CN110301220B - 钵体叶菜机收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钵体叶菜机收系统，包括定植盘、定植杯和用于输送定植盘的输送线，输送线包括依次衔接的上盘线、切割线、冲洗线和码垛线；在切割线上沿输送方向依次设置有切割装置和刷根装置，在切割线的一侧设置有包装线，该包装线位于切割装置和刷根装置之间，在切割线上对应包装线的位置设置有拨盘；在冲洗线上沿输送方向依次设置有取杯装置、冲洗装置和风干装置，在冲洗线下方设置有与取杯装置对应的顶杯装置；在码垛线的一侧设置有缓存流水线，在码垛线和缓存流水线之间设置有码垛装置。本发明能够实现叶菜切割、取杯、定植盘清洗、风干及码垛全程自动化，大大节约了人力，提高了生产效率。

Description

钵体叶菜机收系统及方法

技术领域

本发明属于农业设备领域，具体涉及一种钵体叶菜机收系统及方法。

背景技术

随着工厂化农业的快速发展，新的叶菜种植工艺逐渐取代传统土壤栽培工艺，集约型农业逐渐向高效型农业转变，叶菜生产过程逐渐由机器代替人，特别是工厂化规模生产叶菜的采收环节，人工采收劳动强度大，生产效率低。随着劳动力资源紧缺，劳动力成本逐渐增大，对机器代替人完成蔬菜生产提出迫切需求。

目前国内叶菜工厂化生产普遍采用钵体NFT(营养液膜)或DFT(深流液)水培栽培工艺，钵体苗定植在定植板(盘)上，成菜收获都是人工逐颗从定植板(盘)上取出钵体，然后切根、去残叶，包装或装框。需要大量人工，且效率低，劳动强度大。

发明内容

针对上述技术问题，本发明旨在提供一种能够自动收割成菜并清洗定植盘的钵体叶菜机收系统及方法。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种钵体叶菜机收系统，包括定植盘、定植杯和用于输送定植盘的输送线，钵体叶菜定植在所述定植杯中，所述定植杯放置在定植盘上对应的定植杯限位孔内，所述输送线包括依次衔接的上盘线、切割线、冲洗线和码垛线；

在所述切割线上沿输送方向依次设置有切割装置和刷根装置，所述切割装置用于切割叶菜，使叶菜的叶和根分离，所述刷根装置用于对伸到定植杯下方的根进行清理，在所述切割线的一侧设置有包装线，所述包装线与切割线相互垂直，该包装线位于切割装置和刷根装置之间，在所述切割线上对应包装线的位置设置有拨盘，所述拨盘上的弧形拨片能够将定植盘上被切割掉的叶菜拨到包装线上；

在所述冲洗线上沿输送方向依次设置有取杯装置、冲洗装置和风干装置，在所述冲洗线下方设置有与取杯装置对应的顶杯装置，所述顶杯装置用于将定植盘内的定植杯向上顶起，所述取杯装置用于取出被顶起的定植杯，所述冲洗装置用于冲洗取出定植杯后的定植盘，所述风干装置用于吹干冲洗后的定植盘；

在所述码垛线的一侧设置有缓存流水线，在所述码垛线和缓存流水线之间设置有码垛装置，所述码垛装置用于将码垛线上的定植盘转移并码放在缓存流水线上。

作为优选，所述切割装置包括对称地设置有切割线两侧的主动带刀轮和从动带刀轮，所述主动带刀轮和从动带刀轮的中轴线均与切割线平行，在所述主动带刀轮和从动带刀轮之间套设有环形的带刀，该带刀位于切割线的上方，当所述定植盘经过带刀时，所述定植盘内叶菜的叶正好位于带刀的两个平行段之间。采用以上结构，利用高速运动的带刀切割叶菜，切割速度快，切口光滑平整。

作为优选，所述带刀由合金钢制成，其厚度为0.2-0.5mm，宽度为10-15mm，所述带刀靠近上盘线的一侧具有月牙形的刃口。采用以上结构，带刀不锈、耐磨且不易断裂，切割速度快，与叶菜接触时间短，不会与叶菜粘连。

