CN114619513B - 双茎节甘蔗预切种装置 - Google Patents
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Abstract
本申请关于一种双茎节甘蔗预切种装置，涉及甘蔗种植机的农机装备领域。其包括柜体、输送机构、图像采集机构和切割机构。本申请实施例提供的双茎节甘蔗预切种装置，(1)、在对于甘蔗种段进行切割位置定位后，使用至少五个切割设备对甘蔗进行基于双茎节位置或多茎节位置的多段同时切割，在全自动化、保证双茎节切种的前提下，提高了切种效率；(2)、采用圆锯片进行甘蔗种段切割，甘蔗种段切口表面平整，质量更好；(3)、增加覆盖罩，并采用额外配置的条形光源，使图像采集设备在不受外界光线影响下采集到甘蔗图像的过程中，提高对于茎节识别的准确率。本装置为长度在600mm～1500mm范围内的甘蔗种段提供了优质的多茎节切种方案。
Description
技术领域
本申请涉及甘蔗种植机的农机装备领域，特别涉及一种双茎节甘蔗预切种装置。
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应能力，蔗糖业为我国经济发展的重要支柱和农民脱贫致富主要经济来源，但近年来我国的蔗糖国际竞争力却在降低，主要原因在于甘蔗种植成本与发达国家相比过高。甘蔗机械化程度的低下是制约蔗糖产业发展的瓶颈。
相关技术中，甘蔗的切种方式包括人工切种和半机械化切种两种模式。示例性地，一种人工切种的形式为，人工确定甘蔗的茎节位置，并对应茎节位置进行切割，得到用于种植的甘蔗种段；一种半机械切种的形式为，机械每隔固定距离进行一次切种，得到用于种植的甘蔗种段。在一些示例中，相关技术还借助视觉技术进行单茎节切种，切割装置每次切割运动会生成一个单茎节蔗种段。
然而，相关技术中，人工切种的人工成本消耗较高，机械切种得到的种段质量较低，而通过调研和实验发现，单茎节的甘蔗种段萌芽率低，产量低，容易遭受凤梨病菌侵染，对甘蔗种段预处理要求更高，而双茎节种植有利于甘蔗萌芽和幼苗生长，更适合向蔗农推广。因此，相关技术中的甘蔗切割装置的切种效率较低，且获得的甘蔗种段质量较低。
发明内容
本申请关于一种双茎节甘蔗预切种装置,能够在提高甘蔗切种的效率提高获得蔗种的质量：该双茎节甘蔗预切种装置包括柜体、输送机构、图像采集机构和切割机构，用于适配长度在600mm～1500mm范围内的待切割甘蔗；
柜体的顶部具有顶板，顶板上具有顶板开口，输送机构与顶板连接，且位于顶板开口的上方；
输送机构包括至少一个传送链以及至少两个传动轴，传送链与传动轴垂直，传送链的起始位置位于柜体的顶部的第一端，传送链的结束位置与切割机构的位置对应；
图像采集机构包括图像采集支架以及图像采集设备，图像采集设备位于图像采集支架的顶部，图像采集设备的信号采集端与输送机构的位置相对；
切割机构中包括至少五个切割设备以及切割支架，切割支架位于顶板开口的上方，且与柜体连接，切割设备与切割支架连接，当双茎节甘蔗预切种装置处于切割位置调整状态时，切割设备沿切割支架水平运动；
切割设备中包括切割刀片、驱动组件与限位组件，切割刀片与驱动组件连接，且切割刀片的位置与驱动组件的位置竖直对应，当双茎节甘蔗预切种装置处于工作状态时，待切割甘蔗的运动受到限位组件的限制；
当双茎节甘蔗预切种装置处于工作状态时，切割机构中，相邻两个切割设备之间的距离与待切割甘蔗的双茎节间距对应。
在一种可能的实现方式中，输送机构中还包括伺服电机；
至少两个传动轴包括主动传动轴和至少一个从动传动轴；
主动传动轴与伺服电机的动力输出端连接，从动传动轴与主动传动轴连接。
在一种可能的实现方式中，传送链的数量为至少两条，至少两条传送链相互平行；
传送链的外表面上包括至少两个卡座，卡座的形状为V型；
顶板开口的位置与传送链的位置对应。
在一种可能的实现方式中，切割支架中还包括至少一条横梁，切割设备中还包括切割设备靠板、步进电机和斜齿轮；
切割设备靠板与步进电机连接；
步进电机的动力输出端斜齿轮连接；
横梁的上方具有斜齿条，斜齿轮与斜齿条啮合。
当双茎节甘蔗预切种装置处于切割位置调整状态时，步进电机驱动斜齿轮水平运动，并带动切割设备运动。
在一种可能的实现方式中，切割设备中还包括切割设备底板，限位组件中包括V型滚轮、导向杆和压紧气缸；
导向杆和V型滚轮位于切割设备底板的顶部，导向杆与V型滚轮连接；
当双茎节甘蔗预切种装置处于甘蔗位置调整状态时，待切割甘蔗位于V型滚轮上，并随V型滚轮的滚动同步水平运动，且受到压紧气缸的压力约束。
