一种用于林果的新型夹持振动采收装置的制作方法

本发明涉及农业机械化振动采收设备领域，尤其是能够实现对林果树体进行快速有效夹持并自适应调整工作参数的新型夹持振动采收装置。

背景技术：

果品产业是我国农业种植业中的第三大产业，也是农业中具有相对优势和国际竞争力的产业之一。近年来果品产业面临的最大问题是不断扩大的产业规模和落后的产业生产技术之间的矛盾。在整个果品的生产环节中，季节性强、劳动密集型的果品采收作业制约了果品产业的健康快速发展，它所需的劳动力占整个果品生产过程的35％-45％。目前果品采收作业大多采用人工采摘或借助简单的工具完成，采收成本高且效率低下；在这种背景下，机械装置开始应用于各种果品的采收，振动采收方式决定了振动采收装置的结构，同时也在一定程度上影响果实的采收效率和采净率。传统的振动采收方式多采用树干振摇的振动采收方式，它存在低效、高损伤等问题，因此在实际生产中很难推广。由于果树个体的差异，不同果树实现最佳振动采收时的工作参数也可能不同，要实现较高的果品采净率，振动采收装置在面向果树个体采收时必须能自适应地调整工作参数。综上所述，开发一种基于高效、低损伤的振动采收方式，能实现自适应调整工作参数的果品振动采收装置将会提升我国果品采收装备的整体水平。

因此，从实际情况出发，研制开发出稳定可靠、结构简单、价格低廉的用于林果的新型夹持振动采收装置来代替人工，已是当务之急。此外，还能够改善农业的生产环境、促进我国农业科技进步，加速农业现代化进程。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述背景技术存在的不足，提供一种用于林果的新型夹持振动采收装置，该采收装置能够实现对林果树体进行快速有效夹持并且自适应调整工作参数进行振动采收，提高生产效率，降低生产成本。

本发明采用的技术方案是：一种用于林果的新型夹持振动采收装置，其特征在于：该新型夹持振动采收装置包括对树体施加振动力的振动装置、通过驱动器对振动装置提供电能的电源、控制驱动器的控制器、安装在树体上采集树体振动信号的加速度传感器以及对加速度传感器的输出信号处理后输送给控制器的信号调理模块；

所述振动装置包括夹持机构以及与夹持机构固定连接的振动机构；

所述夹持机构包括可转动地铰接为一体以用于抱合树体的两个夹紧面板以及对两个夹紧面板施加锁紧力以使两个夹紧面板抱紧树体的紧定组件；

所述振动机构包括可转动地定位在封装架上的偏心组件以及固定在封装架上且通过齿轮组驱动偏心组件的电机。

所述封装架包括通过拼装形成矩形框体的固定横板、左右封装板、后封装板以及承重板；所述齿轮组以及偏心组件安装于矩形框体内，所述电机安装于矩形框体外侧，电机轴伸入矩形框体内进行传动。

作为优选，所述两个夹紧面板的内表面相对应部位各有一个与所夹持树体相适合的内凹弧形面；

作为优选，所述两个夹紧面板中，其中的一个夹紧面板与固定横板固定为一体，另一个夹紧面板可绕铰接轴展开0-60°的角度。

作为优选，所述紧定组件包括通过转轴铰接在一个夹紧面板上的紧定螺杆、固定在另一个夹紧面板上且形成与紧定螺杆相适合滑槽的配合件以及与紧定螺杆相配合且顶压在所述配合件上的锁紧手柄；转轴与所述铰接轴分置于夹紧面板的两侧。

所述偏心组件包括凸台轴以及通过键槽固定于凸台轴上的偏心块。

作为优选，所述的凸台轴下端设有配置不同偏心块的键槽，偏心块通过键连接固定在套筒和下轴承支座之间。

所述树体包括主干和主枝。

本发明的技术效果和优点：本发明结构简单、稳定、可靠，实用性强；本发明工作过程中，能够快速有效实现对林果树体进行夹持并且自适应调整工作参数进行振动采收，保障林果生产加工产业的规模化和市场化运作，大大减少了林果采收时对人工的依赖，降低了劳动强度，从而提高了生产效率，降低了成本。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是本发明中振动装置的立体结构示意图之一。

图3是本发明中振动装置的立体结构示意图之二(卸掉右封装板和左封装板)。

图4是本发明中振动装置的俯视结构示意图。

图5是图4中的a向结构示意图。

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。

如图所示的用于林果的新型夹持振动采收装置中，振动装置对树体施加振动力，电源通过驱动器对振动装置提供电能，控制器控制驱动器，采集树体振动信号的加速度传感器安装在树体上，信号调理模块(又称隔离变送器模块)对加速度传感器的输出信号处理后输送给控制器。