作为优选，所述包装线低于切割线，所述拨盘包括拨片安装座和呈周向均匀设置在拨片安装座上的弧形拨片，所述拨片安装座能转动地设置在切割线上方，并靠近包装线远离上盘线的一侧，所述弧形拨片延伸至包装线上方，所述拨片安装座向上盘线倾斜设置，使靠近上盘线的弧形拨片始终低于远离上盘线的弧形拨片。采用以上结构，包装线低于切割线，能够避免拨盘将包装线上的叶菜带落，拨盘通过不断旋转的弧形拨片将切割后的叶从切割线拨向包装线，结构简单，易于实现，靠近上盘线的弧形拨片始终低于远离上盘线的弧形拨片，保证弧形拨片能够将所有切割下来的叶菜均匀完整地拨到包装线上。

作为优选，所述刷根装置为能转动地设置在切割线下方的圆盘钢丝刷，圆盘钢丝刷的转动方向与切割线的输送方向相反，所述刷根装置的下方设置有接根斗。采用以上结构，圆盘钢丝刷能够对定植杯底部的根系进行有效清理，为取定植杯创造条件，防止定植杯外过于庞大的根系影响取杯的顺利进行，接根斗能够将刷根装置清理的根收集起来，便于工人统一处理。

作为优选，所述取杯装置包括横跨在冲洗线上方的第一丝杆滑台机构，在所述冲洗线的一侧设置有定植杯收纳筐，该定植杯收纳筐位于第一丝杆滑台机构的下方，在所述第一丝杆滑台机构的滑台上安装有第一升降气缸，所述第一升降气缸的活塞杆的下端连接有第一升降平台，该第一升降平台的下方安装有抓取组件，该抓取组件能够从定植盘内抓取定植杯或将抓取到的定植杯释放到定植杯收纳筐；所述顶杯装置包括顶杯气缸和顶杯架，所述顶杯架包括水平安装在顶杯气缸的活塞杆上端的水平安装板，在该水平安装板上设置有若干用于向上顶起定植杯的顶针。采用以上结构，取杯装置结构简单，稳定可靠且易于实现，能够自动将定植盘内的定植杯取出并放入定植杯收纳筐内，节约人力，提高生产效率；顶杯装置结构简单，易于实现，将定植杯顶起后便于取杯装置抓取定植杯。

作为优选，所述抓取组件包括安装在第一升降平台下方的水平双向气缸和两个分别与水平双向气缸的两个活塞杆相连的抓手左半体和抓手右半体，所述抓手左半体包括若干相互平行且均前后延伸的左抓板，各左抓板通过左连接板相连，所述抓手右半体包括若干相互平行且均前后延伸的右抓板，各右抓板通过右连接板相连，所述左抓板和右抓板一一对应地相对设置，在对应的左抓板和右抓板的相对侧分别设置有弧形缺槽，在所述定植杯的外壁上设置有一圈上大下小并与左抓板和右抓板的弧形缺槽相匹配的限位台阶，所述左抓板和右抓板能够在水平双向气缸的带动下相互靠近或远离，从而抓取或释放定植杯。采用以上结构，抓取组件结构简单，能够可靠地抓取定植杯，且能够将定植盘内的定植杯一次性取出，有效提高取杯效率。

作为优选，所述码垛装置包括横跨在码垛线上方的第二丝杆滑台机构，所述缓存流水线靠近码垛线的一端位于第二丝杆滑台机构下方，在所述第二丝杆滑台机构的滑台上安装有第二升降气缸，在所述第二升降气缸的活塞杆下端连接有第二升降平台，在该第二升降平台的下方设置有吸盘，所述吸盘能够吸住或释放定植盘。采用以上结构，码垛装置结构简单，运行稳定，将定植盘码放在缓存流水线上便于再次利用，自动化程度高，有效降低人工劳动强度，提高生产效率。

