CN112020949B - 智能单粒排种装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能单粒排种装置，包括分别设置在排种盘圆周内外侧的对射红外传感器发射端和对射红外传感器接收端，对射红外传感器发射端的光源信号可以通过转动至垂直中心线的锥形孔的底孔到达对射红外传感器接收端；称重传感器设置在排种盘底部外侧，称重传感器用于称量转动至排种盘底部的种子重量；排种盘与主步进电机连接，排种区设置有可对排种区的排种口进行封闭或开启的扇形护板，扇形护板连接副步进电机。本发明是直接对每个排种盘锥形孔内的种粒进行监测，并根据监测结果调控，排除了干扰因素的影响，可提高排种准确性和排种效率，实现单粒排种。

Description

智能单粒排种装置
技术领域
本发明涉及排种装置，特别是一种具有漏播、重播检测并进行调控的单粒排种装置。
背景技术
现有排种装置的主要机构是种箱、气吹腔体组件和排种盘，排种盘圆周面上开有锥形孔，种子在气吹腔体组件的风嘴作用下充入锥形孔，单粒排种要求每个锥形孔内仅有一粒种子。在排种过程中，不可避免地会存在漏播、重播的现象，影响到播种合格率。
目前通常采用在排种管中设置光电传感器，对漏播和重播现象进行监测并报警，公告为108694805A的发明公开了一种单粒排种检测报警装置，排种检测报警装置连接在上、下播种机排种管的中间位置，安装排种检测报警装置的套筒内安装有上下两个相互交叉的光栅传感器，光栅传感器相对于水平面的倾斜角度可调，种子经过红外线检测报警网络时产生初始信号，通过无线发射装置将信号发射给单片机，单片机对信号处理后可得到播种机单位时间内的排种量和排种质量，实现对播种机播种不同尺寸的种子时排种量的实时检测报警。该方法通过统计种子流量来监测漏播和重播，监测过程受多种因素影响，可能出现错误。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种智能单粒排种装置，该装置可直接对排种盘锥形孔内的种粒进行监测，有助于提高监测准确性。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种智能单粒排种装置，包括种箱、气吹腔体组件、排种盘和控制器，气吹腔体组件设置在种箱下方并与种箱相通，排种盘外圆周上均布有用于排种的锥形孔，排种盘底部设有排种区；所述的气吹腔体组件包括气吹腔体和风嘴，每个锥形孔底部设有底孔，所述底孔为通孔。
在排种盘的垂直中心线上，排种盘顶部设置有对射红外传感器组件，排种盘底部设置有称重传感器；
所述的对射红外传感器包括分别设置在排种盘圆周内外侧的对射红外传感器发射端和对射红外传感器接收端，对射红外传感器发射端的光源信号可以通过转动至垂直中心线的锥形孔的底孔到达对射红外传感器接收端；
所述的称重传感器设置在排种盘底部外侧，称重传感器用于称量转动至排种盘底部的种子重量；
排种盘与主步进电机连接，由主步进电机驱动排种盘转动；排种区设置有可对排种区的排种口进行封闭或开启的扇形护板，扇形护板连接副步进电机，由副步进电机驱动扇形护板转动；
控制器用于接收对射红外线传感器和称重传感器的数据信息，并向主步进电机和副步进电机发出脉冲信号。
进一步地，所述的种箱顶端设置有加种口，种箱底端开有与气吹腔体顶部进行对接的长方形口，种箱内部具有底部沿伸至长方形口边缘的斜侧面，沿所述斜侧面设置有调节板。
进一步地，气吹腔体底部开有弧形口，排种盘设置于所述弧形口下方；气吹腔体顶端一侧开有长方形口，通过该长方形口与种箱底部对接，另一侧开有圆形口，风嘴从圆形口装入气吹腔体，风嘴口位于气吹腔体底端的弧形口处。
进一步地，包括弧形护板组件和侧板组件，
弧形护板组件包括设置于排种器圆周外侧的大弧形护板和小弧形护板，大弧形护板的底端边缘与排种器垂直中心线距离20mm，大弧形护板顶部边缘与气吹腔体一侧相连；小弧形护板顶端与气吹腔体另一侧相连，大弧形护板底部与小弧形护板底部的间隔形成排种区；
