专利名称：一种可调斜插式蔬菜嫁接装置及其实现方法
技术领域：
本发明涉及蔬菜嫁接机械技术领域，具体来说是一种可调斜插式蔬菜嫁接装置及其实现方法。
背景技术：
随着我国蔬菜嫁接育苗需求的不断增大，采用蔬菜嫁接机进行高生产率的嫁接作业成为了一种必然趋势。目前对于机械嫁接，现有的基于插接法的嫁接机主要采用直插，直插法容易在插接过程中使接穗进入砧木髓腔，所以嫁接的时候需要很高的技术要求。由于嫁接苗培育的个体差异性较大，因此嫁接装置需针对不同批次的嫁接苗进行灵活的调整， 而现有嫁接机各关键部件调整不方便，同时对于嫁接过程中具有危险隐患的工位没有设置合理的防护措施，安全保护机构不完善。现有的嫁接机基本采用双断根技术，因此嫁接后秧苗的回栽、运输工作需要耗费大量的劳动力。综上所述，现有技术中存在的问题是(1)、嫁接技术要求高，嫁接难度大；(2)、关键部件调整不方便；(3)、安全保护机构不完善；(4)、操作难度高，操作不便；(5)、嫁接后秧苗的回栽、运输工作需要耗费大量的劳动力。
发明内容
本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构原理简单、操作方便、砧木夹可实时微调、关键部件调整简便、嫁接可靠性高、安全保护机构完善和节省劳动力的可旋转自动调整斜插式蔬菜嫁接装置。本发明的另一目的在于提供一种可旋转自动调整斜插式蔬菜嫁接装置的实现方法。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案一种可调斜插式蔬菜嫁接装置包括机架、砧木夹持机构、砧木打孔机构、接穗夹持机构、接穗切削机构、控制机构和自动回载机构；砧木夹持机构包括夹持旋转气缸、旋转臂、气动手指、角度调整三角块、第一相机、第二相机、微型直线电机和砧木夹，夹持旋转气缸与旋转臂连接，砧木夹的夹口中部开设沟槽，沟槽贯穿夹口，旋转臂的两端设置微型直线电机，微型直线电机上设置角度调整三角块，角度调整三角块上设置气动手指，气动手指与砧木夹固定连接，第一相机和第二相机对准旋转臂两端的砧木夹，并通过固定板固定在机架上，控制机构设置在机架下方，砧木打孔机构和接穗切削机构分别与两端的砧木夹对应设置，接穗切削机构上方对应设置接穗夹持机构，接穗与砧木对接工位安装自动回栽机构，第一相机、第二相机、微型直线电机、砧木夹持机构、砧木打孔机构、接穗切削机构和自动回载机构分别与控制机构连接。所述砧木打孔机构包括打孔机构连接板、微型振动器、打孔签、打孔签固定座、打孔签支撑架、打孔签保护罩、打孔签保护罩固定杆、支撑气缸、打孔气缸、打孔气缸精密滑台、打孔签支撑架精密滑台和高度调整块；打孔气缸精密滑台位于打孔气缸上方并且相连接，打孔气缸一侧固定连接打孔支签撑架一端，打孔支签撑架与打孔签支撑架精密滑台固定连接，打孔气缸精密滑台与打孔签支撑架精密滑台通过打孔机构连接板固定连接，微型振动器安装在与打孔签支撑架精密滑台连接的打孔机构连接板上，微型振动器与控制机构连接，打孔气缸另一侧固定安装支撑气缸，支撑气缸上安装高度调整块，打孔支签撑架另一端设置2根打孔签保护罩固定杆，在2根打孔签保护罩固定杆中间设置打孔签固定座，打孔签固定座和打孔签保护罩固定杆分两部分设置，顶部呈空心状设置在打孔支签撑架上表面，底部通过压力弹簧设置在打孔支签撑架下表面，打孔签保护罩固定杆与压力弹簧连接部分设置凸台，凸台插入到压力弹簧中，打孔签保护罩两端与打孔签保护罩固定杆连接，打孔签保护罩下底面与砧木夹上表面平行，打孔签一端插入到打孔签固定座内，打孔签另一端与打孔签保护罩上的打孔通孔对应设置。