CN115885660A - 一种高效低损伤马铃薯联合收获机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高效低损伤马铃薯联合收获机，包括挖掘装置、输送分离装置、分离升运换向装置、集薯箱和控制单元；本发明能够一次完成低损伤挖掘、高效率输送、高性能薯土及茎叶分离等工序，可有效降低马铃薯收获作业时的挖掘阻力并避免壅土和伤薯现象的发生、提高薯‑土‑秧混合物的输送及分离效率、提高收获机对不同土壤及马铃薯品种的作业适应性、增强机手对收获机作业性能的调控能力、降低马铃薯装箱过程中落差过大而造成的马铃薯跌落损伤，满足马铃薯高效联合收获需求，大幅提高马铃薯机械化收获的效率和性能，降低马铃薯收获成本，提高马铃薯的收获质量。

Description

一种高效低损伤马铃薯联合收获机

技术领域

本发明属于智能农机技术领域，尤其涉及一种高效低损伤马铃薯联合收获机。

背景技术

马铃薯已成为我国第四大主粮作物，西北干旱丘陵地区的生产积极性很高，而制约我国马铃薯生产的关键环节是机械化收获，目前以简易的挖掘型收获装备为主，作业效率低，需用大量劳力二次下地进行人工捡拾、转运，捡拾不干净，生产成本高。联合收获效率高、作业质量好、投入人力少，节本增效十分显著，是马铃薯收获的主流发展方向。马铃薯联合收获机将为我国丘陵山区大面积种植马铃薯提供关键装备，市场前景广阔，其对降低生产成本、提高经济效益、促进马铃薯主粮化推广具有重要意义。

我国现阶段广泛使用的马铃薯收获机仅包含挖掘装置和简易分离输送链，这类机型普遍存在挖掘阻力大、输送分离装置结构简陋无法高效高性能分离薯-土-秧混合物以至于伤薯率漏薯现象严重的问题。现有的马铃薯联合收获机，集成了挖掘、输送、集薯装置，实现马铃薯联合收获，节省收获时间与劳动力，但各装置均采用传统结构而未进行优化设计，无法降低伤薯率、漏薯率，清洁率也有待提高；且挖掘装置采用现有技术而未进行多场景优化、薯-秧分离机构级数有限、马铃薯装卸机构未进行低损伤优化等，现有马铃薯收获机还不能实现高效低损伤的马铃薯收获，马铃薯的收获质量有待进一步提高。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种高效低损伤马铃薯联合收获机，实现马铃薯的高效低损伤收获，提高马铃薯的收获质量。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种高效低损伤马铃薯联合收获机，包括挖掘装置、输送分离装置、分离升运换向装置、集薯箱和控制单元；所述挖掘装置安装在整机前端；所述输送分离装置安装在挖掘装置后方，用于对挖掘装置挖掘起的薯-土-秧混合物进行初步输送和分离；所述分离升运换向装置设置在输送分离装置的侧方，用于对输送分离装置输送过来的薯-土-秧混合物进行进一步分离、以及将马铃薯运至集薯箱中；所述集薯箱位于分离升运换向装置末端，用于装载马铃薯并将承载的马铃薯的重量信息反馈到控制单元，控制单元根据承载的马铃薯重量调节集薯箱的马铃薯承载部位的上升、下降以及倾斜角度。

一种高效低损伤马铃薯联合收获机，所述挖掘装置包括挖掘铲、振动栅条、驱动装置、调节装置和过渡输送链；所述挖掘铲包括上层定铲和下层动铲；所述上层定铲设置在下层动铲的上方，且上层定铲和下层动铲交错叠放，所述下层动铲铲尖延伸到上层定铲铲尖前方；所述上层定铲的铲面设有密集排列的圆形微突起结构；所述振动栅条设置在挖掘装置和过渡输送链之间；所述驱动装置分别与下层动铲和振动栅条连接，用于驱动下层动铲和振动栅条往复振动；所述调节装置安装在马铃薯收获机机架上，调节装置与挖掘铲连接，用于调节挖掘深度及入土角度；所述过渡输送链设置在挖掘铲后方。

所述挖掘装置可有效降低马铃薯收获作业时的挖掘阻力并避免壅土和伤薯现象的发生，大幅提高收获效率和作业性能。

上述方案中，所述上层定铲包括尼龙铲面和定铲支撑装置；所述尼龙铲面安装在定铲支撑装置上；所述尼龙铲面表面为密集排列的圆形微突起结构，所述圆形微突起结构为仿荷叶疏水特性结构，以降低对微小土壤颗粒的沾粘作用，减少土壤在铲面上的拥堵；所述尼龙铲面铲尖端呈圆弧形，减少土壤粘连在铲面上、减少马铃薯的破皮。

进一步的，所述定铲支撑装置包括定铲支撑板、支撑臂、回转轴和角度调节板；所述尼龙铲面安装在定铲支撑板上，定铲支撑板与支撑臂的一端连接，支撑臂的另一端与回转轴连接，回转轴的两端分别安装在调节装置上；所述角度调节板的一端与回转轴连接，另一端与调节装置连接。

上述方案中，所述下层动铲的动铲片铲尖呈现为两条渐开线交叉并将尖端切平的轮齿形状，铲尖两侧渐开线处均开刃，从而降低动铲片切入土壤时产生的阻力。

上述方案中，所述调节装置包括平行四连杆机构、深度调节机构和角度调节机构；所述深度调节机构的一侧马铃薯收获机机架连接，另一侧与平行四连杆机构的上部连接，所述上层定铲设置在平行四连杆机构的前端，平行四连杆机构的后端与马铃薯收获机机架连接，深度调节机构用于调节平行四连杆机构与地面的倾斜角度，从而调节挖掘铲的挖掘深度；所述角度调节机构的一端与平行四连杆机构的前端连接，另一端与上层定铲连接，角度调节机构用于调节上层定铲与地面的倾斜角度，从而调节挖掘铲的入土角度。

进一步的，所述平行四连杆机构有两个，分别对称安装在深度调节机构的两侧，每个平行四连杆机构均包括前连接杆、上连接杆、第一侧板和第二侧板；所述前连接杆的一端与上连接杆的一端连接，上连接杆的另一端与第一侧板的一端连接，第一侧板的另一端与第二侧板的一端连接，第二侧板的另一端与前连接杆的另一端连接；两个前连接杆上部通过第一横梁连接；两个上连接杆之间通过第二横梁连接；两个第一侧板的上部通过第三横梁连接，两个第一侧板的下部通过第四横梁连接。

上述方案中，所述深度调节机构包括挖掘深度调节液压缸、第一深度调节杆和第二深度调节杆；所述挖掘深度调节液压缸的一端与马铃薯收获机机架连接，另一端与第一深度调节杆连接，第一深度调节杆的一端与第三横梁连接，另一端与第二深度调节杆的一端连接，第二深度调节杆的另一端与第二横梁连接。

上述方案中，所述角度调节机构包括角度调节液压缸；所述角度调节液压缸的一端与前连接杆的一端连接，角度调节液压缸的另一端与上层定铲连接。

上述方案中，所述输送分离装置包括薯土分离输送链、茎叶分离输送链、弹性开合刮削齿和张紧机构；所述茎叶分离输送链包围在薯土分离输送链外侧，弹性开合刮削齿安装在茎叶分离输送链上方，弹性开合刮削齿和茎叶分离输送链配合用于将茎秆叶片从马铃薯上梳离；薯土分离输送链上设有张紧机构，用于调节薯土分离输送链的张紧从而调节其输送链杆条之间的间距。

上述方案中，还包括光电门传感器和控制单元；所述光电门传感器用于检测光束被薯土分离输送链的输送链杆条阻挡的时间信号，所述时间信号包括“断路计时”和"通路计时"并传递给控制单元，控制单元根据光电门传感器采集的时间信号计算薯土分离输送链线速度v和相邻输送链杆条间距l。

上述方案中，还包括图像获取装置；所述图像获取装置用于获取薯土分离输送链上薯土混合物的图像并传递给控制单元，用于根据图像显示的拥堵情况调整薯土分离输送链的线速度v。

上述方案中，所述薯土分离输送链包括多根输送链杆条；相邻的输送链杆条之间的两端均分别通过人字形扭簧式连接件连接，且相邻两人字形扭簧式连接件呈上下翻转方向布置。

进一步的，所述输送链杆条两端径向打有一对销孔，通过开口销和定位挡片对人字形扭簧式连接件进行杆条轴向上的定位，输送链杆条两端、一对开口销之间各安装有3个定位挡片，定位挡片两两将与输送链杆条连接的相邻人字形扭簧式连接件分隔开；相邻两个人字形扭簧式连接件与同一根输送链杆条配合，且相邻两人字形扭簧式连接件呈上下翻转方向布置，同一根输送链杆条两端分别与两个人字形扭簧式连接件配合。

上述方案中，所述茎叶分离输送链包括多根横向橡胶杆条和纵向橡胶带；多根横向橡胶杆条横向布置，多根纵向橡胶带纵向布置，多根横向橡胶杆条和纵向橡胶带交织形成网状结构；所述横向橡胶杆条上均布有指状柔性突触，指状柔性突触与弹性开合刮削齿配合用于将茎秆叶片从马铃薯上梳离。

上述方案中，所述弹性开合刮削齿包括固定座、固定轴、柔性橡胶刮削齿、复位扭簧和细长杆；所述固定座安装在固定轴两端；固定轴与输送链杆条平行安装；柔性橡胶刮削齿一端为轴套结构，若干柔性橡胶刮削齿套装在固定轴上；复位扭簧一端与柔性橡胶刮削齿的轴套结构连接，另一端与细长杆连接；细长杆的两端分别与固定座连接。

上述方案中，所述张紧机构包括张紧臂、回转轴、张紧轮和调节液压缸；所述张紧臂的一横向臂和一纵向臂交叉构成“T”字形结构，并在交叉点与回转轴轴端连接，回转轴两端各连接有一张紧臂；张紧臂横向臂两端各安装有张紧轮，张紧轮与薯土分离输送链接触；张紧臂纵向臂一端与调节液压缸铰接，另一端与马铃薯收获机机架连接，控制调节液压缸的伸缩量改变对薯土分离输送链的张紧程度；所述张紧机构安装在薯土分离输送链下段，且两张紧轮位于薯土分离输送链内圈，两张紧轮位于薯土分离输送链外圈，张紧机构工作时，两张紧轮由薯土分离输送链下段下表面向上压紧，两张紧轮由薯土分离输送链下段上表面向下压紧，调节人字形扭簧式连接件的开度，从而调节相邻输送链杆条的间距。

上述方案中，所述光电门传感器包括第一光电门传感器和第二光电门传感器；所述第一光电门传感器和第二光电门传感器分别安装在薯土分离输送链上段两侧；所述第一光电门传感器和第二光电门传感器均包括激光器、传感器和计时器；所述激光器用于发射光束，传感器用于接收光束，计时器用于计算输送链杆条首次运动至激光器和传感器之间、光束被阻挡的时间，即“断路计时”记为t；计时器还用于计算输送链杆条首次运动离开激光器和传感器之间、光线被导通直至下一次被阻挡的时间，即“通路计时”记为T；所述控制单元接收第一光电门传感器和第二光电门传感器计算的时间信号，并计算薯土分离输送链线速度v和相邻输送链杆条间距l，所述薯土分离输送链的线速度v的计算公式如下：

其中，d为输送链杆条直径，

相邻输送链杆条间距l的计算公式如下：

l＝v·T。

上述方案中，所述分离升运换向装置包括第一纵向柔性输送带、第一横向柔性输送带、第二纵向柔性输送带、升运斜置输送带和第二横向柔性输送带；所述第一纵向柔性输送带上从前向后依次斜置一级单层薯秧土分离辊、二级双层薯秧土分离辊和三级三层薯秧土分离辊；所述一级单层薯秧土分离辊、二级双层薯秧土分离辊和三级三层薯秧土分离辊的高度依次递增，二级双层薯秧土分离辊的双层分离辊之间留有间隙，三级三层薯秧土分离辊的三层分离辊之间分别留有间隙，第一纵向柔性输送带用于将马铃薯输送至第一横向柔性输送带；所述第一横向柔性输送带用于将从第一纵向柔性输送带传送过来的马铃薯体输送到第二纵向柔性输送带上；所述第二纵向柔性输送带用于将第一横向柔性输送带传送过来的马铃薯体输送至升运斜置输送带；所述升运斜置输送带用于将第二纵向柔性输送带传送过来的马铃薯输送到第二横向柔性输送带；所述第二横向柔性输送带用于将马铃薯输送到集薯箱。

上述方案中，所述一级单层薯秧土分离辊包括一级辊体、一级辊安装座、一级辊安装滑轨、一级辊压簧、一级辊驱动液压马达、一级辊传动带轮和一级辊传动皮带；所述一级辊体的两端分别安装在一级辊安装座上，一级辊安装座与一级辊安装滑轨连接形成滑动副，一级辊安装滑轨上设有一级辊压簧，一级辊压簧的一端与一级辊安装滑轨上内壁接触，另一端与一级辊体接触；一级辊体的一端设有一级辊传动带轮，一级辊驱动液压马达通过一级辊传动皮带与一级辊传动带轮连接，驱动所述一级辊体旋转，一级辊体的旋转方向与输送带的输送方向相反。

上述方案中，所述二级双层薯秧土分离辊包括两个二级辊体、二级辊安装座、二级辊安装滑轨、二级辊压簧、二级辊驱动液压马达、二级辊传动带轮和二级辊传动皮带；所述二级辊体的两端分别安装在二级辊安装座上，二级辊安装座与二级辊安装滑轨连接形成滑动副，两个所述二级辊体沿二级辊安装滑轨方向叠放；二级辊安装滑轨上设有二级辊压簧，二级辊压簧的一端与二级辊安装滑轨上内壁接触，另一端与最上面的二级辊体接触；二级辊体的一端设有二级辊传动带轮，二级辊驱动液压马达通过二级辊传动皮带与二级辊传动带轮连接，所述二级双层薯秧土分离辊中位于上面的二级辊体的二级辊传动带轮的直径小于下面的二级辊体上的二级辊传动带轮直径，且上、下两层二级辊传动带轮通过传动皮带连接；二级辊驱动液压马达驱动上、下两个二级辊体旋转，两个二级辊体之间留有间隙，二级辊体的旋转方向与输送带的输送方向相反，且上层辊的转速高于下层辊。

上述方案中，所述三级三层薯秧土分离辊包括三个三级辊体、三级辊安装座、三级辊安装滑轨、三级辊压簧、三级辊驱动液压马达、三级辊传动带轮和三级辊传动皮带；所述三级辊体的两端分别安装在三级辊安装座上，三级辊安装座与三级辊安装滑轨连接形成滑动副，三个三级辊体沿三级辊安装滑轨方向叠放；三级辊安装滑轨上设有三级辊压簧，三级辊压簧一端与三级辊安装滑轨上内壁接触，另一端与最上面的三级辊体接触；三级辊体的一端设有三级辊传动带轮，三级辊驱动液压马达通过三级辊传动皮带与三级辊传动带轮连接，所述三级辊体上的三级辊传动带轮从上到下直径依次增大，相邻两层三级辊传动带轮通过传动皮带连接；三级辊驱动液压马达驱动三个三级辊体旋转，三个三级辊体之间留有间隙，三级辊体的旋转方向与输送带的输送方向相反，且三个三级辊体的转速从上到下依次减小；

所述第二纵向柔性输送带上设有三级三层薯秧土分离辊；所述三级三层薯秧土分离辊斜置于第二纵向柔性输送带前端；

所述第二横向柔性输送带上设有三级三层薯秧土分离辊，三级三层薯秧土分离辊斜置与第二横向柔性输送带的前端。

上述方案中，所述升运斜置输送带上安装有若干弧形刮板，所述弧形刮板一端与输送带主体连接，用于托住马铃薯体向上运输至第二横向柔性输送带。

上述方案中，还包括监测装置；所述监测装置用于拍摄进入集薯箱前马铃薯的图片，并反馈给控制单元；所述控制单元根据马铃薯的图片识别出马铃薯薯体边界、损伤部位边界以及附着泥土边界，计算马铃薯的受损率和泥土附着率；损伤部位包括机械受损部位，当所述控制单元识别出马铃薯的机械受损率超过预设值时，将数据反馈给机手，用以调整挖掘装置的挖掘深度；当所述控制单元识别出马铃薯的泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，用于调节马铃薯收获机输送分离装置的线速度和振动频率。

上述方案中，所述控制单元对监测装置拍摄的马铃薯的图片通过HSV颜色空间进行边界分割，根据预设的马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色阈值对监测装置拍摄的马铃薯的图片进行马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色上色与区分；完成颜色区分后即可根据颜色分布以及不同颜色的边界得到泥土包围圈、薯体包围圈、损伤部位包围圈，并计算马铃薯的损伤率和泥土附着率；所述马铃薯的损伤率是通过坐标填块充法和/或积分法计算得到的，马铃薯的泥土附着率是通过积分法计算得到的。

上述方案中，还包括翻转装置；所述监测装置包括第一工业相机和第二工业相机；所述翻转装置用于将马铃薯翻转；第一工业相机拍摄马铃薯的上表面图片后传送到控制单元，控制单元控制翻转装置将马铃薯翻转，第二工业相机拍摄马铃薯的下表面图片后传送到控制单元，控制单元结合马铃薯上下表面图片的计算损伤率。

上述方案中，所述翻转装置包括电机、电动缸和拨齿机构；所述拨齿机构包括转动轴，转动轴上设有多个拨齿，所述电机与转动轴的端部连接、用于驱动转动轴旋转，所述电动缸用于与电机连接，用于驱动电机带动拨齿机构上下移动。

