CN110881292B - 一种小型穴盘钵苗自动分苗装置及喂苗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型穴盘苗自动分苗装置及喂苗方法，自动分苗装置主要包括支撑、运动、传感器、位姿矫正、控制器和移栽机架体等部件，位姿矫正部件固定安装于安装板上，侧板安装于分苗调剂槽并可滑动调节喂苗位置。移栽作业时，通过调节伸缩杆使工作人员和取苗平台之间的距离更符合人机工程学，专用取苗铲可一次取多颗穴盘苗提高取苗效率，自动跳过缺苗空苗杯的自动分苗装置提高喂苗效率，喂苗传感器协调控制推拉拨苗杆和步进电机实现准确喂苗，降低漏栽率并提高移栽质量。本发明主要用于半自动穴盘苗移栽机，能够提高半自动移栽作业时取苗效率、喂苗效率和成功率，降低漏栽率，提高穴盘钵苗的移栽质量和操作人员的舒适性，并可减少操作人员劳动强度和精神疲劳。

Description

一种小型穴盘钵苗自动分苗装置及喂苗方法

技术领域：

本发明涉及一种穴盘钵苗自动分苗装置及喂苗方法，主要用于蔬菜、花卉等半自动小型钵苗移栽机以增加取苗、喂苗效率、提高穴盘钵苗成活率并降低漏栽率，属于农业机械技术领域。

背景技术：

钵苗移栽与传统植播方式相比有明显优点是：能缩短蔬菜生长周期，有利茬口安排，提高土地利用率，增加经济收入；钵苗移栽后根系发达、开花成熟一致，可为后续的管理、收获等环节提供便利条件。长期以来，钵苗移栽一直是一项劳动密集型产业，劳动力成本占总生产成本的50％以上。人工移栽的劳动强度大，作业效率低，移栽质量差，难以实现大面积移栽，从而导致生产规模小，生产效益低下。移栽机能够大大降低人工移栽作业的劳动强度，提高移栽效率、质量和钵苗成活率，还能提高经济效益和社会效益，因此机械化钵苗高速移栽已成为目前迫切需要解决的问题。

目前农业机械化水平的提高和作物种植模式的改变，使移栽机的应用越来越广泛。但限于农业机械化水平，目前实际生产中用的半自动穴盘钵苗移栽机多是人工取苗、喂苗且取苗台位置固定，移栽机作业效率受人工取喂苗限制难以大幅提高。为解决穴盘钵苗的取苗、喂苗的效率以及如何降低漏栽率、提高喂苗准确率的问题，提高移栽作业中人工取苗、喂苗的效率准确率、使操作人员更加方便，将取苗平台位置设置成可调节的更符合人机工程学，设计专用取苗铲一次取多颗穴盘钵苗，并且设计穴盘钵苗自动分苗装置提高喂苗效率、栽植器位置检测传感器协调配合提高喂苗准确率。

发明内容：

针对目前半自动移栽机作业过程中存在的取苗、喂苗效率低以及漏栽取苗平台与驾驶座椅的距离固定不可调节的问题，本发明提供了一种便捷可伸缩穴盘钵苗取苗平台的小型穴盘钵苗自动分苗装置及喂苗方法。移栽作业取苗时，首先调节伸缩杆的长度使工作人员和取苗平台之间的距离更符合人机工程学，使用专用取苗铲一次取出多颗穴盘钵苗；在分苗过程中检测苗杯中是否缺苗或者非健康苗需要去除；设计喂苗传感器，在分苗时协同控制提高喂苗准确率。本设计能够提高取苗、喂苗效率准确率和降低漏栽率，符合人机工程学，并提高操作人员的舒适性以及降低操作员的疲劳。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的。

