CN110672358A - 一种土壤和肥料养分速测取样装置及其取样处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤和肥料养分速测取样装置及其取样处理方法，涉及一种测量取样装置，具体包括工作台和U形杆，首先开启收料机构上电动机一，通过丝杆一传动能够让收料试管伸缩到取样插管处，使得取样插管的一端插入到收料试管的内部，通过位移传感器二识别合适距离，关闭电动机一，收料机构进行收料，最后通过人为辅助操作将取样样本物放入到土壤或肥料检测仪进行检测，操作过程省时省力，提高工作效率；能够同时取三组周围环境土壤或肥料，能够让测量数据增加，提高测量准备度；通过支撑移动机构能够让整个装置需要转运过程更变，能够灵活行走，运行过程中，通过液压缸带动紧固插杆插入泥土中加固，提高装置运行稳定性。

Description

一种土壤和肥料养分速测取样装置及其取样处理方法

技术领域

本发明涉及一种测量取样装置，具体是一种土壤和肥料养分速测取样装置及其取样处理方法。

背景技术

土壤和肥料检测仪又称养分化验仪，主要是用来测量分析土壤和肥料养分的。土壤和肥料检测仪采用旋转比色暗盒设计（专利），同时测试四个样品，大屏幕液晶汉字背光显示引导操作流程；主机配备微型打印机。可快速测试土壤、化肥中的氮、磷、钾含量、有机质、腐殖酸、酸碱度（定性）。仪器内存60种农作物生长发育所需养分量，可根据用户需要输出指导施肥量并打印出来。

现有技术进行对土壤取样过程中，往往采用较长插管插入到泥土中，进行取样，由于取样过程中需要手用力辅助操作，操作过程费时费力，且采取数据过于单一，采取完成后需要将采取泥土移除，操作步骤增加化、复杂化，影响工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土壤和肥料养分速测取样装置及其取样处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种土壤和肥料养分速测取样装置，包括工作台和U形杆，所述U形杆上表面中心位置内部滑动连接有齿条杆，U形杆靠近齿条杆位置上侧壁安装有升降电机，升降电机输出端连接有与齿条杆啮合的齿轮，齿条杆下端后侧面安装有旋转电机，旋转电机的输出端贯穿齿条杆的侧面并且连接有旋转板，旋转板前端面安装有三个平行设置的取样插管；所述U形杆上侧壁连接有工作台，工作台上表面安装有土壤肥料检测仪和控制器，U形杆两端安装有支撑移动机构，U形杆横梁前侧壁安装有推料机构，U形杆下侧壁安装有收料机构，控制器分别与升降电机、旋转电机、支撑移动机构、推料机构、收料机构电控连接。

作为本发明进一步的方案：所述支撑移动机构由液压缸、曲形杆、滑动凸块、紧固插杆、万向轮、底板、竖杆、支撑梁和连接板组成，U形杆两端前侧壁设有长条槽，长条槽内部滑动连接有两个平行设置的滑动凸块，两个滑动凸块通过竖杆连接，安装在长条槽内顶部液压缸输出端连接有相邻的滑动凸块，上方的滑动凸块两侧壁分别通过曲形杆连接有连接板，连接板下表面连接有若干个紧固插杆，下方的滑动凸块两侧壁分别连接有支撑梁，支撑梁的另一端与曲形杆侧壁连接，U形杆两端面分别连接有底板，底板的下表面连接有若干个锁止万向轮。

作为本发明进一步的方案：所述收料机构由长条框一、丝杆一、滑块一、电动机一、位移传感器二、收料试管和长条板一组成，连接在U形杆的下侧壁长条框一的内部滑动连接有滑块一，安装在长条框一一外侧壁的电动机一的输出端贯穿长条框一的侧壁并且连接有丝杆一，滑块一内部设有与丝杆一相匹配的螺纹孔一，滑块一前端面连接有长条板一，长条板一上安装有三个平行设置的收料试管，长条板一靠近齿条杆的侧壁连接有位移传感器二，控制器与位移传感器二电连接。

