CN206760028U - 一种穴盘苗自动移栽机及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种穴盘苗自动移栽机及其控制系统，穴盘苗自动移栽机包括底盘、移箱机构、取苗机构、分苗机构、栽植机构和动力机构；所述移箱机构、取苗机构和分苗机构依次前后固定设置在底盘上，栽植机构设置与分苗机构下方并与底盘连接，分苗机构投出的苗可以准确进入栽植机构内。各个机构在自动供苗控制系统，自动取苗控制系统和自动丢苗控制系统的协调下可以完成高速送苗、取苗、分苗、投苗和植苗。本实用新型机械结构简单，成本低；控制系统所需输入信号少，控制方法简单、灵活、高效；适应高速栽植作业。

Description

一种穴盘苗自动移栽机及其控制系统

技术领域

本实用新型属于农业机械自动化领域,具体涉及一种穴盘苗自动移栽机及其控制系统。

背景技术

移栽种植可缩短作物的生育过程、提高作物的抗灾抗旱能力、减少需要二次补种现象，同时能够增加作物的生长周期、提高作物产量和质量。我国移栽机具有广阔的市场前景，正式公布的《2012-2014年国家支持推广的农业机械产品目录》显示，纳入目录的移栽机达27 个品种、12家企业，目前国内移栽机还以半自动移栽机为主，移栽效率底，人工工作量大；我国自主研制的自动移栽机产品几乎为零，主要靠国外引进。国外自动移栽机结构复杂、成本高，与我国的育苗技术和其他移栽辅助作业不配套，使得移栽成功率和移栽效率降低。因此，市场迫切需要适合我国穴盘育苗工艺水平的自动移栽机械。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本较低、工作效率高的穴盘苗自动移栽机及其控制系统。

一种穴盘苗自动移栽机及其控制系统，包括底盘、移箱机构、取苗机构、分苗机构、栽植机构、动力机构和控制器；所述移箱机构、取苗机构和分苗机构依次前后固定设置在底盘上，栽植机构设置于分苗机构下方并与底盘连接，分苗机构投出的苗可以准确进入栽植机构内；

移箱机构包括移箱底座、穴盘传送架、横向进给装置、纵向进给装置、穴盘位置传感器和穴盘计数器；所述移箱机构通过移箱底座固定安装在底盘上，并且所述移箱底座上安装有穴盘传送架，穴盘放在所述穴盘传送架上，穴盘传送架22能在横向进给装置的带动下做横向进给运动以及在纵向进给装置的带动下做纵向进给运动；所述穴盘位置传感器安装在移箱机构两侧、且上下可调，与可编程控制器相连，用于定位穴盘初始进盘位置，触发取苗运动；所述穴盘计数器通过所述步进电机正向脉冲触发，所述步进电机每发出一次正向脉冲，下移次数加一以此记录穴盘下移的行数；

取苗机构包括滑槽板、小门架、门型取苗翻转气缸、末端执行器、大门架、电磁阀、磁性开关A、磁性开关B、磁性开关C，所述滑槽板固定设置在底盘上，所述大门架两个侧臂的底端可转动地设置在底盘或者与底盘相对固定的结构上，并且其中一个侧臂的底端靠近所述滑槽板或者转动地安装在所述滑槽板上；所述小门架转动安装在所述大门架侧臂的内侧，所述末端执行器个数为n，n个取苗爪成排布置，所述末端执行器固定安装在所述小门架上；所述门型取苗翻转气缸转动安装在滑槽板或者任何与滑槽板相对固定的结构上，所述门型取苗翻转气缸的推杆的伸出端与大门架转动连接；所述滑槽板上开有滑槽，所述小门架通过销轴与滑槽连接；磁性开关A、磁性开关B以及磁性开关C分别安装于门型取苗翻转气缸的伸出极限位、取苗爪接触钵苗时对应伸出位以及缩回极限位，并分别与可编程控制器相连；所述可编程控制器还分别通过电磁阀与末端执行器的取苗爪开合气缸、门型取苗翻转气缸相连；

分苗机构包括分苗底座、分苗链传动装置固定装置、分苗链传动装置与若干个苗杯、增量式编码器、光电开关、高速计数器、分苗脉冲寄存器、苗杯计数器、计数允许开关和光电开关状态寄存器；所述分苗机构通过分苗底座固定安装在底盘上，并且所述分苗底座上固定有分苗链传动固定装置，所述分苗链传动固定装置固定安装有分苗链传动装置，若干个苗杯固定所述分苗链传动装置上、并串联成环，苗杯在分苗链传动装置的带动下旋转；所述增量式编码器装在自动移栽机动力机构的底盘分动箱处，用于根据分动箱的转速测量苗杯的转动，并根据苗杯的转动发出脉冲；所述光电开关的光电传感器置于分苗机构中的一个苗杯外壁一侧，用于检测苗杯的转动；所述高速计数器用于对增量式编码器的脉冲进行计数；所述分苗脉冲寄存器用于存储每个取苗爪对应的分苗脉冲数值；从苗杯旋转方向相反的方向起算，第 n个取苗爪对应的分苗脉冲数值An＝[D0+(n-1)×D]×B/C，其中，B等于增量式编码器每转一周高速计数器所产生的脉冲数值，C等于增量式编码器每转一周苗杯对应走过距离，D0等于第1个取苗爪的分苗距离，指分苗功能启动时，第一个取苗爪中心与其后一个苗杯中心之间距离，D等于相邻两个苗杯的中心之间的距离；所述苗杯计数器根据光电开关产生的上升沿信号对旋转通过的苗杯数量进行计数；计数允许开关控制苗杯计数器计数的范围，当苗杯计数器的计数大于等于n-2时，将苗杯计数器及高速计数器的计数清零；光电开关状态寄存器用于寄存光电开关的状态，确保分苗过程中不重复触发分苗程序；

