CN207235422U - 一种移栽机栽深自动控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种移栽机栽深自动控制装置，所述的移栽机包括移栽机机架和栽植器，所述栽深自动控制装置包括用于带动栽植器上下运动的同步带运动装置、地面仿形机构及栽深控制系统。本实用新型有益效果：摒弃了传统上利用机械结构进行栽深的限位控制方式，通过数字化参数的设定即可改变栽植器栽植深度，利用检测技术实现栽植深度的限定，脉冲控制技术实现栽植行程控制，控制精确度较高，保证了栽植器入土的深度，避免了栽植过深或过浅的情况产生，实现了移栽作业过程中自动调控栽植深度的要求，解决了由于缓苗周期不一致带来田间管理及收获作业困难的问题，同时稳定移栽幼苗的成活率，提高作物产量。
Description
技术领域
本实用新型涉及移栽机械领域，具体地说是一种移栽机栽深自动控制装置。
背景技术
移栽技术在现代农业中有不可或缺的重要性，通过育苗移栽可提高幼苗的壮苗率，成活率，从而提高作物产量。移栽技术的推广促进了移栽机械的发展，目前移栽机主要由取苗装置、栽植器、扶苗机构、开沟器、覆土镇压装置等工作部件组成。在移栽作业中，对作业完成的考核指标主要有立苗率，栽深，栽植速度等。其中栽深指标影响着缓苗周期和成活率，目前移栽机上对栽深的控制大多采用人工调节，机械式的固定好栽植深度的方法，但在实际作业中由于地面起伏不平及机械振动等情况的出现，栽深很难保持一致性。
栽植深度的不同导致缓苗周期不一致，从而加大了作物在生长过程中田间管理及收获作业的难度，会给后续的田间作业造成人力、物力等资源的浪费。甚至由于栽植过深或过浅影响钵苗的成活率，导致农作物减产，为农民带来经济损失。
栽植深度目前少有利用激光传感器检测技术栽植深度，大部分利用机械及仿形机构来限制栽深，例如专利CN105684615A利用轻质导杆组成的仿形结构，利用接近开关来检测入土距离,但未考虑移栽机行进过程机构震动对轻质杆的影响，达不到控制精度。例如专利CN105794374A利用平行四边形及锥齿轮结构，利用仿形轮与地面接触，锥齿轮调整栽植器与地面距离，控制精度粗糙，不能精确控制栽深。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种移栽机栽深自动控制装置，解决目前机械化移栽过程中移栽深度难以控制的问题。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种移栽机栽深自动控制装置，所述的移栽机包括移栽机机架和栽植器，所述栽深自动控制装置包括用于带动栽植器上下运动的同步带运动装置、地面仿形机构及栽深控制系统，
所述地面仿形机构包括转动连接在移栽机机架上的轴性活动连接杆以及与轴性活动连接杆转动连接的用于与地面接触的地面仿形板；
所述的栽深控制系统包括用于实时检测栽植器与地面仿形机构之间的位置关系的传感器检测单元、控制同步带运动装置运动的栽植器运动控制单元和中央控制单元，传感器检测单元与中央控制单元连接，中央控制单元通过信号传输线与栽植器运动控制单元连接，中央控制单元接收到传感器检测单元的检测信号后发送控制信号给栽植器运动控制单元，使栽植器运动控制单元控制同步带运动装置的运动行程，从而实现接苗和栽苗的过程。
本实用新型所述的同步带运动装置包括同步带、设置于同步带两端内侧与同步带啮合的滚轮、为滚轮的运转提供动力的步进电机、与步进电机连接的步进驱动器和减速机，所述的栽植器固定安装在栽植器支撑架上，栽植器支撑架与同步带运动装置固定连接，步进电机驱动滚轮转动，从而带动同步带转动，进一步带动栽植器上下运动，实现接苗和载苗的过程。
本实用新型所述的传感器检测单元包括安装于栽植器支撑架上的激光传感器发射端、安装于地面仿形机构上的激光传感器接收阵列以及用于传输信号的信号无线传输装置，激光传感器接收阵列固定于地面仿形板上设置的传感器支架上。
本实用新型所述的同步带为钢带。
本实用新型所述的中央控制单元包括依次连接的信号采集电路、信号处理电路和中央处理器。
