CN114632718B - 一种草地样方自动分草设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种草地样方自动分草设备，包括控制器、AI智能拍照识别系统、传送带及分草机构；所述AI智能拍照识别系统设置于传送带上，分草机构包括排列草种格的底座、设置于底座上方的支架、设置于支架上的X轴/Y轴滑轨、X轴/Y轴步进电机，Y轴步进电机的底部连接有分草盒，分草盒的内顶面设有红外感应器，分草盒的前侧为进草口，分草盒的底部通过驱动机构形成可启闭结构，分草盒的起始位置位于传送带的输出端；控制器分别与AI智能拍照识别系统、驱动机构及红外感应器电连接，控制器内预设有与每个草种格的坐标信息及对应的草种信息，控制器内置与X轴步进电机、同步机构、Y轴步进电机电连接的stm32单片机；本发明解决了人工分草效率低的问题。

Description

一种草地样方自动分草设备

技术领域

本发明属于生态检测技术领域，尤其涉及一种草地样方自动分草设备。

背景技术

草地资源监测能够及时获得草地和草地上生长植物的现状。样方法是调查草地植被的常见方法之一，通过草地样方采集样品后，分析统计草地植被物种种类组成等数据，为草地资源管理提供重要信息。

草地样方实验中，样方中的地上植物部分齐地面刈割后，需要将获取的植物带回实验室进行分种，对分种后的草地植物进行个体数统计和分种重量称量。目前主要通过人工分拣的方式进行草地样方分草，需逐一识别样方内植物的种类，人工分草的效率极低，而且容易出错，若草地样方内草量较多且样方数量大，实验耗时较多。基于此，本发明提供了一种草地样方自动分草设备。

发明内容

针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种草地样方自动分草设备，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种草地样方自动分草设备，包括控制器、AI智能拍照识别系统、传送带及分草机构；所述AI智能拍照识别系统设置于传送带上，所述分草机构包括底座、排列于底座上的草种格、设置于底座上方的支架、X轴滑轨、X轴步进电机、Y轴滑轨、Y轴步进电机及分草盒，所述X轴滑轨分别设置于支架的两相对侧，一侧的X轴滑轨上设有X轴步进电机，另一侧的X轴滑轨上设有同步机构；所述X轴步进电机与同步机构之间设有Y轴滑轨，Y轴滑轨上设有Y轴步进电机；所述Y轴步进电机的底部通过连接杆连接有分草盒，所述分草盒的内顶面设有红外感应器，分草盒的前侧为进草口，分草盒的底部通过分草盒上设置的驱动机构形成可启闭结构，分草盒的起始位置位于传送带的输出端，且传送带的输出端位于分草盒的进草口处；传送带将每一株草依次送至分草盒中，由分草盒移送至草种格中；其中，各部分的控制关系为：

所述控制器分别与AI智能拍照识别系统、分草盒上的驱动机构及分草盒内的红外感应器电连接，控制器内预设有与每个草种格的坐标信息及对应的草种信息，控制器内置stm32单片机，stm32单片机与X轴步进电机、同步机构、Y轴步进电机电连接。

优选地，所述进草口倾斜向上开口。

优选地，所述驱动机构设置于分草盒的后侧壁底部，驱动机构包括驱动电机、驱动齿轮和齿条，所述驱动电机的输出端与驱动齿轮连接，驱动齿轮与齿条啮合连接；所述齿条设置于分草盒的盒底板后侧顶面，所述分草盒的侧壁底部开有通口，盒底板水平插接于通口中。通过齿条带动盒底板沿分草盒侧壁底部的通口出进，使分草盒底部打开或闭合。

优选地，所述分草盒的底面由对称的两块盒底板拼接而成，与两盒底板的两外侧连接的分草盒侧壁处分别设有通口，两盒底板分别沿分草盒两侧壁的通口出进；两盒底板的后侧顶面分别设有齿条，一侧的齿条与驱动齿轮啮合连接，驱动齿轮啮合连接有从动齿轮，另一侧的齿条啮合连接同步齿轮，所述从动齿轮通过转轴连接第一皮带轮，所述同步齿轮通过另一转轴连接第二皮带轮，第一皮带轮与第二皮带轮通过皮带传动连接。