上述方案中，所述马铃薯的损伤率是分别利用坐标填充块法和积分法计算后，再取两者的平均值作为受损率。

上述方案中，所述马铃薯的受损部位还包括虫眼、腐烂中的一种或多种的组合，因此马铃薯受损率包括机械损伤、虫眼、腐烂的受损率中的一种或多种的总和。

上述方案中，所述控制单元使用坐标系将马铃薯的泥土包围圈和薯体包围圈分割为上下两部分，将上下两部分的边界线进行函数拟合，对该函数进行积分计算出两个包围圈的面积，泥土包围圈面积减去薯体包围圈面积后再除以薯体包围圈的面积即为单个马铃薯的泥土附着率，并计算马铃薯泥土最长附着距离，监测装置拍摄的马铃薯的图片中多个马铃薯的泥土附着率之和除以图片中马铃薯的总个数即得到马铃薯的泥土附着率，当马铃薯的泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，结合马铃薯的泥土附着率和马铃薯泥土最长附着距离用于调节马铃薯收获机输送分离装置的线速度和振动频率。

上述方案中，所述集薯箱包括箱体、支撑板和若干压力传感器；

所述箱体内设有支撑板；所述压力传感器用于监测落入集薯箱内支撑板上马铃薯的压力大小并发动给控制单元；所述控制单元接收来自压力传感器的压力数据，并根据压力数据分析出落入支撑板上马铃薯的分布状况，并根据分布状况控制支撑板的上升、下降以及倾斜角度。

上述方案中，所述集薯箱还包括托板、液压柱、万向接头和支撑架；所述支撑板和托板叠放安装在箱体内，且所述支撑板位于上面；支撑板和托板之间安装有若干压力传感器，压力传感器用于监测支撑板上马铃薯的压力大小并发动给控制单元；液压柱安装在托板底部，液压柱上端通过万向接头与托板下表面连接，液压柱下端安装在支撑架上；所述控制单元接收来自压力传感器的压力数据，并根据压力数据分析出支撑板上马铃薯的分布状况，控制液压柱的伸缩量，实现支撑板的上升、下降以及倾斜角度。

进一步的，所述压力传感器的数量为五个，压力传感器在托板上表面呈‘五点法’分布，即在托板的四个角以及四个角对角线的交点分别安装有压力传感器；所述液压柱上端通过万向接头与托板下表面四个端点连接。

上述方案中，所述集薯箱还包括卸料输送带和卸料液压缸；所述箱体的上面和一侧面开口；卸料输送带的一端与箱体开口的一侧面连接，卸料液压缸的一端与箱体连接，另一端与卸料输送带连接，卸料液压缸用于实现卸料输送带与箱体开口的一侧面的开合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明能实现马铃薯的高效低损伤收获，提高马铃薯的收获质量。

2、根据本发明的一个方式，所采用的往复式振动铲相比于固定铲可有效切入土壤并对土块进行松散，有效降低了传统马铃薯收获机挖掘环节的负荷，提高了挖掘效率。

3、根据本发明的一个方式，定铲采用的尼龙材料配合密集颗粒状突起的仿荷叶疏水特性结构，在耐磨的同时避免了潮湿土壤在铲面上粘连拥堵；定铲铲尖为圆弧形状，避免了对马铃薯表皮的破坏。同时定铲采用可更换结构，可在铲面磨损后进行快速替换，降低了装置的维修成本，并提高其耐用性。

4、根据本发明的一个方式，动铲表面采用镀硬铬工艺且铲尖为开有刃口的渐开线轮齿形状，耐磨性好的同时可实现低阻力快速切入土壤。动铲片通过铆钉和动铲支撑座板固定接为一体，磨损后与动铲支撑板一同更换，结构牢固的同时易于维修。

5、根据本发明的一个方式，位于挖掘铲后方的振动栅条在薯土混合物进入输送装置前对其进行初步分离，可在一定程度上降低马铃薯收获机输送分离装置的作业负荷，并防止输送链上土壤和马铃薯间拥堵而产生马铃薯挤压损伤。同时在驱动装置的作用下，振动栅条与动铲振动频率一致、相位差为180°，有效减轻了挖掘装置的振动现象。

6、根据本发明的一个方式，采用了挖掘深度及入土角度调节装置，可有效提高挖掘装置对不同作业环境的适应性，针对不同特性土壤采用不同入土角度以降低挖掘阻力；针对不同品种以及种植模式的马铃薯采用不同挖掘深度，以避免挖掘过程中伤薯漏薯现象的发生。

7.根据本发明的一个方式，通过薯土分离输送链、茎叶分离输送链、弹性开合刮削齿、张紧机构等部件，很大程度上提高薯土分离和薯秧分离的效率。

8.根据本发明的一个方式，通过柔性网状马铃薯茎叶分离输送链、多级弹性开合刮削齿结构，且在弹性开合刮削齿和横向橡胶杆条上的指状柔性突触构成的交错结构作用下，降低马铃薯在茎叶分离过程中的破皮率，提高薯-秧分离效率和质量。

9.根据本发明的一个方式，通过张紧机构调节杆条间距，在湿粘土环境下可通过加大杆条间距以加快筛土速度，有效减少土壤和马铃薯混合物在实时输送分离过程中产生的拥堵现象，提高了分离效率和性能。

10.根据本发明的一个方式，光电门传感器检测光束被薯土分离输送链的输送链杆条阻挡的时间信号，所述时间信号包括“断路计时”和"通路计时"并传递给控制单元，控制单元根据光电门传感器采集的时间信号计算薯土分离输送链线速度v和相邻输送链杆条间距l。

11.根据本发明的一个方式，图像获取装置获取薯土分离输送链上薯土混合物的图像并传递给控制单元，用于根据图像显示的拥堵情况调整薯土分离输送链的线速度v，可使马铃薯联合收获机机手实时掌控分离输送链上薯土混合物的分离和拥堵状况，进而调节分离输送链线速度、杆条间距等作业参数，提高输送分离装置的作业性能，提高整机作业效率。

12.根据本发明的一个方式，既提高薯土分离和薯秧分离的效果，降低了马铃薯的破皮率，又降低马铃薯输送分离过程的堵塞现象发生的概率，提高马铃薯联合收获机的整体收获效率。

13.根据本发明的一个方式，分离升运换向装置的分离辊斜置于纵向柔性输送带上，可以改变马铃薯的运输方向，通过辊与辊、辊与输送带的摩擦可以对粘附在马铃薯表面的土壤进行粉碎、对马铃薯和相连的秧茎进行分离。第一纵向柔性输送带上的多级分离辊由前向后高度逐渐递增，可将大流量的马铃薯进行分流，避免损伤挤压马铃薯。

14.根据本发明的一个方式，分离升运换向装置中的分离辊压簧可将由于实际作业时的马铃薯流量、土块大小以及马铃薯与秧茎的连接力过大而导致向下运动的分离辊通过提升辊安装座提升上来，对向下运动的分离辊起到缓冲作用，避免分离辊一直向下运动而导致设备的损伤。

15.根据本发明的一个方式，分离升运换向装置中的弧形刮板安装于升运斜置输送带上，用于托住向上输送的马铃薯，避免马铃薯在输送过程中跌落损伤。升运斜置输送带与第二纵向柔性输送带之间形成一定倾斜角度，可以在改变马铃薯的输送方向的同时又减少马铃薯联合收获机的空间占用空间，可以让更多的装置安装于马铃薯联合收获机上。

16.根据本发明的一个方式，分离升运换向装置中的第二纵向柔性输送带与第二横向柔性输送带上都安装了三级三层薯秧土分离辊，这两个三级三层薯秧土分离辊均安装于输送带输送方向的前端，其功能是既可以通过辊与辊的相互作用抖落附着在马铃薯表面的泥土，又可以避免马铃薯的流量过大而导致马铃薯的掉落。

17.根据本发明的一个方式，通过监测装置基于机器视觉技术进行马铃薯图片信息摄取，并传递给控制单元，控制单元根据马铃薯的图片识别出马铃薯薯体边界、马铃薯上的损伤部位边界以及附着泥土边界，计算马铃薯的受损率和泥土附着率，再连同马铃薯最大附着距离，通过调节马铃薯的薯土分离工作参数提高收获质量和效率。

18.根据本发明的一个方式，通过HSV颜色空间进行边界分割，根据预设的马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色阈值对监测装置拍摄的马铃薯的图片进行马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色上色与区分；完成颜色区分后即可根据颜色分布以及不同颜色的边界得到泥土包围圈、薯体包围圈、损伤部位包围圈，并计算马铃薯的损伤率和泥土附着率；所述马铃薯的损伤率是通过坐标填块充法和/或积分法计算得到的，马铃薯的泥土附着率是通过积分法计算得到的。为保证受损率的检测结果更为准确，所述马铃薯的损伤率是分别利用坐标填充块法和积分法计算马铃薯的受损率，再取两者的平均值作为马铃薯的受损率。受损率可以显示在显示器中，因此机手可以实时了解到马铃薯的受损情况，及时调整相关工作参数，减少经济损失。

19.根据本发明的一个方式，损伤部位包括机械受损部位，当所述控制单元识别出马铃薯的总机械受损率超过预设值时，将数据反馈给机手，用以调整挖掘装置的挖掘深度，降低马铃薯在收获过程中的机械受损率。

20.根据本发明的一个方式，所述马铃薯的受损部位还包括虫眼、腐烂中的一种或多种的组合，因此单个马铃薯的损伤率包括机械损伤、虫眼、腐烂的受损率中的一种或多种的总和；所述控制单元计算机械损伤、虫眼、腐烂的总受损率，不但可以了解马铃薯机械损伤，还可以了解马铃薯虫眼、腐烂的受损率，从而及时了解马铃薯的品质，为下一季种植提高参考，例如虫眼率过高可以让种植户知道下一年度种植时是否需要增加农药用量，整体受损率的检测还可为后续马铃薯的用途做出预估，总受损率过高的马铃薯可用于制作工业淀粉，总受损率低的马铃薯可用于制作加工成食品。

21.根据本发明的一个方式，通过机器视觉技术进行马铃薯图片信息摄取，识别出马铃薯边界与表面附着泥土后，根据积分法计算出泥土附着率，当所述控制单元识别出马铃薯的泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，结合马铃薯的泥土附着率和马铃薯泥土最长附着距离用于调节马铃薯收获机输送分离装置的线速度和振动频率，减少使马铃薯表面附着泥土，使提高收获效率与收获质量。

22.根据本发明的一个方式，通过翻转装置的电动缸与电机双驱动的拨齿机构对马铃薯进行翻面拍摄其上下面的损伤部位，控制单元结合马铃薯上下表面的图片计算损伤率，提高了损伤率检测的精度，解决了传统只能单面检测的问题。

23、根据本发明的一个方式，集薯箱在初始状态时，其支撑板相对马铃薯下落位置的垂直距离较小，且后续会随着马铃薯堆积量的增大自适应降低支撑板位置，从而避免马铃薯落入箱体时由于落差过大而产生跌落损伤；同时，集薯箱可根据马铃薯堆对支撑板产生的压力分布调节支撑板的倾斜状态，实现马铃薯在箱体中的均匀堆积，避免薯堆上表面高度不均匀而引发漏薯现象。

24、根据本发明的一个方式，集薯箱在卸薯过程中，卸料输送带放平形成卸薯口，同时支撑板向卸薯口倾斜形成一定坡度，二者相互配合提高了马铃薯卸载效率。

注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在，本发明的一个方式并不一定必须具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。

附图说明

图1是本发明一实施方式的高效低损伤马铃薯收获机的部分结构示意图；

图2是本发明一实施方式的挖掘装置结构示意图；

图3是本发明一实施方式的上层定铲结构示意图；

图4是本发明一实施方式的尼龙铲面结构示意图；

图5是本发明一实施方式的定铲支撑装置结构示意图；

图6是本发明一实施方式的下层动铲结构示意图；

图7是本发明一实施方式的动铲支撑座板结构示意图；

图8是本发明一实施方式的振动栅条结构示意图；

图9是本发明一实施方式的驱动装置结构示意图；

图10是本发明一实施方式的驱动盘结构示意图；

图11是本发明一实施方式的双向摆动杆结构示意图；

图12是本发明一实施方式的挖掘深度及入土角度调节装置结构示意图；

图13是本发明一实施方式的挖掘深度及入土角度调节装置工作原理图；

图14为本发明一实施方式的输送分离装置结构示意图；

图15为本发明一实施方式的薯土分离输送链连接处结构示意图；

图16为本发明一实施方式的茎叶分离输送链结构示意图；

图17为本发明一实施方式的弹性开合刮削齿结构示意图；

图18为本发明一实施方式的张紧机构结构示意图；

图19为本发明一实施方式的光电门传感器工作原理示意图；

图20为本发明一实施方式的信息反馈装置工作流程示意图；

图21为本发明一实施方式的人字形扭簧式连接件结构示意图；

图22为本发明一实施方式的复位扭簧结构示意图；

图23为本发明一实施方式的分离升运换向装置结构示意图；

图24为本发明一实施方式的一级单层薯秧土分离辊结构示意图；

图25为本发明一实施方式的二级双层薯秧土分离辊结构示意图；

图26为本发明一实施方式的三级三层薯秧土分离辊结构示意图；

图27为本发明一实施方式的升运斜置输送带结构示意图；

图28为本发明一实施方式的第二横向柔性输送带结构示意图；

图29为本发明一实施方式的马铃薯损伤及表面黏土附着监测系统的控制方法流程示意图；

图30为发明一实施方式的拨齿装置结构示意图；

图31为发明一实施方式的拨齿端面放大图；

图32为发明一实施方式的马铃薯翻面受力示意图；

图33为本发明一实施方式的马铃薯受损率检测流程示意图；

图34为本发明一实施方式的马铃薯受损部位示意图；

图35为本发明一实施方式的马铃薯机械损伤率计算示意图；

图36为本发明一实施方式的马铃薯泥土附着率检测流程示意图；

图37为本发明一实施方式的马铃薯泥土附着率计算示意图；

图38为本发明一实施方式的马铃薯附着泥土的最长附着距离计算示意图；

图39是本发明一实施方式的马铃薯根据机械损伤程度调节挖掘深度流程示意图；

图40为本发明一实施方式的集薯箱(闭合状态)结构示意图；

图41为本发明一实施方式的集薯箱(打开状态)结构示意图；

图42为本发明一实施方式的集薯箱(支撑板隐去)结构示意图；

图43为本发明一实施方式的集薯箱(底部升降装置)结构示意图。

图中：1.挖掘装置，2.输送分离装置，3.分离升运换向装置，4.监测装置，5.集薯箱，6.电机，7.电动缸，8.拨齿机构，1-1.上层定铲，1-2.下层动铲，1-3.振动栅条，1-4.驱动装置，1-5.挖掘深度及入土角度调节装置，1-6.过渡输送链，1-1-1.尼龙铲面，1-1-2.定铲支撑装置，1-1-2-1.定铲支撑板，1-1-2-2.支撑臂，1-1-2-3.回转轴，1-1-2-4.连接套，1-1-2-5.角度调节板，1-2-1.动铲片，1-2-2.动铲支撑座板，1-3-1.栅条焊接板，1-3-2.栅条，1-4-1.液压马达，1-4-2.液压马达固定座，1-4-3.驱动盘，1-4-3-1.盘，1-4-3-2.滑动轴套，1-4-3-3.短轴，1-4-4.万向联轴器，1-4-5.摆动轴，1-4-6.双向摆动杆，1-4-7.摆动杆固定座，1-4-8.驱动连接板，1-4-9.驱动连接座，1-5-1.前连接杆，1-5-2.第一横梁，1-5-3.上连接杆，1-5-4.第二横梁，1-5-5.第三横梁，1-5-6.第一侧板，1-5-7.第二侧板，1-5-8.第四横梁，1-5-9.角度调节液压缸，1-5-10.挖掘深度调节液压缸，1-5-11.第一深度调节杆，1-5-12.第二深度调节杆；2-1.薯土分离输送链，2-2.茎叶分离输送链，2-3.弹性开合刮削齿，2-4.张紧机构，2-5.第一光电门传感器，2-6.第二光电门传感器，2-7.图像获取装置，2-1-1.输送链杆条，2-1-2.开口销，2-1-3.定位挡片，2-1-4.人字形扭簧式连接件，2-2-1.横向橡胶杆条，2-2-2.纵向橡胶带，2-3-1.固定座，2-3-2.固定轴，2-3-3.柔性橡胶刮削齿，2-3-4.复位扭簧，2-3-5.细长杆，2-4-1.张紧臂，2-4-2.回转轴，2-4-3.张紧轮，2-4-4.调节液压缸，2-5-1.激光器，2-5-2.传感器，2-5-3.计时器；3-1.一级单层薯秧土分离辊，3-2.二级双层薯秧土分离辊，3-3.三级三层薯秧土分离辊，3-4.第一纵向柔性输送带，3-5.第一横向柔性输送带，3-6.第二纵向柔性输送带，3-7.升运斜置输送带，3-8.第二横向柔性输送带，3-1-1.一级辊体，3-1-2.一级辊安装座，3-1-3.一级辊安装滑轨，3-1-4.一级辊压簧，3-1-5.一级辊驱动液压马达，3-1-6.一级辊传动带轮，3-1-7.一级辊传动皮带，3-1-3-1.第一U型钢，3-1-3-2.第一封板，3-2-1.二级辊体，3-2-2.二级辊安装座，3-2-3.二级辊安装滑轨，3-2-4.二级辊压簧，3-2-5.二级辊驱动液压马达，3-2-6.二级辊传动带轮，3-2-7.二级辊传动皮带，3-2-3-1.第二U型钢，3-2-3-2.第二封板，3-3-1.三级辊体，3-3-2.三级辊安装座，3-3-3.三级辊安装滑轨，3-3-4.三级辊压簧，3-3-5.三级辊驱动液压马达，3-3-6.三级辊传动带轮，3-3-7.三级辊传动皮带，3-3-3-1.第三U型钢，3-3-3-2.第三封板，3-7-1.弧形刮板，4.1.第一工业相机，4.2.第二工业相机，5-1.箱体，5-2.支撑板，5-3.托板，5-4.压力传感器，5-5.液压柱，5-6.万向接头，5-7.支撑架，5-8.卸料输送带，5-9.卸料液压缸。

