CN109104954B - 大蒜定向投种机构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大蒜定向投种机构及控制方法，并对其结果和技术参数予以设计，能够实现大蒜鳞芽向上的定向投种，为机械替代人工进行大蒜播种奠定基础。一种大蒜定向投种机构，包括底座、转动装置、视觉传感器、投种导向板、导种管和多个鳞芽调整装置，转动装置包括转动电机和转盘，转动电机可拆卸连接在底座上，转动电机输出端与转盘连接，鳞芽调整装置为偶数个，均匀固定安装于转盘上，且对称安装，鳞芽调整装置包括盛种碗和用于驱动盛种碗旋转180°的鳞芽方向控制装置，导种管上端口位于鳞芽调整装置的正下方并设在底座上，投种导向板设在转盘上使盛种碗的蒜种落入导种管内。

Description

大蒜定向投种机构及控制方法

技术领域

本发明涉及一种大蒜播种机零部件，具体涉及一种大蒜定向投种机构及控制方法，属于农业机械技术领域。

背景技术

根据大蒜播种的农艺要求，大蒜播种时需保证鳞芽向上栽种。而国内现有的大蒜播种技术没有全面解决大蒜栽种过程中鳞芽根部向下及投种后鳞芽直立控制技术，导致大蒜播种长期以来只能依靠人工进行栽种，存在劳动强度大、成产效率低、费时费力、生产升本高等问题，严重制约大蒜播种的机械化生产。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的上述不足，提供了一种大蒜定向投种机构及控制方法，并对其结果和技术参数予以设计，能够实现大蒜鳞芽向上的定向投种，为机械替代人工进行大蒜播种奠定基础。

本发明通过以下技术方案实现：

一种大蒜定向投种机构，包括底座、转动装置、视觉传感器、投种导向板、导种管和多个鳞芽调整装置，转动装置包括转盘电机和转盘，转盘电机可拆卸连接在底座上，转盘电机输出端与转盘连接，鳞芽调整装置为偶数个，均匀固定安装于转盘上，且对称安装，鳞芽调整装置包括盛种碗和用于驱动盛种碗旋转180°的鳞芽方向控制装置，导种管上端口位于鳞芽调整装置的正下方并设在底座上，投种导向板设在转盘上使盛种碗的蒜种落入导种管内。

上述大蒜定向投种机构优选方案，鳞芽方向控制装置包括凸轮装置和旋转导向装置，凸轮装置包括凸轮、滑杆和滚轮，滑杆驱动端设有滚轮并抵在凸轮曲面上，底座上设置有驱使滑杆上滚轮抵向凸轮的复位装置，旋转导向装置设置底座上沿滑杆表面曲线运动驱动滑杆旋转，盛种装置设在复位装置上方并与滑杆相连，鳞芽调整装置还包括用于使凸轮装置动作的电磁铁，电磁铁可拆卸连接在支架下方，支架固定连接在底座上，且支架与底座之间设有加强板。

上述大蒜定向投种机构优选方案，旋转导向装置包括固定座、立杆和悬臂轴，固定座与底座可拆卸连接，立杆两端分别连接固定座和悬臂轴，悬臂轴末端安装有轴承，轴承与滑杆表面的导槽相配合。

上述大蒜定向投种机构优选方案，复位装置包括压簧、直线轴承和法兰盘，直线轴承与固定座连接，直线轴承与滑杆滑动连接，法兰盘设在滑杆上端并与盛种装置底部连接，压簧穿过滑杆，压簧一端与法兰盘接触，另一端与直线轴承接触。

上述大蒜定向投种机构优选方案，投种导向板与底座焊接链接，且投种导向板的纵向中心面经过转盘的圆心。

上述大蒜定向投种机构优选方案，其还包括控制器，控制器分别与触控显示屏、视觉传感器、电磁铁、转盘电机和速度传感器连接。

一种所述的大蒜定向投种机构的控制方法，包括以下步骤：

（1）通过触控显示屏输入大蒜播种的种距；

（2）按下确认键后触控显示屏显示工作界面；

（3）控制器读取速度传感器的速度，同时根据设定的种距，计算转盘电机的旋转速度及动作时间间隔；

（4）在转盘电机旋转过程中，位置传感器检测鳞芽调整机构的位置，当检测到鳞芽调整机构时，转盘电机停止动作，此时，盛接蒜种的鳞芽调整装置旋转至视觉传感器下方，视觉传感器获取蒜种图像信息；

