CN109104935A - 一种整杆蔗种切种装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整杆蔗种切种装置及方法，属于农业种植机械领域。一种整杆蔗种切种装置包括：蔗种箱、螺旋取种盘、红外传感器组成间歇供种机构；视觉处理设备、左旋螺杆组成识别机构；倾斜滑板、液压推板、输送器组成蔗种输送机构；蔗种箱、螺旋取种盘、导向斗、倾斜滑板、液压推板、左旋螺杆、视觉处理设备、输送带、切种箱、分拣通道依次设置。基于视觉识别技术对对整根蔗种进行识别，分析各茎节及病虫害的位置，提前计算出电机的转动量，实现整杆的精准切割；设置旋转取种盘，防止其他蔗种进入作业区，影响在作业的蔗种。本发明结构提高蔗种段合格率，增加甘蔗产量，实现蔗农的增收。

Description

一种整杆蔗种切种装置及方法

技术领域

本发明涉及一种整杆蔗种切种装置及方法，属于农业种植机械领域。

背景技术

食糖作为国家的重要战略物资，其90％以上来源于蔗糖。甘蔗生产直接关系到中国食糖的基本供给能力。近几年，随着国外食糖市场的冲击、农业劳动力成本的上升，中国糖业面临行业性亏损，严重影响到中国食糖的安全供给和社会稳定。传统的甘蔗植过程全部由人工来完成，需要人工较多，劳动强度较大，效率低。由于近些年劳动力紧缺，人工成本大幅度提高。因此，加快发展甘蔗植机械化，对解决蔗区劳力紧缺，降低甘蔗生产本成，提高我国蔗糖市场竞争力具有重要意义。

目前甘蔗植机械包括整杆式、实时切种式及预切种式。一，整秆式种植机是指能够按顺序完成开沟、整秆甘蔗喂入和铺放、覆土、镇压等工序的种植机，其特点是播种的是整条的甘蔗，因此也叫整株式种植机。二，实时切种式甘蔗植机也叫做边砍边种式种植机，配有种箱、开沟器、切种器及覆土装置，有的配有淋水装置、施肥器以及铺膜器等。种箱用以盛放整秆甘蔗，切种器则将甘蔗切成一定长度的蔗段。目前，该种种植机的甘蔗喂入切种器的工作还需要人工喂入来完成。三，预切种式甘蔗植机又称为蔗段种植机，是指将预先切好的蔗段盛装在种箱内，通过蔗段喂入机构与排种机构将蔗段铺放在开好的种植沟内。蔗段可通过人工预先切成蔗段获得或是通过切段式甘蔗收割机收获而获得。人工预先切种时，可有充足的时间来剔除有病虫害的甘蔗，同时蔗段在播种前也有充分时间进行浸泡消毒。

切种时单根甘蔗上必须含有茎节，而且需将含有病虫害的一段蔗种清除掉，目前市场的机具及在研的机具无法满足这种高标准的农艺要求，造成种植的蔗种的质量较差，导致后期甘蔗产量下降，影响蔗农的收入。因此，亟需开发一种新型的稳定、高效、整杆蔗种切种装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了结构相对简单，实现蔗种整周图像采集，含病虫害蔗种段的清除的一种整杆蔗种切种装置及方法。

本发明提供的一种整杆蔗种切种装置及方法，其特征在于，包括：蔗种输送机构、识别设备、切种箱、分拣通道；所述识别设备位于蔗种输送机构中段；切种箱两端分别设置有蔗种输送机构及分拣通道；

所述识别设备对蔗种进行图像采集及识别，切种箱对蔗种进行切割，分拣通道对切割后的蔗种进行分拣输送。

在一种实施方式中，整杆蔗种切种装置增加间歇供种机构，间歇供种机构间歇为蔗种输送机构提供蔗种。

在一种实施方式中，包括：所述间歇供种机构包括蔗种箱、螺旋取种盘、红外传感器；所述螺旋取种盘包括取种器、取种器电机，取种器为长轴类部件，圆周均布有凹槽，取种器电机与取种器相连；当旋转至投种区域时，红外传感器检测到取种器底部凹槽掉落蔗种进入导向斗后，取种器电机停止转动，无蔗种时，即红外传感器未检测到蔗种，取种器电机继续转动。