作为本发明进一步的方案：所述推料机构由滑块二、长条框二、丝杆二、长条板二、位移传感器三、插杆和电动机二组成，连接在U形杆的前侧壁的长条框二内部滑动连接有滑块二，长条框二的一侧壁安装有电动机二，电动机二输出端贯穿长条框二并且连接有丝杆二，滑块二的内部设有与丝杆二相匹配的螺纹孔二，滑块二前端面连接有长条板二，长条板二前端面连接有三个平行设置的插杆，长条板二靠近齿条杆的侧壁连接有位移传感器三，控制器与位移传感器三电连接。

作为本发明进一步的方案：所述U形杆的两侧壁安装有液压系统，液压缸通过液压系统控制。

作为本发明进一步的方案：所述旋转板的前端面连接有三个平行设置的U形夹块，取样插管贯插在U形夹块的内部，U形夹块一侧壁内部螺纹连接有锁紧螺栓。

作为本发明进一步的方案：所述长条板一前端面设有滑槽，长条板一的前端面连接有三个平行设置的固定挤压块，固定挤压块的上方设有滑动挤压块，相邻的两个滑动挤压块通过连接杆连接，顶部滑动挤压块通过弹簧与滑槽上侧壁连接。

一种土壤肥料养分测量取样处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将U形杆通过升降移动机构移动需要测量的土壤或肥料位置，选择合适土壤或肥料，将需要测量的土壤或肥料与取样插管对齐，开启升降移动机构上液压缸，通过曲形杆带动连接板向下移动，直到紧固插杆插入到泥土中，关闭液压缸；

步骤二：开启升降电机，使得齿条杆向下移动，取样插管将土壤或肥料通过挤压方式塞入到取样插管的内部，再次开启升降电机，使得齿条杆向上移动；通过位移传感器一识别旋转板与U形杆之间距离，关闭升降电机并且开启旋转电机，使得旋转板旋转度。

步骤三：首先开启收料机构上电动机一，通过丝杆一传动能够让收料试管伸缩到取样插管处，使得取样插管的一端插入到收料试管的内部，通过位移传感器二识别合适距离，关闭电动机一，开启推料机构上电动机二，通过丝杆二传动能够取样的肥料泥土移除，通过位移传感器三识别合适距离，关闭电动机二；

步骤四：通过拉动滑动挤压块，压缩弹簧，将收料试管依次去除，将收料试管的内部泥土倒出在样品盘上,摊成薄薄的一层,置于干净整洁的室内通风处自然风干,严禁曝晒,并注意防止酸、碱等气体及灰尘的污染，风干样品过程中要经常翻动土样并将大土块捏碎以加速干燥,同时剔除土壤以外的侵入体；

步骤五：风干后的样品平铺在制样板上,用木棍或塑料棍碾压，并将植物残体、石块等浸人体和新生体别除干净,细小已断的植物须根，可用静电吸的方法清除，压碎的土样要全部通过2-5mm孔径筛，未过筛的土粒必须重新碾压过筛,直至全部样品通过2mm孔径筛，筛选过2-5 mm孔径筛的土样可供pH、盐分交换性能以及有效养分等项目的测定；将通过2-5 mm孔径筛的土样用四分法或多点取样法取出一部分继续用玛瑙研钵磨细研磨,使之全部通过0.149-0.2 mm孔径筛,供矿质全量分析等项目的测定；

步骤六：在筛上的碎石称量后保存，同时将过筛的土样称量，以计算石砾质量百分数然后将土样混匀后盛于广口瓶内，作为颗粒分析及其他物理性质测定之用，若在土壤中有铁锰结核、石灰结核铁或半风化体，不能用木棍碾碎，应细心拣出称量放置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过智能化控制能够让取样试管自动钻入到肥料或土壤进行取样，取样完成后能够自动推出肥料土壤，收料机构进行收料再去，最后通过人为辅助操作将取样样本物放入到土壤肥料检测仪进行检测，操作过程省时省力，提高工作效率；