栽植机构包含栽植器以及栽植器支架，所述栽植器为鸭嘴式植苗器；并且所述栽植器转动安装在栽植器支架一端，栽植器支架转动安装在底盘上；

动力机构包括行走系统和动力传动系统；所述行走系统包括发动机以及车轮，车轮安装在底盘下，并在发动机的牵引下转动，所述发动机还与底盘输出端连接，底盘输出端经动力传动系统将动力分配到所述栽植机构和所述分苗机构中；所述动力传动系统包括分动箱、链轮、万向节，分动箱通过万向节分别与栽植器上的分动箱和分苗机构上的分动箱联接；

控制器根据移箱启动信息指令通过步进电机驱动器驱动步进电机转动，穴盘随步进电机快速转动纵向进盘，穴盘运动到穴盘位置传感器安装位置时，根据穴盘位置传感器产生上升沿信号，判断纵向快速进盘结束控制步进电机停止转动；并在一次取苗完成后启动横向移盘气缸，使穴盘向左移动一个穴孔的距离，进行二次取苗；再次启动步进电机纵向下移，电机转动距离为指定穴盘苗行间距后，取苗爪取苗；横向移盘与纵向下移交替重复完成整盘取苗。根据磁性开关A、磁性开关B以及磁性开关C的输入信号，通过电磁阀控制取苗爪开合气缸、门型取苗翻转气缸伸缩，并分别定位投苗触发点，取苗爪开始收缩点以及取苗完成点；通过高速计数器获得增量式编码器发出的脉冲计数，并根据该脉冲计数、分苗脉冲寄存器中存储的每个取苗爪对应的分苗脉冲数值，发出驱动信号经信号放大器放大后控制所述电磁阀的闭合，通过苗爪开合气缸驱动取苗爪进行投苗动作。

优选地，所述移栽机还包括苗盘收集箱，所述苗盘收集箱通过螺栓与底盘连接，处于移箱机构落盘位置下方。

优选地，所述纵向进给装置由设置在穴盘传送架两侧的纵向进给链传动装置以及设置在穴盘传送架底端的纵向进给链传动驱动装置构成；所述纵向进给链传动装置包括两根纵向进给链条以及若干横连杆，所述横连杆的两端固定在两根纵向进给链条上，两根纵向进给链条由纵向进给链传动驱动装置驱动。

优选地，所述横向进给装置包括导杆以及横向驱动装置，所述横向驱动装置固定在移箱底座上，气缸推杆固定在穴盘传送架上、且与导杆的一端连接，导杆231装在移箱底座上，导杆另一端与穴盘传送架固定连接。

优选地，所述分苗底座包括底板与中间支撑板，所述底板与底盘固定连接，所述中间支撑板垂直固定连接在所述底板的上表面，所述底板还包含缺口；所述分苗链传动装置固定装置包括链张紧装置以及分苗链传动装置固定板，所述中间支撑板通过链张紧装置与分苗链传动装置固定板螺栓固定连接；所述分苗链传动装置包括分苗链轮输入装置、链轮传动部件I、链轮传动部件II以及带附件的链条，所述链轮输入装置固定安装于分苗底座的下端，所述链轮传动部件I与所述链轮传动部件II固定设置于链传动装置固定板的两端，所述链轮传动部件I通过两根带附件的链条与链轮传动部件II连接；所述分苗链轮输入装置带动链轮传动部件I并通过带附件的链条进一步带动链轮传动部件II转动；所述苗杯包括管部、合页与底盖，所述管部与带附件的链条上的附件固定连接并通过合页与底盖转动连接，所述底盖在下方与底座的平板相靠以保持闭合状态。

优选地，所述苗杯的管部底端与水平面呈45°斜角；所述底盖完全能够盖住所述管部的出口，且一侧凸出于管部的侧壁，并且任意相邻两个苗杯的底盖凸出方向不同；相应地所述底座的平板上设有两个错开的缺口，每个缺口的大小位置分别只能容许一个凸出方向的底盖打开。

优选地，所述栽植机构包含栽植器以及栽植器支架，所述栽植器为鸭嘴式植苗器；并且所述栽植器转动安装在栽植器支架上，栽植器支架可转动地安装在底盘上，所述栽植机构还包括液压推杆，所述液压推杆一端和栽植器支架转动连接，另一端和底盘转动连接。

优选地，所述分动箱的动力传输分配比为1：1，所述栽植器上的分动箱以及分苗机构上的分动箱的动力传输分配比均为5：1。

优选地，所述纵向进给链传动驱动装置为步进电机，所述横向驱动装置为采用可调行程气缸，所述穴盘位置传感器为对射式光电传感器或者是微动开关，高速计数器采用双向计数，选用C620计数器。

优选地

优选地，所述销轴进一步通过双列滚针轴承与滑槽连接，光电开关与苗杯外壁的距离≤ 1cm，取苗末端执行器个数n是穴盘横向单排穴孔数s的整数倍或一半。

上述自动移栽机的工作流程如下：

自动移栽机启动，动力机构带动栽植器以及苗杯转动，控制器接收瞬时信号并控制取苗爪全部置位张开。控制器指令步进电机驱动器驱动步进电机转动，穴盘随步进电机快速转动纵向进给供苗，运动到穴盘位置传感器安装位置时，其感应到穴盘产生上升沿信号，控制器控制步进电机停止转动，进盘到位。门型取苗翻转气缸对应电磁阀接通，门型取苗翻转气缸开始伸出，取苗爪整排翻转，当门型取苗翻转气缸继续伸出至磁性开关B时，控制器控制电磁阀进而控制取苗爪气缸收缩，使取苗针收缩，开始抓苗；当门型取苗翻转气缸继续伸出至磁性开关C时，取苗针收缩到极限位，抓苗完成；控制器控制取苗翻转气缸缩回，当门型取苗翻转气缸缩回至磁性开关A时，取苗爪位于分苗机构上方，取苗完成。