在一种可能的实现方式中，驱动组件中还包括滚轮驱动设备和第一光电开关；
滚轮驱动设备位于切割设备底板的顶部；
切割驱动设备的动力输出端与V型滚轮连接，第一光电开关的信号输出端用于与可编程逻辑控制器PLC设备的信号输入端连接，以控制滚轮驱动设备。
在一种可能的实现方式中，切割刀片为圆形切割片，驱动组件中还包括切割片轴以及切割片轴驱动设备；
圆形切割片与切割片轴套接连接；
切割片轴与切割片轴驱动设备连接；
当双茎节甘蔗预切种装置处于运动状态时，切割片轴驱动设备带动圆形切割片运动。
在一种可能的实现方式中，双茎节甘蔗预切种装置中还包括定位板以及第二光电开关；
第二光电开关位于定位板的表面，当双茎节甘蔗预切种装置处于甘蔗位置调整状态时，第二光电开关的位置与待切割甘蔗的位置相对；
第二光电开关的信号输出端用于与PLC设备的信号输入端连接，以控制切割片轴驱动设备。
在一种可能的实现方式中，图像采集机构还包括覆盖罩、光源以及第三光电开关；
覆盖罩活动覆盖图像采集机构；
当覆盖罩处于闭合状态时，图像采集设备的信号采集端、光源以及第三光电开关位于覆盖罩的内部；
第三光电开关的位置与图像采集设备的位置相对；
第三光电开关的信号输出端与PLC设备的输入端连接，以控制图像采集设备。
本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
当甘蔗被放置于传送链的第一端，并且被传送到传送链的指定位置时，图像采集设备将会对甘蔗进行图像采集，以确定进行切割的位置。在位置确定后，甘蔗将会被从输送机构传送至与切割机构对应的位置，基于图像采集机构的切割位置确定结果，至少五个切割设备将会被调整至对应甘蔗的双茎节切种的预备位置。在切割设备的位置调整后，装置对甘蔗进行同时多段的切割，得到与语出工作状态的切割设备数量对应的甘蔗种段，并通过顶板开口将甘蔗种段置入柜体内部以存储，实现了甘蔗切种全过程的自动化。通过本装置进行甘蔗切种，在保证对于甘蔗进行双茎节切种的同时，提高了甘蔗的切种效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种双茎节甘蔗预切种装置的结构示意图；
图2示出了本申请一个示例性实施例提供的一种传输机构的结构示意图；
图3示出了本申请一个示例性实施例提供的一种切割机构的结构示意图；
图4示出了本申请一个示例性实施例提供的一种图像采集机构的结构示意图。
附图中的标号如下：
1-双茎节甘蔗预切种装置；
11-柜体，12-输送机构，13-图像采集机构，14-切割机构，15-定位板；
111-顶板，112-顶板开口；
121-传送链，122-传动轴，123-伺服电机；
1211-卡座；
1221-主动传动轴，1222-从动转动轴；
131-图像采集支架，132-图像采集设备，133-覆盖罩，134-光源，135-第三光电开关；
141-切割设备，142-切割支架；
1411-切割刀片，1412-驱动组件，1413-限位组件，1414-切割设备靠板，1415-步进电机，1416-斜齿轮，1417-切割设备底板；
14121-滚轮驱动设备，14122-第一光电开关，14123-切割片轴，14124-切割片轴驱动设备；
14131-V型滚轮，14132-导向杆，14133-压紧气缸；
1421-横梁。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
首先，对本申请实施例中涉及的名词进行简单的介绍：
甘蔗，是一种多年生高大实心草本植物，在其进行种植时，通常通过对于已成熟的甘蔗进行切割，得到种段，并且将种段插入土壤中的方式进行种植。相关技术中，种段包括单茎节甘蔗种段、双茎节甘蔗种段以及多茎节甘蔗种段。需要说明的是，在甘蔗进行切割的过程中，经过实践表明，双茎节或多茎节的甘蔗种段在萌芽率和产量上，均大于单茎节甘蔗种段。故本申请中涉及的双茎节甘蔗预切种装置，是针对生产双茎节以及多茎节的甘蔗种段所设计的。在此基础上，本申请中涉及的双茎节甘蔗预切种装置，还可用于切割包括但不限于竹子、树木、塑料棍体在内的条状或棍状的人工或自然形成的物体。
