的每一个育苗盆均依次顺利通过超声波传感器的正下方，从而为幼苗的株高测量提供了便利；每一排育苗盘对应一个营养液供给管，每一个营养液供给管均对应一个输液泵，从而可利于实现不同营养液对幼苗生长的对比实验。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的部分优选实施例，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为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的主视图；

图4为图1中A处放大图；

图5为图3中B处放大图；

图中：11丝杠传动机构、111移动滑块、1111第三检测板、112移动驱动电机、113第三检测开关、1131支撑板、114第四检测开关、115第一L型支架、12U型支架、13第一驱动电机、14转动连接杆、141第一检测板、142第一检测开关、15电动推杆、16超声波传感器、21输送支架、211第二L型卡板、212定位套、22移动板、221育苗盘底座、222第二检测板、223第二检测开关、23第一传动丝杠、24第二驱动电机、25营养液供给管、251出液管、252进液管、26供水管、261喷雾头、262进水管、3中央处理器、4育苗盆、5限位开关。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图1-5，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的一部分优选实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似变形，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明提供了一种基于物理超声波探测的农业育苗实验装置(如图1所示)，包括株高测量系统、传送系统和中央处理器3，所述株高测量系统包括丝杠传动机构11、第一驱动电机13、转动连接杆14、电动推杆15和超声波传感器16，所述丝杠传动机构11的两端分别通过第一L型支架115架设在地面上，丝杠传动机构11处于水平放置状态，在所述丝杠传动机构11的移动滑块111的底平面上设置一U型支架12，所述转动连接杆14套置在所述U型支架12的横板上，所述第一驱动电机13设置在U型支架12的两立板之间，且第一驱动电机13可带动转动连接杆14自由转动，所述电动推杆15的底部设置在所述转动连接杆14的底平面上，所述超声波传感器16设置在所述电动推杆15的伸缩杆的顶端，在所述转动连接杆14的上端对称设置有两个第一检测板141，在U型支架12的两立板之间设置有与两个第一检测板141一一对应的第一检测开关142，两个所述第一检测开关141的轴线与超声波传感器16的轴线位于同一竖直平面内，第一驱动电机13、第一检测开关142均与中央处理器3相连接，中央处理器3可启动第一驱动电机13转动，随着第一驱动电机13的转动，转动连接杆14同步转动，当两个第一检测开关142，同时检测到第一检测板141后，中央处理器3将第一驱动电机13停止，此时，转动连接杆14恰好带动超声波传感器16沿着转动连接杆14的轴线旋转过180度，丝杠传动机构11内的移动驱动电机112及超声波传感器16均与中央处理器3相连接。

所述传送系统包括两组育苗盆输送机构，两组所述育苗盆输送机构相对对称分布在所述电动推杆15的正下方，每一组所述育苗盆输送机构均包括输送支架21、移动板22、第一传动丝杠23、第二驱动电机24和营养液供给管25，在所述输送支架21上端设置有两个相对的第二L型卡板211，所述移动板22卡置在两个第二L型卡板211内，所述超声波传感器16位于所述移动板22的起始运动端的上方(这样便于超声波传感器16从头依次检测每一个育苗盆)，所述第一传动丝杠23和第二驱动电机24均设置在所述输送支架21上，且第二驱动电机24能够驱动第一传动丝杠23转动，所述移动板22的底平面上设置的一传动块套置在所述第一传动丝杠23上，第一传动丝杠23的转动，可带动移动板22实现直线往复运动，在所述移动板22的上平面上设置有两排对称分布的育苗盆底座组，每一组所述育苗盆底座组内均包含有若干个等间距分布的育苗盆底座221，每一个所述育苗盆底座211外侧均对应一位于移动板22上的第二检测板222，在所述移动板22的起始运动端处，设置有两个用来检测第二检测板222的第二检测开关223，且两个第二检测开关223均固定在第二L型卡板221上，中央处理器3与第二驱动电机24、第二检测开关223相连接，当第二检测开关223检测到第二检测板222后，中央处理器3则停止第二驱动电机24的运动，从而便于超声波传感器16检测，此时与之相对应的育苗盆4内的幼苗高度，检测完一个幼苗高度后，移动板22继续移动，以便下一个育苗盆4内幼苗高度检测。