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所示为所述高效低损伤马铃薯联合收获机的一种较佳实施方式，所述高效低损伤马铃薯联合收获机包括挖掘装置1、输送分离装置2、分离升运换向装置3和集薯箱5。

所述挖掘装置1安装在整机前端，用于将成熟的马铃薯从垄中挖掘起来；所述输送分离装置2安装在挖掘装置1后方，用于对挖掘装置1挖掘起的薯-土-秧混合物进行初步输送和分离；所述分离升运换向装置3的主体结构设置在输送分离装置2的侧方，其由多级换向辊和分离输送链构成双层空间回转结构，用于对输送分离装置2输送过来的薯-土-秧混合物进行进一步分离、以及将马铃薯运至集薯箱5中；所述集薯箱5位于分离升运换向装置3末段分离输送链下方，用于装载马铃薯并将承载的马铃薯的重量信息反馈到控制单元，控制单元根据承载的马铃薯重量调节集薯箱5的马铃薯承载部位的上升、下降以及倾斜角度

结合图2-13所示，所述挖掘装置包括挖掘铲、振动栅条1-3、驱动装置1-4、调节装置1-5和过渡输送链1-6。

结合图3和4所示，所述挖掘铲包括上层定铲1-1和下层动铲1-2；所述上层定铲1-1设置在下层动铲1-2的上方，且上层定铲1-1和下层动铲1-2交错叠放，所述下层动铲1-2铲尖延伸到上层定铲1-1铲尖前方；所述上层定铲1-1的铲面设有密集排列的圆形微突起结构；所述振动栅条1-3设置在挖掘装置1和过渡输送链1-6之间；振动栅条1-3与驱动装置1-4连接，驱动装置1-4还用于驱动振动栅条1-3往复振动；所述驱动装置1-4安装在挖掘铲侧面，分别与下层动铲1-2和振动栅条1-3连接，用于驱动下层动铲1-2和振动栅条1-3往复振动；所述调节装置1-5安装在马铃薯收获机机架上，调节装置1-5与挖掘铲连接，用于调节挖掘深度及入土角度；所述过渡输送链1-6设置在挖掘铲后方。

在本发明的一个实施方式中，所述上层定铲1-1包括尼龙铲面1-1-1和定铲支撑装置1-1-2；所述尼龙铲面1-1-1安装在定铲支撑装置1-1-2上；所述尼龙铲面1-1-1表面为密集排列的圆形微突起结构，所述密集排列的圆形微突起结构为仿荷叶疏水特性结构，所述仿荷叶疏水特性结构为采用激光烧结尼龙的方式生成；优选的，在本发明的一具体实施方式中，其采用SLS激光烧结尼龙的方式3D打印生成直径0.5mm密集排列的圆形微小突起，以实现不沾粘微小土壤颗粒的作用，避免土壤在铲面上拥堵。

在本发明的一个实施方式中，所述尼龙铲面1-1-1铲尖端呈圆弧形，从而避免土壤粘连在铲面上并避免造成马铃薯破皮。优选的，所述尼龙铲面1-1-1上表面开有4个沉孔，下表面靠近铲尖一侧呈阶梯状突起结构。

结合图5所示，根据本实施例，优选的，所述定铲支撑装置1-1-2包括定铲支撑板1-1-2-1、支撑臂1-1-2-2、回转轴1-1-2-3和角度调节板1-1-2-5；所述尼龙铲面1-1-1安装在定铲支撑板1-1-2-1上，定铲支撑板1-1-2-1与支撑臂1-1-2-2的一端连接，支撑臂1-1-2-2的另一端与回转轴1-1-2-3连接，回转轴1-1-2-3的两端分别安装在调节装置1-5上；所述角度调节板1-1-2-5的一端与回转轴1-1-2-3连接，另一端与调节装置1-5连接。

优选的，在本发明的一具体实施方式中，所述定铲支撑板1-1-2-1宽度与尼龙铲面1-1宽度一致，长度为尼龙铲面1-1总长度减去阶梯状突起结构，厚度与尼龙铲面1-1-1阶梯状突起高度一致；定铲支撑板1-1-2-1上表面开有4个通孔，且4个通孔与尼龙铲面1-1-14个沉孔的几何分布一致，以保证通孔对齐，螺栓从其中穿过，配合螺母将尼龙铲面1-1-1和定铲支撑板1-1-2-1连接，便于安装。安装时定铲支撑板1-1-2-1前端面和尼龙铲面1-1-1阶梯状突起面贴合，此时4个通孔与4个沉孔对齐，通过螺栓连接将尼龙铲面1-1-1和定铲支撑板1-1-2-1固定为一体，安装后螺栓头高度低于尼龙铲面1-1-1上表面沉孔的阶梯深度，从而保证尼龙铲面1-1-1上平整；同时阶梯状结构接触，可为尼龙铲面1-1-1提供向前的支撑力以抵消挖掘时土壤的摩擦力，避免了尼龙铲面1-1-1受力不平衡而脱落。所述支撑臂1-1-2-2为实心弯曲柱状结构，其直径与连接套1-1-2-4内直径一致，并采用过度配合连接，支撑臂1-1-2-2一端为斜切削面，该端与定铲支撑板1-1-2-1下表面优选焊接连接；支撑臂1-1-2-2另一端为平切削面。所述回转轴1-1-2-3为实心阶梯轴结构，两端轴头直径较小，中间轴体直径较大，其中间轴体表面轴向等距开有数个沉孔，相邻沉孔中心距与相邻定铲支撑板1-1-2-1间距相同，沉孔直径与连接套1-1-2-4外直径一致，沉孔深度为连接套1-1-2-4长度的1/2。连接套1-1-2-4为短管状结构，焊接安装时，连接套1-1-2-4套焊在支撑臂1-1-2-2平切削面一端，支撑臂1-1-2-2随连接套1-1-2-4一同插入回转轴1-1-2-3轴体沉孔中，并对回转轴1-1-2-3和连接套1-1-2-4构成的相贯线进行全周焊接以提高连接稳定性，焊接时所有支撑臂1-1-2-2方向一致。所述角度调节板1-1-2-5两端各开有一个通孔，其中较大的通孔直径与回转轴1-1-2-3轴头直径一致，安装时角度调节板1-1-2-5通过该通孔套焊在回转轴1-1-2-3轴头上；角度调节板1-1-2-5另一端直径较小的通孔用于和角度调节液压缸1-5-9铰接。

结合图6和7所示，在本发明的一个实施方式中，所述下层动铲1-2的动铲片1-2-1铲尖呈现为两条渐开线交叉并将尖端切平的轮齿形状，铲尖两侧渐开线处均开刃，从而降低动铲片1-2-1切入土壤时产生的阻力。

优选的，在本发明的一具体实施方式中，所述动铲片1-2-1为表面高光洁度不锈钢材料，所述动铲片1-2-1采用镀硬铬工艺在其表面形成一层20μm以上厚度的铬镀层，从而提高动铲片1-2-1的耐磨性；所述动铲片1-2-1上表面在铲宽度方向上开有2个沉孔；所述动铲支撑座板1-2-2为金属材料，其长边一侧均匀分布有与动铲片1-2-1宽度一致的阶梯状凹槽结构，每个凹槽结构内沿动铲支撑座板1-2-2长边方向上分布有2个通孔，2个通孔的几何分布与动铲片1-2-1上2个沉孔一致。安装时，动铲片1-2-1与动铲支撑座板1-2-2凹槽结构相互嵌合，此时沉孔与通孔一一对齐，通过铆钉将动铲片1-2-1与动铲支撑座板1-2-2固接为一体，安装后铆钉头高度低于动铲片1-2-1上表面沉孔的阶梯深度，从而保证动铲片1-2-1上表面平整无突起。

结合图8所示，根据本实施例，优选的，在本发明的一具体实施方式中，所述栅条1-3-2根据不同土质和马铃薯品种，直径优选为10-15mm，中心距优选为40-50mm，均匀焊接在栅条焊接板1-3-1宽度方向上。

结合图9、10、11所示，在本发明的一个实施方式中，优选的，所述驱动装置1-4包括液压马达1-4-1、液压马达固定座1-4-2、驱动盘1-4-3、万向联轴器1-4-4、摆动轴1-4-5、双向摆动杆1-4-6、摆动杆固定座1-4-7、驱动连接板1-4-8和驱动连接座1-4-9；所述液压马达1-4-1通过螺栓连接在液压马达固定座1-4-2上，液压马达固定座1-4-2焊接固定在第二侧板1-5-7上，液压马达1-4-1轴端与驱动盘1-4-3中心孔连接。所述驱动盘1-4-3由盘体1-4-3-1、滑动轴套1-4-3-2和短轴1-4-3-3构成，盘体1-4-3-1边缘开有通孔，滑动轴套1-4-3-2安装在通孔中。短轴1-4-3-3为两段阶梯轴结构，上段轴体较短，其直径大于盘体1-4-3-1边缘通孔与滑动轴套1-4-3-2内径，其用于短轴1-4-3-3的定位；下段轴体较长，其直径略小于滑动轴套1-4-3-2内径并与其构成间隙配合。短轴1-4-3-3下段轴体穿过滑动轴套1-4-3-2并与下方万向联轴器1-4-4的一端连接，万向联轴器1-4-4另一端与摆动轴1-4-5连接，其可使摆动轴1-4-5与地面的相对角度随挖掘铲入土角度的调节一同改变，从而保证了动力可以始终正常传递，摆动轴1-4-5另一端与双向摆动杆1-4-6铰接。所述双向摆动杆1-4-6呈“T”字形，围绕摆动中心共有三个摆臂，其摆动中心与摆动杆固定座1-4-7一端铰接形成转动副，摆动杆固定座1-4-7另一端与靠近驱动装置一侧的定铲支撑板1-1-2-1下表面焊接固定，从而保证双向摆动杆1-4-6摆动中心位置相对上层定铲1-1固定不变。双向摆动杆1-4-6驱动摆臂与摆动轴1-4-5一端相铰接，另两个摆臂以双向摆动杆1-4-6摆动中心孔和驱动摆臂铰接孔中心连线为轴对称分布，二者均与驱动连接板1-4-8一端铰接，驱动连接板1-4-8另一端与驱动连接座1-4-9铰接，驱动连接座1-4-9底板上开有数个塞焊孔，通过塞焊将驱动连接座1-4-9与动铲支撑座板1-2-2和栅条焊接板1-3-1下表面侧端连接。

如图9所示，驱动装置1-4工作时，液压马达1-4-1为驱动盘1-4-3的转动提供动力，驱动盘1-4-3通过万向联轴器1-4-4与摆动轴1-4-5构成摆杆机构，摆动轴1-4-5将动力传递给双向摆动杆1-4-6驱动摆臂，使其围绕摆动中心往复摆动，双向摆动杆1-4-6两对称分布的摆臂通过驱动连接板1-4-8与驱动连接座1-4-9带动下层动铲1-2和振动栅条1-3形成振幅和频率一致、相位差180°的往复运动。

结合图12所示，优选的，所述调节装置1-5为挖掘深度与入土角度调节装置，包括平行四连杆机构、深度调节机构和角度调节机构；所述深度调节机构的一侧马铃薯收获机机架连接，另一侧与平行四连杆机构的上部连接，所述上层定铲1-1设置在平行四连杆机构的前端，平行四连杆机构的后端与马铃薯收获机机架连接，深度调节机构用于调节平行四连杆机构与地面的倾斜角度，从而调节挖掘铲的挖掘深度；所述角度调节机构的一端与平行四连杆机构的前端连接，另一端与上层定铲1-1连接，角度调节机构用于调节上层定铲1-1与地面的倾斜角度，从而调节挖掘铲的入土角度。

所述平行四连杆机构有两个，分别对称安装在深度调节机构的两侧，每个平行四连杆机构均包括前连接杆1-5-1、上连接杆1-5-3、第一侧板1-5-6和第二侧板1-5-7；所述前连接杆1-5-1的一端与上连接杆1-5-3的一端连接，上连接杆1-5-3的另一端与第一侧板1-5-6的一端连接，第一侧板1-5-6的另一端与第二侧板1-5-7的一端连接，第二侧板1-5-7的另一端与前连接杆1-5-1的另一端连接；两个前连接杆1-5-1上部通过第一横梁1-5-2连接；两个上连接杆1-5-3之间通过第二横梁1-5-4连接；两个第一侧板1-5-6的上部通过第三横梁1-5-5连接，两个第一侧板1-5-6的下部通过第四横梁1-5-8连接。

所述深度调节机构包括挖掘深度调节液压缸1-5-10、第一深度调节杆1-5-11和第二深度调节杆1-5-12；所述挖掘深度调节液压缸1-5-10的一端与马铃薯收获机机架连接，另一端与第一深度调节杆1-5-11连接，第一深度调节杆1-5-11的一端与第三横梁1-5-5连接，另一端与第二深度调节杆1-5-12的一端连接，第二深度调节杆1-5-12的另一端与第二横梁1-5-4连接。

所述角度调节机构包括角度调节液压缸1-5-9；所述角度调节液压缸1-5-9的一端与前连接杆1-5-1的一端连接，角度调节液压缸1-5-9的另一端与上层定铲1-1连接。

所述前连接杆1-5-1、上连接杆1-5-3、第一侧板1-5-6、第二侧板1-5-7和角度调节液压缸1-5-9均以挖掘装置中轴线成对对称安装。

优选的，在本发明的一具体实施方式中，所述第一横梁1-5-2、第二横梁1-5-4、第三横梁1-5-5和第四横梁1-5-8均为阶梯轴，两端轴头直径较小，中间轴体直径较大；其中，第一横梁1-5-2上以中间轴体1/2长度截面对称设置有两个轴向定位槽，第二横梁1-5-4和第三横梁1-5-5中间轴体长度1/2处各设置有一个轴向定位槽。第一侧板1-5-6可以通过焊接方式与马铃薯收获机机架固定连接。所述第一横梁1-5-2两端轴头穿过前连接杆1-5-1上端开孔构成转动副；上连接杆1-5-3一端焊接有分体式滑动轴套，其与第一横梁1-5-2轴向定位槽铰接构成转动副，上连接杆1-5-3另一端与第三横梁1-5-5中间轴体焊合；第二横梁1-5-4两端轴头穿过上连接杆1-5-3中间开孔并焊合；第三横梁1-5-5两端轴头穿过第一侧板1-5-6上端开孔构成转动副；第一侧板1-5-6下端开孔、第二侧板1-5-7后端开孔与第四横梁1-5-8三者同轴心，第四横梁1-5-8两端轴头穿过第一侧板1-5-6下端开孔与第二侧板1-5-7后端开孔构成转动副；第二侧板1-5-7前端开孔、前连接杆1-5-1下端开孔与定铲支撑装置1-1-2回转轴1-1-2-3三者同轴心，回转轴1-1-2-3两端轴头穿过第二侧板1-5-7前端开孔和前连接杆1-5-1下端开孔构成转动副。所述角度调节液压缸1-5-9一端与角度调节板1-1-2-5铰接，另一端通过前连接杆1-5-1中部通孔与其铰接。所述第一深度调节杆1-5-11一端设有分体式滑动轴套，其与第二横梁1-5-4轴向定位槽铰接构成转动副，第一深度调节杆1-5-11另一端与第二深度调节杆1-5-12一端铰接，第二深度调节杆1-5-12另一端同样焊接有分体式滑动轴套，其与第三横梁1-5-5轴向定位槽铰接构成转动副；挖掘深度调节液压缸1-5-10一端通过第二深度调节杆1-5-12中部通孔与其铰接，另一端铰接在马铃薯收获机机架上。

结合图13所示，所述调节装置1-5工作过程如下，角度调节板1-1-2-5与角度调节液压缸1-5-9铰接，机手可以在收获前考察当地马铃薯种植农艺参数，如土壤质地、马铃薯块茎深度等，并得出理想挖掘铲角度，之后通过驾驶室里的控制单元或者控制开关改变液压油流量以调节角度调节液压缸1-5-9的伸缩量，即可直接带动上层定铲1-1并间接带动下层动铲1-2和振动栅条1-3改变与地面的夹角，从而实现调节挖掘铲入土角度的目的；机手通过同样的方式控制挖掘深度调节液压缸1-5-10伸缩量，即可经过第一深度调节杆1-5-11和第二深度调节杆1-5-12带动平行四连杆机构改变整个挖掘装置相对土地表面的下沉量，从而实现改变挖掘深度的目的。

