一种基于视觉检测技术的玉米收获机的制作方法

本发明涉及玉米收获设备技术领域，尤其涉及一种基于视觉检测技术的玉米收获机。

背景技术：

玉米是我国四大主要粮食作物之一，在我国种植范围广泛。传统的玉米收获过程通常由人工将果穗摘离秸秆、割倒秸秆并将其从收获区搬离、将果穗送至脱粒装置进行作业等一系列流程组成，不仅作业繁琐，且收获效率低下、耗用大量人力。由此，出现了大量的玉米收获机来解决上述问题，而在玉米的收获过程中，由于玉米果穗生长高度存有差异，收获机在作业流程中会遗漏玉米果穗，而导致玉米产量低下，造成粮源损失；现有的玉米收获机对摘穗后的秸秆不能进行切断操作，机器收获过程中会将摘穗后的秸秆压倒在地，使收获装置功率消耗大，且无秸秆还田效果；另外，现有收获机缺少籽粒清理功能，籽粒在被脱粒作业后夹杂由大量的杂物，纯净度较差。

技术实现要素：

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供了一种果穗摘取准确、有秸秆切断功能、对籽粒进行清洁处理的基于视觉检测技术的玉米收获机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于视觉检测技术的玉米收获机，包括：拖车机构，其用于在玉米收获区行驶作业；果穗处理机构，其可调节式设置于拖车机构的前侧上部，以用于对玉米果穗进行摘取、输送及脱粒作业；秸秆处理机构，其固定设置于拖车机构的前侧下部，以用于对玉米秸秆进行铲离、切碎及散落作业；籽粒过滤机构，其设置于拖车机构的后部，以用于对玉米籽粒进行风动清理；且籽粒过滤机构与果穗处理机构间通过籽粒输送管连通相接；方位调整机构，其设置于拖车机构和果穗处理机构之间，以用于对果穗处理机构进行高度、伸展度以及水平度的位置调整；以及ccd图像采集组件，其固定于果穗处理机构的侧部，以用于对玉米果穗的生长位置进行信息采集；

其中，拖车机构包括有底盘，底盘下部设置有行走单元，底盘上部前侧设置有驾驶室；行走单元通过固定于底盘底部的传动单元驱动行驶。

优选的，所述果穗处理机构由果穗摘取单元、果穗输送单元以及果穗脱粒单元三部分组成；

果穗输送单元包括一果穗输送壳体，其前部和上部呈开放式；一第一旋转轴，其旋转安装在果穗输送壳体的内部；一第一螺旋，其固定设置于第一旋转轴的一侧部；一第二螺旋，其固定设置于第一旋转轴的另一侧部；以及两个摘取支撑架，其分别固定于果穗输送壳体的两侧部，以用于对果穗摘取单元进行支撑；

其中，果穗输送壳体的后部开设有果穗出口，位于果穗出口正上方位置的果穗输送壳体上固定有第一遮板；第一螺旋和第二螺旋的螺旋反向设置。

优选的，所述果穗摘取单元包括第二旋转轴，第二旋转轴旋转架装于两个所述摘取支撑架之间；第二旋转轴上沿周向通过支臂均匀固定有若干果穗摘板；

所述ccd图像采集组件固定于果穗摘板的侧部。

优选的，所述果穗脱粒单元包括脱粒支撑架，其固定于所述果穗输送壳体的后部；脱粒壳体，其固定于脱粒支撑架的顶部，且脱粒壳体前端开设有与所述果穗出口位置对应的脱粒入口；以及脱粒构件，其安装于脱粒壳体内部，以用于对从脱粒入口进入的玉米果穗进行脱粒作业；

其中，脱粒壳体侧部开设有与所述籽粒输送管连通的脱粒出口；脱粒支撑架侧部固定有水平位置感应组件。

优选的，所述秸秆处理机构由秸秆铲离单元和秸秆切碎单元两部分组成；

秸秆铲离单元包括一秸秆输送壳体，其前部和上部呈开放式；一第三旋转轴，其旋转安装在秸秆输送壳体的内部；一第三螺旋，其固定设置于第三旋转轴的一侧部；

一第四螺旋，其固定设置于第三旋转轴的另一侧部；以及若干秸秆铲离刀体，其通过刀座均匀固定于秸秆输送壳体的前端部；

其中，秸秆输送壳体的后部开设有秸秆出口，位于秸秆出口正上方位置的秸秆输送壳体上固定有第二遮板；第三螺旋和第四螺旋的螺旋反向设置。

优选的，所述秸秆切碎单元包括一秸秆段卷送壳体，其后端固定连接于所述拖车机构上，其前端固定连接于所述秸秆输送壳体上，且秸秆段卷送壳体前端开设有与所述秸秆出口位置对应的秸秆置入口；一第四旋转轴，其旋转安装在秸秆段卷送壳体的内部；一第五螺旋，其固定设置于第四旋转轴上；以及一秸秆切刀，其可升降式安装在位于秸秆置入口正上方位置的秸秆段卷送壳体上，以用于对送入的玉米秸秆进行切碎作业；