相关技术中，甘蔗的切种方式包括人工切种和半机械化切种两种模式。示例性地，一种人工切种的形式为，人工确定甘蔗的茎节位置，并对应茎节位置进行切割，得到用于种植的甘蔗种段；一种半机械切种的形式为，机械每隔固定距离进行一次切种，得到用于种植的甘蔗种段。目前市场上有研制的相关视觉识别的甘蔗切种机，主要生产单茎节的甘蔗种段，而通过调研和实验发现，单茎节的甘蔗种段萌芽率低，产量低，容易遭受凤梨病菌侵染，对甘蔗种段预处理要求更高，而双茎节种植有利于甘蔗萌芽和幼苗生长，更适合向蔗农推广。现有的切种机大多只能每次有单根甘蔗在切割，切割装置的每次切割运动只能产生一个甘蔗种段，因此切种效率上还有待提高。现有的切种机多采用液压或气压缸带动刀片砍断甘蔗，该方式难以控制甘蔗切口的质量。
基于相关技术，本申请提供了一种双茎节甘蔗预切种装置1。请参考图1，该装置包括柜体11、输送机构12、图像采集机构13和切割机构14；柜体11的顶部具有顶板111，顶板111上具有顶板开口112，输送机构12与顶板111连接，且位于顶板开口112的上方；输送机构12包括至少一个传送链121以及至少两个传动轴122，传送链121与传动轴122垂直，传送链121的起始位置位于柜体11的顶部的第一端；图像采集机构13包括图像采集支架131以及图像采集设备132，图像采集设备132位于图像采集支架131的顶部，图像采集设备132的信号采集端与输送机构12的位置相对；切割机构14中包括至少五个切割设备141以及切割支架142，切割支架142位于顶板开口112的上方，且与柜体11连接，切割设备141与切割支架142连接，当双茎节甘蔗预切种装置1处于切割位置调整状态时，切割设备141沿切割支架142水平运动；切割设备141中包括切割刀片1411、驱动组件1412与限位组件1413，切割刀片1411与驱动组件1412连接，且切割刀片1411的位置与驱动组件1412的位置竖直对应，当双茎节甘蔗预切种装置1处于工作状态时，待切割甘蔗的运动受到限位组件1413的限制当双茎节甘蔗预切种装置1处于工作状态时，切割机构14中，处于工作状态的相邻两个切割设备141之间的距离与待切割甘蔗的双茎节距离对应。
请参考图1，在本申请实施例中，柜体11为用于装载切割完毕后的甘蔗种段的柜体11，该柜体11的顶部具有顶板111。该顶板111用于将切割得到的甘蔗种段与外界环境隔离。可选地，顶板111上具有顶板开口112，用于在切割机构14切割得到甘蔗种段后，将甘蔗种段通过顶板开口112落入柜体11内部，以进行存储。在本申请实施例中，柜体11以及顶板111的材质为金属，
在一个示例中，柜体11以的材质为不锈钢，顶板的材质为Q235钢。
请参考图1，在本申请实施例中，输送机构12中包括至少一个传送链121以及至少两个传动轴122，传动轴122与置于其上方的传送链121相互垂直，并通过旋转为传动轴122提供动力，在传动轴122运动的过程中，传送链121跟随传动轴122的旋转进行运动，在待切割甘蔗被置于传送链121的第一端，或，在待切割甘蔗被放置在传送链121上的任意一点时，待切割甘蔗即在传送链121的带动下，向输送机构12的另一端，也即切割机构14所在的一端传送。也即，传送链121的结束位置与切割机构14的位置对应，在一个示例中，传送链121的结束位置与切割机构14的位置相对。
在待切割甘蔗位于传送链121上，并向切割机构14所在的位置运动的过程中，图像采集机构13中的图像采集设备132将会对待切割甘蔗进行拍摄。在一个示例中，图像采集支架131对于图像采集设备132进行支承，使其位于输送机构12的上方，并且对于待切割甘蔗进行拍摄。在本申请实施例中，图像采集设备132实现为面阵相机。在图像采集结束之后，输送机构12将会重新启动，对待切割甘蔗进行继续传送。
当待切割甘蔗被传输至与切割机构14对应的位置时，切割机构14中的切割刀片1411将会在驱动组件1412的带动下纵向运动，以对待切割甘蔗进行切割。在切割过程中，甘蔗与限位组件1413相抵，故无法进行移动，保证了切割过程的稳定性。
需要说明的是，在本申请实施例中，切割设备141的数量为至少五个，为在图示部分中将各部分结构体现清晰，本申请的附图中以切割设备141的数量为1个为例进行示意性表达。在进行甘蔗切割工作的过程中，当处于工作状态的切割设备的数量为n个时，待测甘蔗将被切割为n+1段，其中将包括至少n段可用的种段。当双茎节甘蔗预切种装置1处于工作状态时，相邻两个处于工作状态中切割设备之间的距离即为一段甘蔗种段的距离。可选地，适配种植实践中对于单个甘蔗种段中茎节数量的确定，相邻两个切割设备141之间的距离与待切割甘蔗的双茎节间距对应。经过实验验证可得，待切割甘蔗的长度在600mm至1500mm范围内，适配处于工作状态的切割设备数量为1～5个。在一个示例中，单节甘蔗的平均长度为15cm，待切割甘蔗中最长的甘蔗为1.5m，也即最长的甘蔗具有约为10个茎节。在此情况下，每个甘蔗种段中包括两个茎节，则对应处于工作状态的切割设备141的数量为5个。当双茎节甘蔗预切种装置处于工作状态时，相邻两个切割设备141之间的间距为30cm。在此情况下，切割设备141的宽度也即被限制。在一个示例中，切割设备141的宽度为14cm。可选地，当处于工作状态的切割设备141的数量少于装置配置的切割设备141的数量时，其他切割设备141用作备用。
