CN111264225A - 一种抑损棉叶的棉花打顶装置以及打顶方法 - Google Patents

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谢庆
石磊
孙勇飞
孔凡婷
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Abstract

本发明涉及一种抑损棉叶的棉花打顶装置，包括：框架、布置在所述框架内的株高感知机构、布置在所述框架前端的打顶机构。本发明提供的抑损棉叶的棉花打顶装置，识别棉花顶尖位置精度高。通过成像器与控制器，满足非接触式识别与机械仿形的瞬间同步性，提高了精度；免切割的拍击法减少对植株的伤害；能够充分利用棉花植物体的顶尖脆嫩的生长特点，最大程度地保存了光合作用的棉叶；多行打顶时，各打顶单体可独立运行，互不干涉；可根据不同的品种生长状态，调节拍打的幅度与力度，满足不同的打顶需求。

Description

一种抑损棉叶的棉花打顶装置以及打顶方法
技术领域
本发明涉及一种抑损棉叶的棉花打顶装置以及打顶方法，属于农业机械技术领域。
背景技术
棉花作物具有“顶端生长优势”的特点，棉花打顶是其生产过程中不可缺少的重要环节。通过去除棉花顶芯，既可以促进棉株结铃成桃，实现增产增收，又可以提升棉花品质。过去，多数采用传统的人工打顶，生产效率低，打顶手段单一已经越来越不适应棉花产业发展需求；近几年，部分地区尝试化学打顶的方法，但存在打顶效果受气候条件的影响差别明显，或造成棉花减产严重、环境污染等问题。因此，实施棉花打顶机械化才是适合我国棉花生产的优选途径。
农机要与农艺紧密融合。随着棉花机械化采摘的推广使用，对棉花田间管理提出新的要求：棉花生长中、后期，采取每周多批次地喷晒“缩节胺”药剂，以缩短果枝台距，来满足机采时植株高度低的作业要求。其影响的结果是，在实施棉花打顶期间，棉花顶芯往往压缩到顶部2～3台果枝供养的棉叶内部。使用传统的机械化平切“剃头法打顶”，往往间接地过多切除了几片供养的棉叶，无法达到或接近传统人工打顶 “一芯一叶”的去顶农艺要求，平均每株减少1～2个盖顶桃，每亩减产可达50kg。
目前，国内在棉花机械打顶方面不断地有所创新。中国专利申请号200720126953.8公开了一种自动调整高度的棉花打顶机，能够实现对地表仿行和针对棉株高度进行自动调整打顶高度，但其不能实现单体单株顶端的随即仿形，漏打或过打率高。中国专利申请号200920164577.0公开了一种自动调节式棉花打顶机，采用电接触件仿形调节机构，适应范围窄，打顶故障率高。中国专利申请号201110319598.7 公开了一种自控仿形棉花打顶机，能够在棉花高度一致程度高的情况下完成打顶，但不适应棉花高度差别大的多数情况。中国专利申请号201210382667.3公开了一种垂直升降式单体仿形棉花打顶机，其采用的仿形板对棉株顶端仿形，靠压力传感，有推倒棉株的状态而造成漏打现象严重，而且采用高、低两个位置控制打顶高度，其控制精度差，不能适应高度变化较大的棉花。中国专利201811228003.5公开了一种漏网式棉花打顶机，减少了因打顶导致部分棉叶被过切现象，但机构缺少仿形及对棉花顶芯的定位，很容易顶偏棉株而切不到顶芯。
实施棉花打顶，关键需要解决仿形和切割两大核心问题。综合分析现有的棉花打顶机械，缺少农机与农艺相结合，棉花顶部为柔性体，如果通过机械传动机构实现接触式仿形，棉花偏移明显，找不准顶部，适宜采用非接触式仿形。传统的平切法损伤棉叶严重，滚切法也易推倒棉花，打顶效果差。
发明内容
本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种采用往复式垂直击打原理的抑损棉叶的棉花打顶装置以及打顶方法。
为了解决上述技术问题，本发明提出的第一种技术方案是：一种抑损棉叶的棉花打顶装置，包括：框架、布置在所述框架内的株高感知机构、布置在所述框架前端的打顶机构；所述打顶机构通过平行连杆连接所述框架，平行连杆的两端分别与所述打顶机构与所述框架铰接；所述框架与所述平行连杆之间装有液压缸；所述液压缸能够推动所述平行连杆运动，进而改变所述打顶机构的高度；所述株高感知机构由成像器和控制器组成，所述成像器的信号输出端连接所述控制器，所述控制器驱动所述液压缸；所述打顶机构包括打顶支座、布置在打顶支座上的曲柄、一端与所述曲柄铰接的连杆、与所述连杆另一端铰接的打板组件；所述打板组件包括打板、自所述打板顶部向上延伸的打板杆；所述打板杆的顶端与所述连杆的另一端铰接；所述打板与所述支座之间布置有弹性阻尼元件。
上述方案进一步的改进在于：所述支座限制所述打板杆侧向位移。
上述方案进一步的改进在于：所述支框架尾端具有悬挂耳。
上述方案进一步的改进在于：所述曲柄由液压马达驱动。
上述方案进一步的改进在于：所述液压缸旁具有液压缸位置传感器；所述液压缸位置传感器输出至所述控制器。
上述方案进一步的改进在于：所述连杆的长度能够调节。
上述方案进一步的改进在于：所述弹性阻尼元件为碟簧。
上述方案进一步的改进在于：所述碟簧的预紧力能够调节。
为了解决上述技术问题，本发明提出的第二种技术方案是：一种使用第一种技术方案所述的抑损棉叶的棉花打顶装置进行打顶的方法，在棉花受到外部机械作用前，能够保持原有的静止状态；当棉花受到由上而下的击打后，棉花顶芯先折断，上层的棉叶被击打下摆后自动回弹。