所述挖掘装置1工作时，下层动铲1-2铲尖位于上层定铲1-1铲尖前，故其最先与土壤接触，下层动铲1-2在驱动装置1-4的带动下横向往复振动，配合镀硬铬金属及渐开线轮齿形状低剪切阻力铲尖可快速切入土壤，将待挖掘土壤松散以降低上层定铲1-1的入土阻力；马铃薯收获机带动挖掘装置向前推进，机器前方的薯土混合物被接连挖起，在推挤作用下经过上层定铲1-1铲尖和铲面向后方运动，上层定铲1-1铲尖采用圆弧形铲尖以避免对马铃薯表皮的损伤，同时仿荷叶疏水特性结构的尼龙铲面1-1可有效将铲面上的湿重粘土疏导向铲尾部，以避免堵塞壅土现象的发生；振动栅条1-3位于上层定铲1-1尾部，其由驱动装置1-4提供动力，与下层动铲1-2振幅频率一致并且相位相差180°，可对挖起的薯土混合物进行初步分散分离以降低后续输送分离工作负荷，同时并降低挖掘装置的整体振动；驱动装置1-4动力来自液压马达1-4-1，故可通过单独控制液压马达1-4-1的转速以调节下层动铲1-2和振动栅条1-3的振动频率，从而提高挖掘装置对不同作业环境下的适应性；调节装置1-5的平行四连杆结构与挖掘铲及马铃薯收获机机架铰接，通过控制液压缸伸缩量调节挖掘铲的挖掘深度和入土角度，从而满足不同种植模式下的马铃薯挖掘要求。

本发明可有效降低马铃薯收获作业时的挖掘阻力并避免壅土和伤薯现象的发生，大幅提高收获效率和作业性能。

图14-22所示，所述输送分离装置2为一种薯、土、茎输送分离装置，所述输送分离装置2包括薯土分离输送链2-1、茎叶分离输送链2-2、弹性开合刮削齿2-3和张紧机构2-4；所述薯土分离输送链2-1的输入端位于挖掘装置1的后方，用于升运薯土混合物并将泥土和马铃薯初步分离；所述薯土分离输送链2-1的输入端位于挖掘装置1的后方，薯土分离输送链2-1的输出端位于分离升运换向装置的输入端3前方，用于升运薯土混合物并将泥土和马铃薯初步分离；所述茎叶分离输送链2-2包围在薯土分离输送链2-1外侧，弹性开合刮削齿2-3安装在茎叶分离输送链2-2上方，弹性开合刮削齿2-3和茎叶分离输送链2-2配合用于将茎秆叶片从马铃薯上梳离；张紧机构2-4安装在薯土分离输送链2-1下段，分别从上、下面对薯土分离输送链2-1进行张紧，用于调节薯土分离输送链2-1的张紧从而调节其输送链杆条2-1-1之间的间距，从而调节薯土分离输送链2-1的输送和分离效率。

在本发明的一实施方式中，优选的，还包括光电门传感器和控制单元；所述光电门传感器用于检测光束被薯土分离输送链2-1的输送链杆条2-1-1阻挡的时间信号，所述时间信号包括“断路计时”和"通路计时"并传递给控制单元，控制单元根据光电门传感器采集的时间信号计算薯土分离输送链2-1线速度v和相邻输送链杆条2-1-1间距l，帮助机手及时调节整机作业参数。

在本发明的一实施方式中，优选的，还包括图像获取装置2-7；所述图像获取装置2-7用于获取薯土分离输送链2-1上薯土混合物的拥堵图像并传递给控制单元，用于机手根据薯土混合物的拥堵图像调整薯土分离输送链2-1的线速度v。

在本发明的一实施方式中，优选的，所述薯土分离输送链2-1包括多根输送链杆条2-1-1、开口销2-1-2、定位挡片2-1-3和人字形扭簧式连接件2-1-4；相邻的输送链杆条2-1-1之间的两端均分别通过人字形扭簧式连接件2-1-4连接形成闭环的链式结构，且相邻两人字形扭簧式连接件2-1-4呈上下翻转方向布置。

结合图15所示，在本发明的一实施方式中，优选的，所述输送链杆条2-1-1两端径向打有一对销孔，通过开口销2-1-2和定位挡片2-1-3对人字形扭簧式连接件2-1-4进行杆条轴向上的定位，输送链杆条2-1-1两端、一对开口销2-1-2之间各安装有3个定位挡片2-1-3，定位挡片2-1-3两两将与输送链杆条2-1-1连接的相邻人字形扭簧式连接件2-1-4分隔开；相邻两个人字形扭簧式连接件2-1-4与同一根输送链杆条2-1-1配合，且相邻两人字形扭簧式连接件2-1-4呈上下翻转方向布置，同一根输送链杆条2-1-1两端分别与两个人字形扭簧式连接件2-1-4配合；输送链杆条2-1-1和人字形扭簧式连接件2-1-4循环串联并形成闭环的链式结构。

结合图16所示，在本发明的一实施方式中，优选的，所述茎叶分离输送链2-2包括多根横向橡胶杆条2-2-1和纵向橡胶带2-2-2；多根横向橡胶杆条2-2-1横向布置，多根纵向橡胶带2-2-2纵向布置，多根横向橡胶杆条2-2-1和纵向橡胶带2-2-2交织形成网状结构；所述横向橡胶杆条2-2-1上均布有指状柔性突触，指状柔性突触与弹性开合刮削齿2-3配合用于将茎秆叶片从马铃薯上梳离。

结合图17所示，在本发明的一实施方式中，优选的，所述弹性开合刮削齿2-3在茎叶分离输送链2-2上方根据实际输送距离需要，设置若干级，在本发明的一实施例中至少3级，每级所述弹性开合刮削齿2-3均包括固定座2-3-1、固定轴2-3-2、柔性橡胶刮削齿2-3-3、复位扭簧2-3-4和细长杆2-3-5；所述固定座2-3-1安装在固定轴2-3-2两端；固定轴2-3-2与输送链杆条2-1-1平行安装；柔性橡胶刮削齿2-3-3一端为轴套结构，若干柔性橡胶刮削齿2-3-3套装在固定轴2-3-2上；复位扭簧2-3-4一端与柔性橡胶刮削齿2-3-3的轴套结构连接，另一端与细长杆2-3-5连接；细长杆2-3-5的两端分别与固定座2-3-1连接。

所述柔性橡胶刮削齿2-3-3轴套结构长度经过设计，使相邻两个柔性橡胶刮削齿2-3-3齿体间距与横向橡胶杆条2-2-1上均布的相邻指状柔性突触间距一致，从而保证柔性橡胶刮削齿2-3-3与指状柔性突触形成交错分布。相较于传统茎叶分离装置采用的开合式刮板结构通过“拍打”的方式将秧苗等从马铃薯上摘除，本发明作业时，连接有茎秆叶片的茎叶分离输送链2-2向前运动，在经过弹性开合刮削齿2-3时，薯体在横向橡胶杆条2-2-1指状柔性突触的支撑下推开柔性橡胶刮削齿2-3-3继续前进，薯体通过后，柔性橡胶刮削齿2-3-3在复位扭簧2-3-4的作用下回到原位置，并通过和横向橡胶杆条2-2-1指状柔性突触构成的交错结构将茎秆叶片从马铃薯体上梳离，从而实现在作业过程中保证马铃薯块茎的正常通过的同时，将连接在马铃薯上的秧茎叶片钩住并分离。同时，由于每一根柔性橡胶刮削齿2-3-3单独具备复位功能，因此本发明能够适应复杂的作业负荷，作业性能优异。

结合图18所示，根据本实施例，优选的，所述张紧机构2-4包括张紧臂2-4-1、回转轴2-4-2、张紧轮2-4-3和调节液压缸2-4-4；所述张紧臂2-4-1的一横向臂和一纵向臂交叉构成“T”字形结构，并在交叉点与回转轴2-4-2轴端连接，回转轴2-4-2两端各连接有一张紧臂2-4-1；张紧臂2-4-1横向臂两端各安装有张紧轮2-4-3，张紧轮2-4-3与薯土分离输送链2-1接触；张紧轮2-4-3外圈为橡胶材质，从而与薯土分离输送链2-1的紧密贴合，保证了薯土分离输送链2-1的运转稳定性；张紧臂2-4-1纵向臂一端与调节液压缸2-4-4铰接，另一端与马铃薯收获机机架连接，控制调节液压缸2-4-4的伸缩量改变对薯土分离输送链2-1的张紧程度；优选的，调节液压缸2-4-4为一双作用液压缸，通过调节伸缩量一改变装置对薯土分离输送链2-1的张紧程度。

所述张紧机构2-4安装在薯土分离输送链2-1下段，且两张紧轮2-4-3位于薯土分离输送链2-1内圈，两张紧轮2-4-3位于薯土分离输送链2-1外圈，张紧机构2-4工作时，两张紧轮2-4-3由薯土分离输送链2-1下段下表面向上压紧，两张紧轮2-4-3由薯土分离输送链2-1下段上表面向下压紧，从而大大提高张紧强度，有效调节人字形扭簧式连接件2-1-4的开度，从而调节相邻输送链杆条2-1-1的间距。

结合图14所示，根据本实施例，优选的，所述光电门传感器包括第一光电门传感器2-5和第二光电门传感器2-6；图像获取装置2-7安装在薯土分离输送链2-1和茎叶分离输送链2-2上段正上方，俯拍整条分离输送链以实时获取马铃薯与土壤混合物在输送链上的拥堵情况；第一光电门传感器2-5、第二光电门传感器2-6、图像获取装置2-7和控制单元之间通过有线或无线的方式传输数据与图像信息。

在本发明的一实施方式中，所述第一光电门传感器2-5和第二光电门传感器2-6分别安装在薯土分离输送链2-1上段两侧，上下端各安装一个。

结合图19所示，在本发明的一实施方式中，所述第一光电门传感器2-5和第二光电门传感器2-6的结构相同，以第一光电门传感器2-5为例，以第一光电门传感器2-5包括激光器2-5-1、传感器2-5-2和计时器2-5-3；所述激光器2-5-1用于发射光束，传感器2-5-2用于接收光束，计时器2-5-3用于计算“断路计时”和"通路计时"。

正常情况下，激光器2-5-1发射光束，传感器2-5-2接收光束，此时计时器2-5-3无动作；输送链杆条2-1-1首次运动至激光器2-5-1和传感器2-5-2之间、光束被阻挡，此时计时器2-5-3被激活并进行“断路计时”，即光线被阻挡的时间，记为t；输送链杆条2-1-1首次运动离开激光器2-5-1和传感器2-5-2之间，光路再次导通，此时计时器2-5-3被激活并进行“通路计时”，即光线被导通直至下一次被阻挡的时间，记为T。

结合图20所示，所述控制单元接收第一光电门传感器2-5和第二光电门传感器2-6计算的时间信号，并计算薯土分离输送链2-1线速度v和相邻输送链杆条2-1-1间距l，并在与控制单元连接的显示器上显示。

所述薯土分离输送链2-1的线速度v的计算公式如下：

其中，d为输送链杆条2-1-1直径，

相邻输送链杆条2-1-1间距l的计算公式如下：

l＝v·T。

进一步的，随着多根所述输送链杆条2-1-1依次通过激光器2-5-1和传感器2-5-2之间，第一光电门传感器2-5实时采集t_a和T_a，依次记录为t_a1、T_a1、t_a2、T_a2、t_a3、T_a3……t_an、T_an；所述第二光电门传感器2-6实时采集光束被阻挡的时间记为t_b和光线被导通直至下一次被阻挡的时间记为T_b，依次记录为t_a1、T_b1、t_b2、T_b2、t_b3、T_b3……t_bn、T_bn，其中n为记录的时间个数；

考虑到薯土分离输送链2-1工作抖动、相邻输送链杆条2-1-1间距存在差异等不稳定因素的影响，采用多次计算去平均值的方法确定“断路计时”t，所述控制器分别对第一光电门传感器2-5第二光电门传感器2-6连续记录下的n个数时间中的m个“断路计时”进行平均值的求取，并对两光电门传感器各自的平均值再取平均，在本发明的一实施方式中控制单元分别对第一光电门传感器2-5第二光电门传感器2-6连续记录下n个数时间中的10个“断路计时”t_m至t_m+9，m∈N+进行平均值的求取，并对两光电门传感器各自的平均值再取平均，其计算过程如下：：

上式中，为第一光电门传感器2-5连续m个“断路计时”的平均值，为第二光电门传感器2-6连续m个“断路计时”的平均值，为第一光电门传感器2-5和第二光电门传感器2-6同一时间段内测得的“断路计时”平均值的平均值；

得到薯土分离输送链2-1的实时线速度的计算公式如下：

采用多次计算去平均值的方法确定“通路计时”T，控制单元分别对第一光电门传感器2-5、第二光电门传感器2-6连续记录下的n个数时间中的m个“通路计时”进行平均值的求取，并对两光电门传感器各自的平均值再取平均，在本发明的一实施方式中控制单元分别对第一光电门传感器2-5第二光电门传感器2-6连续记录下的n个数时间中的10个“通路计时”T_m至T_m+9，m∈N+，进行平均值的求取，并对两光电门传感器各自的平均值再取平均，其计算过程如下：

式中，为第一光电门传感器2-5连续m个“通路计时”的平均值，为第二光电门传感器2-6连续m个“通路计时”的平均值，为第一光电门传感器2-5和第二光电门传感器2-6同一时间段内测得的“通路计时”平均值的平均值；

得到相邻输送链杆条2-1-1平均间距的计算公式如下：

根据本实施例，优选的，所述控制单元内还存储有土质与相邻输送链杆条2-1-1间距l的经验数据库，所述经验数据库将不同土质所对应的最佳杆条间距l与调节液压缸2-4-4的液压伸缩量关联；机手在收获前考察收获地的土壤质地，如“沙壤土”、“轻壤土”、“重壤土”、“轻粘土”、“重粘土”等，并将土质种类通过输入面板2-8-3输入控制单元，控制单元根据输入的土质类型匹配最佳的杆条间距l，输出最佳杆条间距对应的调节量，并通过显示器将液压缸伸缩量最佳精确调控值反馈给机手。

在本发明一实施方式中，杆条间距调节为手动调节，马铃薯收获机工作前机手通过控制单元将调节液压缸2-4-4的伸缩量预先调整至最佳值；马铃薯收获机工作过程中，实际作业状况如现场土壤含水率不同而造成的杆条间距经验值不满足作业要求，此时机手亦可根据显示器所显示的薯土混合物实时拥堵状况，根据自身经验判断，在最佳值的基础上，继续通过杆条间距调节模块2-8-4进一步调节杆条间距。机手亦可通过驾驶室内相关液压控制设备，调节驱动液压马达转速以改变薯土分离输送链2-1线速度从而缓解堵塞状况。薯土分离输送链2-1线速度越高，则薯土混合物越不容易发生堵塞，但相对的伤薯率会上升；相邻输送链杆条2-1-1间距越大则脱土效率越高，但相对的漏薯率会上升。机手完成调节后，控制单元会根据所接收到的信息将更新后的薯土分离输送链2-1线速度数据、相邻输送链杆条2-1-1间距数据以及薯土混合物拥堵情况图像信息通过显示器反馈给机手，使机手了解调节效果。

结合图21所示，在本发明的一实施方式中，优选的，所述人字形扭簧式连接件2-1-4的两端钩状结构对称布置在其中央螺旋状结构的两侧形成对称结构扭簧，两端的钩状结构内直径与输送链杆条2-1-1直径一致，其用于套装在输送链杆条2-1-1上；两端的钩状结构分别与相邻的输送链杆条2-1-1连接，中央螺旋状结构通过形变储蓄或释放形变能。当张紧机构2-4压紧时，人字形扭簧式连接件2-1-4中央螺旋结构发生形变并储蓄形变能，两端钩状结构间距拉大，相邻输送链杆条2-1-1间距增大；当张紧机构2-4放松时，人字形扭簧式连接件2-1-4中央螺旋结构形变消失并逐渐恢复原状，此时形变能释放，将相邻输送链杆条2-1-1拉近。

结合图22所示，在本发明的一实施方式中，优选的，所述复位扭簧2-3-4的中央螺旋状结构套装在柔性橡胶刮削齿2-3-3轴套结构外侧，通过形变储蓄或释放形变能；复位扭簧2-3-4的一端为钩状结构，钩状结构与细长杆2-3-5连接，为复位扭簧2-3-4的形变提供支撑；复位扭簧2-3-4的另一端呈90°折弯状，其与与柔性橡胶刮削齿2-3-3齿体贴合，用于向柔性橡胶刮削齿2-3-3传递作用力使其复位。

马铃薯收获机工作时，被挖掘装置1挖掘起的薯土混合物被薯土分离输送链2-1提升运输，在此过程中，混合物下层的土壤逐步从输送链杆条2-1-1间隙间落下，从而实现薯土分离的效果；同时，在外层茎叶分离输送链2-2和多级弹性开合刮削齿2-3构成的交错结构作用下，混合物上层的马铃薯块茎以及连接在其上的茎秆叶片被梳离。安装在薯土分离输送链2-1上段的第一光电门传感器2-5和第二光电门传感器2-6实时监测薯土分离输送链2-1线速度和相邻输送链杆条2-1-1间距，而安装在薯土分离输送链2-1和茎叶分离输送链2-2上段正上方的图像获取装置2-7实时获取薯土混合物在输送链上的拥堵情况，第一光电门传感器2-5、第二光电门传感器2-6以及图像获取装置2-7通过有线或者无线的方式将信息发送给控制单元，控制单元将数据进行处理后通过显示器反馈给机手，机手评估当前作业负荷从而调节薯土分离输送链2-1线速度以及相邻输送链杆条2-1-1间距。相邻输送链杆条2-1-1间距通过控制张紧机构2-4对薯土分离输送链2-1的张紧程度实现，张紧机构2-4安装在薯土分离输送链2-1下段，分别从上、下面对薯土分离输送链2-1进行张紧。调节液压缸2-4-4伸长，则张紧程度降低，相邻输送链杆条2-1-1间距减小，此时土壤分离效率降低，但相应的漏薯率降低、运输稳定性提高；调节液压缸2-4-4缩短，则张紧程度提高，相邻输送链杆条2-1-1间距增大，此时土壤分离效率提高，但相应的漏薯率提高，运输稳定性降低。控制单元亦会将工作参数调整后的作业状态通过控制器反馈给机手，以帮助机手评估当前工作参数是否满足作业负荷。

