CN113945177B - 一种甘蔗节识别装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种甘蔗节识别装置，应用于各种与甘蔗播种及甘蔗切割相关的场景，如实时切段式甘蔗播种机的切种器、预切种播种机在播种前进行甘蔗种段切割时使用的切种器、甘蔗育种繁育时所使用的切种器等。甘蔗节识别装置包括控制单元、升降执行元件和壳体，壳体安装有压蔗轮和测位板，壳体内分别安装位置传感器A和位置传感器B，所述壳体顶端安装有距离传感器。本申请能够准确的识别和判断甘蔗节的位置，并根据需要在2个节的之间位置切割成单芽段或双芽段，可以有效提高甘蔗的出苗率和分蘖率，减少甘蔗用种量，减低成本。

Description

一种甘蔗节识别装置

技术领域

本发明涉及甘蔗播种领域，尤其是涉及一种甘蔗节识别装置。

背景技术

现有的实时切段式甘蔗播种机所使用的切种器，都是采用定长模式，将需要播种的甘蔗茎秆人工输入切种器，切种器按提前设定的切割长度进行切割下种，由于甘蔗茎秆的粗细不同、茎节之间的长度不同，会出现切种器切割时切到甘蔗种芽、或离种芽很近导致甘蔗种无法出苗等情况；要解决这一问题，需要解决智能识别和判断甘蔗节位置并在甘蔗茎秆的2个节的中间位置进行切割的问题。国家专利“一种甘蔗切种方法及其甘蔗茎秆的识别方法”（公开号CN106370657A）,基于“由于甘蔗茎节处的直径略大于茎秆处的直径”和“采用光电传感器技术识别甘蔗茎秆和茎节” （引用其说明书0022段）。国家专利“一种甘蔗的输送及种芽检测装置”（公开号CN106856708A），公开了“甘蔗节凸起给压蔗辊5带来的上跳反应，和甘蔗12直径变化给压蔗辊5带来的缓变浮动上明显是不一样的，从而可以根据蔗节对压蔗辊5带来的上跳反应来识别蔗节。压蔗辊5往上跳动或者上下浮动运动会反应到检测架10上，此时，再用位移检测装置11测量检测架10的浮动或跳动，就可以输出信号，以自动识别出蔗节”。国家专利“一种甘蔗切段机的种芽识别传感器”（申请号：2020103883149），公开了“含有甘蔗种芽的环形甘蔗节的直径会大于茎秆”的特点进行识别甘蔗节并进行切割的技术方案。上述技术方案的一个共同点就是预设甘蔗节为凸起状态，且节的环形直径大于茎秆的直径。申请人在经过对育种用的不同品种和不同生长阶段的种蔗进行了大量实际测量后（特别是产量巨大的糖料蔗），种蔗的实际情况是，用来做种的甘蔗茎秆（种蔗）一般生长时间较短，其茎秆长度一般1米至2米，不同于生长时间长、茎秆长度2.8-3.5米的成熟甘蔗茎秆，种蔗只有收割后才进行剥叶，而糖料蔗在收割前已经进行过1-2次的剥叶，剥叶后的甘蔗由于生长时间长，其节相对于种蔗的节要粗大些，而种蔗由于没有剥叶且生长时间短，其节的环形直径与茎秆的直径一般区别不大，节也较少表现为明显的凸起状态。所以，“甘蔗节为凸起状态，且节的环形直径大于茎秆的直径”的状态常见于成熟的糖料蔗，并不适用于种蔗，以“甘蔗节为凸起状态”所采取的技术方案并不能解决准确识别甘蔗节的问题。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种能够准确识别和判断甘蔗节位置的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种甘蔗节识别装置，包括控制单元和升降执行元件，升降执行单元连接壳体，壳体的底部安装有压蔗轮，壳体内安装有测位板，测位架的顶端两侧分别安装有位置传感器A和位置传感器B，测位板的底部的甘蔗节检测端设置于壳体外，所述壳体顶端还安装有距离传感器。

上述的甘蔗节识别装置，所述测位板为L型，其中间位置设置有转轴，测位板的上部为传感器检测端、底部为甘蔗节检测端。

上述的甘蔗节识别装置，所述传感器检测端的一侧安装有弹簧B，弹簧B的另一端安装在壳体上，所述弹簧B为拉簧，也可为扭簧或压簧或弹簧组合。

上述的甘蔗节识别装置，所述甘蔗节检测端为20mm-40mm宽、上厚下薄的板，板一侧为垂直面，垂直面的底部设置有0.5-1mm的R角。

上述的甘蔗节识别装置，所述弹簧B拉紧后，传感器检测端处于位置传感器B可检测到的位置，位置传感器B为信号接通状态。

上述的甘蔗节识别装置，所述弹簧B拉紧后，所述甘蔗节检测端的最低点大于压蔗轮的最低点，其高低差为3-5mm的预设位置B，当甘蔗节检测端转动使预设位置B变为0时，传感器检测端离开位置传感器B可检测到的位置，位置传感器B的信号为断开状态。

