CN110063114A - 一种全自动花卉叶面喷药施肥机 - Google Patents
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Abstract
本发明设计了一种全自动花卉叶面喷药施肥机，包括含有驱动轮（5）与转向轮（6）的车架（1），药箱（2），PLC控制器（3），升降机构（4），四个折叠臂伺服系统与四根横臂，喷头（25），接近传感器以及光电传感器。该全自动花卉叶面喷药施肥机针对目前市面上喷药施肥机的各项缺点进行改进，具有操作简单、方便，节省劳动力，运转高效、覆盖面积广，喷洒均匀，适应不同高度的苗圃等优点。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种全自动喷药施肥机。
背景技术
目前，大型室内花卉种植基地所使用的花卉叶面喷药施肥机大多由人工驱动，劳动量大，效率低下；且这种喷药施肥机会造成叶面喷药施肥不均匀，导致药液肥料的浪费，环境保护成本的增加。农业工作人员在操作花卉叶面喷药施肥机时，大多数都是往复运动；现代花卉叶面喷药施肥机每往复一次进行喷药施肥，不但面积少，而且耗费时间长；当遇到苗床高低错落，空间位置分布不规律，现有喷药施肥机不能充分发挥其作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全自动花卉叶面喷药施肥机。该机器不但解决现有机器效率低下、喷洒面积少、耗费时间长的问题，还同时保证喷药施肥均匀，解决苗床高低错落而导致喷洒困难的问题。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种全自动花卉叶面喷药施肥机，其特征在于，包括：
车架，车架方端面前部位置固定有药箱，药箱上方装有PLC控制器；车架方端面后部、与药箱后端面相连处设置有升降机构；升降机构左侧与一个左侧后部折叠臂伺服系统相连，右侧与一个右侧后部折叠臂伺服系统相连；其中左侧后部折叠臂伺服系统与一根左侧外部横臂相连，左侧外部横臂另一端与一个左侧前部折叠臂伺服系统铰接在一起，左侧前部折叠臂伺服系统与一根左侧内部横臂相连，左侧内部横臂另一端与左侧后部折叠臂伺服系统铰接在一起；右侧后部折叠臂伺服系统与一根右侧外部横臂相连，右侧外部横臂另一端与一个右侧前部折叠臂伺服系统铰接在一起，右侧前部折叠臂伺服系统与一根右侧内部横臂相连，右侧内部横臂另一端与右侧后部折叠臂伺服系统铰接在一起；左侧外部横臂、右侧外部横臂、左侧内部横臂、右侧内部横臂四根横臂之间相互平行且平行于地面，左侧后部折叠臂伺服系统、右侧后部折叠臂伺服系统、左侧前部折叠臂伺服系统、右侧前部折叠臂伺服系统四个折叠臂伺服系统中心线相互平行且垂直于地面；横臂上设有喷头且每根横臂之间喷头数量相等；左侧外部横臂与右侧外部横臂分别装有一个光电传感器与两个接近传感器，车架两侧端部分别装有一个光电传感器。
进一步，所述横臂长度为大于两倍车架长度，小于等于五倍车架长度。
发明人在设计过程中发现，由于横臂主要支撑点为与后部折叠臂伺服系统连接处，前部折叠臂伺服系统处无支撑点，所以若横臂太长或者整个机器重心太靠前，则机器运行过程中会出现前倾，影响喷洒稳定和均匀性。本发明采用特定的结构组合以及连接方式，既确保机器喷药施肥的效率和面积，又确保机器车架端的重量足以维持机器前端平衡，确保机器运行过程中的稳定性，使机器更加均匀、高效的进行喷药施肥。
进一步，所述车架包括驱动轮与转向轮，其中，驱动轮装在车架前端，与车架底部通过驱动机构连接；转向轮装在车架后端，与车架底部通过转向机构连接。
进一步，所述药箱内设置储药罐与喷雾泵，通过水管连接；同时喷雾泵的水管伸出药箱，伸入横臂，与喷头连接，并且一根横臂内水管分为一根主管道与四根分管道，主管道与喷雾泵相连，分管道分别与喷头连接。
进一步，所述横臂内相邻喷头之间的距离一致且不得超过车架长度，一根横臂中喷头数量为3-5个，并且每个喷头通过独立的电磁阀控制其开度；所述喷头与横臂之间通过螺纹连接。
发明人在设计过程中发现，由于压力关系，横臂远离药箱喷头比靠近药箱喷头出水量少，无法保证喷药施肥的均匀性。本发明在水管连接上采用特定的结构，确保最远端喷头与近端喷头出水量一直，确保喷药施肥的均匀性。