2、能够同时取三组周围环境土壤肥料，能够让测量数据增加，提高测量准备度；

3、通过支撑移动机构能够让整个装置需要转运过程更变，能够灵活行走在土壤上，运行过程中，通过液压缸带动紧固插杆插入泥土中加固，提高装置运行稳定性。

附图说明

图1为土壤和肥料养分速测取样装置及其取样处理方法的正视结构示意图。

图2为土壤和肥料养分速测取样装置及其取样处理方法的后视结构示意图。

图3为土壤和肥料养分速测取样装置及其取样处理方法中挡板和摇摆机构的放大结构示意图。

图4为土壤和肥料养分速测取样装置及其取样处理方法中的防碰撞机构的俯视放大结构示意图。

图5为土壤和肥料养分速测取样装置及其取样处理方法的控制模块图。

图中：1、工作台；2、U形杆；3、支撑移动机构；4、取样插管；5、旋转板；6、收料机构；7、推料机构；8、升降电机；9、齿轮；10、齿条杆；11、控制器；12、土壤肥料检测仪；13、U形夹块；14、位移传感器一；15、旋转电机；30、液压缸；31、曲形杆；32、滑动凸块；33、紧固插杆；34、长条槽；35、万向轮；36、底板；37、竖杆；38、支撑梁；39、连接板；60、长条框一；61、丝杆一；62、滑块一；63、电动机一；64、位移传感器二；65、收料试管；66、长条板一；70、滑块二；71、长条框二；72、丝杆二；73、长条板二；74、位移传感器二；75、插杆；76、电动机二；601、弹簧；602、滑动挤压块；603、固定挤压块；604、连接杆。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～5，本发明实施例中，一种土壤和肥料养分速测取样装置，包括工作台1和U形杆2，其特征在于，所述U形杆2上表面中心位置内部滑动连接有齿条杆10，U形杆2靠近齿条杆10位置上侧壁安装有升降电机8，升降电机8输出端连接有与齿条杆10啮合的齿轮9，齿条杆10下端后侧面安装有旋转电机15，旋转电机15的输出端贯穿齿条杆10的侧面并且连接有旋转板5，旋转板5前端面安装有三个平行设置的取样插管4；所述U形杆2上侧壁连接有工作台1，工作台1上表面安装有土壤和肥料检测仪12和控制器11，U形杆2两端安装有支撑移动机构3，U形杆2横梁前侧壁安装有推料机构7，U形杆2下侧壁安装有收料机构6，控制器11分别与升降电机8、旋转电机15、支撑移动机构3、推料机构7、收料机构6电控连接，该专利涉及电路和控制为现有技术

所述支撑移动机构3由液压缸30、曲形杆31、滑动凸块32、紧固插杆33、万向轮35、底板36、竖杆37、支撑梁38和连接板39组成，U形杆2两端前侧壁设有长条槽34，长条槽34内部滑动连接有两个平行设置的滑动凸块32，两个滑动凸块32通过竖杆37连接，安装在长条槽34内顶部液压缸30输出端连接有相邻的滑动凸块32，上方的滑动凸块32两侧壁分别通过曲形杆31连接有连接板39，连接板39下表面连接有若干个紧固插杆33，下方的滑动凸块32两侧壁分别连接有支撑梁38，支撑梁38的另一端与曲形杆31侧壁连接，U形杆2两端面分别连接有底板36，底板36的下表面连接有若干个锁止万向轮35，

请参考图4，所述收料机构6由长条框一60、丝杆一61、滑块一62、电动机一63、位移传感器二64、收料试管65和长条板一66组成，连接在U形杆2的下侧壁长条框一60的内部滑动连接有滑块一62，安装在长条框一60一外侧壁的电动机一63的输出端贯穿长条框一60的侧壁并且连接有丝杆一61，滑块一62内部设有与丝杆一61相匹配的螺纹孔一，滑块一62前端面连接有长条板一66，长条板一66上安装有三个平行设置的收料试管65，长条板一66靠近齿条杆10的侧壁连接有位移传感器二64，控制器11与位移传感器二64电连接，

