CN208708122U - 一种马铃薯播种机及其智能排种器 - Google Patents

Abstract

一种马铃薯播种机及其智能排种器，该马铃薯播种机包括机架和安装在所述机架上的地轮及智能排种器，该智能排种器包括：排种支架，安装在马铃薯播种机的机架上；排种装置，安装在所述排种支架上，包括螺旋摩擦取种机构和排种盘机构，所述螺旋摩擦取种机构的两端分别与所述马铃薯播种机的种箱和所述排种盘机构连接；检测装置，包括地轮转速检测器和空盘检测器，所述地轮转速检测器对应于所述马铃薯播种机的地轮安装在所述机架上，所述空盘检测器安装在所述排种盘机构上；以及控制装置，安装在所述机架上，并分别与所述排种装置和检测装置连接，所述控制装置根据地轮转速和空盘信息实时调整所述螺旋摩擦取种机构和排种盘机构的工作速度。

Description

一种马铃薯播种机及其智能排种器

技术领域

本实用新型涉及一种农业用播种机，特别是一种马铃薯播种机及其组合式智能排种器。

背景技术

在马铃薯播种机的发展过程中，曾经出现在一定范围内广泛应用的排种器结构形式，包括：勺盘式排种器、针刺式排种器、气吸式排种器、带勺式排种器、链勺式排种器和输送带式排种器等。

在上世纪90年代，针刺式排种器广泛使用，此类排种器的最大优点是对种薯形状和尺寸变异的适应性非常强。然而，由于其刺透种子的工作方式，容易交叉感染种薯，影响收获薯块的品质。因为工作形式需要，刺针尺寸严格，易破坏变形、工作可靠性低。气吸式排种器采用高负压吸附种薯，其充种成功率受马铃薯外形轮廓的影响，只适用于整薯播种的情况，无法用于切块薯播种，并且仅适用于大马力拖拉机配套作业，不适用于中小型拖拉机配套作业形式。

勺盘式排种器包括垂直勺盘式和倾斜勺盘式二种，根据驱动方式不同可分为链勺式和带勺式，其中带勺式排种机构需要张紧，排种动力由带轮和皮带之间的摩擦力提供，动力需求大、易打滑，容易影响排种精度，多用于大中机型。带勺式排种器的应用最为广泛，具有可靠性高、成本低、间距可调等优点。但存在漏播、重播和地轮滑转等问题，其排种性能随排种速度增大而降低。带勺式排种器以德国Grimme公司生产的GL系列马铃薯种植机为代表，集电子监测与控制、机电液联合驱动于一体，性能可靠；链勺式排种器动力需求小，多用于小型机，受链传动多边形效应影响，具有自振动效果，与带勺式排种装置相比，空种率高重种率低。在生产中，多采用人工辅助补种的方法提高播种性能。人工补种可以有效地减少漏播情况的发生，但劳动强度大、人工费用高，容易发生伤人事件，限制了播种机的作业效率的提升。为了提高链勺式马铃薯播种机的性能，一些研究者从优化排种速度、种箱中的种子数量、添加振动装置等方面入手，以提高排种器的播种性能，并取得了显著的成果。勺式排种器是目前国内外马铃薯播种机排种器广泛采用的主流结构。

输送带式排种器作业效率高、不漏播、不重播、不伤种，已推广应用，但排种间距受种薯尺寸影响，无法保证株距精度，有待进一步从排种原理上进行改进。带式高速排种器，种薯经输送带调姿处理后，最终在喂入皮带上排成一纵队，播种间距的决定因素是薯粒的尺寸、机进速度和排种带速。

现有技术的链勺式排种器，由于勺式取种方式的盲目性特点，且排种性能的提升是多变量共同作用的结果，采用对装置结构运动参数优化分析的方法，虽然可部分提高其性能，但其局限性大；也有采用补种系统优化，但漏种之后进行补种终究是一种补救措施，虽然在一定程度上降低了漏播率，但无法解决勺式排种器的低效问题。总之，现有技术无法从根本上解决马铃薯种植机的漏种和低效率问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种马铃薯播种机及其组合式智能排种器，采用传感技术和智能控制技术控制排种，以实现马铃薯播种机的高速精密播种。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种马铃薯播种机的智能排种器，其中，包括：