为了便于嫁接不同蔬菜品种及振动效果好，所述打孔签一端加工成四棱形，另一端加工成圆柱形，打孔签中部加工成方形台肩，打孔签方形台肩到端头之间均加工螺纹，支撑气缸是弹簧压出型支撑气缸，打孔机构连接板为弹性硬质材料，微型振动器卡设在打孔机构连接板内或胶粘在打孔机构连接板上。为了便于控制，所述可调斜插式蔬菜嫁接装置还包括砧木打孔机构踏板和接穗切削机构踏板，控制机构为PLC，砧木打孔机构踏板和接穗切削机构踏板与PLC相连，并且设置在机架下方。所述接穗切削机构包括接穗切刀、接穗切刀座、接穗扶苗座、接穗气缸、接穗气缸第一精密滑台、接穗气缸第二精密滑台、接穗针式气缸和接穗切刀保护罩；接穗夹持机构包括接穗夹、接穗夹持气动手指、三位气缸精密滑台和三位气缸；接穗夹通过接穗夹持气动手指与三位气缸精密滑台固定连接，三位气缸精密滑台与三位气缸连接；接穗气缸前侧通过接穗气缸第一精密滑台与接穗切刀座连接，接穗气缸后侧设置接穗气缸第二精密滑台，接穗针式气缸与接穗切刀座连接，接穗切刀安装在接穗切刀座上，接穗切刀能在接穗切刀座内任意旋转，接穗切刀和接穗切刀座通过螺栓锁紧定位，接穗扶苗座定位角度与接穗切刀定位角度相对应，接穗扶苗座呈圆柱形，在接穗扶苗座开设横向沟槽和纵向沟槽，接穗扶苗座插入接穗切刀保护罩内，纵向沟槽与接穗切刀保护罩的沟槽相适应，横向沟槽设置在接穗扶苗座中部且不贯穿接穗扶苗座，接穗扶苗座与接穗切刀保护罩的外表面平行，接穗扶苗座与接穗切刀保护罩通过螺栓锁紧定位，接穗切削机构与接穗扶苗座对应设置。所述自动回栽机构包括回栽气缸、回栽旋转气缸、回栽夹、直线运动装置、苗盘、输送带、回栽气动手指和定位块，回栽夹通过回栽气动手指安装在回栽旋转气缸上，回栽旋转气缸固定在回栽气缸上，回栽气缸安装在直线运动装置上，回栽夹直线运动范围与输送带上面的苗盘位置相对应，定位块限制回栽旋转气缸的旋转角度，回栽旋转气缸的最大旋转角度等于秧苗倾斜角度，回栽时回栽旋转气缸转正使秧苗竖直放入苗盘中。优选的，所述直线运动装置为同步带或丝杠。优选的，所述砧木夹上的沟槽闭合时形状为长方形、正方形、圆形或椭圆形，沟槽宽度在1-1. 5mm，角度调整三角块的角度调整范围为30° 45°。为了保护嫁接的嫁接苗，所述打孔签保护罩的下底面粘贴缓冲材料，缓冲材料为泡沫材料。
一种可调斜插式蔬菜嫁接装置的实现方法，包括下述步骤(1)嫁接苗上苗前砧木夹打开，打孔签处于抬起状态，嫁接苗上苗后砧木夹闭合， 打孔签与打孔签保护罩向下运动，相机判断嫁接苗的砧木生长点与打孔签下插点的相对位置，出现偏差时会触发微型直线电机进行实时微调，当打孔签保护罩接触嫁接苗的子叶时， 压力弹簧被压缩，此时子叶被抚平吸附在砧木夹上，打孔签继续垂直向下运动，直到刺破砧木侧壁，打孔时微型振动器振动，使孔被扩大，又不使砧木破裂，便于接穗苗的对接，打孔结束后打孔气缸伸出，打孔签抬起；(2)打孔同时，接穗切削机构上接穗苗，将接穗苗竖直放入接穗扶苗座，接穗夹闭合夹住扶紧接穗苗后，接穗切刀伸出，进行切削，接穗苗形成一个斜切口，此时，完成了接穗切削，三位气缸带动接穗夹向上运动，接穗气缸伸出，带动接穗切刀离开接穗苗的竖直平(3)旋转臂在夹持旋转气缸带动下旋转180°，当嫁接苗旋转至接穗苗正下方时， 