一种牧草旋转塔的步进停机收获系统的制作方法

1.本发明属于水培装置技术领域，更具体地说，涉及一种牧草旋转塔的步进停机收获系统。


背景技术：

2.当前，中国高质量饲料存在成本高、对国外种质依赖高、生产受土地资源限制等问题，使得高品质的畜牧业发展受到了阻碍。尤其是，部分地区存在土地资源紧缺，适宜种植牧草区域较少，气候因素限制等问题，导致全年稳定提供的、高品质的饲料存在巨大缺口。是我国发展高品质、全年稳定生产的畜牧业的主要挑战之一。
3.水培牧草作为一种牧草栽培的特殊培育方式，最早使用记录可追溯至1800年。当时主要被欧洲畜牧场农场主，用种子生产新鲜发芽牧草，并作为畜牧动物(奶牛为主)冬季的饲料，维持冬季的生产活动(产奶)并提升冬季产量。近年来，由于中东、非洲和亚洲等国家，受人口增长压力、饲料供应压力和土地资源压力等因素影响，导致新鲜饲料的生产无法充分供给畜牧业的需求，尤其是高品质的饲料供给。
4.现阶段牧草生产的主要挑战之一是，牧草产量很难增加。主要原因是土地资源压力日渐增加。谷物、油料作物和豆类生产的增加，导致牧草生产的土地资源面临巨大压力。为了满足对新鲜、高品质牧草不断增长的需求，替代方案之一是集约化的生产-水培牧草。水培牧草栽培使用具有环境控制功能的大型空间或生产设备，通过复杂的自动化传动、控制系统，在短时间内获得较高的水培牧草产量，并保证牧草产品具有高营养价值，有利于畜牧动物的健康与生长。水培牧草系统具有较高的水资源、土地资源利用效率，高度可控的环境条件，以及无杀虫剂、除草剂等化学物品参与的无害生产过程。这些优势使得水培牧草系统非常适合于恶劣的气候环境，例如沙漠，土壤贫瘠的地区或土地成本高昂的传统农业地区。尤其在半干旱，干旱和干旱多发的地区，或部分遭受长期缺水或灌溉基础设施不存在的地区，水培牧草的生产方式能极大的改善当地畜牧的饲料“难”问题。通过水培法，我们可以生产包括玉米，大麦，燕麦，高粱，黑麦，苜蓿和黑小麦的牧草。综上，水培牧草作为一种，可维持全年连续生产、生产高品质新鲜牧草、土地资源利用效率高的生产模式。其可支持区域畜牧场完成部分高品质饲料的自给自足，具有较高的实用意义与经济价值。
5.但水培牧草系统作为高产出、高投入、高运行成本的生产系统，其生产成本高的事实是不可忽略的重要影响因素。因此，如何优化基于水培牧草系统的栽培系统与环境参数，是进一步提高其产出能力、降低综合生产成本的重要问题。
6.然而根据牧草的生长阶段来培养牧草，但是当牧草达到成品草的阶段，需要及时将牧草进行收获，然而这些专利并未公开相应的收获方式，一般还是采用人工收取，工作效率较低，且费时费力；此外，旋转塔为连续传动不停歇设计，要实现草、盘分离，必须有一个翻转过程，从而影响了旋转塔的产量。


