一种慈姑智能清洗切球机及其电学控制系统的制作方法

本发明涉及农业机械领域，具体的说是一种慈姑智能清洗切球机及其电学控制系统。

背景技术：

茨菰，别名：慈菇、燕尾草、白地栗、燕尾草、芽菇等科属：泽泻科，慈菇属、天南星科本草植物类别：多年生挺水植物，是无公害绿色保健食品中的上等珍品。中医认为茨菇性味甘平，生津润肺，补中益气，对劳伤、咳喘等病有独特疗效。茨菇每年处暑开始种植，元旦春节期间收获上市，为冬春补缺蔬菜种类之一，其营养价值较高，主要成份为淀粉、蛋白质和多种维生素，富含铁、钙、锌、磷、硼等多种活性物所需的微量无素，对人体肌能有调节促进作用，具有较好的药用价值。

茨菰原产中国。植株高约1米。叶戟形,长25～40厘米，宽10～20厘米，为根出叶，具长柄。短缩茎，秋季从各叶腋间向地下四面斜下方抽生匍匐茎，长40～60厘米，粗1厘米,每株10多枝。顶端着生膨大的球茎，高3～5厘米，横径3～4厘米，呈球形或卵形，具2～3环节。顶芽尖嘴状。成长植株从叶腋抽生花梗1～2枝。总状花序，雌雄异花。花萼、花瓣各3枚,雄蕊多数，雌花心皮多数，集成球形。瘦果。染色体数2n＝22。植株直立，高50-100cm。匍匐茎，长40-60cm，每株有10余条匍匐茎。匍匐茎入土约25cm，入土深浅，受气候影响。气温较高，匍匐茎顶端窜出泥面，发叶生根成为分株；气温下降，匍匐茎向深处生长，末端积累养分形成球茎。

茨菰主要生长于陆地上各种水面的浅水田中，其性喜温暖，用顶芽繁殖。气温15℃时萌芽生根；栽插期和茎叶生长期适温为白天25℃，夜间15℃；球茎形成期适温为10～20℃。昼夜温差大，日照良好，有利球茎发育。球茎自膨大至成熟约需25～40天。栽培时切取球茎成熟、肥壮的顶芽，进行扦插育苗。苗3～4片叶时定植大田。株行距40×40厘米，亩栽约4000株。生育期叶面积系数控制在1～1.5之间。新叶、匍匐茎抽生时追施氮肥；球茎膨大前增施磷、钾肥。摘除老黄叶和维持相应水层有利养分积累。

现有技术中，还未存在一种专门针对茨菰进行拔取、清洗和切球的一体化收获机，上述步骤往往采用人工操作，费时费力。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种慈姑智能清洗切球机，其能够实现在浅水田或浅湖内对茨菰进行自动拔取、自动清洗、自动使茨菰球茎与茨菰主体分离，自动化程度高，弥补了由工人操作上述步骤造成费时费力，生产效率低的缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种慈姑智能清洗切球机，包括拔取装置、清洗装置、切球装置和PLC控制器，所述的拔取装置、清洗装置和切球装置均安装在外部支撑装置上；所述的拔取装置位于支撑装置左端，所述的清洗装置位于支撑装置中部，所述的切球装置位于支撑装置右端；所述的支撑装置上端还安装有PLC控制器，PLC控制器可用于控制本发明的拔取装置、清洗装置和切球装置中的电气元件和气动设备的自动作业，且本发明的电气元件和气动设备都有防水功能或设有防水罩，该设计为现有技术，本发明中不再做出阐述。

所述的拔取装置整体为传送链结构，所述的传送链由各长条形链板组成，所述的传送链沿支撑装置左右方向从左往右逐步倾斜向上布置，且所述的传送链左端位于支撑装置的左端前下方，所述的传送链右端位于支撑装置的左部上方；

所述传送链的各链板上都均匀设置有圆柱形拔取杆，所述拔取杆主轴与对应链板端面垂直，且相邻两个拔取杆之间距离为2cm；

传送链各链板上的每排拔取杆均包括一号拔杆和二号拔杆，一号拔杆与二号拔杆相互交错布置，并排的每两个二号拔杆之间布置有一根一号拔杆，且二号拔杆的高度是一号拔杆的三倍；

所述传送链右端沿支撑装置前后方向从后往前竖直布置有一块扁平挡板，且所述的挡板上端设置有长条形阻隔条，所述的各阻隔条位于经过传送链右端的链板上各拔取杆之间；

所述的传送链右端连接外部动力装置；

所述的清洗装置包括皮带输送机，位于皮带输送机下方的输泥板、位于皮带输送机左部的撑管架、喷嘴、水泵、一号水管、二号水管、筛网和电磁阀；所述的皮带输送机水平安装在支撑装置上方，且皮带输送机左端位于拔取装置的传送链右端下方，皮带输送机右端贯穿切球装置；且所述的皮带输送机上均匀设置有漏泥孔；