排种支架，安装在马铃薯播种机的机架上；

排种装置，安装在所述排种支架上，包括螺旋摩擦取种机构和排种盘机构，所述螺旋摩擦取种机构的两端分别与所述马铃薯播种机的种箱和所述排种盘机构连接；

检测装置，包括地轮转速检测器和空盘检测器，所述地轮转速检测器对应于所述马铃薯播种机的地轮安装在所述机架上，所述空盘检测器安装在所述排种盘机构上；以及

控制装置，安装在所述机架上，并分别与所述排种装置和检测装置连接，所述控制装置根据所述地轮转速检测器获得的地轮转速和所述空盘检测器上传的空盘信息实时调整所述螺旋摩擦取种机构和排种盘机构的工作速度。

上述的智能排种器，其中，所述排种盘机构包括：

排种盘，安装在所述排种支架上，所述排种盘上均布多个用于种薯通过的排种孔；

排种管，设置在所述排种盘的下方，并与所述排种孔适配；

排种电机，安装在所述排种支架上并与所述排种盘连接，所述控制装置与所述排种电机连接；以及

导种管，设置在所述排种盘的上方并与所述排种孔适配，分别与所述排种盘和所述螺旋摩擦取种机构的末端连接。

上述的智能排种器，其中，所述螺旋摩擦取种机构包括：

螺旋绞龙，安装在所述排种支架上，并对应于所述种箱的喂入口和所述排种盘设置；以及

绞龙电机，分别与所述螺旋绞龙和所述控制装置连接，所述控制装置根据所述排种盘中种薯的分布情况实时调整所述排种电机和绞龙电机的转速。

上述的智能排种器，其中，所述地轮转速检测器包括：

地轮传感器支架，安装在所述机架上；

多个测速磁片，均布安装在所述地轮上；

霍尔测速传感器，与所述测速磁片对应安装在所述地轮传感器支架上，用于采集所述地轮转动带动所述测速磁片通过时的脉冲信号；以及

测速信号采集板，分别与所述霍尔测速传感器的脉冲输出端及所述控制装置连接，用于根据所述霍尔测速传感器的发出脉冲信号频率计算得到所述地轮的转速，并将所述地轮的转速信息传送给所述控制装置。

上述的智能排种器，其中，所述空盘检测器包括：

空盘传感器支架，安装在所述排种盘机构上；

空盘光电传感器，安装在所述空盘传感器支架上，且所述空盘光电传感器的检测面朝向所述排种盘；以及

空盘信息采集板，分别与所述空盘光电传感器的脉冲输出端和所述控制装置连接，所述空盘信息采集板根据所述空盘光电传感器发出的脉冲序列判断所述排种盘是否有空盘，并对应空盘生成空盘信息传送给所述控制装置。

上述的智能排种器，其中，所述绞龙电机和所述排种电机均为伺服电机。

上述的智能排种器，其中，所述控制装置包括：

智能控制器，分别与所述测速信号采集板和空盘信息采集板连接；

第一伺服驱动器，分别与所述智能控制器和所述绞龙电机连接；以及

第二伺服驱动器，分别与所述智能控制器和所述排种电机连接；

其中，所述智能控制器接收所述测速信号采集板传送的所述地轮的转速信息和所述空盘信息采集板传送的空盘信息后做出决策，并分别向第一伺服驱动器和/或第二伺服驱动器发出指令，通过所述第一伺服驱动器和/或第二伺服驱动器对应控制驱动所述绞龙电机和/或排种电机调速。

为了更好地实现上述目的，本实用新型还提供了一种马铃薯播种机，包括机架和安装在所述机架上的地轮及智能排种器，其中，所述智能排种器为上述的智能排种器。

上述的马铃薯播种机，其中，所述机架上还设置有控制箱，所述控制装置安装在所述控制箱内。

上述的马铃薯播种机，其中，所述测速信号采集板和空盘信息采集板均安装在所述控制箱内。

本实用新型的技术效果在于：

与现有技术相比，本实用新型布局合理，能从根本上解决马铃薯播种过程的漏种率高、效率低和株距均匀性差等问题，实现了马铃薯播种机的高速精密播种。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的马铃薯播种机结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为本实用新型一实施例的智能排种器结构示意图；

