CN113678734A - 一种马铃薯组培苗移栽梳理装置 - Google Patents

一种马铃薯组培苗移栽梳理装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于农业机械领域，涉及一种马铃薯组培苗移栽梳理装置，该梳理装置包括X轴向模组，Z轴向模组，组培盒夹持机构，X轴向梳理叉，Y轴向梳理叉和一个控制系统；X轴向模组通过第一连接板安装在机架上；Z轴向模组通过第二连接板安装在X轴向模组的滑台上；组培盒夹持机构固定在Z轴向模组的滑台上；该装置还包括一个推动实现组培盒夹持机构动作的第一笔形气缸，第一笔形气缸通过第三连接板安装于T形架上，挡板通过第一导向轴安装于T形架上；X轴向梳理叉安装于悬臂上，Y轴向梳理叉通过第二导向轴安装于悬臂上，第二笔形气缸通过L形连接件安装于悬臂上。本发明设计紧凑，能对马铃薯组培苗有效梳理，便于马铃薯组培苗的机械化移栽。

Description

一种马铃薯组培苗移栽梳理装置
技术领域
本发明属于农业机械设备技术领域，具体涉及一种马铃薯组培苗移栽梳理装置。
背景技术
马铃薯脱毒种薯可以从根本上抑制病毒的发生和蔓延，是解决种薯种性退化、产量降低、品质下降的有效措施。
目前国内马铃薯组培苗移栽多为人工完成，存在劳动强度大、作业效率低、移栽质量不稳定、病毒污染严重等问题。随着人工成本不断增加，导致组培苗移栽的成本提高，其中人工成本占总成本的70％左右，所以机械化移栽的研究逐渐增多。
虽然市场上现有的穴盘苗、组培苗移栽设备，机型多，自动化程度较高，但其组培苗移栽设备更多的适用于条状组培苗的扩繁或一些机械组织较发达苗(如菊花)的移栽，无法适用于马铃薯组培苗，而穴盘苗移栽设备更是无法用于组培苗移栽。
马铃薯组培苗不同于穴盘苗或钵苗，通常在组培盒内放置于无菌培养室内进行培养，具有以下特点：培养盒内马铃薯组培苗密度很大，接近9000株/m2；马铃薯组培苗具有细弱矮小、茎干组织不发达等特点，机械化分苗夹持时易造成茎干损伤，同时组培苗间极易交叉生长，不利于组培苗的机械化取苗。
目前组培苗移栽设备设计中存在的难点是组培苗交叉生长，须根缠绕等问题导致机械手无法精准取苗，是影响移栽成功率的主要原因，也是实现马铃薯组培苗移栽机械化生产需要解决的核心问题。
现有成果主要以秧苗和钵苗梳理装置为主，有关本发明的整体技术方案迄今为止未见报道。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种农业机械用的马铃薯组培苗移栽梳理装置，以解决马铃薯组培苗移栽设备在工作时，需要对组培苗进行一定梳理的问题，保证马铃薯组培苗相对直立和位置固定，从而提高移栽成功率。
本发明的技术方案如下所述：
一种马铃薯组培苗移栽梳理装置，所述梳理装置包括X轴向模组2、Z轴向模组5、组培盒夹持机构6、X轴向梳理叉9、Y轴向梳理叉10和一个控制系统；X轴向模组2通过第一连接板1安装在机架上；Z轴向模组5通过第二连接板4安装在X轴向模组2的滑台上；组培盒夹持机构6固定在Z轴向模组5的滑台上；第一笔形气缸12通过第三连接板14安装于T形架16上，挡板13通过第一导向轴15和螺母安装于T形架16及第一笔形气缸12上；还包括一个推动实现组培盒夹持机构6动作的第一笔形气缸12；X轴向梳理叉9安装于悬臂23上，Y轴向梳理叉10通过第二导向轴25安装于悬臂23上，第二笔形气缸19通过L形连接件26和螺栓安装于悬臂23上。