图23-28所示分离升运换向装置3为一种薯、秧、土分离换向装置，所述分离升运换向装置3包括第一纵向柔性输送带3-4、第一横向柔性输送带3-5、第二纵向柔性输送带3-6、升运斜置输送带3-7和第二横向柔性输送带3-8。

所述第一纵向柔性输送带3-4上从前向后依次斜置一级单层薯秧土分离辊3-1、二级双层薯秧土分离辊3-2和三级三层薯秧土分离辊3-3；所述一级单层薯秧土分离辊3-1、二级双层薯秧土分离辊3-2和三级三层薯秧土分离辊3-3的高度依次递增，二级双层薯秧土分离辊3-2的双层分离辊之间留有间隙，三级三层薯秧土分离辊3-3的三层分离辊之间分别留有间隙，第一纵向柔性输送带3-4用于清除马铃薯表面的土壤、分离马铃薯和相连的秧茎，将马铃薯分流输送至第一横向柔性输送带3-5；所述第一横向柔性输送带3-5用于将从第一纵向柔性输送带3-4传送过来的马铃薯体输送到第二纵向柔性输送带3-6上；所述第二纵向柔性输送带3-6用于将第一横向柔性输送带3-5传送过来的马铃薯体输送至升运斜置输送带3-7；所述升运斜置输送带3-7用于将第二纵向柔性输送带3-6传送过来的马铃薯输送到第二横向柔性输送带3-8；所述第二横向柔性输送带3-8用于将马铃薯输送到集薯箱5。

结合图24所示，在本发明的一实施方式中，优选的，所述一级单层薯秧土分离辊3-1包括一级辊体3-1-1、一级辊安装座3-1-2、一级辊安装滑轨3-1-3、一级辊压簧3-1-4、一级辊驱动液压马达3-1-5、一级辊传动带轮3-1-6和一级辊传动皮带3-1-7；所述一级辊体3-1-1的两端分别安装在一级辊安装座3-1-2上，所述一级辊安装座3-1-2两侧面分别开有两条导向槽，并通过内置轴承支撑在一级辊体3-1-1两端。所述一级辊安装滑轨3-1-3包括两侧的第一U型钢3-1-3-1和顶部的第一封板3-1-3-2。一级辊安装座3-1-2与一级辊安装滑轨3-1-3连接形成滑动副，具体的，所述一级辊安装座3-1-2通过导向槽与一级辊安装滑轨3-1-3两侧第一U型钢3-1-3-1突边构成滑动副，由此带动一级辊体3-1-1在与地面垂直方向上做微小移动。

一级辊安装滑轨3-1-3上设有一级辊压簧3-1-4，一级辊压簧3-1-4的一端与一级辊安装滑轨3-1-3上内壁接触，另一端与一级辊体3-1-1接触；具体的，所述一级辊压簧3-1-4安装在一级辊安装滑轨3-1-3内，一级辊安装座3-1-2上方，一端接触顶部的第一封板3-1-3-2，另一端接触一级辊安装座3-1-2上表面，通过弹力将一级辊安装座3-1-2向下压紧，保证一级辊体3-1-1贴合在第一纵向柔性输送带3-4上表面上。

所述一级辊体3-1-1的一端设有一级辊传动带轮3-1-6，一级辊驱动液压马达3-1-5通过一级辊传动皮带3-1-7与一级辊传动带轮3-1-6连接，所述一级辊驱动液压马达3-1-5用于为一级辊体3-1-1的旋转提供动力，驱动所述一级辊体3-1-1旋转，一级辊体3-1-1的旋转方向与输送带的输送方向相反。优选的，所述一级辊传动带轮3-1-6与一级辊驱动液压马达3-1-5同侧。所述一级辊传动皮带3-1-7将安装在一级辊体3-1-1轴端的一级辊传动带轮3-1-6和安装在一级辊驱动液压马达3-1-5轴端的一级辊传动带轮3-1-6相连接，从而使液压马达的动力传递到一级辊体3-1-1，同时一级辊传动皮带3-1-7可在自身弹力作用下对辊与输送带的间隙进行微调。

结合图25所示，在本发明的一实施方式中，优选的，所述二级双层薯秧土分离辊3-2包括两个二级辊体3-2-1、二级辊安装座3-2-2、二级辊安装滑轨3-2-3、二级辊压簧3-2-4、二级辊驱动液压马达3-2-5、二级辊传动带轮3-2-6和二级辊传动皮带3-2-7。

所述二级辊体3-2-1的两端分别安装在二级辊安装座3-2-2上，所述二级辊安装座3-2-2两侧面分别开有两条导向槽，并通过内置轴承支撑在二级辊体3-2-1两端。所述二级辊安装滑轨3-2-3包括两侧的第二U型钢3-2-3-1和顶部的第二封板3-2-3-2，二级辊安装滑轨3-2-3长度大于一级辊安装滑轨3-1-3。二级辊安装座3-2-2与二级辊安装滑轨3-2-3连接形成滑动副，由此带动二级辊体3-2-1在与地面垂直方向上做微小移动，两对二级辊安装座3-2-2支撑两个所述二级辊体3-2-1沿二级辊安装滑轨3-2-3方向叠放；二级辊安装滑轨3-2-3上设有二级辊压簧3-2-4，二级辊压簧3-2-4的一端与二级辊安装滑轨3-2-3上内壁接触，另一端与最上面的二级辊体3-2-1接触；具体的，所述二级辊压簧3-2-4安装在二级辊安装滑轨3-2-3内、二级辊安装座3-2-2上方，一端接触顶部的第二封板3-2-3-2，另一端接触远离第一纵向柔性输送带3-4的二级辊安装座3-2-2上表面，通过弹力将二级辊安装座3-2-2向下压紧，保证靠近第一纵向柔性输送带3-4的二级辊体3-2-1贴合在第一纵向柔性输送带3-4上表面上。

所述二级辊体3-2-1的一端设有二级辊传动带轮3-2-6，二级辊驱动液压马达3-2-5通过二级辊传动皮带3-2-7与二级辊传动带轮3-2-6连接，驱动上、下两个二级辊体3-2-1旋转，两个二级辊体3-2-1之间留有间隙，二级辊体3-2-1的旋转方向与输送带的输送方向相反，且上层辊的转速高于下层辊。

在本发明的一实施方式中，所述二级辊驱动液压马达3-2-5与靠近第一纵向柔性输送带3-4的一侧二级辊体3-2-1轴端安装二级传动带轮3-2-6，并通过二级辊传送皮带3-2-7连接，用于为二级辊体3-2-1的旋转提供动力。

在本发明的一实施方式中，所述二级辊传动带轮3-2-6安装在二级辊体3-2-1轴端，与二级辊驱动液压马达3-2-5同侧。

所述二级辊传动皮带3-2-7将两安装在二级辊体3-2-1轴端的二级辊传动带轮3-2-6相连接，从而使下层辊的动力传递到上层辊，同时二级辊传动皮带3-2-7可在自身弹力作用下对两辊间隙进行微调。

在本发明的一实施方式中，优选的，所述二级双层薯秧土分离辊3-2中位于上面的二级辊体3-2-1的二级辊传动带轮3-2-6的直径小于下面的二级辊体3-2-1上的二级辊传动带轮3-2-6直径。

结合图26所示，根据本实施例，优选的，所述三级三层薯秧土分离辊3-3包括三个三级辊体3-3-1、三级辊安装座3-3-2、三级辊安装滑轨3-3-3、三级辊压簧3-3-4、三级辊驱动液压马达3-3-5、三级辊传动带轮3-3-6和三级辊传动皮带3-3-7；所述三级辊体3-3-1的两端分别安装在三级辊安装座3-3-2上，三级辊安装座3-3-2与三级辊安装滑轨3-3-3连接形成滑动副，三个三级辊体3-3-1沿三级辊安装滑轨3-3-3方向叠放；三级辊安装滑轨3-3-3上设有三级辊压簧3-3-4，三级辊压簧3-3-4一端与三级辊安装滑轨3-3-3上内壁接触，另一端与最上面的三级辊体3-3-1接触；三级辊体3-3-1的一端设有三级辊传动带轮3-3-6，三级辊驱动液压马达3-3-5通过三级辊传动皮带3-3-7与三级辊传动带轮3-3-6连接，驱动三个三级辊体3-3-1旋转，三个三级辊体3-3-1之间留有间隙，三级辊体3-3-1的旋转方向与输送带的输送方向相反，且三个三级辊体3-3-1的转速从上到下依次减小。

在本发明的一实施方式中，优选的，所述三级辊体3-3-1上的三级辊传动带轮3-3-6从上到下直径依次增大。

在本发明的一实施方式中，优选的，所述三级辊安装座3-3-2两侧面分别开有两条导向槽，并通过内置轴承支撑在三级辊体3-3-1两端。所述三级辊安装滑轨3-3-3包括两侧的第三U型钢3-3-3-1和顶部的第三封板3-3-3-2，三级辊安装滑轨3-3-3长度大于二级辊安装滑轨3-2-3。所述三级辊安装座3-3-2通过导向槽与三级辊安装滑轨3-3-3两侧的第三U型钢3-3-3-1突边构成滑动副，由此带动三级辊体3-3-1在与地面垂直方向上做微小移动，三对三级辊安装座3-3-2支撑三个三级辊体3-3-1沿三级辊安装滑轨3-3-3方向叠放。所述三级辊压簧3-3-4安装在三级辊安装滑轨3-3-3内、三级辊安装座3-3-2上方，一端接触顶部第三封板3-3-3-2，另一端接触远离第一纵向柔性输送带3-4的三级辊安装座3-3-2上表面，通过弹力将三级辊安装座3-3-2向下压紧，保证靠近第一纵向柔性输送带3-4的三级辊体3-3-1贴合在第一纵向柔性输送带3-4上表面上。

所述三级辊驱动液压马达3-3-5与靠近第一纵向柔性输送带3-4的一侧三级辊体3-3-1轴端安装三级辊传动带轮3-3-6，并通过三级辊传动皮带3-3-7连接，用于为三级辊体3-3-1的旋转提供动力。

在本发明的一实施方式中，所述三级辊传动带轮3-3-6安装在三级辊体3-3-1轴端，与三级辊驱动液压马达3-3-5同侧。

所述三级辊传动皮带3-3-7将四个安装在三级辊体3-3-1轴端的三级辊传动带轮3-3-6相连接，从而使底层辊的动力传递到二层以及三层辊，同时三级辊传动皮带3-3-7可在自身弹力作用下对三层辊间隙进行微调。

在本发明的一实施方式中，所述第一横向柔性输送带3-5位于第一纵向柔性输送带3-4下方，将从第一纵向柔性输送带3-4落下的马铃薯体输送到第二纵向柔性输送带3-6上，避免马铃薯体从第一纵向柔性输送带3-4直接落至第二纵向柔性输送带3-6而造成马铃薯的跌落损伤。

在本发明的一实施方式中，优选的，所述第二纵向柔性输送带3-6位于第一横向柔性输送带3-5下方。所述第二纵向柔性输送带3-6的输送方向与第一纵向柔性输送带3-4的输送方向相反，用于改变马铃薯的输送方向。所述第二纵向柔性输送带3-6上设有三级三层薯秧土分离辊3-3；所述三级三层薯秧土分离辊3-3斜置于第二纵向柔性输送带3-6前端，用于防止大流量马铃薯从第一横向柔性输送带3-5落至第二纵向柔性输送带3-6时，由于流量过大而导致马铃薯掉落。

结合图27所示，在本发明的一实施方式中，优选的，所述升运斜置输送带3-7上安装有若干弧形刮板3-7-1，所述弧形刮板3-7-1一端与输送带主体连接，与输送带表面形成斗状结构，用于托住马铃薯体向上运输至第二横向柔性输送带3-8，防止马铃薯体在向上运输过程中跌落从而造成马铃薯的损伤。

结合图28所示，在本发明的一实施方式中，优选的，所述第二横向柔性输送带3-8上设有三级三层薯秧土分离辊3-3，三级三层薯秧土分离辊3-3斜置与第二横向柔性输送带3-8的前端，既可以再次碾碎抖落一部分附着在马铃薯表面的土壤，又可以防止大流量马铃薯体从升运斜置输送带3-7落至第二横向柔性输送带3-8时，由于流量过大而导致马铃薯掉落。

所述分离升运换向装置3安装于输送分离装置2之后，大流量薯土混合物经过输送分离后，少部分附着在马铃薯表面的泥土被振动抖落，剩下的薯土混合物在下落到第一纵向柔性输送带3-4上，这部分薯土混合物在第一纵向柔性输送带3-4的输送下运输至一级单层薯秧土分离辊3-1，在一级辊体3-1-1和第一纵向柔性输送带3-4的相互作用下，一部分薯土混合物中土块被碾碎抖落、秧茎从薯体上被拉扯脱落，分离后马铃薯体与一级辊体3-1-1发生碰撞，前进方向发生偏转，并落在第一横向柔性输送带3-5上；另一部分高于一级单层薯秧土分离辊3-1的薯土混合物翻过一级单层薯秧土分离辊3-1并被第一纵向柔性输送带3-4运输至二级双层薯秧土分离辊3-2，在两个二级辊体3-2-1的相互作用、下层辊与第一纵向柔性输送带3-4的相互作用下，一部分薯土混合物中土块被碾碎抖落、秧茎从薯体上被拉扯脱落，分离后马铃薯体与二级辊体3-2-1发生碰撞，前进方向发生偏转，并落在第一横向柔性输送带3-5上；另一部分高于二级双层薯秧土分离辊3-2的薯土混合物翻过二级双层薯秧土分离辊3-2并被第一纵向柔性输送带3-4运输至三级三层薯秧土分离辊3-3，在三个三级辊体3-3-1的两两相互作用、下层辊与第一纵向柔性输送带3-4的相互作用下，一部分薯土混合物中土块被碾碎抖落、秧茎从薯体上被拉扯脱落，分离后马铃薯体与三级辊体3-3-1发生碰撞，前进方向发生偏转，并落在第一横向柔性输送带3-5上；第一横向柔性输送带3-5位于第一纵向柔性输送带3-4和第二纵向柔性输送带3-6之间，对马铃薯体从第一纵向柔性输送带3-4落至第二纵向柔性输送带3-6时起到缓冲作用，避免马铃薯体从第一纵向柔性输送带3-4直接落至第二纵向柔性输送带3-6时造成马铃薯的跌落损伤，落在第一横向柔性输送带3-5上的马铃薯体在输送带的输送下，最终落在第二纵向柔性输送带3-6上；落在第二纵向柔性输送带3-6上的马铃薯体的运输方向与第一纵向柔性输送带3-4的运输方向相反，第二纵向柔性输送带3-6上安装有三级三层薯秧土分离辊3-3，三级三层薯秧土分离辊3-3位于第二纵向柔性输送带3-6输送方向的前端，大流量马铃薯体从第一横向柔性输送带3-5输送落至第二纵向柔性输送带3-6时，在三个三级辊体3-3-1的两两相互作用、下层辊与第二纵向柔性输送带3-6的相互作用下，既可以碾碎抖落一部分附着在马铃薯表面的泥土，又可以防止由于马铃薯的流量过大而导致马铃薯的掉落，经过三级三层薯秧土分离辊3-3作用后的马铃薯体通过第二纵向柔性输送带3-6的运输，最终落在升运斜置输送带3-7上；升运斜置输送带3-7与第二纵向柔性输送带3-6之间按一定角度倾斜放置，在改变马铃薯的输送方向的同时，又可以减少马铃薯联合收获机的空间占用空间，落在升运斜置输送带3-7上的马铃薯体被弧形刮板3-7-1托住，从而在向上运输的过程中避免滑落而导致马铃薯体的损伤，马铃薯体从升运斜置输送带3-7的下端输送到升运斜置输送带3-7的上端，最终落到第二横向柔性输送带3-8上；落在第二横向柔性输送带3-8上的马铃薯体在第二横向柔性输送带3-8的前端会触碰到三级三层薯秧土分离辊3-3，在三个三级辊体3-3-1的两两相互作用、下层辊与第二横向柔性输送带3-8的相互作用下再次碾碎抖落一部分附着在马铃薯表面的土壤，并且三级三层薯秧土分离辊3-3可以避免大流量马铃薯体从升运斜置输送带3-7落至第二横向柔性输送带3-8时由于大流量而导致马铃薯体的掉落，最终经过三级三层薯秧土分离辊3-3作用之后的马铃薯体会在第二横向柔性输送带3-8的输送方向下运输至集薯箱5内。