图4为本实用新型一实施例的地轮转速检测器结构示意图；

图5为本实用新型一实施例的空盘检测器结构示意图；

图6为本实用新型的智能排种器工作原理示意图。

其中，附图标记

1 机架

2 地轮

3 智能排种器

31 排种支架

32 螺旋摩擦取种机构

321 螺旋绞龙

322 绞龙电机

33 排种盘机构

331 排种盘

332 排种孔

333 排种电机

334 导种管

335 排种管

336 安装平板

34 地轮转速检测器

341 地轮传感器支架

342 测速磁片

343 霍尔测速传感器

344 测速信号采集板

35 空盘检测器

351 空盘传感器支架

352 空盘光电传感器

353 空盘信息采集板

36 控制装置

361 智能控制器

362 第一伺服驱动器

363 第二伺服驱动器

4 控制箱

5 种箱

51 喂入口

52 取种护板

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图1及图2，图1为本实用新型一实施例的马铃薯播种机结构示意图，图2为图1的左视图。本实用新型的马铃薯播种机，包括机架1和安装在所述机架1上的地轮2、种箱5及智能排种器3，机架1用于安装支撑各部件，并实现整机与拖拉机后三点悬挂的连接。智能排种器3对应安装在种箱5的一侧，智能排种器3的一侧还可设置取种护板52。

参见图3，图3为本实用新型一实施例的智能排种器结构示意图。本实施例中，智能排种器3包括：排种支架31，安装在马铃薯播种机的机架1上，用于实现智能排种器3在马铃薯播种机上的安装固定和其它排种部件的连接支撑；排种装置，安装在所述排种支架31上，包括螺旋摩擦取种机构32和排种盘机构33，所述螺旋摩擦取种机构32用于实现种薯的单粒分离，其两端分别与所述马铃薯播种机的种箱5的喂入口51和所述排种盘机构33连接，排种盘机构33用于在智能控制器361的作用下将种薯从排种管335均匀排出；检测装置，包括地轮转速检测器34和空盘检测器35，所述地轮转速检测器34 对应于所述马铃薯播种机的地轮2安装在所述机架1上，所述空盘检测器35 安装在所述排种盘机构33上；以及控制装置36，安装在所述机架1上，并分别与所述排种装置和检测装置连接，所述控制装置36根据所述地轮转速检测器34获得的地轮转速和所述空盘检测器35上传的空盘信息实时调整所述螺旋摩擦取种机构32和排种盘机构33的工作速度，以控制实际播种间距为设定株距。

其中，所述排种盘机构33包括：排种盘331，安装在所述排种支架31上，所述排种盘331上均布多个用于种薯通过的排种孔332，用于实现单粒种薯的精密排种；排种管335，设置在所述排种盘331的下方，并与所述排种孔332 适配；排种电机333，安装在所述排种支架31上并与所述排种盘331连接，用于带动所述排种盘331转动以完成排种，所述控制装置36与所述排种电机 333连接并控制所述排种电机333的转速；以及导种管334，设置在所述排种盘331的上方并与所述排种孔332适配，分别与所述排种盘331和所述螺旋摩擦取种机构32的末端连接。所述螺旋摩擦取种机构32包括：螺旋绞龙321，安装在所述排种支架31上，并对应于所述种箱5的喂入口51和所述排种盘331设置，用于实现种薯的单粒分离；以及绞龙电机322，分别与所述螺旋搅龙321和所述控制装置36连接，所述控制装置36根据所述排种盘331中种薯的分布情况实时调整所述排种电机333和绞龙电机322的转速，以控制实际播种间距为设定株距。

参见图4，图4为本实用新型一实施例的地轮转速检测器结构示意图。本实施例的所述地轮转速检测器34可在播种作业过程中实时检测播种机的地轮转速以获取地轮2的转速信息，地轮转速检测器34经地轮传感器支架341固定在播种机机架1上，包括：地轮传感器支架341，安装在所述机架1上；多个测速磁片342，均布安装在所述地轮2上，例如可在播种机的地轮2轮轴的圆周方向上均匀布置6块测速磁片342；霍尔测速传感器343，与所述测速磁片342对应安装在所述地轮传感器支架341上，对准测速磁片342，用于采集所述地轮2转动带动所述测速磁片342通过时的脉冲信号；以及测速信号采集板344，分别与所述霍尔测速传感器343的脉冲输出端及所述控制装置36连接，用于根据所述霍尔测速传感器343的发出脉冲信号频率计算得到所述地轮 2的转速，并将所述地轮2的转速信息传送给所述控制装置36。地轮2转动时，霍尔测速传感器343采集测速磁片342通过时的脉冲信号，霍尔测速传感器 343的脉冲输出端连接测速信号采集板344，测速信号采集板344根据霍尔测速传感器343发出脉冲信号的频率计算得到地轮2转速，并将地轮2转速信息传送给智能控制器361。