一种钵体叶菜机收方法，包括以下步骤：

S1：将定植盘放置在上盘线上，通过上盘线输送至切割线上；

S2：在切割线上通过切割装置对定植盘内的叶菜进行切割，使叶菜的叶和根分离，然后通过拨盘将切割后的叶移动至包装线上，再通过刷根装置清理伸到定植杯下方的根；

S3：在冲洗线上通过顶杯装置将定植盘内的定植杯顶起，再通过取杯装置取出顶起的定植杯，并放入定植杯收纳筐内，然后依次通过冲洗装置和风干装置对定植盘进行冲洗和吹干；

S4：在码垛线上通过码垛装置将定植盘转移并码放在缓存流水线上。

本发明的有益效果是：实现叶菜切割、取杯、定植盘清洗、风干及码垛全程自动化，大大节约了人力，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为切割装置的结构示意图；

图3为拨盘、包装线和切割线的安装结构示意图；

图4为刷根装置和切割线的结构示意图；

图5为取杯装置的结构示意图；

图6为抓取组件的结构示意图；

图7为码垛装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

如图1至图7所示，一种钵体叶菜机收系统，主要由定植盘1、定植杯2和输送线组成，钵体叶菜定植在定植杯2中，定植杯2放置在定植盘1上对应的定植杯限位孔内，输送线包括依次衔接的上盘线3、切割线4、冲洗线5和码垛线6，在切割线4上沿输送方向依次设置有切割装置7和刷根装置15，切割装置7用于切割叶菜，使叶菜的叶和根分离，刷根装置15用于对伸到定植杯2下方的根进行清理，在切割线4的一侧设置有包装线11，包装线11与切割线4相互垂直，且包装线11位于切割装置7和刷根装置15之间，在切割线4上对应包装线11的位置设置有拨盘12，拨盘12上的弧形拨片12b能够将定植盘1上被切割掉的叶菜拨到包装线11上；在冲洗线5上沿输送方向依次设置有取杯装置8、冲洗装置9和风干装置10，在冲洗线5下方设置有与取杯装置8对应的顶杯装置17，顶杯装置17用于将定植盘1内的定植杯2向上顶起，取杯装置8用于将顶杯装置17顶起后的定植杯2取出，冲洗装置9用于将取出定植杯2后的定植盘1进行冲洗，风干装置10用于将冲洗后的定植盘1吹干；在码垛线6的一侧设置有缓存流水线13，在码垛线6和缓存流水线13之间设置有码垛装置14，码垛装置14用于将码垛线6上的定植盘1转移并码放在缓存流水线13上。

如图2和图3所示，切割装置7包括对称地设置有切割线4两侧的主动带刀轮7a和从动带刀轮7b，主动带刀轮7a和从动带刀轮7b的中轴线均与切割线4平行，在主动带刀轮7a和从动带刀轮7b上套设有环形的带刀7c，主动带刀轮7a能够在电机的驱动下带动带刀7c高速运动，带刀7c位于切割线4的上方，当定植盘1经过带刀7c时，定植盘1内叶菜的叶正好位于带刀7c的两个平行段之间。当定植盘1内的叶菜在切割线4的输送下靠近切割装置7，高速运动的带刀7c快速将叶菜的叶切割，切割后的叶随即被拨盘12移动至包装线11上。带刀7c由合金钢制成，其厚度为0.2-0.5mm，宽度为10-15mm，带刀7c靠近上盘线3的一侧具有月牙形的刃口。

