CN114568147B - 一种番茄老叶修剪装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种番茄老叶修剪装置，包括定位部件、修剪部件和控制器；定位部件包括提升组件和水平伸长组件，水平伸长组件安装在提升组件上；修剪部件包括刀具外壳、刀片、第一驱动机构和第二驱动机构；第一驱动机构安装在水平伸长组件的一端，第一驱动机构与刀具外壳连接，用于驱动刀具外壳旋转；刀片安装在刀具外壳内；第二驱动机构安装在刀具外壳上，且与刀片连接，用于驱动刀片在刀具外壳内旋转；控制器分别与定位部件和修剪部件连接。本发明结构简单、工作效率高，高度和水平位置可调节，能够在不损伤主茎杆情况下完成各个方向温室番茄老叶的修剪作业。

Description

一种番茄老叶修剪装置

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，特别涉及一种番茄老叶修剪装置。

背景技术

摘除老叶是长季节生长的温室作物十分重要的农艺措施，目前我国温室番茄栽培中摘除老叶技术主要依据经验，并且摘除过程基本依靠人工操作，费工费力，也大大降低了除叶的效率和质量。现有机器结构复杂体积庞大，导致很难在温室较为狭窄的环境中进行工作。同时传统的修剪装置难以对番茄侧面老叶进行修剪。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种番茄老叶修剪装置，该装置结构简单、工作效率高，高度和水平位置可调节，能够在不损伤主茎杆情况下完成各个方向温室番茄老叶的修剪作业。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种番茄老叶修剪装置，包括定位部件、修剪部件和控制器；

所述定位部件包括提升组件和水平伸长组件，水平伸长组件安装在提升组件上；

所述修剪部件包括刀具外壳、刀片、第一驱动机构和第二驱动机构；所述第一驱动机构安装在水平伸长组件的一端，第一驱动机构与刀具外壳连接，用于驱动刀具外壳旋转；所述刀片安装在刀具外壳内；第二驱动机构安装在刀具外壳上，且与刀片连接，用于驱动刀片在刀具外壳内旋转；

所述控制器分别与定位部件和修剪部件连接。

上述方案中，所述刀具外壳为圆弧形，内部设有空腔，刀具外壳的圆弧面

上部间隔设有多个三角形凸起，相邻的三角形凸起之间形成修剪槽。

上述方案中，所述第一驱动机构和第二驱动机构均为电机组件；所述电机组件包括电机外壳、传动齿轮、电机支架和电机，所述电机安装在电机支架，电机支架安装在电机外壳，电机与传动齿轮连接；所述控制器与电机连接。

进一步的，所述刀具外壳外侧面设有第一条形开口，第一条形开口上设有第一传动齿条，第一驱动机构的电机外壳与第一条形开口滑动连接，第一驱动机构的传动齿轮与第一传动齿条啮合。

进一步的，所述刀具外壳外侧面还设有第二条形开口，第二驱动机构的电机外壳安装在刀具外壳上、且与第二条形开口的位置对应；所述刀片的一侧设有第二传动齿条，第二驱动机构的传动齿轮通过第二条形开口与第二传动齿条啮合。

上述方案中，所述提升组件包括第一丝杠步进电机、滑块、连接板和底座；所述第一丝杠步进电机安装在底座上，所述滑块安装在第一丝杠步进电机的丝杆上，连接板安装在滑块的侧面；所述控制器与第一杠步进电机连接。

上述方案中，所述水平伸长组件包括第二丝杠步进电机、螺母滑块、外连接壳和内连接壳；

所述外连接壳与提升组件连接，第二丝杠步进电机与外连接壳的一端连接，第二丝杠步进电机的丝杆位于外连接壳内，内连接壳的一端位于外连接壳内、与外连接壳滑动连接；内连接壳的一端与丝杆通过螺母滑块连接；内连接壳的另一端与第一驱动机构连接；

所述第二丝杠步进电机驱动内连接壳沿着外连接壳水平运动；所述控制器与第二丝杠步进电机连接。

进一步的，所述外连接壳内侧设有导轨，内连接壳的两侧分别设有滑槽，所述滑槽与导轨滑动配合。

进一步的，所述外连接壳的另一端设有挡板；第二丝杠步进电机的丝杆末端通过轴承安装在挡板上；内连接壳的另一端穿过挡板上的通槽与第一驱动机构连接。

进一步的，所述外连接壳的底部设有水平设置的安装槽，外连接壳通过安装槽与连接板连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明装置结构简单、工作效率高，高度和水平位置可调节，能够在不损伤主茎杆情况下完成各个方向温室番茄老叶的修剪作业，避免了现有修剪装置成本高且复杂的缺点，降低了老叶修剪作业的生产成本，减轻了操作者频繁重复动作而造成的操作疲劳和精神压力。