在每一排所述育苗盆底座组的外侧均设置一所述营养液供给管25，且营养液供给管25上设置有与每一个育苗盆底座221一一对应的出液管251，每一个所述营养液供给管25的进液管252均通过软管与一输液泵相连(为保持附图清晰，软管和输液泵均为画出)，每一个营养液供给管25均对应一个输液泵，从而可实现不同的营养液供给管25给不同排数的育苗盆底座组提供不同的营养液，继而可利于对比实验的进行，输液泵与中央处理器3相连接，其输液过程由中央处理器3控制。

在每一个所述输送支架21的一侧均设置一供水管26，且在供水管26上设置有若干用于给育苗盆洒水的喷雾头261，所述供水管26位于所述超声波传感器16下方，供水管26位于超声波传感器16下方可防止在供水管26喷水时，超声波传感器16被淋湿，以免影响超声波传感器16的性能，两个所述供水管26通过一个进水管262进水，且进水管262通过一软管与一水泵相连接(为保持附图清晰，软管及水泵为在附图中画出)；水泵与中央处理器3相连接，水泵的供水量及供水流程均有中央处理器3控制。

为便于超声波传感器16与移动板22上各育苗盆4的对位，在此，在所述丝杠传动机构11上相对设置有两组移动定位检测机构，每一组移动定位检测机构包括第三检测开关113和第四检测开关114，所述第三检测开关113和第四检测开关114位于与之相对的育苗盆底座221的正上方，在本具体实施例中，第三检测开关113和第四检测开关114设置在一支撑板1131上，在丝杠传动机构11的移动滑块111的上平面上设置有两个配合第三检测开关113和第四检测开关114检测的第三检测板1111，所述第三检测开关113和第四检测开关114均与中央处理器3相连接，在检测过程中，其中一个第三检测板1111会位于超声波传感器16的正上方，第三检测开关113和第四检测开关114与位于一侧的移动板22上的两个育苗盆4相对，当第三检测开关113或者第四检测开关114检测到第三检测板1111时，此时，超声波传感器16恰好位于一育苗盘4的正上方，从而可实现育苗盘4内幼苗株高的测试。

育苗盆4放置在育苗盆底座221内，为便于育苗盆底座221固定育苗盆4，在此，将育苗盆底座221设计呈锥形，为防止输送支架21被碰撞后移动，此次，在地面上设置有用于固定输送支架21各支腿的定位套212，输送支架21的各支腿相应的套置在各定位套212内，进一步地，为防止移动板22滑出输送支架21，在此，在所述输送支架21的前端和后端分别设置一用于限制移动板22移动的限位开关5，限位开关5与中央处理器3相连接；为提高定位精度，在此，将第一驱动电机13、第二驱动电机23及移动驱动电机112可均为步进电机。

本发明检测一组输送机构内的育苗盆4内的幼苗株高的流程为：第一步，启动第一驱动电机13，使得超声波传感器16转向一移动板22的正上方；第二步，启动丝杠传动机构，当第三检测开关113检测到第三检测板1111时，丝杠传动机构停止运行，此时，超声波传感器16恰好位于一排育苗盆的第一个育苗盆4的正上方；第三步，启动第二驱动电机24，使得移动板22开始移动，当第二检测开关223检测到第二检测板222时，移动板22停止移动，此时超声波传感器16恰好位于第二个育苗盆4上方，继而完成相应的株高探测，重复上述过程，继而完成一排育苗盆的株高探测；第四，启动第二驱动电机24使得移动板22回位，移动板22回位后，启动丝杠传动机构11，使得超声波传感器16继续移动，当第四检测开关114检测到第三检测板1111时，丝杠传动机构停止运行，此时，超声波传感器16恰好位于移动板22上的另一排育苗盆的第一个育苗盆4的正上方；第五步，重复第三步的检测流程，便可完成相对应的剩余一排育苗盆内的株高检测。