在一种实施方式中，所述识别机构包括视觉处理设备、左旋螺杆；左旋螺杆位于液压推板左端，左旋螺杆上布有左旋螺纹，左旋螺杆与旋转电机通过同步皮带相连；视觉处理设备包括处理器、驱动器、相机；旋转电机带动左旋螺杆旋转，左旋螺杆的转动带动蔗种旋转，使视觉处理设备采集整周蔗种图像。

在一种实施方式中，所述蔗种输送机构包括导向斗、倾斜滑板、液压推板、输送器；导向斗上部为喇叭状，为中空部件，防止蔗种卡住，起导向作用；液压推板位于倾斜滑板底部，液压推板由液压缸驱动，液压缸为伺服液压缸；输送器包括输送带、带轮、输送电机，输送带为防滑输送带，带轮与输送电机相连；蔗种依次经导向斗进入倾斜滑板，在倾斜滑板内通过重力作用滑落，因倾斜滑板具有一定倾角，因此实现蔗种一端到达特定位置，实现位置标定，即标定蔗种一端为参考标定坐标值，伺服液压缸带动液压推杆，液压推杆将蔗种推动跨过左旋螺杆，蔗种进入输送带，输送电机带动带轮转动，带轮带动蔗种转动，实现蔗种的纵向的输送，旋转电机根据控制器输出的指令决定蔗种的输送距离。

在一种实施方式中，所述分拣通道为具有倾斜角度的滑道，上面设置有挡板，出口包括合格蔗种出口及病虫害蔗种出口，病虫害蔗种出口位于前端，病虫害蔗种出口处安装挡板，挡板与挡板电机相连，合格的蔗种段从合格蔗种出口输出，含病虫害蔗种段从病虫害蔗种出口输出。

在一种实施方式中，所述切种箱包括切种箱壳体及滚刀，蔗种进入切种箱壳体内，滚刀对蔗种进行切割。

在一种实施方式中，蔗种箱、螺旋取种盘、导向斗、倾斜滑板、液压推板、左旋螺杆、视觉处理设备、输送器、切种箱、分拣通道依次设置。

在一种实施方式中，所述红外传感器、相机、取种器电机、输送电机、液压缸、旋转电机、切种箱、挡板电机均与控制器相连，控制器分析蔗种各茎节及病虫害所处位置，确定坐标，绝对切割位置，对各机构输出控制指令。

一种整杆蔗种切种方法，所述方法利用任一所述的一种整杆蔗种切种装置。

一种整杆蔗种切种方法，包括以下步骤：

步骤1：取种器电机旋转、取种器取种；

步骤2：红外传感器对落种区进行检测，检测是否有蔗种，若有蔗种则取种器电机停止转动，否则继续转动；

步骤3：蔗种经倾斜滑板标定纵向位置；

步骤4：旋转电机带动左旋螺杆旋转，相机采集蔗种整周图像；

步骤5：分析茎节坐标、识别病虫害及坐标；

步骤6：根据茎节及病虫害坐标判断茎秆轴向位移量；

步骤7：液压推板伸长将蔗种推入输送带；

步骤8：切割蔗种；

步骤9：根据切割蔗种段是否为病虫害蔗种，挡板电机转动控制挡板运动。

本发明工作原理：

蔗种从种箱内经取种器取种，取种器电机带动取种器旋转，当旋转至投种区域时，红外传感器检测到取种器底部凹槽掉落蔗种进入导向斗后，取种器电机停止转动，无蔗种时，即红外传感器未检测到蔗种，取种器电机继续转动，蔗种在自身重力下经导向斗进入倾斜滑板，在倾斜滑板种滑动，一端到达倾斜滑板端头，实现位置标定，旋转电机带动左旋螺杆旋转，带动蔗种转动，相机采集甘蔗整周图像，对茎节、病虫害进行识别，分析各坐标，伺服液压缸带动液压推杆，液压推杆将蔗种推动跨过左旋螺杆，蔗种进入输送带，输送电机带动带轮转动，带轮带动蔗种转动，实现蔗种的纵向的输送，旋转电机根据控制器输出的指令决定蔗种的输送距离，蔗种进入切种箱被切割，被切割后蔗种从切种箱后部被排至分拣通道，当切出蔗种为病虫害蔗种，挡板电机带动挡板转动，蔗种进入病虫害蔗种出口，否则进入合格蔗种出口，完成切种分种作业。