上述的甘蔗节识别装置，所述测位板还可设置为直板型，其转轴可设置在直板的顶端，所述位置传感器A和位置传感器B可设置于转轴下方的两侧。

上述的甘蔗节识别装置，所述壳体顶端设置有至少1个导柱，导柱安装有弹簧A，导柱上端安装在固定架的通孔内，固定架连接升降装置，导柱可带动壳体上下移动。

上述的甘蔗节识别装置，所述距离传感器在壳体与固定架之间设置有预设位置A，距离传感器将其距离变化值传输至控制单元，控制单元控制升降执行元件上行或下行或停止移动，所述升降执行元件为气动或电动或液压元件。

上述的甘蔗节识别装置，所述控制单元连接位置传感器A、位置传感器B和距离传感器，距离传感器还可安装在固定架上。

本发明的有益效果是：

1.本发明根据甘蔗的每个节上均长有叶子，当甘蔗种茎剥叶后会在环形节的底部形成一个深1-2mm左右的凹入点的特点，设置可以对凹入点进行检测的带有甘蔗节检测端的测位板，并在测位板上部的两侧安装有2个位置传感器对测位板的变化情况进行检测，然后将其转换为电信号传输给控制单元，从而能够准确的识别和判断甘蔗节的位置，并根据需要在2个节的中间位置切割成单芽段或双芽段，可以有效提高甘蔗的出苗率，减少甘蔗用种量，减低成本；

2.通过在壳体上设置距离传感器，控制壳体及压蔗轮对甘蔗茎秆上的合理压力，既保证压在甘蔗上而不受甘蔗直径变化的影响，也可以使甘蔗能够轻松地从其压蔗轮中通过，不影响输送速度；还通过设置的导柱、弹簧A和固定板以及预设位置，使种芽检测装置在一定区间内作业，减少升降装置的频繁升降；

3.本发明的甘蔗节检测端所设置的形状和结构，既可以在甘蔗茎秆输入时其节上的凹入点被检测端钩住，也可以在瞬间脱离凹入点并弹起，使测位板转动的变化值加大并更容易被位置传感器检测到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本申请的结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3为图2中沿A-A线的剖视图；

图4是本申请以剖视图描绘的甘蔗节检测装置压住甘蔗茎秆时的结构示意图；

图5是本申请以剖视图描绘的甘蔗节检测端位于甘蔗节前端时的结构示意图；

图6是本申请以剖视图描绘的甘蔗节检测端脱离甘蔗节前端时的结构示意图；

图7是本申请在甘蔗茎秆直径由大变小时的壳体的结构变化示意图；

图8是本申请在甘蔗茎秆直径由小变大时的壳体的结构变化示意图；

图9是本申请的距离传感器安装在固定架上的结构示意图；

图10为甘蔗种茎的结构示意图；

图11是本申请测位板的另一种结构示意图；

图12是申请以剖视图描绘的另一种压蔗轮与测位板位置示意图。

图中：1.控制单元，2.升降执行元件，3.甘蔗节检测装置，301.壳体，302.压蔗轮，303.测位板，3031.甘蔗节检测端，3032.转轴，3033.传感器检测端，304.预设位置A，305.位置传感器A，306.弹簧A，307.固定架，308.导柱，309.距离传感器，310.位置传感器B，311.弹簧B，312.预设位置B,4.种蔗，401.茎秆，402.节，403.种芽，404.叶根生长点。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，所描述的仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本

申请保护的范围。

本申请实施例提供的甘蔗节识别装置可以应用于各种与甘蔗播种、甘蔗茎种切割及甘蔗育种相关的场景，例如，实时切段式甘蔗播种机的切种器、预切种播种机在播种前进行甘蔗茎种切割时使用的切种器、甘蔗育种繁育时所使用的甘蔗切段设备等。

本申请的技术方案是根据甘蔗茎种的生长规律实施的，甘蔗每个节上都长有一片叶子，甘蔗叶是从甘蔗节的位置将甘蔗茎秆包裹起来向上生长，当收割种蔗时将其叶子剥离后，会在环形节的上部形成一个深1-2mm左右的凹入的叶痕。