三位气缸带动接穗夹向下运动，相机会判断接穗苗下插时与砧木孔位置的的偏移量，控制机构控制微型直线电机，对砧木夹进行实时微调，保证接穗苗与砧木孔的精准对位，然后完成对接，对接结束后接穗夹打开，三位气缸向上运动至顶端，接穗切削机构复位；(4)在接穗苗下插对接的同时，回栽夹在直线运动装置带动下，运行至砧木夹下方，回栽夹将砧木下端夹持，对接完成后，砧木夹打开，回栽夹在直线运动装置带动下，运行到秧苗竖直时能对应上苗盘内部的回栽位置，回栽旋转气缸进行旋转运动使秧苗旋转竖直，秧苗和苗盘的回栽的孔对应上，回栽气缸伸出，回栽夹打开，将嫁接好的秧苗回栽到苗盘中，回栽完成后，回栽气缸缩回，直线运动装置带动回栽夹复位，等待回栽下一棵嫁接结束的秧苗；(5)当苗盘的一行回栽结束后，输送带前进一个苗穴的距离，进行下一行的回栽；(6)当机器停止工作时，砧木打孔机构中的支撑气缸伸出，支撑在打孔机构连接板下方，防止打孔签向下运动与砧木夹发生干涉。本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果1、本发明通过角度调整三角块相对设置在旋转臂的两端，砧木夹设置在角度调整三角块上，角度调整三角块可根据实际需要，实现不同角度斜插，从而不会让插接过程中接穗进入砧木髓腔。2、本发明通过设置打孔签、打孔签固定座和打孔签支撑架及上面设置压力弹簧， 确保在斜插嫁接的过程中不会压坏嫁接苗，也可以保证垂直向下刺破嫁接苗，提高嫁接的成功率。3、本发明通过设置夹持旋转气缸、旋转臂和自动回载机构，实现嫁接和回载自动化，提高嫁接准确率、提高生产效率和减轻劳动强度。4、本发明通过设置高度调整块，即可保证打孔顺利又可使打孔签不与砧木夹碰撞，故适用于不同的工作环境，具有适用范围广的特点。5、本发明通过砧木夹的夹口中部开设沟槽，沟槽贯穿夹口，在保证打孔签完全穿透砧木茎秆侧壁的同时，也有利于清理打孔过程中产生的残留物。6、本发明通过回栽旋转气缸调整回栽角度，其回栽旋转气缸的旋转角度可通过回栽旋转气缸上的定位块进行调整，保证下苗时角度与嫁接苗砧木倾斜角度相对应，回栽时通过旋转气缸保证秧苗竖直插入苗盘中。7、本发明通过设置弹簧压出型支撑气缸，防止打孔机构由于重力下行造成打孔签损伤。8、本发明通过打孔签保护罩的下底面粘贴缓冲材料，防止压伤嫁接苗子叶。9、本发明通过设置压力弹簧，压力弹簧强度保证打孔签可正常刺破砧木实现打孔，但不会发生伤手事故，通过设置打孔签保护罩和接穗切刀保护罩，可以确保操作人员的人身安全。10、本发明的打孔签一端加工成四棱形，另一端加工成圆柱形，打孔签中部加工成方形台肩，打孔签两端均加工螺纹，有利于对不同种的蔬菜嫁接苗进行嫁接，安装和拆卸方便。11、本发明通过设置接穗扶苗座上横向和纵向的沟槽，能够实现调整角度，提高嫁接成功率。12、本发明通过设置精密滑台，可以进行微调，既方便了各关键部件的调整，又提高嫁接的成功率。13、本发明通过设置相机与微型直线电机，可以进行自动实时微调，保证打孔位置精度，提高打孔准确率。14、本发明通过设置微型振动器，可以使打出的孔扩大，又不使嫁接苗的砧木茎秆破裂，便于接穗的对接。
图1是本发明立体结构示意图2是砧木打孔机构立体结构示意图3是打孔签安装结构示意图4是打孔签保护罩结构示意图5是砧木打孔机构后视结构示意图6是砧木夹结构示意图7是接穗切削机构和接穗夹持机构结构示意图8是自动回载机构结构示意图9是自动回载机构局部结构示意图10是砧木夹示意图11是接穗切削机构和接穗夹持机构局部结构示意图12是接穗扶苗座和接穗切刀保护罩连接结构示意图。
图中标号与名称如下
权利要求