本发明的优点和效果：

本发明提供了结构相对简单，实现蔗种整周图像采集，含病虫害蔗种段的清除的一种整杆蔗种切种装置及方法。本发明的优点如下：

1.基于视觉识别技术对对整根蔗种进行识别，分析各茎节及病虫害的位置，提前计算出电机的转动量，实现整杆的精准切割；

2.增加左旋螺杆机构，通过带动蔗杆旋转，实现蔗杆整周的图像采集，提高识别准确率；

3.分拣通道的设置，将含病虫害的蔗杆排出，防止进入作床降低甘蔗产量；

4.设置旋转取种盘，防止其他蔗种进入作业区，影响在作业的蔗种；

附图说明

图1为一种整杆蔗种切种装置的结构示意图；

图2为一种整杆蔗种切种装置输送阶段的结构示意图；

图3为一种整杆蔗种切种方法的流程示意图；

图中标号：1-蔗种箱、2-蔗种、3-导向斗、4-倾斜滑板、5-视觉处理设备、6-液压缸、7-液压推板、8-旋转电机、9-同步皮带、10-左旋螺杆、11-切种箱、12-带轮、13-输送带、14-病虫害蔗种出口、15-合格蔗种出口、16-挡板、17-挡板电机、18-切种箱壳体、19-滚刀、20-红外传感器、21-取种器电机、22-螺旋取种盘、23-取种器、24-输送器、25-分拣通道、26-输送电机。

具体实施方式

实施例1

如图1-2所示，一种整杆蔗种切种装置，其特征在于，包括：蔗种输送机构、识别设备、切种箱11、分拣通道25；所述识别设备位于蔗种输送机构中段；切种箱11两端分别设置有蔗种输送机构及分拣通道25；

所述识别设备对蔗种2进行图像采集及识别，切种箱11对蔗种2进行切割，分拣通道25对切割后的蔗种2进行分拣输送。

进一步的，在整杆蔗种切种装置基础上增加间歇供种机构，实现间歇提供蔗种。

进一步的，包括：所述间歇供种机构包括蔗种箱1、螺旋取种盘22、红外传感器20；所述螺旋取种盘22包括取种器23、取种器电机21，取种器23为长轴类部件，圆周均布有凹槽，取种器电机21与取种器23相连；当旋转至投种区域时，红外传感器20检测到取种器23底部凹槽掉落蔗种2进入导向斗3后，取种器电机21停止转动，无蔗种2时，即红外传感器20未检测到蔗种2，取种器电机21继续转动。

进一步的，所述识别机构包括视觉处理设备5、左旋螺杆10；左旋螺杆10位于液压推板7左端，左旋螺杆10上布有左旋螺纹，左旋螺杆10与旋转电机8通过同步皮带9相连；视觉处理设备5包括处理器、驱动器、相机；旋转电机8通过同步皮带9带动左旋螺杆10旋转，左旋螺杆10的转动带动蔗种2旋转，使视觉处理设备5采集整周蔗种2图像。

进一步的，所述蔗种输送机构包括导向斗3、倾斜滑板4、液压推板7、输送器24；导向斗3上部为喇叭状，为中空部件，防止蔗种2卡住，起导向作用；液压推板7位于倾斜滑板4底部，液压推板7由液压缸6驱动，液压缸6为伺服液压缸6；输送器24包括输送带13、带轮12、输送电机26，输送带13为防滑输送带13，带轮12与输送电机26相连；蔗种2依次经导向斗3进入倾斜滑板4，在倾斜滑板4内通过重力作用滑落，因倾斜滑板4具有一定倾角，因此实现蔗种2一端到达特定位置，实现位置标定，即标定蔗种2一端为参考标定坐标值，伺服液压缸6带动液压推杆，液压推杆将蔗种2推动跨过左旋螺杆10，蔗种2进入输送带13，输送电机26带动带轮12转动，带轮12带动蔗种2转动，实现蔗种2的纵向的输送，旋转电机8根据控制器输出的指令决定蔗种2的输送距离。

进一步的，所述分拣通道25为具有倾斜角度的滑道，上面设置有挡板16，出口包括合格蔗种出口15及病虫害蔗种出口14，病虫害蔗种出口14位于前端，病虫害蔗种出口14处安装挡板16，挡板16与挡板电机17相连，合格的蔗种段从合格蔗种出口15输出，含病虫害蔗种段从病虫害蔗种出口14输出。