在本申请的一些实施例中，对应不同的甘蔗预切种场景，切割设备141之间的宽度也可以进行调整，以适配多茎节切种的应用情况。在一个示例中，当双茎节甘蔗预切种装置1处于工作状态时，相邻两个切割设备141之间的宽度与甘蔗的三个茎节的长度对应。
综上所述，本申请实施例提供的双茎节甘蔗预切种装置，当甘蔗被放置于传送链的第一端，并且被传送到传送链的指定位置时，图像采集设备将会对甘蔗进行图像采集，以确定进行切割的位置。在位置确定后，甘蔗将会被从输送机构传送至与切割机构对应的位置，基于图像采集机构的切割位置确定结果，至少五个切割设备将会被调整至对应甘蔗的双茎节切种的预备位置。在处于工作状态的切割设备的位置调整后，装置对甘蔗进行同时多段的切割，得到至少两个甘蔗种段，并通过顶板开口将甘蔗种段置入柜体内部以存储，实现了甘蔗切种全过程的自动化。通过本装置进行甘蔗切种，在保证对于甘蔗进行双茎节切种的同时，提高了甘蔗的切种效率。
在本申请实施例中，为保证图像采集、运输以及切割等各个环节的稳定性，通过进行诸如马达、电机、光电开关等驱动装置以及信号发生装置的设置，实现双茎节甘蔗预切种装置1的电动控制。该双茎节甘蔗预切种装置1包括柜体11、输送机构12、图像采集机构13和切割机构14；柜体11的顶部具有顶板111，顶板111上具有顶板开口112，输送机构12与顶板111连接，且位于顶板开口112的上方；输送机构12包括至少一个传送链121以及至少两个传动轴122，传送链121与传动轴122垂直，传送链121的起始位置位于柜体11的顶部的第一端；图像采集机构13包括图像采集支架131以及图像采集设备132，图像采集设备132位于图像采集支架131的顶部，图像采集设备132的信号采集端与输送机构12的位置相对；切割机构14中包括至少五个切割设备141以及切割支架142，切割支架142位于顶板开口112的上方，且与柜体11连接，切割设备141与切割支架142连接，当双茎节甘蔗预切种装置1处于切割位置调整状态时，切割设备141沿切割支架142水平运动；切割设备141中包括切割刀片1411、驱动组件1412与限位组件1413，切割刀片1411与驱动组件1412连接，且切割刀片1411的位置与驱动组件1412的位置竖直对应。
在一个可选的实施例中，输送机构12中还包括伺服电机123，传动轴122包括主动传动轴1221和至少一个从动传动轴1222，主动传动轴1221与伺服电机123的信号输出端连接，从动转动轴1222与主动传动轴1221连接。
在本申请实施例中，为对传动轴122进行驱动，以使传动轴122可以以稳定的状态对传送链121进行动力传输，故进行伺服电机123的设置。在一个示例中，传动轴122与伺服电机123套接连接。
当传动轴122中包括主动传动轴1221和至少一个从动传动轴1222时，主动传动轴1221驱动传送链121进行运动，在传送链121运动时，传送链121即会带动从动传动轴1222进行同步运动。也即，主动传动轴1221对于传送链121起到驱动和支承作用，从动传动轴1222对于传送链121起到支承作用。
在一个可选的实施例中，传送链121的数量为至少两条，至少两条传送链121相互平行。传送链121的外表面上包括至少一个卡座1211，卡座1211的形状为V型。顶板开口112的位置与传送链121的位置对应。
对应传送链121上的物体是甘蔗类的棍状物的情况下，传送链121上将包括至少一个卡座1211。通过相邻两个传送链121的卡座1211设置，使甘蔗在摆放在卡座1211上时，可以被卡座1211所固定。在本申请的一个示例中，卡座1211的形状为V型。由于卡座1211的形状是V型，具有凸出于传送链121的部分。为使传送链121在运动的过程中，V型卡座1211不会与其他组件产生运动干涉，影响运动，故传送链121的位置将与开口的位置对应，以使传送链121在运动时，V型卡座1211不与柜体顶板111相接触，致使传输机构的运动受到影响。
