一种切割喷药一体的除草装置的制作方法

本发明属农业机械技术领域，具体涉及一种切割喷药一体的除草装置。

背景技术：

在玉米植株生长过程中，始终伴随着杂草的生长，在相同的养分条件下，玉米植株和杂草处于竞争状态。玉米在保障粮食产量中处于举足轻重的位置，玉米地杂草是影响玉米产量的主要因素之一。目前用于除草的有喷药式也有机械式，广泛式喷药不仅容易对植株产生伤害，更是对土壤结构、营养成分的破坏，而机械式除草也有缺陷，不易同时除去行间和株间的杂草，除草率不高等问题。通过近阶段研究，发现对切割后的杂草进行喷药，只要原先的1/7喷药量就可以除去杂草，使对土地的损伤降低到最小。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述现有技术存在的问题，研究设计一种切割喷药一体的除草装置；该装置能够通过电控，自动避开玉米植株的同时，精确的实现切割和喷药，有效的同时除去株间和行间杂草；达到自动化程度高、实时性强、作业效率高、使用可靠的目的。

本发明由喷药部件ⅰ、切割部件ⅱ、连接组件ⅲ、螺栓组ⅰⅳ和螺栓组ⅱⅴ组成，其中所述的螺栓组ⅰⅳ和螺栓组ⅱⅴ均由四对螺栓组成，喷药部件ⅰ中喷药杆aa、喷药杆bb、喷药杆cc和喷药杆dd的各自的喷头连接板1上的螺孔ⅰ3经螺栓组ⅰⅳ的四对螺栓固接于连接组件ⅲ中通孔组对ⅰ21的四对通孔位置；切割部件ⅱ中切割组件ae、切割组件bf、切割组件cg和切割组件dh的各自的切割连接件14上的螺孔ⅱ13经螺栓组ⅱⅴ的四对螺栓固接于ⅲ中通孔组对ⅱ22的四对通孔位置。

所述的喷药部件ⅰ所述的喷药部件ⅰ由喷药杆aa、喷药杆bb、喷药杆cc和喷药杆dd组成，喷药杆aa、喷药杆bb、喷药杆cc和喷药杆dd的结构完全相同，均由喷头连接板1、电动推杆ⅰ4、连接内板ⅰ5、喷头ⅰ2、连接内板ⅱ8、电动推杆ⅱ7、喷头ⅱ9、套筒ⅰ6、套筒ⅱ10、连接内板ⅲ11、喷头ⅲ12组成，喷头连接板1与套筒ⅰ6、套筒ⅰ6与套筒ⅱ10滑动连接，电动推杆ⅰ4固接在连接内板ⅰ5与连接内板ⅱ8之间，电动推杆ⅱ7固接在连接内板ⅱ与连接内板ⅲ11之间；喷头ⅰ2固接于喷头连接板1下面中心，喷头ⅱ9固接于套筒ⅰ6下面中心，喷头ⅲ12固接于套筒ⅱ10下面中心，其中夹角α为90-180°。

所述的切割部件ⅱ由切割组件ae、切割组件bf、切割组件cg和切割组件dh组成，切割组件ae、切割组件bf、切割组件cg和切割组件dh的结构完全相同，均由切割连接件14、切割执行组ai、切割执行组bj和切割执行组ck组成，其中切割执行组ai、切割执行组bj和切割执行组ck的结构完全相同，均由步进电机15、齿式长轴16、联轴器17和仿形刀具18组成，步进电机15、齿式长轴16、联轴器17、仿形刀具18自上而下排列，步进电机15与齿式长轴16啮合，齿式长轴16下端经联轴器17与仿形刀具18顶端固接，切割执行组ai、切割执行组bj和切割执行组ck中齿式长轴的上端与切割连接件14的正下方固接；切割执行组ai、切割执行组bj和切割执行组ck的步进电机固接于切割连接件14的侧面，且分别与切割执行组ai、切割执行组bj和切割执行组ck的齿式长轴对应排列，仿形刀具18是仿大刀螳tenoderaaridifolia大臂最外层弧线s，内部优化采用中空结构o和m，并在每个切齿尖加锥角。

