CN204762072U - 一种播种机排种作业监控装置及一种播种机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种播种机排种作业监控装置及一种播种机构，为了解决现有排种作业监控装置监测性能低以及监测精度不高的问题，本申请提供的播种机排种作业监控装置包括监控处理机构、光电传感器和防尘机构，该防尘机构包含透明防尘罩、除尘毛刷和电机驱动部件；透明防尘罩内侧形成密闭区，至少光电传感器位于该密闭区内；除尘毛刷位于透明防尘罩的外侧并与透明防尘罩外侧接触，除尘毛刷与透明防尘罩可相对运动；除尘毛刷或透明防尘罩与电机驱动部件的动力输出端连接。本申请通过该防尘机构避免了在进行排种作业操作时由于灰尘对光电传感器的污染，造成监控装置的监测性能降低以及监测精度不高的问题。

Description

一种播种机排种作业监控装置及一种播种机构

技术领域

本实用新型属于农业设备技术领域，尤其涉及一种播种机排种作业监控装置及一种播种机构。

背景技术

受农田作业环境影响，免耕精量播种机在作业时极易发生机械传动失灵、种箱排空、导种管不畅以及开沟器堵塞等故障现象，导致一行或数行不能正常排种，造成“断条”漏播现象，进而影响农作物产量。当前国内使用的免耕精量播种机在播种作业时，具有播种过程全封闭的特点，且作业环境的噪声和灰尘大，仅凭人的视听无法直接监视其作业质量。所以，为免耕精量播种机配备性能完善、可靠性高的排种作业实时监控装置已成当务之急。

当前的排种作业监测设备通常采用光电传感器作为检测元件，其响应速度快、价格低廉且易于进行信号获取，相关产品技术也最为多见。基于光电感应的排种监测方式通常在排种管相对两侧分别安装红外发射二极管和光敏二极管，分别作为光线信号发射端和接收端，通检测光线信号的断、续情况，计算落种间距，从而实现对排种作业的漏播监测。

但由于播种监控装置作业于农田环境下，灰尘污染严重，发光二极管和光电二极管的元件表面极易粘附灰尘，进而削弱红外信号强度，降低传感器监测稳定性；同时，拖拉机与播种机作业时产生的机械振动，以及农田高温、阵雨等诸多不可预知的自然因素都会对监控装置核心控制系统的工作性能提出较高的要求。因此，为监控装置配备防尘机构，同时选用抗干扰能力强的信号处理器对提高排种作业监测精度、提高系统稳定性具有重要作用。

实用新型内容

本实用新型提供一种播种机排种作业监控装置及一种播种机构，解决现有播种机作业监控装置监测性能低以及监测精度不高的问题。

为了解决上述问题，本申请提供了一种播种机排种作业监控装置，包括监控处理机构和光电传感器(3)，其特征在于，设有防尘机构(1)，所述防尘机构(1)包含透明防尘罩(11)、除尘毛刷(12)以及电机驱动部件(13)，所述透明防尘罩(11)内侧形成密闭区，至少所述光电传感器(3)位于所述密闭区内；所述除尘毛刷(12)位于所述透明防尘罩(11)的外侧并与所述透明防尘罩(11)外侧接触，所述除尘毛刷(12)与所述透明防尘罩(11)可相对运动；所述除尘毛刷(12)或所述透明防尘罩(11)与电机驱动部件(13)的动力输出端连接，也即所述电机驱动部件(13)驱动所述除尘毛刷(12)或透明防尘罩(11)的动作。

本申请通过防尘机构，避免了光电传感器与灰尘直接接触，同时，利用除尘毛刷，清除了透明防尘罩上的灰尘，也即使得光电传感器处于清洁环境中，解决了监控装置监测性能低以及监测精度不高的问题。

作为本申请的优选方案，所述光电传感器(3)包含红外发射二极管(31)、红外接收二极管(32)和二极管支架(33)；所述红外发射二极管(31)和红外接收二极管(32)设于所述二极管支架(33)上；为了更加均匀且准确的采集播种作业的情况，所述红外发射二极管(31)分布在所述红外接收二极管(32)的两侧；所述红外发射二极管(31)和红外接收二极管(32)的空间排布方向与所述透明防尘罩(11)转动轴线平行。

作为本申请的优选方案，为了更好的实现对排种作业的管理，所述监控处理机构包含控制系统(4)，所述控制系统(4)包含处理单元(41)和显示单元(42)；所述处理单元(41)包含运算放大器(411)和PLC控制器(412)，所述显示单元(42)包含报警器(421)和显示器(422)；所述运算放大器(411)为LM324。

