CN212629421U - 一种周向位移控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种周向位移控制系统，属于机械采胶技术领域，包括：回转臂，具有弧形的轨道结构并能够半环抱树株的一侧；回转传动机构，设置在所述回转臂上且能够沿该回转臂移动；树围检测器，包括设置在所述回转臂上的第一距离传感器和第二距离传感器，两传感器对向布置以用于树株直径检测；后台控制器，接收所述树围检测器的检测数据，并控制回转传动机构所述在回转臂上的移动；利用树围检测器检测树株直径，所检测的数据由后台控制器换算后，获得树株直径、树株相对于回转臂的偏移量等数据，这些数据结合一些固定参数，能够对采胶器的位置和移动距离进行精确控制，使采胶孔的间距相同，精确控制每圈的采胶孔数量以达到控制出胶量的目的。

Description

一种周向位移控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种周向位移控制系统，属于机械采胶技术领域。

背景技术

天然橡胶是从橡胶树上采集的天然胶乳，经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物，是国家重要战略物资；天然橡胶因其优良的回弹性、绝缘性、隔水性及可塑性等特性，日常生活中、交通运输、工业、农业、航工航天等领域都具有广泛用途。

现有的橡胶采集仍然是通过人工使用传统割胶刀（如公开号CN205213638U公开的装置）割胶采集，在橡胶树上切割出螺旋形的割胶线，利用胶杯收集割胶线流出的橡胶。但目前，天胶价格持续低迷，胶工收入低，导致胶工大量流失。同时由于割胶作业黑白颠倒，环境恶劣，技术要求高，劳动强度大，传统胶刀培训时间长、难学会，割不好等因素导致年青人更不愿割胶，加剧了胶工老龄化。另一方面人工割胶的方式容易对橡胶树造成较大的创伤，在其持续的割胶死皮处容易发生生理失调，即出现所谓的“褐皮病”，因而影响橡胶的寿命同时导致树株产胶中断。以上种种原因，形成了现今胶工严重缺乏的局面，导致至少60%的胶园被弃割。

近几年，行业内也在不断探索自动化割胶工具以解决目前采胶的困境，但由于割胶作业的特殊性，旧胶线割缠绕机器，机械切割碎屑污染胶水，无法阴刀割胶等等技术问题始终无法解决，这导致采胶机械化是世界性难题，过去40年关键技术研究一直未突破。诸如公开号CN110558198A、CN108243896A、CN210298832U等现有技术公开的方案，都无法解决上述问题，尤其是切割碎屑污染胶水这一技术难题，机械化的割胶刀始终难以满足采胶技术指标要求。

而申请人研发的手持往复式割胶设备（公开号CN208480406U、CN208480405U等）虽然解决上了上述技术问题，但始终是需要人工持握，依然无法解决胶工短缺、胶园弃割的问题。

现有技术的全自动采胶设备，诸如公开号CN110720374A、CN110696008A的割胶设备基本是以“一机一树”的对应关系构思的，以上构思看似解决了问题，但在实际中根本无法得到实现，原因在于：规范的胶园每亩橡胶树种植33株，民营胶园通常超规范种植可达每亩50~60株左右，一般胶园面积在百亩，最小的也有20亩，国内三大植胶区共有胶园面积1700万亩。通过以上数据可以发现，“一机一树”对设备需求量大到惊人，架设、维护成本远高于胶园收益，看似美好确无法解决问题。另一方面，“一机一树”的设备沉重，且割线位置固定，其持续的割胶死皮处依然容易发生生理失调，即出现所谓的“褐皮病”，影响橡胶的寿命同时导致树株产胶中断，这也是由方案本身性质所带来无法避免的技术问题。

目前，在割胶行业中，逐步转换观念，采用智能机器人的方案，诸如公开号CN110558196A、CN110122256A、CN109328973A公开的割胶机器人，运用了视觉伺服、多传感器一体的组合导航、无线充电等技术；通过履带、轨道位移等方案实现胶林间自主割胶，但除了智能机器人目前普遍存在的精度和控制等方面的原因外，胶园林地的地面环境复杂，为增加土地利用率通常配套种植林下经济作物，超规种植也会导致树木间距狭窄，同时地面还会设置排水沟、排水坡等，林下地形复杂，给予机器人行走空间狭窄，机器人难以在胶园中实现自由行走，而地面轨道式的设计，同样存在以上问题导致轨道铺设难度大，落叶等容易卡轨，难易维护。