所述控制系统由可编程逻辑控制器(PLC)发出电信号，分别控制X轴向模组2和Z轴向模组5，实现组培盒夹持机构6的移动，对组培苗进行两次梳理：第一次梳理是将组培苗完全降至X轴向梳理叉9的下方，将交叉的组培苗完全分开；第二次梳理是将组培苗下降至X轴向梳理叉9下方适当位置，实现组培苗根部一定高度内较为直立整齐；该位置需保证取苗机械手和切苗装置有足够的工作空间，为后续取苗做准备，完成梳理过程。
所述X轴向梳理叉9为六根等长并排布置的第一锥形叉18，第一锥形叉18安装在第一固定块21上，每工作一次(一个工作行程)能够将5排交叉的组培苗完全分隔开，对所述组培苗进行导向，并保证组培苗的直立度。
所述Y轴向梳理叉10为单根第二锥形叉20，所述第二锥形叉安装在第三固定块24的最外侧，通过L形连接件26实现第三固定块24与第二笔形气缸19的连接，再通过第二导向轴25对第三固定块24导向并支撑，使Y轴向的交叉苗完全被分开并保持直立。
具体来说，本发明的机械结构特征为：通过第一连接板1将X轴向模组2安装于机架上；通过第二连接板4将Z轴向模组5安装于X轴向模组2的滑台上；组培苗夹持机构6安装于Z轴向模组5的滑台上；X轴向梳理叉9和Y轴向梳理叉10通过悬臂23安装于机架上。
本发明的控制系统如图1所示：由上位机编写程序后装载至可编程逻辑控制器(PLC)，可编程逻辑控制器发送电信号至伺服电机驱动器，驱动X轴伺服电机3执行动作。可编程逻辑控制器(PLC)发送电信号至步进电机控制器，发送电信号至步进电机驱动器，驱动Z轴步进电机7执行动作。如此同时，可编程逻辑控制器(PLC)发送电信号至第一电磁阀，控制第一笔形气缸12伸出和缩回。可编程逻辑控制器(PLC)还发送电信号至第二电磁阀，控制第二笔形气缸19伸出和缩回。其中第一节流阀11和第二节流阀22均用于调节气体流量的大小。
本发明的马铃薯组培苗移栽梳理装置通过传送装置将组培盒8输送至组培盒夹持机构6，通过第一电磁阀(本发明的控制系统是由可编程逻辑控制器(PLC)发送电信号进行相关动作所需的所有控制部分所组成，电磁阀是其中一个下位执行部件。控制器是接收PLC信号后，发出命令，使步进电机执行动作)控制第一笔形气缸12缩回，夹紧所述组培盒8；驱动Z轴向模组5的滑台将组培盒8提升至X轴向梳理叉9下方适当高度后，驱动X轴向模组2的滑台作横向移动，使X轴向梳理叉9从组培苗根部伸入组培苗的间隔(即株间距离)，至第一锥形叉18顶端超过组培盒8边缘后停止。驱动Z轴向模组5的滑台将组培盒8向下移动至组培苗顶端低于X轴向梳理叉9，交叉生长的马铃薯组培苗被第一锥形叉18完全分开并保持直立，驱动X轴向模组2的滑台作横向移动，使组培盒8返回到初始位置；当第二次梳理开始，驱动Z轴向模组5的滑台提升组培盒8至第一锥形叉18下方适当高度后，驱动X轴向模组2的滑台横移，使X轴向梳理叉9从马铃薯组培苗根部完全伸入到组培苗的(株间)间隔中，驱动Z轴向模组5的滑台下降一定距离，该距离为组培苗机械手能够顺利取苗的取苗高度和切苗装置需要的切苗高度，同时使马铃薯组培苗顶端高于X轴向梳理叉9，至组培苗的梳理完成。该装置中可编程逻辑控制器(PLC)发出电信号，通过伺服电机驱动器驱动X轴向模组2的滑台动作，通过步进电机控制器、步进电机驱动器驱动Z轴向模组5的滑台动作，最后通过第一电磁阀和第二电磁阀的接通与断开分别实现第一笔形气缸12和第二笔形气缸19的伸出与缩回动作。
本发明中，所述组培盒夹持机构6包括T形架16，挡板13，第一导向轴15，第一笔形气缸12，第一节流阀11，第三连接板14和弹性圆柱销17。
X轴向梳理叉9包括第一固定块21和第一锥形叉18。