作为本申请的优选方案，包括装置外壳(2)，所述装置外壳(2)上设有监测窗口A(21)，所述监测窗口A(21)正对所述光电传感器(3)，所述光电传感器(3)前端距离监测窗口A(21)8-12mm。通过该监测窗口A避免了光电传感器的光线受装置外壳材质的影响，增强了监控装置的监测性能以及监测效率。

作为本申请的优选方案，所述防尘机构(1)包含毛刷固定架(14)，所述毛刷固定架(14)通过夹持、螺栓或铆接的方式对除尘毛刷(12)进行固定。

为了解决上述问题，本申请还提供了一种播种机构，包括排种器和排种管(5)，所述排种管(5)的一侧设有上述所述的监控装置。

作为本申请的优选方案，所述排种管(5)进种端的内部设有至少一块导种板(51)，所述导种板(51)斜向设置在所述排种管(5)内的一侧，所述导种板(51)与相对侧的排种管(5)内壁之间形成出种口；

或所述排种管(5)进种端的内部设有至少一组长臂导种板和短臂导种板，所述短臂导种板设在排种管(5)内的一侧，所述长臂导种板设在短臂导种板的相对侧，且短臂导种板与长臂导种板形成“y”状，两块导种板之间形成出种口。

在本申请中，通过排种管内部导种板的缓冲作用，可以降低种粒落地速度，减少种粒跳出种沟的情况；同时，当排种盘发生重播下种时，可借助橡胶粒表面的轻微弹跳，改变种粒位序及间距，也即有助于降低种粒的重播概率和有利于通过监控装置进行种粒重播的监测，从该实现对排种管性能的改进。

作为本申请的优选方案，所述导种板(51)上设有弹性颗粒(52)；所述排种管设有监控装置的一侧设有监测窗口B(22)，所述监测窗口B(22)与所述监测窗口A(21)相互对应。

有益效果：

为了解决现有播种监控装置在农田环境下易被灰尘污染，而导致的监测性能低以及监测精度不高的问题，本申请提供了一种播种机排种作业监控装置及一种播种机构，该排种作业监控装置包括监控处理机构、光电传感器和防尘机构，该防尘机构包含透明防尘罩、除尘毛刷和电机驱动部件，透明防尘罩内侧形成密闭区，至少光电传感器位于该密闭区内；除尘毛刷位于透明防尘罩的外侧并与透明防尘罩外侧接触，除尘毛刷与透明防尘罩可相对运动；除尘毛刷或透明防尘罩与电机驱动部件的动力输出端连接；同时，本申请还提供了一种播种机构，该播种机构包括排种器和排种管，排种管一侧设有上述所述的播种机排种作业监控装置。本申请通过该防尘机构将光电传感器进行密封保护，避免了在进行排种作业操作时由于灰尘对光电传感器的污染，使得监控装置的监测性能降低以及监测精度不高的问题。

附图说明：

图1是本实用新型实施例一提供的监控装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的监控装置延A-A方向的剖面结构示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的监控装置立体结构示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的防尘机构的模块结构示意图；

图5是本实用新型实施例一提供的另一种电机驱动部件与透明防尘罩连接的结构示意图；

图6是本实用新型实施例一提供的另一种电机驱动部件与除尘毛刷连接的结构示意图；

图7是本实用新型实施例二提供的控制系统模块结构示意图；

图8是本实用新型实施例二提供的监测系统与控制系统之间的结构示意图；

图9是本实用新型实施例二提供的PLC控制器工作的具体算法流程图；

图10是本实用新型实施例三提供的排种管结构示意图；

图11是本实用新型实施例三提供的另一种排种管结构示意图；

图12是本实用新型实施例四提供的排种管结构示意图；

图13是本实用新型实施例三提供的导种板结构示意图。

附图标记：

防尘机构1，透明防尘罩11，除尘毛刷12，电机驱动部件13，终端齿轮131，轴承座132，二级齿轮133，传动轴134，一级齿轮135，电机输出轴136，电机座137，微型电机138，毛刷固定架14，装置外壳2，监测窗口A21，监测窗口B22，光电传感器3，红外发射二极管31，红外接收二极管32，二极管支架33，导线管34，控制系统4，处理单元41，运算放大器411，PLC控制器412，显示单元42，报警器421，显示器422，排种管5，导种板51,弹性颗粒52。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