取苗完成后，横向移盘气缸伸出，向左移动一个穴孔距离，打开允许下移开关，并给苗杯计数器赋个>n-2的初始值，使增量式编码器对应高速计数器清零，高速计数器重新从零计数，苗杯计数器也清零；当高速计数器值大于等于分苗脉冲寄存器中设定的第一个取苗爪分苗脉冲数值时，第一个取苗爪对应的取苗爪气缸推动该取苗爪张开，进行分苗；当高速计数器值大于等于分苗脉冲寄存器中设定的第二个取苗爪分苗脉冲数值时，第二个取苗爪对应的取苗爪气缸推动该取苗爪张开，进行分苗；依次至第n个取苗爪分苗；最后一个取苗爪丢完后，打开允许计数开关，苗杯计数器从零开始计数，同时触发门型取苗翻转气缸再次翻转取苗，重复一次步骤3；取苗完成后，由于允许下移开关打开，禁止左移，控制器给步进电机驱动器相对位移信号控制步进电机转动指定角度，穴盘向下移动一个穴孔距离，穴盘计数器值加1，同时允许下移开关关闭。当苗杯计数器计数值>＝n-2，光电开关产生上升沿信号时，使增量式编码器对应高速计数器清零，高速计数器重新从零计数，苗杯计数器也清零；当高速计数器值大于等于分苗脉冲寄存器中设定的第一个取苗爪分苗脉冲数值时，第一个取苗爪对应的取苗爪气缸推动该取苗爪张开，进行分苗；当高速计数器值大于等于分苗脉冲寄存器中设定的第二个取苗爪分苗脉冲数值时，第二个取苗爪对应的取苗爪气缸推动该取苗爪张开，进行分苗。依次至第n个取苗爪分苗。最后一个取苗爪丢完后，打开允许计数开关，苗杯计数器从零开始计数；重复上述步骤，当穴盘计数器值>所用穴盘的行数-1时，步进电机转动退盘，对下一盘苗进行二次进盘。重复以上步骤，直至系统关闭。

本实用新型提供的自动移栽机，可以解决取苗爪间距与苗杯间距不相等，穴盘苗难以直接成排丢入苗杯的问题，可以实现针对非间歇运动分苗机构的有序间隔落苗。控制器连接并控制步进电机驱动器、横向移盘气缸、穴盘位置传感器、高速计数器、苗杯计数器、控制阀、取苗爪开合气缸、门型取苗翻转气缸及磁性开关A、磁性开关B和磁性开关C，以实现移盘控制系统、取苗控制系统和投苗控制系统的配合动作。该自动移栽机简单省时，取放苗速度快、带苗稳，苗落入苗杯准确率高，所需输入信号少，方法简单、灵活、高效，结构设计简单，调节维修方便。通过简单控制即可实现送苗、取苗、分苗、投苗、植苗运动，适应高速栽植作业。

附图说明

图1为根据本实用新型的一种穴盘苗自动移栽机的整体结构示意图。

图2为图1所示穴盘苗自动移栽机的侧视图。

图3为图1所示穴盘苗自动移栽机的移箱机构示意图。

图4为图1所示穴盘苗自动移栽机中去除了苗杯的分苗机构的示意图。

图5为图1所示穴盘苗全自动移栽机工作原理示意图。

图6为根据本实用新型的一种穴盘苗自动取喂控制系统的部分组成示意图。

图7为分苗控制系统工作流程示意图。

图8为根据本实用新型的一种整排末端执行器与分苗机构位置关系示意图。

图9为根据本实用新型的末端执行器的结构示意图。

图10为根据本实用新型的苗杯的结构示意图。

图11为根据本实用新型的取苗机构的运行过程图。

图12为根据本实用新型的穴盘苗自动移栽机供苗、取苗和分苗工作流程示意图。

图中:

1-底盘；2-移箱机构，21-移箱底座，22-穴盘传送架，23-横向进给装置，231-导杆，232- 横向移盘气缸，24-纵向进给装置，241-纵向进给链传动装置，2411-横连杆，2412-纵向进给链条，242-步进电机，25-穴盘位置传感器；3-取苗机构，31-滑槽板，311-滑槽，32-小门架， 321-销轴，33-门型取苗翻转气缸，331-门型取苗翻转气缸安装板，34-末端执行器，341-取苗爪开合气缸，342-推爪板，343-爪针，35-大门架，36-磁性开关A；4-分苗机构，41-分苗底座，411-底板，4111-缺口，412-中间支撑板，42-分苗链传动装置固定装置，421-链张紧装置，422-链传动装置固定板，43-分苗链传动装置，431-分苗链轮输入装置，432-链轮传动部件I，433-链轮传动部件II，434-带附件的链条，44-苗杯，441-管部，442-合页，443- 底盖，45-导苗管，46-光电开关；5-栽植机构，51-栽植器，52-栽植器支架，6-动力机构， 61-底盘输出端，62-分动箱，63-链轮，64-万向节；7-苗盘收集箱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1和图2所示，在本实用新型的一个穴盘苗自动移栽机的实施例中，穴盘苗自动移栽机主要包括底盘1、移箱机构2、取苗机构3、分苗机构4、栽植机构5和动力机构6。并且所述移箱机构2、取苗机构3和分苗机构4依次前后固定设置在底盘1上，栽植机构5设置与分苗机构4下方并与底盘1连接，分苗机构4投出的苗可以准确进入栽植机构5内，实现植苗动作。优选地，所述穴盘苗自动移栽机还可以包括苗盘收集箱7，用于收纳取苗后的空盘。