所述的输泥板截面为“人”字形，且输泥板两侧固定在支撑装置上端面；

所述的撑管架整体为“Π”形，所述的撑管架顶部位于皮带输送机左端上方，且撑管架下端固连在支撑装置上端面；

所述的喷嘴均匀安装在撑管架上，且喷嘴沿撑管架前后方向均匀安装有不少于十个，所述的水泵固定在支撑装置右端，所述的水平与各喷嘴之间通过一号水管相连接，所述的二号水管一端与水泵相连接，二号水管另一端固定在支撑装置下方，且二号水管上安装有筛网，一号水管上安装有电磁阀；

所述的切球装置包括固定架、一号分隔板、摄像头、切球气缸、刀片、集料板和二号分隔板；所述的固定架位于切球装置左部，所述的固定架整体为“Π”形，所述的一号分隔板沿支撑装置左右方向从左往右竖直固布置在固定架上部，所述的一号分隔板沿固定架至少布置有五十个，各一号分隔板之间形成输送通道，所述各相连一号分隔板之间距离为4-6cm；所述清洗装置的皮带输送机右端位于一号分隔板右端下方；所述各输送通道内从左往右依次按照有摄像头和切球气缸，所述的各切球气缸下端均固定有刀片；所述的集料板水平位于固定架右侧，且集料板上端面与皮带输送机上端面等高，且所述的集料板左端与固定架右端相连接，所述的集料板左端上端面沿支撑装置左右方向从左往右竖直固布置有至少五十个二号分隔板，且所述二号分隔板与所述一号分隔板一一对应；所述各二号分隔板之间形成分流通道，所述的各分流通道内均设置有直径为4-6cm的落料孔。

当需要对茨菰进行清洗切球处理时，则首先，支撑装置在水面运动，拔取装置工作，传送链转动，传送链上的各拔取杆随传送轮同步运动，又由于相邻两个拔取杆之间距离为2cm，所述在拔取杆随本发明同步向前运动的过程中，位于拔取杆前端的各茨菰主茎能很好的嵌入拔取杆之间的间隙中而不易脱落，并且，相邻两个二号拔杆之间的间隙为两个拔取杆之间距离的2倍，即为4cm，从而当茨菰主茎较粗，而无法卡入两个相邻拔取杆时，粗大的茨菰主茎能够被相邻的两个二号拔杆拔取出来，从而该设计使得各茨菰无论粗大还是细小，均能够卡入拔取杆中而被拔起，从而使得本发明的茨菰能够被充分收获，接着，随着传送链的继续运动，拔取杆拉拽茨菰使得茨菰被拔起，并随传送链一同被运送到传送链右端；

当被拔取的茨菰运送到传送链右端时，当茨菰随拔取杆继续运动，挡板上端的长条形阻隔条阻隔茨菰，使得茨菰脱离拔取杆进而被传送链推送至清洗装置；

茨菰从拔取装置进入清洗装置的皮带输送机上，随皮带输送机向切球装置运动，此时，水泵工作使得浅水田或浅湖内的水从二号水管被吸取，筛网用于过滤杂质，水被吸取后经一号水管运送到喷嘴处，再经喷嘴喷射到皮带输送机上，茨菰被喷嘴喷射的水初步清洗干净，被冲洗下落的淤泥和脏水从皮带输送机的漏泥孔漏出，后经输泥板排到浅水田或浅湖内；

被清洗过后的茨菰继续随皮带输送机输送到切球装置的输送通道内，此时摄像头工作实时监控茨菰球茎的运动地点，当跟踪到茨菰球茎位于切球气缸处时，PLC控制器控制切球气缸伸出，使得刀片对茨菰进行切割，使得茨菰球茎与茨菰主体分离；接着茨菰球茎与茨菰主体都随皮带输送机运动到分流通道，其中茨菰球茎从分流通道的落料孔漏出，从而使得茨菰球茎被分离收集起来；实现了茨菰球茎与茨菰主体的自动分离；其中，各相连一号分隔板与相邻二号分隔板之间距离均为4-6cm，使得每次输送通道与分流通道均不允许多个茨菰并排通过，从而便于刀片对茨菰的切球处理。