侧板组件设置于排种器侧面，所述侧板组件包括左侧板和右侧板，左侧板和右侧板分别设置于排种盘两侧且平行对称；左、右侧板的中心均设有通孔，左侧板和右侧板内壁上开设有用于嵌入所述大弧形护板和小弧形护板的弧形槽。
进一步地，左侧板和右侧板还对称地开设有弧形通孔，弧形通孔靠近小弧形护板设置，扇形护板底端具有弧形板，弧形板插入到左侧板和右侧板上的弧形通孔内，弧形板转动至排种口处时，弧形板的内弧面与大弧形护板的内弧面齐平。
进一步地，大弧形护板顶端设有圆形通孔，圆形通孔内安装对射红外传感器发射端，在侧板上对应地安装对射红外传感器接收端。
进一步地，大弧形护板的底端设有方形通孔，方形通孔内设有弧形片，弧形片的面积大于排种盘上锥形孔的外圆面积，弧形片的底端与称重传感器相连，称重传感器感应中心、弧形片中心和对应的排种盘上锥形孔中心一致。
进一步地，主步进电机与左侧板连接，主步进电机的输出轴通过左侧板上的中心孔与排种盘相连，带座轴承与右侧板连接，带座轴承的座体在右侧板的内侧，带座轴承内圈与排种盘的圆轴相连。
进一步地，扇形护板设于右侧板的外侧，副步进电机与扇形护板直接相连。
根据本发明，利用对射红外传感器检测排种盘的锥形孔内是否存在漏播，如果存在漏播则通过控制器发出脉冲信号控制主步进电机带动排种盘提高转速，从而避免漏播。另一方面，利用称重传感器对进入排种区以前的锥形孔内的种子重量进行检测，如果种子重量超过设定的重量值则判定为重播，将该锥形孔的种子返回到充种区。
本发明实现了监测漏播并调控以及监测重播并调控的目的，与现有技术相比，本发明是直接对每个排种盘锥形孔内的种粒进行监测，并根据监测结果调控，排除了干扰因素的影响，可提高排种准确性和排种效率，实现单粒排种。
附图说明
此处的附图用来提供对本发明的进一步说明，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用来解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明智能单粒排种装置的整体结构示意图。
图2是拆除右侧板后的立体结构图。
图3是拆除右侧板后的正面视图。
图4是拆除扇形护板后的立体结构图。
图5是智能单粒排种装置的俯视图。
图中，1-种箱，2-排种盘，3-控制器，4-锥形孔，5-排种区，6-称重传感器，7-对射红外传感器发射端，8-对射红外传感器接收端，9-调节板，10-主步进电机，11-副步进电机，12-扇形护板，13-气吹腔体，14-风嘴，15-充种区，16-底孔，17-弧形口，18-大弧形护板，19-小弧形护板，20-左侧板，21-右侧板，22-弧形槽，23-弧形通孔，24-弧形板，25-弧形片，26-带座轴承。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明，以下结合参考附图并结合实施例对本发明作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施例中的特征可以相互组合。
本发明一种典型的实施方式提供的一种智能单粒排种装置，如图1、2所示，包括种箱1、气吹腔体组件、排种盘2和控制器3，气吹腔体组件设置在种箱1下方并于种箱1相通，排种盘2外圆周上均布有用于排种的锥形孔4，排种盘2底部设有排种区5。气吹腔体组件包括气吹腔体13和风嘴14。
如图3所示，每个锥形孔4孔底部设有底孔，所述底孔为通孔。在排种盘2的垂直中心线上，排种盘2顶部设置有对射红外传感器组件，排种盘2底部设置有称重传感器6。
如图2、3所示，所述的对射红外传感器包括分别设置在排种盘圆周内外侧的对射红外传感器发射端7和对射红外传感器接收端8，对射红外传感器发射端7的光源信号可以通过转动至垂直中心线的锥形孔4的底孔到达对射红外传感器接收端8。对射红外传感器发射端7和对射红外传感器接收端8分别通过固定结构固定在排种盘2的垂直中心线上，排种盘2转动时对每个锥形孔4进行检测，每次检测的时间间隔与相邻两个锥形孔4转动至检测位置的时间间隔一致。当锥形孔4内有种子时，种子堵住了底孔，对射红外传感器接收端8接受不到从对射红外传感器发射端7发出的红外线；当锥形孔4内没有种子时，对射红外传感器接收端8接受到从对射红外传感器发射端7发出的红外线，表明存在漏播，同时向控制器传送漏播信号。