进一步的，所述切种箱11包括切种箱壳体18及滚刀19，蔗种2进入切种箱壳体18内，滚刀19对蔗种2进行切割。

进一步的，蔗种箱1、螺旋取种盘22、导向斗3、倾斜滑板4、液压推板7、左旋螺杆10、视觉处理设备5、输送器24、切种箱11、分拣通道25依次设置。

进一步的，所述红外传感器20、相机、取种器电机21、输送电机26、液压缸6、旋转电机8、切种箱11、挡板电机17均与控制器相连，控制器分析蔗种2各茎节及病虫害所处位置，确定坐标，绝对切割位置，对各机构输出控制指令。

实施例2

如图3所示，一种整杆蔗种切种方法，所述方法利用任一所述的一种整杆蔗种切种装置。

一种整杆蔗种切种方法，包括以下步骤：

步骤1：取种器电机21旋转、取种器23取种；

步骤2：红外传感器20对落种区进行检测，检测是否有蔗种2，若有蔗种2则取种器电机21停止转动，否则继续转动；

步骤3：蔗种2经倾斜滑板4标定纵向位置；

步骤4：旋转电机8带动左旋螺杆10旋转，相机采集蔗种2整周图像；

步骤5：分析茎节坐标、识别病虫害及坐标；

步骤6：根据茎节及病虫害坐标判断茎秆轴向位移量；

步骤7：液压推板7伸长将蔗种2推入输送带13；

步骤8：切割蔗种2；

步骤9：根据切割蔗种段是否为病虫害蔗种，挡板电机17转动控制挡板16运动。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种整杆蔗种切种装置，其特征在于，包括：蔗种输送机构、识别设备、切种箱、分拣通道；所述识别设备位于蔗种输送机构中段；切种箱两端分别设置有蔗种输送机构及分拣通道。

2.如权利要求1所述的一种整杆蔗种切种装置，其特征在于，包括：间歇供种机构、蔗种输送机构、识别设备、切种箱、分拣通道；间歇供种机构包括蔗种箱、螺旋取种盘、红外传感器；所述螺旋取种盘包括取种器、取种器电机，取种器为长轴类部件，圆周均布有凹槽，取种器电机与取种器相连。

3.如权利要求1所述的一种整杆蔗种切种装置，其特征在于，所述识别机构包括视觉处理设备、左旋螺杆、旋转电机；左旋螺杆位于蔗种输送机构的液压推板左端，左旋螺杆上布有左旋螺纹，左旋螺杆与旋转电机通过同步皮带相连；视觉处理设备包括处理器、驱动器、相机。

4.如权利要求1所述的一种整杆蔗种切种装置，其特征在于，所述蔗种输送机构包括导向斗、倾斜滑板、液压推板、输送器；导向斗上部为喇叭状，为中空部件；液压推板位于倾斜滑板底部，液压推板由液压缸驱动，液压缸为伺服液压缸；输送器包括输送带、带轮、输送电机，输送带为防滑输送带，带轮与输送电机相连。

5.如权利要求1所述的一种整杆蔗种切种装置，其特征在于，所述分拣通道为具有倾斜角度的滑道，设置有挡板，出口包括合格蔗种出口及病虫害蔗种出口，病虫害蔗种出口位于前端，病虫害蔗种出口处安装挡板，挡板与挡板电机相连。

6.如权利要求1或2或3或4或5所述的一种整杆蔗种切种装置，其特征在于，蔗种箱、螺旋取种盘、导向斗、倾斜滑板、液压推板、左旋螺杆、视觉处理设备、输送器、切种箱、分拣通道依次设置。

7.如权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种整杆蔗种切种装置，其特征在于，其特征在于，所述红外传感器、相机、取种器电机、输送电机、液压缸、旋转电机、切种箱、挡板电机均与控制器相连。

8.一种整杆蔗种切种方法，其特征在于，所述方法利用权利要求1-7任一所述的一种整杆蔗种切种装置。

9.一种整杆蔗种切种方法，其特征包括以下步骤：

步骤1：取种器电机旋转、取种器取种；

步骤2：红外传感器对落种区进行检测，检测是否有蔗种，若有蔗种则取种器电机停止转动，否则继续转动；

步骤3：蔗种经倾斜滑板标定纵向位置；

步骤4：旋转电机带动左旋螺杆旋转，相机采集蔗种整周图像；

步骤5：分析茎节坐标、识别病虫害及坐标；

步骤6：根据茎节及病虫害坐标判断茎秆轴向位移量；

步骤7：液压推板伸长将蔗种推入输送带；

步骤8：切割蔗种；

步骤9：根据切割蔗种段是否为病虫害蔗种，挡板电机转动控制挡板运动。