本实用新型的有益效果是：本实用新型根据地面仿形机构将地平面位置进行标刻，并通过栽植器支撑架上安装的激光传感器发射端对栽植器位置进行检测，通过激光传感器发射端与激光传感器接收阵列的对射信号，判断栽植器底部是否接触土壤，即判断栽植器入土行程起点，进而对栽植器运动的行程进行控制，利用步进电机驱动栽植器运动的行程，控制步进电机的步数来精确控制栽植深度；本系统摒弃了传统上利用机械结构进行栽深的限位控制方式，通过数字化参数的设定即可改变栽植器栽植深度，利用检测技术实现栽植深度的限定，脉冲控制技术实现栽植行程控制，控制精确度较高，保证了栽植器入土的深度，避免了栽植过深或过浅的情况产生，实现了移栽作业过程中自动调控栽植深度的要求，解决了由于缓苗周期不一致带来田间管理及收获作业困难的问题，同时稳定移栽幼苗的成活率，提高作物产量。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型栽深控制系统结构框图。
图中标记：1、信号传输线，2、中央控制单元，3、信号无线传输装置，4、移栽机机架，5、轴性活动连接杆，6、传感器支架，7、激光传感器接收阵列，8、地面仿形板，9、激光传感器发射端，10、栽植器，11、同步带，12、栽植器运动控制单元，13、滚轮，14、栽植器支撑架。
具体实施方式
如图所示，一种移栽机栽深自动控制装置，所述的移栽机包括移栽机机架4和栽植器10，所述栽深自动控制装置包括用于带动栽植器10上下运动的同步带运动装置、地面仿形机构及栽深控制系统，
所述地面仿形机构包括转动连接在移栽机机架4上的轴性活动连接杆5以及与轴性活动连接杆5转动连接的用于与地面接触的地面仿形板8；
所述的栽深控制系统包括用于实时检测栽植器与地面仿形机构之间的位置关系的传感器检测单元、控制同步带运动装置运动的栽植器运动控制单元12和中央控制单元2，传感器检测单元与中央控制单元2连接，中央控制单元2通过信号传输线1与栽植器运动控制单元12连接，中央控制单元2接收到传感器检测单元的检测信号后发送控制信号给栽植器运动控制单元12，使栽植器运动控制单元12控制同步带运动装置的运动行程，从而实现接苗和栽苗的过程。
进一步，所述的同步带运动装置包括同步带11、设置于同步带11两端内侧与同步带啮合的滚轮13、为滚轮的运转提供动力的步进电机、与步进电机连接的步进驱动器和减速机，所述的栽植器10固定安装在栽植器支撑架14上，栽植器支撑架14与同步带运动装置固定连接，步进电机驱动滚轮13转动，从而带动同步带11转动，进一步带动栽植器10上下运动，实现接苗和载苗的过程。
进一步，所述的传感器检测单元包括安装于栽植器支撑架14上的激光传感器发射端9、安装于地面仿形机构上的激光传感器接收阵列7以及用于传输信号的信号无线传输装置3，激光传感器接收阵列7固定于地面仿形板8上设置的传感器支架6上。
进一步，所述的同步带11为钢带。
进一步，所述的中央控制单元2包括依次连接的信号采集电路、信号处理电路和中央处理器。
利用本实用新型所述的移栽机栽深自动控制装置控制栽深具体方法为：
步骤一、检测栽植器入土行程起点信号：设置激光传感器接收阵列在传感器支架上的位置，使得激光传感器接收阵列与地面仿形板底面之间的距离等于栽植器底端与栽植器支撑架上安装的激光传感器发射端之间的距离，通过对激光传感器对射信号的检测确定栽植器入土行程的起点，即激光传感器接收阵列接收到信号则表明栽植器底部刚好接触到土壤表面；
步骤二、检测到行程起点信号后中央控制单元触发其内设置的脉冲计数器进行脉冲计数，根据步进电机步进角α及滚轮半径r以及所要控制的栽深S，可得控制器发出的总脉冲数N为：
；
步骤三、比较脉冲计数器中计数值N 1 是否等于N，若N 1 <N，则表明栽植器入土深度未达到设定值，中央控制单元继续发送脉冲控制信号，直至N 1 =N，中央控制单元停止发送脉冲信号；若N 1 =N，则表明栽植器栽植深度与预设值相同，中央控制单元停止发送脉冲信号；