请参考图5，所述推料机构7由滑块二70、长条框二71、丝杆二72、长条板二73、位移传感器三74、插杆75和电动机二76组成，连接在U形杆2的前侧壁的长条框二71内部滑动连接有滑块二70，长条框二71的一侧壁安装有电动机二76，电动机二76输出端贯穿长条框二71并且连接有丝杆二72，滑块二70的内部设有与丝杆二72相匹配的螺纹孔二，滑块二70前端面连接有长条板二73，长条板二73前端面连接有三个平行设置的插杆75，长条板二73靠近齿条杆10的侧壁连接有位移传感器三74，控制器11与位移传感器三74电连接，

所述U形杆2的两侧壁安装有液压系统，液压缸30通过液压系统控制，

请参考图1，所述旋转板5的前端面连接有三个平行设置的U形夹块13，取样插管4贯插在U形夹块13的内部，U形夹块13一侧壁内部螺纹连接有锁紧螺栓，能够通过拧松锁紧螺栓，从而完成取样插管4更换。

请参考图4，所述长条板一66前端面设有滑槽605，长条板一66的前端面连接有三个平行设置的固定挤压块603，固定挤压块603的上方设有滑动挤压块602，相邻的两个滑动挤压块602通过连接杆604连接，顶部滑动挤压块602通过弹簧601与滑槽605上侧壁连接，采用弹簧601方式夹持固定收料试管65，能够让收料试管65拆卸或安装方式操作更便利，提高使用寿命。

一种土壤和肥料养分速测取样处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将U形杆2通过升降移动机构3移动需要测量的土壤肥料位置，选择合适土壤肥料，选择合适的土壤肥料进行测量，将需要测量的土壤和肥料与取样插管4对齐，开启升降移动机构3上液压缸30，通过曲形杆31带动连接板39向下移动，直到紧固插杆33插入到泥土中，关闭液压缸30；

步骤二：开启升降电机8，使得齿条杆10向下移动，取样插管4将土壤肥料和土壤混合物通过挤压方式塞入到取样插管4的内部，再次开启升降电机8，使得齿条杆10向上移动；通过位移传感器一14识别旋转板5与U形杆2之间距离，关闭升降电机8并且开启旋转电机15，使得旋转板5旋转90度。

步骤三：首先开启收料机构6上电动机一63，通过丝杆一61传动能够让收料试管65伸缩到取样插管4处，使得取样插管4的一端插入到收料试管65的内部，通过位移传感器二64识别合适距离，关闭电动机一63，开启推料机构7上电动机二76，通过丝杆二72传动能够取样的肥料泥土移除，通过位移传感器三74识别合适距离，关闭电动机二76；

步骤四：通过拉动滑动挤压块602，压缩弹簧601，将收料试管65依次去除，将收料试管65的内部泥土倒出在样品盘上,摊成薄薄的一层,置于干净整洁的室内通风处自然风干,严禁曝晒,并注意防止酸、碱等气体及灰尘的污染，风干样品过程中要经常翻动土样并将大土块捏碎以加速干燥,同时剔除土壤以外的侵入体；

步骤五：风干后的样品平铺在制样板上,用木棍或塑料棍碾压，并将植物残体、石块等浸人体和新生体别除干净,细小已断的植物须根，可用静电吸的方法清除，压碎的土样要全部通过2mm孔径筛，未过筛的土粒必须重新碾压过筛,直至全部样品通过2mm孔径筛，筛选过2 mm孔径筛的土样可供pH、盐分交换性能以及有效养分等项目的测定；将通过2mm孔径筛的土样用四分法或多点取样法取出一部分继续用玛瑙研钵磨细研磨,使之全部通过0.149mm孔径筛,供矿质全量分析等项目的测定；