如图5和图6所示，顶杯装置17包括顶杯气缸17a和顶杯架17b，顶杯架17b包括水平安装在顶杯气缸17a的活塞杆上端的水平安装板17b1，在该水平安装板17b1上设置有若干用于向上顶起定植杯2的顶针17b2，顶针17b2与定植盘1内的定植杯2一一对应。取杯装置8包括横跨在冲洗线5上方的第一丝杆滑台机构8a，在冲洗线5的一侧设置有定植杯收纳筐16，该定植杯收纳筐16位于第一丝杆滑台机构8a的下方，在第一丝杆滑台机构8a的滑台上安装有第一升降气缸8b，第一升降气缸8b的活塞杆的下端连接有第一升降平台8c，该第一升降平台8c的下方安装有抓取组件8d，该抓取组件8d能够从定植盘1内抓取定植杯2或将抓取到的定植杯2释放，抓取组件8d能够在第一升降气缸8b的驱动下靠近或远离冲洗线5上的定植杯2，第一升降气缸8b能够在第一丝杆滑台机构8a的驱动下在冲洗线5或定植杯收纳筐16的上方来回滑动。抓取组件8d包括安装在第一升降平台8c下方的水平双向气缸8d1和两个分别与水平双向气缸8d1的两个活塞杆相连的抓手左半体和抓手右半体，抓手左半体包括若干相互平行且均前后延伸的左抓板8d2，各左抓板8d2通过左连接板相连，抓手右半体包括若干相互平行且均前后延伸的右抓板8d3，各右抓板8d3通过右连接板相连，左抓板8d2和右抓板8d3一一对应地相对设置，在对应的左抓板8d2和右抓板8d3的相对侧分别设置有弧形缺槽，在定植杯2的外壁上设置有一圈上大下小并与左抓板8d2和右抓板8d3的弧形缺槽相匹配的限位台阶，左抓板8d2和右抓板8d3的弧形缺槽与定植盘1内的定植杯2一一对应，左抓板8d2和右抓板8d3能够在水平双向气缸8d1的带动下相互靠近或远离，从而抓取或释放定植杯2。当顶杯装置17将定植盘1内的定植杯2全部顶起，左抓板8d2和右抓板8d3在水平双向气缸8d1的带动下相互靠近时，左抓板8d2和右抓板8d3的两个弧形缺槽正好卡在定植杯2的限位台阶下方，在水平双向气缸8d1带动左抓板8d2和右抓板8d3向上移动时，定植杯2即被提起，与定植盘1分离。

如图7所示，码垛装置14包括横跨在码垛线6上方的第二丝杆滑台机构14a，缓存流水线13靠近码垛线6的一端位于第二丝杆滑台机构14a下方，在第二丝杆滑台机构14a的滑台上安装有第二升降气缸14b，在第二升降气缸14b的活塞杆下端连接有第二升降平台14c，在该第二升降平台14c的下方设置有六个均匀分布的吸盘14d，吸盘14d能够吸住或释放定植盘1，第二升降平台14c能够在第二升降气缸14b的驱动下上下移动，从而靠近或远离码垛线6上的定植盘1，第二升降气缸14b能够在第二丝杆滑台机构14a的驱动下在码垛线6和缓存流水线13的上方来回滑动。当吸盘14d吸住定植盘1后，第二升降平台14c在第二升降气缸14b的驱动下向上移动，使定植盘1离开码垛线6，并在第二丝杆滑台机构14a的带动下滑动到缓存流水线13的上方，第二升降气缸14b能够根据缓存流水线13上码垛位置的定植盘1的数量自动判断第二升降平台14c下降的高度，当第二升降平台14c下降到预定高度，吸盘14d即松开定植盘1，定植盘1在重力作用下落在流水线13上的码垛位置。

如图3所示，包装线11低于切割线4，拨盘12包括拨片安装座12a和呈周向均匀设置在拨片安装座12a上的弧形拨片12b，拨片安装座12a能转动地设置在切割线4上方，并靠近包装线11远离上盘线3的一侧，弧形拨片12b延伸至包装线11上方，拨片安装座12a向上盘线3倾斜设置，使靠近上盘线3的弧形拨片12b始终低于远离上盘线3的弧形拨片12b。叶菜切割后的叶被拨盘12转移到包装线11后，再人工对叶进行分级，同时去除坏叶、黄叶，随后随着包装线11流入自动包装机进行包装，最后自动称重、打标，至此完成叶菜包装，随后进库储存。

如图4所示，刷根装置15为能转动地设置在切割线4下方的圆盘钢丝刷，圆盘钢丝刷的转动方向与切割线4的输送方向相反，刷根装置15能够将伸出到定植杯2外过长的根系清理掉，为取杯装置8抓取定植杯2创造条件，防止定植杯2外过于庞大的根系影响取杯的顺利进行。刷根装置15的下方设置有接根斗18。