为了解决人工取苗效率低的情况，本发明通过设计一次将穴盘中的穴盘钵苗全部顶出10-15mm，并通过专用取苗铲一次多颗地将穴盘钵苗从穴盘中取出，并择机放入分苗槽的穴盘钵苗托杯中；为了提高喂苗效率准确率，本发明设计了自动分苗系统，并设计了安装于移栽机架体的喂苗传感器协调配合控制喂苗以高效准确喂苗；为了降低漏栽率，本发明设计了缺苗传感器检测缺苗(包括不健康苗)，并据此采取不同处理方式，使喂入栽植器中的均为健康的穴盘钵苗。发明的一种小型穴盘钵苗自动分苗装置，包括取苗台座1、取苗平台3、支撑部件5、运动部件6、传感器部件7、位姿矫正部件8、控制器9和移栽机架体10，其特征在于：所述的取苗台座1包括横梁I11、横梁II17、支撑螺栓12、支脚13、伸缩杆14、锁紧螺栓15、支撑杆16和锁紧螺母18；所述的支撑部件5包括分苗调剂槽51、分苗调剂套筒52、安装板53、可调节轴承54、挡板固定耳55和侧板56；所述的运动部件6包括分苗杯61、步进电机62、同步带63、同步带齿轮 64和舵机65，步进电机62安装于侧板56之一的外侧，侧板56安装于分苗调剂槽51并可滑动调节喂苗的位置；所述的位姿矫正部件8固定安装于安装板53上，包括推拉拨苗杆81、电磁线圈82、弹簧83和螺栓84。喂苗传感器73用于协调位姿矫正部件8和步进电机62的以实现准确喂苗。

所述的伸缩杆14包括伸缩杆外杆141、伸缩杆内杆142和滑动调节槽143，伸缩杆14的两端分别焊接在支脚13、取苗平台3上，伸缩14杆的外杆和内杆通过锁紧螺栓15与锁紧螺母18的配合来调节伸缩杆14的伸出长度，进而调节取苗平台3与操作人员的距离，配合使之处于最佳位置；所述的取苗平台3包括顶出销31、定位销33、苗盘台32、加强底座34、定位销孔35，加强底座34与苗盘台32底部对中固定连接，顶出销31、定位销33安装在在苗盘台32上的定位销孔中，合页2与加强底座34固定连接，以便取苗平台的翻转通过伸缩杆14 实现取苗平台位置的调节。优选地，所述的侧板56安装于分苗调节槽51内，步进电机62和可调节轴承54用螺钉固定安装在侧板56两端，安装板53固定安装在侧板56的一端外侧；所述的同步带齿轮64应成对使用，并与同步带63啮合，一个安装于步进电机62的输出轴上，另一个同步带齿轮的轴安装于可调节轴承 54上，步进电机62驱动同步带齿轮64带动分苗杯61循环运动；所述的步进电机62用螺钉固定安装于侧板56一端外侧，通过键驱动同步带齿轮64带动分苗杯61循环运动；所述挡板固定耳55应成对安装，一端用螺钉安装在侧板56上，另一端用于安装传感器，挡板固定耳55分为三对，靠近位姿矫正部件8的一对安装输送传感器72、在侧板56中部的一对安装缺苗传感器71、靠近步进电机 62的一对安装控制器9。

优选地，所述的舵机65在分苗调剂套筒52的内部，固定在移栽机架体10 上，舵机65输出轴为内花键，分苗调剂套筒52内部设有相应外花键连接，驱动分苗调剂套筒52绕移栽机架体10作旋转运动。所述的分苗调剂套筒52通过轴承安装在移栽机架体10上，其上方固定分苗调剂槽51用于支撑侧板56，进而支持整个分苗装置。

优选地，所述的位姿矫正部件8固定在安装板53上，包括推拉拨苗杆81、电磁线圈82、弹簧83和螺栓84，电磁线圈82有贯穿孔安装螺栓84，弹簧套在螺栓84尾部和电磁线圈82之间，推拉拨苗杆81与螺栓84端部的螺纹配合固定，当穴盘苗落入栽植器时，推拉拨苗杆81在电磁力作用下收回，在弹簧83的拉力下弹起，使穴盘钵苗保持直立的姿态落入栽植器。

优选地，所述的输送传感器72采集的信号用来控制位姿矫正部件8的间歇运动，所述的缺苗传感器71为对射式光电传感器，通过识别穴盘钵苗的颈部来判断分苗杯中是否缺苗，也可依靠健康苗识别系统，与数据库内健康苗比较来判定是否为健康苗。