优选地，所述驱动电机、第一皮带轮、皮带及第二皮带轮均设置于分草盒后侧壁外底部。

优选地，所述盒底板内侧边设有限位块。

优选地，所述传送带的输出端连接有导草装置，所述导草装置包括连接板、导草板和底板，所述底板的两侧分别设有与传送带两侧固定的连接板，底板的前端逐渐缩窄且伸出两侧连接板，底板的前端两侧分别通过导草板与两侧连接板连接，底板由后端至前端倾斜向下设置。

优选地，所述连接杆采用电动伸缩杆，电动伸缩杆通过控制器控制，一方面通过控制电动伸缩杆的长度来调整分草盒的高度，使其进草口与传送带的输出端位置相匹配；另一方面当分草盒移动至特定草种格上方时，可通过电动伸缩杆调整分草盒的高度，使分草盒中的草落入种草格中。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种草地样方自动分草设备，通过AI智能拍照识别系统自动识别草地样方中的每一株草，并将草种信息传送至控制器，识别后的草通过传送带送至分草盒中，由控制器根据草种的信息匹配其对应的草种格位置信息，并控制X轴和Y轴步进电机移动分草盒至草种格上方，控制器控制分草盒上的驱动机构打开盒底，草落入相应的草种格内。本发明实现了草地样方的自动识别分草，解决了人工分草效率低下的问题，且不易出现分错情况。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种草地样方自动分草设备的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的一种草地样方自动分草设备使用状态的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的分草盒的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的分草盒的内部结构示意图。

图5是本发明实施例提供的分草盒的后侧结构示意图。

图6是本发明实施例提供的驱动机构的俯视结构示意图。

图7是本发明实施例提供的传送带与导草装置连接的结构示意图。

图8是本发明实施例提供的导草装置的俯视结构示意图。

图9是本发明实施例提供的导草装置的侧视结构示意图。

图中：1-控制器；2-AI智能拍照识别系统；3-传送带；4-底座；5-支架；6-X轴滑轨；7-X轴步进电机；8-同步机构；9-Y轴滑轨；10-Y轴步进电机；11-连接杆；12-分草盒；13-草种格；14-红外感应器；15-进草口；16-盒底板；17-通口；18-齿条；19-驱动齿轮；20-驱动电机；21-从动齿轮；22-第一皮带轮；23-皮带；24-第二皮带轮；25-同步齿轮；26-导草装置；261-连接板；262-导草板；263-底板；27-限位块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-2所示，本发明提供的一种草地样方自动分草设备，包括控制器1、AI智能拍照识别系统2、传送带3及分草机构。AI智能拍照识别系统2设置于传送带3上，将草地样方的草逐一间隔一定的时间放置于传送带3上，草通过AI智能拍照识别系统2时，由AI智能拍照识别系统2进行拍照识别出该草的种类，并将该草的类别信息传输至控制器1。传送带3的输出端设有分草机构，通过传送带3将识别的草逐一分次放入分草机构的分草盒12中，分草机构的底座4上排列有多个草种格13，控制器1中预设有与每个草种格13的坐标信息及该草种格13所容纳草种的信息，控制器1根据AI智能拍照识别系统2发送的草种类别控制分草机构中的分草盒12将草放入相应的草种格13内(如图2所示)。

分草机构的底座4上方设有支架5，支架5的两相对侧分别设有X轴滑轨6，一侧的X轴滑轨6上设有X轴步进电机7，另一侧的X轴滑轨6上设有同步机构8；X轴步进电机7与同步机构8之间设有Y轴滑轨9，Y轴滑轨9上设有Y轴步进电机10，Y轴步进电机10的底部通过连接杆11连接有分草盒12，连接杆11可采用电动伸缩杆，电动伸缩杆通过控制器1控制，一方面通过控制电动伸缩杆的长度可调整分草盒12的高度，使其进草口15与传送带3的输出端位置相匹配；另一方面当分草盒12移动至特定草种格13上方时，可通过电动伸缩杆调整分草盒12的高度，使分草盒12中的草落入种草格13中。分草盒12的起始位置位于传送带3的输出端，且传送带3的输出端位于分草盒12的进草口15处(如图1所示)，每一株草由传送带3的输出端依次落入分草盒12中。