从而经过上述步骤，本发明能够实现对茨菰的自动收获、清洗、以及茨菰球茎与茨菰主体的分离。

一种慈姑智能清洗切球机的电学控制系统，所述的电学控制系统包括可编程控制器、气压单元、液压单元、伺服电机单元和伺服控制器；

所述可编程控制的输出端口连接气压单元、液压单元、伺服电机单元和伺服控制器，用于控制气压单元、液压单元、伺服电机单元和伺服控制器的工作；

所述的气压单元用于控制切球气缸的工作；

所述的液压单元用于控制液压泵的工作；

所述的伺服电机单元用于控制行走电机和各外部动力装置的工作；

所述的伺服控制器用于控制拔取装置、清洗装置和切球装置的工作；所述的拔取装置、清洗装置和切球装置均包括启动信号、停止信号、自动信号、原点信号、终点信号、工作点到位信号和原点复位信号。

有益效果：

本发明能够实现对茨菰的自动拔取、自动清洗、自动对茨菰球茎和茨菰主体的分离，自动化程度高，有效的减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体示意图；

图2是本发明俯视图的局部示意图；

图3是图2的A-A方向剖开立体图；

图4是本发明拔取装置的局部示意图；

图5是本发明拔取装置前端的局部示意图；

图6是图5中E处的放大示意图；

图7是图2中B-B方向剖开示意图；

图8是图2中D-D方向剖开示意图；

图9是图2中C-C方向剖开示意图；

图10是本发明切球装置处的局部俯视图；

图11是本发明的电学控制系统示意图；

图中：拔取装置1、清洗装置2、切球装置3、支撑装置4、传送链11、链板12、拔取杆13、挡板14、阻隔条141、皮带输送机21、输泥板22、撑管架23、喷嘴24、水泵25、一号水管26、二号水管27、筛网28、电磁阀29、漏泥孔211、固定架31、一号分隔板32、摄像头33、切球气缸34、刀片35、集料板36、二号分隔板37、输送通道321、分流通道371、落料孔372。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1、图2和图3所示，一种慈姑智能清洗切球机，包括拔取装置1、清洗装置2、切球装置3和PLC控制器，所述的拔取装置1、清洗装置2和切球装置3安装在外部支撑装置4上；所述的拔取装置1位于支撑装置4左端，所述的清洗装置2位于支撑装置4中部，所述的切球装置3位于支撑装置4右端；所述的支撑装置4上端还安装有PLC控制器，PLC控制器可用于控制本发明的拔取装置1、清洗装置2和切球装置3中的电气元件和气动设备的自动作业，且本发明的电气元件和气动设备都有防水功能或设有防水罩，该设计为现有技术，本发明中不再做出阐述。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，所述的拔取装置1整体为传送链11结构，所述的传送链11由各长条形链板12组成，所述的传送链11沿支撑装置4左右方向从左往右逐步倾斜向上布置，且所述的传送链11左端位于支撑装置4的左端前下方，所述的传送链11右端位于支撑装置4的左部上方；

所述传送链11的各链板12上都均匀设置有圆柱形拔取杆13，所述拔取杆13主轴与对应链板12端面垂直，且相邻两个拔取杆13之间距离为2cm；

传送链各链板11上的每排拔取杆13均包括一号拔杆和二号拔杆，一号拔杆与二号拔杆相互交错布置，并排的每两个二号拔杆之间布置有一根一号拔杆，且二号拔杆的高度是一号拔杆的三倍；

所述传送链11右端沿支撑装置4前后方向从后往前竖直布置有一块扁平挡板14，且所述的挡板14上端设置有长条形阻隔条141，所述的各阻隔条141位于经过传送链11右端的链板12上各拔取杆13之间；

所述的传送链11右端连接外部动力装置；

如图1、图2、图3、图6和图7所示，所述的清洗装置2包括皮带输送机21，位于皮带输送机21下方的输泥板22、位于皮带输送机21左部的撑管架23、喷嘴24、水泵25、一号水管26、二号水管27、筛网28和电磁阀29；所述的皮带输送机21水平安装在支撑装置4上方，且皮带输送机21左端位于拔取装置1的传送链11右端下方，皮带输送机21右端贯穿切球装置3；且所述的皮带输送机21上均匀设置有漏泥孔211；

所述的输泥板22截面为“人”字形，且输泥板22两侧固定在支撑装置4上端面；

所述的撑管架23整体为“Π”形，所述的撑管架23顶部位于皮带输送机21左端上方，且撑管架23下端固连在支撑装置4上端面；

所述的喷嘴24均匀安装在撑管架23上，且喷嘴24沿撑管架23前后方向均匀安装有不少于十个，所述的水泵25固定在支撑装置4右端，所述的水平与各喷嘴24之间通过一号水管26相连接，所述的二号水管27一端与水泵25相连接，二号水管27另一端固定在支撑装置4下方，且二号水管27上安装有筛网28，一号水管26上安装有电磁阀29；

