CN109716881A - 一种切割喷药一体的除草装置 - Google Patents
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Abstract
一种切割喷药一体的除草装置属农业机械技术领域,本发明由喷药部件、切割部件、连接组件、螺栓组Ⅰ和螺栓组Ⅱ组成,其中喷药部件设有电动推杆,切割部件由四组相同的切割组件组成,切割连接件通过螺孔与通孔组对Ⅱ固接在连接组件上,步进电机固接在切割连接件上,步进电机与齿式长轴啮合,齿式长轴与仿形刀具通过联轴器固接,且四组切割部件互呈90°,切割部件与喷药部件互呈45°,连接组件由短轴和圆盘组成;本发明通过喷药和切割的组合使用,不仅可更高效地除掉杂草,而且能降低对土地的损害,起到绿色环保的作用;还能在玉米作物生长期使用,结合电路控制自动避开植株,同时除去株间和行间的杂草,本发明结构简单,实用性强。
Description
技术领域
本发明属农业机械技术领域,具体涉及一种切割喷药一体的除草装置。
背景技术
在玉米植株生长过程中,始终伴随着杂草的生长,在相同的养分条件下,玉米植株和杂草处于竞争状态。玉米在保障粮食产量中处于举足轻重的位置,玉米地杂草是影响玉米产量的主要因素之一。目前用于除草的有喷药式也有机械式,广泛式喷药不仅容易对植株产生伤害,更是对土壤结构、营养成分的破坏,而机械式除草也有缺陷,不易同时除去行间和株间的杂草,除草率不高等问题。通过近阶段研究,发现对切割后的杂草进行喷药,只要原先的1/7喷药量就可以除去杂草,使对土地的损伤降低到最小。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术存在的问题,研究设计一种切割喷药一体的除草装置;该装置能够通过电控,自动避开玉米植株的同时,精确的实现切割和喷药,有效的同时除去株间和行间杂草;达到自动化程度高、实时性强、作业效率高、使用可靠的目的。
本发明由喷药部件Ⅰ、切割部件Ⅱ、连接组件Ⅲ、螺栓组ⅠⅣ和螺栓组ⅡⅤ组成,其中所述的螺栓组ⅠⅣ和螺栓组ⅡⅤ均由四对螺栓组成,喷药部件Ⅰ中喷药杆aA、喷药杆bB、喷药杆cC和喷药杆dD的各自的喷头连接板1上的螺孔Ⅰ3经螺栓组ⅠⅣ的四对螺栓固接于连接组件Ⅲ中通孔组对Ⅰ21的四对通孔位置;切割部件Ⅱ中切割组件aE、切割组件bF、切割组件cG和切割组件dH的各自的切割连接件14上的螺孔Ⅱ13经螺栓组ⅡⅤ的四对螺栓固接于Ⅲ中通孔组对Ⅱ22的四对通孔位置。
所述的喷药部件Ⅰ所述的喷药部件Ⅰ由喷药杆aA、喷药杆bB、喷药杆cC和喷药杆dD组成,喷药杆aA、喷药杆bB、喷药杆cC和喷药杆dD的结构完全相同,均由喷头连接板1、电动推杆Ⅰ4、连接内板Ⅰ5、喷头Ⅰ2、连接内板Ⅱ8、电动推杆Ⅱ7、喷头Ⅱ9、套筒Ⅰ6、套筒Ⅱ10、连接内板Ⅲ11、喷头Ⅲ12组成,喷头连接板1与套筒Ⅰ6、套筒Ⅰ6与套筒Ⅱ10滑动连接,电动推杆Ⅰ4固接在连接内板Ⅰ5与连接内板Ⅱ8之间,电动推杆Ⅱ7固接在连接内板Ⅱ与连接内板Ⅲ11之间;喷头Ⅰ2固接于喷头连接板1下面中心,喷头Ⅱ9固接于套筒Ⅰ6下面中心,喷头Ⅲ12固接于套筒Ⅱ10下面中心,其中夹角α为90-180°。
所述的切割部件Ⅱ由切割组件aE、切割组件bF、切割组件cG和切割组件dH组成,切割组件aE、切割组件bF、切割组件cG和切割组件dH的结构完全相同,均由切割连接件14、切割执行组aI、切割执行组bJ和切割执行组cK组成,其中切割执行组aI、切割执行组bJ和切割执行组cK的结构完全相同,均由步进电机15、齿式长轴16、联轴器17和仿形刀具18组成,步进电机15、齿式长轴16、联轴器17、仿形刀具18自上而下排列,步进电机15与齿式长轴16啮合,齿式长轴16下端经联轴器17与仿形刀具18顶端固接,切割执行组aI、切割执行组bJ和切割执行组cK中齿式长轴的上端与切割连接件14的正下方固接;切割执行组aI、切割执行组bJ和切割执行组cK的步进电机固接于切割连接件14的侧面,且分别与切割执行组aI、切割执行组bJ和切割执行组cK的齿式长轴对应排列,仿形刀具18是仿大刀螳Tenoderaaridifolia大臂最外层弧线S,内部优化采用中空结构O和M,并在每个切齿尖加锥角。