（5）控制器分析蒜种图像信息，判断大蒜鳞芽方向；

（6）转盘电机带动鳞芽调整装置旋转；

（7）当大蒜鳞芽方向与需要方向一致时，电磁铁不动作，当大蒜鳞芽方向与需要方向相反时，控制器控制电磁铁动作，使得鳞芽调整装置自转180°，完成鳞芽方向调整；

（8）转盘电机带动鳞芽调整装置旋转至投种位置，盛种碗在投种导向板的作用下倾斜，蒜种在重力作用下滑落到导种管内，在导种管约束下保持鳞芽方向向上滑落至鸭嘴式成穴器，完成定向投种。

本发明的工作原理：

大蒜定向投种机构通过多个传感器检测，通过控制器调节各个部件顺序匹配工作来实现大蒜定向投种。视觉传感器获取大蒜鳞芽图像信息，控制器对大蒜鳞芽图像信息进行分析判断，如果大蒜鳞芽方向与所需方向一致，则不调整，如果大蒜鳞芽方向与所需方向不一致，则电磁铁动作，调整大蒜鳞芽方向，然后在导向板的引导下完成定向投种。

本发明的优点在于：

1、鳞芽方向控制装置可以根据需要对大蒜鳞芽方向调整，投种导向板使盛种碗的蒜种落入导种管内，没有复杂的动力机构结构简单、实用性强，使用方便可靠，可应用于大蒜播种机械，显著提高大蒜机械播种时鳞芽向上的准确率，提高大蒜播种机械的作业质量。

2、控制器对视觉传感器采集蒜种图像信息进行分析处理，能够准确分辨大蒜鳞芽方向，识别精准可靠；视觉传感器采集蒜种图像信息，并可通过对图像的分析，判断缺种、重播等作业情况，提高播种质量；控制器对蒜种图像进行分析，可以对蒜种进行计数统计，对播种作业过程进行监控，对作业质量的监管和分析提供可靠的科学依据；通过控制器对各个部件进行协调驱动，对蒜种鳞芽方向进行一致性调整，实现大蒜鳞芽方向一致的播种作业，提高大蒜机械播种的作业质量；触控显示屏显示当前作业速度、作业面积、播种数等作业参数，并通过触控显示屏设置种距等参数，实现人机交互，提高作业质量和整机的智能化水平。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明主视图；

图2为本发明左视图；

图3为本发明俯视图；

图4为本发明控制系统的结构示意图。

图5为鳞芽调整装置的结构示意图。

图6为旋转导向装置的结构示意图。

图7为盛种碗俯视示意图。

图中，1视觉传感器；2鳞芽调整机构II；3转盘；4挡板；5导种管；6底座；7电磁铁；8支架；9加强板；10转盘电机；11投种导向板；12触控显示屏；13控制器；14速度传感器；15鳞芽调整机构III；16鳞芽调整机构Ⅴ；17鳞芽调整机构I；18位置检测传感器支架；19位置传感器；2-1法兰盘；2-2固定座； 2-3导槽；2-4凸轮；2-6压簧；2-7直线轴承；2-9滑杆；2-10滚轮；2-12立杆；2-13悬臂轴。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1、图2及图3，一种大蒜定向投种机构，包括底座6、转动装置、视觉传感器1、投种导向板11、导种管5和多个鳞芽调整装置，转动装置包括转盘电机10和转盘3，转盘电机10可拆卸连接在底座6上，转盘电机10输出端与转盘3连接，鳞芽调整装置鳞芽调整装置为四个，分别为鳞芽调整机构I17、鳞芽调整机构II2、鳞芽调整机构III15和鳞芽调整机构Ⅴ16均匀固定安装于转盘3上，且对称安装，鳞芽调整装置包括盛种碗和用于驱动盛种碗旋转180°的鳞芽方向控制装置，导种管5上端口位于鳞芽调整装置的正下方并设在底座6上，投种导向板11设在转盘3上使盛种碗的蒜种落入导种管5内。