Y轴向梳理叉10包括第二导向轴25，第二固定块24，第二锥形叉20，第二节流阀22，第二笔形气缸19和L形连接件26。
由于采用以上技术方案，本发明具有以下突出优点：
(1)本发明的X轴向梳理叉9设有六根等长的第一锥形叉18，每工作一次即能够梳理一盒马铃薯组培苗，因而可显著提高马铃薯组培苗的梳理效率。
(2)本发明的Y轴向梳理叉10设有一根第二锥形叉20，不仅能梳理马铃薯组培苗，同时在机械手取苗时第二锥形叉20能够保持马铃薯组培苗的直立度，可提高取苗的成功率。
(3)本发明的梳理装置对组培苗进行了两次梳理，其设计合理。即：第一次梳理将交叉的组培苗完全分开，第二次梳理保持组培苗良好的直立，避免了取苗过程中已取组培苗被拉扯掉落，能显著提升移栽成功率。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1：本发明的控制系统框图。附图标记说明：本发明的控制系统由上位机编写程序后装载至可编程逻辑控制器(PLC)，可编程逻辑控制器(PLC)发送电信号至伺服电机驱动器，驱动X轴伺服电机3的执行动作；可编程逻辑控制器(PLC)发送电信号至步进电机控制器，其发送电信号至步进电机驱动器，驱动Z轴步进电机7执行动作；可编程逻辑控制器(PLC)发送电信号至第一电磁阀，控制第一笔形气缸12伸出和缩回；此外，可编程逻辑控制器(PLC)发送电信号至第二电磁阀，控制第二笔形气缸19伸出和缩回；第一节流阀11和第二节流阀22均用于调节气体流量的大小
图2：本发明的整体结构示意图的轴测图。附图标记说明：1-第一连接板，2-X轴向模组,3-伺服电机，4-第二连接板，5-Z轴向模组，6-组培盒夹持机构，7-步进电机，8-组培盒，9-X轴向梳理叉，10-Y轴向梳理叉。
图3：本发明的组培盒夹持机构结构示意图的俯视图。附图标记说明：11-第一节流阀，12-第一笔形气缸，13-挡板，14-第三连接板，15-第一导向轴，16-T形架，17-弹性圆柱销。
图4：本发明的梳理叉结构示意图的轴测图。附图标记说明：18-第一锥形叉，19-第二笔形气缸，20-第二锥形叉，21-第一固定块，22-第二节流阀，23-悬臂，24-第二固定块，25-第二导向轴，26-L形连接件。
具体实施方式
实施例1
一种马铃薯组培苗移栽梳理装置，所述梳理装置包括X轴向模组2，Z轴向模组5，组培盒夹持机构6，X轴向梳理叉9，Y轴向梳理叉10和一个控制系统；X轴向模组2通过第一连接板1安装在机架上；Z轴向模组5通过第二连接板4安装在X轴向模组2的滑台上；组培盒夹持机构6固定在Z轴向模组5的滑台上；第一笔形气缸12通过第三连接板14安装于T形架16上，挡板13通过第一导向轴15和螺母安装于T形架16及第一笔形气缸12上；有一个推动实现组培盒夹持机构6动作的第一笔形气缸12；X轴向梳理叉9安装于悬臂23上，Y轴向梳理叉10通过第二导向轴25安装于悬臂23上，第二笔形气缸19通过L形连接件26和螺栓安装于悬臂23上。
所述控制系统由可编程逻辑控制器发出电信号，分别控制X轴向模组2和Z轴向模组5，实现组培盒夹持机构6的移动，对组培苗进行两次梳理：第一次梳理是将组培苗完全降至X轴向梳理叉9的下方，将交叉的组培苗完全分开；第二次梳理是将组培苗下降至X轴向梳理叉9下方适当位置，实现组培苗根部一定高度内较为直立整齐；该位置需保证取苗机械手和切苗装置有足够的工作空间，为后续取苗做准备，完成梳理过程。
所述X轴向梳理叉9为六根等长并排布置的第一锥形叉18，第一锥形叉18安装在第一固定块21上，每工作一次能够将5排交叉的组培苗完全分隔开，对所述组培苗进行导向，并保证组培苗的直立度。