结合上述描述，请参考图2，在传输机构中，包括伺服电机123、与伺服电连接的主动传动轴1221、从动传动轴1222、以及与传动轴122垂直的两条传动带。传动带上还具有呈V型的卡座1211。除此之外，在传输机构中，还包括用于装载伺服电机123的伺服电机123安装器，在伺服机与主动传动轴1221之间的减速器，以及承载从动传动轴1222的轴承座。此外，在本申请实施例中，V型卡座1211的底部还包括链轮和链条。
在一个可选的实施例中，切割支架142中还包括至少一条横梁1421，切割设备141中还包括切割设备靠板1414、步进电机1415、和斜齿轮1416。切割设备靠板1414与步进电机1415连接；步进电机1415的动力输出端斜齿轮1416连接；横梁1421的上方具有斜齿条，斜齿轮1416与斜齿条啮合；当双茎节甘蔗预切种装置1处于切割位置调整状态时，步进电机1415驱动斜齿轮1416水平运动，并带动切割设备141运动。在一个示例中，切割设备上包括U型传感器，U型传感器用于对切割设备的位置进行确定。可选地，U型传感器基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)设备的信号控制确定基准位置，基于该基准位置，切割设备可确定最终运动的终点位置，或，确定相互之间的位置相对关系。本申请对于切割设备的具体定位方式不做限定。
在本申请实施例中，为对应待切割甘蔗的切割需求，在一个切割机构14中，切割设备141的数量为至少一个。在如上所述的示例中，切割设备141的数量为五个。在确定切割位置后，切割设备141的水平位置将会进行调整。故，切割机构14中包括水平设置的至少一条横梁1421，切割设备141将会沿该横梁1421进行水平运动。
在本申请实施例中，驱动切割设备141进行运动的装置为斜齿轮1416以及步进电机1415的组合。步进电机1415的动力输出端与斜齿轮1416连接。斜齿轮1416的数量为1个，并卡接在竖直位置相对最高的横梁1421上。对应地，最高位置的横梁1421上需要设置斜齿条，以适配斜齿轮1416。在步进电机1415驱动斜齿轮1416进行运动时，斜齿轮1416即会带动切割设备141进行整体运动，以实现切割设备141的水平方向的移动。
在本申请实施例中，为使切割设备141与切割支架142之间的连接更加稳定，除了通过斜齿轮1416与斜齿条的卡接之外，横梁1421与切割设备141之间还可以通过滑块与侧面导轨的卡接实现加强连接。在此情况下，滑块与横梁1421的数量对应。请参考图2，支架中包括第一横梁和第二横梁，切割设备141中包括第一滑块和第二滑块。第一横梁包括第一侧面导轨，第一滑块位于第一侧面导轨内，第二横梁包括第二侧面导轨，第二滑块位于第二侧面导轨内。
在一个可选地实施例中，切割设备141中包括切割设备底板1417，限位组件1413中包括V型滚轮14131、导向杆14132和压紧气缸14133。导向杆14132和V型滚轮14131位于切割设备底板1417的顶部，导向杆14132与V型滚轮14131连接。当双茎节甘蔗预切种装置1处于甘蔗位置调整状态时，待切割甘蔗位于V型滚轮14131上，并随V型滚轮14131的滚动同步水平运动，且受到压紧气缸14133的压力约束。
当待切割甘蔗被从输送机构12运输至与切割机构14对应的位置处时，切割设备底板1417以及切割设备底板1417上的限位组件1413将会对于待切割甘蔗的位置进行限定。在一个示例中，待切割甘蔗经过导向杆14132，从输送机构12被运送至切割机构14中。与导向杆14132相连接的即为承载待切割甘蔗的V型滚轮14131。V型滚轮14131可以带动待切割甘蔗进行横向运动。
在待切割甘蔗位于V型滚轮14131内时，其运动还受到压紧气缸14133的压力约束。
在一个可选的实施例中，切割设备141中还包括滚轮驱动设备14121和第一光电开关14122。在本申请实施例中，滚轮驱动设备14121实现为马达与马达座的组合。滚轮驱动设备14121位于切割设备底板1417的顶部。也即，在本申请实施例中，马达座位于切割设备底板1417的顶部；马达位于马达座内。第一光电开关14122的信号输出端用于与PLC的信号输入端连接，以控制滚轮驱动设备14121。在此情况下，导向杆14132即与V型滚轮14131通过承载马达的马达座相连。