实施例1：

参见图1-3，是本实施例提供的内部设有防尘机构1的播种机排种管作业的监控装置结构示意图，以及防尘机构1的模块结构示意图；本实施例中该监控装置包括监控处理机构、光电传感器3和防尘机构1，该防尘机构1至少包含透明防尘罩11、除尘毛刷12、电机驱动部件13和毛刷固定架14(参见图4)；在本实施例中，透明防尘罩11的内侧形成了密闭区，至少光电传感器3位于该密闭区内，当然，在条件允许的情况下监控处理机构也可位于该密闭区；除尘毛刷12设有至少一组，除尘毛刷12设置在透明防尘罩11的外侧并与其外侧接触，在本实施例中优选除尘毛刷12通过毛刷固定架14进行固定；在本实施例中，除尘毛刷12和透明防尘罩11相对运动，也即除尘毛刷12或透明防尘罩11与电机驱动部件13的动力输出端连接，由电机驱动部件13驱动除尘毛刷12或透明防尘罩11的动作；在本实施例中，为了更好的驱动透明防尘罩11的转动，优选电机驱动部件13包含终端齿轮131、轴承座132、二级齿轮133、传动轴134、一级齿轮135、电机输出轴136、电机座137以及微型电机138，微型电机138通过上述电机座137固定在装置外壳2的下面板上；电机输出轴136上装有一级齿轮135，通过一级齿轮135以啮合方式驱动二级齿轮133，同时驱动所述传动轴134转动，所述传动轴134由装有轴承的轴承座132支撑，所述传动轴134通过所述终端齿轮131驱动所述透明防尘罩11或除尘毛刷12自转，所述轴承座132与所述装置外壳2上面板连接，由于除尘毛刷12与透明防尘罩11外侧接触，因此，除尘毛刷12不断擦拭透明防尘罩11的外表面，使得防尘罩一直处于清洁状态。也即使用该监控装置，能够使得位于密闭区的光电传感器始终处于清洁环境中，增强了监控装置的监测性能以及监测精度。

在本实施例中，为了简化监控装置内部结构，在本实施例中优选电机驱动部件13的包含终端齿轮131，轴承座132以及微型电机138；

参见图5，是本实施例提供的简化后的电机驱动部件13的动力输出端与透明防尘罩11连接的结构示意图，在本实施例中，该透明防尘罩11为薄壁圆柱体形状，且一侧设有用于连接电机驱动部件13的开口，所述开口内加工有齿轮槽，通过齿轮使得电机驱动部件13与透明防尘罩11之间形成了密闭区，所述的光电传感器3处于该密闭区内，避免了灰尘与光电传感器3直接接触。使用时，电机驱动部件13中的微型电机138通过终端齿轮131直接驱动透明防尘罩11转动，除尘毛刷12不断擦拭透明防尘罩11的外表面，保证防尘罩一直处于清洁状态。

参见图6，是本实施例提供的简化后的电机驱动部件13的动力输出端与除尘毛刷12连接的结构示意图，除尘毛刷12通过毛刷固定架14进行固定，微型电机138的动力输出端与固定有除尘毛刷12的毛刷固定架14直接连接，并根据需要带动除尘毛刷12的转动，进而进行透明防尘罩11表面灰尘的清理。

进一步地，在本实施例中，光电传感器3包含红外发射二极管31、红外接收二极管32以及用于将红外发射二极管31和红外接收二极管32进行固定的二极管支架33，二极管的各个引脚与外部电源及信号控制电路相连接；为了更均匀和更准确的进行排种作业信息的采集，本实施例优选将红外发射二极管31均匀的分布在红外接收二极管32的两侧，且其分布的方向与透明防尘罩11转动轴线相互平行；在本实施例中优选，红外发射二极管31的数量为大于2的偶数，红外接收二极管32至少为一个(具体数量根据实际情况而定)；使用时，监控装置通过红外发射管向排种管内发射红外光线，红外光线将监测到的下落种子信息反馈回监控装置，并由红外接收管接收，然后通过判断反射光线的断、续状态实现对排种作业的监测，同时，通过对应的收发单元将接收到的信息反馈给用户。