所述Y轴向梳理叉10为单根第二锥形叉20，所述第二锥形叉安装在第三固定块24的最外侧，通过L形连接件26实现第三固定块24与第二笔形气缸19的连接，再通过第二导向轴25对第三固定块24导向并支撑，使Y轴向的交叉苗完全被分开并保持直立。
具体来说，本发明的机械结构特征为：通过第一连接板1将X轴向模组2安装于机架上；通过第二连接板4将Z轴向模组5安装于X轴向模组2的滑台上；组培苗夹持机构6安装于Z轴向模组5的滑台上；X轴向梳理叉9和Y轴向梳理叉10通过悬臂23安装于机架上。
本发明的控制系统如图1所示：由上位机编写程序后装载至可编程逻辑控制器(PLC)，可编程逻辑控制器发送电信号至伺服电机驱动器，驱动X轴伺服电机3执行动作。可编程逻辑控制器(PLC)发送电信号至步进电机控制器，发送电信号至步进电机驱动器，驱动Z轴步进电机7执行动作。如此同时，可编程逻辑控制器发送电信号至第一电磁阀，控制第一笔形气缸12伸出和缩回。可编程逻辑控制器(PLC)还发送电信号至第二电磁阀，控制第二笔形气缸19伸出和缩回。其中第一节流阀11和第二节流阀22均用于调节气体流量的大小。
本发明的马铃薯组培苗移栽梳理装置通过传送装置将组培盒8输送至组培盒夹持机构6，通过第一电磁阀(本发明的控制系统是由可编程逻辑控制器(PLC)发送电信号进行相关动作所需的所有控制部分所组成，其中电磁阀是其中一个下位执行部件。控制器是接收PLC信号后，发出命令，使步进电机执行动作)控制第一笔形气缸12缩回，夹紧所述组培盒8；驱动Z轴向模组5的滑台将组培盒8提升至X轴向梳理叉9下方适当高度后，驱动X轴向模组2的滑台作横向移动，使X轴向梳理叉9从组培苗根部伸入组培苗的间隔(即株间)，至第一锥形叉18顶端超过组培盒8的边缘后停止。驱动Z轴向模组5的滑台将组培盒8向下移动至组培苗顶端低于X轴向梳理叉9，交叉生长的马铃薯组培苗被第一锥形叉18完全分开并保持直立，驱动X轴向模组2的滑台作横向移动，使组培盒8返回到初始位置；当第二次梳理开始，驱动Z轴向模组5的滑台提升组培盒8至第一锥形叉18下方适当高度后，驱动X轴向模组2的滑台横移，使X轴向梳理叉9从马铃薯组培苗根部完全伸入到组培苗的(株间)间隔中，驱动Z轴向模组5的滑台下降一定距离，该距离为组培苗机械手能够顺利取苗的夹持高度和切苗装置需要的切苗高度，同时使马铃薯组培苗顶端高于X轴向梳理叉9，至组培苗的梳理完成。该装置中可编程逻辑控制器(PLC)发出电信号，通过伺服电机驱动器驱动X轴向模组2的滑台动作，通过步进电机控制器、步进电机驱动器驱动Z轴向模组5的滑台动作，最后通过第一电磁阀和第二电磁阀的接通与断开分别实现第一笔形气缸12和第二笔形气缸19的伸出与缩回动作。
在本发明中，所述的组培盒夹持机构6包括第一节流阀11，第一笔形气缸12，挡板13，第三连接板14，第一导向轴15，T形架16和弹性圆柱销17；第一节流阀11，第一笔形气缸12，挡板13，第三连接板14，第一导向轴15，T形架16和弹性圆柱销17依次安装。
X轴向梳理叉9包括第一固定块21和第一锥形叉18。
Y轴向梳理叉10包括第二导向轴25，第二固定块24，第二锥形叉20，第二节流阀22，第二笔形气缸19和L形连接件26。