附图说明

图1是本发明一实施方式的番茄老叶修剪装置的结构示意图。

图2是本发明一实施方式的番茄老叶修剪装置的定位部件结构示意图。

图3是本发明一实施方式的番茄老叶修剪装置的提升组件结构示意图。

图4是本发明一实施方式的番茄老叶修剪装置的水平伸长结构示意图。

图5是本发明一实施方式的番茄老叶修剪装置的修剪部件结构示意图。

图6是本发明一实施方式的番茄老叶修剪装置的电机部件结构示意图。

图7是本发明一实施方式的番茄老叶修剪装置的外连接壳与挡板结构示意图。

图8是本发明一实施方式的番茄老叶修剪装置的内连接壳结构示意图。

图9是本发明一实施方式的番茄老叶修剪装置的电机外壳结构示意图。

图10是本发明一实施方式的番茄老叶修剪装置的刀具外壳结构示意图。

图11是本发明一实施方式的番茄老叶修剪装置的刀片与传动齿条结构示意图。

图中：1-定位部件；11-提升组件、111-第一杠步进电机、112-滑块、113-连接板、114-底座、12-水平伸长组件、121-第二丝杠步进电机、122-螺母滑块、123-外连接壳、124-内连接壳、125-轴承、126-挡板、2-修剪部件、21-第一驱动机构、211-传动齿轮、212-电机支架、213-电机、22-电机外壳、231-第一传动齿条、232-第二传动齿条、24-刀具外壳、25-刀片、26-第二驱动机构、3-控制器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明所述番茄老叶修剪装置的较佳实施方式，所述番茄老叶修剪装置包括定位部件1、修剪部件2和控制器3。

如图2所示，所述定位部件1包括提升组件11和水平伸长组件12，水平伸长组件12安装在提升组件11上；所述修剪部件2包括刀具外壳24、刀片25、第一驱动机构21和第二驱动机构26；所述第一驱动机构21安装在水平伸长组件12的一端，第一驱动机构21与刀具外壳24连接，用于驱动刀具外壳24旋转；所述刀片25安装在刀具外壳24内；第二驱动机构26安装在刀具外壳24上，且与刀片25连接，用于驱动刀片25在刀具外壳24内旋转运动；所述控制器3分别与定位部件1和修剪部件2连接。

如图3所示，根据本实施例，优选的，所述提升组件11包括第一丝杠步进电机111、滑块112、连接板113和底座114；所述第一丝杠步进电机111安装在底座114上，所述滑块112安装在第一丝杠步进电机111的丝杆上，连接板113安装在滑块112的侧面；所述控制器3与第一杠步进电机111连接。

如图4-6所示，根据本实施例，优选的，所述水平伸长组件12包括第二丝杠步进电机121、螺母滑块122、外连接壳123、内连接壳124、轴承125和挡板126；所述外连接壳123与提升组件11连接，第二丝杠步进电机121与外连接壳123连接，第二丝杠步进电机121的丝杆位于外连接壳123内，内连接壳124的一端位于外连接壳123内、与外连接壳123滑动连接；内连接壳124的一端与丝杆通过螺母滑块122连接；第二丝杠步进电机121驱动内连接壳124沿着外连接壳123水平滑动；所述控制器3与第二丝杠步进电机121连接。

根据本实施例，优选的，所述外连接壳123内侧设有导轨，内连接壳124的两侧分别设有滑槽，所述滑槽与导轨滑动配合。

根据本实施例，优选的，所述外连接壳123的另一端设有挡板126；第二丝杠步进电机121的丝杆末端通过轴承125安装在挡板126上；内连接壳124的另一端穿过挡板126上的通槽与第一驱动机构21连接。挡板126限定内连接壳124移动的极限位置，丝杠步进电机121通过安装在挡板126上的轴承125定位。

根据本实施例，优选的，所述外连接壳123的底部设有水平设置的安装槽，外连接壳123通过安装槽与连接板113连接。

如图7所示，根据本实施例，优选的，所述刀具外壳24为圆弧形，内部设有空腔，刀具外壳24的圆弧面上部间隔设有多个三角形凸起，相邻的三角形凸起之间形成修剪槽。所述修剪部件2的刀片25厚度小于刀具外壳24空腔厚度，刀片25在刀具外壳24空腔内可滑动。

如图8所示，根据本实施例，优选的，所述第一驱动机构21和第二驱动机构26均为电机组件；所述电机组件包括电机外壳22、传动齿轮211、电机支架212和电机213，所述电机213安装在电机支架212，电机支架212安装在电机外壳22，电机213与传动齿轮211连接；所述控制器3与电机213。

