CN112192645A - 一种甘蔗切种装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种甘蔗切种装置及方法，属于农业种植机械领域。所述装置包括：设备大板、滚轮组、相机装配组件、切割器机构、甘蔗托板、伺服电机安装座、伺服电机、同步带轮、进料口导向板；所述进料口导向板设于设备大板的一端，切割器装配体设于设备大板的另一端，在进料口导向板与切割器机构之间间隔地设置有多个甘蔗托板，在多个甘蔗托板之间设有多个滚轮组，所述相机装配组件设于甘蔗的一侧；所述切割器机构一侧设有红外传感器，用于检测甘蔗一端到达的位置。本发明基于视觉识别技术对对整根甘蔗进行识别，分析各茎节及病虫害的位置，提前计算出电机的转动量，通过笔形气缸机构、切割器机构实现整杆的精准切割。

Description

一种甘蔗切种装置及方法
技术领域
本发明涉及一种甘蔗切种装置及方法，属于农业种植机械领域。
背景技术
食糖作为国家的重要战略物资，其90％以上来源于蔗糖。甘蔗生产直接关系到中国食糖的基本供给能力。近几年，随着国外食糖市场的冲击、农业劳动力成本的上升，中国糖业面临行业性亏损，严重影响到中国食糖的安全供给和社会稳定。传统的甘蔗植过程全部由人工来完成，需要人工较多，劳动强度较大，效率低。由于近些年劳动力紧缺，人工成本大幅度提高。因此，加快发展甘蔗植机械化，对解决蔗区劳力紧缺，降低甘蔗生产本成，提高我国蔗糖市场竞争力具有重要意义。
甘蔗切种必须要求切出的单段蔗种上有茎节，这样才会长出甘蔗，同时蔗种易受病虫害干扰，若将含有病虫害的蔗种播种后，甘蔗会出现病虫害，导致种植的蔗种的质量较差，甘蔗产量下降，影响蔗农的收入。目前市场的机具及在研的机具无法满足这种高标准的农艺要求，因此，亟需开发一种切种时单根蔗种上必须含有茎节，而且需将含有病虫害的一段蔗种清除掉，新型的稳定、高效、整杆蔗种切种装置。现有蔗种切种装置结构复杂且不能适应各种直径的甘蔗。
发明内容
[技术问题]
现有蔗种切种装置结构复杂且不能适应各种直径的甘蔗。
[技术方案]
本发明提供一种甘蔗切种装置，包括：设备大板、滚轮组、相机装配组件、切割器机构、甘蔗托板、伺服电机安装座、伺服电机、同步带轮、进料口导向板；所述进料口导向板设于设备大板的一端，切割器装配体设于设备大板的另一端，在进料口导向板与切割器机构之间间隔地设置有多个甘蔗托板，在多个甘蔗托板之间设有多个滚轮组，所述滚轮组包括：移动滚轮、固定滚轮；移动滚轮、固定滚轮分别连接滚轮轴，所述固定滚轮的轴的轴线的位置固定不变，移动滚轮安装于滚轮安装座中，并与弹簧机构连接，所述弹簧机构中设有弹簧，弹簧机构通过弹簧连接于滚轮安装座，通过弹簧的压缩或伸长，滚轮安装座沿甘蔗径向移动，移动滚轮随之移动；所述伺服电机安装座设于进料口导向板一端，伺服电机设于伺服电机安装座上，以驱动同步带轮，同步带轮连接固定滚轮的滚轮轴；所述相机装配组件设于甘蔗的一侧；所述切割器机构一侧设有红外传感器，用于检测甘蔗一端到达的位置。
在本发明的一种实施方式中，所述相机装配组件包括：导向轴支座、相机导向轴、连接块、调节滑块、镜头安装板、面阵相机、镜头；相机导向轴安装于导向轴支座上，镜头安装板通过连接块、调节滑块可沿相机导向轴上滑动或转动改变方向，面阵相机与镜头安装板连接，镜头安装于面阵相机上。