如图3所示，所述的称重传感器9设置在排种盘2底部圆周外侧，称重传感器9用于称量转动至排种盘2底部的种子重量，任意锥形孔4转动至称重传感器9上方时，受重力作用自然下落到称重传感器9上，根据预设的种子重量范围，判断该锥形孔4内是否具有两粒或两粒以上种子。例如，可以将1.5倍的平均单粒种子重量作为预设重量，当称重传感器感应到某个锥形孔内的种子重量大于1.5倍的平均单粒种子重量时，通常情况下，可以认为锥形孔4内的种子数量大于1。
排种盘2与主步进电机10连接，由主步进电机10驱动排种盘2转动；排种区5设置有可对排种区5的排种口进行封闭或开启的扇形护板12，扇形护板12连接副步进电机11，由副步进电机驱动扇形护板12转动。
控制器3用于接收对射红外线传感器和称重传感器9的数据信息，并向主步进电机10和副步进电机11发出脉冲信号。
智能单粒排种装置的工作过程分一般正常工作过程、监测到漏播并调控过程和监测到重播并调控过程。
智能单粒排种装置工作前，种子从种箱1进入到气吹腔体13的底端，正压气体从风嘴14吹入气吹腔体13内并直接吹到排种盘2的锥形孔4内。排种盘2根据控制器3发出的脉冲信号，通过主步进电机10驱动进行旋转运动。
根据排种盘2外圆周上的锥形孔4的数量n，设定一个脉冲信号转过的角度为360°/n,两个脉冲信号转过的角度720°/n，m个脉冲信号转过的角度为m360°/n。下面以排种盘外圆周有24个锥形孔为例进行说明，一个脉冲信号转动（角位移）15°，两个脉冲信号转动（角位移）30°，三个脉冲信号转动（角位移）45°，依此类推。
排种盘2上的锥形孔4转到气吹腔体13底端的充种区15时，锥型孔4内充入多粒种子，当转动到风嘴14下时，由于锥形孔4有底孔，在底孔处产生压差，锥形孔4底端的底孔处保留一粒种子，其他多余的种子在折射气流作用下飞出锥形孔。这粒被保留下的种子随着排种盘2转动经过对射红外传感器发射端7和对射红外传感器接收端8，对射红外传感器发射端7发出的红外线只能经过排种盘2上每个锥形孔4内的底孔到达对射红外传感器接收端8，当锥形孔内有种子时，种子堵住了底孔，对射红外传感器接收端8接受不到从对射红外传感器发射端7发出的红外线，当锥形孔4内没有种子时，对射红外传感器接收端8接受到从对射红外传感器发射端7发出的红外线，同时向控制器3传送漏播信号。当种子经过称重传感器9，称重传感器9感应到某个锥形孔4内的种子重量大于设定的平均单粒种子重量时，向控制器3传送重播信号。最后，种子从智能单粒排种装置的排种区排出。
一般正常工作过程，假设控制器3接受到的排种间隔时间为△T，当控制器3没有收到漏播信号和重播信号时，在每个△T内，控制器3向主步进电机10发出1个脉冲信号，随即主步进电机驱动排种盘2转动（角位移）15°，此刻一粒种子从智能单粒排种装置排出。
监测到漏播并调控过程，当控制器3收到漏播信号，同时没有种子的那个锥形孔4被记忆为N号，在第N号锥形孔的△T内，控制器3向主步进电机10发出2个脉冲信号，排种盘2转动（角位移）30°，第N+1号锥形孔内的单粒种子排出。如果第N+1号锥形孔内无种子（连续2个漏播），那么在第N号锥形孔的△T内，有3个脉冲信号，排种盘2转动（角位移）45°，第N+2号锥形孔内的单粒种子排出。如果第N+2号锥形孔内无种子（连续3个漏播），那么在第N号锥形孔的△T内，有4个脉冲信号，排种盘2转动（角位移）60°，第N+3号锥形孔4内的单粒种子排出。如果第N+3号锥形孔内无种子（连续4个漏播），控制器3发出报警信号。