如图3所示，所述移箱机构2包括移箱底座21、穴盘传送架22、横向进给装置23、纵向进给装置24、穴盘位置传感器25和穴盘计数器。所述移箱机构2通过移箱底座21固定安装在底盘1上，并且所述移箱底座21上安装有穴盘传送架22，穴盘可以放在所述穴盘传送架22上，并可以在横向进给装置23的带动下做横向进给运动以及在纵向进给装置24的带动下做纵向进给运动，从而实现送苗动作。所述穴盘位置传感器25安装在移箱机构两侧、且上下可调，与可编程控制器相连，用于定位穴盘初始进盘位置，触发取苗运动。所述穴盘计数器通过所述步进电机243正向脉冲触发，所述步进电机243每发出一次正向脉冲，下移次数加一以此记录穴盘下移的行数。

所述纵向进给装置24是由设置在穴盘传送架两侧的纵向进给链传动装置241以及设置在穴盘传送架底端的纵向进给链传动驱动装置构成。所述纵向进给链传动装置241包括两根纵向进给链条2412以及若干横连杆2411，所述横连杆2411的两端固定在两根纵向进给链条 2412上，穴盘可以放在两根横连杆2411之间，两根纵向进给链条2412由纵向进给链传动驱动装置驱动。所述纵向进给链传动驱动装置为步进电机242，步进电机242带动纵向进给链条，进而带动横连杆2411，再带动放在两根横连杆2411之间的穴盘做纵向进给运动。

所述横向进给装置23包括导杆231以及横向驱动装置232，所述横向驱动装置固定在移箱底座21上，气缸推杆固定在穴盘传送架22上、且与导杆231的一端连接，导杆231装在移箱底座21上，导杆231另一端与穴盘传送架22固定连接，导杆231能够在横向驱动装置232的驱动下推动所述穴盘做横向移动，以实现送苗动作。

所述横向驱动装置为横向移盘气缸232，优选地采用可调行程气缸，横向移盘气缸232 固定在移箱底座21上，气缸推杆固定在穴盘传送架22上，在横向移盘气缸232的驱动下，穴盘传送架22带动穴盘沿导杆231进行横向进给运动。

结合图1和图8，所述取苗机构3包括滑槽板31、小门架32、门型取苗翻转气缸33、末端执行器34和大门架35，所述滑槽板31固定设置在底盘1上，所述大门架35两个侧臂的底端可转动地设置在底盘1或者与底盘1相对固定的结构上，并且其中一个侧臂的底端靠近所述滑槽板31或者转动地安装在所述滑槽板31上；所述小门架32转动安装在所述大门架 35侧臂的内侧，所述末端执行器34个数为n，n个取苗爪成排布置，所述末端执行器34包括取苗爪开合气缸341、推爪板342与爪针343；所述取苗爪开合气缸341的推杆缩回时，所述取苗爪开合气缸341的推杆通过推爪板342带动爪针343聚拢进行夹紧；所述取苗爪开合气缸341的推杆伸出时，所述取苗爪开合气缸341的推杆通过推爪板342带动爪针343相对张开实现投苗。

所述末端执行器34固定安装在所述小门架32上；所述门型取苗翻转气缸33转动安装在滑槽板31或者任何与滑槽板31相对固定的结构上。如图1所示，所述门型取苗翻转气缸33 可以转动安装在门型取苗翻转气缸安装板331上，所述门型取苗翻转气缸安装板331固定设置在滑槽板31上，或者所述门型取苗翻转气缸33可以安装在底盘1上。所述门型取苗翻转气缸33的推杆的伸出端与大门架35转动连接；所述滑槽板31上开有滑槽311，所述小门架32通过销轴321与滑槽311连接。工作过程中，门型取苗翻转气缸33的推杆伸缩运动推动大门架35转动，所述大门架35带动小门架32转动，所述小门架32带动销轴321在滑槽311 内滑动，当销轴321滑动到滑槽311的最低端时，所述末端执行器34垂直于穴盘同时进行取苗，当销轴321滑动到滑槽311的最高端时，所述末端执行器34垂直于水平面并进行分苗。较佳地，所述销轴321进一步通过双列滚针轴承与滑槽311连接，以减少摩擦。

为了实现其妙过程的自动化控制，在所述门型取苗翻转气缸的伸出极限位、取苗爪接触钵苗时对应伸出位以及缩回极限位分别安装磁性开关A、磁性开关B以及磁性开关C，磁性开关A、磁性开关B以及磁性开关C分别与控制器相连。所述控制器还分别通过电磁阀与末端执行器的取苗爪开合气缸、门型取苗翻转气缸相连。

开始取苗时，所述控制器控制连接门型取苗翻转气缸的电磁阀接通，门型取苗翻转气缸的推杆伸出，推动大门架转动，所述大门架带动小门架转动，所述小门架带动销轴在滑槽内滑动，末端执行器翻转，当门型取苗翻转气缸继续伸出至磁性开关B时，销轴滑动到滑槽的最低端，所述末端执行器垂直于穴盘，所述控制器控制连接取苗爪的电磁阀接通，进而取苗爪气缸收缩，使末端执行器收缩，开始抓苗；当门型取苗翻转气缸继续伸出至磁性开关C时，末端执行器收缩到极限位，抓苗完成；所述控制器控制连接门型取苗翻转气缸的电磁阀断开，门型取苗翻转气缸的推杆缩回，当门型取苗翻转气缸缩回至磁性开关A时，销轴滑动到滑槽的最高端，所述末端执行器垂直于水平面，位于分苗机构上方，取苗完成。