在本发明的一种实施方式中，所述切割器机构包括：切割片、切割器安装板、切割电机、两个圆法兰轴承、切割片轴、切割片固定环、同步带轮、切割部件安装架；切割器安装板通过圆法兰轴承转动连接于切割部件安装架上，切割电机固定于切割器安装板的一端，切割片轴通过圆法兰轴承固定于切割器安装板的另一端，同步带轮、切割片固定环、切割片依次与切割片轴连接，同步带轮与切割电机连接。
在本发明的一种实施方式中，所述切割器机构一侧设有笔形气缸T型座、笔形气缸、笔形气缸顶板，所述笔形气缸、笔形气缸顶板设于笔形气缸T型座上，所述笔形气缸顶板与切割器安装板连接，所述笔形气缸与笔形气缸顶板连接。
在本发明的一种实施方式中，所述面阵相机位于多个甘蔗托板中间位置的正上方。
在本发明的一种实施方式中，移动滚轮、固定滚轮材质为橡胶。
在本发明的一种实施方式中，移动滚轮、固定滚轮的纵剖面的两边为向内凹陷的弧形。
在本发明的一种实施方式中，通过调整弹簧机构中的弹簧圈数或者替换刚度不同的弹簧调整夹紧甘蔗力的大小。
本发明还提供一种甘蔗切种方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：蔗杆进入进料口导向板，甘蔗由移动滚轮、固定滚轮夹持送进；
步骤2：蔗杆到达红外传感器位置，伺服电机停止运行；
步骤3：面阵相机采集蔗杆图像；
步骤4：分析甘蔗各茎节坐标；
步骤5：根据茎节坐标判断蔗杆轴向位移间隙量；
步骤6：根据各间隙位置，伺服电机带动同步带轮转动；
步骤7：笔形气缸带动切割片转动，由上向下接触甘蔗并完成切断。
[有益效果]
1、本发明的滚轮组可适应不同直径的甘蔗并可实现甘蔗的移动引导定位，代替了传送带装置、定位装置，移动滚轮、固定滚轮材质为橡胶，增大了甘蔗表面的摩擦力及减少对甘蔗表面的损伤，且滚轮的纵剖面的两边为向内凹陷的弧形，以与甘蔗圆柱形的表面配合。
2、本发明结构紧凑，甘蔗托板设为中空结构；
3、本发明基于视觉识别技术对对整根甘蔗进行识别，分析各茎节及病虫害的位置，提前计算出电机的转动量，通过笔形气缸机构、切割器机构实现整杆的精准切割。
附图说明
图1为实施例1的甘蔗切种机结构图。
图2为实施例1的甘蔗托板结构示意图。
图3为实施例1的滚轮结构示意图。
图4为实施例1的相机装配组件结构示意图。
图5为实施例1的切割器机构结构示意图。
图中：1-设备大板、2-移动滚轮、3-固定滚轮、4-相机装配组件、5-切割器装配体、6-甘蔗、7-甘蔗托板、8-伺服电机安装座、9-伺服电机、10-同步带轮、11-进料口导向板、12-笔形气缸T型座、13-笔形气缸、14-笔形气缸顶板。
4-1-导向轴支座、4-2-相机导向轴、4-3-连接块、4-4-调节滑块、4-5-镜头安装板、4-6-面阵相机、4-7-镜头；
5-1-切割片、5-2-切割器安装板、5-3-切割电机、5-4-圆法兰轴承、5-5-切割片轴、5-6-切割片固定环、5-7-同步带轮、5-8-圆法兰轴承、5-9-切割部件安装架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1-3所示，本实施例提供一种甘蔗切种机，包括：设备大板1、滚轮组、相机装配组件4、切割器机构5、甘蔗托板7、伺服电机安装座8、伺服电机9、同步带轮10、进料口导向板11、笔形气缸T型座12、笔形气缸13、笔形气缸顶板14；