监测到重播并调控过程，当控制器3收到重播信号，同时有多余种子的那个锥形孔被记忆为M号，在第M号锥形孔的△T内，首先控制器3向副步进电机发出3个反向脉冲信号，副步进电机11驱动扇形护板12反向转动45°并快速封住排种区5，然后（1/2）△T内控制器3向主步进电机10发出1个脉冲信号，主步进电机10驱动排种盘2快速转动（角位移）15°，接着剩下的（1/2）△T内控制器3向主步进电机10和副步进电机11同时各发出1个脉冲信号，主步进电机10驱动的排种盘2和副步进电机11驱动的扇形护板12同向同步转动（角位移）15°，此时第M+1号锥形孔内的单粒种子排出，第M号锥形孔内的种子没有排出，将在扇形护板12的封堵下随排种盘2转动回到气吹腔体13底端的充种区15，扇形护板12根据控制器3命令随排种盘同向同步再转动（角位移）15°，最后停在原位置待命。如果第M+1号锥形孔内有多余种子（连续2个重播），那么在第M号锥形孔的△T内，扇形护板12快速封住排种区5后，在（1/2）△T内主步进电机10接到2个脉冲信号并驱动排种盘2快速转动（角位移）30°，接着剩下的（1/2）△T内控制器3向主步进电机10和副步进电机11同时各发出1个脉冲信号，主步进电机10驱动的排种盘2和副步进电机11驱动的扇形护板12同向同步转动（角位移）15°，此时第M+2号锥形孔内的单粒种子排出，第M号和第M+1号锥形孔内的多余种子没有排出，将在扇形护板12的封堵下随排种盘2转动回到气吹腔体13底端的充种区15。如果第M+2号锥形孔内有多余种子（连续3个重播），控制器3发出报警信号。
在一种相对具体的实施方式种，如图2所示，所述的种箱1顶端设置有加种口，种箱1底端开有与气吹腔体13顶部进行对接的长方形口，种箱1内部具有底部沿伸至长方形口边缘的斜侧面，沿所述斜侧面设置有调节板9。调节板9沿种箱的斜侧面上下移动，用于调节从种箱1进入气吹腔体13的种子量。
气吹腔体13底部开有弧形口17，排种盘2设置于所述弧形口17下方；气吹腔体13顶端一侧开有长方形口，通过该长方形口与种箱底部的长方形口对接，气吹腔体顶部另一侧开有圆形口，风嘴14从圆形口装入气吹腔体13，风嘴14口位于气吹腔体13底端的弧形口处，正压气体从风嘴14吹入气吹腔体13内并直接吹到排种盘2的锥形孔4内。气吹腔体组件与种箱1在工作时保证密封。
在一种优选的实施方式种，包括弧形护板组件和侧板组件。
弧形护板组件包括设置于排种器2圆周外侧的大弧形护板18和小弧形护板19，大弧形护板18的底端边缘与排种器2垂直中心线距离20mm，大弧形护板18顶部边缘与气吹腔体13一侧相连；小弧形护板19顶端与气吹腔体13另一侧相连，大弧形护板18底部与小弧形护板19底部的间隔形成排种区5。
如图4、5所示，侧板组件设置于排种器2侧面，所述侧板组件包括左侧板20和右侧板21，左侧板20和右侧板21分别设置于排种盘2两侧且平行对称；左侧板和右侧板的中心均设有通孔，左侧板20和右侧板21内壁上开设有用于嵌入所述大弧形护板18和小弧形护板19的弧形槽22。弧形槽22的圆心与左、右侧板的圆心为同一圆心。大弧形板18与小弧形板19均与排种盘2外圆周面间隙配合，大弧形板18的作用之一是在排种盘2转动时，从充种区15至排种区5的过程中防止种子从锥形孔4中脱落。小弧形板19的作用是防止重播的种子从排种区5返回至充种区15过程中从锥形孔4中脱落。
本实施方式提供一种相对具体的扇形护板12的安装方式，如图1、4所示，左侧板20和右侧板20还对称地开设有弧形通孔23，弧形通孔23靠近小弧形护板19设置，弧形通孔23的圆心偏于弧形槽圆心一侧，使得弧形通孔的一端位于弧形槽的外侧，另一端与弧形槽齐平，扇形护板12底端具有弧形板24，弧形板24插入到左侧板20和右侧板21上的弧形通孔23内，并且能沿弧形通孔转动，弧形板24转动至到排种区5的排种口处时，弧形板24的内弧面与大弧形护板的内弧面齐平。
大弧形护板18的另一作用是固定对射红外传感器发射端7。如图3所示，大弧形护板18顶端设有圆形通孔，圆形通孔内安装对射红外传感器发射端7，在右侧板21上对应地安装对射红外传感器接收端8。
本实施方式提供一种称重传感器9的安装方式，如图3所示，大弧形护板18的底端设有方形通孔，方形通孔内设有弧形片25，弧形片25的面积大于排种盘2上锥形孔的外圆面积，弧形片25的底端与称重传感器9相连，称重传感器9感应中心、弧形片25中心和对应的排种盘2上锥形孔中心一致。弧形片25与大弧形护板18的弧度一致、弧面一致，且与大弧形护板18的间隙为0.25mm。