本发明中，“左”、“右”均是为了方便描述位置关系而采用的相对位置，因此不能作为绝对位置理解为对保护范围的限制。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

以上所述结合附图对本发明的优选实施方式和实施例作了详述，但是本发明并不局限于上述实施方式和实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于物理超声波探测的农业育苗实验装置，其特征是，包括株高测量系统、传送系统和中央处理器，所述株高测量系统包括丝杠传动机构、第一驱动电机、转动连接杆、电动推杆和超声波传感器，所述丝杠传动机构的两端分别通过第一L型支架架设在地面上，在所述丝杠传动机构的移动滑块的底平面上设置一U型支架，所述转动连接杆套置在所述U型支架的横板上，所述第一驱动电机设置在U型支架的两立板之间，且第一驱动电机可带动转动连接杆自由转动，所述电动推杆的底部设置在所述转动连接杆的底平面上，所述超声波传感器设置在所述电动推杆的伸缩杆的顶端，在所述转动连接杆的上端对称设置有两个第一检测板，在U型支架的两立板之间设置有与两个第一检测板一一对应的第一检测开关，两个所述第一检测开关的轴线与超声波传感器的轴线位于同一竖直平面内；

所述传送系统包括两组育苗盆输送机构，两组所述育苗盆输送机构相对对称分布在所述电动推杆的正下方，每一组所述育苗盆输送机构均包括输送支架、移动板、第一传动丝杠、第二驱动电机和营养液供给管，在所述输送支架上端设置有两个相对的第二L型卡板，所述移动板卡置在两个第二L型卡板内，所述超声波传感器位于所述移动板的起始运动端的上方，所述第一传动丝杠和第二驱动电机均设置在所述输送支架上，且第二驱动电机能够驱动第一传动丝杠转动，所述移动板的底平面上设置的一传动块套置在所述第一传动丝杠上，在所述移动板的上平面上设置有两排对称分布的育苗盆底座组，每一组所述育苗盆底座组内均包含有若干个等间距分布的育苗盆底座，每一个所述育苗盆底座外侧均对应一位于移动板上的第二检测板，在所述移动板的起始运动端处，设置有两个用来检测第二检测板的第二检测开关，且两个第二检测开关均固定在第二L型卡板上，在每一排所述育苗盆底座组的外侧均设置一所述营养液供给管，且营养液供给管上设置有与每一个育苗盆底座一一对应的出液管，每一个所述营养液供给管的进液管均通过软管与一输液泵相连；

在每一个所述输送支架的一侧均设置一供水管，且在供水管上设置有若干用于给育苗盆洒水的喷雾头，所述供水管位于所述超声波传感器下方，两个所述供水管通过一个进水管进水，且进水管通过一软管与一水泵相连接；

所述第一驱动电机、第一检测开关、第二驱动电机、第二检测开关、输液泵、水泵、超声波传感器及传动丝杠机构内的移动驱动电机与所述中央处理器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于物理超声波探测的农业育苗实验装置，其特征是，在所述丝杠传动机构上相对设置有两组移动定位检测机构，每一组移动定位检测机构包括第三检测开关和第四检测开关，所述第三检测开关和第四检测开关位于与之相对的育苗盆底座的正上方，在丝杠传动机构的移动滑块的上平面上，设置有两个配合第三检测开关和第四检测开关检测的第三检测板，所述第三检测开关和第四检测开关均与中央处理器相连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于物理超声波探测的农业育苗实验装置，其特征是，所述育苗盆底座呈锥形。

4.根据权利要求1所述的一种基于物理超声波探测的农业育苗实验装置，其特征是，在地面上设置有用于固定输送支架各支腿的定位套，输送支架的各支腿相应的套置在各定位套内。

5.根据权利要求1所述的一种基于物理超声波探测的农业育苗实验装置，其特征是，在所述输送支架的前端和后端分别设置一用于限制移动板移动的限位开关，限位开关与中央处理器相连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于物理超声波探测的农业育苗实验装置，其特征是，所述第一驱动电机、第二驱动电机及移动驱动电机可均为步进电机。