因此，在目前产业中缺少一种能够真正实现去人工，适合胶园实际情况，对采胶器具进行精确的位置，实现采胶自动化、低成本、易维护的周向位移控制系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供橡胶树采胶控制的周向位移控制方案。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型公开一种周向位移控制系统，包括：

回转臂，具有弧形的轨道结构并能够半环抱树株的一侧；

回转传动机构，设置在所述回转臂上且能够沿该回转臂移动；

树围检测器，包括设置在所述回转臂上的第一距离传感器和第二距离传感器，两传感器对向布置以用于树株直径检测；

后台控制器，接收所述树围检测器的检测数据，并控制回转传动机构所述在回转臂上的移动。

优选的，所述后台控制器根据检测数据计算树株直径和偏移量；所述偏移量为树株中心与所述回转臂弧心的距离。

优选的,后台控制器根据树株直径、偏移量和回转臂的弧度控制所述回转传动机构的移动距离。

优选的,所述回转臂呈半圆环状，第一距离传感器和第二距离传感器分别设置在回转臂的两端。

优选的,所述回转臂包括弧形导轨部和带齿环轨部，弧形导轨部重叠于带齿环轨部上方。

优选的,回转传动机构包括回转台、配合夹持所述弧形导轨部并支撑于回转台下方的多个导向滚轮、与所述带齿环轨部啮合的导向齿轮以及驱动导向齿轮以使回转台沿回转臂移动的回转电机。

优选的,所述弧形导轨部的径向内侧和外侧的截面分别呈三角形；所述导向滚轮的中部设置配合弧形导轨部径向内侧或外侧的槽。

优选的,在所述回转台的下方设置有连接台，所述连接台呈L形且回转电机通过该连接台连接回转台并与其同步移动。

优选的,在回转台上设置有深度控制机构，所述深度控制机构包括设置于回转台上并与回转臂的径向平行的径向滑轨、与所述径向滑轨滑动配合的径向滑块、固定在所述径向滑块上并与采胶器连接的丝杆螺母、配合驱动所述丝杆螺母移动的丝杆、驱动所述丝杆转动的深度控制电机。

优选的,在丝杆螺母的上方设置有与其同步移动的距离检测器，所述距离检测器与后台控制器通信连接并用于检测到树株表皮的距离，后台控制器根据该检测结果控制深度控制机构。

本实用新型的有益效果为：

1、本方案中利用树围检测器检测树围和相对于回转臂的位置，利用树围检测器检测树株直径，所检测的数据由后台控制器换算后，获得树株直径、树株相对于回转臂的偏移量等数据，这些数据结合一些固定参数，比如：回转臂的弧度参数，能够对采胶器的位置和移动距离进行精确控制，能够使采胶孔的间距相同，从而实现精确控制每圈树围的孔数量，依据需要控制采胶量，这也是采用螺旋割胶采胶无法实现的；采用螺旋割胶采胶，当胶线割开后，由于胶线长度是固定，每个胶线无论出多少胶都只能被动接受，因此会出现采胶量过剩或不足的状况；但本技术方案，可以通过精确控制每圈的采胶孔数量，以达到控制出胶量的目的；

2、另外，深度控制机构能够对采胶器的径向位置进行控制，以获得相应的采胶孔深度，使采胶孔深度实时可控，避免过深伤树，或过浅减产；

3、本方案中，由回转传动机构控制周向位移，由深度控制机构控制径向位移，两者者的位移控制相对独立，从而方便于采胶孔位置的精确控制，也保证了采胶孔深度只达到砂皮内层、黄皮层能够出胶即可，而不伤害到水囊皮，从而避免了对树皮的输导系统造成损伤，避免橡胶树死皮停割。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为回转传动机构、深度控制机构、针钻采胶器的结构图；

图2为回转臂的细节结构图；

图3为针钻采胶器及深度控制机构细节结构图；

图4为回转传动机构配合回转臂的细节结构图；

图5为针扎采胶器的安装结构图；

图6为针扎采胶器的细节结构图；

图7为针扎采胶器的细节结构另一角度视图。

附图标记：7-树围检测器，701-第一距离传感器，702-第二距离传感器，703-传感器座，9-回转臂，901-弧形导轨部，902-带齿环轨部，903-脊状部，10-回转传动机构，1001-回转电机，1002-连接台，1003-回转台，1004-导向齿轮，1005-滚轮连接柱，1006-导向滚轮，11-深度控制机构，1101-深度控制电机，1102-连接器，1103-丝杆，1104-径向滑块，1105-丝杆螺母，1106-前支撑板,1107-径向滑轨，1108-后支撑板，12-针钻采胶器，1201-钻孔电机，1202-电机支架，1203-针钻联轴器，1204-钻头，1205-快速夹头，1206-针钻基座，13-距离检测器，14-针扎采胶器，1401-针扎电机，1402-针扎基座，1403-减速齿轮，1404-扇形齿轮，1405-前导柱台，1406-导柱，1407-蓄能弹簧，1408-后导柱台，1409-齿条部，1410-动力齿轮，1411-传动齿轮，1412-壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图所示，本实用新型的一种周向位移控制系统，包括回转臂9、回转传动机构10、树围检测器7和后台控制器等，其中，在回转传动机构10上还设置有深度控制机构、采胶器和距离检测器等结构。