如图1所示，冲洗装置9包括两根平行设置的水管9a，两根水管9a的延伸方向与冲洗线5的延伸方向垂直，在每根水管9a相对的一侧均安装有若干均匀分布的高压喷头9b，在冲洗线5的上方和下方均设置有冲洗装置9，冲洗装置9结构简单，高压喷头9b能够将定植盘1上残留的基质、烂菜叶和青苔冲掉，冲洗更为彻底。在冲洗线5的上方和下方均设置有风干装置10，风干装置10能够形成与冲洗线5的延伸方向呈60°夹角的风幕，风干效果更好。

如图1至图7所示，一种钵体叶菜机收方法，包括以下步骤：

S1：将定植盘1放置在上盘线3上，通过上盘线3输送至切割线4上；

S2：在切割线4上通过切割装置7对定植盘1内的叶菜进行切割，使叶菜的叶和根分离，然后通过拨盘12将切割后的叶移动至包装线11上，再通过刷根装置15清理伸到定植杯2下方的根；

S3：在冲洗线5上通过顶杯装置17将定植盘1内的定植杯2顶起，再通过取杯装置8取出顶起的定植杯2，并放入定植杯收纳筐16内，然后依次通过冲洗装置9和风干装置10对定植盘1进行冲洗和吹干；

S4：在码垛线6上通过码垛装置14将定植盘1转移并码放在缓存流水线13上。

Claims (7)

1.一种钵体叶菜机收系统，包括定植盘(1)、定植杯(2)和用于输送定植盘(1)的输送线，钵体叶菜定植在所述定植杯(2)中，所述定植杯(2)放置在定植盘(1)上对应的定植杯限位孔内，其特征在于：所述输送线包括依次衔接的上盘线(3)、切割线(4)、冲洗线(5)和码垛线(6)；

在所述切割线(4)上沿输送方向依次设置有切割装置(7)和刷根装置(15)，所述切割装置(7)用于切割叶菜，使叶菜的叶和根分离，所述刷根装置(15)用于对伸到定植杯(2)下方的根进行清理，在所述切割线(4)的一侧设置有包装线(11)，所述包装线(11)与切割线(4)相互垂直，该包装线(11)位于切割装置(7)和刷根装置(15)之间，在所述切割线(4)上对应包装线(11)的位置设置有拨盘(12)，所述拨盘(12)上的弧形拨片(12b)能够将定植盘(1)上被切割掉的叶菜拨到包装线(11)上；

在所述冲洗线(5)上沿输送方向依次设置有取杯装置(8)、冲洗装置(9)和风干装置(10)，在所述冲洗线(5)下方设置有与取杯装置(8)对应的顶杯装置(17)，所述顶杯装置(17)用于将定植盘(1)内的定植杯(2)向上顶起，所述取杯装置(8)用于取出被顶起的定植杯(2)，所述冲洗装置(9)用于冲洗取出定植杯(2)后的定植盘(1)，所述风干装置(10)用于吹干冲洗后的定植盘(1)；

在所述码垛线(6)的一侧设置有缓存流水线(13)，在所述码垛线(6)和缓存流水线(13)之间设置有码垛装置(14)，所述码垛装置(14)用于将码垛线(6)上的定植盘(1)转移并码放在缓存流水线(13)上；

所述刷根装置(15)为能转动地设置在切割线(4)下方的圆盘钢丝刷，圆盘钢丝刷的转动方向与切割线(4)的输送方向相反，所述刷根装置(15)的下方设置有接根斗(18)；

所述切割装置(7)包括对称地设置有切割线(4)两侧的主动带刀轮(7a)和从动带刀轮(7b)，所述主动带刀轮(7a)和从动带刀轮(7b)的中轴线均与切割线(4)平行，在所述主动带刀轮(7a)和从动带刀轮(7b)之间套设有环形的带刀(7c)，该带刀(7c)位于切割线(4)的上方，当所述定植盘(1)经过带刀(7c)时，所述定植盘(1)内叶菜的叶正好位于带刀(7c)的两个平行段之间。

2.根据权利要求1所述的钵体叶菜机收系统，其特征在于：所述带刀(7c)由合金钢制成，其厚度为0.2-0.5mm，宽度为10-15mm，所述带刀(7c)靠近上盘线(3)的一侧具有月牙形的刃口。