优选地，所述的控制器9接收来自输送传感器72和缺苗传感器71的信号，当缺苗传感器71识别为缺苗，采用的控制方法在缺苗的分苗杯运动到待喂苗位置时，步进电机转速变化进行“快进”以跳过缺苗的空苗杯；当识别为非健康苗时，采用的控制方法是在非健康苗落下时，步进电机转速变化，同时舵机转动带动分苗调剂套筒转动，非健康苗落入收苗容器。

优选地，所述的缺苗传感器71与输送传感器72为对射式光电传感器，也可为漫反射式光电传感器、反射板式光电传感器等其他同类功能的传感器；缺苗传感器71与输送传感器72安装在挡板固定耳55上，且安装高度在苗杯的三分之二处。

本发明的有益效果主要如下，移栽作业时，可以依据不同操作人员通过调节伸缩杆改变操作人员和取苗平台之间的距离，提高操作人员的舒适性；使用专用取苗铲一次取多颗穴盘钵苗提高了取苗效率；穴盘钵苗自动分苗装置提高喂苗效率，并与传感器协调配合提高喂苗的成功率与准确率并提高穴盘钵苗的移栽质量。

附图说明：

图1为本发明一种小型穴盘钵苗自动分苗装置的总体示意图。

图2为本发明取苗装置结构示意图。

图3为本发明一种小型穴盘钵苗自动分苗装置取苗台座的结构示意图

图4为本发明自动分苗装置取苗台座的伸缩杆结构示意图。

图5为本发明取苗装置的取苗平台结构示意图。

图6为本发明的取苗铲结构示意图。

图7为本发明一种小型穴盘钵苗自动分苗装置的结构示意图。

图8为本发明一种小型穴盘钵苗自动分苗装置的可调节轴承结构示意图。

图9为本发明一种小型穴盘钵苗自动分苗装置的位姿矫正部件结构示意图。

图10为本发明一种小型穴盘钵苗自动分苗装置的挡板固定耳结构示意图。

图11为本发明一种小型穴盘钵苗自动分苗装置的分苗杯结构示意图。

附图标记说明如下：

1取苗台座、11横梁I、12支撑螺栓、13支脚、14伸缩杆、141伸缩杆外杆、142伸缩杆内杆、143滑动调节槽、15锁紧螺栓、16支撑杆、17横梁II、 18锁紧螺母、2合页、3取苗平台、31顶出销、32苗盘台、33定位销、34加强底座、35定位销孔、4取苗铲、5支撑部件、51分苗调剂槽、52分苗调剂套筒、53安装板、54可调节轴承、55挡板固定耳、56侧板、6运动部件、61分苗杯、 62步进电机、63同步带、64同步带齿轮、65舵机、7传感器部件、71缺苗传感器、72输送传感器、73喂苗传感器、8位姿矫正部件、81推拉拨苗杆、82电磁线圈、83弹簧、84螺栓、9控制器、10移栽机架体

如图1所示，为本发明一种小型穴盘钵苗自动分苗装置的总体示意图，包括分苗装置和移栽机架体，其中分苗装置主要有支撑部件5、运动部件6、传感器部件7、位姿矫正部件8；支撑部件5中的分苗调剂套筒52通过轴承安装在移栽机架体10上。

如图2、图3、图4所示，取苗台座1包括横梁I11、横梁II17、支撑螺栓 12、支脚13、伸缩杆14、锁紧螺栓15、支撑杆16、锁紧螺母18；支撑杆16的上端与横梁II17固定连接，下端固定连接在移栽机上；支撑螺栓12通过横梁II17 上的通孔固定在横梁II17上，伸缩杆14包括伸缩杆外杆141、伸缩杆内杆142 和滑动调节槽143，伸缩杆14的两端分别焊接在支脚13、取苗平台3上，通过锁紧螺栓15和锁紧螺母18的配合来调节伸缩杆14的伸缩长度。

如图5所示，取苗平台3包括顶出销31、定位销33、苗盘台32、加强底座 34、定位销孔35，加强底座34与苗盘台32底部对中固定连接，顶出销31、定位销33安装在苗盘台32上的销孔35中。