结合图1、图4和图8，所述分苗机构4包括分苗底座41、分苗链传动装置固定装置42、分苗链传动装置43与若干个苗杯44、增量式编码器、光电开关、高速计数器、分苗脉冲寄存器、苗杯计数器、计数允许开关和光电开关状态寄存器。所述分苗机构4通过分苗底座41固定安装在底盘1上，并且所述分苗底座41上固定有分苗链传动固定装置42，所述分苗链传动固定装置42固定安装有分苗链传动装置43，若干个苗杯44固定所述分苗链传动装置43上、并串联成环，苗杯在分苗链传动装置的带动下旋转。

所述增量式编码器装在自动移栽机动力机构的分苗机构分动箱处，用于根据分动箱的转速测量苗杯的转动，并根据苗杯的转动发出脉冲；所述光电开关的光电传感器置于分苗机构中的一个苗杯外壁一侧，用于检测苗杯的转动；所述高速计数器用于对增量式编码器的脉冲进行计数；所述分苗脉冲寄存器用于存储每个取苗爪对应的分苗脉冲数值；从苗杯旋转方向相反的方向起算，第n个取苗爪对应的分苗脉冲数值An＝[D0+(n-1)×D]×B/C，其中，B等于增量式编码器每转一周高速计数器所产生的脉冲数值，C等于增量式编码器每转一周苗杯对应走过距离，D0等于第1个取苗爪的分苗距离，指分苗功能启动时，第一个取苗爪中心与其后一个苗杯中心之间距离，D等于相邻两个苗杯的中心之间的距离；所述苗杯计数器根据光电开关产生的上升沿信号对旋转通过的苗杯数量进行计数；计数允许开关控制苗杯计数器计数的范围，当苗杯计数器的计数大于等于n-2时，将苗杯计数器及高速计数器的计数清零；光电开关状态寄存器用于寄存光电开关的状态，确保分苗过程中不重复触发分苗程序。n优选地为6或8。

通过光电传感器与增量式编码器的有效配合，解决了取苗爪间距与苗杯间距不相等，穴盘苗难以直接成排丢入苗杯的问题。可以实现针对非间歇运动分苗机构的有序间隔落苗，所需输入信号少，方法简单、灵活、高效，适应高速栽植作业。

所述分苗底座41包括底板411与中间支撑板412，所述底板411与底盘1固定连接，所述中间支撑板412垂直固定连接在所述底板411的上表面，所述底板411还包含缺口4111；所述分苗链传动装置固定装置42包括链张紧装置421以及分苗链传动装置固定板422，所述中间支撑板412通过链张紧装置421与分苗链传动装置固定板422螺栓固定连接；所述分苗链传动装置43包括分苗链轮输入装置431、链轮传动部件I432、链轮传动部件II433以及带附件的链条434，所述链轮输入装置431固定安装于分苗底座41的下端，所述链轮传动部件I432与所述链轮传动装置II433固定设置于链传动装置固定板422的两端，所述链轮传动部件I432通过两根带附件的链条434与链轮传动装置II433连接；所述分苗链轮输入装置431带动链轮传动部件I432并通过带附件的链条434进一步带动链轮传动装置II433转动。所述苗杯44包括管部441、合页442与底盖443，所述管部441与带附件的链条434上的附件固定连接并通过合页442与底盖443转动连接，所述底盖443在下方与底座的平板相靠以保持闭合状态，当苗杯在链条的带动下旋转运动到所述平板的缺口413时，所述底盖受重力作用自动打开，苗杯中的穴盘苗在重力作用下从缺口掉落到鸭嘴式栽植器的鸭嘴内。

所述苗杯的管部底端与水平面呈45°斜角；所述底盖443完全能够盖住所述管部的出口，且一侧凸出于管部的侧壁，并且任意相邻两个苗杯的底盖凸出方向不同；相应地所述底座的平板上设有两个错开的缺口，每个缺口的大小位置分别只能容许一个凸出方向的底盖打开。分苗机构工作时，链轮受到驱动力转动，带动链条及苗杯作环形输送运动。靠近取苗爪一侧的苗杯运动时，由于苗杯底盖下方平板遮挡，并不会打开，当苗杯运动到靠近栽植器一侧时，机架开有两个错开的缺口，此时奇偶数苗杯底盖分别在错开的缺口处打开，完成奇偶数错开落苗。当苗杯经过缺口后，苗杯底盖自动关闭，再次接苗、送苗、落苗，依次循环。优选地，所述缺口下方还设有导苗管45，可以使苗准确地落入到鸭嘴式栽植器的鸭嘴内。

如图1和图2所示，所述栽植机构5包含栽植器51以及栽植器支架52，所述栽植器51为鸭嘴式植苗器；并且所述栽植器转动安装在栽植器支架52上，栽植器支架52可转动地安装在底盘1上。

所述栽植机构还包括液压推杆，所述液压推杆一端和栽植器支架52转动连接，另一端和底盘1转动连接；栽植器支架52以及安装在其上的栽植器51可以通过液压提升装置53实现升降动作。

如图2所示，所述动力机构6包括行走系统和动力传动系统；所述行走系统包括发动机以及车轮，车轮安装在底盘下，并在发动机的牵引下转动，整个移栽机前进。与此同时，发动机的部分动力被分送到底盘，并由底盘输出端61经动力传动系统将动力分配到所述栽植机构5和所述分苗机构4中。所述动力传动系统包括分动箱62、链轮63、万向节64，具体动力传递路线为底盘的动力输出端61通过分动箱62分为两路：一路通过万向节63与栽植器上的分动箱联接，然后带动栽植器旋转植苗；另一路和分苗机构3上的分动箱通过链传动来进行传递动力，以带动分苗机构中苗杯的旋转。