进一步地，在本实施例中该监控装置还包括装置外壳2，为了避免红外光线受装置外壳2的阻挡，而使得监测性能降低，优选在装置外壳2上设有监测窗口A21，该监测窗口A21正对光电传感器3，优选该监测窗口A21的大小优选为36mm*10mm(具体的大小需要根据光电传感器3的数量而定)；为了避免光电传感器3与排种管之间距离太远影响监测性能，在本实施例中优选光电传感器3前端距离监测窗口A21为10mm。

实施例2：

与实施例1相比，为了实现对监控装置的控制，本实施例中优选监控装置还包含控制系统4(参见图7)，该控制系统4包含处理单元41和显示单元42，处理单元41包含运算放大器411和PLC控制器412；显示单元42包含报警器421和显示器422；监控处理机构与控制系统4通过有线或无线方式进行通信，在本实施例中优选监控处理机构与控制系统4通过无线方式进行通信，具体的通信模式参见图8，光电传感器3将采集到的信息通过第一信号收发单元传输至控制系统，由控制系统中的第二信号收发单元接收该信息并将其通过对应的运算放大器LM324传输至PLC控制器进行处理。

在本实施例中，优选运算放大器411为LM324，该型号的运算放大器411不仅成本低廉，而且为带有真差动的四运算放大器411，与单电源应用场合的标准运算放大器411相比，具有显著优点。共模输出范围包括负电源，因此消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性，基于其上述特点，该运算放大器411更满足本实施例的需求。

在本实施例中，由于播种作业过程中面临机械振动、农田高温以及温度潮湿等众多自然因素，其会对监控装置产生一定的影响，进而影响监控装置的工作性能和工作效率，因此，基于上述考虑，本实施例中处理单元41的核心部分采用了PLC控制器412，该PLC控制器412与一般的控制器相比，具有稳定性能高，数据处理速度快等优点；同时，由于PLC控制器412的可扩展性，通过串联PLC扩展模板就可以实现排种管5监测数量的增加。

在本实施例中，显示单元42包含报警器421和显示器422，通过显示器422可设置带动透明防尘罩11或除尘毛刷12转动的微型电机138的转速、修改单粒种子下落产生的高电平时长下限值T0和上限值T1、修改相邻种粒之间低电平脉冲时间间隔下限值T2和上限值T3。使用时，PLC控制器412根据种子下落产生高、低电平的时间(TH、TL)判定重播、漏播、堵塞现象。参见图9，是本实施例提供的PLC控制器判断排种作业重播、漏播和堵塞现象的具体算法，具体的：若TH<T0，判定为碎片干扰；若T1<TH<10*T1，判定为重播；若T0<TH<T1且相邻的低电平TL<T2，则同样判定为重播；若TH>10*T1，则判定为下种严重不畅或种管堵塞；若TL>10*T3，则判定为漏播；其余情况为排种正常。根据上述的判断结果，报警器421向用户发起报警信息。在本实施例中，通过显示器422设置单粒或相邻种子之间的高低电频或时间间隔，利用PLC控制器412不仅能够统计播种总数，还能进行重播数量统计，有助于评价排种器作业效果，同时，通过报警器可以实时向用户反映排种情况，降低重播、漏播和堵塞现象的发生。

实施例3：

本实施例中提供了一种播种机构，该播种机构包括排种器和排种管5，排种管5的一侧设有实施例1和实施例2所述的播种机排种作业监控装置。优选地，在本实施例中，为了更好降低排种作业过程中重播的几率和统计出现重播的次数，进而实现对排种管性能的改进和评价，本实施例中优选在排种管5进种端的内部设有至少一块导种板51(参见图10)，该导种板51斜向设置在排种管5内的一侧，导种板51与相对侧的排种管5内壁之间形成出种口；在本实施例中，为了避免出现下种慢或下种堵塞的现象，优选导种板51与排种管5内壁之间形成的出种口范围为25mm-35mm，需要强调的是，该出种口范围的大小还可根据排种管的种类或形状设置。

或排种管5进种端的内部设有至少一组长臂导种板和短臂导种板(参见图11)，其中，短臂导种板设在排种管5内的一侧，长臂导种板设在短臂导种板的相对侧，且短臂导种板与长臂导种板形成“y”状，两块导种板之间形成出种口；在本实施例中，为了避免出现下种慢或下种堵塞的现象，优选两块导种板之间形成的出种口范围在27mm-33mm。本实施例通过在排种管5内设置至少两块导种板，能够更进一步减缓种粒下落的速度，以及种粒位序分离的程度。