1.一种可调斜插式蔬菜嫁接装置，其特征在于包括机架、砧木夹持机构、砧木打孔机构、接穗夹持机构、接穗切削机构、控制机构和自动回载机构；砧木夹持机构包括夹持旋转气缸、旋转臂、气动手指、角度调整三角块、第一相机、第二相机、微型直线电机和砧木夹，夹持旋转气缸与旋转臂连接，砧木夹的夹口中部开设沟槽，沟槽贯穿夹口，旋转臂的两端设置微型直线电机，微型直线电机上设置角度调整三角块，角度调整三角块上设置气动手指，气动手指与砧木夹固定连接，第一相机和第二相机对准旋转臂两端的砧木夹，并通过固定板固定在机架上，控制机构设置在机架下方，砧木打孔机构和接穗切削机构分别与两端的砧木夹对应设置，接穗切削机构上方对应设置接穗夹持机构，接穗与砧木对接工位安装自动回栽机构，第一相机、第二相机、微型直线电机、砧木夹持机构、砧木打孔机构、接穗切削机构和自动回载机构分别与控制机构连接。
2.根据权利要求1所述的可调斜插式蔬菜嫁接装置，其特征在于所述砧木打孔机构包括打孔机构连接板、微型振动器、打孔签、打孔签固定座、打孔签支撑架、打孔签保护罩、 打孔签保护罩固定杆、支撑气缸、打孔气缸、打孔气缸精密滑台、打孔签支撑架精密滑台和高度调整块；打孔气缸精密滑台位于打孔气缸上方并且相连接，打孔气缸一侧固定连接打孔支签撑架一端，打孔支签撑架与打孔签支撑架精密滑台固定连接，打孔气缸精密滑台与打孔签支撑架精密滑台通过打孔机构连接板固定连接，微型振动器安装在与打孔签支撑架精密滑台连接的打孔机构连接板上，微型振动器与控制机构连接，打孔气缸另一侧固定安装支撑气缸，支撑气缸上安装高度调整块，打孔支签撑架另一端设置2根打孔签保护罩固定杆，在2根打孔签保护罩固定杆中间设置打孔签固定座，打孔签固定座和打孔签保护罩固定杆分两部分设置，顶部呈空心状设置在打孔支签撑架上表面，底部通过压力弹簧设置在打孔支签撑架下表面，打孔签保护罩固定杆与压力弹簧连接部分设置凸台，凸台插入到压力弹簧中，打孔签保护罩两端与打孔签保护罩固定杆连接，打孔签保护罩下底面与砧木夹上表面平行，打孔签一端插入到打孔签固定座内，打孔签另一端与打孔签保护罩上的打孔通孔对应设置。
3.根据权利要求2所述的可调斜插式蔬菜嫁接装置，其特征在于所述打孔签一端加工成四棱形，另一端加工成圆柱形，打孔签中部加工成方形台肩，打孔签方形台肩到端头之间均加工螺纹，支撑气缸是弹簧压出型支撑气缸，打孔机构连接板为弹性硬质材料，微型振动器卡设在打孔机构连接板内或胶粘在打孔机构连接板上。
4.根据权利要求1所述的可调斜插式蔬菜嫁接装置，其特征在于所述可调斜插式蔬菜嫁接装置还包括砧木打孔机构踏板和接穗切削机构踏板，控制机构为PLC，砧木打孔机构踏板和接穗切削机构踏板与PLC相连，并且设置在机架下方。
5.根据权利要求1所述的可调斜插式蔬菜嫁接装置，其特征在于所述接穗切削机构包括接穗切刀、接穗切刀座、接穗扶苗座、接穗气缸、接穗气缸第一精密滑台、接穗气缸第二精密滑台、接穗针式气缸和接穗切刀保护罩；接穗夹持机构包括接穗夹、接穗夹持气动手指、三位气缸精密滑台和三位气缸；接穗夹通过接穗夹持气动手指与三位气缸精密滑台固定连接，三位气缸精密滑台与三位气缸连接；接穗气缸前侧通过接穗气缸第一精密滑台与接穗切刀座连接，接穗气缸后侧设置接穗气缸第二精密滑台，接穗针式气缸与接穗切刀座连接，接穗切刀安装在接穗切刀座上，接穗切刀能在接穗切刀座内任意旋转，接穗切刀和接穗切刀座通过螺栓锁紧定位，接穗扶苗座定位角度与接穗切刀定位角度相对应，接穗扶苗座呈圆柱形，在接穗扶苗座开设横向沟槽和纵向沟槽，接穗扶苗座插入接穗切刀保护罩内， 纵向沟槽与接穗切刀保护罩的沟槽相适应，横向沟槽设置在接穗扶苗座中部且不贯穿接穗扶苗座，接穗扶苗座与接穗切刀保护罩的外表面平行，接穗扶苗座与接穗切刀保护罩通过螺栓锁紧定位，接穗切削机构与接穗扶苗座对应设置。