进一步，所述药箱与车架、升降机构与车架之间通过螺栓连接；PLC控制器与药箱之间通过螺钉连接。
进一步，所述左侧后部折叠臂伺服系统与右侧后部折叠臂伺服系统分别通过螺栓与升降机构左、右两侧连接；所述折叠臂伺服系统由折叠臂伺服电机与折叠臂减速机组成，其采用抱紧装置连接折叠臂伺服电机和折叠臂减速机，再用螺栓锁紧连接法兰；所述外部横臂通过螺栓与所述后部折叠臂伺服系统连接，所述内部横臂分别通过螺栓与所述前部折叠臂伺服系统连接。
进一步，所述PLC控制器与所述折叠臂伺服电机、升降机构、驱动机构、转向机构、折叠臂减速机、电磁阀通过电性连接。
进一步，所述光电传感器从机器行走方向看位于所述车架两侧最后端与所述外部横臂最前端，接近传感器位于所述外部横臂中间位置以及所述后部折叠臂伺服系统的位置。
本发明具有如下的技术效果：
本发明采用由一台具有自动行走功能的移动小车驱动，其运动速度根据花卉叶面喷药施肥的剂量需要进行设定，有效解决了人工驱动运动速度不均匀，喷药施肥不均匀，造成药液肥料浪费的现象；同时，由移动小车驱动代替人工驱动，解决了人工效率低下、劳动强度大的问题；采用由四台伺服系统各自独立控制的横臂，每个横臂上安装由电磁阀独立控制的喷头，大大提高了作业效率，有效节约了时间；利用升降机构控制折叠臂的上下移动，能够更好的适应苗床摆放位置及所需喷药的最佳高度，保证药液肥料的充分利用。本发明设计紧凑，结构简单实用，使喷药施肥更加经济高效，同时，通过PLC控制器控制，让喷药装置使用更加方便，更加人性化。
附图说明
图1为本发明实例中机器主观结构示意图。
图2为本发明实例中横臂结构示意图。
图3为本发明实例中药箱内部结构示意图。
图4为本发明实例中折叠臂伺服系统结构示意图。
图5为本发明实例中机器工作示意图。
图6为本发明实施例中机器行走的控制流程图。
图7为本发明实施例中机器喷药横臂运动的控制流程图。
图中：1、车架；2、药箱；3、PLC控制器；4、升降机构；5、驱动轮；6、转向轮；7、左侧后部折叠臂伺服系统；8、右侧后部折叠臂伺服系统；9、左侧前部折叠臂伺服系统；10、右侧前部折叠臂伺服系统；11、右侧外部横臂；12、左侧外部横臂；13、右侧内部横臂；14、左侧内部横臂；15、储药罐；16、喷雾泵；17、左侧前端光电传感器；18、右侧前端光电传感器；19、左侧后端接近传感器；20、左侧前端接近传感器；21、右侧后端接近传感器；22、右侧前端接近传感器；23、左侧后端光电传感器；24、右侧后端光电传感器；25、喷头；26、电磁阀；27、水管；28、折叠臂伺服电机；29、折叠臂减速机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种全自动花卉叶面喷药施肥机，如图1-4所示，包括含有两个驱动轮5以及两个转向轮6的车架1，其中，驱动轮5位于车架1前端，与车架1底部通过驱动机构连接，转向轮6位于车架1后端，与车架1底部通过转向机构连接；车架1上方端面前部位置通过螺栓固定有药箱2，药箱2内设置有储药罐15与喷雾泵16，其中储药罐15与喷雾泵16通过水管27连接，喷雾泵16水管27伸出药箱2，分别伸入四根横臂内；药箱2上方通过螺钉连接装有PLC控制器3；车架1上方端面后部、与药箱2后端面相连处设置有升降机构4，其中升降机构4与车架1之间通过螺栓连接在一起；升降机构4左侧通过螺栓与一个左侧后部折叠臂伺服系统7相连，右侧通过螺栓与一个右侧后部折叠臂伺服系统8相连；其中左侧后部折叠臂伺服系统7通过螺栓与一根左侧外部横臂12相连，左侧外部横臂12另一端与一个左侧前部折叠臂伺服系统9铰接在一起，左侧前部折叠臂伺服系统9通过螺栓与一根左侧内部横臂14相连，左侧内部横臂14另一端与左侧后部折叠臂伺服系统7铰接在一起；右侧后部折叠臂伺服系统8通过螺栓与一根右侧外部横臂11相连，右侧外部横臂11另一端与一个右侧前部折叠臂伺服系统10铰接在一起，右侧前部折叠臂伺服系统10通过螺栓与一根右侧内部横臂13相连，右侧内部横臂13另一端与右侧后部折叠臂伺服系统8铰接在一起；左侧外部横臂12、右侧外部横臂11、左侧内部横臂14、右侧内部横臂13四根横臂之间相互平行且平行于地面，左侧后部折叠臂伺服系统7、右侧后部折叠臂伺服系统8、左侧前部折叠臂伺服系统9、右侧前部折叠臂伺服系统10四个折叠臂伺服系统中心线相互平行且垂直于地面；每根横臂上设有四个喷头25，同一横臂内相邻喷头25之间的距离一致且与车架1长度相等，横臂内通过水管27的主管道与药箱2相连，四根分管道分别与喷头25相连，每个喷头25通过独立的电磁阀26控制其开关。