如图2所示，所述回转臂9呈半圆弧形并包括弧形导轨部901和带齿环轨部902，带齿环轨部902设置于弧形导轨部901下部，在带齿环轨部902的弧形外侧设置有若干齿结构，弧形导轨部901的内外两侧分别具有呈脊状部903。

如图1所示，所述距离检测器13被固定到电机支架1202的上方，并用于检测到采胶器树表皮的距离；在回转臂9上设置有树围检测器7，该树围检测器7包括了第一距离传感器701、第二距离传感器702、传感器座703等部件，第一距离传感器701、第二距离传感器702相对布置并分别通过传感器座703固定在回转臂9的两端，第一距离传感器701和第二距离传感器702处于同一直线上，并用于检测橡胶树的树干直径，通过测量的树干直径换算树干的树围。

如图3、4所示，所示回转传动机构10包括回转电机1001、连接台1002、回转台1003、导向齿轮1004、滚轮连接柱1005、导向滚轮1006等部件，所述回转电机1001固定在连接台1002下方；导向齿轮1004与回转电机1001的转轴连接并设置于连接台1002与回转台1003连接，该导向齿轮1004与回转臂9的带齿环轨部902啮合；连接台1002固定连接在回转台1003的下方；在回转台1003的下方还设置有四个导向滚轮1006，各导向滚轮1006分别通过一滚轮连接柱1005与回转台1003连接，各个导向滚轮1006的周向中部设置有凹槽，该凹槽与弧形导轨部901的脊状部903契合，在弧形导轨部901的内外两侧分别设置有对应的导向滚轮1006从而夹紧回转臂9；回转电机1001转动时可驱动回转台1003沿回转臂9移动。

如图1、3所示，在回转台1003的上方设置有深度控制机构11，所述深度控制机构11包括深度控制电机1101、连接器1102、丝杆1103、径向滑块1104、丝杆螺母1105、后支撑板1108、径向滑轨1107和前支撑板1106，后支撑板1108和前支撑板1106相互平行并竖向连接在回转台1003上，前支撑板1106与后支撑板1108之间设置径向滑轨1107，径向滑轨1107沿回转臂9的径向布置，径向滑轨1107上设置了与之配合滑动的径向滑块1104，丝杆螺母1105固定在该径向滑块1104上，丝杆1103设置在丝杆螺母1105的中部并与其配合，丝杆1103的前端与前支撑板可转动地连接、后端通过连接器1102连接深度控制电机1101的转轴，该深度控制电机1101固定在后支撑板1108；深度控制电机1101转动时，丝杆1103带动丝杆螺母1105沿回转臂9的径向移动。

如图3所示，在丝杆螺母1105上设置有随其移动的针钻采胶器12，该针钻采胶器12包括钻孔电机1201、电机支架1202、针钻联轴器1203、钻头、快速夹头1205、针钻基座1206等部件；其中针钻基座1206呈L型，针钻基座1206的下部与丝杆螺母1105固定连接、上部连接电机支架1202，钻孔电机1201固定在电机支架1202上，钻孔电机1201的转轴通过针钻联轴器1203连接一轴杆，轴杆的另一端穿过针钻基座1206后连接有快速夹头1205，该快速夹头1205用于连接钻头，该针钻采胶器12由深度控制机构11控制沿回转臂9的径向移动，从而对橡胶树的树干部位打孔。

