CN110249821A - 基于四杆机构的嫁接砧木苗生长点去除装置 - Google Patents

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吴康
楼建忠
陈杰
陈骏炀
严超
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Abstract

本发明公开了一种基于四杆机构的嫁接砧木苗生长点去除装置，主要包括机架、以及均设于机架上的曲柄连杆机构、夹持机构和控制模块。本发明可以实现嫁接砧木苗生长点的完整去除，避免了砧木子叶在去除过程中被损坏。通过测量砧木特征参数，建立了砧木苗尺寸模型，拟合得到了去除砧木生长点的轨迹曲线，利用曲柄连杆机构驱使抠苗片按特定轨迹运动，使用控制模块对砧木苗进行吸取夹持，能精确地去除生长点，同时避免了砧木子叶在去除过程中被损坏。本发明装置结构简单、可靠性强，可有效提高砧木苗生长点的去除效率。

Description

基于四杆机构的嫁接砧木苗生长点去除装置
技术领域
本发明涉及农业园艺嫁接机械，具体涉及一种基于四杆机构的嫁接砧木苗生长点去除装置。
背景技术
随着农业行业的转型升级，行业对机械化种植的需求不断提高。目前，国内嫁接机械在嫁接过程中砧木生长点去除不干净，同时去除过程中易损伤砧木苗。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于四杆机构的嫁接砧木苗生长点去除装置，尤其是利用曲柄连杆机构和控制模块去除砧木苗生长点，可有效提高去除效率。
本发明采用的技术方案是：
一种基于四杆机构的嫁接砧木苗生长点去除装置，包括机架、以及均设于机架上的曲柄连杆机构、夹持机构和控制模块；
所述的曲柄连杆机构包括摇杆固定件、短连杆、抠苗片、长连杆、摇杆、电机和曲柄；所述的曲柄一端与长连杆铰接，另一端通过连接件与电机铰接；电机固定安装在机架上；所述的摇杆的一端与机架通过摇杆固定件铰接，另一端与长连杆铰接；短连杆一端与长连杆连接，另一端固定有抠苗片；所述的长连杆与短连杆按一定角度固定连接，通过MATLAB软件编程得出该固定角度为87°；
所述的夹持机构用于夹持砧木苗；
所述的控制模块用于控制曲柄连杆机构和夹持机构的运动。
上述技术方案中，进一步地，所述的夹持机构包括吸气管、堵头、光轴、基座、两个夹持块和气缸；所述基座上设有两个移动块，所述的夹持块固定安装于移动块上；所述的光轴贯穿移动块，所述的移动块可沿光轴滑动，堵头通过紧定螺丝安装在光轴端部，堵头用于对移动块进行固定，从而阻止夹持块移动；所述的夹持块内部开有气孔，吸气管的一端连接至该气孔，吸气管的另一端连接有电磁阀；所述的气缸与其中一个移动块固定连接。
更进一步地，所述的气孔为Y型气孔。
进一步地，所述的曲柄与长连杆、摇杆与长连杆的连接均采用滑动轴承连接。
进一步地，所述的控制模块包括控制系统，所述的控制系统采用PLC或者单片机。
本发明的曲柄连杆机构的设计原理如下：
根据测量得到的砧木苗的轴径，子叶跨度，子叶伸展角度等参数，建立砧木苗的尺寸模型，结合四杆机构运动特点设计去除生长点的初步轨迹；利用三次非均匀B样条曲线对初步轨迹进行了拟合，拟合过程中取轨迹上若干个坐标点作为控制顶点坐标，再利用控制顶点及德布尔递推公式计算出轨迹曲线上的任意点，进而拟合出机构的运动轨迹，根据机构尺寸关系，通过MATLAB软件编程反求出四杆机构的尺寸参数。
在本发明中，控制模块控制曲柄连杆机构和夹持机构的运动的具体方式为：所述的曲柄连杆机构以电机作为动力源，控制模块可以控制电机的开关，从而驱动整个曲柄连杆的运动；控制模块可以通过控制电磁阀的开关，从而控制吸气管的开关，使吸气管对砧木苗进行吸取；控制模块还可以控制气缸内活塞的移动，进而带动移动块的运动，实现对砧木苗的固定。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
本发明通过测量砧木特征参数，建立了砧木苗尺寸模型，拟合得到了去除砧木生长点的轨迹曲线，利用曲柄连杆机构驱使抠苗片按特定轨迹运动，使用控制模块对砧木苗进行吸取夹持，能精确地去除生长点，同时避免了砧木子叶在去除过程中被损坏。本发明结构简单、操作精确、可靠性强，有效提高砧木生长点去除效率。
附图说明
图1是本发明的基于四杆机构的嫁接砧木苗生长点去除装置示意图；
图2是嫁接砧木苗生长点去除装置主视图；
图3是夹持装置图；
图4是夹持块内部结构图；
图5是抠苗片运动轨迹图；
图中：1、摇杆固定件，2、短连杆，3、抠苗片；4、砧木苗，5、长连杆，6、摇杆，7、电机，8、曲柄，9、机架，10、吸气管，11、堵头，12、光轴，13、基座，14、夹持块，15、气缸，16、气孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图2、图3和图4，本发明的一种基于四杆机构的嫁接砧木苗生长点去除装置包括机架9、以及均设于机架9上的曲柄连杆机构、夹持机构和控制模块。所述的曲柄连杆机构安装在机架9的上端，夹持机构安装在机架9的一侧，控制模块主要控制电机7和吸气管10的开启和关闭、以及控制气缸15的运动。控制模块的控制系统由PLC或者单片机控制完成。
如图2所示，所述的曲柄连杆机构包括摇杆固定件1、短连杆2、抠苗片3、长连杆5、摇杆6、电机7和曲柄8。曲柄机构安装在机架9的上端，曲柄8通过连接件与电机7连接在一起，电机7固定安装在机架9上。摇杆6的一端与机架9通过摇杆固定件1连接，摇杆6的另外一端与长连杆5连接。曲柄8与长连杆5、摇杆6与长连杆5的连接均采用铰接连接在一起，长连杆5与短连杆2按一定角度固定连接。抠苗片3通过螺栓固定在短连杆2的一端。电机作为动力源，驱动整个曲柄连杆机构的运动。所述的长连杆5与短连杆2的之间的角度为87°。
如图3所示，所述的夹持机构包括吸气管10、堵头11、光轴12、基座13、两个夹持块14和气缸15。所述基座13上设有两个移动块，所述的夹持块14固定安装于移动块上；所述的光轴12贯穿移动块，光轴12端部固定安装有堵头11；所述的夹持块14内部开有气孔16，吸气管10的一端连接至气孔16，吸气管10的另一端连接有电磁阀，电磁阀的开关由控制模块控制，从而控制吸气管10的开关；所述的气缸15的一端与其中一个移动块固定连接。所述的气孔16为Y型气孔。
本发明装置的工作过程如下：
控制模块打开电磁阀，空气压缩机开始工作；用手将砧木苗4送到两个夹持块14的中间位置，吸气管10内的气流通过气孔16流入，将砧木苗4吸住，手指离开砧木苗；同时控制模块控制气缸15驱动与其连接的夹持块14向中间靠拢，当到达一定位置后，气缸15停止运动，砧木苗4通过夹持块14固定。关闭电磁阀，空气压缩机停止工作，气孔16内的气流中断。电机7驱动曲柄连杆机构按照特定轨迹运动，在抠苗片3接触到生长点时将生长点去除，进而完成砧木苗生长点去除作业，开始下一个循环作业。整个过程的控制系统由PLC或者单片机控制完成。