其中，秸秆段卷送壳体的一侧部开设有用于将切碎的秸秆段向外部输送的秸秆段出口；秸秆切刀的底端成型有双刃部。

优选的，所述方位调整机构包括第一驱动缸，其包括第一缸体部和第一伸缩部，第一缸体部铰接安装在所述拖车机构上，第一伸缩部铰接安装在所述果穗处理机构的底部；第二驱动缸，其包括第二缸体部和第二伸缩部，第二缸体部铰接安装在所述拖车机构上，第二伸缩部铰接安装在第一缸体部上；以及第三驱动缸，其包括第三缸体部和第三伸缩部，第三缸体部铰接安装在所述果穗处理机构的底部，第三伸缩部铰接安装在第一伸缩部上。

优选的，所述籽粒过滤机构固定于所述底盘的上部后侧，其包括过滤壳体，过滤壳体内具有空心腔体，空心腔体由籽粒滤腔和杂物排出腔两部分组成；

籽粒滤腔的一侧顶部开设有与所述籽粒输送管连通的籽粒入口，籽粒滤腔的另一侧底部开设有供籽粒导出的籽粒出口；籽粒滤腔内设置有第一滤网和第二滤网，第一滤网靠近籽粒入口设置，且第二滤网的滤孔尺寸小于第一滤网的滤孔尺寸；

杂物排出腔内安装有排风扇，杂物排出腔的顶部和底部均开设有若干第一杂物排出孔道；

籽粒滤腔靠近籽粒出口的侧部开设有若干第二杂物排出孔道，第二杂物排出孔道的侧部设置有抽风机；

第二杂物排出孔道的孔径小于玉米籽粒的尺寸。

优选的，所述底盘上还固定有控制单元，控制单元能够接收和分析ccd图像采集组件和水平位置感应组件所采集的信息，并依此对所述方位调整机构进行指令作业。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明提供的基于视觉检测技术的玉米收获机，其能够通过ccd图像采集组件对玉米果穗的生长位置信息进行采集，并配合水平位置感应组件控制方位调整机构将果穗处理机构水平运送至玉米果穗的生长位置；果穗处理机构依次对玉米果穗进行摘穗、输送、脱粒等操作，最后脱落的玉米籽粒经籽粒输送管被输送至籽粒过滤机构中。由于籽粒过滤机构设置有双级滤网，可对籽粒中混杂的轻质大颗粒杂物进行有效筛离，并通过排风扇对轻质大颗粒杂物进行风动排离至外部，小颗粒杂物可在抽风机的作用下经第二杂物排出孔道被风动排离至外部，有效地保证了玉米籽粒的纯净度。经采摘玉米果穗后的玉米秸秆被秸秆铲离刀体铲离地表，同时被导送至秸秆切碎单元中进行切碎和输送作业流程，不仅省去了大量对秸秆的人力劳作，还有效地将玉米秸秆切碎还田作为有机肥料。本申请结构紧凑、自动化程度高且收获效率高，不仅能够准确地对果穗进行采摘和脱粒加工，还能对脱粒后的籽粒进行净化加工处理，还能对玉米秸秆进行切碎还田作业，利于推广使用。