所述分动箱62的动力传输分配比为1：1，所述栽植器上的分动箱以及分苗机构上的分动箱的动力传输分配比均为5：1；如此可以实现栽植机构和分苗机构的准确配合。

优选的，所述移栽机还包括苗盘收集箱7，所述苗盘收集箱7通过螺栓与底盘连接，处于移箱机构落盘位置下方，退盘时苗盘随重力落入收集箱并依次堆叠。

自动移栽机工作原理：

根据本实用新型的全自动移栽机的实施例的工作原理如图3所示，工作时，先将一盘穴盘苗放在移箱机构上，穴盘在步进电机的带动下通过纵向进给装置作纵向间歇运动，移箱在横向移盘气缸驱动下作横向移位运动，以实现及时准确的送苗作业。取苗机构在门型取苗翻转气缸的驱动下，沿着一定的运动轨迹，向着移箱一侧运动，直至末端执行器接触到穴盘苗，而后末端执行器在取苗爪开合气缸驱动下取出穴盘苗，并在门型取苗翻转气缸的驱动下沿着之前的轨迹返回投苗点。末端执行器在取苗爪开合气缸驱动下完成放苗动作，穴盘苗落入分苗机构的苗杯中。落入苗杯中的穴盘苗在分苗机构的输送下，旋转至缺口处，此时苗杯底盖打开，穴盘苗落入栽植器中，接着由栽植器完成栽植工作，最后再覆土和镇压。通过底盘机构将各主要部件组合起来，由空压机提供气体至气动系统，包括横向移盘气缸、门型取苗翻转气缸以及取苗爪开合气缸，以驱动移箱机构的横向进给以及取苗机构的动作；由行走系统提供牵引力，实现分苗机构以及栽植机构的运转配合；再通过驱动控制系统控制空压机和行走系统的动作。

自动移栽机同时协调移箱机构、取苗机构、分苗机构、栽植机构和动力机构的动作，以实现供苗、取苗、分苗、送苗和植苗的过程。实现了供苗、取苗和分苗的配合，需要对移箱机构、取苗机构和分苗机构之间的动作进行协调控制，由此本实用新型进一步提供一种穴盘苗自动取喂控制系统。该控制系统简单省时，取放苗速度快、带苗稳，苗落入苗杯准确率高，调节维修方便。

本实用新型所述自动移栽机实现自动取喂的流程如图4所示，

控制器(PLC)指令供苗机构中的所述步进电机驱动器控制纵向移盘步进电机工作，并带动穴盘实现纵向进给供苗，运动到穴盘位置传感器25安装位置时，其感应到穴盘产生上升沿信号，控制器控制步进电机停止转动，进盘到位。

穴盘到位后，移栽机开始取苗，控制器(PLC)指令门型取苗翻转气缸对应的电磁阀接通，门型取苗翻转气缸开始伸出(图11a)，取苗爪整排翻转，当门型取苗翻转气缸继续伸出至磁性开关B时(图11b)，控制器指令取苗爪气缸对应的电磁阀接通进而控制取苗爪气缸收缩，使取苗爪收缩，开始抓苗；当门型取苗翻转气缸继续伸出至磁性开关C时(图11c)，取苗爪收缩到极限位，抓苗完成；控制器控制门型取苗翻转气缸缩回，当门型取苗翻转气缸缩回至磁性开关A时(图11d)，取苗爪位于分苗机构上方，取苗完成。

取苗完成后，控制器指令横向移盘气缸动作，带动穴盘向下一个有苗的邻近穴盘孔(向左或向右)横向移动一个穴盘孔距离，实现横向进给，移栽机再次取苗，取苗完成后。步进电机旋转，使穴盘纵向向下移动一个穴盘孔距离，穴盘计数器的值加1。随后进行下一轮的取苗和供苗，直到穴盘计数器的值大于穴盘的行数，步进电机转动退盘，接着对下一盘穴盘苗进行进盘到位、供苗、取苗动作。

所述穴盘计数器计量穴盘下移的行数；当横向移盘至最后一组穴盘苗时，允许下移状态开关打开，纵向移盘机构向下移动一个穴盘孔距离。允许下移开关控制横、纵移盘交替，关闭时横向移盘，打开时向下移盘，保证苗盘苗全部取出。

在成排末端执行器同时取苗的情况下，取苗爪间距与苗杯间距存在差值，例如在本实施例中选用6个末端执行器，取苗爪间距与苗杯间距差为5mm，因而在取苗爪位置相对固定的情况下，取苗爪张开后存在难以将穴盘苗准确地从取苗爪落入到苗杯的问题。针对多末端执行器与分苗机构配合的分苗控制系统，本实用新型可以实现非间歇运动分苗机构的有序间隔落苗。

分苗过程如图7所示，当苗杯在分苗机构内开始旋转时，所述高速计数器从零开始计数，高速计数器采用双向计数以克服机器抖动导致的误差，例如采用C630计数器。分苗功能启动后，成排取苗末端执行器处于待分苗位置，给苗杯计数器赋一个大于n-2的初始值。所述光电开关置于分苗机构一侧，优选地距离苗杯外壁<1cm，苗杯通过时产生高电平，因此分苗机构运动时，光电开关信号为矩形脉冲信号，利用该信号的上升沿用于苗杯初始位置定位，作为触发分苗功能开始条件。当光电开关产生第一个上升沿信号时，苗杯计数器清零，高速计数器重新从零开始计数。当高速计数器记录的脉冲数值大于等于分苗脉冲寄存器中设定的第 1个末端执行器的分苗脉冲数值A1时，第1个末端执行器张开，将苗丢入对应的苗杯内；当高速计数器记录的脉冲数值大于等于分苗脉冲寄存器中设定的第2个末端执行器的分苗脉冲数值A2时，第2个末端执行器张开，将苗丢入下一个对应的苗杯内，依次至第n个末端执行器分苗完成。