Claims (5)

1.一种基于四杆机构的嫁接砧木苗生长点去除装置，其特征在于：包括机架(9)、以及均设于机架(9)上的曲柄连杆机构、夹持机构和控制模块；
所述的曲柄连杆机构包括摇杆固定件(1)、短连杆(2)、抠苗片(3)、长连杆(5)、摇杆(6)、电机(7)和曲柄(8)；所述的曲柄(8)一端与长连杆(5)铰接，另一端通过连接件与电机(7)铰接；电机(7)固定安装在机架(9)上；所述的摇杆(6)的一端与机架(9)通过摇杆固定件(1)铰接，另一端与长连杆(5)铰接；短连杆(2)一端与长连杆(5)固定连接，短连杆(2)的另一端固定有抠苗片(3)；所述的长连杆(5)与短连杆(2)按一定角度固定连接，固定角度为87°；
所述的夹持机构用于夹持砧木苗；
所述的控制模块用于控制曲柄连杆机构和夹持机构的运动。
2.根据权利要求1所述的一种基于四杆机构的嫁接砧木苗生长点去除装置，其特征在于：所述的夹持机构包括吸气管(10)、堵头(11)、光轴(12)、基座(13)、两个夹持块(14)和气缸(15)；所述基座(13)上设有两个移动块，所述的夹持块(14)固定安装于移动块上；所述的光轴(12)贯穿移动块，光轴(12)端部固定安装有堵头(11)；所述的夹持块(14)内部开有气孔(16)，吸气管(10)的一端连接至气孔(16)，吸气管(10)的另一端连接有电磁阀；所述的气缸(15)与其中一个移动块固定连接。
3.根据权利要求2所述的夹持机构，其特征在于：所述的气孔(16)为Y型气孔。
4.根据权利要求1所述的曲柄连杆机构，其特征在于：所述的曲柄(8)与长连杆(5)、摇杆(6)与长连杆(5)的连接均采用滑动轴承连接。
5.根据权利要求1所述的曲柄连杆机构，其特征在于：所述的控制模块包括控制系统，所述的控制系统采用PLC或者单片机。
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