附图说明

图1为本发明的整体结构等轴示意图；

图2为本发明的整体结构侧视示意图；

图3为本发明中果穗处理机构的结构拆解示意图；

图4为本发明中秸秆处理机构的结构拆解示意图；

图5为本发明中籽粒过滤机构的结构剖视示意图。

图中：1、拖车机构；2、果穗处理机构；3、秸秆处理机构；5、籽粒过滤机构；51、籽粒输送管；4、方位调整机构；223、ccd图像采集组件；11、底盘；15、行走单元；13、驾驶室；12、传动单元；22、果穗摘取单元；21、果穗输送单元；23、果穗脱粒单元；210、果穗输送壳体；211、第一旋转轴；212、第一螺旋；213、第二螺旋；214、摘取支撑架；215、果穗出口；216、第一遮板；220、第二旋转轴；221、支臂；222、果穗摘板；230、脱粒支撑架；231、脱粒壳体；232、脱粒入口；233、脱粒构件；234、水平位置感应组件；32、秸秆铲离单元；31、秸秆切碎单元；320、秸秆输送壳体；321、第三旋转轴；322、第三螺旋；323、第四螺旋；327、秸秆铲离刀体；326、刀座；324、秸秆出口；325、第二遮板；310、秸秆段卷送壳体；312、秸秆置入口；311、第五螺旋；314、秸秆切刀；313、秸秆段出口；41、第一驱动缸；42、第二驱动缸；43、第三驱动缸；53、过滤壳体；530、籽粒滤腔；531、杂物排出腔；52、籽粒出口；54、第一滤网；55、第二滤网；561、排风扇；50、第一杂物排出孔道；500、第二杂物排出孔道；562、抽风机；14、控制单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明中涉及的控制单元、ccd图像采集组件和水平位置感应组件都是采用其现有技术中的常规功能，使得本发明具有视觉检测功能，这个功能本身是现有技术，本发明并不是针对这些视觉检测部件及其连接关系的改进，而是针对整个机械系统的改进，并且在这基础上配合增加现有技术中的视觉检测功能。

如图1—图5所示，本发明提供了一种基于视觉检测技术的玉米收获机，包括：

拖车机构1，其用于在玉米收获区行驶作业；

果穗处理机构2，其可调节式设置于拖车机构1的前侧上部，以用于对玉米果穗进行摘取、输送及脱粒作业；

秸秆处理机构3，其固定设置于拖车机构1的前侧下部，以用于对玉米秸秆进行铲离、切碎及散落作业；

籽粒过滤机构5，其设置于拖车机构1的后部，以用于对玉米籽粒进行风动清理；且籽粒过滤机构5与果穗处理机构2间通过籽粒输送管51连通相接；

方位调整机构4，其设置于拖车机构1和果穗处理机构2之间，以用于对果穗处理机构2进行高度、伸展度以及水平度的位置调整；以及

ccd图像采集组件223，其固定于果穗处理机构2的侧部，以用于对玉米果穗的生长位置进行信息采集；

其中，拖车机构1包括有底盘11，底盘11下部设置有行走单元15，底盘11上部前侧设置有驾驶室13；行走单元15通过固定于底盘11底部的传动单元12驱动行驶。

作为本发明一实施例，所述果穗处理机构2由果穗摘取单元22、果穗输送单元21以及果穗脱粒单元23三部分组成；

果穗输送单元21包括

一果穗输送壳体210，其前部和上部呈开放式；

一第一旋转轴211，其旋转安装在果穗输送壳体210的内部；

一第一螺旋212，其固定设置于第一旋转轴211的一侧部；

一第二螺旋213，其固定设置于第一旋转轴211的另一侧部；以及

两个摘取支撑架214，其分别固定于果穗输送壳体210的两侧部，以用于对果穗摘取单元22进行支撑；

其中，果穗输送壳体210的后部开设有果穗出口215，位于果穗出口215正上方位置的果穗输送壳体210上固定有第一遮板216；第一螺旋212和第二螺旋213的螺旋反向设置。

作为本发明一实施例，所述果穗摘取单元22包括第二旋转轴220，第二旋转轴220旋转架装于两个所述摘取支撑架214之间；第二旋转轴220上沿周向通过支臂221均匀固定有若干果穗摘板222；

所述ccd图像采集组件223固定于果穗摘板222的侧部。

作为本发明一实施例，所述果穗脱粒单元23包括

脱粒支撑架230，其固定于所述果穗输送壳体210的后部；

脱粒壳体231，其固定于脱粒支撑架230的顶部，且脱粒壳体231前端开设有与所述果穗出口215位置对应的脱粒入口232；以及

脱粒构件233，其安装于脱粒壳体231内部，以用于对从脱粒入口232进入的玉米果穗进行脱粒作业；

其中，脱粒壳体231侧部开设有与所述籽粒输送管51连通的脱粒出口；脱粒支撑架230侧部固定有水平位置感应组件234。

作为本发明一实施例，所述秸秆处理机构3由秸秆铲离单元32和秸秆切碎单元31两部分组成；

秸秆铲离单元32包括

一秸秆输送壳体320，其前部和上部呈开放式；

一第三旋转轴321，其旋转安装在秸秆输送壳体320的内部；

一第三螺旋322，其固定设置于第三旋转轴321的一侧部；

一第四螺旋323，其固定设置于第三旋转轴321的另一侧部；以及

若干秸秆铲离刀体327，其通过刀座326均匀固定于秸秆输送壳体320的前端部；

其中，秸秆输送壳体320的后部开设有秸秆出口324，位于秸秆出口324正上方位置的秸秆输送壳体320上固定有第二遮板325；第三螺旋322和第四螺旋323的螺旋反向设置。