6.根据权利要求1所述的可调斜插式蔬菜嫁接装置，其特征在于所述自动回栽机构包括回栽气缸、回栽旋转气缸、回栽夹、直线运动装置、苗盘、输送带、回栽气动手指和定位块，回栽夹通过回栽气动手指安装在回栽旋转气缸上，回栽旋转气缸固定在回栽气缸上，回栽气缸安装在直线运动装置上，回栽夹直线运动范围与输送带上面的苗盘位置相对应，定位块限制回栽旋转气缸的旋转角度，回栽旋转气缸的最大旋转角度等于秧苗倾斜角度，回栽时回栽旋转气缸转正使秧苗竖直放入苗盘中。
7.根据权利要求6所述的可调斜插式蔬菜嫁接装置，其特征在于所述直线运动装置为同步带或丝杠。
8.根据权利要求1所述的可调斜插式蔬菜嫁接装置，其特征在于所述砧木夹上的沟槽闭合时形状为长方形、正方形、圆形或椭圆形，沟槽宽度在1-1. 5mm，角度调整三角块的角度调整范围为30° 45°。
9.根据权利要求2所述的可调斜插式蔬菜嫁接装置，其特征在于所述打孔签保护罩的下底面粘贴缓冲材料，缓冲材料为泡沫材料。
10.一种可调斜插式蔬菜嫁接装置的实现方法，其特征在于，包括下述步骤(1)嫁接苗上苗前砧木夹打开，打孔签处于抬起状态，嫁接苗上苗后砧木夹闭合，打孔签与打孔签保护罩向下运动，相机判断嫁接苗的砧木生长点与打孔签下插点的相对位置， 出现偏差时会触发微型直线电机进行实时微调，当打孔签保护罩接触嫁接苗的子叶时，压力弹簧被压缩，此时子叶被抚平吸附在砧木夹上，打孔签继续垂直向下运动，直到刺破砧木侧壁，打孔时微型振动器振动，使孔被扩大，又不使砧木破裂，便于接穗苗的对接，打孔结束后打孔气缸伸出，打孔签抬起；(2)打孔同时，接穗切削机构上接穗苗，将接穗苗竖直放入接穗扶苗座，接穗夹闭合夹住扶紧接穗苗后，接穗切刀伸出，进行切削，接穗苗形成一个斜切口，此时，完成了接穗切削，三位气缸带动接穗夹向上运动，接穗气缸伸出，带动接穗切刀离开接穗苗的竖直平面；(3)旋转臂在夹持旋转气缸带动下旋转180°，当嫁接苗旋转至接穗苗正下方时，三位气缸带动接穗夹向下运动，相机会判断接穗苗下插时与砧木孔位置的的偏移量，控制机构控制微型直线电机，对砧木夹进行实时微调，保证接穗苗与砧木孔的精准对位，然后完成对接，对接结束后接穗夹打开，三位气缸向上运动至顶端，接穗切削机构复位；(4)在接穗苗下插对接的同时，回栽夹在直线运动装置带动下，运行至砧木夹下方，回栽夹将砧木下端夹持，对接完成后，砧木夹打开，回栽夹在直线运动装置带动下，运行到秧苗竖直时能对应上苗盘内部的回栽位置，回栽旋转气缸进行旋转运动使秧苗旋转竖直，秧苗和苗盘的回栽的孔对应上，回栽气缸伸出，回栽夹打开，将嫁接好的秧苗回栽到苗盘中，回栽完成后，回栽气缸缩回，直线运动装置带动回栽夹复位，等待回栽下一棵嫁接结束的秧苗；(5)当苗盘的一行回栽结束后，输送带前进一个苗穴的距离，进行下一行的回栽；(6)当机器停止工作时，砧木打孔机构中的支撑气缸伸出，支撑在打孔机构连接板下方，防止打孔签向下运动与砧木夹发生干涉。
全文摘要
本发明公开了一种可调斜插式蔬菜嫁接装置包括机架、砧木夹持机构、砧木打孔机构、接穗夹持机构、接穗切削机构、控制机构和自动回载机构。本发明另外公开了一种可调斜插式蔬菜嫁接装置的实现方法。本发明克服了现有技术中嫁接技术要求高、嫁接难度大、关键部件调整不方便、安全保护机构不完善、操作难道高，操作不便、嫁接后秧苗的回栽和运输工作需要耗费大量的劳动力等问题。具有结构原理简单、操作方便、砧木夹可实时微调、关键部件调整简便、嫁接可靠性高、安全保护机构完善和节省劳动力等特点。
文档编号A01G1/06GK102388749SQ20111026664
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者刘凯, 初麒, 李恺, 杨艳丽, 辜松 申请人:华南农业大学