所述的连接组件ⅲ由短轴20和圆盘23组成，其中短轴20下端固接于圆盘23上面中心，短轴20和圆盘23中心设有通孔19，圆盘23的盘面上设有通孔组对ⅰ21和通孔组对ⅱ22，通孔组对ⅰ21和通孔组对ⅱ22均由四对通孔组成，通孔组对ⅰ21和通孔组对ⅱ22在圆盘23的盘面上间隔均布。

所述的仿形刀具18弧线s拟合符合函数方程：y＝0.8074x²-1.6369x+0.8113

其中y为大刀螳齿形高度，x为大刀螳大臂齿形长度，x的取值范围为0-20cm。

所述的仿形刀具端点速度大小满足关系式：

式中vm-除草装置前进速度，m/s，vr-除草部件旋转线速度，m/s，v≤4.47m/s。

本发明的工作过程和原理为：

机具作业时，摄像头实时拍摄机具前方作业地的图像，单片机利用基于卷积神经网络的图像识别算法，准确识别出杂草所在位置，并通过gps模块记录其经纬度；当监测到有杂草时，单片机通过控制机具与除草装置相连的步进电机，使本装置旋转，将仿形刀具18旋转至杂草的上方，单片机控制与切割执行组相连的步进电机中的一个或多个，使齿式长轴16向下运动，铡除杂草，完成后恢复原位；单片机控制机具与除草装置相连的步进电机使除草装置旋转45°，使喷药头正对杂草，然后打开喷药阀进行喷药，完成后喷药头恢复原位；完成整个作业过程。当监测到喷头前方有植株时，再控制电动推杆ⅰ4和电动推杆ⅱ7使喷药头进行伸缩，完成避苗功能，完成后恢复原位。

本发明与现有技术相比的创新点在于：

1.机械喷药复合式，除草率高。

采用实时控制不同的切割装置来精确切割杂草，之后再加以对切口喷药，不仅减少了喷药量，而且提高了作业效果。

2.行间株间同时除草，除草范围更大。

在喷药装置上采用两级收缩，可以配合图像识别来实现自动避苗，更大限度的除去株间和行间的杂草。

3.发明仿大刀螳刀具，提高切断率。

刀具弧形采用大刀螳大臂结构弧线，中间压草时，左右两边切割，由于顶部具有锥形尖角，可以把缠绕的草切掉，同时采用中空结构，可以多次切割杂草使切断的效率增加。

附图说明

图1为切割喷药一体的除草装置的轴测图

图2为喷药部件的轴测图

图3为喷头连接板的轴测图

图4为套筒ⅰ组件的轴测图

图5为套筒ⅱ组件的轴测图

图6为切割部件的轴测图

图7为切割执行组的正视图

图8为切割执行组的轴测图

图9为连接组件的轴测图

图10为仿形刀具的示意图

其中：i.喷药部件ⅱ.切割部件ⅲ.连接组件ⅳ.螺栓组ⅰⅴ.螺栓组ⅱ1.喷头连接板2.喷头ⅰ3.螺孔ⅰ4.电动推杆ⅰ5.连接内板ⅰ6.套筒ⅰ7.电动推杆ⅱ8.连接内板ⅱ9.喷头ⅱ10.套筒ⅱ11.连接内板ш12.喷头ш13.螺孔14.切割连接件15.步进电机16.齿式长轴17.联轴器18.仿形刀具19.通孔20.短轴21.通孔组对ⅰ22.通孔组对ⅱ23.圆盘a.喷药杆ab.喷药杆bc.喷药杆cd.喷药杆de.切割组件af.切割组件bg.切割组件ch.切割组件di.切割执行组aj.切割执行组bk.切割执行组c

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：

如图1和图2所示，本发明由喷药部件ⅰ、切割部件ⅱ、连接组件ⅲ、螺栓组ⅰⅳ和螺栓组ⅱⅴ组成，其中所述的螺栓组ⅰⅳ和螺栓组ⅱⅴ均由四对螺栓组成，喷药部件ⅰ中喷药杆aa、喷药杆bb、喷药杆cc和喷药杆dd的各自的喷头连接板1上的螺孔ⅰ3经螺栓组ⅰⅳ的四对螺栓固接于连接组件ⅲ中通孔组对ⅰ21的四对通孔位置；切割部件ⅱ中切割组件ae、切割组件bf、切割组件cg和切割组件dh的各自的切割连接件14上的螺孔ⅱ13经螺栓组ⅱⅴ的四对螺栓固接于ⅲ中通孔组对ⅱ22的四对通孔位置。