在本发明的一个实施方式中，优选的所述分离升运换向装置3包括三级分离辊，其一至三级分离辊由前向后高度逐渐递增，可有效将大流量马铃薯进行分流，避免因拥堵而产生马铃薯的挤压损伤；通过辊与辊、辊与输送带间的间隙以及相邻二者之间存在的线速度差，对粘附在马铃薯表面的土壤进行粉碎、对马铃薯和相连的藤蔓进行分离，与马铃薯分离的藤蔓不会因为碰到分离辊而发生换向，而是在碰到分离辊后，被辊与辊、辊与输送带间的间隙以及相邻二者之间存在的线速度差卷入下级分离辊，最终从输送带尾部掉落；分离辊压簧可将由于实际作业时的马铃薯流量、土块大小以及马铃薯与秧茎的连接力过大而导致向下运动的分离辊通过提升辊安装座提升上来，对向下运动的分离辊起到缓冲作用，避免分离辊一直向下运动而导致设备的损伤；升运斜置输送带3-7与第二纵向柔性输送带3-6之间有一定角度，既可以实现向上输送马铃薯，也可以减少马铃薯联合收获机的空间占用空间；第二纵向柔性输送带3-6和第二横向柔性输送带3-8都起到改变马铃薯运输方向的作用，安装于第二纵向柔性输送带3-6和第二横向柔性输送带3-8上的三级三层薯秧土分离辊3-3既可以再次碾碎抖落马铃薯上附着的泥土，又可以避免马铃薯因流量过大而掉落。

在本发明的一个实施方式中，所述分离升运换向装置3为分级浮动式多辊结构薯秧土分离升运换向装置，多级分离辊能够清除马铃薯挖掘后马铃薯表面附带的泥土，将马铃薯与藤蔓进行分离，多级分离辊由前到后高度逐渐递增，能够有效将大流量马铃薯进行分流，避免因拥堵而产生的马铃薯挤压损伤，分离辊压簧可将由于实际作业时的马铃薯流量、土块大小以及马铃薯与秧茎的连接力过大而导致向下运动的分离辊通过提升辊安装座提升上来，对向下运动的分离辊起到缓冲作用，避免分离辊一直向下运动而导致设备的损伤，这种分级浮动式多辊结构薯秧土分离升运换向装置还能够完成马铃薯输送方向的转换，大大提高了马铃薯联合收获机的作业效率与作业性能。升运斜置输送带与横向柔性输送带之间形成一定角度，不仅可以在改变马铃薯的输送方向时，向上提升输送马铃薯，还能够减少马铃薯联合收获机占用的空间位置，弧形刮板可以托住向上运输的马铃薯，避免马铃薯向上运输时由于倾斜角度过大而导致马铃薯的滑落。第一纵向柔性输送带与第二横向柔性输送带上的三级三层斜置薯秧土分离辊安装在输送带输送方向的前端，可以防止大流量马铃薯落至输送带导致马铃薯的掉落。

结合图29-39所示，所述监测装置4用于拍摄进入集薯箱5前马铃薯的图片，并反馈给控制单元；所述控制单元根据马铃薯的图片识别出马铃薯薯体边界、损伤部位边界以及附着泥土边界，计算马铃薯的受损率和泥土附着率；损伤部位包括机械受损部位，当所述控制单元识别出马铃薯的机械受损率超过预设值时，将数据反馈给机手，用以调整挖掘装置1的挖掘深度；当所述控制单元识别出马铃薯的泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，用于调节马铃薯收获机输送分离装置2的线速度和振动频率。

在本发明的一个实施方式中，所述监测装置4设置在分离升运换向装置3末段分离输送链的正上方，可以监测进入集薯箱5前马铃薯的损伤和洁净程度，并反馈给机手，机手结合反馈的情况对挖掘及输送分离装置的作业参数进行调节。

结合图30所示，在本发明的一个实施方式中，所述监测装置4包括第一工业相机4.1和第二工业相机4.2；第一工业相机4.1用于拍摄马铃薯的上表面图片，第二工业相机4.2用于拍摄马铃薯的下表面图片，还包括翻转机构，所述翻转装置用于将马铃薯翻转，使得监测装置4能拍摄马铃薯的上下表面图片，并将上下表面图片传送到控制单元，控制单元结合上下表面图片的损伤率之和作为单个马铃薯的受损率，提高了损伤率检测的精度。

结合图30和31所示，在本发明的一个实施方式中，所述翻转装置包括电机6、电动缸7和拨齿机构8；所述拨齿机构8包括转动轴，转动轴上设有多个拨齿，所述电机6与转动轴连接用于驱动转动轴旋转，所述电动缸7用于与电机6连接，用于驱动电机6带动拨齿机构8上下移动，所述电机6、电动缸7分别与控制单元连接。

结合图32所示工业相机4拍摄到马铃薯上表面损伤后，马铃薯在旋转拨齿机构8的作用下实现翻面，首先电机6带动拨齿旋转，拨齿机构8向马铃薯施加一个向左方向的力F1，与此同时，电动缸7向上伸缩，带动拨齿机构8向上运动，同时拨齿机构8向马铃薯施加一个向上的力F2，两个力的合力F3使得马铃薯翻面，翻面后通过工业相机4拍摄到马铃薯下表面损伤，以此计算马铃薯的上下表面的总损伤率，拨齿机构8的端部制作成圆弧光滑面，避免在翻面过程中对马铃薯损伤，电动缸7伸长后再恢复，以保证对下一拨马铃薯的翻面。

所述电动缸7与电机6双驱动的拨齿机构8对马铃薯进行翻面，监测装置4拍摄马铃薯上下表面的损伤图片，提高了损伤率检测的精度，解决了传统只能单面检测的问题。

在本发明的一个实施方式中，马铃薯的损伤类型包括机械损伤、虫眼、腐烂。

在本发明的一个实施方式中，马铃薯的损伤类型的判别可以通过机器视觉结合贝叶斯分类器测定，具体方法可以参考——贝叶斯分类器在马铃薯外品质检测中的应用。

在本发明的一个实施方式中，检测马铃薯机械损伤可采用深度学习的方法，具体方法可以参考——基于深度学习的马铃薯机械损伤检测方法应用研究。在本发明的一个实施方式中，基于深度学习的方法对马铃薯虫眼与腐烂的样本图像进行训练也可检测马铃薯的虫眼与腐烂。

在本发明的一个实施方式中，以机器视觉结合贝叶斯分类器方法为例：建立马铃薯外品质贝叶斯分类器预测模型，先通过机器视觉技术采集虫眼、机械损伤、腐烂3类马铃薯损伤的图像，再对马铃薯的彩色图像提取特征数据，建立不同马铃薯外品质的预测模型，从马铃薯的彩色图像上获取特征信息，并对提取的数据进行平滑，同时结合贝叶斯分类器建立预测模型，输出马铃薯损伤的预测结果。

过程如下：马铃薯样本→提取特征→选定训练集和预测集→建立预测模型训练集→预测模结果输出预测集在本发明的一个实施方式中，所述控制单元对监测装置4的第一工业相机4.1和第二工业相机4.2拍摄的马铃薯的图片，先通过马铃薯外品质贝叶斯分类器预测模型进行马铃薯损伤的类型判别后，再通过HSV颜色空间进行边界分割，根据预设的马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色阈值对监测装置4拍摄的马铃薯的图片进行马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色上色与区分；完成颜色区分后即可根据颜色分布以及不同颜色的边界得到泥土包围圈、薯体包围圈、损伤部位包围圈，并计算单个马铃薯的损伤率和泥土附着率；所述单个马铃薯的损伤率是通过坐标填块充法和/或积分法计算得到的，单个马铃薯的泥土附着率是通过积分法计算得到的。

本发明的一个实施方式中，优选的，所述单个马铃薯的损伤率是分别利用坐标填充块法和积分法计算单个马铃薯的受损率，再取两者的平均值作为单个马铃薯的最终受损率。

本发明的一个实施方式中，优选的，所述控制单元识别监测装置4拍摄的马铃薯的图片中多个受损的马铃薯损伤率之和除以图片中马铃薯的总个数所得的平均受损率作为图片中多个马铃薯的受损率。

本发明的一个实施方式中，优选的，所述马铃薯的受损部位还包括虫眼、腐烂中的一种或多种的组合，因此单个马铃薯的损伤率包括机械损伤、虫眼、腐烂的受损率中的一种或多种的总和；所述控制单元算机械损伤、虫眼、腐烂的总受损率，并通过显示器显示，不但可以了解马铃薯机械损伤，还可以了解马铃薯虫眼、腐烂的受损率，从而及时了解马铃薯的品质，为下一季种植提高参考，例如虫眼率过高可以让种植户知道下一年度种植时是否需要增加农药用量，整体受损率的检测还可为后续马铃薯的用途做出预估，总受损率过高的马铃薯可用于制作工业淀粉，总受损率低的马铃薯可用于制作加工成食品。

根据本实施例，优选的，所述控制单元使用坐标系将泥土包围圈和薯体包围圈分割为上下两部分，将上下两部分的边界线进行函数拟合，对该函数进行积分计算出两个包围圈的面积，泥土包围圈面积减去薯体包围圈面积后再除以薯体包围圈的面积即为单个马铃薯的泥土附着率，并计算马铃薯泥土最长附着距离，监测装置4拍摄的马铃薯的图片中多个马铃薯的泥土附着率之和除以图片中马铃薯的总个数即得到马铃薯的泥土附着率，多个马铃薯的泥土最长附着距离之和除以图片中马铃薯的总个数即得到马铃薯泥土最长附着距离，当马铃薯的泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，结合马铃薯的泥土附着率和马铃薯泥土最长附着距离用于调节马铃薯收获机输送分离装置2的线速度和振动频率。

所述的马铃薯损伤及表面黏土附着监测系统的控制方法，包括以下步骤：

所述第一工业相机4.1拍摄进入集薯箱5前马铃薯的上表面图片，并反馈给控制单元；

所述控制单元根据马铃薯的上表面图片识别出马铃薯薯体边界、损伤部位边界以及附着泥土边界，计算马铃薯的上表面受损率和泥土附着率；

所述拨齿机构8将马铃薯翻面，第二工业相机4.2拍摄进入集薯箱5前马铃薯的下表面图片，并反馈给控制单元；

所述控制单元根据马铃薯的下表面图片识别出马铃薯薯体边界、损伤部位边界，计算马铃薯的下表面受损率；

损伤部位包括机械受损部位，当所述控制单元识别出马铃薯的上下表面总机械受损率超过预设值，将数据反馈给机手，机手参考数据调整挖掘装置1的挖掘深度；

当所述控制单元识别出马铃薯的总泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，结合马铃薯的泥土附着率和马铃薯泥土最长附着距离用于调节马铃薯收获机输送分离装置2的线速度和振动频率。

在本发明的一个实施方式中，优选的，所述马铃薯泥土最长附着距离通过以下步骤得到：

所述第一工业相机4.1拍摄到马铃薯及其附着泥土后，识别边界坐标，将马铃薯的纵向最长距离与横向最长距离标记出，并以交叉点为中心，纵向或者横向的最长距离的一半为半径r₁画一个辅助圆，再将附着泥土边界到中心点的最长半径r标记出，将r-r₁记为此附着泥土的最长附着距离。

在本发明的一个实施方式中，优选的，结合马铃薯的表面泥土附着率和马铃薯泥土最长附着距离用于调节马铃薯收获机输送分离装置2的线速度和振动频率具体为：

当表面泥土附着率R_f＞m，最长附着距离r-r₁＞k时，同时增大薯土分离装置的线速度、振动频率；

当表面泥土附着率R_f＞m，最长附着距离r-r₁＜k时，仅增加振动频率；

当表面泥土附着率R_f＜m，最长附着距离r-r₁＞k时，仅增加薯土分离装置的线速度；

当表面泥土附着率R_f＜m，最长附着距离r-r₁≤k时，不用调节；

其中，m、k为预设的附着率与附着半径临界值，根据薯类以及收获环境确定。

本发明一具体实施方式中，所述监测装置4通过机器视觉技术进行马铃薯图片信息摄取，识别出马铃薯边界与虫眼、机械损伤、腐烂等边界，反别利用坐标填充块法与积分法计算马铃薯的受损率，取两者的平均值作为马铃薯的最终受损率并显示在显示器中，其次通过积分法计算出马铃薯的泥土附着率，再连同马铃薯最大附着半径，通过调节马铃薯的薯土分离工作参数实现高效收获。

在本发明一具体实施方式中，马铃薯的损伤分为机械损伤、虫眼、腐烂等，在机器视觉下不仅可以识别有损伤土豆，还能通过控制单元计算出马铃薯的损伤率、黏土附着率，将结果实时显示，便于机手及时调节其工作参数，保证收获效率，以及了解马铃薯的品质。

结合图33所示，在本发明一具体实施方式中，在第一工业相机4.1拍摄到马铃薯上表面图片后，将图片传输到控制单元，在马铃薯外品质贝叶斯分类器预测模型进行马铃薯损伤的类型判别后，控制单元通过HSV空间根据设定好的颜色阈值进行马铃薯边界、损伤、附着泥土的颜色上色与区分，具体步骤如下：

采用灰度阈值分割法分割图像，该分割方法实际上是输入图像f到输出图像g的一种变换：

式中，T₁为马铃薯边界与损伤边界阈值，T₂为马铃薯边界与泥土附着边界阈值，对于马铃薯的图像元素，g(x,y)＝1，对应黄色；对于损伤边界的图像元素，g(x,y)＝2，对应绿色；对于泥土附着边界的图像元素，g(x,y)＝0，对应黑色，颜色可以根据实际情况预先设定。

结合图34所示，完成图像颜色分割后，完成颜色区分后即可根据颜色分布以及不同颜色的边界得到泥土包围圈、薯体包围圈、损伤部位包围圈。随后通过坐标面积块的平移计算马铃薯的总面积以及受损伤部分的面积，以此计算出受损率，通过以下方法实现：

机器视觉识别出马铃薯上表面以及受损范围边界后，控制系统通过坐标面积块计算两者面积，以机械损伤型马铃薯为例，坐标从左边(0，0)开始，随后通过将X坐标增加x₁，x₁为计算马铃薯面积所采用坐标块的长度，向右平移，Y坐标上下限根据识别的马铃薯边界确定，如图34所示的第二个坐标面积块的上端坐标变为(x₁，y₁)，下端坐标变换为(x₁，-y₂)，坐标块依次向右进行填充，直至将马铃薯填充完毕，右端坐标块上端坐标为(nx₁，-y_2n-1)，下端坐标为(nx₁，-y_2n)，y_2n-1与-y_2n分别表示填充马铃薯面积时第n个坐标块对应的y轴上下坐标值，因此机器视觉下马铃薯域的总面积为：

S_MA＝x₁(y₁+y₂)+x₁(y₃+y₄)+……+x₁(y_2n-1+y_2n)

n表示填充块数，实际与马铃薯的x方向总长有关，n一般等于并向上取整数；

根据上述同样的方法，计算机械损伤域的面积，设计算机械损伤域面积所采用坐标块的长度为x₂，坐标从左边(0，0)开始，随后通过将X坐标增加x₂向右平移，Y坐标上下限根据识别的机械损伤域边界确定，平移后第二个坐标面积块的上端坐标变为(x₂，y'₁)，下端坐标变换为(x₂，-y'₂)，坐标块依次向右进行填充，直至将机械损伤域填充完毕，右端坐标块上端坐标为(nx₂，-y'_2n-1)，下端坐标为(nx₂，-y'_2n)由此可得机械损伤域的面积为：

S_jixie＝x₂(y'₁+y'₂)+x₂(y'₃+y'₄)+……+x₂(y'_2n-1+y'_2n)

其中，n表示填充块的数量，实际与机械损伤域的x方向总长有关，n一般等于并向上取整数；x₂为计算机械损伤域面积所采用坐标块的长度。

因此，可计算出马铃薯在机械损伤下的损伤率为：

在本发明的一个具体实施方式中，马铃薯虫眼损伤率与腐烂率同样可以采用上述的机械损伤率的计算方法计算得到。

在本发明的一个具体实施方式中，结合图35所示，为保证计算的损伤率结果更为精确，将上述坐标块面积法连同积分法共同计算损伤率，计算过程如下所示：

同样利用机械损伤型马铃薯为例进行计算，首先通过监测装置4的机器视觉摄取马铃薯与机械损伤边界上表面，随后通过控制单元实现边界坐标捕捉，坐标将马铃薯边界分为上下两个部分，以上部分为例计算，控制模块的存储模块将马铃薯边界坐标存储，马铃薯右边界的坐标点为(a，0)，机械损伤域右边界坐标点为(b，0)，根据以下步骤进行马铃薯损伤率计算：

控制单元的存储模块将马铃薯边界坐标存储；

调用拟合函数程序进行马铃薯上边界的函数拟合→马铃薯上边界函数f₁(x)；

调用积分函数计算马铃薯上边界面积→

控制单元的存储模块将机械损伤域边界坐标存储；

控制单元调用拟合函数进行机械损伤域上边界的函数拟合→机械损伤域上边界函数f₃(x)；

调用积分函数计算机械损失域上边界面积→

用与上边界同样的方法计算机械损伤域下边界的面积→

计算马铃薯的上表面受损率为：

两种方法同时计算马铃薯上表面机械受损率，即

通过上面方法，分别得到和

马铃薯上表面总受损率为：

其中，为马铃薯上表面虫眼损伤率，为马铃薯上表面腐烂损伤率。

在本发明的一个具体实施方式中，通过马铃薯上表面的损伤率计算方法，同样计算马铃薯下表面损伤率：

拨齿机构8使马铃薯翻面后，第一工业相机4.1摄取马铃薯与机械损伤边界下表面，

马铃薯下表面机械受损率为：

马铃薯总机械受损率为：

马铃薯下表面损伤率为：

马铃薯总受损率为：R_zong＝Rx_zong+Rs_zong

为马铃薯下表面虫眼损伤率，为马铃薯下表面腐烂损伤率，为马铃薯下表面机械损伤率，Rx_zong为马铃薯下表面总损伤率。

在本发明的一个实施方式中，结合图36和37所示，马铃薯表面附着泥土的监测通过以下方式监测：

根据计算马铃薯的受损率的积分法方案，计算马铃薯的表面泥土附着率，首先通过监测装置4的机器视觉摄取马铃薯图片，通过预测模型自动分类出有泥土附着的马铃薯，完成图像颜色分割后，马铃薯边界与附着泥土会形成两个包围圈并分别为黄色与黑色，随后通过控制单元实现边界坐标捕捉，坐标将马铃薯边界以及附着泥土分为上下两个部分，以上部分为例计算，控制单元的存储模块将马铃薯边界坐标存储，马铃薯右边界的坐标点为(c，0)，左边界坐标为(e，0)，泥土右边界坐标点为(d，0)，根据以下步骤进行马铃薯表面泥土附着率计算：