在本申请实施例中，对应V型滚轮14131带动待切割甘蔗进行运动的情况，为实现该过程的自动化，在切割设备141中进行了由马达座和马达组成的滚轮驱动设备14121，以及第一光电开关14122的设置。当待切割甘蔗位于V型滚轮14131上时，第一光电开关14122即会被触发，生成电信号，该电信号通过第一光电开关14122的信号输出端进行输出，并被PLC设备接收。PLC设备根据该电信号进行相应，生成反馈信号，并最终将反馈信号通过马达的信号输入端传输至马达，在此情况下，马达即结合自身收到的其他信号，驱动V型滚轮14131进行运动，V型滚轮14131也对应地带动待切割甘蔗进行运动，直至待切割甘蔗运动至指定位置。
需要说明的是，本申请实施例中，所有的光电开关可以实现为同样的光电开关，也可以实现为不同的光电开关。本申请对于光电开关的实际实现选型不做限定。
在一个可选的实施例中，切割刀片1411为圆形切割片，驱动组件1412中还包括切割片轴14123、以及包括了切割片轴安装座、片轴安装座导轨和标准气缸在内的切割片轴驱动设备14124；圆形切割片与切割片轴14123套接连接；切割片轴14123与切割片轴驱动设备14124连接；当双茎节甘蔗预切种装置1处于运动状态时，切割片轴驱动设备14124带动圆形切割片运动。
对应切割甘蔗的情况，本申请选取圆形切割片作为切割刀片1411，在对待切割甘蔗进行切割时，圆形切割片将进行纵向运动。圆形切割片的切割原理为在纵向运动的同时进行旋转切割，故圆形切割片将会位于切割片轴14123上。用于驱动切割片轴14123的切割片轴驱动设备14124包括切割片轴安装座、片轴安装座导轨以及标准气缸。切割片轴14123对应安装于切割片轴安装座上，并置于片轴安装座导轨内。标准气缸可以驱动切割片轴安装座可以沿片轴安装座导轨进行纵向往复运动。同时，切割片轴驱动设备14124中还包括交流高速电机，该交流高速电机用于驱动切割片轴14123进行旋转。在此情况下，切割片轴14123可以保证对于甘蔗种段的精准切割，得到切口表面平整，质量优秀的甘蔗种段。
在一个可选的实施例中，双茎节甘蔗预切种装置1中还包括定位板15以及第二光电开关。第二光电开关14126位于定位板15的表面。第二光电开关14126的信号输出端用于与PLC设备的信号输入端连接，以控制切割片轴驱动设备14124，也即，控制标准气缸。
在本申请实施例中，双茎节甘蔗预切种装置1中还包括定位板15以及第二光电开关14126的组合，用于对于待切割甘蔗是否摆放到位进行判断。在本申请实施例中，当第二光电开关14126因为光线的变化生成电信号时，即可确定待切割甘蔗已经与定位板15贴合，也即，待切割甘蔗已位于正确的待切割位置，此时，PLC设备接收该电信号，并进而生成反馈信号，以控制标准气缸进行纵向切割运动，在标准气缸进行纵向切割运动的同时，交流电机也会开始工作，控制切割片轴14123进行旋转。在本申请实施例中，定位板15以及光电开关14126的组合的数量为1个。在一个示例中，定位板15的位置为根据手动调整的调整结果确定的；在另一个示例中，定位板15的位置为根据PLC设备的信号自动调整确定的。本申请对于定位板15的调整方式不作限定。
结合上述描述，请参考图3，在切割机构14中包括切割支架142与切割设备141，切割支架142中包括第一横梁以及第二横梁，第一横梁具有第一侧面导轨，第二横梁具有第二侧面导轨，第一横梁的上方还设置有斜齿条。切割设备141中包括切割设备靠板1414，切割设备靠板1414上具有第一滑块以及第二滑块，分别连接于第一侧面导轨以及第二侧面导轨。在切割设备靠板1414上，还具有步进电机1415安装板，步进电机1415安装板的底部安装有与斜齿条适配的斜齿轮1416，且步进电机1415顶面安装有步进电机1415。在切割设备靠板1414的另一侧，具有片轴安装座导轨，切割片轴安装座安装于片轴安装座导轨上，切割片轴安装座与位于切割设备靠板1414的顶部的气缸通过浮动接头连接。切割片轴14123可旋转地安装于切割片轴安装座上，并套接有实现为圆形切割片的切割刀片1411。同时，装置内还包括定位板15，定位板15上具有第二光电开关，以进行光线检测。在同一侧，与切割设备靠板1414垂直的切割设备底板1417上，具有相互连接的V型导轮、导向杆14132、压紧气缸14133以及马达，其中，马达安装于马达座内，且马达座受到PLC设备的控制，PLC设备与第一光电开关14122通信连接。
在一个可选的实施例中，图像采集机构13还包括覆盖罩133、光源134以及第三光电开关135。覆盖罩133活动覆盖图像采集机构13。当覆盖罩133处于闭合状态时，图像采集设备132的信号采集端、光源134以及第三光电开关135位于覆盖罩133的内部；第三光电开关135的位置与图像采集设备132的位置相对。第三光电开关135的信号输出端与PLC设备的输入端连接，以图像采集设备132。