如图3至图5所示，所述的喷药部件ⅰ所述的喷药部件ⅰ由喷药杆aa、喷药杆bb、喷药杆cc和喷药杆dd组成，喷药杆aa、喷药杆bb、喷药杆cc和喷药杆dd的结构完全相同，均由喷头连接板1、电动推杆ⅰ4、连接内板ⅰ5、喷头ⅰ2、连接内板ⅱ8、电动推杆ⅱ7、喷头ⅱ9、套筒ⅰ6、套筒ⅱ10、连接内板ⅲ11、喷头ⅲ12组成，喷头连接板1与套筒ⅰ6、套筒ⅰ6与套筒ⅱ10滑动连接，电动推杆ⅰ4固接在连接内板ⅰ5与连接内板ⅱ8之间，电动推杆ⅱ7固接在连接内板ⅱ与连接内板ⅲ11之间；喷头ⅰ2固接于喷头连接板1下面中心，喷头ⅱ9固接于套筒ⅰ6下面中心，喷头ⅲ12固接于套筒ⅱ10下面中心，其中夹角α为90-180°。

如图6和图7所示，所述的切割部件ⅱ由切割组件ae、切割组件bf、切割组件cg和切割组件dh组成，切割组件ae、切割组件bf、切割组件cg和切割组件dh的结构完全相同，均由切割连接件14、切割执行组ai、切割执行组bj和切割执行组ck组成，其中切割执行组ai、切割执行组bj和切割执行组ck的结构完全相同，均由步进电机15、齿式长轴16、联轴器17和仿形刀具18组成，步进电机15、齿式长轴16、联轴器17、仿形刀具18自上而下排列，步进电机15与齿式长轴16啮合，齿式长轴16下端经联轴器17与仿形刀具18顶端固接，切割执行组ai、切割执行组bj和切割执行组ck中齿式长轴的上端与切割连接件14的正下方固接；切割执行组ai、切割执行组bj和切割执行组ck的步进电机固接于切割连接件14的侧面，且分别与切割执行组ai、切割执行组bj和切割执行组ck的齿式长轴对应排列，仿形刀具18是仿大刀螳大臂最外层弧线s，内部优化采用中空结构o和m，并在每个切齿尖加锥角，通过多段切割，可以更加充分的切割杂草。

如图8所示，所述的连接组件ⅲ由短轴20和圆盘23组成，其中短轴20下端固接于圆盘23上面中心，短轴20和圆盘23中心设有通孔19，圆盘23的盘面上设有通孔组对ⅰ21和通孔组对ⅱ22，通孔组对ⅰ21和通孔组对ⅱ22均由四对通孔组成，通孔组对ⅰ21和通孔组对ⅱ22在圆盘23的盘面上间隔均布。

如图9所示，所述的仿形刀具18弧线s拟合符合函数方程：

y＝0.8074x²-1.6369x+0.8113

其中y为大刀螳齿形高度，x为大刀螳大臂齿形长度，x的取值范围为0-20cm。

所述的仿形刀具端点速度大小满足关系式：

式中vm-除草装置前进速度，m/s，vr-除草部件旋转线速度，m/s，v≤4.47m/s。

机具作业时，摄像头实时拍摄机具前方作业地的图像，单片机利用基于卷积神经网络的图像识别算法，准确识别出杂草所在位置，并通过gps模块记录其经纬度；当监测到有杂草时，单片机通过控制机具与除草装置相连的步进电机，使本装置旋转，将仿形刀具18旋转至杂草的上方，单片机控制与切割执行组相连的步进电机中的一个或多个，使齿式长轴16向下运动，铡除杂草，完成后恢复原位；单片机控制机具与除草装置相连的步进电机使除草装置旋转45°，使喷药头正对杂草，然后打开喷药阀进行喷药，完成后喷药头恢复原位；完成整个作业过程。当监测到喷头前方有植株时，再控制电动推杆ⅰ4和电动推杆ⅱ7使喷药头进行伸缩，完成避苗功能，完成后恢复原位。