控制单元的存储模块将马铃薯边界坐标存储；

控制单元调用拟合函数进行马铃薯上边界的函数拟合→马铃薯上边界函数f₅(x)；

调用积分函数计算马铃薯上边界面积→

用与上边界同样的方法计算马铃薯下边界的面积→

控制单元的存储模块将附着泥土边界坐标存储；

调用拟合函数程序进行附着泥土上边界的函数拟合→附着泥土上边界函数f₇(x)；

调用积分函数计算附着泥土上边界面积→

用与上边界同样的方法计算附着泥土下边界的面积→

计算马铃薯的表面泥土附着率为：

在本发明的一个实施方式中，为更好了解到马铃薯的表面泥土附着情况，除了上述采用积分法计算马铃薯表面的泥土附着率外，再利用泥土附着半径r共同表征泥土在马铃薯表面的附着情况，通过调节马铃薯薯土分离装置2的工作参数，保证良好的收获效果，马铃薯泥土附着率的计算只需通过前置的第一工业相机4.1拍摄计算即可，因为在翻面过程会导致泥土的散落，造成数据的不准确。

在本发明的一个具体实施方式中，结合图38所示，通过以下方式实现：

当监测装置4的机器视觉拍摄到马铃薯及其附着泥土后，识别边界坐标，将马铃薯的纵向最长距离与横向最长距离标记出，并以交叉点为中心，纵向或者横向的最长距离的一半为半径r₁画一个辅助圆，再将附着泥土边界到中心点的最长半径r标记出，将r-r₁记为此附着泥土的最长附着距离，随后调节马铃薯收获机薯土分离装置，包括薯土分离装置2的线速度、振动频率等参数，在本发明的一个实施方式中调节过程如下表1：

表1薯土分离装置参数调节

表面泥土附着率	最长附着距离	薯土分离装置参数调节
			<![CDATA[R<sub>f</sub>＞m]]>	<![CDATA[r-r<sub>1</sub>＞k]]>	同时增大薯土分离装置的线速度、振动频率
<![CDATA[R<sub>f</sub>＞m]]>	<![CDATA[r-r<sub>1</sub>＜k]]>	仅增加振动频率
			<![CDATA[R<sub>f</sub>＜m]]>	<![CDATA[r-r<sub>1</sub>＞k]]>	仅增加薯土分离装置的线速度
<![CDATA[R<sub>f</sub>≤m]]>	<![CDATA[r-r<sub>1</sub>≤k]]>	不用调节

其中，m、k为引入的附着率与附着半径临界值，根据薯类以及收获环境确定。马铃薯泥土附着半径及附着率只取上表面的计算即可。

在本发明的一个实施方式中，结合图39所示，当识别出的马铃薯损伤率过高时，可以将数据反馈给机手以进行马铃薯挖掘深度的及时调整，以降低人为可控制的机械损伤率。

马铃薯机械总损伤率通过上述方式已计算得到：

R_jixie为马铃薯上下表面机械总损伤率。

在本发明的一个实施方式中，结合表2所示，当R_jixie≥e机手可适当提高挖掘深度，从

而降低马铃薯的机械受损率。

表2挖掘深度调节损伤率	马铃薯挖掘深度调节
		<![CDATA[R<sub>jixie</sub>≥e]]>	适当提高挖掘深度
<![CDATA[R<sub>jixie</sub>＜e]]>	不用调整

其中e为机械总损伤率的临界值，可由当地马铃薯的损伤合格标准所确定。

如图40-43所示，所述集薯箱5包括箱体5-1、支撑板5-2和若干压力传感器5-4；所述箱体5-1内设有支撑板5-2；所述压力传感器5-4用于监测落入集薯箱5内支撑板5-2上马铃薯的压力大小并发动给控制单元；所述控制单元接收来自压力传感器5-4的压力数据，并根据压力数据分析出落入支撑板5-2上马铃薯的分布状况，并根据分布状况控制支撑板5-2的上升、下降以及倾斜角度。

在本发明的一个实施方式中，所述集薯箱5还包括托板5-3、液压柱5-5、万向接头5-6和支撑架5-7；所述支撑板5-2和托板5-3叠放安装在箱体5-1内，且所述支撑板5-2位于上面；支撑板5-2和托板5-3之间安装有若干压力传感器5-4，压力传感器5-4用于监测支撑板5-2上马铃薯的压力大小并发动给控制单元；液压柱5-5安装在托板5-3底部，液压柱5-5上端通过万向接头5-6与托板5-3下表面连接，液压柱5-5下端安装在支撑架5-7上；所述控制单元接收来自压力传感器5-4的压力数据，并根据压力数据分析出支撑板5-2上马铃薯的分布状况，控制液压柱5-5的伸缩量，实现支撑板5-2的上升、下降以及倾斜角度。

在本发明的一个实施方式中，所述托板5-3的四个角以及四个角对角线的交点分别安装有压力传感器5-4。

在本发明的一个实施方式中，所述液压柱5-5上端通过万向接头5-6与托板5-3下表面四个端点连接。

在本发明的一个实施方式中，所述集薯箱5还包括卸料输送带5-8和卸料液压缸5-9；所述箱体5-1的上面和一侧面开口；卸料输送带5-8的一端与箱体5-1开口的一侧面连接，卸料液压缸5-9的一端与箱体5-1连接，另一端与卸料输送带5-8连接，卸料液压缸5-9用于实现卸料输送带5-8与箱体5-1开口的一侧面的开合。

在本发明的一个具体实施方式中，所述箱体5-1为三面钢板包围的半封闭结构；支撑板5-2和托板5-3叠放安装在箱体5-1内，其中支撑板5-2位于上层，托板5-3位于下层；支撑板5-2和托板5-3之间按照“五点分布”安装有5个压力传感器5-4，即在托板5-3对角线交点以及4个在对角线上和交点等距的点处安装压力传感器5-4，其用于监测马铃薯在集薯箱5中堆积时对箱底的压力大小及分布状况；四根液压柱5-5垂直安装在托板5-3下方对其起到支撑作用，液压柱5-5上端通过万向接头5-6与托板5-3下表面四个端点连接，液压柱5-5下端落于支撑架5-7上；卸料输送带5-8安装在箱体5-1未封闭一侧，并与卸料液压缸5-9连接以实现开合功能；控制单元接收来自压力传感器5-4的压力数据，控制四根液压柱5-5的伸缩量，从而实现支撑板5-2的上升、下降以及倾斜动作，降低马铃薯跌落损伤并使马铃薯在箱体5-1中均匀堆积。

所述卸料输送带5-8和卸料液压缸5-9，在集薯时，卸料液压缸5-9处于缩回状态，此时卸料输送带5-8位于垂直位置，并与箱体5-1构成四面包围结构，从而避免马铃薯泄漏；在卸薯时，卸料液压缸5-9处于伸长状态，此时卸料输送带5-8放平形成卸薯口，马铃薯在卸料输送带5-8的运输作用下离开箱体5-1。

在本发明的一个具体实施方式中，在集薯过程中，初始状态时支撑板5-2相对马铃薯下落位置的垂直距离较小，随着马铃薯堆积量的增大，控制单元实时读取5个压力传感器5-4的数值并将数值进行累加，根据累加值，计算得出支撑板5-2下降高度H，并控制4根液压柱5-5均同时缩短H，实现支撑板5-2随马铃薯堆积量的增加而逐渐下降的目的，避免马铃薯落入箱体5-1时由于落差过大而产生跌落损伤。

在本发明的一个具体实施方式中，在集薯过程中，实时读取5个压力传感器5-4的数值，根据不同位置压力传感器5-4压力数值的大小差异，计算得出支撑板5-2的倾斜状态，并控制4根液压柱5-5在均同时缩短H的基础上分别改变伸缩量Δh₁、Δh₂、Δh₃、Δh₄，实现马铃薯在箱体5-1中的均匀堆积，避免薯堆上表面高度不均匀而引发漏薯现象。

在本发明的一个具体实施方式中，在卸薯过程中，控制靠近卸料输送带5-8的2根液压柱5-5缩短、远离卸料输送带5-8的2根液压柱5-5伸长，从而使支撑板5-2形成一定坡度，有利于马铃薯滑落到卸料输送带5-8上，提高卸薯效率。

所述集薯箱5其可根据承载的马铃薯重量自适应调节其箱底位置，从而将马铃薯的跌落高度控制在破损极限落差内，降低马铃薯损伤率。

在本发明的一个具体实施方式中，所述挖掘装置1安装在整机最前端用于将成熟马铃薯从垄中挖起，并通过振动铲和栅条降低马铃薯收获作业时的挖掘阻力并避免壅土和伤薯现象的发生；所述输送分离装置2安装在挖掘装置1后方，用于对挖掘起的薯-土-秧混合物进行输送和分离，其通过柔性网状马铃薯茎叶分离输送链和多级弹性开合刮削齿结构实现了低损伤马铃薯茎叶分离，同时杆条间距调节机构配合信息反馈可有效保证不同土质作业环境下的马铃薯高效脱土并防止堵塞现象的发生；所述分离升运换向装置3的主体结构安装在输送分离装置2的侧方，其通过多级换向辊和分离输送链构成双层空间回转结构，对薯-土-秧混合物进行进一步分离以及转运，有效提高马铃薯联合收获机的空间利用率并保证了整机的作业性能；所述监测装置4安装在分离升运换向装置3末段分离输送链的正上方，实时监测进入集薯箱5前马铃薯的损伤和洁净程度，并将分离效果反馈给机手，机手能够及时调整相关工作参数，减少经济损失；所述集薯箱5位于分离升运换向装置3末段分离输送链下方，其可根据承载的马铃薯重量自适应调节箱底位置，从而将马铃薯的跌落高度控制在破损极限落差内，降低马铃薯损伤率。

本发明能够一次完成低损伤挖掘、高效率输送、高性能薯土及茎叶分离等工序，可有效降低马铃薯收获作业时的挖掘阻力并避免壅土和伤薯现象的发生、提高薯-土-秧混合物的输送及分离效率、提高收获机对不同土壤及马铃薯品种的作业适应性、增强机手对收获机作业性能的调控能力、降低马铃薯装箱过程中落差过大而造成的马铃薯跌落损伤，满足马铃薯高效联合收获需求，大幅提高马铃薯机械化收获的效率和性能，降低马铃薯收获成本，增加马铃薯产量及其经济产出。

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 (33)

1.一种高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，包括挖掘装置(1)、输送分离装置(2)、分离升运换向装置(3)、集薯箱(5)和控制单元；

所述挖掘装置(1)安装在整机前端；

所述输送分离装置(2)安装在挖掘装置(1)后方，用于对挖掘装置(1)挖掘起的薯-土-秧混合物进行初步输送和分离；

所述分离升运换向装置(3)设置在输送分离装置(2)的侧方，用于对输送分离装置(2)输送过来的薯-土-秧混合物进行进一步分离、以及将马铃薯运至集薯箱(5)中；

所述集薯箱(5)位于分离升运换向装置(3)末端，用于装载马铃薯并将承载的马铃薯的重量信息反馈到控制单元，控制单元根据承载的马铃薯重量调节集薯箱(5)的马铃薯承载部位的上升、下降以及倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述挖掘装置(1)包括挖掘铲、振动栅条(1-3)、驱动装置(1-4)、调节装置(1-5)和过渡输送链(1-6)；

所述挖掘铲包括上层定铲(1-1)和下层动铲(1-2)；所述上层定铲(1-1)设置在下层动铲(1-2)的上方，且上层定铲(1-1)和下层动铲(1-2)交错叠放，所述下层动铲(1-2)铲尖延伸到上层定铲(1-1)铲尖前方；所述上层定铲(1-1)的铲面设有密集排列的圆形微突起结构；

所述振动栅条(1-3)设置在挖掘装置(1)和过渡输送链(1-6)之间；

所述驱动装置(1-4)分别与下层动铲(1-2)和振动栅条(1-3)连接，用于驱动下层动铲(1-2)和振动栅条(1-3)往复振动；

所述调节装置(1-5)安装在马铃薯收获机机架上，调节装置(1-5)与挖掘铲连接，用于调节挖掘深度及入土角度；

所述过渡输送链(1-6)设置在挖掘铲后方。

3.根据权利要求2所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述上层定铲(1-1)包括尼龙铲面(1-1-1)和定铲支撑装置(1-1-2)；

所述尼龙铲面(1-1-1)安装在定铲支撑装置(1-1-2)上；所述尼龙铲面(1-1-1)表面为密集排列的圆形微突起结构，所述圆形微突起结构为仿荷叶疏水特性结构；所述尼龙铲面(1-1-1)铲尖端呈圆弧形。

4.根据权利要求3所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述定铲支撑装置(1-1-2)包括定铲支撑板(1-1-2-1)、支撑臂(1-1-2-2)、回转轴(1-1-2-3)和角度调节板(1-1-2-5)；所述尼龙铲面(1-1-1)安装在定铲支撑板(1-1-2-1)上，定铲支撑板(1-1-2-1)与支撑臂(1-1-2-2)的一端连接，支撑臂(1-1-2-2)的另一端与回转轴(1-1-2-3)连接，回转轴(1-1-2-3)的两端分别安装在调节装置(1-5)上；所述角度调节板(1-1-2-5)的一端与回转轴(1-1-2-3)连接，另一端与调节装置(1-5)连接。

5.根据权利要求2所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述调节装置(1-5)包括平行四连杆机构、深度调节机构和角度调节机构；

所述深度调节机构的一侧马铃薯收获机机架连接，另一侧与平行四连杆机构的上部连接，所述上层定铲(1-1)设置在平行四连杆机构的前端，平行四连杆机构的后端与马铃薯收获机机架连接，深度调节机构用于调节平行四连杆机构与地面的倾斜角度，从而调节挖掘铲的挖掘深度；所述角度调节机构的一端与平行四连杆机构的前端连接，另一端与上层定铲(1-1)连接，角度调节机构用于调节上层定铲(1-1)与地面的倾斜角度，从而调节挖掘铲的入土角度。

6.根据权利要求5所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述平行四连杆机构有两个，分别对称安装在深度调节机构的两侧，每个平行四连杆机构均包括前连接杆(1-5-1)、上连接杆(1-5-3)、第一侧板(1-5-6)和第二侧板(1-5-7)；所述前连接杆(1-5-1)的一端与上连接杆(1-5-3)的一端连接，上连接杆(1-5-3)的另一端与第一侧板(1-5-6)的一端连接，第一侧板(1-5-6)的另一端与第二侧板(1-5-7)的一端连接，第二侧板(1-5-7)的另一端与前连接杆(1-5-1)的另一端连接；两个前连接杆(1-5-1)上部通过第一横梁(1-5-2)连接；两个上连接杆(1-5-3)之间通过第二横梁(1-5-4)连接；两个第一侧板(1-5-6)的上部通过第三横梁(1-5-5)连接，两个第一侧板(1-5-6)的下部通过第四横梁(1-5-8)连接。

7.根据权利要求5所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述深度调节机构包括挖掘深度调节液压缸(1-5-10)、第一深度调节杆(1-5-11)和第二深度调节杆(1-5-12)；

所述挖掘深度调节液压缸(1-5-10)的一端与马铃薯收获机机架连接，另一端与第一深度调节杆(1-5-11)连接，第一深度调节杆(1-5-11)的一端与第三横梁(1-5-5)连接，另一端与第二深度调节杆(1-5-12)的一端连接，第二深度调节杆(1-5-12)的另一端与第二横梁(1-5-4)连接。

8.根据权利要求5所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述角度调节机构包括角度调节液压缸(1-5-9)；所述角度调节液压缸(1-5-9)的一端与前连接杆(1-5-1)的一端连接，角度调节液压缸(1-5-9)的另一端与上层定铲(1-1)连接。

9.根据权利要求1所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述输送分离装置(2)包括薯土分离输送链(2-1)、茎叶分离输送链(2-2)、弹性开合刮削齿(2-3)和张紧机构(2-4)；

所述茎叶分离输送链(2-2)包围在薯土分离输送链(2-1)外侧，弹性开合刮削齿(2-3)安装在茎叶分离输送链(2-2)上方，弹性开合刮削齿(2-3)和茎叶分离输送链(2-2)配合用于将茎秆叶片从马铃薯上梳离；薯土分离输送链(2-1)上设有张紧机构(2-4)，用于调节薯土分离输送链(2-1)的张紧从而调节其输送链杆条(2-1-1)之间的间距。

10.根据权利要求9所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，还包括光电门传感器和控制单元；

所述光电门传感器用于检测光束被薯土分离输送链(2-1)的输送链杆条(2-1-1)阻挡的时间信号，所述时间信号包括“断路计时”和"通路计时"并传递给控制单元，控制单元根据光电门传感器采集的时间信号计算薯土分离输送链(2-1)线速度v和相邻输送链杆条(2-1-1)间距l。