在优选的实施方式中，排种盘2中心一侧是凸起的圆轴，由带座轴承26支撑，另一侧开有圆方孔，由主步进电机圆方轴驱动旋转。主步进电机10与左侧板20连接，主步进电机10的输出轴通过左侧板20上的中心孔与排种盘2相连，带座轴承26与右侧板21连接，带座轴承26的座体在右侧板21的内侧，带座轴承26内圈与排种盘2的圆轴相连。
相对具体地，扇形护板12设于右侧板21的外侧，副步进电机11与扇形护板12直接相连。
本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能单粒排种装置，包括种箱、气吹腔体组件、排种盘和控制器，气吹腔体组件设置在种箱下方并与种箱相通，排种盘外圆周上均布有用于排种的锥形孔，排种盘底部设有排种区；所述的气吹腔体组件包括气吹腔体和风嘴，其特征在于：每个锥形孔底部设有底孔，所述底孔为通孔，
在排种盘的垂直中心线上，排种盘顶部设置有对射红外传感器组件，排种盘底部设置有称重传感器；
所述的对射红外传感器包括分别设置在排种盘圆周内外侧的对射红外传感器发射端和对射红外传感器接收端，对射红外传感器发射端的光源信号可以通过转动至垂直中心线的锥形孔的底孔到达对射红外传感器接收端；
所述的称重传感器设置在排种盘底部外侧，称重传感器用于称量转动至排种盘底部的种子重量；
排种盘与主步进电机连接，由主步进电机驱动排种盘转动；排种区设置有可对排种区的排种口进行封闭或开启的扇形护板，扇形护板连接副步进电机，由副步进电机驱动扇形护板转动；
控制器用于接收对射红外线传感器和称重传感器的数据信息，并向主步进电机和副步进电机发出脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的智能单粒排种装置，其特征在于：所述的种箱顶端设置有加种口，种箱底端开有与气吹腔体顶部进行对接的长方形口，种箱内部具有底部沿伸至长方形口边缘的斜侧面，沿所述斜侧面设置有调节板。
3.根据权利要求2所述的智能单粒排种装置，其特征在于：气吹腔体底部开有弧形口，排种盘设置于所述弧形口下方；气吹腔体顶端一侧开有长方形口，通过该长方形口与种箱底部对接，另一侧开有圆形口，风嘴从圆形口装入气吹腔体，风嘴口位于气吹腔体底端的弧形口处。
4.根据权利要求1、2或3所述的智能单粒排种装置，其特征在于：包括弧形护板组件和侧板组件，
弧形护板组件包括设置于排种器圆周外侧的大弧形护板和小弧形护板，大弧形护板的底端边缘与排种器垂直中心线距离20mm，大弧形护板顶部边缘与气吹腔体一侧相连；小弧形护板顶端与气吹腔体另一侧相连，大弧形护板底部与小弧形护板底部的间隔形成排种区；
侧板组件设置于排种器侧面，所述侧板组件包括左侧板和右侧板，左侧板和右侧板分别设置于排种盘两侧且平行对称；左、右侧板的中心均设有通孔，左侧板和右侧板内壁上开设有用于嵌入所述大弧形护板和小弧形护板的弧形槽。
5.根据权利要求4所述的智能单粒排种装置，其特征在于：左侧板和右侧板还对称地开设有弧形通孔，弧形通孔靠近小弧形护板设置，扇形护板底端具有弧形板，弧形板插入到左侧板和右侧板上的弧形通孔内，弧形板转动至排种口处时，弧形板的内弧面与大弧形护板的内弧面齐平。
6.根据权利要求5所述的智能单粒排种装置，其特征在于：大弧形护板顶端设有圆形通孔，圆形通孔内安装对射红外传感器发射端，在侧板上对应地安装对射红外传感器接收端。
7.根据权利要求6所述的智能单粒排种装置，其特征在于：大弧形护板的底端设有方形通孔，方形通孔内设有弧形片，弧形片的面积大于排种盘上锥形孔的外圆面积，弧形片的底端与称重传感器相连，称重传感器感应中心、弧形片中心和对应的排种盘上锥形孔中心一致。
8.根据权利要求4所述的智能单粒排种装置，其特征在于：主步进电机与左侧板连接，主步进电机的输出轴通过左侧板上的中心孔与排种盘相连，带座轴承与右侧板连接，带座轴承的座体在右侧板的内侧，带座轴承内圈与排种盘的圆轴相连。
9.根据权利要求8所述的智能单粒排种装置，其特征在于：扇形护板设于右侧板的外侧，副步进电机与扇形护板直接相连。
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