参见图5，图5为本实用新型一实施例的空盘检测器结构示意图。本实施例的所述空盘检测器35可实时检测排种盘331中种薯分布信息以获取漏取种信息，空盘检测器35包括：空盘传感器支架351，安装在所述排种盘机构33 上；空盘光电传感器352，安装在所述空盘传感器支架351上，且所述空盘光电传感器352的检测面朝向所述排种盘331，如图所示，在排种管335的安装平板336上通过空盘传感器支架351固定空盘光电传感器352，使空盘光电传感器352的检测面朝向排种盘331；以及空盘信息采集板353，分别与所述空盘光电传感器352的脉冲输出端和所述控制装置36连接，所述空盘信息采集板353根据所述空盘光电传感器352发出的脉冲序列判断所述排种盘331的排种孔332是否有空盘，并对应排种孔332的空盘生成空盘信息传送给所述控制装置36。排种过程中，排种盘331旋转，空盘光电传感器352因排种盘331 和排种孔332内种薯的遮挡产生脉冲序列，空盘光电传感器352的脉冲输出端连接空盘信息采集板353，空盘信息采集板353根据空盘光电传感器352发出的脉冲序列判断是否有空盘现象，并将空盘信息传送给智能控制器361。

所述控制装置36用于根据地轮转速和空盘信息实时调整螺旋绞龙321和排种盘331的电机转速。控制装置36包括：智能控制器361，分别与所述地轮转速检测器34的测速信号采集板344和空盘检测器35的空盘信息采集板 353连接，智能控制器361高频采集空盘检测器35和地轮转速检测器34记录的信息，按预先设定的算法实时调整螺旋绞龙321和排种盘331的转速，最终达到实际播种间距均匀一致的目的；第一伺服驱动器362，分别与所述智能控制器361和所述绞龙电机322连接；以及第二伺服驱动器363，分别与所述智能控制器361和所述排种电机333连接；其中，所述智能控制器361接收所述测速信号采集板344传送的所述地轮2的转速信息和所述空盘信息采集板353 传送的空盘信息后做出决策，并分别向第一和/或第二伺服驱动器362/363发出指令，以控制驱动所述绞龙电机322和排种电机333调速，实现实际播种间距为设定株距，本实施例中的所述绞龙电机322和所述排种电机333均为伺服电机。另外，所述机架1上还可设置有控制箱4，所述控制装置36可优选安装在所述控制箱4内。所述测速信号采集板344和空盘信息采集板353也可分别安装在所述控制箱4内。

参见图6，图6为本实用新型的智能排种器工作原理示意图。工作时，马铃薯播种机在拖拉机的牵引下行走，霍尔测速传感器343实时采集地轮2的转速信号，信号经测速信号采集板344传送到智能控制器361；种箱5中的种薯不断流入喂入口51，种薯在螺旋绞龙321叶片的扰动和取种护板52的扶持作用下，实现单粒分离和向前输送；经螺旋绞龙321分离后的种薯单粒流入排种盘331的排种孔332内；在排种盘331转动的过程中，空盘光电传感器352 实时采集排种盘331遮挡的脉冲序列信号，脉冲序列信号经空盘信息采集板 353处理后传送到智能控制器361，智能控制器361高频采集空盘检测器35 和地轮转速检测器34记录的信息，按预先设定的算法，结合转速和空种信息向第一/第二伺服驱动器362/363发出指令，第一/第二伺服驱动器362/363 驱动伺服电机调整排种盘331和螺旋绞龙321转速，实现无论排种盘331是否出现空种现象，均能达到实际播种间距均匀一致的目的。

本实用新型的智能排种器，是一种“螺旋摩擦取种+排种盘精密排种”的组合式排种器，通过机电一体化设计，螺旋摩擦取种机构实现种薯的单粒分离，排种盘机构实现单粒分离后种薯的精密排种，控制装置根据排种盘中种薯分布情况实时调整电机转速，确保实际排种间距均匀一致，即实际播种间距都能控制到设定株距。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种马铃薯播种机的智能排种器，其特征在于，包括：