如图6所示，为本发明的取苗铲，用以一次取多颗穴盘钵苗，提高取苗效率、减少操作员的疲劳。

如图7、图8所示，为本发明分苗装置中支撑部件5包括分苗调剂槽51、分苗调剂套筒52、安装板53、可调节轴承54、挡板固定耳55和侧板56；运动部件6包括分苗杯61、步进电机62、同步带63、同步带齿轮64和舵机65；位姿矫正部件8包括推拉拨苗杆81、电磁线圈82、弹簧83和螺栓84，固定安装于安装板53；传感器部件7包括缺苗传感器71和输送传感器72；可调节轴承54，包括调节器541、调节螺钉542与可调节轴承座543，同步带齿轮64安装在可调节轴承54上，调节其末端位置，用于同步带的张紧，应成对安装使用。

如图9所示，为一种小型穴盘钵苗自动分苗装置的位姿矫正部件8，包括推拉拨苗杆81、电磁线圈82、弹簧83和螺栓84，安装在安装板53上，安装板53 通过螺栓安装于可调节轴承54。

如图10所示，为本发明一种小型穴盘钵苗自动分苗装置的挡板固定耳55，成对安装，一端开有圆孔用螺钉安装在侧板56上，另一端用于安装传感器，靠近位姿矫正部件8的固定耳安装输送传感器72，在侧板中间的固定耳用于安装缺苗传感器71。

如图11所示，为本发明一种小型穴盘钵苗自动分苗装置的分苗杯61。

具体实施方式：

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明一种小型穴盘钵苗自动分苗装置，取苗装置为便捷可伸缩式，在移栽作业取苗时，首先将取苗平台3翻转过来，即将装有顶出销31、定位销33的一面朝上放置即作为工作面；其次，将穴盘钵苗苗盘紧贴定位销33边缘放置在取苗平台3上，再将苗盘连同穴盘钵苗一起下压，在压力与顶出销31的作用下，苗盘中的穴盘钵苗被向上顶出10-15mm距离；然后，用取苗铲4一次多颗取出穴盘钵苗，并择机放入分苗槽的穴盘钵苗分苗杯中，至此完成取苗工作。

所述的侧板56有两个，且存在高度差为40-70mm方便取苗铲4放苗；在操作人员用取苗铲4从穴盘中一次取多颗穴盘钵苗时，取苗铲4夹住钵苗的基质部分，在放入分苗装置时，依靠高的侧板挡住基质不掉落、依靠低的侧板快速移开取苗铲，把钵苗顺利送到放入分苗杯61中。

所述的分苗装置中步进电机62驱动同步带上的分苗杯61做循环运动，分苗杯61中的穴盘钵苗依次经过缺苗传感器71和输送传感器72的位置；当检测到缺苗时，缺苗传感器71发出信号给控制器9，控制器9控制步进电机62在缺苗的分苗杯61运动到待喂苗位置时，进行“快进”以使缺苗杯后面的正常的穴盘钵苗能够喂入栽植器；当依靠健康苗识别系统识别出分苗杯现有的钵苗为非健康苗时，识别系统会发出信号给控制器9，在非健康苗的分苗杯运动到待喂苗位置时，控制器9控制步进电机62、舵机65使非健康苗落入栽植器外，并“快进”使非健康杯后面健康穴盘钵苗能够准确喂入栽植器。

所述的缺苗传感器71与输送传感器72安装在挡板固定耳55上，当钵苗在步进电机62带动下向前运动到达预喂苗位置，当喂苗传感器73检测到栽植器上升到喂苗位置时，向控制器9发出信号并通过控制电磁线圈82中的电流驱动推拉拨苗杆81，推拉拨苗杆81在弹簧83作用下弹出，释放欲喂的钵苗并挡住钵苗上部的枝叶部分，钵苗在钵体重力的作用下落入栽植器，这样在钵苗下落瞬间推拉拨苗杆81将钵苗喂入姿态扶正垂直，提高了钵苗栽植质量。

所述的喂苗传感器73安装于移栽机架体10上，用以检测栽植器是否到达接苗位置，当栽植器到达接苗位置时，通过控制器9调节电磁线圈82的电流驱动推拉拨苗杆81，将穴盘钵苗喂入栽植器，同时矫正穴盘钵苗的喂入姿态实现准确高质量喂苗并提高穴盘钵苗的移栽质量。