步骤四、检测到N 1 =N，栽植深度符合要求，则栽植器开启并完成载苗动作，然后栽植器支撑架向上运动回归取苗位置，等待下一次载苗动作开始。
优选的，为提高栽深控制的准确性，地面仿形板与栽植器机构的安装距离可通过移栽作业前进速度V 1 与栽植器向下运动速度V 2 及所需要控制的栽深S运算出来，即。
本实用新型地面仿形板8的设计，通过对地面的接触，传递了地面信息，同时屏蔽了作业过程中地面尘土对传感器检测单元的影响，提高检测准确度。
本实用新型传感器检测单元采用对射式安装，所述的发射端为点状，所述的接收端为阵列，点状信息方便并准确跟踪栽植器10的运动状态，接收端采用阵列可避免由于地面起伏震动造成接受信号难度大的问题，能够保证在复杂作业环境准确接受发射端传来的信号，准确检测栽植器10运动情况。
本实用新型栽植器运动控制单元12采用预设阈值的方法，避免了栽植过深的情况，传统的若出现栽植过深再调节栽植器向上运动投苗不能保证落苗的深度。
Claims (5)
1.一种移栽机栽深自动控制装置，所述的移栽机包括移栽机机架（4）和栽植器（10），其特征在于：所述栽深自动控制装置包括用于带动栽植器（10）上下运动的同步带运动装置、地面仿形机构及栽深控制系统，
所述地面仿形机构包括转动连接在移栽机机架（4）上的轴性活动连接杆（5）以及与轴性活动连接杆（5）转动连接的用于与地面接触的地面仿形板（8）；
所述的栽深控制系统包括用于实时检测栽植器与地面仿形机构之间的位置关系的传感器检测单元、控制同步带运动装置运动的栽植器运动控制单元（12）和中央控制单元（2），传感器检测单元与中央控制单元（2）连接，中央控制单元（2）通过信号传输线（1）与栽植器运动控制单元（12）连接，中央控制单元（2）接收到传感器检测单元的检测信号后发送控制信号给栽植器运动控制单元（12），使栽植器运动控制单元（12）控制同步带运动装置的运动行程，从而实现接苗和栽苗的过程。
2.根据权利要求1所述的一种移栽机栽深自动控制装置，其特征在于：所述的同步带运动装置包括同步带（11）、设置于同步带（11）两端内侧与同步带啮合的滚轮（13）、为滚轮的运转提供动力的步进电机、与步进电机连接的步进驱动器和减速机，所述的栽植器（10）固定安装在栽植器支撑架（14）上，栽植器支撑架（14）与同步带运动装置固定连接，步进电机驱动滚轮（13）转动，从而带动同步带（11）转动，进一步带动栽植器（10）上下运动，实现接苗和载苗的过程。
3.根据权利要求2所述的一种移栽机栽深自动控制装置，其特征在于：所述的传感器检测单元包括安装于栽植器支撑架（14）上的激光传感器发射端（9）、安装于地面仿形机构上的激光传感器接收阵列（7）以及用于传输信号的信号无线传输装置（3），激光传感器接收阵列（7）固定于地面仿形板（8）上设置的传感器支架（6）上。
4.根据权利要求2所述的一种移栽机栽深自动控制装置，其特征在于：所述的同步带（11）为钢带。
5.根据权利要求1所述的一种移栽机栽深自动控制装置，其特征在于：所述的中央控制单元（2）包括依次连接的信号采集电路、信号处理电路和中央处理器。
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| CN108718630A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-11-02 | 苏州格目软件技术有限公司 | 一种可自动控制插秧深度的插秧机 |
| CN109348798A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-02-19 | 重庆科技学院 | 一种多用途地面实时自动仿形装置 |
| CN110249766A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-09-20 | 白银帝尧农业机械制造有限责任公司 | 一种半自动硒砂瓜移栽机 |
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