参考图5及图6，鳞芽方向控制装置包括凸轮装置和旋转导向装置，凸轮装置包括凸轮2-4、滑杆2-9和滚轮2-10，滑杆2-9驱动端设有滚轮2-10并抵在凸轮2-4曲面上，底座6上设置有驱使滑杆2-9上滚轮2-10抵向凸轮2-4的复位装置，旋转导向装置设置底座6上沿滑杆2-9表面曲线运动驱动滑杆2-9旋转，盛种装置4设在复位装置上方并与滑杆2-9相连，鳞芽调整装置还包括用于使凸轮装置动作的电磁铁7，电磁铁7 可拆卸连接在支架8下方，支架8 固定连接在底座 6上，且支架8与底座6 之间设有加强板9。旋转导向装置包括固定座2-2、立杆2-12和悬臂轴2-13，固定座2-2与底座6可拆卸连接，立杆2-12两端分别连接固定座2-2和悬臂轴2-13，悬臂轴2-13末端安装有轴承2-14，轴承2-14与滑杆2-9表面的导槽2-3相配合。复位装置包括压簧2-6、直线轴承2-7和法兰盘2-1，直线轴承2-7与固定座2-2连接，直线轴承2-7与滑杆2-9滑动连接，法兰盘2-1设在滑杆2-9上端并与盛种装置4底部连接，压簧2-6穿过滑杆2-9，压簧2-6一端与法兰盘2-1接触，另一端与直线轴承2-7接触。

本实施例中，投种导向板11与底座6焊接链接，且投种导向板11的纵向中心面经过转盘3的圆心。

参考图1、图2及图7，盛种碗包括前面、后面和底面，前面及后面为平面、底面为弧形、左右两侧为敞口结构，盛种碗左右两侧通过挡板销轴转动连接有挡板4,盛种碗下方设有扭簧。

参考图4，本实施例还包括控制器13，控制器13分别与触控显示屏12、视觉传感器1、电磁铁7、转盘电机10和速度传感器14连接。触控显示屏12可以设置大蒜播种的种距，显示作业速度、作业面积、播种数等信息，方便操作人员监控作业过程和质量；速度传感器14检测作业速度，控制器13接受速度信息、种距信号，自动计算并控制转盘电机10的旋转速度和动作时间间隔，保证不同作业速度下种距一致性。控制器13采用dsp芯片作为控制单元，进行运算处理，触控显示屏12的采用232串口与控制器连接，视觉传感器1为CMOS 图像传感器。

控制器13通过PWM信号驱动转盘电机10旋转。

一种大蒜定向投种机构的控制方法，包括以下步骤：

（1）通过触控显示屏12输入大蒜播种的种距；

（2）按下确认键后触控显示屏12显示工作界面；

（3）控制器13读取速度传感器14的速度，同时根据设定的种距，计算转盘电机10的旋转速度及动作时间间隔；

（4）在转盘电机旋转过程中，位置传感器19检测鳞芽调整机构16的位置，当检测到鳞芽调整机构16时，转盘电机10停止动作，此时，盛接蒜种的鳞芽调整装置旋转至视觉传感器1下方，视觉传感器1获取蒜种图像信息；

（5）控制器13分析蒜种图像信息，判断大蒜鳞芽方向；

（6）转盘电机10带动鳞芽调整装置旋转；

（7）当大蒜鳞芽方向与需要方向一致时，电磁铁不动作，当大蒜鳞芽方向与需要方向相反时，控制器控制电磁铁7动作，使得鳞芽调整装置自转180°，完成鳞芽方向调整；

（8）转盘电机10带动鳞芽调整装置旋转至投种位置，盛种碗在投种导向板的作用下倾斜，蒜种在重力作用下滑落到导种管5内，在导种管5约束下保持鳞芽方向向上滑落至鸭嘴式成穴器，完成定向投种。