光电开关的状态寄存在光电开关状态寄存器内，当打开计数允许开关时，所述光电开关每产生一个上升沿信号，苗杯计数器加1，当苗杯计数器值大于等于设定值，下一个光电开关上升沿信号产生时允许分苗功能触发，以防止苗杯丢重或漏丢现象。分苗功能触发后光电开关状态寄存器置位，确保分苗过程中，不会循环触发分苗功能，丢完后再将其复位。上述设定值与取苗末端执行器个数相关，等于末端执行器个数减2。

当第n个末端执行器分苗完成后，打开允许计数开关，光电开关每产生一个上升沿信号，苗杯计数器加1。苗杯计数器值达到n-2后，重复上述分苗过程，直至系统关闭。

目前比较常用的穴盘是6×12或8×16的穴盘，对应的行数分别为6和8。而相应地为了能够将每行穴盘苗分两次取完，取苗机构上的末端执行器的数量对应地分别为6个和8个。根据本实用新型的设计思路，一般技术人员可以想到其他类型穴盘的供苗、取苗和分苗方法，或者基于本实用新型提供的方法，一般技术人员可以作一些等效替换，例如将每行穴盘苗一次或者分三次取完，相应的控制方法和末端执行器数量的设置可以容易地得出，在此不做赘述。

本实用新型的控制系统在实施过程中，可以根据不同的穴盘设计不同的子程序，通过子程序之间的切换来适应不同的穴盘。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种穴盘苗自动移栽机及其控制系统，包括底盘(1)、移箱机构(2)、取苗机构(3)、分苗机构(4)、栽植机构(5)、动力机构(6)和控制器；所述移箱机构(2)、取苗机构(3)和分苗机构(4)依次前后固定设置在底盘(1)上，栽植机构(5)设置于分苗机构(4)下方并与底盘(1)连接，分苗机构(4)投出的苗可以准确进入栽植机构(5)内；其特征在于，

移箱机构(2)包括移箱底座(21)、穴盘传送架(22)、横向进给装置(23)、纵向进给装置(24)、穴盘位置传感器(25)和穴盘计数器；所述移箱机构(2)通过移箱底座(21)固定安装在底盘(1)上，并且所述移箱底座(21)上安装有穴盘传送架(22)，穴盘放在所述穴盘传送架(22)上，穴盘传送架(22)能在横向进给装置(23)的带动下做横向进给运动以及在纵向进给装置(24)的带动下做纵向进给运动；所述穴盘位置传感器(25)安装在移箱机构(2)两侧、且上下可调，与可编程控制器相连，用于定位穴盘初始进盘位置，触发取苗运动；所述穴盘计数器通过步进电机(242)正向脉冲触发，所述步进电机(242)每发出一次正向脉冲，下移次数加一以此记录穴盘下移的行数；

取苗机构(3)包括滑槽板(31)、小门架(32)、门型取苗翻转气缸(33)、末端执行器(34)、大门架(35)、电磁阀、磁性开关A(36)、磁性开关B(37)、磁性开关C(38)，所述滑槽板(31)固定设置在底盘(1)上，所述大门架(35)两个侧臂的底端可转动地设置在底盘(1)或者与底盘(1)相对固定的结构上，并且其中一个侧臂的底端靠近所述滑槽板(31)或者转动地安装在所述滑槽板(31)上；所述小门架(32)转动安装在所述大门架(35)侧臂的内侧，所述末端执行器(34)个数为n，n个取苗末端执行器(34)成排布置，所述末端执行器(34)固定安装在所述小门架(32)上；所述门型取苗翻转气缸(33)转动安装在滑槽板(31)或者任何与滑槽板(31)相对固定的结构上，所述门型取苗翻转气缸(33)的推杆的伸出端与大门架(35)转动连接；所述滑槽板(31)上开有滑槽(311)，所述小门架(32)通过销轴(321)与滑槽(311)连接；磁性开关A(36)、磁性开关B(37)以及磁性开关C(38)分别安装于门型取苗翻转气缸(33)的伸出极限位、取苗末端执行器(34)接触钵苗时对应伸出位以及缩回极限位，并分别与可编程控制器相连；所述可编程控制器还分别通过电磁阀与末端执行器(34)的取苗末端执行器开合气缸(341)、门型取苗翻转气缸(33)相连；

分苗机构(4)、包括分苗底座(41)、分苗链传动装置固定装置(42)、分苗链传动装置(43)与若干个苗杯(44)、增量式编码器、光电传感器(46)、高速计数器、分苗脉冲寄存器、苗杯计数器、计数允许开关和光电传感器状态寄存器；所述分苗机构(4)、通过分苗底座(41)固定安装在底盘(1)上，并且所述分苗底座(41)上固定有分苗链传动固定装置(42)，所述分苗链传动固定装置(42)固定安装有分苗链传动装置(43)，若干个苗杯(44)固定所述分苗链传动装置(43)上、并串联成环，苗杯(44)在分苗链传动装置(43)的带动下旋转；所述增量式编码器装在自动移栽机动力机构(6)的底盘分动箱处，用于根据分动箱的转速测量苗杯(44)的转动，并根据苗杯(44)的转动发出脉冲；所述光电传感器(46)置于分苗机构(4)中的一个苗杯(44)外壁一侧，用于检测苗杯(44)的转动；所述高速计数器用于对增量式编码器的脉冲进行计数；所述分苗脉冲寄存器用于存储每个取苗末端执行器(34)对应的分苗脉冲数值；