振动装置包括夹持机构1以及与夹持机构固定连接的振动机构3。

所述夹持机构包括可转动地铰接为一体以用于抱合树体(包括树干、主枝)的两个夹紧面板以及对两个夹紧面板施加锁紧力以使两个夹紧面板抱紧树体的紧定组件。

两个夹紧面板为左夹紧面板1-1-1和右夹紧面板1-1-2，通过铰接轴2可转动地连为一体；其中的一个夹紧面板与固定横板3-1固定连接为一体(为提高固定连接强度，夹紧面板与固定横板之间还增设了左直角支撑板2-1和右直角支撑板2-2)，另一个夹紧面板可绕铰接轴展开一定的角度(即0-60°的角度)。

作为优选，所述紧定组件中，紧定螺杆1-6通过转轴1-3铰接在一个夹紧面板上；配合件1-2固定在另一个夹紧面板上且开设有与紧定螺杆相适合的滑槽1-5(由图可知，该配合件由两个相互平行且间隔一定距离的板条组成，所间隔的一定距离即形成滑槽)紧定螺杆绕转轴转动时，可嵌入或移出滑槽；与紧定螺杆相配合的锁紧手柄1-7则顶压在所述配合件上，从而将两夹紧面板相互夹紧在被采收的树体上；图中可见：转轴与所述铰接轴分置于夹紧面板的两侧。

进一步的，所述滑槽的两侧制作有下凹的台阶1-9，锁紧手柄的底端恰好同时顶压在滑槽两侧的台阶上，可保证使用时紧定螺杆不易从滑槽中滑脱。

再进一步地，所述左夹紧面板1-1-1和右夹紧面板1-1-2的中部相对应的内表面各有一段内凹的弧形面；使用时，该弧形面正好夹紧树体，以确保夹持的稳定可靠。

所述振动机构包括可转动地定位在封装架上的偏心组件以及固定在封装架上且通过齿轮组(主动齿轮3-3、从动齿轮3-4)驱动偏心组件的电机3-2。

所述封装架包括通过拼装形成矩形框体的固定横板3-1、左封装板3-11、右封装板3-13、后封装板3-12以及承重板3-10；所述齿轮组以及偏心组件安装于矩形框体内，所述电机(优选伺服电机)安装于矩形框体外侧，电机轴伸入矩形框体内进行传动(主动齿轮固定在电机轴上)。所述偏心组件包括凸台轴3-6以及通过键槽固定于凸台轴上的偏心块3-8；所述的凸台轴平行于电机轴，凸台轴上端固定着从动齿轮，下端配置着偏心块。

进一步地，所述的凸台轴下端可配置不同大小和形状的偏心块，偏心块通过键连接定位在套筒3-7和下轴承支座3-9之间；可根据枝的粗细及材质的不同，选择大小合适的偏心块。

此外，加速度传感器设置在被作用的树体上，用于采集树体的振动信号(即采集树体振动作用下的加速度)，加速度传感器采集的信号通过信号调理模块再传输给控制器，控制器处理后再用来控制电机的转速和时长。

所述树体包括主干和直径大小不同的主枝。

具体的信号处理机理是：控制器对加速度传感器采集的振动结果进行扫频分析，找到树体在最大加速度时所对应的电机转速，然后将这个分析结果再反馈到电机(即输出振动参数)，控制电机在这个转速下振动一定时长，这样做的好处是整套装置能够自适应地调整振动采收工作参数，实现较高的果品采收效率。

本发明的工作原理是：工作前，电源(市电或自带电池)、伺服电机、驱动器、控制器、加速度传感器、信号调理模块线路连接好。工作时，旋松锁紧手柄1-7，使紧定螺杆沿着滑槽1-5直线向外侧滑动；接着调整装置，让树体被环抱在两夹紧面板弧形面之间(如图4中的主枝5)；然后推动紧定螺杆沿着滑槽向内侧移动，使紧定螺杆和滑槽呈垂直状态；最后旋紧锁紧手柄1-7，直到两夹紧面板牢牢地“抱住”树体。此时，调整控制器，使整套装置在预设的转速范围内振动一段时间，果树在外加强迫振动后也以一定的频率和振幅振动，挂在树体上并与树体保持刚性连接的加速度传感器随着树体一同振动，并将树体获得的加速度信号值经信号调理模块后反馈至控制器；控制器自动根据每一时刻反馈回来的加速度值扫描整段加速度曲线，并判断出加速度曲线上加速度最大时相对应的电机转速值，然后在此速度下使整套装置振动一段时间；果树在最有效的外加强迫振动下，以一定的频率和振幅振动，从而使果实和与其相连的果柄在最有效的状态下产生相对运动(拉、弯、扭)，相对运动产生的惯性力大于果实与果枝的结合力时，果实便会脱落。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。