3.根据权利要求1至2任一项所述的钵体叶菜机收系统，其特征在于：所述包装线(11)低于切割线(4)，所述拨盘(12)包括拨片安装座(12a)和呈周向均匀设置在拨片安装座(12a)上的弧形拨片(12b)，所述拨片安装座(12a)能转动地设置在切割线(4)上方，并靠近包装线(11)远离上盘线(3)的一侧，所述弧形拨片(12b)延伸至包装线(11)上方，所述拨片安装座(12a)向上盘线(3)倾斜设置，使靠近上盘线(3)的弧形拨片(12b)始终低于远离上盘线(3)的弧形拨片(12b)。

4.根据权利要求1所述的钵体叶菜机收系统，其特征在于：所述取杯装置(8)包括横跨在冲洗线(5)上方的第一丝杆滑台机构(8a)，在所述冲洗线(5)的一侧设置有定植杯收纳筐(16)，该定植杯收纳筐(16)位于第一丝杆滑台机构(8a)的下方，在所述第一丝杆滑台机构(8a)的滑台上安装有第一升降气缸(8b)，所述第一升降气缸(8b)的活塞杆的下端连接有第一升降平台(8c)，该第一升降平台(8c)的下方安装有抓取组件(8d)，该抓取组件(8d)能够从定植盘(1)内抓取定植杯(2)或将抓取到的定植杯(2)释放到定植杯收纳筐(16)；

所述顶杯装置(17)包括顶杯气缸(17a)和顶杯架(17b)，所述顶杯架(17b)包括水平安装在顶杯气缸(17a)的活塞杆上端的水平安装板(17b1)，在该水平安装板(17b1)上设置有若干用于向上顶起定植杯(2)的顶针(17b2)。

5.根据权利要求4所述的钵体叶菜机收系统，其特征在于：所述抓取组件(8d)包括安装在第一升降平台(8c)下方的水平双向气缸(8d1)和两个分别与水平双向气缸(8d1)的两个活塞杆相连的抓手左半体和抓手右半体，所述抓手左半体包括若干相互平行且均前后延伸的左抓板(8d2)，各左抓板(8d2)通过左连接板相连，所述抓手右半体包括若干相互平行且均前后延伸的右抓板(8d3)，各右抓板(8d3)通过右连接板相连，所述左抓板(8d2)和右抓板(8d3)一一对应地相对设置，在对应的左抓板(8d2)和右抓板(8d3)的相对侧分别设置有弧形缺槽，在所述定植杯(2)的外壁上设置有一圈上大下小并与左抓板(8d2)和右抓板(8d3)的弧形缺槽相匹配的限位台阶，所述左抓板(8d2)和右抓板(8d3)能够在水平双向气缸(8d1)的带动下相互靠近或远离，从而抓取或释放定植杯(2)。

6.根据权利要求1所述的钵体叶菜机收系统，其特征在于：所述码垛装置(14)包括横跨在码垛线(6)上方的第二丝杆滑台机构(14a)，所述缓存流水线(13)靠近码垛线(6)的一端位于第二丝杆滑台机构(14a)下方，在所述第二丝杆滑台机构(14a)的滑台上安装有第二升降气缸(14b)，在所述第二升降气缸(14b)的活塞杆下端连接有第二升降平台(14c)，在该第二升降平台(14c)的下方设置有吸盘(14d)，所述吸盘(14d)能够吸住或释放定植盘(1)。

7.一种钵体叶菜机收方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将定植盘(1)放置在上盘线(3)上，通过上盘线(3)输送至切割线(4)上；

S2：在切割线(4)上通过切割装置(7)对定植盘(1)内的叶菜进行切割，使叶菜的叶和根分离，然后通过拨盘(12)将切割后的叶移动至包装线(11)上，再通过刷根装置(15)清理伸到定植杯(2)下方的根；

S3：在冲洗线(5)上通过顶杯装置(17)将定植盘(1)内的定植杯(2)顶起，再通过取杯装置(8)取出顶起的定植杯(2)，并放入定植杯收纳筐(16)内，然后依次通过冲洗装置(9)和风干装置(10)对定植盘(1)进行冲洗和吹干；

S4：在码垛线(6)上通过码垛装置(14)将定植盘(1)转移并码放在缓存流水线(13)上。

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