排种支架，安装在马铃薯播种机的机架上；

排种装置，安装在所述排种支架上，包括螺旋摩擦取种机构和排种盘机构，所述螺旋摩擦取种机构的两端分别与所述马铃薯播种机的种箱和所述排种盘机构连接；

检测装置，包括地轮转速检测器和空盘检测器，所述地轮转速检测器对应于所述马铃薯播种机的地轮安装在所述机架上，所述空盘检测器安装在所述排种盘机构上；以及

控制装置，安装在所述机架上，并分别与所述排种装置和检测装置连接，所述控制装置根据所述地轮转速检测器获得的地轮转速和所述空盘检测器上传的空盘信息实时调整所述螺旋摩擦取种机构和排种盘机构的工作速度。

2.如权利要求1所述的智能排种器，其特征在于，所述排种盘机构包括：

排种盘，安装在所述排种支架上，所述排种盘上均布多个用于种薯通过的排种孔；

排种管，设置在所述排种盘的下方，并与所述排种孔适配；

排种电机，安装在所述排种支架上并与所述排种盘连接，所述控制装置与所述排种电机连接；以及

导种管，设置在所述排种盘的上方并与所述排种孔适配，分别与所述排种盘和所述螺旋摩擦取种机构的末端连接。

3.如权利要求2所述的智能排种器，其特征在于，所述螺旋摩擦取种机构包括：

螺旋绞龙，安装在所述排种支架上，并对应于所述种箱的喂入口和所述排种盘设置；以及

绞龙电机，分别与所述螺旋绞龙和所述控制装置连接，所述控制装置根据所述排种盘中种薯的分布情况实时调整所述排种电机和绞龙电机的转速。

4.如权利要求3所述的智能排种器，其特征在于，所述地轮转速检测器包括：

地轮传感器支架，安装在所述机架上；

多个测速磁片，均布安装在所述地轮上；

霍尔测速传感器，与所述测速磁片对应安装在所述地轮传感器支架上，采集所述地轮转动带动所述测速磁片通过时的脉冲信号；以及

测速信号采集板，分别与所述霍尔测速传感器的脉冲输出端及所述控制装置连接，根据所述霍尔测速传感器的发出脉冲信号频率计算得到所述地轮的转速，并将所述地轮的转速信息传送给所述控制装置。

5.如权利要求3或4所述的智能排种器，其特征在于，所述空盘检测器包括：

空盘传感器支架，安装在所述排种盘机构上；

空盘光电传感器，安装在所述空盘传感器支架上，且所述空盘光电传感器的检测面朝向所述排种盘；以及

空盘信息采集板，分别与所述空盘光电传感器的脉冲输出端和所述控制装置连接，所述空盘信息采集板根据所述空盘光电传感器发出的脉冲序列判断所述排种盘是否有空盘，并对应空盘生成空盘信息传送给所述控制装置。

6.如权利要求5所述的智能排种器，其特征在于，所述绞龙电机和所述排种电机均为伺服电机。

7.如权利要求4所述的智能排种器，其特征在于，所述控制装置包括：

智能控制器，分别与所述测速信号采集板和空盘信息采集板连接；

第一伺服驱动器，分别与所述智能控制器和所述绞龙电机连接；以及

第二伺服驱动器，分别与所述智能控制器和所述排种电机连接；

其中，所述智能控制器接收所述测速信号采集板传送的所述地轮的转速信息和所述空盘信息采集板传送的空盘信息后做出决策，并分别向第一伺服驱动器和/或第二伺服驱动器发出指令，通过所述第一伺服驱动器和/或第二伺服驱动器对应控制驱动所述绞龙电机和/或排种电机调速。

8.一种马铃薯播种机，包括机架和安装在所述机架上的地轮及智能排种器，其特征在于，所述智能排种器为上述权利要求1-7中任意一项所述的智能排种器。

9.如权利要求8所述的马铃薯播种机，其特征在于，所述机架上还设置有控制箱，所述控制装置安装在所述控制箱内。

10.如权利要求8所述的马铃薯播种机，其特征在于，所述测速信号采集板和空盘信息采集板均安装在所述控制箱内。