栽植机构(5)包含栽植器(51)以及栽植器支架(52)，所述栽植器(51)为鸭嘴式植苗器；并且所述栽植器(51)转动安装在栽植器支架(52)一端，栽植器支架(52)转动安装在底盘(1)上；

动力机构(6)包括行走系统和动力传动系统；所述行走系统包括发动机以及车轮，车轮安装在底盘(1)下，并在发动机的牵引下转动，所述发动机还与底盘输出端(61)连接，底盘输出端(61)经动力传动系统将动力分配到所述栽植机构(5)和所述分苗机构(4)中；所述动力传动系统包括分动箱(62)、链轮(63)、万向节(64)，分动箱(62)通过万向节(64)分别与栽植器上的分动箱和分苗机构(4)上的分动箱联接。

2.根据权利要求1所述的穴盘苗自动移栽机及其控制系统，其特征在于，所述移栽机还包括苗盘收集箱，所述苗盘收集箱通过螺栓与底盘(1)连接，处于移箱机构(2)落盘位置下方。

3.根据权利要求1所述的穴盘苗自动移栽机及其控制系统，其特征在于，所述纵向进给装置(24)由设置在穴盘传送架(22)两侧的纵向进给链传动装置(241)以及设置在穴盘传送架(22)底端的纵向进给链传动驱动装置构成；所述纵向进给链传动装置(241)包括两根纵向进给链条(2412)以及若干横连杆(2411)，所述横连杆(2411)的两端固定在两根纵向进给链条(2412)上，两根纵向进给链条(2412)由纵向进给链传动驱动装置驱动。

4.根据权利要求1所述的穴盘苗自动移栽机及其控制系统，其特征在于，所述横向进给装置(23)包括导杆(231)以及横向驱动装置(232)，所述横向驱动装置固定在移箱底座(21)上，气缸推杆固定在穴盘传送架(22)上、且与导杆(231)的一端连接，导杆(231)装在移箱底座(21)上，导杆(231)另一端与穴盘传送架(22)固定连接。

5.根据权利要求1所述的穴盘苗自动移栽机及其控制系统，其特征在于，所述分苗底座(41)包括底板(411)与中间支撑板(412)，所述底板(411)与底盘(1)固定连接，所述中间支撑板(412)垂直固定连接在所述底板(411)的上表面，所述底板(411)还包含缺口(4111)；所述分苗链传动装置(43)固定装置(42)包括链张紧装置(421)以及分苗链传动装置固定板(422)，所述中间支撑板(412)通过链张紧装置(421)与分苗链传动装置固定板(422)螺栓固定连接；所述分苗链传动装置(43)包括分苗链轮输入装置(431)、链轮传动部件I(432)、链轮传动部件II(433)以及带附件的链条(434)，所述链轮输入装置(431)固定安装于分苗底座(41)的下端，所述链轮传动部件I(432)与所述链轮传动部件II(433)固定设置于链传动装置固定板(422)的两端，所述链轮传动部件I(432)通过两根带附件的链条(434)与链轮传动部件II(433)连接；所述分苗链轮输入装置(431)带动链轮传动部件I(432)并通过带附件的链条(434)进一步带动链轮传动部件II(433)转动；所述苗杯(44)包括管部(441)、合页(442)与底盖(443)，所述管部(441)与带附件的链条(434)上的附件固定连接并通过合页(442)与底盖(443)转动连接，所述底盖(443)在下方与底座的平板相靠以保持闭合状态。

6.根据权利要求5所述的穴盘苗自动移栽机及其控制系统，其特征在于，所述苗杯(44)的管部底端与水平面呈45°斜角；所述底盖(443)完全能够盖住所述管部的出口，且一侧凸出于管部的侧壁，并且任意相邻两个苗杯(44)的底盖凸出方向不同；相应地所述底板(411)上设有两个错开的缺口，每个缺口的大小位置分别只能容许一个凸出方向的底盖打开。

7.根据权利要求1所述的穴盘苗自动移栽机及其控制系统，其特征在于，所述栽植机构(5)包含栽植器(51)以及栽植器支架(52)，所述栽植器(51)为鸭嘴式植苗器；并且所述栽植器转动安装在栽植器支架(52)上，栽植器支架(52)可转动地安装在底盘(1)上，所述栽植机构(5)还包括液压推杆，所述液压推杆一端和栽植器支架(52)转动连接，另一端和底盘(1)转动连接。

8.根据权利要求1所述的穴盘苗自动移栽机及其控制系统，其特征在于，所述分动箱62的动力传输分配比为1：1，所述栽植器上的分动箱以及分苗机构(4)上的分动箱的动力传输分配比均为5：1。

9.根据权利要求1所述的穴盘苗自动移栽机及其控制系统，其特征在于，所述纵向进给链传动驱动装置为步进电机(242)，所述横向驱动装置为采用可调行程气缸；所述穴盘位置传感器(25)为对射式光红外感器或者是微动开关；高速计数器采用双向计数，选用C620计数器。

10.根据权利要求1所述的穴盘苗自动移栽机及其控制系统，其特征在于，所述销轴(321)进一步通过双列滚针轴承与滑槽(311)连接，光电传感器(46)与苗杯(44)外壁的距离≤1cm，取苗末端执行器(34)个数n是穴盘横向单排穴孔数s的整数倍或一半。