步骤六：在筛上的碎石称量后保存，同时将过筛的土样称量，以计算石砾质量百分数然后将土样混匀后盛于广口瓶内，作为颗粒分析及其他物理性质测定之用，若在土壤中有铁锰结核、石灰结核铁或半风化体，不能用木棍碾碎，应细心拣出称量放置。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种土壤和肥料养分速测取样装置，包括工作台（1）和U形杆（2），其特征在于，所述U形杆（2）上表面中心位置内部滑动连接有齿条杆（10），U形杆（2）靠近齿条杆（10）位置上侧壁安装有升降电机（8），升降电机（8）输出端连接有与齿条杆（10）啮合的齿轮（9），齿条杆（10）下端后侧面安装有旋转电机（15），旋转电机（15）的输出端贯穿齿条杆（10）的侧面并且连接有旋转板（5），旋转板（5）前端面安装有三个平行设置的取样插管（4）；所述U形杆（2）上侧壁连接有工作台（1），工作台（1）上表面安装有土壤肥料检测仪（12）和控制器（11），U形杆（2）两端安装有支撑移动机构（3），U形杆（2）横梁前侧壁安装有推料机构（7），U形杆（2）下侧壁安装有收料机构（6），控制器（11）分别与升降电机（8）、旋转电机（15）、支撑移动机构（3）、推料机构（7）、收料机构（6）电控连接。

2.根据权利要求1所述的土壤和肥料养分速测取样装置，其特征在于，所述支撑移动机构（3）由液压缸（30）、曲形杆（31）、滑动凸块（32）、紧固插杆（33）、万向轮（35）、底板（36）、竖杆（37）、支撑梁（38）和连接板（39）组成，U形杆（2）两端前侧壁设有长条槽（34），长条槽（34）内部滑动连接有两个平行设置的滑动凸块（32），两个滑动凸块（32）通过竖杆（37）连接，安装在长条槽（34）内顶部液压缸（30）输出端连接有相邻的滑动凸块（32），上方的滑动凸块（32）两侧壁分别通过曲形杆（31）连接有连接板（39），连接板（39）下表面连接有若干个紧固插杆（33），下方的滑动凸块（32）两侧壁分别连接有支撑梁（38），支撑梁（38）的另一端与曲形杆（31）侧壁连接，U形杆（2）两端面分别连接有底板（36），底板（36）的下表面连接有若干个锁止万向轮（35）。

3.根据权利要求1所述的土壤和肥料养分速测取样装置，其特征在于，所述收料机构（6）由长条框一（60）、丝杆一（61）、滑块一（62）、电动机一（63）、位移传感器二（64）、收料试管（65）和长条板一（66）组成，连接在U形杆（2）的下侧壁长条框一（60）的内部滑动连接有滑块一（62），安装在长条框一（60）一外侧壁的电动机一（63）的输出端贯穿长条框一（60）的侧壁并且连接有丝杆一（61），滑块一（62）内部设有与丝杆一（61）相匹配的螺纹孔一，滑块一（62）前端面连接有长条板一（66），长条板一（66）上安装有三个平行设置的收料试管（65），长条板一（66）靠近齿条杆（10）的侧壁连接有位移传感器二（64），控制器（11）与位移传感器二（64）电连接。

4.根据权利要求1所述的土壤和肥料养分速测取样装置，其特征在于，所述推料机构（7）由滑块二（70）、长条框二（71）、丝杆二（72）、长条板二（73）、位移传感器三（74）、插杆（75）和电动机二（76）组成，连接在U形杆（2）的前侧壁的长条框二（71）内部滑动连接有滑块二（70），长条框二（71）的一侧壁安装有电动机二（76），电动机二（76）输出端贯穿长条框二（71）并且连接有丝杆二（72），滑块二（70）的内部设有与丝杆二（72）相匹配的螺纹孔二，滑块二（70）前端面连接有长条板二（73），长条板二（73）前端面连接有三个平行设置的插杆（75），长条板二（73）靠近齿条杆（10）的侧壁连接有位移传感器三（74），控制器（11）与位移传感器三（74）电连接。