在本申请实施例中，图像采集机构13用于在待切割甘蔗在输送机构12上运输的过程中，对待切割甘蔗进行拍摄。图像采集机构13中包括第三光电开关135，当第三光电开关135通过光线强度的变化感知到待切割甘蔗已被运送到指定位置时，第三光电开关135即可向PLC设备发送电信号，PLC设备响应于该电信号进行反馈信号的生成，并在伺服电机123工作以保证甘蔗持续运动的过程中，启动图像采集设备132进行照片的拍摄。可选地，为了提高装置的运行效率，在图像采集设备132进行图像采集时，伺服电机123的工作不停止。当第三光电开关135有信号时，说明甘蔗此时处于图像采集设备132正下方，触发图像采集设备132采集照片。而在此过程中，伺服电机123可以精确地调节传送链的传动速度，保证获取的图像的清晰度。
可选地，为保证对于待切割甘蔗机进行拍摄时，光线强度适合图像采集机构13，也即面阵相机的工作，图像采集机构13被覆盖罩133所覆盖，以减弱自然光照射入图像采集机构13时的光线强度。在一个示例中，图像采集机构13实现为长方体机构，则覆盖罩133实现为覆盖于该长方体机构上的，可打开的茶色玻璃。在本申请实施例中，覆盖罩133还可实现为可打开的金属罩体，或，可打开的塑料罩体中的至少一种，本申请对覆盖罩133的具体实现形式不做限定。
在本申请实施例中，在覆盖罩133的顶部具有光源134。对应甘蔗的形状，光源134应实现为条状光源134。在一个示例中，光源134实现为白炽灯。
请参考图4，覆盖罩133可活动地覆盖在图像采集支架131的外围，覆盖罩133内部包括实现为条状光源的光源134，覆盖罩133的中心位置包括实现为面阵相机的图像采集设备132。
综上所述，本申请实施例提供的双茎节甘蔗预切种装置，当甘蔗被放置于传送链的第一端，并且被传送到传送链的指定位置时，图像采集设备将会对甘蔗进行图像采集，以确定进行切割的位置。在位置确定后，甘蔗将会被从输送机构传送至与切割机构对应的位置，基于图像采集机构的切割位置确定结果，至少五个切割设备将会被调整至对应甘蔗的双茎节切种的预备位置。在处于工作状态的切割设备的位置调整后，装置对甘蔗进行同时多段的切割，得到至少两个甘蔗种段，并通过顶板开口将甘蔗种段置入柜体内部以存储，实现了甘蔗切种全过程的自动化。通过本装置进行甘蔗切种，在保证对于甘蔗进行双茎节切种的同时，提高了甘蔗的切种效率。
本申请实施例提供的双茎节甘蔗预切种装置，切割方式采用圆锯片的形式，圆锯片的旋转运动由交流电机提供动力，圆锯片的切割运动由直线气缸控制，甘蔗种段切口表面平整，质量更好，易于获得优质的甘蔗种子，且空气动力源清洁。
本申请实施例提供的双茎节甘蔗预切种装置，增加了可开启的覆盖罩，并采用额外配置的条形光源，输送机构采用可调速的链传动，使图像采集设备在不受外界光线的影响下采集到甘蔗图像，并减小输送速度对图像采集的影响，提高茎节识别的准确率。
上述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种双茎节甘蔗预切种装置(1)，其特征在于，所述双茎节甘蔗预切种装置(1)包括柜体(11)、输送机构(12)、图像采集机构(13)和切割机构(14)，用于适配长度在600mm～1500mm范围内的待切割甘蔗；
所述柜体(11)的顶部具有顶板(111)，所述顶板(111)上具有顶板开口(112)，所述输送机构(12)与所述顶板(111)连接，且位于所述顶板开口(112)的上方；
所述输送机构(12)包括至少一个传送链(121)以及至少两个传动轴(122)，所述传送链(121)与所述传动轴(122)垂直，所述传送链(121)的起始位置位于所述柜体(11)的顶部的第一端，所述传送链(121)的结束位置与所述切割机构(14)的位置对应；
所述图像采集机构(13)包括图像采集支架(131)以及图像采集设备(132)，所述图像采集设备(132)位于所述图像采集支架(131)的顶部，所述图像采集设备(132)的信号采集端与所述输送机构(12)的位置相对；
所述切割机构(14)中包括至少五个切割设备(141)以及切割支架(142)，所述切割支架(142)位于所述顶板开口(112)的上方，且与所述柜体(11)连接，所述切割设备(141)与所述切割支架(142)连接，当所述双茎节甘蔗预切种装置(1)处于切割位置调整状态时，所述切割设备(141)沿所述切割支架(142)水平运动；