技术实现要素：

7.1.要解决的问题
8.针对上述的技术问题，本发明提供一种牧草旋转塔的步进停机收获系统，能够实现牧草在线收取，提高工作效率。
9.2.技术方案
10.为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
11.本发明的牧草旋转塔的步进停机收获系统，包括：
12.a)轨道，所述轨道形成为限定路径的多层螺旋结构旋转塔；
13.b)运输部件，所述运输部件在驱动力作用下围绕所述轨道作螺旋运动；
14.c)一个或多个种植盘，所述种植盘具有一可枢转的上板，上板用于接收待培养牧草发芽种子并置于所述运输部件上；
15.d)一个或多个传感器，所述传感器用于确定是否种植盘空位，且执行种植盘的停车信号反馈；
16.e)升降部件，所述升降部件驱动所述上板转动；
17.f)控制器，所述控制器从一个或多个传感器接收信息，并响应于确定种植盘中的牧草已准备好收获，向升降部件发送用于将上板倾斜预定角度的指令。
18.于本发明一种可能实施方式中，所述种植盘包括一下板以及与下板可枢转的上板，所述上板围绕下板沿一侧转动。
19.于本发明一种可能实施方式中，所述升降部件包括一液压推杆，所述液压推杆的头部设置有滚动滑轮，所述滚动滑轮用于当所述液压推杆与所述上板接触并推动所述上板时转动。
20.于本发明一种可能实施方式中，所述液压推杆置于所述运输部件下方；所述下板具有开口且升降部件被配置为穿过所述开口。
21.于本发明一种可能实施方式中，所述液压推杆置于所述上板下方且与下板的放置槽连接。
22.于本发明一种可能实施方式中，一个或多个传感器包括接近传感器，并且存储在一个或多个存储器模块中的机器可读指令，当由一个或多个处理器执行时，使控制器基于种植盘非空位接近传感器接收到的信息。
23.于本发明一种可能实施方式中，还包括：落料部件，所述落料部件置于所述轨道的外侧，当种植盘翻转时，将成品牧草卷取落下。
24.于本发明一种可能实施方式中，所述落料部件包括落料爪及驱动电机，所述驱动电机连接落料爪并驱动其转动。
25.3.有益效果
26.相比于现有技术，本发明的有益效果为：
27.(1)本发明的牧草旋转塔的步进停机收获系统，通过对系统的改造，配置升降部件，升降部件收控制器控制，从而对待收获的成品牧草进行在线收获，提高了旋转塔的生产效率，同时提高了生产效率；
28.(2)本发明的牧草旋转塔的步进停机收获系统，结构简单，易于制造。
附图说明
29.图1为本发明牧草旋转塔的步进停机收获系统的结构示意图；
30.图2为本发明牧草旋转塔的步进停机收获系统的局部结构示意图；
31.图3为本发明牧草旋转塔的步进停机收获系统的传感器安装位置结构示意图；
32.图4为本发明牧草旋转塔的步进停机收获系统的种植盘结构示意图；
33.图5为图4种植盘打开的结构示意图。
34.附图标记说明：
35.100、轨道；
36.200、运输部件；
37.300、种植盘；310、上板；311、侧壁；312、凹槽；313、排水孔；314、通风孔；330、下板；331、开口；
38.400、传感器；
39.500、升降部件；510、液压推杆、520、滚动滑轮；
40.600、控制器；
41.700、落料部件；710、落料爪；720、驱动电机。
具体实施方式
42.下文对本发明的示例性实施例进行了详细描述。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
43.下文对本发明的详细描述和示例实施例进行说明。
44.如图1至图5所示，本文公开的实施例包括水培牧草生产全制动旋转塔以及控制旋转塔的plc控制器600。一些实施例旋转塔配置有步进停机收获装置，包括：轨道100，所述轨道100形成为限定路径的多层螺旋结构旋转塔；运输部件200，所述运输部件200在驱动力作用下围绕所述轨道100作螺旋运动；一个或多个种植盘300，所述种植盘300具有一可枢转的上板310，上板310用于接收待培养牧草发芽种子并置于所述运输部件200上；一个或多个传感器400，所述传感器400用于确定是否种植盘300空位，且执行种植盘300的停车信号反馈；升降部件500，所述升降部件500驱动所述上板310转动；控制器600，所述控制器600包括：一个或多个处理器；一个或多个内存模块；和存储在一个或多个内存模块中的机器可读指令，当由一个或多个处理器执行时，使控制器600从一个或多个传感器400接收信息，并响应于确定种植盘300中的牧草已准备好收获，向升降部件500发送用于将上板310倾斜预定角度的指令。
45.进一步的，在本实施中，所述运输部件200为链条式传送带，所述链条式传送带传动连接有驱动机构，然而，在图中并未进行示出。一些实施例给出所述驱动机构包括电机和传动齿轮，所述传动齿轮连接于所述电机的输出轴上，所述链条式传送带与所述传动齿轮啮合传动并在所述轨道100上行进。