所述进料口导向板11设于设备大板1的一端，切割器装配体5设于设备大板1的另一端，在进料口导向板11与切割器机构5之间间隔地设置有多个甘蔗托板7，在多个甘蔗托板7之间设有多个滚轮组，所述滚轮组包括：移动滚轮2、固定滚轮3；移动滚轮2、固定滚轮3分别连接滚轮轴，所述固定滚轮3的轴的轴线的位置固定不变，移动滚轮2安装于滚轮安装座中，并与弹簧机构连接，所述弹簧机构中设有弹簧，弹簧机构通过弹簧连接于滚轮安装座，通过弹簧的压缩或伸长，滚轮安装座可以沿甘蔗6径向移动，移动滚轮2随之移动，以改变移动滚轮2、固定滚轮3之间的距离，以适应不同直径的甘蔗，此外，通过调整弹簧机构中的弹簧圈数或者替换刚度不同的弹簧可以调整夹紧甘蔗力的大小。移动滚轮2、固定滚轮3材质为橡胶，增大的一甘蔗表面的摩擦力及减少对甘蔗表面的损伤，且滚轮的纵剖面的两边为向内凹陷的弧形，以与甘蔗圆柱形的表面配合。
所述伺服电机安装座8设于进料口导向板11一端，伺服电机9设于伺服电机安装座8上，以驱动同步带轮10，驱动同步带轮10连接固定滚轮的轴，甘蔗6通过移动滚轮2、固定滚轮3转动夹持前进。
如图4所示，所述相机装配组件4设于甘蔗6的一侧，所述相机装配组件4包括：导向轴支座4-1、相机导向轴4-2、连接块4-3、调节滑块4-4、镜头安装板4-5、面阵相机4-6、镜头4-7；相机导向轴4-2安装于导向轴支座4-1上，镜头安装板4-5通过连接块4-3、调节滑块4-4可沿相机导向轴4-2上滑动或转动改变方向，面阵相机4-6与镜头安装板4-5连接，镜头4-7安装于面阵相机4-6上。
如图5所示，所述切割器机构5包括：切割片5-1、切割器安装板5-2、切割电机5-3、圆法兰轴承5-4、切割片轴5-5、切割片固定环5-6、同步带轮5-7、圆法兰轴承5-8、切割部件安装架5-9；切割器安装板5-2通过圆法兰轴承5-8转动连接于切割部件安装架5-9上，切割电机5-3固定于切割器安装板5-2的一端，切割片轴5-5通过圆法兰轴承5-4固定于切割器安装板5-2的另一端，同步带轮5-7、切割片固定环5-6、切割片5-1依次与切割片轴5-5连接，同步带轮5-7与切割电机连接。
所述切割器机构5一侧设有笔形气缸T型座12、笔形气缸13、笔形气缸顶板14，所述笔形气缸13、笔形气缸顶板14设于笔形气缸T型座12上，所述笔形气缸顶板14与切割器安装板5-2连接，所述笔形气缸13与笔形气缸顶板14连接。
所述面阵相机4-6位于多个甘蔗托板7中间位置的正上方，此处可实现最大程度方便采集蔗杆6整杆的图像。
所述切割器机构5一侧还设有红外传感器，红外传感器位置与切割片5-1齐平，以此来检测甘蔗6一端到达的位置。
实施例2
一种整杆甘蔗切种方法，包括以下步骤：
步骤1：蔗杆6进入进料口导向板11，甘蔗6由移动滚轮2、固定滚轮3夹持送进；
步骤2：蔗杆6到达红外传感器位置，伺服电机停止运行；
步骤3：面阵相机4-6采集蔗杆6图像；
步骤4：分析甘蔗6各茎节坐标；
步骤5：根据茎节坐标判断蔗杆轴向位移间隙量；
步骤6：根据各间隙位置，伺服电机9带动同步带轮10转动；
步骤7：笔形气缸13带动切割片5-1转动，由上向下接触甘蔗6并完成切断。