如图5所示，左侧外部横臂12前端部装有左侧光电前端传感器17（从机器前进方向看），横臂中间位置处装有左侧前端接近传感器20，横臂靠近车架前端部位置装有左侧后端接近传感器19；右侧外部横臂11前端部装有右侧前端光电传感器18（从机器前进方向看），横臂中间位置处装有右侧前端接近传感器22，横臂靠近车架前端部位置装有右侧后端接近传感器21；车架后端左侧位置装有左侧后端光电传感器23，车架后端右侧位置装有右侧后端光电传感器24。其中，折叠臂伺服系统由折叠臂伺服电机28与折叠臂减速机29组成，其采用抱紧装置连接折叠臂伺服电机28和折叠臂减速机29，再用螺栓锁紧连接法兰；PLC控制器3与各折叠臂伺服电机28、升降机构4、驱动机构、转向机构、折叠臂减速机29、电磁阀26通过电性连接。
本实例将行走信号“+”设为机器前进信号指令，控制机器前进；行走信号“-”设为机器后退信号指令，控制机器后退。将转向信号“+”设为机器左转信号指令 ，控制机器左转；将转向信号“-”设为机器右转信号指令 ，控制机器右转。
一种全自动花卉叶面喷药施肥机，其具体运行过程如下：
机器最初处于初始位置、停止状态，操作人员可根据所要喷药施肥的苗圃范围向PLC控制器3面板输入折叠臂控制信号（包括所需展开的横臂与横臂展开角度，本实例展开右侧外部横臂11与左侧外部横臂12，展开角度分别为90°），左侧后部折叠臂伺服系统7与右侧后部折叠臂伺服系统8接收到PLC控制器3的指令后，系统开始运转（设定伺服电机一转设定为1000个脉冲，蜗轮减速比为100：1，则转过90°需脉冲数：1000*90*100 / 360*1 =25000（个）），PLC控制器3将25000个脉冲传输到驱动器，驱动器驱动伺服电机带动减速机使左侧外部横臂12与右侧外部横臂11转过90°，最后由蜗轮蜗杆副实现自锁。完成上述操作后，若操作人员发现苗圃含有较高位置的苗株，则操作人员通过PLC控制器3输入升降机构4信号（可根据操作人员要求调整到指定位置），四条横臂同时通过升降机构4调整到所需高度。然后，操作人员根据苗圃情况设定所需喷头个数以及电磁阀开度，为保证喷洒均匀，从靠近车架端到远离车架端开度依次为1/3开、半开、2/3开以及3/4开；通过PLC控制器3的控制面板输入行走型号“+”，此时，右侧外部横臂11与左侧外部横臂12中的所有喷头25的电磁阀26分别按照所设定的开度打开，车架1的驱动机构运行，机器沿苗圃前进并开始喷药。机器前进过程中，两端横臂上的接近传感器会进行位置判断，当机器前端接近左侧苗圃时，左侧前端接近传感器20将信号反馈给PLC控制器3，PLC控制器3接收到反馈信号后，输出转向信号“-”，机器通过转向机构控制转向轮6向右转动；当机器前端接近右侧苗圃时，右侧前端接近传感器22将信号反馈给PLC控制器3，PLC控制器3接收到反馈信号后，输出转向信号“+”，机器通过转向机构控制转向轮6向左转动；若左、右两侧接近传感器均未识别到接近苗圃，则机器保持向前运动。当左侧后端光电传感器23与右侧后端光电传感器24同时识别到离开苗圃时，将信号反馈给PLC控制器3，PLC控制器3输出行走信号“-”给机器驱动机构，驱动机构反转，机器向后运行；同时PLC控制器3控制所有电磁阀26关闭，喷头25停止喷药。机器后退过程中，两端横臂上的接近传感器会进行位置判断，当机器前端接近左侧苗圃时，左侧后端接近传感器19将信号反馈给PLC控制器3，PLC控制器3接收到反馈信号后，输出转向信号“-”，机器通过转向机构控制转向轮6向右转动；当机器后端接近右侧苗圃时，右侧后端接近传感器21将信号反馈给PLC控制器3，PLC控制器3接收到反馈信号后，输出转向信号“+”，机器通过转向机构控制转向轮6向左转动；若左、右两侧接近传感器均未识别到接近苗圃，则机器保持向后运动。当左侧前端光电传感器17与右侧前端光电传感器18同时识别到离开苗圃时，将信号反馈给PLC控制器3，PLC控制器3接收到反馈信号后，控制驱动机构停止，切段电源，从而控制整个机器停止运动。