46.对于本发明的种植盘300，目前市售的塑料材质或金属材质的均可，优选为塑料材质的。一些实施例中给出了，所述种植盘300包括一下板330以及与下板330可枢转的上板310，所述上板310围绕下板330沿一侧转动。优选的，可枢转地结构可以为：上板310与下板330采用铰接或销轴连接。
47.实现上板310的翻转，从而将成品牧草收获，需将上板310顶起，一些实施例中给出了所述升降部件500包括一液压推杆510，所述液压推杆510的头部设置有滚动滑轮520，所述滚动滑轮520用于当所述液压推杆510与所述上板310接触并推动所述上板310时转动，滚动滑轮520尽可能地减少两者之间的摩擦。
48.在本发明的一些实施例中，如图4和图5中所示，所述液压推杆510置于所述运输部件200下方；所述下板330具有开口331且升降部件500被配置为穿过所述开口331；或者所述液压推杆510置于所述上板310下方且与下板330的放置槽连接。
49.此外，在本发明的一些实施例中，如图5所示，上板310的底部内侧具有至少一个用于卡住种子的凹槽312且种子下端与凹槽312的底部具有间隙；上板310的底部具有排水孔313。此外，结合图5可以看出，上板310的侧壁上开设有至少一个通风孔314；侧壁的上端具有翻边结构。优选的，所述凹槽312为圆弧凹槽，圆弧凹槽的截面半径为0.5-1mm，在喷雾灌溉过程中，圆弧凹槽中可以储存一些水分或营养液，牧草的根系围绕圆弧凹槽生长，从而使得大部分的牧草根系缠绕在一起，在收获时利于整盘取出，避免了部分牧草散落等情况的发生，解决了种植盘内牧草根系因缺水造成卷取上翘，不利于团聚的问题；所述排水孔313具有多个，分别分布在上板310底部的中部和边部，对于一些水分或营养液需求较大的牧草类型，需要控制种植盘300中的水分或营养液的量，因此采用堵孔装置对排水孔313和通风孔314进行封堵，优选的，堵孔装置为硅胶塞或橡胶塞，堵孔装置的横截面为圆形或扇形。
50.在本发明的另一些实施例中，在种植盘300的上板310内置一块磁铁(图中未标注)，磁铁产生的部分磁场可以促进牧草根系的生长，进一步地提高了牧草根系的缠绕程度，利于牧草的收获。
51.其中，所述传感器400包括光电传感器、红外线传感器、微波传感器、超声波传感器和压电传感器中的一种或多种。
52.进一步的，一个或多个传感器400包括接近传感器，并且存储在一个或多个存储器模块中的机器可读指令，当由一个或多个处理器执行时，使控制器600基于种植盘300非空位接近传感器400接收到的信息。
53.为了落料地快速进行，本装置还配置有落料部件700，所述落料部件700置于所述轨道100的外侧，当种植盘300翻转时，将成品牧草卷取落下。进一步的，在一些实施例中，所述落料部件700可以为机械手(市售产品)，通过机械手夹持部分的牧草，从而将整盘牧草全部拉出，但是这样极容易损伤牧草的叶面，导致牧草不易存放。
54.在本实施例中，优选的，所述落料部件700包括落料爪710及驱动电机720，所述驱动电机720连接落料爪710并驱动其转动。此外，所述落料部件700还可以为带有钩部的伸缩杆，结合牧草种植盘中的情况看，牧草的根系交织在一起，从而构成一个整体，利用伸缩杆的伸缩，将钩部伸入根系交织部分，因此可以将牧草全部拉出。上述的设计，可以保证牧草叶面尽可能少损伤，便于存放。
55.如图3所示，两个光电传感器400分别识别判断有无种植盘300进入，根据检测到的
结果判断停车与否，如果没有种植盘300进入检测区域，则结果为“非”，后面执行系统不做任何动作。如果检测到种植盘300正常进入检测区域，则执行第二步动作。
56.两个光电传感器400感应种植盘300进入信号后，到达预设停车点的传感器(接近开关，图中未标注)给出停车信号，链条式传送带的主动力执行停车动作；
57.如图2所示，停车后的种植盘300在传感器400确认后，由液压推杆510执行翻转动作，推杆头部和种植盘300接触部位有滚动滑轮520将种植盘300的上板310顶起，上板310受下板330的约束在范围内角度旋转，实现重力落料。同时，落料爪710靠近种植盘300做旋转动作，剥离可能落料不尽的牧草。落料爪710的芒刺结构可以是柔韧性好不易折断的尼龙材料，也可以是金属材质，避免异物混入牧草引起牲畜误食等不良后果。落料动作完成后，即执行上述的反行程，种植盘300复位，传感器400予以确认，无误后给信号主动力电机，启动下一个动作。
58.以上所述仅为本发明的优选实施方案，应当指出，对于本技领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干赶紧和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。