本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡是在本发明构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够做出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种甘蔗切种装置，其特征在于，包括：设备大板、滚轮组、相机装配组件、切割器机构、甘蔗托板、伺服电机安装座、伺服电机、同步带轮、进料口导向板；所述进料口导向板设于设备大板的一端，切割器装配体设于设备大板的另一端，在进料口导向板与切割器机构之间间隔地设置有多个甘蔗托板，在多个甘蔗托板之间设有多个滚轮组，所述滚轮组包括：移动滚轮、固定滚轮；移动滚轮、固定滚轮分别连接滚轮轴，所述固定滚轮的滚轮轴的轴线的位置固定不变，移动滚轮安装于滚轮安装座中，并与弹簧机构连接，所述弹簧机构中设有弹簧，弹簧机构通过弹簧连接于滚轮安装座，通过弹簧的压缩或伸长，滚轮安装座沿甘蔗径向移动，移动滚轮随之移动；所述伺服电机安装座设于进料口导向板一端，伺服电机设于伺服电机安装座上，以驱动同步带轮，同步带轮连接固定滚轮的滚轮轴；所述相机装配组件设于甘蔗的一侧；所述切割器机构一侧设有红外传感器，用于检测甘蔗一端到达的位置。
2.如权利要求1所述的一种甘蔗切种装置，其特征在于，所述相机装配组件包括：导向轴支座、相机导向轴、连接块、调节滑块、镜头安装板、面阵相机、镜头；相机导向轴安装于导向轴支座上，镜头安装板通过连接块、调节滑块沿相机导向轴上滑动或转动改变方向，面阵相机与镜头安装板连接，镜头安装于面阵相机上。
3.如权利要求2所述的一种甘蔗切种装置，其特征在于，所述切割器机构包括：切割片、切割器安装板、切割电机、两个圆法兰轴承、切割片轴、切割片固定环、同步带轮、切割部件安装架；切割器安装板通过圆法兰轴承转动连接于切割部件安装架上，切割电机固定于切割器安装板的一端，切割片轴通过圆法兰轴承固定于切割器安装板的另一端，同步带轮、切割片固定环、切割片依次与切割片轴连接，同步带轮与切割电机连接。
4.如权利要求3所述的一种甘蔗切种装置，其特征在于，所述切割器机构一侧设有笔形气缸T型座、笔形气缸、笔形气缸顶板，所述笔形气缸、笔形气缸顶板设于笔形气缸T型座上，所述笔形气缸顶板与切割器安装板连接，所述笔形气缸与笔形气缸顶板连接。
5.如权利要求4所述的一种甘蔗切种装置，其特征在于，所述面阵相机位于多个甘蔗托板中间位置的正上方。
6.如权利要求5所述的一种甘蔗切种装置，其特征在于，移动滚轮、固定滚轮材质为橡胶。
7.如权利要求6所述的一种甘蔗切种装置，其特征在于，移动滚轮、固定滚轮的纵剖面的两边为向内凹陷的弧形。
8.如权利要求7所述的一种甘蔗切种装置，其特征在于，通过调整弹簧机构中的弹簧圈数或者替换刚度不同的弹簧调整夹紧甘蔗力的大小。
9.一种整杆甘蔗切种方法，其特征在于，所述方法利用权利要求1-8任一所述的甘蔗切种装置。
10.一种甘蔗切种方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：蔗杆进入进料口导向板，甘蔗由移动滚轮、固定滚轮夹持送进；
步骤2：蔗杆到达红外传感器位置，伺服电机停止运行；
步骤3：面阵相机采集蔗杆图像；
步骤4：分析甘蔗各茎节坐标；
步骤5：根据茎节坐标判断蔗杆轴向位移间隙量；
步骤6：根据各间隙位置，伺服电机带动同步带轮转动；
步骤7：笔形气缸带动切割片转动，由上向下接触甘蔗并完成切断。
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