所述切割设备(141)中包括切割刀片(1411)、驱动组件(1412)与限位组件(1413)，所述切割刀片(1411)与所述驱动组件(1412)连接，且所述切割刀片(1411)的位置与所述驱动组件(1412)的位置竖直对应，当所述双茎节甘蔗预切种装置(1)处于工作状态时，所述待切割甘蔗的运动受到所述限位组件(1413)的限制；
当所述双茎节甘蔗预切种装置(1)处于所述工作状态时，所述切割机构(14)中，处于工作状态的相邻两个切割设备(141)之间的距离与所述待切割甘蔗的双茎节间距对应；
所述图像采集机构(13)还包括覆盖罩(133)、光源(134)以及第三光电开关(135)；
所述覆盖罩(133)活动覆盖所述图像采集机构(13)；
当所述覆盖罩(133)处于闭合状态时，所述图像采集设备(132)的信号采集端、所述光源(134)以及所述第三光电开关(135)位于所述覆盖罩(133)的内部；
所述第三光电开关(135)的位置与所述图像采集设备(132)的位置相对；
所述第三光电开关(135)的信号输出端与PLC设备的输入端连接，以控制所述图像采集设备(132)；
所述输送机构(12)中还包括伺服电机(123)；
所述至少两个传动轴(122)包括主动传动轴(1221)和至少一个从动传动轴(1222)；
所述主动传动轴(1221)与伺服电机(123)的动力输出端连接，所述从动传动轴(1222)与所述主动传动轴(1221)连接；
所述传送链(121)的数量为至少两条，至少两条所述传送链(121)相互平行；
所述传送链(121)的外表面上包括至少两个卡座(1211)，所述卡座(1211)的形状为V型；
所述顶板开口(112)的位置与所述传送链(121)的位置对应；
切割设备(141)中还包括切割设备底板(1417)，所述限位组件(1413)中包括V型滚轮(14131)、导向杆(14132)和压紧气缸(14133)；
所述导向杆(14132)和所述V型滚轮(14131)位于所述切割设备底板(1417)的顶部，所述导向杆(14132)与所述V型滚轮(14131)连接；
当所述双茎节甘蔗预切种装置(1)处于甘蔗位置调整状态时，所述待切割甘蔗位于所述V型滚轮(14131)上，并随所述V型滚轮(14131)的滚动同步水平运动，且受到所述压紧气缸(14133)的压力约束。
2.根据权利要求1所述的双茎节甘蔗预切种装置(1)，其特征在于，所述切割支架(142)中还包括至少一条横梁(1421)，所述切割设备(141)中还包括切割设备靠板(1414)、步进电机(1415)和斜齿轮(1416)；
所述切割设备靠板(1414)与所述步进电机(1415)连接；
所述步进电机(1415)的动力输出端所述斜齿轮(1416)连接；
所述横梁(1421)的上方具有斜齿条，所述斜齿轮(1416)与所述斜齿条啮合；
当所述双茎节甘蔗预切种装置(1)处于切割位置调整状态时，所述步进电机(1415)驱动所述斜齿轮(1416)水平运动，并带动所述切割设备(141)运动。
3.根据权利要求2所述的双茎节甘蔗预切种装置(1)，其特征在于，所述驱动组件(1412)中还包括滚轮驱动设备(14121)和第一光电开关(14122)；
所述滚轮驱动设备位于所述切割设备底板(1417)的顶部；
所述滚轮驱动设备的动力输出端与所述V型滚轮(14131)连接，所述第一光电开关(14122)的信号输出端用于与可编程逻辑控制器PLC设备的信号输入端连接，以控制所述滚轮驱动设备(14121)。
4.根据权利要求2所述的双茎节甘蔗预切种装置(1)，其特征在于，所述切割刀片(1411)为圆形切割片，所述驱动组件(1412)中还包括切割片轴(14123)以及切割片轴驱动设备(14124)；
所述圆形切割片与所述切割片轴(14123)套接连接；
所述切割片轴(14123)与所述切割片轴驱动设备(14124)连接；
当所述双茎节甘蔗预切种装置(1)处于运动状态时，所述切割片轴驱动设备(14124)带动所述圆形切割片运动。
5.根据权利要求4所述的双茎节甘蔗预切种装置(1)，其特征在于，所述双茎节甘蔗预切种装置(1)中还包括定位板(15)以及第二光电开关；
所述第二光电开关位于所述定位板(15)表面，当所述双茎节甘蔗预切种装置处于所述甘蔗位置调整状态时，所述第二光电开关的位置与所述待切割甘蔗的位置相对；
所述第二光电开关的信号输出端用于与所述PLC设备的信号输入端连接，以控制所述切割片轴驱动设备(14124)。
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