本发明提供的抑损棉叶的棉花打顶装置以及打顶方法，识别棉花顶尖位置精度高。通过成像器与控制器，满足非接触式识别与机械仿形的瞬间同步性，提高了精度；免切割的拍击法减少对植株的伤害；；能够充分利用棉花植物体的顶尖脆嫩的生长特点，最大程度地保存了光合作用的棉叶；多行打顶时，各打顶单体可独立运行，互不干涉；可根据不同的品种生长状态，调节拍打的幅度与力度，满足不同的打顶需求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个优选的实施例的侧视结构示意图。
图2是图1中主视结构示意图。
具体实施方式
实施例
本实施例的抑损棉叶的棉花打顶装置，如图1和图2所示，包括：框架3、布置在框架3内的株高感知机构、布置在框架3前端的打顶机构；打顶机构通过平行连杆8连接框架3，平行连杆8的两端分别与打顶机构与框架3铰接；框架3与平行连杆8之间装有液压缸7；液压缸7能够推动平行连杆8运动，进而改变打顶机构的高度；株高感知机构由成像器4和ECU控制器5组成，成像器4的信号输出端连接ECU控制器5，ECU控制器5驱动液压缸7；打顶机构包括打顶支座11、布置在打顶支座11上的曲柄9、一端与曲柄9铰接的连杆10、与连杆10另一端铰接的打板组件；打板组件包括打板14、自打板顶部向上延伸的打板杆；打板杆的顶端与连杆10的另一端铰接；打板14与支座11之间布置有碟簧13。
为了防止打板14摇动，支座11通过导轨12和滑块限制打板杆侧向位移。
为了便于安装至车辆上，支框架3尾端具有上悬挂耳2和下悬挂耳1，其中下悬挂耳数量为两个，上悬挂耳数量为1个。
为了便于获取动力，曲柄9由液压马达驱动。
为了获取液压缸当前伸缩的位置，液压缸7旁具有液压缸位置传感器6；液压缸位置传感器6输出至ECU控制器5。
在实施棉花机械打顶时，可选择50HP以上的拖拉机，分别与两个下悬挂耳1、一个上悬挂耳2以销连接的形式悬挂本装置；液压马达、液压缸7连接于拖拉机液压动力输出口。作业时，液压缸7升至中位，本装置的打板14下平面提升至棉花顶芯的平均高度；作业中，成像器4先行识别棉花顶芯高度，与打板14实时位置高度差的计算结果，反馈到ECU控制器5，通过液压缸位置传感器6与调整油缸7，可以实现打顶器座11与棉花顶芯的仿形；另一方面，液压马达驱动曲柄9旋转后，通过中间的连杆10带动打板14沿导轨12上下往复运动。碟簧13可以调节不同的预紧力达到不同的打击强度，连杆10为可伸缩的连结杆件，可调节拍打幅度。
棉花顶芯嫩脆，棉叶舒展，高出顶芯，柔韧性好；在棉花受到外部机械作用前，能够保持原有的静止状态（受自然风力作用除外）；当棉花受到由上而下的小幅度快速击打后，棉花顶芯先折断，上层宽大的棉叶被击打下摆后自动回弹，给盖顶桃输送养料的棉叶受到损伤最小，满足棉农要求。
本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换形成的技术方案，均为本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种抑损棉叶的棉花打顶装置，其特征在于，包括：框架、布置在所述框架内的株高感知机构、布置在所述框架前端的打顶机构；所述打顶机构通过平行连杆连接所述框架，平行连杆的两端分别与所述打顶机构与所述框架铰接；所述框架与所述平行连杆之间装有液压缸；所述液压缸能够推动所述平行连杆运动，进而改变所述打顶机构的高度；所述株高感知机构由成像器和控制器组成，所述成像器的信号输出端连接所述控制器，所述控制器驱动所述液压缸；所述打顶机构包括打顶支座、布置在打顶支座上的曲柄、一端与所述曲柄铰接的连杆、与所述连杆另一端铰接的打板组件；所述打板组件包括打板、自所述打板顶部向上延伸的打板杆；所述打板杆的顶端与所述连杆的另一端铰接；所述打板与所述支座之间布置有弹性阻尼元件。
2.根据权利要求1所述的抑损棉叶的棉花打顶装置，其特征在于：所述支座限制所述打板杆侧向位移。
3.根据权利要求1所述的抑损棉叶的棉花打顶装置，其特征在于：所述支框架尾端具有悬挂耳。
4.根据权利要求1所述的抑损棉叶的棉花打顶装置，其特征在于：所述曲柄由液压马达驱动。
5.根据权利要求1所述的抑损棉叶的棉花打顶装置，其特征在于：所述液压缸旁具有液压缸位置传感器；所述液压缸位置传感器输出至所述控制器。
6.根据权利要求1所述的抑损棉叶的棉花打顶装置，其特征在于：所述连杆的长度能够调节。
7.根据权利要求1所述的抑损棉叶的棉花打顶装置，其特征在于：所述弹性阻尼元件为碟簧。
8.根据权利要求7所述的抑损棉叶的棉花打顶装置，其特征在于：所述碟簧的预紧力能够调节。
9.一种使用如权利要求1所述的抑损棉叶的棉花打顶装置进行打顶的方法，其特征在于:在棉花受到外部机械作用前，能够保持原有的静止状态；当棉花受到由上而下的击打后，棉花顶芯先折断，上层的棉叶被击打下摆后自动回弹。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN112586220A (zh) * 2021-01-20 2021-04-02 福州大学 棉花打顶机器人系统及其工作方法

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