如图9和10所示，根据本实施例，优选的，所述刀具外壳24外侧面设有第一条形开口，第一条形开口上设有第一传动齿条231，第一驱动机构21的电机外壳22设有滑块，所述滑块与第一条形开口滑动连接，第一驱动机构21的传动齿轮211与第一传动齿条231啮合。

如图11所示，根据本实施例，优选的，所述刀具外壳24外侧面还设有第二条形开口，第二驱动机构26的电机外壳22安装在刀具外壳24上、且与第二条形开口的位置对应；所述刀片25的一侧设有第二传动齿条232，第二驱动机构26的传动齿轮211通过第二条形开口与第二传动齿条232啮合。

所述底座114可以连接在搭载平台上，第一丝杠步进电机111带动滑块112上下移动，调节高度满足番茄的除叶要求，优选的，滑块112上下移动的行程为500mm，外连接壳123安装在连接板113上，外连接壳123底部设有水平设置的安装槽，外连接壳123的安装槽可以通过螺栓安装在连接板113上、且水平位置可调节；外连接壳123与内连接壳124滑动配合，螺母滑块122与内连接壳124螺栓连接，推动内连接壳124在轨道上水平移动，丝杠步进电机121另一端与轴承125配合安装在挡板126上。

第一丝杠步进电机111安装在安装底座114上，所述滑块112安装在第一丝杠步进电机111的丝杠上，随第一丝杠步进电机111转动上下滑动，所述连接板113固定安装在滑块112上。

优选的，本发明所述番茄老叶修剪装置可与其他机械装置例如搭载小车配合使温室番茄生产更加机械化、智能化。

优选的，还包括图像采集单元，图像采集单元与控制器3连接，所述图像采集单元用于采集番茄图像，并传递给控制器3。

所述控制器3包括主茎杆位置判断模块、老叶高度判断模块和老叶朝向判断模块；所述主茎杆位置判断模块用于根据图像采集单元采集的番茄图像，判断主茎杆是否位于刀具外壳24的空腔内；所述老叶高度判断模块用于根据图像采集单元采集的番茄图像，判断老叶的高度；所述老叶朝向判断模块用于根据图像采集单元采集的番茄图像，判断老叶的朝向。

优选的，所述图像采集单元为摄像机。

把所述底座114安装在搭载小车上，且保持底座114水平。设定初始位置和株距，通过定位，使搭载小车到达指定位置，通过控制器3设定第二丝杠步进电机121的横向伸长的行程值，在提升组件11顶端安装一个小型的摄像机，用于采集番茄的图像，通过机器视觉的技术来判断老叶的高度和老叶的朝向，以及主茎杆的位置。

本发明特别适用于温室番茄老叶的修剪，其工作过程如下：

搭载小车将番茄老叶修剪装置运送至工作区域，控制器3根据摄像机采集的番茄图像，判断老叶的高度，并控制第一丝杠步进电机111将滑块112提升至指定高度；

所述控制器3根据摄像机采集的番茄图像，判断老叶的主茎杆是否位于刀具外壳24的空腔内，并控制第二丝杠步进电机121推动内连接壳124，直至刀具外壳24的中心与番茄主茎秆重合；

所述控制器3根据摄像机采集的番茄图像，判断老叶的朝向，是否能落在刀具外壳24范围内，如果不在，驱动刀具外壳电机组件21，转动刀具外壳24，直至老叶能落在刀具外壳24范围内，控制器3控制第一丝杠步进电机111将滑块112提升，至老叶叶柄落入刀具外壳24的修剪槽中；

所述第二驱动机构26驱动刀片25转动将老叶剪断，并复位，完成后，控制器3控制第一丝杠步进电机111向上提升，寻找下一老叶；

一株番茄完成修剪后，刀具外壳24与内连接壳124恢复原位，滑块112降至初始高度，搭载小车移动至下一株番茄。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种番茄老叶修剪装置，其特征在于，包括定位部件（1）、修剪部件（2）、图像采集单元和控制器（3）；

所述定位部件（1）包括提升组件（11）和水平伸长组件（12），水平伸长组件（12）安装在提升组件（11）上；

所述修剪部件（2）包括刀具外壳（24）、刀片（25）、第一驱动机构（21）和第二驱动机构（26）；所述第一驱动机构（21）安装在水平伸长组件（12）的一端，第一驱动机构（21）与刀具外壳（24）连接，用于驱动刀具外壳（24）旋转；所述刀片（25）安装在刀具外壳（24）内；第二驱动机构（26）安装在刀具外壳（24）上，且与刀片（25）连接，用于驱动刀片（25）在刀具外壳（24）内旋转；