本申请关键的构思在于：通过甘蔗节识别装置检测甘蔗叶痕留下的凹入点的位置，从而得以准确判断甘蔗节的位置。

附图中甘蔗茎秆上所标示的箭头为甘蔗移动方向，甘蔗茎种喂入切割装置时的优选方案为蔗梢部在前、蔗根部在后。

【示例1】

图1-3为本申请实施例提供的甘蔗节识别装置的结构示意图，甘蔗节识别装置3包括控制单元1（未示出）和升降执行元件2（未示出），升降执行单元2连接固定架307，固定架307连接壳体301，壳体301的底部固定有压蔗轮302，壳体301顶端安装有距离传感器309；在一实施例中，升降执行元件2带动甘蔗节识别装置3下行，壳体301底部的压蔗轮302压在甘蔗茎秆上，由于每根甘蔗茎秆的直径不同，单根甘蔗的稍部与根部的直径也不相同，当甘蔗输入时的快速移动，因甘蔗茎秆、甘蔗节的粗细、高低和直径不断变化，其变化值直接导致压蔗轮的升降变化，并导致壳体301产生升降变化，壳体301顶端设置的距离传感器309能够通过检测固定架307与壳体301的位置变化，通过控制单元1控制升降执行元件2的升降以保证压蔗轮302一直贴紧在甘蔗茎秆上，避免漏检甘蔗节；甘蔗节识别装置3的壳体301内安装有测位板303，测位板303的的顶端两侧分别安装有位置传感器A305和位置传感器B310，测位板303的底部设置于壳体301外，其底部为甘蔗节检测端3031，在一实施例中，甘蔗的输入方向是先经过甘蔗节检测端3031，然后经过压蔗轮302，当甘蔗节检测端3031压在甘蔗茎秆上时，测位板303的顶端位于位置传感器A305和位置传感器B310的中间，位置传感器A305和位置传感器B310均为电信号断开状态（请参考图4），甘蔗输入甘蔗节识别装置3的下方时，甘蔗梢在前甘蔗根部在后，可以使甘蔗节检测端3031更容易检测到环形节的上1-2mm深的凹入点，当甘蔗节检测端3031压在移动的甘蔗茎秆上并遇到节的凹入点时会将其钩住，随后由于甘蔗继续移动会使甘蔗节检测端3031脱离甘蔗节并弹起，甘蔗节检测端3031的弹起会使测位板303转动，测位板303顶端会转动至位置传感器A305可以检测到的位置，传感器A305将信号传输至控制单元1，从而可准确判定甘蔗节的位置（请参考图5、6）。

在图3中，测位板303的中间位置设置有转轴3032，转轴的上部为传感器检测端3033、下部为甘蔗节检测端3031，测位板303为L型结构，其重心设置在位置传感器B310一侧，该结构可以使甘蔗节检测端3031处于低位，便于检测甘蔗节直径比茎秆直径小、或者节的凹入点较大情况下的节的位置；传感器检测端3033的一侧安装有弹簧B311，弹簧B311的另一端安装在壳体301上，弹簧B可以减轻作业环境对测位板303的影响，如震动等，弹簧B311为拉簧，也可根据需要设置为扭簧或压簧或弹簧组合；弹簧B311拉紧后，传感器检测端3033处于位置传感器B310可检测到的位置，位置传感器B310为信号接通状态；弹簧B311拉紧后，甘蔗节检测端3031的最低点大于压蔗轮302的最低点，其高低差为3-5mm的预设位置B312，在图4中，当甘蔗节检测端3031转动使预设位置B312变为接近0时，传感器检测端3033离开位置传感器B310可检测到的位置，位置传感器B310的信号为断开状态；当甘蔗节检测端3031遇到甘蔗节弹起时，传感器检测端3033转动至位于位置传感器A305能够检测到并接通信号的状态（请参考图6）。

如图2、图3所示，甘蔗节检测端3031为20mm-40mm宽、上厚下薄的板，板的一侧为垂直面，垂直面的底部设置有0.5-1mm的R角，R角的优选方案为0.5mm，较小的R角可以保证甘蔗节剥叶后其凹入处较小时依旧能够将其钩住，当甘蔗继续移动时，甘蔗节检测端3031垂直面的底部会随着转动，其垂直面会变为斜面，加上设置的R角，会使甘蔗节容易脱离凹入点，甘蔗输送过程中的快速移动可以使甘蔗节检测端3031向上弹起，使传感器检测端3033转动至位置传感器A305能够检测到的位置。

在图3中，壳体301顶端设置有至少1个导柱308，导柱308安装有弹簧A306，导柱308上端安装在固定架307的通孔内，固定架307连接升降装置，导柱308可带动壳体301上下移动；壳体301的顶端还安装有距离传感器309，距离传感器309在壳体301与固定架307之间设置有预设位置A304，优选的，预设位置A304为壳体301与固定架307中间位置，距离传感器309将其距离变化值传输至控制单元1，控制单元1控制升降执行元件2上行或下行或停止移动，升降执行元件2为气动或电动或液压元件；在一实施例中，如图7、图8所示，当甘蔗节识别装置3带动压蔗轮302压住甘蔗茎秆后，升降执行元件2会继续使甘蔗节识别装置3下行至预设位置A304，随着甘蔗移动时其茎秆直径或高度会产生小幅变化，在弹簧A306的作用下，甘蔗节识别装置3会在预设位置A304处上下移动，但不需要频繁的启动升降执行元件2，可以节省气源和动力，如图7所示，在甘蔗茎秆直径由大变小时壳体301上升而固定架307不动，在甘蔗茎秆直径由小变大时壳体301下降但固定架307不动。