为了更好的实现种子的下落，本实施例中优选导种板51呈梯形状，且其至少一表面上设有弹性颗粒52。

采用本实施例中的排种管，种粒在下落过程中，通过排种管内部导种板的缓冲作用，可以降低种粒落地速度，减少种粒跳出种沟的情况；同时，当排种盘发生重播下种时，可借助弹性颗粒表面的轻微弹跳，改变种粒位序及间距,降低种粒的重播几率，同时也有助于监控装置进行重播监测，从而对排种管的性能进行改进。

实施例4：

与实施例3相比，本实施例中排种管设有监控装置的一侧设有监测窗口B22(参见图12)，该监测窗口B22与装置外壳2上的监测窗口A21相互对应。设置该监测窗口B22避免光电传感器3的红外线受管壁的影响，增强了监控装置的监测性能和监测效率。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种播种机排种作业监控装置,包括监控处理机构和光电传感器(3)，其特征在于，设有防尘机构(1)，所述防尘机构(1)包含透明防尘罩(11)、除尘毛刷(12)以及电机驱动部件(13)，所述透明防尘罩(11)内侧形成密闭区，至少所述光电传感器(3)位于所述密闭区内；所述除尘毛刷(12)位于所述透明防尘罩(11)的外侧并与所述透明防尘罩(11)外侧接触，所述除尘毛刷(12)与所述透明防尘罩(11)可相对运动；所述除尘毛刷(12)或所述透明防尘罩(11)与电机驱动部件(13)的动力输出端相连接，即所述电机驱动部件(13)驱动所述除尘毛刷(12)或透明防尘罩(11)的动作。

2.如权利要求1所述的播种机排种作业监控装置，其特征在于，所述光电传感器(3)包含红外发射二极管(31)、红外接收二极管(32)和二极管支架(33)；所述红外发射二极管(31)和红外接收二极管(32)设于所述二极管支架(33)上；所述红外发射二极管(31)分布在所述红外接收二极管(32)的两侧；所述红外发射二极管(31)和红外接收二极管(32)的空间排布方向与所述透明防尘罩(11)转动轴线平行。

3.如权利要求1或2所述的播种机排种作业监控装置，其特征在于，所述监控处理机构包含控制系统(4)，所述控制系统(4)包含处理单元(41)和显示单元(42)；所述处理单元(41)包含运算放大器(411)和PLC控制器(412)，所述显示单元(42)包含报警器(421)和显示器(422)；所述运算放大器(411)为LM324。

4.如权利要求1或2所述的播种机排种作业监控装置，其特征在于，包括装置外壳(2)，所述装置外壳(2)上设有监测窗口A(21)，所述监测窗口A(21)正对所述光电传感器(3)，所述光电传感器(3)前端距离监测窗口A(21)8-12mm。

5.如权利要求3所述的播种机排种作业监控装置，其特征在于，包括装置外壳(2)，所述装置外壳(2)上设有监测窗口A(21)，所述监测窗口A(21)正对所述光电传感器(3)，所述光电传感器(3)前端距离监测窗口A(21)8-12mm。

6.如权利要求1或2所述的播种机排种作业监控装置，其特征在于，所述防尘机构(1)包含毛刷固定架(14)，所述毛刷固定架(14)通过夹持、螺栓或铆接的方式对除尘毛刷(12)进行固定。

7.如权利要求3所述的播种机排种作业监控装置，其特征在于，所述防尘机构(1)包含毛刷固定架(14)，所述毛刷固定架(14)通通过夹持、螺栓或铆接的方式对除尘毛刷(12)进行固定。

8.一种播种机构，包括排种器和排种管(5)，其特征在于，所述排种管(5)的一侧设有权利要求1-7任一项所述的监控装置。

9.如权利要求8所述的播种机构，其特征在于：

所述排种管(5)进种端的内部设有至少一块导种板(51)，所述导种板(51)斜向设置在所述排种管(5)内的一侧，所述导种板(51)与相对侧的排种管(5)内壁之间形成出种口；

或所述排种管(5)进种端的内部设有至少一组长臂导种板和短臂导种板，所述短臂导种板设在排种管(5)内的一侧，所述长臂导种板设在短臂导种板的相对侧，且短臂导种板与长臂导种板形成“y”状，两块导种板之间形成出种口。

10.如权利要求9所述的播种机构，其特征在于，所述导种板(51)上设有弹性颗粒(52)；所述排种管(5)设有监控装置的一侧设有监测窗口B(22)，所述监测窗口B(22)与所述监控处理机构监测窗口A(21)相互对应。