如图3-6所示，分草盒12的前侧倾斜向上开口为进草口15，分草盒12的内顶面设有红外感应器14，分草盒12上设有驱动机构，通过驱动机构驱动分草盒12底部打开或关闭。驱动机构可通过以下两种结构实现：

第一种结构：盒底板16向分草盒12底部一侧移动实现打开的方式，驱动机构包括驱动电机20、驱动齿轮19和齿条18，驱动电机20固定于分草盒12的后侧壁底部的外侧，驱动电机20的输出轴伸入分草盒12的后侧壁底部内侧并连接驱动齿轮19，驱动齿轮19与齿条18啮合连接，齿条18固定于分草盒12的盒底板16后侧顶面，分草盒12的侧壁底部开有通口17，盒底板16水平插接于通口17中，驱动电机20由控制器1控制，分草盒12到达特定草种格13上方后，控制器1控制驱动电机20运行，带动驱动齿轮19转动，驱动齿轮19驱动齿条18水平移动，齿条18带动盒底板16沿通口17移动，实现盒底板16向分草盒12底部一侧打开的方式，盒底板16打开后草落下，再由红外感应器14发送分草盒12中无草的信息至控制器1，控制器1控制驱动电机20使盒底板16恢复原位，将分草盒12底部封闭。盒底板16内侧边设有限位块27，避免盒底板16移出通口17。

第二种结构：分草盒12的底面由对称的两块盒底板16拼接而成，两块盒底板16分别向分草盒12底部的两侧移动实现打开的方式(参照图4-6)，驱动机构包括驱动电机20、驱动齿轮19、齿条18、从动齿轮21、第一皮带轮22、皮带23、第二皮带轮24和同步齿轮25。驱动电机20固定于分草盒12的后侧壁底部的外侧，驱动电机20的输出轴伸入分草盒12的后侧壁底部内侧并连接驱动齿轮19；与两盒底板16的两外侧连接的分草盒12侧壁处分别设有通口17，两盒底板16分别沿分草盒12两侧壁的通口17出进；两盒底板16的后侧顶面分别设有齿条18，一侧的齿条18与驱动齿轮19啮合连接，驱动齿轮19啮合连接有从动齿轮21，另一侧的齿条18啮合连接同步齿轮25，从动齿轮21通过转轴连接第一皮带轮22，同步齿轮25通过另一转轴连接第二皮带轮24，第一皮带轮22与第二皮带轮24通过皮带23传动连接。驱动齿轮19、齿条18、从动齿轮21和同步齿轮25位于分草盒12的后侧壁底部内侧，第一皮带轮22、皮带23及第二皮带轮24位于分草盒12的后侧壁底部外侧，减少分草盒12内空间的占用。分草盒12到达特定草种格13上方后，控制器1控制驱动电机20运行，带动驱动齿轮19转动，驱动齿轮19驱动齿条18水平移动，同时，与驱动齿轮19啮合连接的从动齿轮21同步转动，第一皮带轮22与从动齿轮21同轴转动，第一皮带轮22与第二皮带轮24通过皮带传动，第二皮带轮24与同步齿轮25同轴转动，从而使驱动齿轮19与同步齿轮25的转动方向相反，分别使两侧齿条18带动的盒底板16沿两侧的通口17相向或反向移动，两盒底板16的内侧边分别设有限位块27，避免盒底板16移出通口17。两盒底板16相向移动时，盒底板16闭合，两盒底板16反向移动时，盒底板16打开。

控制器1内置stm32单片机，stm32单片机与X轴步进电机7、同步机构8、Y轴步进电机10电连接。控制器1接收到AI智能拍照识别系统2传输的草种信息后，与内设的草种格13的位置及草种信息进行匹配，然后根据草种格13位置的坐标信息控制X轴步进电机7与同步机构8沿X轴滑轨6移动分草盒12至草种格13的X坐标，然后控制Y轴步进电机10沿Y轴滑轨9移动分草盒12至草种格13的Y坐标，分草盒12到达相应草种格13的位置上方。