所述的连接组件Ⅲ由短轴20和圆盘23组成,其中短轴20下端固接于圆盘23上面中心,短轴20和圆盘23中心设有通孔19,圆盘23的盘面上设有通孔组对Ⅰ21和通孔组对Ⅱ22,通孔组对Ⅰ21和通孔组对Ⅱ22均由四对通孔组成,通孔组对Ⅰ21和通孔组对Ⅱ22在圆盘23的盘面上间隔均布。
所述的仿形刀具18弧线S拟合符合函数方程:Y=0.8074X2-1.6369X+0.8113
其中Y为大刀螳齿形高度,X为大刀螳大臂齿形长度,X的取值范围为0-20cm。
所述的仿形刀具端点速度大小满足关系式:
式中Vm-除草装置前进速度,m/s,Vr-除草部件旋转线速度,m/s,V≤4.47m/s。
本发明的工作过程和原理为:
机具作业时,摄像头实时拍摄机具前方作业地的图像,单片机利用基于卷积神经网络的图像识别算法,准确识别出杂草所在位置,并通过GPS模块记录其经纬度;当监测到有杂草时,单片机通过控制机具与除草装置相连的步进电机,使本装置旋转,将仿形刀具18旋转至杂草的上方,单片机控制与切割执行组相连的步进电机中的一个或多个,使齿式长轴16向下运动,铡除杂草,完成后恢复原位;单片机控制机具与除草装置相连的步进电机使除草装置旋转45°,使喷药头正对杂草,然后打开喷药阀进行喷药,完成后喷药头恢复原位;完成整个作业过程。当监测到喷头前方有植株时,再控制电动推杆Ⅰ4和电动推杆Ⅱ7使喷药头进行伸缩,完成避苗功能,完成后恢复原位。
本发明与现有技术相比的创新点在于:
1.机械喷药复合式,除草率高。
采用实时控制不同的切割装置来精确切割杂草,之后再加以对切口喷药,不仅减少了喷药量,而且提高了作业效果。
2.行间株间同时除草,除草范围更大。
在喷药装置上采用两级收缩,可以配合图像识别来实现自动避苗,更大限度的除去株间和行间的杂草。
3.发明仿大刀螳刀具,提高切断率。
刀具弧形采用大刀螳大臂结构弧线,中间压草时,左右两边切割,由于顶部具有锥形尖角,可以把缠绕的草切掉,同时采用中空结构,可以多次切割杂草使切断的效率增加。
附图说明
图1为切割喷药一体的除草装置的轴测图
图2为喷药部件的轴测图
图3为喷头连接板的轴测图
图4为套筒Ⅰ组件的轴测图
图5为套筒Ⅱ组件的轴测图
图6为切割部件的轴测图
图7为切割执行组的正视图
图8为切割执行组的轴测图
图9为连接组件的轴测图
图10为仿形刀具的示意图
其中:I.喷药部件Ⅱ.切割部件Ⅲ.连接组件Ⅳ.螺栓组ⅠⅤ.螺栓组Ⅱ1.喷头连接板2.喷头Ⅰ3.螺孔Ⅰ4.电动推杆Ⅰ5.连接内板Ⅰ6.套筒Ⅰ7.电动推杆Ⅱ8.连接内板Ⅱ9.喷头Ⅱ10.套筒Ⅱ11.连接内板Ш12.喷头Ш13.螺孔14.切割连接件15.步进电机16.齿式长轴17.联轴器18.仿形刀具19.通孔20.短轴21.通孔组对Ⅰ22.通孔组对Ⅱ23.圆盘A.喷药杆a B.喷药杆b C.喷药杆c D.喷药杆d E.切割组件a F.切割组件b G.切割组件c H.切割组件d I.切割执行组a J.切割执行组b K.切割执行组c
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明:
如图1和图2所示,本发明由喷药部件Ⅰ、切割部件Ⅱ、连接组件Ⅲ、螺栓组ⅠⅣ和螺栓组ⅡⅤ组成,其中所述的螺栓组ⅠⅣ和螺栓组ⅡⅤ均由四对螺栓组成,喷药部件Ⅰ中喷药杆aA、喷药杆bB、喷药杆cC和喷药杆dD的各自的喷头连接板1上的螺孔Ⅰ3经螺栓组ⅠⅣ的四对螺栓固接于连接组件Ⅲ中通孔组对Ⅰ21的四对通孔位置;切割部件Ⅱ中切割组件aE、切割组件bF、切割组件cG和切割组件dH的各自的切割连接件14上的螺孔Ⅱ13经螺栓组ⅡⅤ的四对螺栓固接于Ⅲ中通孔组对Ⅱ22的四对通孔位置。
如图3至图5所示,所述的喷药部件Ⅰ所述的喷药部件Ⅰ由喷药杆aA、喷药杆bB、喷药杆cC和喷药杆dD组成,喷药杆aA、喷药杆bB、喷药杆cC和喷药杆dD的结构完全相同,均由喷头连接板1、电动推杆Ⅰ4、连接内板Ⅰ5、喷头Ⅰ2、连接内板Ⅱ8、电动推杆Ⅱ7、喷头Ⅱ9、套筒Ⅰ6、套筒Ⅱ10、连接内板Ⅲ11、喷头Ⅲ12组成,喷头连接板1与套筒Ⅰ6、套筒Ⅰ6与套筒Ⅱ10滑动连接,电动推杆Ⅰ4固接在连接内板Ⅰ5与连接内板Ⅱ8之间,电动推杆Ⅱ7固接在连接内板Ⅱ与连接内板Ⅲ11之间;喷头Ⅰ2固接于喷头连接板1下面中心,喷头Ⅱ9固接于套筒Ⅰ6下面中心,喷头Ⅲ12固接于套筒Ⅱ10下面中心,其中夹角α为90-180°。
如图6和图7所示,所述的切割部件Ⅱ由切割组件aE、切割组件bF、切割组件cG和切割组件dH组成,切割组件aE、切割组件bF、切割组件cG和切割组件dH的结构完全相同,均由切割连接件14、切割执行组aI、切割执行组bJ和切割执行组cK组成,其中切割执行组aI、切割执行组bJ和切割执行组cK的结构完全相同,均由步进电机15、齿式长轴16、联轴器17和仿形刀具18组成,步进电机15、齿式长轴16、联轴器17、仿形刀具18自上而下排列,步进电机15与齿式长轴16啮合,齿式长轴16下端经联轴器17与仿形刀具18顶端固接,切割执行组aI、切割执行组bJ和切割执行组cK中齿式长轴的上端与切割连接件14的正下方固接;切割执行组aI、切割执行组bJ和切割执行组cK的步进电机固接于切割连接件14的侧面,且分别与切割执行组aI、切割执行组bJ和切割执行组cK的齿式长轴对应排列,仿形刀具18是仿大刀螳大臂最外层弧线S,内部优化采用中空结构O和M,并在每个切齿尖加锥角,通过多段切割,可以更加充分的切割杂草。
如图8所示,所述的连接组件Ⅲ由短轴20和圆盘23组成,其中短轴20下端固接于圆盘23上面中心,短轴20和圆盘23中心设有通孔19,圆盘23的盘面上设有通孔组对Ⅰ21和通孔组对Ⅱ22,通孔组对Ⅰ21和通孔组对Ⅱ22均由四对通孔组成,通孔组对Ⅰ21和通孔组对Ⅱ22在圆盘23的盘面上间隔均布。
如图9所示,所述的仿形刀具18弧线S拟合符合函数方程:
Y=0.8074X2-1.6369X+0.8113
其中Y为大刀螳齿形高度,X为大刀螳大臂齿形长度,X的取值范围为0-20cm。
所述的仿形刀具端点速度大小满足关系式:
式中Vm-除草装置前进速度,m/s,Vr-除草部件旋转线速度,m/s,V≤4.47m/s。
机具作业时,摄像头实时拍摄机具前方作业地的图像,单片机利用基于卷积神经网络的图像识别算法,准确识别出杂草所在位置,并通过GPS模块记录其经纬度;当监测到有杂草时,单片机通过控制机具与除草装置相连的步进电机,使本装置旋转,将仿形刀具18旋转至杂草的上方,单片机控制与切割执行组相连的步进电机中的一个或多个,使齿式长轴16向下运动,铡除杂草,完成后恢复原位;单片机控制机具与除草装置相连的步进电机使除草装置旋转45°,使喷药头正对杂草,然后打开喷药阀进行喷药,完成后喷药头恢复原位;完成整个作业过程。当监测到喷头前方有植株时,再控制电动推杆Ⅰ4和电动推杆Ⅱ7使喷药头进行伸缩,完成避苗功能,完成后恢复原位。
Claims (5)