所述控制器（3）包括主茎杆位置判断模块、老叶高度判断模块和老叶朝向判断模块，主茎杆位置判断模块用于根据图像采集单元采集的番茄图像，判断主茎杆是否位于刀具外壳（24）的空腔内；所述老叶高度判断模块用于根据图像采集单元采集的番茄图像，判断老叶的高度；所述老叶朝向判断模块用于根据图像采集单元采集的番茄图像，判断老叶的朝向；

所述控制器（3）分别与定位部件（1）、图像采集单元和修剪部件（2）连接；

所述控制器（3）根据摄像机采集的番茄图像，判断老叶的主茎杆是否位于刀具外壳（24）的空腔内，并控制第二丝杠步进电机（121）推动内连接壳（124），直至刀具外壳（24）的中心与番茄主茎秆重合；

所述控制器（3）根据摄像机采集的番茄图像，判断老叶的朝向，是否能落在刀具外壳（24）范围内，如果不在，驱动第一驱动机构（21），转动刀具外壳（24），直至老叶能落在刀具外壳（24）范围内，控制器（3）控制第一丝杠步进电机（111）将滑块（112）提升，至老叶叶柄落入刀具外壳（24）的修剪槽中；

所述第二驱动机构（26）驱动刀片（25）转动将老叶剪断，并复位，完成后，控制器（3）控制第一丝杠步进电机（111）向上提升，寻找下一老叶；

一株番茄完成修剪后，刀具外壳（24）与内连接壳（124）恢复原位，滑块（112）降至初始高度，搭载小车移动至下一株番茄；

所述刀具外壳（24）为圆弧形，内部设有空腔，刀具外壳（24）的圆弧面上部间隔设有多个三角形凸起，相邻的三角形凸起之间形成修剪槽；

所述第一驱动机构（21）和第二驱动机构（26）均为电机组件；所述电机组件包括电机外壳（22）、传动齿轮（211）、电机支架（212）和电机（213），所述电机（213）安装在电机支架（212），电机支架（212）安装在电机外壳（22），电机（213）与传动齿轮（211）连接；所述控制器（3）与电机（213）连接；

所述刀具外壳（24）外侧面设有第一条形开口，第一条形开口上设有第一传动齿条（231），第一驱动机构（21）的电机外壳（22）与第一条形开口滑动连接，第一驱动机构（21）的传动齿轮（211）与第一传动齿条（231）啮合；

所述刀具外壳（24）外侧面还设有第二条形开口，第二驱动机构（26）的电机外壳（22）安装在刀具外壳（24）上、且与第二条形开口的位置对应；所述刀片（25）的一侧设有第二传动齿条（232），第二驱动机构（26）的传动齿轮（211）通过第二条形开口与第二传动齿条（232）啮合；

所述提升组件（11）包括第一丝杠步进电机（111）、滑块（112）、连接板（113）和底座（114）；所述第一丝杠步进电机（111）安装在底座（114）上，所述滑块（112）安装在第一丝杠步进电机（111）的丝杆上，连接板（113）安装在滑块（112）的侧面；所述控制器（3）与第一丝杠步进电机（111）连接；

所述水平伸长组件（12）包括第二丝杠步进电机（121）、螺母滑块（122）、外连接壳（123）和内连接壳（124）；

所述外连接壳（123）与提升组件（11）连接，第二丝杠步进电机（121）与外连接壳（123）的一端连接，第二丝杠步进电机（121）的丝杆位于外连接壳（123）内，内连接壳（124）的一端位于外连接壳（123）内、与外连接壳（123）滑动连接；内连接壳（124）的一端与丝杆通过螺母滑块（122）连接；内连接壳（124）的另一端与第一驱动机构（21）连接；

所述第二丝杠步进电机（121）驱动内连接壳（124）沿着外连接壳（123）水平运动；所述控制器（3）与第二丝杠步进电机（121）连接。

2.根据权利要求1所述的番茄老叶修剪装置，其特征在于，所述外连接壳（123）内侧设有导轨，内连接壳（124）的两侧分别设有滑槽，所述滑槽与导轨滑动配合。

3.根据权利要求1所述的番茄老叶修剪装置，其特征在于，所述外连接壳（123）的另一端设有挡板（126）；第二丝杠步进电机（121）的丝杆末端通过轴承（125）安装在挡板（126）上；内连接壳（124）的另一端穿过挡板（126）上的通槽与第一驱动机构（21）连接。

4.根据权利要求1所述的番茄老叶修剪装置，其特征在于，所述外连接壳（123）的底部设有水平设置的安装槽，外连接壳（123）通过安装槽与连接板（113）连接。