作为本发明一实施例，所述秸秆切碎单元31包括

一秸秆段卷送壳体310，其后端固定连接于所述拖车机构1上，其前端固定连接于所述秸秆输送壳体320上，且秸秆段卷送壳体310前端开设有与所述秸秆出口324位置对应的秸秆置入口312；

一第四旋转轴，其旋转安装在秸秆段卷送壳体310的内部；

一第五螺旋311，其固定设置于第四旋转轴上；以及

一秸秆切刀314，其可升降式安装在位于秸秆置入口312正上方位置的秸秆段卷送壳体310上，以用于对送入的玉米秸秆进行切碎作业；

其中，秸秆段卷送壳体310的一侧部开设有用于将切碎的秸秆段向外部输送的秸秆段出口313；秸秆切刀314的底端成型有双刃部。

作为本发明一实施例，所述方位调整机构4包括

第一驱动缸41，其包括第一缸体部和第一伸缩部，第一缸体部铰接安装在所述拖车机构1上，第一伸缩部铰接安装在所述果穗处理机构2的底部；

第二驱动缸42，其包括第二缸体部和第二伸缩部，第二缸体部铰接安装在所述拖车机构1上，第二伸缩部铰接安装在第一缸体部上；以及

第三驱动缸43，其包括第三缸体部和第三伸缩部，第三缸体部铰接安装在所述果穗处理机构2的底部，第三伸缩部铰接安装在第一伸缩部上。

作为本发明一实施例，所述籽粒过滤机构5固定于所述底盘11的上部后侧，其包括过滤壳体53，过滤壳体53内具有空心腔体，空心腔体由籽粒滤腔530和杂物排出腔531两部分组成；

籽粒滤腔530的一侧顶部开设有与所述籽粒输送管51连通的籽粒入口，籽粒滤腔530的另一侧底部开设有供籽粒导出的籽粒出口52；籽粒滤腔530内设置有第一滤网54和第二滤网55，第一滤网54靠近籽粒入口设置，且第二滤网55的滤孔尺寸小于第一滤网54的滤孔尺寸；

杂物排出腔531内安装有排风扇561，杂物排出腔531的顶部和底部均开设有若干第一杂物排出孔道50；

籽粒滤腔530靠近籽粒出口52的侧部开设有若干第二杂物排出孔道500，第二杂物排出孔道500的侧部设置有抽风机562；

第二杂物排出孔道500的孔径小于玉米籽粒的尺寸。

作为本发明一实施例，所述底盘11上还固定有控制单元14，控制单元14能够接收和分析ccd图像采集组件223和水平位置感应组件234所采集的信息，并依此对所述方位调整机构4进行指令作业。

该基于视觉检测技术的玉米收获机的工作原理：

通过驾驶拖车机构1进入玉米收获区中，并操作传动单元连动果穗处理机构2和秸秆处理机构3旋转作业，控制单元将ccd图像采集组件223采集的玉米果穗的生长位置信息和水平位置感应组件234采集的果穗处理机构2的水平度信息进行导入和分析，并指令方位调整机构4将果穗处理机构2水平运送至玉米果穗的生长位置；之后，玉米果穗经果穗摘板222被导落至果穗输送壳体210中，并经第一螺旋212和第二螺旋213螺旋输送到脱粒壳体231中，脱粒壳体231中的脱粒构件233对玉米果穗进行脱粒作业，玉米骨棒被脱粒构件233从脱粒壳体231中甩落至外部，玉米籽粒经籽粒输送管51被输送至籽粒过滤机构5中。（玉米的脱粒及骨棒分离的方案已被现有技术公开，故文中不再赘述）

玉米籽粒被导入过滤壳体53中后，逐渐从籽粒入口端向籽粒出口5端移动，同时被第一滤网54和第二滤网55过滤清理；轻质大颗粒杂物在排风扇561的作用下经第一杂物排出孔道50被排出到外部，小颗粒杂物在抽风机562的作用下经第二杂物排出孔道500被排出到外部；清理后的玉米籽粒从籽粒出口52中导出。

经采摘玉米果穗后的玉米秸秆被秸秆铲离刀体327铲离地表，后续玉米秸秆经第三螺旋322和第四螺旋323螺旋输送到秸秆段卷送壳体310中；在秸秆置入口312处，秸秆切刀314对导入的玉米秸秆进行切碎作业，经切碎的秸秆段在第五螺旋311的作用下被螺旋洒落至外部田中。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。