Claims (9)
1.一种全自动花卉叶面喷药施肥机，其特征在于，包括：车架（1），车架（1）方端面前部位置固定有药箱（2），药箱（2）上方装有PLC控制器（3）；车架（1）方端面后部、与药箱（2）后端面相连处设置有升降机构（4）；升降机构（4）左侧与一个左侧后部折叠臂伺服系统（7）相连，右侧与一个右侧后部折叠臂伺服系统（8）相连；其中左侧后部折叠臂伺服系统（7）与一根左侧外部横臂（12）相连，左侧外部横臂（12）另一端与一个左侧前部折叠臂伺服系统（9）铰接在一起，左侧前部折叠臂伺服系统（9）与一根左侧内部横臂（14）相连，左侧内部横臂（14）另一端与左侧后部折叠臂伺服系统（7）铰接在一起；右侧后部折叠臂伺服系统（8）与一根右侧外部横臂（11）相连，右侧外部横臂（11）另一端与一个右侧前部折叠臂伺服系统（10）铰接在一起，右侧前部折叠臂伺服系统（10）与一根右侧内部横臂（13）相连，右侧内部横臂（13）另一端与右侧后部折叠臂伺服系统（8）铰接在一起；左侧外部横臂（12）、右侧外部横臂（11）、左侧内部横臂（14）、右侧内部横臂（13）四根横臂之间相互平行且平行于地面，左侧后部折叠臂伺服系统（7）、右侧后部折叠臂伺服系统（8）、左侧前部折叠臂伺服系统（9）、右侧前部折叠臂伺服系统（10）四个折叠臂伺服系统中心线相互平行且垂直于地面；横臂上设有喷头（25）且每根横臂之间喷头（25）数量相等；左侧外部横臂（12）与右侧外部横臂（11）分别装有一个光电传感器与两个接近传感器，车架（1）两侧端部分别装有一个光电传感器。
2.根据权利要求1所述的全自动花卉叶面喷药施肥机，其特征在于：所述横臂长度为大于两倍车架（1）长度，小于等于五倍车架（1）长度。
3.根据权利要求1所述的全自动花卉叶面喷药施肥机，其特征在于：所述车架（1）包括驱动轮（5）与转向轮（6），其中，驱动轮（5）装在车架（1）前端，与车架（1）底部通过驱动机构连接；转向轮（6）装在车架（1）后端，与车架（1）底部通过转向机构连接。
4.根据权利要求1所述的全自动花卉叶面喷药施肥机，其特征在于：所述药箱（2）内设置储药罐（15）与喷雾泵（16），通过水管（27）连接；同时喷雾泵（16）的水管（27）伸出药箱（2），伸入横臂，与喷头（25）连接，并且一根横臂内水管（27）分为一根主管道与四根分管道，主管道与喷雾泵（16）相连，分管道分别与喷头（25）连接。
5.根据权利要求1或4所述的全自动花卉叶面喷药施肥机，其特征在于：所述横臂内相邻喷头（25）之间的距离一致且不得超过车架（1）长度，一根横臂中喷头（25）数量在3-5个，并且每个喷头（25）通过独立的电磁阀控制其开度；所述喷头（25）与横臂之间通过螺纹连接。
6.根据权利要求1、3或4所述的全自动花卉叶面喷药施肥机，其特征在于：所述药箱（2）与车架（1）、升降机构（4）与车架（1）之间通过螺栓连接；PLC控制器（3）与药箱（1）之间通过螺钉连接。
7.根据权利要求1所述的全自动花卉叶面喷药施肥机，其特征在于：所述左侧后部折叠臂伺服系统（7）与右侧后部折叠臂伺服系统（8）分别通过螺栓与升降机构（4）左、右两侧连接；所述折叠臂伺服系统由折叠臂伺服电机（28）与折叠臂减速机（29）组成，其采用抱紧装置连接折叠臂伺服电机（28）和折叠臂减速机（29），再用螺栓锁紧连接法兰；所述外部横臂通过螺栓与所述后部折叠臂伺服系统连接，所述内部横臂分别通过螺栓与所述前部折叠臂伺服系统连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的全自动花卉叶面喷药施肥机，其特征在于：所述PLC控制器（3）与所述折叠臂伺服电机（28）、升降机构（4）、驱动机构、转向机构、折叠臂减速机（29）、电磁阀（26）、喷雾泵（16）通过电性连接。
9.根据权利要求1所述的全自动花卉叶面喷药施肥机，其特征在于：所述光电传感器从机器行走方向看位于所述车架（1）两侧最后端与所述外部横臂最前端，接近传感器位于所述外部横臂中间位置以及所述后部折叠臂伺服系统的位置。
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