如图7-9所示，为使传送带3上的草由传送带3输出端准确落入分草盒12的进草口15中，在传送带3的输出端连接导草装置26，导草装置26包括连接板261、导草板262和底板263，底板263的两侧分别设有与传送带3两侧固定的连接板261，底板263的前端逐渐缩窄且伸出两侧连接板261，底板263的前端应略小于分草盒12的进草口15，底板263的前端两侧分别通过导草板262与两侧连接板261连接，底板263由后端至前端倾斜向下设置。草由传送带3输出端落至底板263上后，在倾斜的底板263上下滑至分草盒12的进草口15中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种草地样方自动分草设备，其特征在于，包括控制器、AI智能拍照识别系统、传送带及分草机构；所述AI智能拍照识别系统设置于传送带上，所述分草机构包括底座、排列于底座上的草种格、设置于底座上方的支架、X轴滑轨、X轴步进电机、Y轴滑轨、Y轴步进电机及分草盒，所述X轴滑轨分别设置于支架的两相对侧，一侧的X轴滑轨上设有X轴步进电机，另一侧的X轴滑轨上设有同步机构；所述X轴步进电机与同步机构之间设有Y轴滑轨，Y轴滑轨上设有Y轴步进电机；所述Y轴步进电机的底部通过连接杆连接有分草盒，所述分草盒的内顶面设有红外感应器，分草盒的前侧为进草口，分草盒的底部通过分草盒上设置的驱动机构形成可启闭结构，分草盒的起始位置位于传送带的输出端，且传送带的输出端位于分草盒的进草口处；所述控制器分别与AI智能拍照识别系统、分草盒上的驱动机构及分草盒内的红外感应器电连接，控制器内预设有与每个草种格的坐标信息及对应的草种信息，控制器内置stm32单片机，stm32单片机与X轴步进电机、同步机构、Y轴步进电机电连接；

所述驱动机构设置于分草盒的后侧壁底部，驱动机构包括驱动电机、驱动齿轮和齿条，所述驱动电机的输出端与驱动齿轮连接，驱动齿轮与齿条啮合连接；所述齿条设置于分草盒的盒底板后侧顶面，所述分草盒的侧壁底部开有通口，盒底板水平插接于通口中。

2.如权利要求1所述的草地样方自动分草设备，其特征在于，所述进草口倾斜向上开口。

3.如权利要求1所述的草地样方自动分草设备，其特征在于，所述分草盒的底面由对称的两块盒底板拼接而成，与两盒底板的两外侧连接的分草盒侧壁处分别设有通口，两盒底板分别沿分草盒两侧壁的通口出进；两盒底板的后侧顶面分别设有齿条，一侧的齿条与驱动齿轮啮合连接，驱动齿轮啮合连接有从动齿轮，另一侧的齿条啮合连接同步齿轮，所述从动齿轮通过转轴连接第一皮带轮，所述同步齿轮通过另一转轴连接第二皮带轮，第一皮带轮与第二皮带轮通过皮带传动连接。

4.如权利要求3所述的草地样方自动分草设备，其特征在于，所述驱动电机、第一皮带轮、皮带及第二皮带轮均设置于分草盒后侧壁外底部。

5.如权利要求1或3所述的草地样方自动分草设备，其特征在于，所述盒底板内侧边设有限位块。

6.如权利要求1所述的草地样方自动分草设备，其特征在于，所述传送带的输出端连接有导草装置，所述导草装置包括连接板、导草板和底板，所述底板的两侧分别设有与传送带两侧固定的连接板，底板的前端逐渐缩窄且伸出两侧连接板，底板的前端两侧分别通过导草板与两侧连接板连接，底板由后端至前端倾斜向下设置。

7.如权利要求1所述的草地样方自动分草设备，其特征在于，所述连接杆采用电动伸缩杆，电动伸缩杆与控制器电连接。