如图4、5所示，所述丝杆螺母1105上也可以设置随其移动的针扎采胶器14，该针扎采胶器14具有针扎电机1401、针扎基座1402、减速齿轮1403、扇形齿轮1404、前导柱台1405、导柱1406、蓄能弹簧1407、后导柱台1408、齿条部1409、动力齿轮1410、传动齿轮1411等部件，其中，针扎基座1402的下侧固定在丝杆螺母1105上，前导柱台1405和后导柱台1408分别设置在该针扎基座1402，导柱1406的前段和后端分别穿过前导柱台1405和后导柱1406且且可轴向移动，在导柱1406的中部设置了齿条部1409和蓄能弹簧1407，蓄能弹簧1407抵于齿条部1409和后导柱台1408之间，扇形齿轮1404和减速齿轮1403同轴并可转动地设置在针扎基座1402上，针扎电机1401固定在针扎基座1402上并连接动力齿轮1410，针扎基座1402还设置了传动齿轮1411，传动齿轮1411为双层齿轮并分别与动力齿轮1410、减速齿轮1403啮合，针扎电机1401启动后可带动扇形齿轮1404转动，扇形齿轮1404与齿条部1409啮合并推动导柱1406后移，当扇形齿轮1404的轮齿与齿条部1409脱离的时候，蓄能弹簧1407释放其弹性势能使导柱1406的前段向橡胶树的树干扎孔；壳体将针扎采胶器14罩于其内。

本系统备在工作的时候，树围检测器7的传感器能够检测到树株的直径，然后将相应数据发送到后台控制器，从而换算获得树株的树围数据和偏移量数据，回转传动机构10带动针钻采胶器12或针扎采胶器14到达指定位置开设采胶孔，距离检测器13检测其与树株表皮的距离从而由深度控制机构11控制针钻采胶器12或针扎采胶器14的给进深度；其中，针钻采胶器12需由深度控制机构11控制其打孔深度；树围检测器7和距离检测器13所检测的数据经后台控制器换算后，控制回转传动机构10的移动距离，进而保证同一橡胶树的周向上的相邻采胶孔的距离相同；同一树株上往往开设多个采胶孔。

上述实施例仅仅是为了清楚的说明所做的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种周向位移控制系统，其特征在于,包括：

回转臂(9)，具有弧形的轨道结构并能够半环抱树株的一侧；

回转传动机构(10)，设置在所述回转臂上且能够沿该回转臂移动；

树围检测器(7)，包括设置在所述回转臂上的第一距离传感器(701)和第二距离传感器(702)，两传感器对向布置以用于树株直径检测；

后台控制器，接收所述树围检测器(7)的检测数据，并控制回转传动机构(10)所述在回转臂(9)上的移动。

2.如权利要求1所述的周向位移控制系统，其特征在于，所述后台控制器根据检测数据计算树株直径和偏移量；所述偏移量为树株中心与所述回转臂弧心的距离。

3.如权利要求2所述的周向位移控制系统，其特征在于,后台控制器根据树株直径、偏移量和回转臂(9)的弧度控制所述回转传动机构(10)的移动距离。

4.如权利要求3所述的周向位移控制系统，其特征在于,所述回转臂呈半圆环状，第一距离传感器(701)和第二距离传感器(702)分别设置在回转臂(9)的两端。

5.如权利要求1-4任意一项所述的周向位移控制系统，其特征在于,所述回转臂(9)包括弧形导轨部(901)和带齿环轨部(902)，弧形导轨部(901)重叠于带齿环轨部(902)上方。

6.如权利要求5所述的周向位移控制系统，其特征在于,回转传动机构(10)包括回转台(1003)、配合夹持所述弧形导轨部(901)并支撑于回转台(1003)下方的多个导向滚轮(1006)、与所述带齿环轨部(902)啮合的导向齿轮(1004)以及驱动导向齿轮(1004)以使回转台(1003)沿回转臂(9)移动的回转电机(1001)。

7.如权利要求6所述的周向位移控制系统，其特征在于,所述弧形导轨部的径向内侧和外侧的截面分别呈三角形；所述导向滚轮的中部设置配合弧形导轨部径向内侧或外侧的槽。

8.如权利要求6所述的周向位移控制系统，其特征在于,在所述回转台的下方设置有连接台，所述连接台呈L形且回转电机(1001)通过该连接台连接回转台并与其同步移动。

9.如权利要求6所述的周向位移控制系统，其特征在于,在回转台上设置有深度控制机构(11)，所述深度控制机构包括设置于回转台(1003)上并与回转臂(9)的径向平行的径向滑轨(1107)、与所述径向滑轨(1107)滑动配合的径向滑块(1104)、固定在所述径向滑块(1104)上并与采胶器连接的丝杆螺母(1105)、配合驱动所述丝杆螺母移动的丝杆(1103)、驱动所述丝杆(1103)转动的深度控制电机(1101)。

10.如权利要求9所述的周向位移控制系统，其特征在于,在丝杆螺母的上方设置有与其同步移动的距离检测器，所述距离检测器(13)与后台控制器通信连接并用于检测到树株表皮的距离，后台控制器根据该检测结果控制深度控制机构。

Images