工作时，将大蒜定向投种机构安装于取种机构下方，且使得取种机构取出的蒜种落入鳞芽调整机构I17中，转盘电机10带动转盘旋转45°，视觉传感器1获取蒜种在鳞芽调整机构I17中的图像信息，并将图像信息上传至控制器13，同时，转盘电机10旋转90°，带动鳞芽调整机构I17旋转至鳞芽调整机构三15的位置，当需要调整鳞芽方向时，电磁铁7动作，使得鳞芽调整机构I17自转180°实现蒜种鳞芽方向调整，转盘电机10旋转90°，带动鳞芽调整机构I17旋转至鳞芽调整机构Ⅴ16的位置，在导向板11的作用下，鳞芽调整机构I17上部倾斜，挡板4打开，使得蒜种鳞芽以向上方向落入导种管5中，完成定向投种，在此过程中，位置传感器19检测鳞芽调整机构16的位置，当检测到鳞芽调整机构16时，转盘电机10停止动作。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种大蒜定向投种机构，其特征在于：包括底座、转动装置、视觉传感器、投种导向板、导种管和多个鳞芽调整装置，转动装置包括转盘电机和转盘，转盘电机可拆卸连接在底座上，转盘电机输出端与转盘连接，鳞芽调整装置为偶数个，均匀固定安装于转盘上，且对称安装，鳞芽调整装置包括盛种碗和用于驱动盛种碗旋转180°的鳞芽方向控制装置，导种管上端口位于鳞芽调整装置的正下方并设在底座上，投种导向板设在转盘上使盛种碗的蒜种落入导种管内；

芽方向控制装置包括凸轮装置和旋转导向装置，凸轮装置包括凸轮、滑杆和滚轮，滑杆驱动端设有滚轮并抵在凸轮曲面上，底座上设置有驱使滑杆上滚轮抵向凸轮的复位装置，旋转导向装置设置底座上沿滑杆表面曲线运动驱动滑杆旋转，盛种装置设在复位装置上方并与滑杆相连，鳞芽调整装置还包括用于使凸轮装置动作的电磁铁，电磁铁 可拆卸连接在支架下方，支架 固定连接在底座 上，且支架与底座 之间设有加强板；

旋转导向装置包括固定座、立杆和悬臂轴，固定座与底座可拆卸连接，立杆两端分别连接固定座和悬臂轴，悬臂轴末端安装有轴承，轴承与滑杆表面的导槽相配合；

复位装置包括压簧、直线轴承和法兰盘，直线轴承与固定座连接，直线轴承与滑杆滑动连接，法兰盘设在滑杆上端并与盛种装置底部连接，压簧穿过滑杆，压簧一端与法兰盘接触，另一端与直线轴承接触。

2.如权利要求1所述的大蒜定向投种机构，其特征在于：投种导向板与底座焊接链接，且投种导向板的纵向中心面经过转盘的圆心。

3.如权利要求1至2任一项所述的大蒜定向投种机构，其特征在于：其还包括控制器，控制器分别与触控显示屏、视觉传感器、电磁铁、转盘电机和速度传感器连接。

4.一种权利要求3所述的大蒜定向投种机构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）通过触控显示屏输入大蒜播种的种距；

（2）按下确认键后触控显示屏显示工作界面；

（3）控制器读取速度传感器的速度，同时根据设定的种距，计算转盘电机的旋转速度及动作时间间隔；

（4）当盛接蒜种的鳞芽调整装置旋转至视觉传感器下方时，视觉传感器获取蒜种图像信息；

（5）控制器分析蒜种图像信息，判断大蒜鳞芽方向；

（6）转盘电机带动鳞芽调整装置旋转；

（7）当大蒜鳞芽方向与需要方向一致时，电磁铁不动作，当大蒜鳞芽方向与需要方向相反时，控制器控制电磁铁动作，使得鳞芽调整装置自转180°，完成鳞芽方向调整；

（8）转盘电机带动鳞芽调整装置旋转至投种位置，盛种碗在投种导向板的作用下倾斜，蒜种在重力作用下滑落到导种管内，在导种管约束下保持鳞芽方向向上滑落至鸭嘴式成穴器，完成定向投种。

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