如图1、图2、图3、图9和图10所示，所述的切球装置3包括固定架31、一号分隔板32、摄像头33、切球气缸34、刀片35、集料板36和二号分隔板37；所述的固定架31位于切球装置3左部，所述的固定架31整体为“Π”形，所述的一号分隔板32沿支撑装置4左右方向从左往右竖直固布置在固定架31上部，所述的一号分隔板32沿固定架31至少布置有五十个，各一号分隔板32之间形成输送通道321，所述各相连一号分隔板32之间距离为4-6cm；所述清洗装置2的皮带输送机21右端位于一号分隔板32右端下方；所述各输送通道321内从左往右依次按照有摄像头33和切球气缸34，所述的各切球气缸34下端均固定有刀片35；所述的集料板36水平位于固定架31右侧，且集料板36上端面与皮带输送机21上端面等高，且所述的集料板36左端与固定架31右端相连接，所述的集料板36左端上端面沿支撑装置4左右方向从左往右竖直固布置有至少五十个二号分隔板37，且所述二号分隔板37与所述一号分隔板32一一对应；所述各二号分隔板37之间形成分流通道371，所述的各分流通道371内均设置有直径为4-6cm的落料孔372。

如图11所示，本发明所述的一种慈姑智能清洗切球机的电学控制系统，所述的电学控制系统包括可编程控制器、气压单元、液压单元、伺服电机单元和伺服控制器；

所述可编程控制的输出端口连接气压单元、液压单元、伺服电机单元和伺服控制器，用于控制气压单元、液压单元、伺服电机单元和伺服控制器的工作；

所述的气压单元用于控制切球气缸的工作；

所述的液压单元用于控制液压泵的工作；

所述的伺服电机单元用于控制行走电机和各外部动力装置的工作；

所述的伺服控制器用于控制拔取装置、清洗装置和切球装置的工作；所述的拔取装置、清洗装置和切球装置均包括启动信号、停止信号、自动信号、原点信号、终点信号、工作点到位信号和原点复位信号。

当需要对茨菰进行清洗切球处理时，则首先，支撑装置4在水面运动，拔取装置1工作，传送链11转动，传送链11上的各拔取杆13随传送轮同步运动，又由于相邻两个拔取杆13之间距离为2cm，所述在拔取杆13随本发明同步向前运动的过程中，位于拔取杆13前端的各茨菰主茎能很好的嵌入拔取杆13之间的间隙中而不易脱落，并且，相邻两个二号拔杆之间的间隙为两个拔取杆之间距离的2倍，即为4cm，从而当茨菰主茎较粗，而无法卡入两个相邻拔取杆时，粗大的茨菰主茎能够被相邻的两个二号拔杆拔取出来，从而该设计使得各茨菰无论粗大还是细小，均能够卡入拔取杆中而被拔起，从而使得本发明的茨菰能够被充分收获，接着，随着传送链11的继续运动，拔取杆13拉拽茨菰使得茨菰被拔起，并随传送链11一同被运送到传送链右端；

当被拔取的茨菰运送到传送链11右端时，当茨菰随拔取杆13继续运动，挡板14上端的长条形阻隔条141阻隔茨菰，使得茨菰脱离拔取杆13进而被传送链11推送至清洗装置2；

茨菰从拔取装置1进入清洗装置2的皮带输送机21上，随皮带输送机21向切球装置3运动，此时，水泵25工作使得浅水田或浅湖内的水从二号水管27被吸取，筛网28用于过滤杂质，水被吸取后经一号水管26运送到喷嘴24处，再经喷嘴24喷射到皮带输送机21上，茨菰被喷嘴24喷射的水初步清洗干净，被冲洗下落的淤泥和脏水从皮带输送机21的漏泥孔211漏出，后经输泥板22排到浅水田或浅湖内；

被清洗过后的茨菰继续随皮带输送机21输送到切球装置3的输送通道321内，此时摄像头33工作实时监控茨菰球茎的运动地点，当跟踪到茨菰球茎位于切球气缸34处时，PLC控制器控制切球气缸34伸出，使得刀片35对茨菰进行切割，使得茨菰球茎与茨菰主体分离；接着茨菰球茎与茨菰主体都随皮带输送机21运动到分流通道371，其中茨菰球茎从分流通道371的落料孔372漏出，从而使得茨菰球茎被分离收集起来；实现了茨菰球茎与茨菰主体的自动分离；其中，各相连一号分隔板32与相邻二号分隔板之间距离均为4-6cm，使得每次输送通道321与分流通道371均不允许多个茨菰并排通过，从而便于刀片35对茨菰的切球处理。

从而经过上述步骤，本发明能够实现对茨菰的自动收获、清洗、以及茨菰球茎与茨菰主体的分离。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。