1.一种切割喷药一体的除草装置,其特征在于,由喷药部件(Ⅰ)、切割部件(Ⅱ)、连接组件(Ⅲ)、螺栓组Ⅰ(Ⅳ)和螺栓组Ⅱ(Ⅴ)组成,螺栓组Ⅰ(Ⅳ)和螺栓组Ⅱ(Ⅴ)均由四对螺栓组成,喷药部件(Ⅰ)中喷药杆a(A)、喷药杆b(B)、喷药杆c(C)和喷药杆d(D)的各自的喷头连接板(1)上的螺孔Ⅰ(3)经螺栓组Ⅰ(Ⅳ)的四对螺栓固接于连接组件(Ⅲ)中通孔组对Ⅰ(21)的四对通孔位置;切割部件(Ⅱ)中切割组件a(E)、切割组件b(F)、切割组件c(G)和切割组件d(H)的各自的切割连接件(14)上的螺孔Ⅱ(13)经螺栓组Ⅱ(Ⅴ)的四对螺栓固接于(Ⅲ)中通孔组对Ⅱ(22)的四对通孔位置。
2.按权利要求书1所述的切割喷药一体的除草装置,其特征在于:所述的喷药部件(Ⅰ)由喷药杆a(A)、喷药杆b(B)、喷药杆c(C)和喷药杆d(D)组成,喷药杆a(A)、喷药杆b(B)、喷药杆c(C)和喷药杆d(D)的结构完全相同,均由喷头连接板(1)、电动推杆Ⅰ(4)、连接内板Ⅰ(5)、喷头Ⅰ(2)、连接内板Ⅱ(8)、电动推杆Ⅱ(7)、喷头Ⅱ(9)、套筒Ⅰ(6)、套筒Ⅱ(10)、连接内板Ⅲ(11)、喷头Ⅲ(12)组成,喷头连接板(1)与套筒Ⅰ(6)、套筒Ⅰ(6)与套筒Ⅱ(10)滑动连接,电动推杆Ⅰ(4)固接在连接内板Ⅰ(5)与连接内板Ⅱ(8)之间,电动推杆Ⅱ(7)固接在连接内板Ⅱ与连接内板Ⅲ(11)之间;喷头Ⅰ(2)固接于喷头连接板(1)下面中心,喷头Ⅱ(9)固接于套筒Ⅰ(6)下面中心,喷头Ⅲ(12)固接于套筒Ⅱ(10)下面中心。
3.按权利要求书1所述的切割喷药一体的除草装置,其特征在于:所述的切割部件(Ⅱ)由切割组件a(E)、切割组件b(F)、切割组件c(G)和切割组件d(H)组成,切割组件a(E)、切割组件b(F)、切割组件c(G)和切割组件d(H)的结构完全相同,均由切割连接件(14)、切割执行组a(I)、切割执行组b(J)和切割执行组c(K)组成,其中切割执行组a(I)、切割执行组b(J)和切割执行组c(K)的结构完全相同,均由步进电机(15)、齿式长轴(16)、联轴器(17)和仿形刀具(18)组成,步进电机(15)、齿式长轴(16)、联轴器(17)、仿形刀具(18)自上而下排列,步进电机(15)与齿式长轴(16)啮合,齿式长轴(16)下端经联轴器(17)与仿形刀具(18)顶端固接,切割执行组a(I)、切割执行组b(J)和切割执行组c(K)中齿式长轴的上端与切割连接件(14)的正下方固接;切割执行组a(I)、切割执行组b(J)和切割执行组c(K)的步进电机固接于切割连接件(14)的侧面,且分别与切割执行组a(I)、切割执行组b(J)和切割执行组c(K)的齿式长轴对应排列,仿形刀具(18)是仿大刀螳大臂最外层弧线S,内部优化采用中空结构O和M,并在每个切齿尖加锥角。
4.按权利要求书1所述的切割喷药一体的除草装置,其特征在于:所述的连接组件(Ⅲ)由短轴(20)和圆盘(23)组成,其中短轴(20)下端固接于圆盘(23)上面中心,短轴(20)和圆盘(23)中心设有通孔(19),圆盘(23)的盘面上设有通孔组对Ⅰ(21)和通孔组对Ⅱ(22),通孔组对Ⅰ(21)和通孔组对Ⅱ(22)均由四对通孔组成,通孔组对Ⅰ(21)和通孔组对Ⅱ(22)在圆盘(23)的盘面上间隔均布。
5.按权利要求书1所述的切割喷药一体的除草装置,其特征在于:所述的仿形刀具(18)弧线S拟合符合函数方程:
Y=0.8074X2-1.6369X+0.8113
其中:Y为大刀螳齿形高度;X为大刀螳大臂齿形长度;X的取值范围为0-20cm;
仿形刀具(18)端点速度大小满足关系式:
其中:Vm为除草装置前进速度,m/s;Vr为除草部件旋转线速度,m/s;V≤4.47m/s。
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