5.根据权利要求1或2所述的土壤和肥料养分速测取样装置，其特征在于，所述U形杆（2）的两侧壁安装有液压系统，液压缸（30）通过液压系统控制。

6.根据权利要求1所述的土壤和肥料养分速测取样装置，其特征在于，所述旋转板（5）的前端面连接有三个平行设置的U形夹块（13），取样插管（4）贯插在U形夹块（13）的内部，U形夹块（13）一侧壁内部螺纹连接有锁紧螺栓。

7.根据权利要求1所述的土壤和肥料养分速测取样装置，其特征在于，所述长条板一（66）前端面设有滑槽（605），长条板一（66）的前端面连接有三个平行设置的固定挤压块（603），固定挤压块（603）的上方设有滑动挤压块（602），相邻的两个滑动挤压块（602）通过连接杆（604）连接，顶部滑动挤压块（602）通过弹簧（601）与滑槽（605）上侧壁连接。

8.一种土壤和肥料养分速测取样处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将U形杆（2）通过升降移动机构（3）移动需要测量的土壤或肥料位置，选择合适土壤或肥料，将需要测量的土壤或肥料与取样插管（4）对齐，开启升降移动机构（3）上液压缸（30），通过曲形杆（31）带动连接板（39）向下移动，直到紧固插杆（33）插入到泥土中，关闭液压缸（30）；

步骤二：开启升降电机（8），使得齿条杆（10）向下移动，取样插管（4）将土壤肥料和土壤混合物通过挤压方式塞入到取样插管（4）的内部，再次开启升降电机（8），使得齿条杆（10）向上移动；通过位移传感器一（14）识别旋转板（5）与U形杆（2）之间距离，关闭升降电机（8）并且开启旋转电机（15），使得旋转板（5）旋转90度；

步骤三：首先开启收料机构（6）上电动机一（63），通过丝杆一（61）传动能够让收料试管（65）伸缩到取样插管（4）处，使得取样插管（4）的一端插入到收料试管（65）的内部，通过位移传感器二（64）识别合适距离，关闭电动机一（63），开启推料机构（7）上电动机二（76），通过丝杆二（72）传动能够取样的肥料泥土移除，通过位移传感器三（74）识别合适距离，关闭电动机二（76）；

步骤四：通过拉动滑动挤压块（602），压缩弹簧（601），将收料试管（65）依次去除，将收料试管（65）的内部泥土倒出在样品盘上 ,摊成薄薄的一层,置于干净整洁的室内通风处自然风干,严禁曝晒,并注意防止酸、碱等气体及灰尘的污染，风干样品过程中要经常翻动土样并将大土块捏碎以加速干燥,同时剔除土壤以外的侵入体；

步骤五：风干后的样品平铺在制样板上,用木棍或塑料棍碾压，并将植物残体、石块等浸人体和新生体别除干净,细小已断的植物须根，可用静电吸的方法清除，压碎的土样要全部通过2-5mm孔径筛，未过筛的土粒必须重新碾压过筛,直至全部样品通过2mm孔径筛，筛选过2-5 mm孔径筛的土样可供pH、盐分交换性能以及有效养分等项目的测定；将通过2-5 mm孔径筛的土样用四分法或多点取样法取出一部分继续用玛瑙研钵磨细研磨,使之全部通过0.149-0.2 mm孔径筛,供矿质全量分析等项目的测定；

步骤六：留在筛上的碎石称量后保存，同时将过筛的土样称量，以计算石砾质量百分数然后将土样混匀后盛于广口瓶内，作为颗粒分析及其他物理性质测定之用，若在土壤中有铁锰结核、石灰结核铁或半风化体，不能用木棍碾碎，应细心拣出称量放置。

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