所述的非健康苗“去除”时，也可在栽植器上方、同步带下方加入伸缩装置，当非健康苗在分苗装置末端落下时，伸缩装置伸出接下健康苗而后缩回原位置。

本发明一种小型穴盘钵苗自动分苗装置，作业过程操作步骤如下：

a)在移栽机作业前，将取苗平台3翻转，紧贴定位销33边缘放置穴盘钵苗苗盘，然后将苗盘连同穴盘钵苗一起下压，苗盘中的穴盘钵苗在压力和顶出销31作用下被顶出10-15mm；

b)用取苗铲4一次多颗取出穴盘钵苗，并择机放入分苗装置的分苗杯61中，完成高效取苗；分苗杯61在步进电机62带动下依次经过缺苗传感器71与输送传感器72的位置；

c)当检测到缺苗时，缺苗传感器71发出信号给控制器9，控制器9控制步进电机62在缺苗的分苗杯61运动到待喂苗位置时，进行“快进”以使缺苗杯后面的正常的穴盘钵苗能够喂入栽植器。

d)当依靠健康苗识别系统识别出分苗杯现有的钵苗为非健康苗时，识别系统会发出信号给控制器9，在非健康苗的分苗杯运动到待喂苗位置时，控制器 9控制步进电机62、舵机65使非健康苗落入栽植器外，并“快进”使非健康杯后面健康穴盘钵苗能够准确喂入栽植器。

e)钵苗在步进电机62带动下向前运动到达预喂苗位置，当喂苗传感器73检测到栽植器上升到喂苗位置时，向控制器9发出信号并通过控制电磁线圈 82中的电流驱动推拉拨苗杆81，推拉拨苗杆81在弹簧83作用下弹出，释放欲喂的钵苗并挡住钵苗上部的枝叶部分，钵苗在钵体重力的作用下落入栽植器，这样在钵苗下落瞬间推拉拨苗杆81将钵苗喂入姿态扶正垂直，提高了钵苗栽植质量。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种小型穴盘钵苗自动分苗装置，包括取苗台座（1）、取苗平台（3）、支撑部件（5）、运动部件（6）、传感器部件（7）、位姿矫正部件（8）、控制器（9）和移栽机架体（10），其特征在于：所述的支撑部件（5）包括分苗调剂槽（51）、分苗调剂套筒（52）、安装板（53）、可调节轴承（54）、挡板固定耳（55）和侧板（56）；所述的运动部件（6）包括分苗杯（61）、步进电机（62）、同步带（63）、同步带齿轮（64）和舵机（65），分苗杯（61）以上部相接、相同间距固定安装在同步带（63）上，步进电机（62）安装于侧板（56）之一的外侧，侧板（56）安装于分苗调剂槽（51）并可滑动调节喂苗的位置；所述的位姿矫正部件（8）包括推拉拨苗杆（81）、电磁线圈（82）、弹簧（83）和螺栓（84），固定安装于安装板（53）上；所述的分苗调剂套筒（52）通过轴承安装在移栽机架体（10）上，其上方固定分苗调剂槽（51）用于支撑侧板（56）进而支持整个分苗装置；所述的舵机（65）在分苗调剂套筒（52）的内部，固定在移栽机架体（10）上，舵机（65）输出轴为内花键，分苗调剂套筒（52）设有相应外花键连接，驱动分苗调剂套筒（52）绕移栽机架体（10）作旋转运动；上述自动分苗装置的喂苗方法如下：a) 在移栽机作业前，将取苗平台（3）翻转，紧贴定位销（33）边缘放置穴盘钵苗苗盘，然后将苗盘连同穴盘钵苗一起下压，苗盘中的穴盘钵苗在压力和顶出销（31）作用下被顶出10-15mm；b) 用取苗铲（4）一次多颗取出穴盘钵苗，并择机放入分苗装置的分苗杯（61）中，完成高效取苗；分苗杯（61）在步进电机（62）带动下依次经过缺苗传感器（71）与输送传感器（72）的位置；c) 当检测到缺苗时，缺苗传感器（71）发出信号给控制器（9），控制器（9）控制步进电机（62）在缺苗的分苗杯（61）运动到待喂苗位置时，进行“快进”以使缺苗杯后面的正常的穴盘钵苗能够喂入栽植器；d) 当依靠健康苗识别系统识别出分苗杯现有的钵苗为非健康苗时，识别系统会发出信号给控制器（9），在非健康苗的分苗杯运动到待喂苗位置时，控制器（9）控制步进电机（62）、舵机（65）使非健康苗落入栽植器外，并“快进”使非健康杯后面健康穴盘钵苗能够准确喂入栽植器；e)钵苗在步进电机（62）带动下向前运动到达预喂苗位置，当喂苗传感器（73）检测到栽植器上升到喂苗位置时，向控制器（9）发出信号并通过控制电磁线圈（82）中的电流驱动推拉拨苗杆（81），推拉拨苗杆（81）在弹簧（83）作用下弹出，释放欲喂的钵苗并挡住钵苗上部的枝叶部分，钵苗在钵体重力的作用下落入栽植器，这样在钵苗下落瞬间推拉拨苗杆（81）将钵苗喂入姿态扶正垂直，提高了钵苗栽植质量。