本发明的马铃薯组培苗移栽梳理装置的工作过程为：栽有待梳理苗的组培盒8放置于传送装置上，移至组培盒夹持机构6处，该组培盒夹持机构6夹持组培盒8。当第一次梳理组培苗开始，驱动Z轴向模组5的滑台提升组培盒8至适当高度；驱动X轴向模组2的滑台横移组培盒8，使第一锥形叉18从组培苗根部伸入后，驱动Z轴向模组5的滑台下降组培盒8，再驱动X轴向模组2的滑台横移组培盒8至初始位置。第二次梳理组培苗开始，使Z轴向模组5的滑台提升组培盒8至适当高度；X轴向模组2的滑台横移后，Z轴向模组5的滑台则下降至一定距离，但组培苗顶端高于X轴向梳理叉9且组培盒8底部不接触到传送装置；Y轴向梳理叉10用于机械手每次取苗时伸入组培苗顶端间隙适当时间后缩回，保持取苗时组培苗的直立度，从而达到辅助取苗。组培苗梳理完成后，各株组培苗间无交叉，因而直立度较好。

Claims (6)

1.一种马铃薯组培苗移栽梳理装置，其特征在于：所述梳理装置包括X轴向模组(2)，Z轴向模组(5)，组培盒夹持机构(6)，X轴向梳理叉(9)，Y轴向梳理叉(10)和一个控制系统；所述X轴向模组(2)通过第一连接板(1)安装在机架上；所述Z轴向模组(5)通过第二连接板(4)安装在X轴向模组(2)的滑台上；所述组培盒夹持机构(6)固定在Z轴向模组(5)的滑台上；第一笔形气缸(12)通过第三连接板(14)安装于T形架(16)上；挡板(13)通过第一导向轴(15)和螺母安装于T形架(16)及第一笔形气缸(12)上；还包括一个推动实现组培盒夹持机构(6)动作的第一笔形气缸(12)，所述X轴向梳理叉(9)安装于悬臂(23)上；所述Y轴向梳理叉(10)通过第二导向轴(25)安装于悬臂(23)上；第二笔形气缸(19)通过L形连接件(26)和螺栓安装于悬臂(23)上。
2.如权利要求1所述的马铃薯组培苗移栽梳理装置，其特征在于：所述控制系统由可编程逻辑控制器(PLC)发出电信号，分别控制X轴向模组(2)和Z轴向模组(5)，实现组培盒夹持机构(6)的移动，对组培苗进行两次梳理：第一次梳理是将组培苗完全降至X轴向梳理叉(9)的下方，将交叉的组培苗完全分开；第二次梳理是将组培苗下降至X轴向梳理叉(9)下方适当位置，实现组培苗根部一定高度内较为直立整齐；该位置为取苗机械手和切苗装置留有足够的工作空间，为后续取苗做准备，完成整个梳理过程。
3.如权利要求1所述的马铃薯组培苗移栽梳理装置，其特征在于：所述X轴向梳理叉(9)采用六根等长且并排布置的第一锥形叉(18)，第一锥形叉(18)安装在第一固定块(21)上，每工作一次能将5排交叉的组培苗完全分隔开，对所述组培苗进行导向，并保证组培苗的直立度。
4.如权利要求1所述的马铃薯组培苗移栽梳理装置，其特征在于：所述Y轴向梳理叉(10)采用单根第二锥形叉(20)，所述第二锥形叉(20)安装在第二固定块(24)的最外侧，通过L形连接件(26)实现第二固定块(24)与第二笔形气缸(19)的连接，再通过第二导向轴(25)对第二固定块(24)导向并支撑，使Y轴向的交叉苗完全被分开并保持直立。
5.如权利要求1所述的一种马铃薯组培苗移栽梳理装置，其特征在于：所述的控制系统包括一个上位机、一个可编程逻辑控制器、伺服电机驱动器、步进电机控制器、第一电磁阀和第二电磁阀；可编程逻辑控制器、伺服电机驱动器、步进电机控制器、第一电磁阀和第二电磁阀为电联接。
6.如权利要求1所述的一种马铃薯组培苗移栽梳理装置，其特征在于：所述组培盒夹持机构(6)包括第一节流阀(11)，第一笔形气缸(12)，挡板(13)，第三连接板(14)，第一导向轴(15)，T形架(16)和弹性圆柱销(17)。
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Inventor after: Yao Feihu

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