11.根据权利要求10所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，还包括图像获取装置(2-7)；

所述图像获取装置(2-7)用于获取薯土分离输送链(2-1)上薯土混合物的图像并传递给控制单元，用于根据图像显示的拥堵情况调整薯土分离输送链(2-1)的线速度v。

12.根据权利要求9所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述薯土分离输送链(2-1)包括多根输送链杆条(2-1-1)；

相邻的输送链杆条(2-1-1)之间的两端均分别通过人字形扭簧式连接件(2-1-4)连接，且相邻两人字形扭簧式连接件(2-1-4)呈上下翻转方向布置。

13.根据权利要求12所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述输送链杆条(2-1-1)两端径向打有一对销孔，通过开口销(2-1-2)和定位挡片(2-1-3)对人字形扭簧式连接件(2-1-4)进行杆条轴向上的定位，输送链杆条(2-1-1)两端、一对开口销(2-1-2)之间各安装有3个定位挡片(2-1-3)，定位挡片(2-1-3)两两将与输送链杆条(2-1-1)连接的相邻人字形扭簧式连接件(2-1-4)分隔开；相邻两个人字形扭簧式连接件(2-1-4)与同一根输送链杆条(2-1-1)配合，且相邻两人字形扭簧式连接件(2-1-4)呈上下翻转方向布置，同一根输送链杆条(2-1-1)两端分别与两个人字形扭簧式连接件(2-1-4)配合。

14.根据权利要求12所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述茎叶分离输送链(2-2)包括多根横向橡胶杆条(2-2-1)和纵向橡胶带(2-2-2)；多根横向橡胶杆条(2-2-1)横向布置，多根纵向橡胶带(2-2-2)纵向布置，多根横向橡胶杆条(2-2-1)和纵向橡胶带(2-2-2)交织形成网状结构；所述横向橡胶杆条(2-2-1)上均布有指状柔性突触，指状柔性突触与弹性开合刮削齿(2-3)配合用于将茎秆叶片从马铃薯上梳离。

15.根据权利要求12所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述弹性开合刮削齿(2-3)包括固定座(2-3-1)、固定轴(2-3-2)、柔性橡胶刮削齿(2-3-3)、复位扭簧(2-3-4)和细长杆(2-3-5)；

所述固定座(2-3-1)安装在固定轴(2-3-2)两端；固定轴(2-3-2)与输送链杆条(2-1-1)平行安装；柔性橡胶刮削齿(2-3-3)一端为轴套结构，若干柔性橡胶刮削齿(2-3-3)套装在固定轴(2-3-2)上；复位扭簧(2-3-4)一端与柔性橡胶刮削齿(2-3-3)的轴套结构连接，另一端与细长杆(2-3-5)连接；细长杆(2-3-5)的两端分别与固定座(2-3-1)连接。

16.根据权利要求12所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述张紧机构(2-4)包括张紧臂(2-4-1)、回转轴(2-4-2)、张紧轮(2-4-3)和调节液压缸(2-4-4)；

所述张紧臂(2-4-1)的一横向臂和一纵向臂交叉构成“T”字形结构，并在交叉点与回转轴(2-4-2)轴端连接，回转轴(2-4-2)两端各连接有一张紧臂(2-4-1)；张紧臂(2-4-1)横向臂两端各安装有张紧轮(2-4-3)，张紧轮(2-4-3)与薯土分离输送链(2-1)接触；张紧臂(2-4-1)纵向臂一端与调节液压缸(2-4-4)铰接，另一端与马铃薯收获机机架连接，控制调节液压缸(2-4-4)的伸缩量改变对薯土分离输送链(2-1)的张紧程度；

所述张紧机构(2-4)安装在薯土分离输送链(2-1)下段，且两张紧轮(2-4-3)位于薯土分离输送链(2-1)内圈，两张紧轮(2-4-3)位于薯土分离输送链(2-1)外圈，张紧机构(2-4)工作时，两张紧轮(2-4-3)由薯土分离输送链(2-1)下段下表面向上压紧，两张紧轮(2-4-3)由薯土分离输送链(2-1)下段上表面向下压紧，调节人字形扭簧式连接件(2-1-4)的开度，从而调节相邻输送链杆条(2-1-1)的间距。

17.根据权利要求10所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述光电门传感器包括第一光电门传感器(2-5)和第二光电门传感器(2-6)；

所述第一光电门传感器(2-5)和第二光电门传感器(2-6)分别安装在薯土分离输送链(2-1)上段两侧；

所述第一光电门传感器(2-5)和第二光电门传感器(2-6)均包括激光器(2-5-1)、传感器(2-5-2)和计时器(2-5-3)；

所述激光器(2-5-1)用于发射光束，传感器(2-5-2)用于接收光束，计时器(2-5-3)用于计算输送链杆条(2-1-1)首次运动至激光器(2-5-1)和传感器(2-5-2)之间、光束被阻挡的时间，即“断路计时”记为t；计时器(2-5-3)还用于计算输送链杆条(2-1-1)首次运动离开激光器(2-5-1)和传感器(2-5-2)之间、光线被导通直至下一次被阻挡的时间，即“通路计时”记为T；

所述控制单元接收第一光电门传感器(2-5)和第二光电门传感器(2-6)计算的时间信号，并计算薯土分离输送链(2-1)线速度v和相邻输送链杆条(2-1-1)间距l，

所述薯土分离输送链(2-1)的线速度v的计算公式如下：

其中，d为输送链杆条(2-1-1)直径，

相邻输送链杆条(2-1-1)间距l的计算公式如下：

l＝v·T。

18.根据权利要求1所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述分离升运换向装置(3)包括第一纵向柔性输送带(3-4)、第一横向柔性输送带(3-5)、第二纵向柔性输送带(3-6)、升运斜置输送带(3-7)和第二横向柔性输送带(3-8)；

所述第一纵向柔性输送带(3-4)上从前向后依次斜置一级单层薯秧土分离辊(3-1)、二级双层薯秧土分离辊(3-2)和三级三层薯秧土分离辊(3-3)；所述一级单层薯秧土分离辊(3-1)、二级双层薯秧土分离辊(3-2)和三级三层薯秧土分离辊(3-3)的高度依次递增，二级双层薯秧土分离辊(3-2)的双层分离辊之间留有间隙，三级三层薯秧土分离辊(3-3)的三层分离辊之间分别留有间隙，第一纵向柔性输送带(3-4)用于将马铃薯输送至第一横向柔性输送带(3-5)；

所述第一横向柔性输送带(3-5)用于将从第一纵向柔性输送带(3-4)传送过来的马铃薯体输送到第二纵向柔性输送带(3-6)上；

所述第二纵向柔性输送带(3-6)用于将第一横向柔性输送带(3-5)传送过来的马铃薯体输送至升运斜置输送带(3-7)；

所述升运斜置输送带(3-7)用于将第二纵向柔性输送带(3-6)传送过来的马铃薯输送到第二横向柔性输送带(3-8)；

所述第二横向柔性输送带(3-8)用于将马铃薯输送到集薯箱(5)。

19.根据权利要求1所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述一级单层薯秧土分离辊(3-1)包括一级辊体(3-1-1)、一级辊安装座(3-1-2)、一级辊安装滑轨(3-1-3)、一级辊压簧(3-1-4)、一级辊驱动液压马达(3-1-5)、一级辊传动带轮(3-1-6)和一级辊传动皮带(3-1-7)；

所述一级辊体(3-1-1)的两端分别安装在一级辊安装座(3-1-2)上，一级辊安装座(3-1-2)与一级辊安装滑轨(3-1-3)连接形成滑动副，一级辊安装滑轨(3-1-3)上设有一级辊压簧(3-1-4)，一级辊压簧(3-1-4)的一端与一级辊安装滑轨(3-1-3)上内壁接触，另一端与一级辊体(3-1-1)接触；一级辊体(3-1-1)的一端设有一级辊传动带轮(3-1-6)，一级辊驱动液压马达(3-1-5)通过一级辊传动皮带(3-1-7)与一级辊传动带轮(3-1-6)连接，驱动所述一级辊体(3-1-1)旋转，一级辊体(3-1-1)的旋转方向与输送带的输送方向相反。

20.根据权利要求19所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述二级双层薯秧土分离辊(3-2)包括两个二级辊体(3-2-1)、二级辊安装座(3-2-2)、二级辊安装滑轨(3-2-3)、二级辊压簧(3-2-4)、二级辊驱动液压马达(3-2-5)、二级辊传动带轮(3-2-6)和二级辊传动皮带(3-2-7)；

所述二级辊体(3-2-1)的两端分别安装在二级辊安装座(3-2-2)上，二级辊安装座(3-2-2)与二级辊安装滑轨(3-2-3)连接形成滑动副，两个所述二级辊体(3-2-1)沿二级辊安装滑轨(3-2-3)方向叠放；二级辊安装滑轨(3-2-3)上设有二级辊压簧(3-2-4)，二级辊压簧(3-2-4)的一端与二级辊安装滑轨(3-2-3)上内壁接触，另一端与最上面的二级辊体(3-2-1)接触；二级辊体(3-2-1)的一端设有二级辊传动带轮(3-2-6)，二级辊驱动液压马达(3-2-5)通过二级辊传动皮带(3-2-7)与二级辊传动带轮(3-2-6)连接，所述二级双层薯秧土分离辊(3-2)中位于上面的二级辊体(3-2-1)的二级辊传动带轮(3-2-6)的直径小于下面的二级辊体(3-2-1)上的二级辊传动带轮(3-2-6)直径，且上、下两层二级辊传动带轮(3-2-6)通过传动皮带连接；二级辊驱动液压马达(3-2-5)驱动上、下两个二级辊体(3-2-1)旋转，两个二级辊体(3-2-1)之间留有间隙，二级辊体(3-2-1)的旋转方向与输送带的输送方向相反，且上层辊的转速高于下层辊。

21.根据权利要求19所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述三级三层薯秧土分离辊(3-3)包括三个三级辊体(3-3-1)、三级辊安装座(3-3-2)、三级辊安装滑轨(3-3-3)、三级辊压簧(3-3-4)、三级辊驱动液压马达(3-3-5)、三级辊传动带轮(3-3-6)和三级辊传动皮带(3-3-7)；

所述三级辊体(3-3-1)的两端分别安装在三级辊安装座(3-3-2)上，三级辊安装座(3-3-2)与三级辊安装滑轨(3-3-3)连接形成滑动副，三个三级辊体(3-3-1)沿三级辊安装滑轨(3-3-3)方向叠放；三级辊安装滑轨(3-3-3)上设有三级辊压簧(3-3-4)，三级辊压簧(3-3-4)一端与三级辊安装滑轨(3-3-3)上内壁接触，另一端与最上面的三级辊体(3-3-1)接触；三级辊体(3-3-1)的一端设有三级辊传动带轮(3-3-6)，三级辊驱动液压马达(3-3-5)通过三级辊传动皮带(3-3-7)与三级辊传动带轮(3-3-6)连接，所述三级辊体(3-3-1)上的三级辊传动带轮(3-3-6)从上到下直径依次增大，相邻两层三级辊传动带轮(3-3-6)通过传动皮带连接；三级辊驱动液压马达(3-3-5)驱动三个三级辊体(3-3-1)旋转，三个三级辊体(3-3-1)之间留有间隙，三级辊体(3-3-1)的旋转方向与输送带的输送方向相反，且三个三级辊体(3-3-1)的转速从上到下依次减小；

所述第二纵向柔性输送带(3-6)上设有三级三层薯秧土分离辊(3-3)；所述三级三层薯秧土分离辊(3-3)斜置于第二纵向柔性输送带(3-6)前端；

所述第二横向柔性输送带(3-8)上设有三级三层薯秧土分离辊(3-3)，三级三层薯秧土分离辊(3-3)斜置与第二横向柔性输送带(3-8)的前端。

22.根据权利要19所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述升运斜置输送带(3-7)上安装有若干弧形刮板(3-7-1)，所述弧形刮板(3-7-1)一端与输送带主体连接，用于托住马铃薯体向上运输至第二横向柔性输送带(3-8)。

23.根据权利要求1所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，还包括监测装置(4)；

所述监测装置(4)用于拍摄进入集薯箱(5)前马铃薯的图片，并反馈给控制单元；

所述控制单元根据马铃薯的图片识别出马铃薯薯体边界、损伤部位边界以及附着泥土边界，计算马铃薯的受损率和泥土附着率；损伤部位包括机械受损部位，当所述控制单元识别出马铃薯的机械受损率超过预设值时，将数据反馈给机手，用以调整挖掘装置(1)的挖掘深度；当所述控制单元识别出马铃薯的泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，用于调节马铃薯收获机输送分离装置(2)的线速度和振动频率。

24.根据权利要求23所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述控制单元对监测装置(4)拍摄的马铃薯的图片通过HSV颜色空间进行边界分割，根据预设的马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色阈值对监测装置(4)拍摄的马铃薯的图片进行马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色上色与区分；完成颜色区分后即可根据颜色分布以及不同颜色的边界得到泥土包围圈、薯体包围圈、损伤部位包围圈，并计算马铃薯的损伤率和泥土附着率；所述马铃薯的损伤率是通过坐标填块充法和/或积分法计算得到的，马铃薯的泥土附着率是通过积分法计算得到的。

25.根据权利要求23所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，还包括翻转装置；所述监测装置(4)包括第一工业相机(4.1)和第二工业相机(4.2)；所述翻转装置用于将马铃薯翻转；第一工业相机(4.1)拍摄马铃薯的上表面图片后传送到控制单元，控制单元控制翻转装置将马铃薯翻转，第二工业相机(4.2)拍摄马铃薯的下表面图片后传送到控制单元，控制单元结合马铃薯上下表面图片的计算损伤率。

26.根据权利要求25所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述翻转装置包括电机(6)、电动缸(7)和拨齿机构(8)；所述拨齿机构(8)包括转动轴，转动轴上设有多个拨齿，所述电机(6)与转动轴的端部连接、用于驱动转动轴旋转，所述电动缸(7)用于与电机(6)连接，用于驱动电机(6)带动拨齿机构(8)上下移动。

27.根据权利要求24所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述马铃薯的损伤率是分别利用坐标填充块法和积分法计算后，再取两者的平均值作为受损率。

28.根据权利要求24所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述马铃薯的受损部位还包括虫眼、腐烂中的一种或多种的组合，因此马铃薯受损率包括机械损伤、虫眼、腐烂的受损率中的一种或多种的总和。

29.根据权利要求24所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述控制单元使用坐标系将马铃薯的泥土包围圈和薯体包围圈分割为上下两部分，将上下两部分的边界线进行函数拟合，对该函数进行积分计算出两个包围圈的面积，泥土包围圈面积减去薯体包围圈面积后再除以薯体包围圈的面积即为单个马铃薯的泥土附着率，并计算马铃薯泥土最长附着距离，监测装置(4)拍摄的马铃薯的图片中多个马铃薯的泥土附着率之和除以图片中马铃薯的总个数即得到马铃薯的泥土附着率，当马铃薯的泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，结合马铃薯的泥土附着率和马铃薯泥土最长附着距离用于调节马铃薯收获机输送分离装置(2)的线速度和振动频率。

30.根据权利要求1所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述集薯箱(5)包括箱体(5-1)、支撑板(5-2)和若干压力传感器(5-4)；

所述箱体(5-1)内设有支撑板(5-2)；

所述压力传感器(5-4)用于监测落入集薯箱(5)内支撑板(5-2)上马铃薯的压力大小并发动给控制单元；

所述控制单元接收来自压力传感器(5-4)的压力数据，并根据压力数据分析出落入支撑板(5-2)上马铃薯的分布状况，并根据分布状况控制支撑板(5-2)的上升、下降以及倾斜角度。

31.根据权利要求30所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述集薯箱(5)还包括托板(5-3)、液压柱(5-5)、万向接头(5-6)和支撑架(5-7)；

所述支撑板(5-2)和托板(5-3)叠放安装在箱体(5-1)内，且所述支撑板(5-2)位于上面；支撑板(5-2)和托板(5-3)之间安装有若干压力传感器(5-4)，压力传感器(5-4)用于监测支撑板(5-2)上马铃薯的压力大小并发动给控制单元；液压柱(5-5)安装在托板(5-3)底部，液压柱(5-5)上端通过万向接头(5-6)与托板(5-3)下表面连接，液压柱(5-5)下端安装在支撑架(5-7)上；所述控制单元接收来自压力传感器(5-4)的压力数据，并根据压力数据分析出支撑板(5-2)上马铃薯的分布状况，控制液压柱(5-5)的伸缩量，实现支撑板(5-2)的上升、下降以及倾斜角度。

32.根据权利要求31所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所压力传感器(5-4)的数量为五个，压力传感器(5-4)在托板(5-3)上表面呈‘五点法’分布，即在托板(5-3)的四个角以及四个角对角线的交点分别安装有压力传感器(5-4)；所述液压柱(5-5)上端通过万向接头(5-6)与托板(5-3)下表面四个端点连接。

33.根据权利要求30所述的高效低损伤马铃薯联合收获机，其特征在于，所述集薯箱(5)还包括卸料输送带(5-8)和卸料液压缸(5-9)；所述箱体(5-1)的上面和一侧面开口；卸料输送带(5-8)的一端与箱体(5-1)开口的一侧面连接，卸料液压缸(5-9)的一端与箱体(5-1)连接，另一端与卸料输送带(5-8)连接，卸料液压缸(5-9)用于实现卸料输送带(5-8)与箱体(5-1)开口的一侧面的开合。

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