2.根据权利要求1所述的一种小型穴盘钵苗自动分苗装置，其特征在于，所述的取苗平台（3）包括顶出销（31）、定位销（33）、苗盘台（32）、加强底座（34）、定位销孔（35），顶出销（31）、定位销（33）安装在苗盘台（32）上，加强底座（34）与苗盘台（32）底部固定连接，合页（2）与加强底座（34）固定连接，以便取苗平台（3）的翻转。

3.根据权利要求1所述的一种小型穴盘钵苗自动分苗装置，其特征在于，所述的取苗台座（1）包括支撑杆（16）、支撑螺栓（12）及伸缩杆（14），所述的支撑杆（16）的上下两端分别与横梁II（17）、移栽机架体（10）固定连接；支撑螺栓（12）固定在横梁II（17）上，所述的伸缩杆（14）包括伸缩杆外杆（141）、伸缩杆内杆（142）和滑动调节槽（143），伸缩杆（14）的两端分别焊接在支脚（13）、取苗平台（3）上，二者通过锁紧螺栓（15）和锁紧螺母（18）的配合来调节伸缩杆（14）的伸缩长度，进而调节取苗平台（3）与操作人员的距离。

4.根据权利要求1所述的一种小型穴盘钵苗自动分苗装置，其特征在于，所述的侧板（56）为两个，两个侧板高度差为40-70mm方便取苗铲（4）的放苗，步进电机（62）和可调节轴承（54）固定安装在侧板两端位置，挡板固定耳（55）固定安装在侧板的上部。

5.根据权利要求1所述的一种小型穴盘钵苗自动分苗装置，其特征在于，所述的挡板固定耳（55）成对安装，开有圆孔的一端用螺钉安装在侧板（56）上方，开有键槽的一端用于安装传感器，靠近位姿矫正部件（8）的一对安装输送传感器（72）、在侧板（56）中部的一对安装缺苗传感器（71）、靠近步进电机（62）的一对安装控制器（9）。

6.根据权利要求1所述的一种小型穴盘钵苗自动分苗装置，其特征在于，所述的位姿矫正部件（8），包括推拉拨苗杆（81）、电磁线圈（82）、弹簧（83）和螺栓（84），电磁线圈（82）有贯穿孔安装螺栓（84），弹簧（83）套在螺栓（84）尾部和电磁线圈（82）之间，推拉拨苗杆（81）与螺栓（84）端部的螺纹配合固定。

7.根据权利要求1所述的一种小型穴盘钵苗自动分苗装置，其特征在于，所述的取苗台座（1）包括横梁I（11）、横梁II（17）、支撑螺栓（12）、支脚（13）、伸缩杆（14）、锁紧螺栓（15）、支撑杆（16）和锁紧螺母（18）。

8.根据权利要求1所述的一种小型穴盘钵苗自动分苗装置，其特征在于，所述的传感器部件（7）包括缺苗传感器（71）、输送传感器（72）和喂苗传感器（73），所述的喂苗传感器（73）用于位姿矫正部件（8）和步进电机（62）的协调控制以实现准确喂苗；所述的缺苗传感器（71）与输送传感器（72）为对射式光电传感器或漫反射式光电传感器或反射板式光电传感器。

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