在上述实施例中，距离传感器309可以是超声波距离传感器、光学距离传感器或其他类型的传感器或传感器组合；位置传感器A305、位置传感器B310可以是限位开关、接近开关或其他类型的传感器。

【示例2】

本申请的技术方案是通过位置传感器A305、位置传感器B310感知测位板303的转动来判定是否为甘蔗节及其位置，测位板303为L型，在一实施例中，测位板303也可以为直板型，转轴3032可以设置在测位板303的顶端，将位置传感器A305、位置传感器B310设置在转轴3032下方的任意位置（请参考图11）。

【示例3】

本申请的位置传感器A305、位置传感器B310还可以替换为角度传感器或扭矩传感器或其他传感器组合，并安装在L型或直板型或其他形状的测位板303的转轴3032上，用于感知测位板303的转动以判定是否为甘蔗节及其位置。

【示例4】

如图9所示，距离传感器309还可以安装在固定架307上。

【示例5】

如图12所示，在甘蔗输入方向不变的情况下，本申请的压蔗轮还可以设置在甘蔗输入方向的前端，测位板可以设置在后端。

Claims (9)

1.一种甘蔗节识别装置(3)，包括控制单元(1)和升降执行元件(2)，升降执行单元(2)连接壳体(301)，壳体(301)的底部安装有压蔗轮(302)，其特征在于：所述壳体(301)安装有测位板(303)，测位板(303)的顶端两侧分别安装有位置传感器A(305)和位置传感器B(310)，测位板(303)的底部的甘蔗节检测端(3031)设置于壳体(301)外，所述壳体(301)顶端还安装有距离传感器(309)，所述测位板(303)为L型，其中间位置设置有转轴(3032)，测位板(303)的上部为传感器检测端(3033)、底部为甘蔗节检测端(3031)。

2.根据权利要求1所述的甘蔗节识别装置(3)，其特征在于，所述传感器检测端(3033)的一侧安装有弹簧B(311)，弹簧B(311)的另一端安装在壳体(301)上，所述弹簧B(311)为拉簧，也可为扭簧或压簧或弹簧组合。

3.根据权利要求1所述的甘蔗节识别装置(3)，其特征在于，所述甘蔗节检测端(3031)为20mm-40mm宽、上厚下薄的板，板的一侧为垂直面，垂直面的底部设置有0.5-1mm的R角。

4.根据权利要求2所述的甘蔗节识别装置(3)，其特征在于，所述弹簧B(311)拉紧后，传感器检测端(3033)处于位置传感器B(310)可检测到的位置，位置传感器B(310)为信号接通状态。

5.根据权利要求2所述的甘蔗节识别装置(3)，其特征在于，所述弹簧B(311)拉紧后，所述甘蔗节检测端(3031)的最低点大于压蔗轮(302)的最低点，其高低差为3-5mm的预设位置B(312)，当甘蔗节检测端(3031)转动使预设位置B(312)变为0时，传感器检测端(3033)离开位置传感器B(310)可检测到的位置，位置传感器B(310)的信号为断开状态。

6.根据权利要求1所述的甘蔗节识别装置(3)，其特征在于，所述测位板(303)还可设置为直板型，其转轴(3032)可设置在直板的顶端，所述位置传感器A(305)和位置传感器B(310)可设置于转轴(3032)下方的两侧。

7.根据权利要求1所述的甘蔗节识别装置(3)，其特征在于，所述壳体(301)顶端设置有至少1个导柱(308)，导柱(308)安装有弹簧A(306)，导柱(308)上端安装在固定架(307)的通孔内，固定架(307)连接升降装置，导柱(308)可带动壳体(301)上下移动。

8.根据权利要求1所述的甘蔗节识别装置(3)，其特征在于，所述距离传感器(309)在壳体(301)与固定架(307)之间设置有预设位置A(304)，距离传感器(309)将其距离变化值传输至控制单元(1)，控制单元(1)控制升降执行元件(2)上行或下行或停止移动，所述升降执行元件(2)为气动或电动或液压元件。

9.根据权利要求1所述的甘蔗节识别装置(3)，其特征在于，所述控制单元(1)连接位置传感器A(305)、位置传感器B(310)和距离传感器(309)，所述距离传感器(309)还可以安装在固定架(307)上。